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1、微生物学基础,郭楚玲 ,微生物,（病毒）,古生菌（Archaea） 细菌（Bacteria）,真菌（酵母、霉菌、蕈菌等）、 单细胞藻类、 原生动物等,非细胞型,细胞型,原核微生物,真核微生物（Eukarya）,细菌又称真细菌（eubacteria），包括普通细菌、放线菌、支原体、立克次氏体和衣原体等,古生菌在进化谱系上与真细菌及真核生物相互并列，且与后者关系 更近，而其细胞构造却与真细菌较为接近，同属于原核生物。,Eubacteria （真细菌）,Archaebacteria （古细菌）,微生物的命名法,Staphylococcus aureus Rosenbach Staphylococcu
2、s （属名）葡萄球菌 aureus（种名）金黄色的 Rosenbach（命名人） Escherichia coli Escherich Escherichia（埃希氏杆菌属） coli（大肠菌，原意是从结肠colon分离出来的） Escherich(最早分离人）,微生物的大小,Visibility scale,Meters,相对大小,真核微生物,原核微生物,病毒,裸眼,光学显微镜,电子显微镜,真细菌（Eubacteria）,一、一般形态及细胞结构,（一）个体形态和排列,球状,杆状,螺旋状,基本形态,1、球状,细胞个体呈球形或椭圆形，不同种的球菌在细胞分裂时会形成不同的空间排列方式，常被作为分类
3、依据。,金黄色葡萄球菌,2、杆状,细胞呈杆状或圆柱形，一般其粗细（直径）比较稳定， 而长度则常因培养时间、培养条件不同而有较大变化。,杆状细菌的排列方式常因生长阶段和培养条件而发生变化， 一般不作为分类依据。,枯草芽孢杆菌,地衣芽孢杆菌,3、螺旋状,弧菌,螺旋菌,螺旋体菌,弧菌：,菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈， 形似“C”字或逗号，鞭毛偏端生。,(寄生性弧菌-蛭弧菌),霍 乱 弧 菌,螺旋菌：,菌体回转如螺旋，螺旋 数目和螺距大小因种而 异。鞭毛二端生。细胞 壁坚韧，菌体较硬。,螺旋体菌：,菌体柔软，用于运动的类似鞭毛的轴丝位于细胞外鞘内。,梅毒密螺旋体,（二）大小,最小：,与无细胞结构的
4、病毒相仿（50 nm）,最大：,肉眼可见（0.75 mm）,测量方法：,显微镜测微尺,显微照相后根据放大倍数进行测算,（三）细胞的结构,特殊构造：部分细菌具有的或一般细菌在特殊环境下才有的构造,一般构造：一般细菌都有的构造,1、细胞壁,1）概念：,细胞壁（cell wall）是位于细胞表面，内侧紧贴细胞膜的 一层较为坚韧，略具弹性的细胞结构。,2）细胞壁的功能：,（1）固定细胞外形和提高机械强度；,（2）为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需；,（3）渗透屏障，阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物质 （分子量大于800）进入细胞，保护细胞免受溶菌酶、 消化酶和青霉素等有害物质的损伤；,（4）细菌特定的
5、抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的 敏感性的物质基础；,3）革兰氏染色与细胞壁：,（1）革兰氏染色,作为 细菌鉴别的根据之一,1、用碱性染料结晶紫对菌液涂片进行初染,2、用碘溶液进行媒染，其作用是提高染料和细胞间的相互作用从而使二者结合得更固。,3、用乙醇或丙酮冲洗进行脱色。在经历脱色后仍将结晶紫保留在细胞内的为革兰氏阳性细 菌，而革兰氏阴性细菌的结晶紫被洗掉，细胞呈无色。,4、用一种与结晶紫具有不同颜色的碱性染料对涂片进行复染。例如沙黄，它使原来无色的革兰氏阴性细菌最后呈现桃红到红色，而革兰氏阳性细菌继续保持深紫色,革兰氏染色的原理,2、细胞膜,1）概念：,细胞质膜（cytoplasmic
6、 membrane），又称质膜 （plasma membrane）、细胞膜（cell membrane）或内膜 （inner membrane），是紧贴在细胞壁内侧、包围着细胞 质的一层柔软、脆弱、富有弹性的半透性薄膜，厚约78 nm，由磷脂（占20%30%）和蛋白质（占50%70%） 组成。,2）细胞膜的化学组成与结构模型,（1）磷脂,亲水的极性端,疏水的非极性端,在极性头的甘油3C上， 不同种微生物具有不同 的R基，如磷脂酸、磷 脂酰甘油、磷脂酰乙醇 胺、磷脂酰胆碱、磷脂 酰丝氨酸或磷脂酰肌醇 等。,非极性尾则由长链 脂肪酸通过酯键连 接在甘油的C1和C2 位上组成，其链长 和饱和度因细菌
7、种 类和生长温度而异。,（2）膜蛋白,具运输功能的整合蛋白（integral protein）或内嵌蛋白（intrinsic protein）,具有酶促作用的周边蛋白（peripheral protein）或膜外蛋白(extrinsic protein),膜蛋白约占细菌细胞膜的50%70%，比任何一种生物膜都高，而且种类也多。-细胞膜是一个重要的代谢活动中心。,3）细胞膜的生理功能：,选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送；,是维持细胞内正常渗透压的屏障；,合成细胞壁和糖被的各种组分（肽聚糖、磷壁酸、LPS、 荚膜多糖等）的重要基地；,膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系，
8、 是细胞的产能场所；,是鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位；,细胞质的主要成分为核糖体、贮藏物、多种酶类和中间代谢物、 质粒、各种营养物和大分子的单体等，少数细菌还有类囊体、 羧酶体、气泡或伴孢晶体等。,3、细胞质和内含物,1）概念：,细胞质（cytoplasm）是细胞质膜包围的除核区外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。含水量约80%。,2）颗粒状贮藏物(reserve materials)：,贮藏物是一类由不同化学成分累积而成的不溶性沉淀颗粒， 主要功能是贮存营养物。,聚-羟丁酸(poly-hydroxybutyrate, PHB),PHB于1929年被发现，至今已发现 60属以上的
9、细菌能合成并贮藏。,它无毒、可塑、易降解， 被认为是生产医用塑料、 生物降解塑料的良好原料。,多糖类贮藏物,在真细菌中以糖原为多 糖原粒较小，不染色需用电镜观察， 用碘液染成褐色，可在光学显微镜下看到。,糖原粒 淀粉粒,有的细菌积累淀粉粒，用碘液染成深兰色。,异染粒(metachromatic granules),在暗视野显微镜下看到的 迂回螺菌(Spirillum volutans) 异染粒（迂回体）,颗粒大小为0.51.0m，是无机偏磷酸的聚合物， 一般在含磷丰富的环境下形成。 功能是贮藏磷元素和能量，并可降低细胞的渗透压。,藻青素（cyanophycin）,一种内源性氮源贮藏物，同时还兼
10、有贮存能源的作用。 通常存在于蓝细菌中。,由含精氨酸和天冬氨 酸残基（1:1）的分枝 多肽所构成，分子量 在25000125000。,硫粒（sulfur globules）,很多真细菌在进行产能代谢或生物合成时，常涉及对还原性 的硫化物如H2S，硫代硫酸 盐等的氧化。 在环境中还原性硫素丰富时， 常在细胞内以折光性很强的 硫粒的形式积累硫元素。 当环境中环境中还原性硫缺 乏时，可被细菌重新利用。,3）磁小体(megnetosome),功能是导向作用，即借鞭毛游向对该菌 最有利的泥、水界面微氧环境处生活。,实用前景，包括生产磁性定向药物 或抗体，以及制造生物传感器等,（三）细胞的结构,4）羧酶体
11、(carboxysome),一些自养细菌细胞内的 多角形或六角形内含物,其大小与噬菌体相仿， 约10nm，内含1,5-二 磷酸核酮糖羧化酶， 在自养细菌的CO2固 定中起着关键作用。,采用免疫电镜技术观察蓝细菌 cyanobacterium Chlorogloeopsis fritischii 中的羧酶体,（三）细胞的结构,6）载色体（Chomatophore）,光和细菌进行光和作用的部位 相当于绿色植物的叶绿体,4、特殊的休眠构造芽孢,1）概念,某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成一个圆形或 椭圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体，称为芽孢 （endospore或spore，偶译“内
12、生孢子”）。,2）细菌芽孢的特点,整个生物界中抗逆性最强的生命体，是否能消灭芽孢是衡量 各种消毒灭菌手段的最重要的指标。,芽孢是细菌的休眠体，在适宜的条件下可以重新转变成为营 养态细胞；产芽孢细菌的保藏多用其芽孢。,产芽孢的细菌多为杆菌，也有一些球菌。芽孢的有无、形态、 大小和着生位置是细菌分类和鉴定中的重要指标。,芽孢与营养细胞相比化学组成存在较大差异，容易在光学显微 镜下观察。（相差显微镜直接观察；芽孢染色）,一、概念,在形态上具有分枝状菌丝、菌落形态与霉菌相似，以孢子进行繁殖。,“介于细菌与丝状真菌之间又接近细菌的一类丝状原核生物”,近代生物学技术,放线菌实际上是属于细菌范畴内的原核微生
13、物， 只不过其细胞形态为分枝状菌丝。,第二节 放线菌,二、形态与结构,单细胞，大多由分枝发达的菌丝组成； 菌丝直径与杆菌类似，约1mm； 细胞壁组成与细菌类似，革兰氏染色阳性（少数阴性）； 细胞的结构与细菌基本相同， 按形态和功能可分为营养、气生和孢子丝三种。,1、营养菌丝,匍匐生长于培养基内，吸收营养，也称基内菌丝。一般无隔膜， 直径0.2-0.8 mm，长度差别很大，有的可产生色素。,2、气生菌丝,营养菌丝发育到一定阶段，伸向空间形成气生菌丝，叠生于营养 菌丝上，可覆盖整个菌落表面。在光学显微镜下观察，颜色较深 ，直径较粗（1-1.4 mm），有的产色素。,3、孢子丝,气生菌丝发育到一定阶
14、段，其上可分化出形成孢子的菌丝，即孢 子丝，又称产孢丝或繁殖菌丝。其形状和排列方式因种而异，常 被作为对放线菌进行分类的依据。,营养菌丝匍匐生长于 培养基内，吸收营养,营养菌丝发育到一定阶段， 伸向空间形成气生菌丝,气生菌丝发育到一定阶段，其上可分化出形成孢子 的菌丝，即孢子丝,孢子在适宜 的条件下萌 发，长出1-3 个芽管,三、生长与繁殖,营养菌丝,气生菌丝,繁殖菌丝 （孢子丝）,孢子丝释放孢子,繁殖方式,无性孢子,菌丝断裂,凝聚孢子 横隔孢子 孢囊孢子 分生孢子 厚壁孢子,存在多种 孢子形成方式,常见于液体培养中，工业发酵生产 抗生素时都以此法大量繁殖放线菌,细菌的芽孢是休眠体，而放线菌的
15、孢子是繁殖体,四、菌落形态,菌落形态,能产生大量分枝和气生菌丝的菌种（如链霉菌）,不能产生大量菌丝体的菌种（如诺卡氏菌）,菌落质地致密，与培养基结合紧密，小而不 蔓延，不易挑起或挑起后不易破碎。,粘着力差，粉质，针挑起易粉碎,第四节 蓝细菌（Cyanobacteria）,1、概念,也称蓝藻或蓝绿藻（blue-green algae），是一类含有叶绿素a、 能以水作为供氢体和电子供体、通过光合作用将光能转变成化学 能、同化CO2为有机物质的光合细菌。,以前曾归于藻类，因为它和高等植物一样具有光和色素 -叶绿素a，能进行产氧型光合作用。,2、特性,1）分布极广；,2）形态差异极大，有球状、杆状和丝
16、状等形态；,3）细胞中含有叶绿素a，进行产氧型光合作用；,4）具有原核生物的典型细胞结构：,细胞核无核膜，也不进行有丝分裂，细胞壁含胞壁酸 和二氨基庚二酸，革兰氏染色阴性。,5）营养极为简单，不需要维生素，以硝酸盐或氨作为氮源， 多数能固氮，其异形细胞（heterocyst）是进行固氮的场所。,6）分泌粘液层、荚膜或形成鞘衣，因此具有强的抗干旱能力。,7）无鞭毛，但能在固体表面滑行，进行光趋避运动。,8）许多种类细胞质中有气泡，使菌体漂浮，保持在光线最充足 的地方，以利光合作用。,许多蓝细菌生长在池塘和湖泊中，在夏、秋两季大量繁殖，并形成胶质团浮于水面，形成“水花”，使水体变色。,蓝细菌被认为是地球上生命进化过程中第一个产氧的 光合生物，对地球上从无氧到有氧的转变、真核生物 的进化起着里程碑式的作用。,古生菌（Archaea）,一、概念的提出,1977年，Carl Woese以16S rRNA序列比较为依据，提出的独
