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1、第二章 原核微生物原核(prokaryon)：指细胞核外没有 核膜包围，DNA以闭环分子形式存 在，不含组蛋白的细胞核。原核微生物：指具有原核的微生物。 1主 要 内 容第一节 细 菌第二节 放线菌第三节 其它代表性原核微生物2第一节 细 菌一、细菌的形态、大小及排列方式二、细菌细胞的一般构造及特殊构造三、细菌的繁殖方式四、常见的细菌类群3什么是细菌（bacteria）?从大的方面来讲：细菌指的就是原 核微生物，即所有原核微生物均可以称 之为细菌；从小的方面来讲：细菌主要是指那 些形态为杆状、球状或螺旋状的单细 胞原核微生物。 4一、细菌的形态、大小及排列方式（一）细菌的形态与排列细菌的基本形
2、态51、球菌（coccus）细胞呈球状或椭圆状的细菌。由于细胞分裂的方向不同，球菌 共有六种排列方式。（一）形态、大小及排列方式61234567种类最多：短杆状棒杆状月亮状梭状梭杆状分枝状竹节状2、杆菌 （bacillus）杆状或圆柱状（一）形态、大小及排列方式8杆菌的特点 杆菌的长度与其直径的比值差异较大 杆菌只沿一个与长轴垂直的分裂面（一）形态、大小及排列方式球杆菌、丝状直杆菌、弯杆菌链状、栅状、“八”字形93、螺旋菌（spirilla） 弧菌（vibrio）：弯曲程度不满一圈的螺 旋菌，常呈“C”状，如霍乱弧菌（Vibro cholerea ）；螺旋菌：指细胞呈螺旋状或弧状的细菌。（一）
3、形态、大小及排列方式 螺菌（spirillium）：螺旋在26圈的螺 旋状细菌，如减小螺菌（Spirillum minus）； 螺旋体（spirochaeta）：螺旋6圈以 上的螺旋状细菌，如梅毒密螺旋体10螺 旋 菌 的 形 态 弧菌（ vibrio） 螺菌（ spirillum） 螺旋体（ spirochaeta） 114、形态特殊的细菌 柄细菌（Caulobacterium）：菌体细胞 呈杆状或梭状，具有特征性的细柄，可用于 将细胞附着于基物上。柄杆菌 Caulobacter sp.12鞘衣菌 Sphaerotilus natans 鞘细菌（sheathed bacterium）：杆菌细
4、胞呈链状排 列，不分枝，且在细菌细胞外形成了一个共同的衣鞘。13星形菌方形菌细菌形态：三角形、方形、星形、圆盘形14影响细菌形态的因素外界环境因子：培养温度、培养时间、培养基成分与浓度新鲜培养基异常形态 正常状态 幼龄细菌： 老细菌：菌体形态正常、整齐、稳定；形态不正常：梨形、有分枝、细丝状15（二）细菌的大小161、球菌 d：0.51.0m较大的球菌：旋动泡硫磺细菌（Thiophysa volutaus），d=78m3、螺旋菌 宽长，长度实际长度0.31.01.050m2、杆菌 宽长，长度可为d 的一至数倍小型杆菌：0.20.4 0.71.5m中型杆菌：0.51 23m大型杆菌：11.25
5、38m17影响因子：菌种、培养条件、菌龄、染色方法测量细菌大小：记录平均值/代表性数值使用活菌不要染色，必需注明染色方法 幼龄细菌 成熟/老龄细菌 固定染色菌体 原菌体 媒染法的菌体 原菌体影响菌体大小的因素18 最小的细菌能引起尿结实的纳米细菌（nanobacteria）d=50 nm，比最大的病毒还小，分裂缓 慢，代时为72h，是目前所知最小的细菌。讨论：独立生命个体到底能有多小？生物大分子140nm，250nm？病毒能够小？以一种特殊的生活规律维持生命活动的19 最大的细菌菌体：d=80 m、 长：200600m 体积：巨大 细胞：富含原核和核糖体具有高度旋绕的细胞膜 运动：有鞭毛，V
6、= 2.4 cm/min1985年，在红海的棕色刺尾鱼肠道内发现一种雪茄 型细菌，1993年，命名为Epulopiscium fishelsoni。20“纳米比亚硫磺珍珠”（ Thiomargarita namibiensis）1997年，纳米比亚海岸，发现的一种硫细菌（ sulfur bacterium），d = 0.10.75mm富含：液泡（98%）液泡内富含：硝酸盐， 在产能和硫氧化过程中 充作电子受体。 液泡外包被一层0.5 2.0m厚的细胞质，其 中富含硫滴。21二、细菌细胞的一般构造 和特殊构造（内膜系统）菌胶团22（一）细菌细胞一般构造1、细胞壁 2、细胞膜 3、内膜结构 4、细
7、胞质及其内含物 5、原核 6、质粒23第一节 细菌的模式结构图 2-1 细菌细胞的模式结构（摘自Microbiology 6th）（二）细菌细胞的特殊结构荚膜鞭毛、菌毛、性毛芽孢、胞囊（一）细菌细胞的一般结构 1、细胞壁 2、细胞膜 3、内膜结构 4、原核 5、质粒 6、细胞质及其内含物241、细胞壁（cell wall）（1）细胞壁的功能（2）革兰氏染色反应（3）革兰氏阳性菌的细胞壁结构（4）革兰氏阴性菌的细胞壁结构（5）G菌和G菌细胞壁结构的区别（6）细胞壁缺陷细菌 25细胞壁 （cell wall）厚度：1080 nm占细胞干重的1025%1、细胞壁通常指包围原生 质膜的一层较为紧 韧且
8、略带弹性的结 构。26（1）细胞壁的主要功能a、维持细胞外形； b、具有保护作用； c、协助运动； d、与物质运输有关； e、决定细菌的抗原性、致病力、 对抗生素及对噬菌体的敏感性。 1、细胞壁 27（2）革兰氏染色反应结晶紫 碘 液 95%乙醇 番 红初 染媒 染脱色复 染1、细胞壁28（3）G菌细胞壁的结构 金黄色葡萄球菌 （Staphylococcus aureus）厚度：2080nm重量：50%80%肽聚糖1、细胞壁29革兰氏阳性菌细胞壁化学结构模式图肽聚糖磷壁酸30肽 聚 糖 层次多：1550G+ 菌 细 胞 壁 的 模 式 结 构磷壁酸31磷壁酸 （teichoic acid）指结
9、合在G+菌细胞壁上的一种酸 性多糖。为G+菌所特有（3）G菌细胞壁的结构主要化学组成：多元醇磷酸32磷壁酸依 多 元 醇 划 分C1-C5磷酸二酯键 少：10；多：40-50C1-C3磷酸二酯键a核糖醇磷壁酸 （ribotol teichoic acid）1b甘油磷壁酸 （glycerol teichoic acid）133按 结 合 部 位 划 分磷壁酸b 膜磷壁酸a 壁磷壁酸，50% 磷酸二酯键共价键34磷壁酸的功能a磷壁酸加强了细胞对金属离子的吸引； b磷壁酸是G+菌重要的表面抗原和某些噬菌 体的吸附位点； c磷壁酸增加了细菌表面结构的稳定性； d膜磷壁酸具有粘附作用，与致病性有关； e
10、贮存磷元素； f调节细胞内自溶素（autolysin）的活力。 磷壁酸35（4）G菌细胞壁的结构 大肠杆菌 （Escherichia coli） 层次G菌与G菌细胞壁的结构差异内壁层外壁层36G菌肽聚糖结构的差异GGGGL-LysDAP 化学结构内壁层37G菌肽聚糖的结构差异 交联度低25%以肽键直接交联38外膜层肽聚糖细胞膜G菌肽聚糖的结构差异层次多：1550 层次少13层39外膜层肽聚糖细胞膜外壁层（4）G菌细胞壁的结构厚约：810 nm，呈波浪形蛋白质、脂蛋白和脂多糖（ lipopolysaccharide，LPS）是外膜层的主要成分及特 有成分 分子量 1万道尔顿 化学结构复杂且常因细
11、菌 类群甚至菌株而异40脂多糖 = 糖基O-侧链核心多聚糖类脂A脂多糖的化学组成41脂多糖（LPS）的功能a、类脂A是G菌的致病物质内毒素的 物质基础； b、具有与磷壁酸相类似的功能； c、多变的化学结构决定了G菌表面抗原决 定簇的多样性； d、噬菌体的吸附受体； e、具有部分选择屏障作用。 42革兰氏阴性菌细胞壁结构43（5）革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌 细胞壁的主要区别比较内容革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌结构层次单 层 内壁层外膜层厚度（nm）208013810肽 聚 糖含量4090%510%层数多，1550少，13交联度高，75%低，25%磷壁酸+脂多糖+44革兰氏染色法的原理45（6）周质空
12、间 （periplasmic space）壁膜间隙：指位于细胞壁与细胞膜之间的狭 小的空间范围，约为1215nm。处理：溶菌酶或用冷渗振动1、细胞壁质 外 酶水解酶类：RNA酶、DNA内切酶、青霉素酶、磷酸化酶； 合成酶类：肽聚糖合成酶； 其他蛋白：结合蛋白和受体蛋白。 46（7）细胞壁缺陷细菌类 型实验室制备：原生质体（protoplast）原生质球（spheroplast）自 然 存 在 ：L-型细菌（bacterial L-form）47（7）细胞壁缺陷细菌通过溶菌酶、青霉素、丝裂霉素C处理GGGG原生质体原生质体完全 去除原生质球原生质球不完整去除脂多糖和脂蛋白原生质体和原生质球48L
13、-L-型细菌（型细菌（bacterial L-formbacterial L-form）：某些细菌在特定环境条件下，由于基 因突变而产生的无壁类型。（7）细胞壁缺陷细菌L-型细菌的菌落 49细胞壁缺陷细菌的特点对环境条件敏感：低渗、振荡、离心、通气有鞭毛而不运动；不被噬菌体侵染；能够再生：在适宜条件下，生长繁殖形成菌落，并恢复产生 新细胞壁转为正常细菌的过程。501、G细 菌 细 胞 壁 的 结 构 为 一 层 ，含 有的 特 有 成 分 是 ( )A. 脂多糖 B. 脂蛋白 C. 磷壁酸 D. 核蛋白2、 G细 菌 细 胞 壁 中 的 特 有 成 分 是 ( )A. 肽聚糖 B. 磷壁酸 C
14、. 脂蛋白 D. 脂多糖3、E.coli 肽 聚 糖 双 糖 亚 单 位 交 联 间 的 肽 间桥 为 ( )A. 氢键 B. 肽键 C. 甘氨酸五肽 4、Staphylococcus aureus 肽 聚 糖 双 糖 亚 单 位 交 联 间 的 肽 间 桥 为( )A. 肽键 B. 甘氨酸五肽 C. 氢 键小 结51指紧贴在细胞壁内侧并包围原生 质的一层柔软而富有弹性的膜。2、细胞膜（cell membrane）厚度：约78nm 主要成分：磷脂（占2030%）蛋白质（占5070%）（一）细菌细胞的一般构造52细胞膜的模式结构53（1）细胞膜的结构 1972年，SingerNicolson提出
15、：液态镶嵌模型（fluid mosaic model）2、细胞膜细胞膜的液态镶嵌结构54“液态镶嵌”理论a、膜的主体是脂质双分子层，具有流动性； b、整合蛋白因其疏水性而溶于脂质双分子层的疏水 性内层中； c、周边蛋白表面含有亲水基团，可通过静电引力与脂 质双分子层表面的极性头相连； d、脂质分子间或脂质与蛋白质分子间无共价结合； e、脂质双分子层象“海洋”一样，周边蛋白可在其上 “ 漂浮”运动，而整合蛋白则象“冰山”一样沉浸在其中 并可作横向移动；（1）细胞膜的结构55（2）细胞膜的功能a选择性控制细胞内外的物质运与交换； b具有维持细胞内正常渗透压的屏障作用； c合成细胞壁各种组分（脂多糖、肽聚糖、磷壁酸）和荚膜等大分子物质）的场所； d进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地； e许多酶和电子传递链组分的所在地； f鞭毛的着生位点，并为其提供运动所需的能量。2、细胞膜563、内膜结构间体 类囊体 载色体 羧酶体 气泡 内膜结构：许多原核生物类群演化出的一类 由细胞膜内陷、折叠而形成的层状、管状或 囊状的特殊结构。内膜结构（一）细菌细胞的一般构造57 间体（mesosome）3、内膜结构由细胞质膜内陷而形成
