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1、第一章 原核微生物1.1 细菌 bacteria,1.1.1 细菌的个体形态(1um=10-3mm) 1. 球菌 单球菌0.52um 双球菌 多球菌(链球菌) 2. 杆菌 长杆菌15um，宽0.11um， 短杆菌1um， 螺旋菌(弧菌)葡萄菌 1.1.2 细菌的细胞结构 细菌的基本结构 1.细菌壁(cell wall )，保护整个细胞的表面膜状结构。大多数有两层细胞壁，主要功能是保护细胞不易受渗透压变化而破坏。菌体内渗透压很高(525个大气压)，由于细胞壁的保护作用，细菌才能在比菌体内渗透压低的培养基中生长。 2.细胞膜（质膜）厚510nm，紧靠细胞壁内侧，化学组成为磷脂与蛋白质，是细菌代谢的
2、活动中心，功能： 渗透性与转运小分子有机物和无机物。 排出水溶性的胞外酶（水解酶），将大分子化合物水解为简单化合物，而后摄入细胞内。（ Cytoplasmic membrance ）,转运电子与氧化磷酸作用。 生物合成功能，合成细胞所需的营养物。3.细胞质(Cytoplasm)是细菌的基础物质，亦称为原生质，呈溶解胶态状，其外为细胞包围，基本成分是蛋白质，核酸和脂类的水溶液，含少量的糖和盐、核糖核酸含量高达1520%，有较强的嗜碱性，易被碱性染料着色细胞质内含有许多酶的系统，是细菌蛋白质和酶类生物合成的场所，细菌吸收营养物质后，就在细胞质内进行物质的合成和分解代谢4.核糖体（ribosome）
3、分散在细胞质中，其直径为1020nm，由核糖体核糖核酸(r-RNA)和蛋白质构成的微粒。核糖体约占细胞内RNA的6090%。它的功能是合成蛋白质，也是抗菌药物选择性作用的部位。数个核糖体串在一起组成多聚核糖体才发挥作用。5.内含物（inclusion）是细胞质内含有的一种较大的颗粒，是细菌代谢中的产物，也是细菌贮藏的养料，如淀粉粒，肝糖粒，多聚羟基丁酸等，不同细菌内含物有所不同。 6.细胞核（mucleus）具原核生物特征，无核膜和核仁，所以又称拟核或原始核。主要成分是DNA（脱氧核糖核酸）实际是二条环状的DNA双链分子，反复折叠形成螺旋结构。可视为单一染色体。核的功能是主宰生物的遗传变异。,
4、7.质粒（plasmid）是细胞中染色体外的遗传物，为小环状DNA分子，它可以独立地复制，稳定地遗传，质粒的分子比染色体小得多，仅有50100个基因，其分子量约为染色体DNA分子量的0.33%，一个细胞有15个质粒，不同的质粒的基因之间可以重组。质粒基因也可以和染色体基因发生重组，质粒可以独立于染色体而转移，通过接合，转化或转导等作用可使质粒转入另一个菌体中，因此在遗传工程中可以将细菌质粒作为基因的运载工具，组建新菌株。 质粒不一定是细菌生活所必须，但能控制某些次要性状，如次生性代谢物抗生素、色素的生产可受质粒控制。细菌的特殊结构1. 荚膜(capsule)与菌胶团。某些细菌在生活过程中向细胞
5、壁分泌一层疏松透明的粘液状物质，称粘液层(slime layer)，当粘液层较厚具有一定外形时，称荚膜。荚膜不易着色，在普通染色标体上仅能看到在菌体周围有一透明带，荚膜可用荚膜染色法或墨汁负染法观察。荚膜的化学组成随细菌种类、型别而异，如肺炎球菌的荚膜由多糖组成，炭疽杆菌的荚膜是由D谷氨酸组成多肽。荚膜的粘度极大，厚约200nm，有的甚至可达数um，数个细菌荚膜连在一起形成菌胶团，它在污水生物处理中对活性污泥的形成与沉降性能起重要作用。产生荚膜的细菌所形成的菌落光滑透明，称光滑菌落(S型)；不产生荚膜的细菌菌落表面粗糙（R型），荚膜的形成受环境影响，生长在含糖量。,高的培养基中的细菌容易形成荚
6、膜，它的产生也受遗传特性控制。荚膜的功能，主要是抵抗干燥，荚膜为细菌体外贮藏养料2. 芽胞（spore）细菌营养物贮库。因为芽胞都在体内形成，又称为内生胞子（孢子），多为杆菌，球菌、螺旋菌仅少数菌种能产生芽孢。芽胞耐热性强，无芽胞细菌营养体加热10分钟维持600C即死亡；而芽胞即使加热到1000C，煮12小时尚能存活；芽胞耐干，在室内放置数年仍能存活；此外对于化学毒物、紫外线、x-射线等均具有较强的抵抗力。芽胞帮助细菌渡过不良环境，一旦外界条件适宜时，芽胞又复萌生成新菌体，有芽胞的菌能保持几十年仍有活力。芽胞含有.6-吡啶二羧酸（DPA），而营养细胞则不含DPA(dipicolinic aci
7、d)，DPA与芽孢的耐热力有关，一个营养细胞形成一个芽胞，芽胞出芽后也只能生成一个细菌，因此芽胞的形成 不是细菌的繁殖方式，而是细菌的休眠状态，有芽孢的菌要高压消毒才能杀死。3. 鞭毛（flagellum）从细胞质中透过细胞壁向体外伸出细长的原生质丝称为鞭毛，是细菌的运动器官，其成分是蛋白质。功能：运动器官，作为鉴别细菌的依据之一，具鞭毛的细菌在液体标本中呈活泼运动状态。1.1.3 细菌的繁殖与菌落特征（1）细菌的繁殖无性繁殖分裂，分裂形成两个基本上相似的子细胞，每个子细胞又再分裂，称为繁殖。需要营养物质和适宜的环境条件，如pH、温度和供氧条件等。,（2）菌落特征菌落将细菌接种在培养基上，在一
8、定条件下，经过一定时间培养、生长、繁殖，形成用肉眼都能看见的微生物群。细菌菌落特征不同种类的细菌所形成的菌落其形态、结构、大小、色泽、透明度、粘稠度、边缘形态、色素各不同。多数表面光滑、湿润、半透明或不透明。例：枯草杆菌表面干燥不透明，芽孢杆菌表面干燥半透明、有光泽、灰白色。菌落一般较小，菌体与培养基结合不紧，容易脱落。细菌种类非常繁多，单靠外形难以区别，还需依据其生理、生化特性、碱基组成、百分数等。国外多年来较为广泛应用伯杰氏细菌鉴定手册，是由14个国家细菌学家编写的，是细菌分类与检索重要参考书。（这在分类中已介绍）Bergeys manual of Determinative Bacter
9、iology 1923年第一版 1984第九版1.1.4 细菌的物理化学性质细菌表面电荷和等电点细菌体含50%以上的蛋白质，蛋白质由20种氨基酸按一定的顺序排列，由肽键联接组成。氨基酸是两性电解质，在碱性溶液中表面出带负电荷，在酸性溶液中表现出带正电荷。在某一定pH溶液中，氨基酸所带的正电荷和负电荷相等的pH值，称为该氨基酸的等电点。,蕃红复染。如果细菌能保持草酸铵结晶紫与碘的复合物而不被乙醇脱色，呈紫色者叫革兰氏阳性菌；被乙醇脱色用蕃红液复染后呈红色者为革兰氏阴性菌。,（3）细菌的密度和重量 细菌的密度1.071.19之间，蛋白质的密度1.5，糖的密度1.41.6，核酸密度2，脂类密度1。将
10、群体细菌的质量除以细菌的数目，即为每个细菌的重量。单个细菌的质量为110-9110-10mg。 1.2 放线菌 放线菌是由长短不同的纤细菌丝所形成的单细胞微生物。其细胞结构与细菌很相近，它的最大经济价值是用于生产抗生素，此外还用于甾体激素的转化和酶制剂的生产、以及农用抗菌素等方面。 主要特征 放线菌产生的抗菌素能抑制其它微生物的生长，甚至把其它微生物杀死，这种现象称为拮抗作用。不同的放线菌所产生的抗菌素对微生物的抑制作用是有选择性的。 1.菌落特征 放线菌菌落大小介于细菌和霉菌之间，它是由不同长短的纤细菌丝所形成的单细胞微生物。其菌丝交组成网状，坚实多皱，菌丝和孢子都含有色素。所以在培养基底部
11、和表面都有不同的颜色和色素。 2. 个体形态 放线菌菌丝是没有横隔膜的分枝的丝状体，所以被认为是单细胞微生物。它的宽度与普通杆菌的宽度差不多，内部结构也和细菌相似，有气生菌丝（悬于空中）和营养菌丝（一端载入培养基上）,3.繁殖方式 无性繁殖 孢子菌丝断裂成大量孢子，种类有：链霉素菌、土霉素菌（龟裂放线菌）、庆大霉素菌（小单孢菌）、诺卡氏菌（原放线菌）菌丝有横隔膜，有红、橙、黄、绿、紫颜色，能转化有机物如烃、氰、腈类等。繁殖过程包括分生孢子的萌发、菌丝的生长、发育及增殖繁殖等，是通过分生孢子或孢子囊孢子繁殖的或营养菌丝繁殖。1.3 蓝细菌 过去归于藻类，称蓝藻或蓝绿藻，是属于古老生物。在40亿年
12、之前，古老的地球上是无氧环境，今天地球上的富氧大气是与蓝细菌的光合作用分不开的。人们从前寒武纪地壳中发现大量由蓝细菌（如螺旋藻）生长形成的化石的岩层（30亿年前）中得到证实。 蓝细菌与其它细菌不同，它具有叶绿素a（吸收光波长680685nm）、脂环族类胡萝卜素（吸收光波长456550nm）等。它能吸收CO2、无机盐和水（作电子受体）合成有机物供自身营养同时生成氧气。它呈现蓝、绿、红等颜色，而且其颜色随光照条件而改变。1. 形态 有球状或杆状属单细胞微生物，外形与大细菌相似，组成与细菌相似。不同的是它属于光合型细菌，含有光合色素（叶绿素a和藻蓝素）促进光合作用。2. 蓝细菌的繁殖 无性分裂繁殖3
13、. 生活特性 既能进行光合作用将CO2同化转变成菌体物质，又不需维生素，有的种类具有固氮作用。由于菌体具有胶质外套保护，能耐干旱，有的甚至能保持80余年后移植仍能在适宜环境中存活，有很强的,生殖能力，所以当其在水体中恶性增殖时可形成水华和赤潮使水质恶化，因此蓝细菌与藻类相似在生态中有功也有过。1.4 光合细菌光能营养型细菌，它与蓝细菌不同的是不含叶绿素，只有菌丝和胡萝卜素。特点：不能光解水中的氢、还原CO2而是从有机物或水以外的无机物中取得H。其光合作用不产生氧，而且光合作用在厌氧条件下进行。形态有球形、杆形、弧形及螺旋形。大多有端生鞭毛，固有色素，菌体呈红、紫、褐、绿等不同颜色。存在于土壤、
14、污水、湖海中，包括紫色硫细菌（亦称红色硫细菌）。紫色非硫细菌、绿色硫细菌、绿色非硫细菌等。1.5 古菌过去由于研究微生物技术手段的落后，一直将古细菌也归于细菌范畴。1977年之后随微生物研究方法和技术的进步，发现细菌中有一类有别于一般细菌的微生物，为区分这特殊类细菌，将这类菌称为古菌（Archaeobacteria）。特点 形态扁平，很薄，有精确的方角和垂直的边构成直角几何形态的细胞，既不同于细菌又不同于真核生物，但又分享有细菌和真核生物结构的特点，组分蛋白质是酸性的。呼吸代谢 多数为严格厌氧，兼性厌氧，也有专性好氧，代谢过程中有,许多特殊的辅霉。它包含五个类群，所以它们的代谢呈多样性，繁殖和
15、进化速度都较慢。习性 大多数古细菌生活在极端环境中，如高含盐分的湖泊、极热、极酸和绝对厌氧的环境中，具有分泌热稳定酶和其它辅酶。1. 2. 分类（1）甲烷菌 是属专性厌氧菌，它与自然界存在的水解菌和产酸菌等协同作用，使有机物甲烷化，在漫长岁月中形成天然气。它的细胞结构包括细胞壁、表面层、鞘和荚膜、细胞质膜、原生质和核质。 （2）嗜热嗜酸菌 专性嗜热、好氧、兼性厌氧、严格厌氧、革兰氏阴性、杆状、丝状或球状。适于701050C生长，大多数种是硫细菌。 （3）极端嗜盐古菌 对Nacl有特殊适应性和需要性。栖息在高盐环境与盐场，天然高盐湖或高盐腌渍食物制品中。细胞呈链状、杆状或球状，革兰氏阴性或阳性，
16、好厌或兼性厌氧，化能有机营养型，最适宜pH=5.58.0，生长温度30550C最佳370C。,1.6 其它微生物1.6.1 衣原体 chlamydiae 是一类专性细胞内寄生微生物，在细胞内发育繁殖，有其独特的生活周期。由于它只能在活细胞内繁殖，且能透过滤菌器，过去曾一度被视为病毒。但是这类微生物基于以下不同于病毒的特性，现已公认为独立的一类微生物。（1）衣原体含有DNA和RNA两类核酸，而病毒只含有其中的一种；（2）衣原体具有粘肽组成的细胞壁，且含胞壁酸，而病毒不具胞壁的结构；（3）衣原体是分裂繁殖，而病毒不具独立繁殖功能，而必须侵入宿主细胞内；（4）衣原体含有核糖体，而病毒却无；（5）衣原体有较复杂的酶系统，能进行一定的代谢活动，而病毒没有酶系统；（6）衣原体对许多抗菌药物敏感，而病毒则耐抗菌素。衣原体分2个属：一为沙眼衣原体，包括沙眼，性病淋巴肉芽肿衣原体及小鼠肺类衣原体；另一为鹦鹉热衣原体，包括鹦鹉热，鸟疫及多数动物的衣原体。这两个属的主要区别在于沙眼衣原体形成有致密的含糖的包涵体，能被碘着染，对磺胺药物敏感；而鹦鹉热衣原体只含有疏松的无糖原的包涵体。
