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1、第二章微生物主要类群及其形态特征 本章的学习目的与要求 重点掌握细菌 霉菌 酵母菌的细胞形态结构及其生理功能 真菌无性孢子和有性孢子的形成及其特性 了解几种常见的细菌 霉菌和酵母菌的生物学特性以及在食品加工业中的应用 了解病毒的一般特性 温和噬菌体与溶源性 毒性噬菌体与噬菌体增殖及其对食品发酵工业的危害性 1原核微生物与真核微生物的概念及其主要区别 细胞型与非细胞型的两类微生物细胞型微生物 按其细胞结构又可分为原核微生物与真核微生物原核生物 有明显的核区 核区内只有一条DNA构成的染色体 核区没有核膜包围 称为原核 真核生物 有明显的核 其染色体除含有DNA 外还含有组蛋白 核由一层核膜包围
2、称为真核 Aprocaryoticcell Aeucaryoticcell 原核与真核细胞示意 TheirDNAisassociatedwithhistoneproteins membrane boundedorganelles 9 2typeflagella Eucaryoticcell procaryoticcell lackothermembrane boundedorganelles TheirDNAisnotassociatedwithhistoneproteins flagellaiscomposedofsubunitsofaproteincalledflagellin 表2 1原
3、核微生物与真核微生物的主要区别 2原核微生物的形态 结构及其生理功能 细菌放线菌蓝细菌立克次体支原体衣原体螺旋体 2 1细菌 2 1 1细菌个体形态2 1 2细菌个体的大小2 1 3细菌细胞的结构2 1 4细菌细胞的特殊结构2 1 5细菌的繁殖与菌落形态特征2 1 6食品中常见的细菌 2 1 1细菌个体形态 spirallum sphericalcoccus Rod shapedbacillus 1 球菌细胞是球形或近似球形的 有的单独存在 有的连在一起 球菌分裂之后产生新的细胞常保持一定的排列方式 这种排列方式在分类学上很重要 可分为 单球菌如尿素微球菌 Micrococcusureae 双
4、球菌如肺炎双球菌 Diplococcuspneumoniae 链球菌如乳链球菌 Streptococcuslactis 四联球菌称四联球菌 如四联微球菌 Micrococcustetragenus 八叠球菌如尿素八叠球菌 Sarcinaureae 葡萄球菌如金黄色葡萄球菌 Staphylococcusaureus 2 杆菌杆菌是细菌中种类最多的类型 杆菌的长短差别很大 长的杆菌呈圆柱形 有的甚至呈丝状 短的杆菌有时接近椭圆形 几乎和球菌一样 易与球菌混淆称为短杆菌 杆菌的形态也依种的不同有所差异 有的菌体呈纺锤状 有的杆菌有明显分枝 依杆菌两端的不同形状来分 常作为鉴别菌种的依据 有 棒状杆菌
5、 梭状杆菌 依菌体排列的形式来分有 双杆菌 链杆菌 依产生芽孢情况分有 芽孢杆菌 无芽孢杆菌 工农业生产中用到的细菌大多数是杆菌 例如用来生产淀粉酶与蛋白酶的枯草杆菌 Bacillussubtilis 生产谷氨酸的北京棒状杆菌 Corynebacteriumpekinense 乳品工业中保加利亚乳杆菌 Lactobacillusbulgaricus 等 3 螺旋菌细胞呈弯曲状 根据其弯曲程度不同而分为弧菌和螺旋菌 弧菌菌体弯曲呈弧形或逗号形 如逗号弧菌 Vibriocomma 是霍乱病的病原菌 螺旋菌菌体回转如螺旋 螺旋数目的多少及螺距大小随菌种不同而异 如减少螺菌 Spirillumminu
6、s 细菌的形态与环境因子有关 例如与培养温度 培养基的成分与浓度 培养的时间有关 畸形和衰颓 2 1 2细菌个体的大小 sizecomparisonofmicroorganisms Visibilityscale Meters RelativesizeofMicrobes Prokaryotes Eukaryotes Viruses Nakedeye Lightmicroscope Electronmicroscope 细菌的长度单位为微米 m 球菌的大小以其直径表示 杆菌 螺旋菌的大小以宽度 长度来表示 部分细菌的大小 2 1 3细菌细胞的结构 基本结构 细胞壁 细胞膜 细胞质 核质 特殊结
7、构 荚膜 鞭毛 菌毛 芽胞 形态与结构 采用革兰氏染色技术可以将细菌细胞壁区分为两种类型 革兰氏阳性 G 和革兰氏阴性 G 细菌的不同显色反应是由于细胞壁对乙醇的通透性和抗脱色能力的差异 主要是肽聚糖层厚度和结构决定的 经结晶紫染色的细胞用碘液处理后形成不溶性复合物 乙醇能使它溶解 所以染色的前二步结果是一样的 但在G 细胞中 乙醇还能使厚的肽聚糖层脱水 导致孔隙变小 由于结晶紫和碘的复合物分子太大 不能通过细胞壁 保持着紫色 在G 细胞中 乙醇处理不但破坏了胞壁外膜 还可能损伤肽聚糖层和细胞质膜 于是被乙醇溶解的结晶紫和碘的复合物从细胞中渗漏出来 当再用衬托的染色液复染时 显现红色 红色染料
8、虽然也能进入已染成紫色的G 细胞 但被紫色盖没 红色显示不出来 1 细胞壁 cellwall ProceduresofGramStaining Gram Gram Schematicdiagramofbacterialcellwalls Bacteriacanbedividedintotwomajorgroups calledgram positiveandgram negative Theoriginaldistinctionbetweengram positiveandgram negativewasbasedonaspecialstainingprocedure theGramstain
9、 五肽交联桥五个甘氨酸 聚糖骨架G N 乙酰葡萄胺M N 乙酰胞壁酸 形态与结构 四肽侧链L 丙 D 谷 L 赖 D 丙 主要成分肽聚糖 G 菌肽聚糖结构 Peptideandglycanunitsareconnectedinformationofthepeptidoglycansheet 细胞壁 特殊组分 G 菌特有成分 壁磷壁酸 膜磷壁酸 磷壁酸 膜磷壁酸 壁磷壁酸 形态与结构 聚糖骨架 同G 菌 四肽侧链 L 丙 D 谷DAP D 丙 G 菌肽聚糖结构 形态与结构 G 细菌细胞壁 外膜 形态与结构 细胞壁 G 菌与G 菌细胞壁的比较 细胞壁 G 菌与G 菌的差别及与细胞壁的关系 细胞壁的
10、功能 形态与结构 细胞壁 一 维持细菌的固有形态 保护细菌抵抗低滲环境 二 特异性抗原与细菌的血清型分类有关 三 某些成分与致病有关 A群链球菌膜磷壁酸抗吞噬作用 金黄色葡萄球菌A蛋白抗吞噬等作用 革兰阴性菌脂多糖多种生物学效应 细胞壁缺陷细菌 形成条件 生物学特性 形态与结构 细菌L型 细胞壁中肽聚糖结构受理化或生物因素的直接破坏或合成抑制而形成 形态多形性染色革兰阴性 培养高滲培养基菌落油煎蛋样 可继续繁殖 甚至再形成胞壁 仍有一定致病性 人工去壁则形成原生质体 和原生质球 临床分离葡萄球菌L型 葡萄球菌L型回复后 细菌L型菌落类型 电镜照片 形态与结构 2 细胞膜 位于细胞壁内紧包细胞质
11、 结构与真核细胞基本相同 功能 形态与结构 细胞膜电镜照片 分泌呼吸 载体蛋白 脂质双层 细胞膜模式结构图 物质转运 生物合成 白喉杆菌细胞膜与中介体 3 中介体 部分细胞膜折叠形成的向内陷入细胞质中的囊状物 功能 类似真核细胞线粒体 为细菌提供大量能量 Mesosome 细胞质 形态与结构 细胞膜包裹的溶胶状物质有水 蛋白质 脂类 核酸及少量糖和无机盐组成 细胞质内含有许多重要结构 常见有 核糖体 质粒 胞质颗粒 是合成蛋白质的场所 染色体外遗传物质 与遗传变异有关 异染颗粒 储藏物 肝糖粒与淀粉粒 脂肪粒 硫滴等 可鉴别细菌 Cytoplasm 异染颗粒 质粒 细菌核蛋白体 电镜照片 形态
12、与结构 鞭毛 形态与结构 特殊结构 Flagellum 化学组成 功能 鞭毛蛋白 运动器官与致病有关鉴定分类细菌 特殊结构 荚膜 化学组成 功能 肺炎链球菌 产汽荚膜杆菌 肺炎链球菌 形态与结构 Capsule 多糖或多肽 抗吞噬作用粘附作用抗有害物质损伤作用 荚膜 黏液层 菌胶团 肺炎双球菌则因荚膜存在而具有毒性 菌毛 种类与功能 菌毛 鞭毛 形态与结构 特殊结构 Pilus 化学组成 菌毛蛋白 普通菌毛 与致病有关 性菌毛 与遗传变异有关 芽胞 功能 形态与结构 特殊结构 Spore 脱水而成 为细菌休眠形式壁厚 折光性高 抗逆强 对外界的抵抗力增加可发芽成繁殖体有致病性 有鉴别作用应以杀
13、死芽胞为灭菌效果的指标 含2 6 吡啶二羧酸 DPA 是耐热性的关键 1 Axialfilamentformation2 Septumformatiom3 Engulfmentofforespore4 Cortexformation5 Coatsynthesis6 Completionofcoatsynthesis Increaseinrefractilityandheatresistance7 Lysisofsporangium sporeliberation Stagesinendosporeformation Sporegermination1 Activation Usuallyres
14、ultsfromtreatmentslikeheating 2 Germination Breaksspore sdormantstate Thisprocessischaracterizedbysporeswelling lossofresistancetoheatandotherstresses lossofrefractilityandincreaseinmetabolicactivity 3 Outgrowth Thesporeprotoplastmakesnewcomponentsanddevelopsoncemoreintoanactivebacterium 2 1 5细菌的繁殖与
15、菌落形态特征 1 细菌的繁殖细菌繁殖主要是简单的无性的二均裂殖 2 细菌菌落特征菌落 colony 即固体培养基上生长的肉眼可见的细胞群体 菌落形态特征对菌种的鉴定有一定的意义 菌落特征包括菌落的大小 形态 圆形 丝状 不规则状 假根状等 侧面观察菌落隆起程度 如扩展 台状 低凸状 乳头状等 菌落表面状态 如光滑 皱褶 颗粒状龟裂 同心圆状等 表面光泽 如闪光 不闪光 金属光泽等 质地 如油脂状 膜状 粘 脆等 颜色与透明度 如透明 半透明 不透明等 细菌的斜面培养特征菌苔长度 形状 光泽 质地 颜色 隆起和表面状况等 细菌的液体培养特征菌膜 菌环 混浊程度 沉淀情况 有无气泡和色泽 2 1
16、6食品中常见的细菌 1 假单胞菌属 Pseudomonas 为革兰氏阴性无芽胞杆菌 需氧 嗜冷 PH5 0 5 1下生长 是典型的腐败细菌 引起食品产生异味及变质 在肉 鱼和其它的动物上均易生长繁殖 例如 荧光假单胞菌 Ps fluorescens 在低温下可使肉 牛乳及乳制品腐败 Pseudomonas Pseudomonasaeruginosa 2 醋酸杆菌属 Acetobacter 无芽孢杆菌 需氧 是制醋的生产菌株 在日常生活中常常危害水果与蔬菜 使酒 果汁变酸 2 1 6食品中常见的细菌 3 无色杆菌属 Achromobacter 为革兰氏阴性杆菌 分布在水和土壤中 有鞭毛 能运动 能使禽 肉和海产品变质发粘 2 1 6食品中常见的细菌 Achromobacterviscosum 4 产碱杆菌属 Alcaligenes 为革兰氏阴性杆菌 专性好气 不产生色素 能使乳制品及其他动物性食品产生粘性而变质 能在培养基上产碱 分布广泛 2 1 6食品中常见的细菌 5 黄色杆菌属 Flavobacterium 革兰氏染色阴性 好氧或兼性厌氧 有机营养型 中温或嗜冷故可在低温下使牛乳及乳
