2022年医学专题—第2章浸矿用细菌.ppt

,2.1 细菌的基本知识2.1.1细菌的形态(xngti)球菌(Coccus)杆菌(Bacillus)螺旋菌(Spirlla)其他形状的细菌,第二章：浸矿用细菌(xjn),第一页，共八十页。,2.1.1细菌(xjn)的形态,第二页，共八十页。,细菌(xjn)的分类,球菌(qijn)(Coccus)杆菌(Bacillus)螺旋菌(Spirlla)其他形状的细菌,第三页，共八十页。,球菌(qijn)(Coccus),球菌(qijn),单球菌(qijn)双球菌四联球菌八叠球菌葡萄球菌链球菌,第四页，共八十页。,单球菌(qijn)（显微镜下图）,单球菌(qijn)(single coccus),第五页，共八十页。,双球菌(double coccus),双球菌（显微镜下示意图）,肺炎(fiyn)双球菌,第六页，共八十页。,四联球菌(qijn)(Micrococcus lactis),四联球菌(qijn)显微镜下示意图,电镜照片(zhopin),第七页，共八十页。,八叠球菌(qijn)(Sarcina ureae),八叠球菌(qijn)（显微镜下示意图）,尿素(nio s)八叠球菌,第八页，共八十页。,葡萄球菌(p to qi jn)(Staphylococcus aureus),电镜照片(zhopin)(SEM)显微镜下的金黄色葡萄球菌,第九页，共八十页。,链球菌,链球菌（显微镜下示意图）,链球菌（SEM照片(zhopin)）,第十页，共八十页。,杆菌(gnjn)（bacillus）,显微镜下的杆菌(gnjn)示意图,第十一页，共八十页。,螺旋菌（Spirlla),第十二页，共八十页。,显微镜下的螺旋菌,第十三页，共八十页。,幽门(yumn)螺旋菌,左：显微(xin wi)数码摄像,右：结构(jigu)示意图,第十四页，共八十页。,特殊形态(xngti)的细菌,第十五页，共八十页。,2.1.2 细菌(xjn)细胞的结构,第十六页，共八十页。,细菌细胞(xbo)的结构,细胞壁 细胞壁以内的构造(guzo)原生质体 细胞壁以外的构造,第十七页，共八十页。,（一）细胞壁（cell wall),a.细胞壁的结构b.细胞壁的功能(gngnng)c.细胞壁的化学组成d.无壁细胞与原生质体e.观察细菌的方法,第十八页，共八十页。,a.细菌(xjn)细胞壁（cell wall）的结构,第十九页，共八十页。,b.细胞壁的功能(gngnng),固定细胞外形协助鞭毛运动保护细胞免受外力的损伤为正常(zhngchng)细胞分裂所必需阻拦有害物质进入细胞与细菌的抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性密切相关,第二十页，共八十页。,c.细胞壁化学(huxu)组成,高等植物(godngzhw)纤维素,霉菌(mjn)几丁质,酵母 甘露聚糖，葡聚糖,细菌,肽聚糖,N乙酰葡萄糖胺N乙酰胞壁酸短肽,脂多糖,磷壁酸,第二十一页，共八十页。,d.无壁细胞(xbo)细胞(xbo)与原生质体,第二十二页，共八十页。,e.观察细菌(xjn)的方法,(1)观察工具(gngj)(2)观察方法,第二十三页，共八十页。,(1)观察(gunch)工具（tools）,普通光学显微镜（Microscope）暗视野显微镜相差(xin ch)显微镜荧光显微镜电子显微镜（SEM）,第二十四页，共八十页。,相差(xin ch)显微镜,其基本原理：把透过标本的可见光的相位差变成振幅差，从而提高了标本内各种结构之间的对比度，使标本中 的结构清晰可辨；若观察生长在培养瓶中的生物细胞(xbo)，则需应用倒置相差显微镜。它与相差显微镜基本相同，它的特点是物镜安装在载物台的下方，光源及长焦距聚光器安装在载物台的上方；可以对体外培养细胞(xbo)进行长时间观察、拍照、摄电影及录像等以记录生活细胞(xbo)的行为。,第二十五页，共八十页。,暗视野显微镜,暗视野显微镜由於不将透明光射入直接观察系统，无物体时，视野暗黑，不可能(knng)观察到任何物体，当有物体时，以物体衍射回的光与散射光等在暗的背景中明亮可见。在暗视野观察物体，照明光大部分被折回，由於物体(标本)所在的位置结构，厚度不同，光的散射性，折光等都有很大的变化。,第二十六页，共八十页。,萤光(yn un)显微镜,在萤光显微镜上，必须在标本的照明光中，选择出特定波长的激发光，以产生萤光，然后必须在激发光和萤光混合的光线中，单把萤光分离出来以供观察。因此，在选择特定波长中，滤光镜系统，成为极其重要的角色。萤光显微镜原理：(A)光源：光源幅射出各种波长的光(以紫外至红外)。(B)激励滤光源：透过能使标本产生萤光的特定波长的光，同时(tngsh)阻挡对激发萤光无用的光。(C)萤光标本：一般用萤光色素染色。(D)阻挡滤光镜：阻挡掉没有被标本吸收的激发光有选择地透射萤光，在萤光中也有部分波长被选择透过。,第二十七页，共八十页。,扫描(somio)是电子显微镜（SEM）,SEM特别适用於研究标本表面的细微构造 先标本表面先镀上一薄薄的一层黄金l利用电子束扫描标本表面电子束激发了标本表面的电子被激发的电子被聚集后再聚焦於萤幕上（显现标本表面的形态）SEM的景深很深可供显示(xinsh)三度空间的形态 3.缺点：(1)先前用来处理标本的化学或物理方法会杀死细胞(2)显微照片上会出现一些活细胞所没有的添加物,第二十八页，共八十页。,（二）观察(gunch)的方法,细菌(xjn)染色法,死菌,正染色(rns),负染色：,简单染色法,鉴别染色法,革兰氏染色法,抗酸性染色法,芽孢染色法,荚膜染色法等,姬姆萨染色法,活菌:用美蓝或TTC（氯化三苯基四唑）等作活菌染色,第二十九页，共八十页。,细胞壁与革兰氏染色(rns),第三十页，共八十页。,（二）细胞壁以内(y ni)的构造原生质体,1.细胞膜（cell membrane）2.细胞质和内含(ni hn)物(cytoplasm andinclusion body)3.核区(nuclear region or area)4.特殊的休眠构造芽孢(endospore,spore),第三十一页，共八十页。,细胞膜（cell membrane）,第三十二页，共八十页。,细胞膜示意图,a:内嵌蛋白(dnbi);b、c:内嵌蛋白(dnbi)或整合蛋白(dnbi)d:外周蛋白;e:多酶复合体;f:脂双分子层,第三十三页，共八十页。,（三）细胞壁以外(ywi)的构造,糖被（glycocalyx）鞭毛(binmo)(flage,复flaglla)菌毛（fimbria,复fimbriae）性毛（pili,单数pilus）,第三十四页，共八十页。,各种鞭毛(binmo)的形态,第三十五页，共八十页。,2.2 浸矿用细菌(xjn),浸矿用细菌(xjn)的分类：,中温细菌中等(zhngdng)嗜热细菌高温菌,氧化亚铁硫杆菌（T.f）氧化硫硫杆菌（T.t）氧化亚铁微螺菌（L.f）,Thiobacillus caldus嗜热铁氧化钩端螺菌（L.t）耐热氧化硫硫杆菌（S.f）,硫化叶菌氨基酸变性菌,第三十六页，共八十页。,2.2.1 浸矿微生物种类(zhngli),自养(z yn)菌：在生长和繁殖过程中，不需要任何有机 营养，而是完全靠各种无机盐而生存的 这类微生物。异养菌：需要提供现成有机营养才能生存的一类 微生物。与矿物浸出有关的微生物大部分属于自养菌，某些异养菌也可以溶浸金属矿物，在生产中得到实际应用的主要是自养类微生物。,第三十七页，共八十页。,自养(z yn)化能菌的特征,1)靠氧化培养基中的亚铁离子或硫化合物取得能量以空气中的CO2作为碳源，并吸收培养基中的氮、磷等无机盐营养，合成菌体细胞。2)菌的生活(shnghu)需要氧气，属于好氧菌，它们广泛生活(shnghu)于金属硫化矿和煤矿等矿山的酸性矿坑水中。3)除利用的能源有差异外，其他性质都十分相近。,第三十八页，共八十页。,说明(shumng)：,氧化硫硫杆菌、氧化铁铁杆菌和氧化铁硫杆菌三种自养菌的性能十分(shfn)相近，而且难以将它们分开，所以有人视它们为一种菌，定名为氧化铁硫杆菌。,第三十九页，共八十页。,2.2.2 中温细菌(xjn),中温浸矿细菌中最重要的是矿质化学营养(yngyng)细菌，它们嗜酸 最适pH1.52.0,专性自养,最适生长温度为 25 35.通常只存活一个星期左右，它可将硫代硫酸盐氧化成元素硫，又将元素硫氧化成硫酸。,第四十页，共八十页。,2.2.2.1 氧化亚铁硫杆菌(gnjn)(T.f菌),(氧化亚铁硫杆菌Thiobacillus ferrooxidans简称T.f)T.f 菌被认为是酸性环境中浸矿的主导菌种,T.f菌主要代谢是氧化Fe2+为 Fe3+而获得能量,亦可氧化硫化矿物、元素硫、及可溶硫化合物,如硫代硫酸盐,甚至可氧化溶液中的一价铜离子及二价锡离子,并对溶液中的 Cu2+,Ca2+,Mg2+,Fe3+,Ag+,Au+等金属(jnsh)离子具有一定的耐受力,同时固定二氧化碳以生长。该菌种浸矿的适宜温度为 3035,温度过高或过低,其浸矿性能均下降。,第四十一页，共八十页。,T.f菌 的SEM 照片(zhopin),图 T.f 菌 的一组SEM 照片(zhopin),第四十二页，共八十页。,2.2.2.2 氧化硫硫杆菌(gnjn)(T.t菌),氧化硫硫杆菌(Thiobacillus thooxidans简称T.t)这种菌不能氧化亚铁离子,但能够生长在元素硫及一些可溶性硫化合物上,将浸出过程中产生(chnshng)的元素硫氧化。能增强浸矿作用。,图 T.t 菌 的SEM 照片(zhopin),第四十三页，共八十页。,2.2.2.3 氧化亚铁微螺菌(L.f菌),氧化亚铁微螺菌(Leptospirillum ferrooxidans简称L.f)1974 年,Balashova 等人从 Armenia 铜矿分离出L.f菌株,发现它只能氧化(ynghu)溶液中的亚铁离子,对元素硫及硫化矿物无氧化(ynghu)作用。,图 L.f 菌 的SEM 照片(zhopin),第四十四页，共八十页。,2.2.3中等(zhngdng)嗜热细菌,主要为硫杆菌属 Sulfobacillus 的 TH株系,在50 左右依赖黄铁矿、黄铜矿生长.绝大多数需要酵母提取液或某种有机物为营养物.1992年Golovacheva.R.S.等分离出微螺菌属的一种中等嗜热菌L.thermoferrooxidans，其适应(shyng)温度范围为4550C，最佳pH为1.651.9，如图5所示，该菌螺旋状，有鞭毛，嗜氧，只能氧化水溶液与矿物中，属硫杆菌属，不能氧化亚铁，可氧化还原态硫。,图.等嗜热菌L.thermoferrooxidans的SEM照片(zhopin),第四十五页，共八十页。,2.2.4 高温(gown)菌(Thermocidophiles),嗜酸嗜高温古细菌（Thermocidophili archaebacteria）是微生物进化的一个独支系，共四个种属能氧化硫化物，即：硫化叶菌(Sulfololus),氨基酸变性菌(Acidanus),金属球菌(Metallosphaera)和硫化小球菌(Sulfurococcus)都极端(jdun)嗜高温、嗜酸，球状无鞭毛，不游动，直径为1m，多分布在含硫温泉中。近年来，云南热温泉水中发现了一种高温菌，在65温度下浸出黄铜矿，其速率为氧化亚铁硫杆菌的6倍，其形貌如图6所示，是一种严格无机化能自养型嗜热嗜酸菌,图.云南热温泉水中的高温(gown)菌（40000）,第四十六页，共八十页。,2.3 细菌的采集(cij)、培养与驯化,2.3.1 浸矿细菌的采集目前,生物浸出中最重要的浸矿细菌是以转化还原态硫、亚铁为标志的两种类型的短杆菌属。它们具有专性好氧,嗜酸性,以氨、硫酸盐、磷酸盐、钾、钙、镁等无机物为养料,生长所需的碳和氧从空气中摄取等特性,是浸矿中必要的酸性介质和强氧化剂。这两种类型的细菌相对集中地存在于金属(jnsh)硫化矿、氧化矿以及煤矿的酸性矿坑水