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1、第一章 原核微生物的形态、构造和功能 要求重点掌握细菌的概念、大小和基本形态；细菌的基本结构、特殊结构及各自的功能；细菌菌落特征及繁殖方式；常见细菌的生物学特性；放线菌的形态构造、菌落特征；放线菌的繁殖方式和培养条件；常见放线菌的生物学特性及在工业上的应用。,第一节 细菌 第二节 放线菌 第三节 其它几类原核微生物,原核微生物：即广义的细菌，指一大类细胞核无核膜包裹，只存在称作核区的裸露DNA的原始单细胞生物，包括真细菌和古生菌两大类群。 第一节 细菌 Bacteria 一、概述：细菌是一类细胞细短、结构简单、胞壁坚韧、多以二分裂方式繁殖和水生性较强的原核生物。 1、生境：温暖、潮湿、富含有机
2、质的地方。 2、细菌对人类的危害： 有些细菌能引起传染病； 不少腐败菌能引起工农业产品的腐败变质。 3、细菌对人类的贡献： (1) 工业上：利用细菌生产氨基酸、核苷酸、酶制剂、乙醇、丙酮、丁醇、有机酸、抗生素等,(2) 农业上：生产生物杀虫剂、细菌肥料。 (3) 医药上：生产各种疫苗、类毒素、代血浆。 (4) 在环保、国防上： 二、细菌的形态和大小 （一）基本形态：球状、杆状、螺旋状。 1、球菌 Coccus：细胞呈球形或近似球形。 单球菌:分裂后的细胞分散而单独存在的为单球菌。 双球菌:分裂后两个球菌成对排列。 链球菌分裂是沿一个平面进行，分裂后细胞排列成链状。 四联球菌沿两个相垂直的平面分
3、裂，分裂后每四个细胞在一起呈田字形。 八叠球菌按3个互相垂直的平面进行分裂后，每8个球菌在一起成立方形。 葡萄球菌：分裂面不规则，多个球菌聚在一起，像一串串葡萄。,2、杆菌 Bacillus (Bacterium)： (1) 形态：短杆状、纺锤状、棒状、梭状、月亮状、分枝状、竹节状等 (2) 排列方式：链状、栅状、“八”字状及有鞘衣的丝状等。 3、螺旋菌 Spirillum：是细胞呈弯曲杆状细菌统称，一般分散存在。根据其长度、螺旋数目和螺距等差别，分为弧菌、螺菌和螺旋体。 弧菌：菌体弯曲呈弧形或逗号形，螺旋不足一环。 螺菌：菌体回转如螺旋，螺旋为2-6环。 螺旋体：螺旋超过6环。,异常形态 一
4、般，幼龄，生长条件适宜，形状正常、整齐。老龄，不正常，异常形态。 畸形：由于理化因素刺激，阻碍细胞发育引起。 衰颓形：由于培养时间长，细胞衰老，营养缺乏，或排泄物积累过多引起。 （二）细菌大小 1、单位：um，亚细胞构造单位nm 2、表示： 细菌细胞的大小一般用显微测微尺测量，并以多个菌体的平均值或变化范围表示。 球菌大小以直径表示；杆菌以宽长表示；螺旋菌以宽弯曲长度表示。,（三）常用的细菌染色法：,三、细菌细胞结构 （一）基本结构：一般细菌都具有的构造。 1、细胞壁 cell wall： 细胞壁在细菌菌体的最外层。为坚韧、略具有弹性的结构。 （1）功能： 1）维持细胞外形； 2）保护细胞免受
5、机械损伤和渗透压危害； 3）鞭毛运动支点； 4）正常细胞分裂必需； 5）一定的屏障作用； 6）噬菌体受体位点所在。 7) 与细菌的抗原性、致病性有关。,（2）形态特征 1）光镜下观察：通过染色、质壁分离、制成原生质体。 2）电镜观察。 (3) 细胞壁的构成：,革兰氏阳性细菌与阴性细菌的细胞壁成分 (占细胞壁干重的%),革兰氏染色： 革兰氏染色程序和结果,革兰氏染色中最关键的一步是脱色，如果脱色过度，会将G+误认为G-；如果脱色不足，会将G-误认为G+。,1）革兰氏阳性菌 Gram positive 以金黄色葡萄球菌为例 （i）细胞壁构成：一连续层，厚20-80nm 两部分： 网状骨架：微纤丝组
6、成 基质：骨架埋于基质中 (ii) 化学组成：主要是肽聚糖（网状骨架）和磷壁酸（基质） i）肽聚糖 peptidoglycan (粘肽、胞壁质)：是真细菌细胞壁中的特有成分。是呈多层网状结构的大分子复合体，由许多亚单位（肽聚糖单体）交联而成。 亚单位 a. 双糖单位：N-乙酰胞壁酸（NAM）和N-乙酰葡萄糖胺（NAG）通过-1，4糖苷键相连而成。M和G交替连接，从而形成了肽聚糖层的骨架 聚糖。,b. 短肽：是连接在胞壁酸分子上的、由四个氨基酸以L、D交替连接起来的短肽。含D-谷氨酸、D-和L-丙氨酸和二氨基庚二酸或赖氨酸L-Ala-D-Glu-L-Lys-D-Ala 。 c. 肽桥：短肽之间连
7、接。 肽聚糖生理功能：是真细菌细胞壁中的特有成分，它构成了壁的坚硬度，决定细胞的形态，并防止渗透压引起的裂解。 ii) 磷壁酸 teichoic acid (垣酸) G+特有成分。多元醇与磷酸复合物，通过磷酸二酯键与NAM相连，分为壁磷壁酸和膜磷壁酸。 生理功能： a.通过分子上的大量负电荷浓缩细胞周围的Mg2+，以提高细胞膜上一些合成酶的活力； b.贮藏元素；,c.调节细胞内自溶素的活力，借以防止细胞因自溶而死亡； d.作为噬菌体的特异性吸附受体； e.赋予G+细菌特异的表面抗原，因而可用于菌种鉴定； f.增强某些致病菌（如A族链球菌）对宿主细胞的粘连，避免被白细胞吞噬，并有抗补体的作用。
8、2) 革兰氏阴性菌 Gram negative 以大肠杆菌为例： （i）细胞壁构成：G-细菌细胞壁比G细菌细胞壁薄（1520nm）而结构较复杂 i）内壁层：厚2-3 nm，单（双）分子层，由肽聚糖构成。 与G+区别：交联低；DAP取代 L-Lys；无特殊肽桥。,ii)外壁层（外膜）： 内层：脂蛋白层，以脂类部分与肽聚糖相连。 中层：磷脂层。 外层：脂多糖层，外壁重要成分，8-10 nm。 iii）周质空间：在G-细菌中，其外膜与细胞膜间的狭窄胶质空间。 (ii) 脂多糖 lipopolysaccharide LPS，G-特有成分。 i）结构：类脂A + 核心多糖 + O-侧链 ii) 功能：
9、a.内毒素物质基础； b.吸附镁、钙离子以提高它们在细胞表面的浓度； c.决定G-表面抗原多样性； d.噬菌体受体位点。,（iii）G+与G-比较,（iv）革兰氏染色机制 主要是细胞壁组成及结构差异造成的。 结晶紫液初染和碘液媒染：在细菌的细胞膜内可形成不溶于水的结晶紫与碘的复合物。 乙醇脱色： G细胞壁较厚、肽聚糖网层次多和交联致密且不含类脂 ，把结晶紫与碘的复合物牢牢留在壁内，使其保持紫色； G-细胞壁薄、外膜层类脂含量高、肽聚糖层薄和文联度差，结晶紫与碘复合物的溶出，细胞退成无色。 复染: G-细菌呈现红色，而G+细菌则仍保留最初的紫色。,3）古生菌：细胞壁功能与真细菌相似 ，但不含真正
10、的肽聚糖，而含假肽聚糖、糖蛋白或蛋白质。 假肽聚糖： 聚糖： 由N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰塔罗糖胺糖醛酸通过-1，3糖苷键交替连接而成。 肽尾： 由L-Glu、L-Ala和L-Lys3个L型氨基酸组成。 肽桥：由L-Glu1个氨基酸组成。,原生质体protoplast：人工条件下用溶菌酶除去细胞壁或用青霉素抑制细胞壁合成后，所留下的仅由一层细胞膜包裹的圆球状细胞。一般由G+形成。 特点：对渗透压敏感；对相应的噬菌体缺乏敏感性；不能进行正常的鞭毛运动；细胞不能分裂。,4) 缺壁细菌：指细胞壁缺乏或缺损的细菌。包括原生质体、球状体、 L型细菌和支原体。,球状体：残留部分细胞壁，一般由G-形成。有一
11、定抗性。 特点：对渗透压敏感；长鞭毛也不运动；对噬菌体不敏感；细胞不能分裂等。 L型细菌：一种由自发突变形成的变异型，无完整细胞壁，在固体培养基表面形成 油煎蛋 状小菌落。 支原体：长期进化形成。无细胞壁的原核生物，因为它的细胞膜中含有一般原核生物所没有的甾醇，故即使缺乏细胞壁，其细胞膜仍有较高的机械强度. 2、细胞膜 cell membrane 形态特征： 在细胞壁与细胞质之间的一层柔软而富有弹性的半透性膜，厚7-8nm。在电镜下观察到的细胞膜，是在内外两暗色层之间夹着一浅色中间层的一种双层膜结构。,(2) 化学组成：蛋白和磷脂，蛋白含量高达75%，种类也多。膜不含甾醇类。 1) 磷脂： 磷
12、脂双分子层由两层磷脂分子整齐地对称排列而成。 2) 蛋白： i整合蛋白（或内嵌蛋白）：嵌埋在呈液态的磷脂双分子层中，具运输功能。 ii周边蛋白（或膜外蛋白）：“漂浮”在磷脂双分子层的外表面，具有酶促作用。,(3) 膜结构液态镶嵌模型 膜的主体是脂质双分子层； 脂质双分子层具有流动性； 整合蛋白因其表面呈疏水性，故可“溶”于脂质双分子层的疏水性内层中； 周边蛋白表面含有亲水基团，故可通过静电引力与脂质双分子层表面的极性头相连； 脂质分子间或脂质与蛋白质分子间无共价结合； 脂质双分子层犹如“海洋”，周边蛋白可在其上作“漂浮”运动，而整合蛋白则似“冰山”沉浸在其中作横向移动。,(4) 功能： 高度选
13、择透性膜，控制物质运输； 渗透屏障，维持正常渗透压； 3) 重要代谢活动中心； 4) 与细胞壁、糖被合成有关； 5) 鞭毛着生点，供运动能量。 (5) 观察方法 通过质壁分离、选择性染色或原生质体破裂等方法在光镜下观察；电镜观察。,3、间体 mesosome(中质体) 细菌的细胞膜折皱陷入到细胞质内，形成一些管状或囊状的形体称中体或中间体。 功能：1）拟线粒体，呼吸酶系发达。 2）与壁合成，核分裂，芽孢形成有关。,4、核区 nuclear body 类核，核质体 (1) 特点：无核膜、核仁、固定形态，结构简单，细胞分裂前核分裂。一般为单倍体。 (2) 成分：DNA：环状双链，超线圈结构。 形态
14、特征：呈球状、棒状或哑铃状，在电镜下呈透明区域。 功能：是负载遗传信息的物质基础。 观察方法： 在普通光学显微镜下，通过富尔根染色法观察。,5、核糖体 ribosome RS 核糖核蛋白的颗粒状结构，RNA+蛋白。 原核：游离态、多聚核糖体，70S 多聚核糖体：一条mRNA与一定数目的单个RS结合而成。 真核：游离态、结合内质网上，70、80S 功能：是细胞合成蛋白质的部位。,6、细胞质及其内含物 细胞质：是指被细胞膜包围的除核区以外的一切半透明、胶体状、颗粒状物质的总称。 原核与真核不同原核生物的细胞质不流动。 主要成分：水、蛋白、核酸、脂类及少量糖和无机盐。富含核糖核酸。 (2) 内含物：
15、指细胞质内一些形状较大的颗粒状结构。 贮藏物：一类由不同化学组分累积而成的不溶性颗粒，其主要功能是贮存营养物。,微生物储藏物的特点及生理功能： 1） 不同微生物其储藏性内含物不同。 2） 微生物合理利用营养物质的一种调节方式。 3） 储藏物以多聚体的形式存在，有利于维持细胞内环境的平衡，避免不适合的pH，渗透压等的危害。 4） 储藏物在细菌细胞中大量积累，是重要的自然资源。 磁小体：存在于一些趋磁细菌中，成分为Fe3O4, 具有导向功能。 羧酶体：存在于若干化能自养细菌中，呈多角形，在自养细菌的CO2固定中起关键作用。 气泡:指存在于许多光合营养型无鞭毛运动的水生细菌的细胞内充满气体的小囊泡。
16、其作用是调节细胞比重，使其漂浮在合适水层中。 液泡：许多细菌当其衰老时，细胞质内就会出现液泡。其主要成分是水和可溶性盐类，被一层含有脂蛋白的膜包围。,伴孢晶体：少数芽孢杆菌在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形、方形或不规则形的碱溶性蛋白质晶体，称为伴孢晶体（即内毒素）。 质粒： i概念：染色体外，独立存在的，能自主复制的遗传物质。呈双股环状DNA，可游离存在，也可整合到宿主DNA上。 iii.功能：质粒携带着某些染色体上所没有的基因，使细菌等原核生物被富裕了某些对其生存并非必不可少的特殊功能，如接合、产毒、抗药、固氮、产特殊酶或降解毒物等功能。,（二）特殊结构 1、糖被： 包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的透明胶状物质。 种类：,糖被的有无、厚薄除与菌种的遗传性相关外，还与环境尤其是营养条件密切相关。,(3) 观察方法：折光率低，负染法观察。,(2) 成分：90%以上为水，余为多糖（肽）或蛋白质也有多糖与多肽复合型的。,(4) 功能： 1）保护细菌免受干旱损伤； 2）加强致病力，保护病原菌免受宿主吞噬细胞的吞噬； 3）
