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1、食品微生物学,第二章 微生物主要类群的形态、 结构和功能,原核细胞和真核细胞的区别:,真核细胞,原核细胞,第一节 细 菌,细菌是单细胞原核微生物，个体微小，形态简单，以二等分裂方式繁殖。在自然界中，细菌分布最广、数量最多。,一、细菌的形态及空间排列 二、细菌的大小及其测量方法 三、细菌的细胞结构及其功能 四、细菌的繁殖方式与过程 五、细菌菌落的形态及其意义 六、细菌的命名及其分类系统 七、食品中常见的细菌,一、细菌的形态及空间排列,球状,杆状,螺旋状,基本形态,不同细菌的形态可以说是千差万别，丰富多彩，但就单个有机体而言，其基本形态可分为球状、杆状与螺旋状三种. 除了球菌、杆菌、螺旋菌三种基本
2、形态外，还有许多具其他形态的细菌。例如细胞呈星形、方形和三角形的细菌。,1、球菌,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，常被作为分类依据。,1、球菌,(1)单球菌 分裂后的细胞分散而单独存在的球菌. 如尿素微球菌(Micrococcus ureae),1、球菌,（2）双球菌 一个平面上分裂， 且分裂后不分离 而是连在一起、 成对生存。,(3)链球菌 分裂是沿一个平面进行，分裂后细胞排列成链状. 如乳链球菌 （Streptococcus lactis）,一、细菌的形态及空间排列,1、球菌,1、球菌,(4)四联球菌 分裂是沿两个相垂直的平面进行，分裂，分裂后每四
3、个细胞在一起呈田字形. 如四联微球菌 （Micrococcus tetragenus）,(5)八叠球菌 按三个互相垂直的平面进行分裂后，每八个球菌在一起成立方体形. 如藤黄八叠球菌 （Sarcina ureae),1、球菌,1、球菌,(6)葡萄球菌 分裂面不规则，多个球菌聚在一起，像一串串葡萄。 如金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus),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。,2、杆菌,杆菌的形态：短杆状、长杆状、棒杆状、梭状、梭杆状、月亮状、分枝状、竹节状等；按杆菌细胞的排列方式则有链状、栅状、“八”字状以及有鞘
4、衣的丝状等。,短杆菌,长杆菌,梭状芽孢杆菌,2、杆菌,链状杆菌,单杆菌,2、杆菌,普通杆菌,芽孢杆菌,双歧杆菌,2、杆菌,枯草芽孢杆菌,地衣芽孢杆菌,铜绿假单胞菌 （绿脓杆菌）,结核分枝杆菌,3、螺菌,螺旋状的细菌称为螺旋菌。 根据其弯曲情况分为： 弧菌：螺旋不满一圈，菌体呈 弧形或逗号形 例：霍乱弧菌、逗号弧菌 螺旋菌：螺旋满26环，螺 旋状 例：干酪螺菌 螺旋体：旋转周数在6环以 上，菌体柔软。 例：梅毒密螺旋体,弧菌,螺旋菌,螺旋体菌,螺旋菌,弧菌,螺旋体,3、螺菌,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。,蛭弧菌,霍乱弧菌,螺旋菌：,菌体回转如螺旋，
5、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,细菌的特殊形态,4、特殊形态,细菌的大小测量单位是m,二、细菌的大小及其测定方法 大小与测量,大小的测量方法：,显微镜测微尺,显微照相后根据放大倍数进行测算,球菌：直径 杆菌： 宽长 螺菌： 宽、长、螺距,表示方法：,细菌细胞的大小,测定的工具：目镜测微尺 镜台测微尺,三、细菌细胞的结构与功能,细菌结构分为基本结构和特殊结构 基本结构包括：细胞壁、细胞膜、拟核、核糖体及细胞质和内含物 特殊结构包括：荚膜、芽孢、鞭毛、纤毛及性菌毛等。,、细菌的基本结
6、构,1）细胞壁（cell wall),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。约占干重的1025%,不同细菌细胞壁的化学组成和结构不同，通过革兰氏染色法可将所有的细菌分为革兰氏阳性（G+）和革兰氏阴性（G-）。,1）细胞壁（cell wall),G+细胞壁：一层，由肽聚糖、磷壁酸和少量脂类组成，其中肽聚糖含量高，网状结构致密。,革兰氏阳性的细胞壁成分,1）细胞壁,1）细胞壁（cell wall),G细胞壁：两层，外层为脂蛋白和脂多糖层，内层为肽聚糖层，肽聚糖含量低，网状结构疏松。,图2-4 G-细菌细胞壁结构,(2)革兰氏阴性的细胞壁成分,
7、1）细胞壁,G+与G-菌的细胞壁的特征比较,1）细胞壁,维持细菌的细胞形态 保护原生质体免受渗透压引起破裂的作用 细胞壁为鞭毛提供支点，使鞭毛运动 与抗原性、致病性、噬菌体的感染有关 细胞壁是多孔结构的分子筛，胞膜一起完成细胞内外物质交换,1）细胞壁（cell wall),细胞壁的生理功能:,革兰氏染色法及其机理,1）细胞壁（cell wall),革兰氏染色法：,革兰氏染色法是细菌细胞的复合染色法，由丹麦医生Hans Christian Gram于1884年创立。 基本步骤： 涂片固定 结晶紫初染1min 碘液媒染1min95%乙醇脱色0.5min 番红复染 结果: 革兰氏阳性菌紫色； 革兰氏
8、阴性菌红色。,阳性菌,阴性菌,革兰氏染色机理： 第一步：结晶紫使菌体着上紫色 第二步：碘和结晶紫形成大分子复合物，分子大，能被细胞壁阻留在细胞内。 第三步：酒精脱色，细胞壁成分和构造不同，出现不同的反应。 G+ 菌：细胞壁厚，肽聚糖含量高，交联度大，当乙醇脱色时，肽聚糖因脱水而孔径缩小，故结晶紫-碘复合物被阻留在细胞内，细胞不能被酒精脱色，仍呈紫色。 G菌：肽聚糖层薄，交联松散，乙醇脱色不能使其结构收缩，因其含脂量高,乙醇将脂溶解，缝隙加大，结晶紫-碘复合物溶出细胞壁，酒精将细胞脱色，细胞无色，沙黄复染后呈红色。,2）细胞膜和间体,细胞质膜（cytoplasmic membrane），是围绕细
9、胞质外的脂双分子层膜结构,细胞膜生理功能： 1、控制物质运输； 2、细菌能量代谢的中心； 3、合成细胞壁和荚膜成分的基地； 4、鞭毛基体着生点； 5、高度选择性吸收。,2）细胞膜和间体,间体（中间体）：细胞膜内陷形成的层状、管状和囊状物，位于细胞分裂处。,间体功能：参与隔膜形成，与核分裂有关，类线粒体功能进行能量代谢。,间体,3）细胞质及其内含物,细胞质：细胞膜包裹的确团胶体中除拟核以外的部分。,主要内含物：核糖体、液泡、气泡、储藏颗粒,原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核,4）核区（nuclear region or area）,质粒：是一段存在于染色体外或整合在染色体上的共价
10、闭合环状双链DNA分子。,2、细菌细胞的特殊结构,1）荚膜,某些细菌分泌到细胞壁外的一层黏液性物质。主要含水、多糖及一些蛋白质，对菌体具抗干燥及其他保护作用,荚膜的功能：1）对细菌表面起渗透屏障作用。 2）保护细胞免受吞噬。 3）保护细胞免受干燥损伤。 4）帮助细菌附着到物体表面。 5）必要时提供养料。,根据形态不同分为：荚膜、粘液层、菌胶团。,荚膜的化学组分：多糖和多肽的聚合物。,荚膜,粘液层,菌胶团,2）鞭毛与纤毛,鞭毛（flagellum） 是运动性微生物表面着生的一根或数根由细胞内生出的细长、弯曲、毛发状的丝状体结构。,鞭毛的有无和着生方式,单端鞭毛,端生丛毛,两端生鞭毛,周生鞭毛,菌
11、毛：,2）鞭毛与纤毛,长在细菌体表的纤细、中空、短直、数量较多的蛋白质类附属物，具有使菌体附着于物体表面的功能。,构造和成分与菌毛相同，但比菌毛长，数量仅一至少数几根。,2）鞭毛与纤毛,性纤毛：,功能： 是向雌性菌株（即受体菌）传递遗传物质,3）特殊的休眠构造芽孢,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。,芽孢衣对多价阳离子和水分的透性很差,皮层的离子强度很高，产生极高的渗透压夺取 芽孢核心的水分，结果造成皮层的充分膨胀。,核心部分的细胞质却变得高度失水， 因此，具极强的耐热性。,四、细菌的繁殖方式与过程,细菌通过二分裂进行无性繁
12、殖， 分为三个阶段： 1、核质分裂 2、横隔壁形成 3、子细胞分离,五、细菌的菌落形态及其意义,菌落（colony）：单个微生物在适宜的固体培养基表面或内部生长、繁殖到一定程度可以形成肉眼可见的、有一定形态结构的以母细胞为中心的子细胞生长群体，称为菌落。当固体培养基表面众多菌落连成一片时，便成为菌苔(1awn)。,五、细菌的菌落形态及其意义,菌落形态特征的描述： 菌落特征包括大小，形状，隆起形状，边缘情况，表面状态，表面光泽，质地，颜色，透明度等。,影响菌落特征的因素： 1）组成菌落的细胞结构和生长行为。 2）邻近菌落影响菌落的大小（菌落密度）。 3）培养条件。,菌落形态特征： 各种细菌在一定
13、条件下形成的菌落特征具有一定的稳定性和专一性，这是衡量菌种纯度，辨认和鉴定菌种的重要依据。,六、细菌的命名及其分类系统,1、细菌的命名 细菌学名采用双名法，即种属命名法：属名，种名，命名人和命名时间。 属名为拉丁化的名词，种名为拉丁化的形容词。,2、细菌分类系统 依据伯杰氏系统细菌学手册分类。,第二章 微生物主要类群和形态、结构和功能,第二节 放线菌,（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 物，只不过其细胞形态为分枝状菌丝。,（一）概念,放线菌是
14、具有菌丝、以孢子进行繁殖、革兰氏 染色阳性的一类原核微生物,属于真细菌范畴。,（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; 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。,（二）形态与结构,1、营养菌丝,2、气生菌丝,3、孢子丝,（三）生长与繁殖,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 放线菌的孢子是繁殖体,（四）菌落形态,菌落形态,能产
15、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,（四）菌落形态,（五）分布特点,放线菌常以孢子或菌丝状态极其广泛地存在 于自然界,土壤中最多,其代谢产物使土壤具 有特殊的泥腥味。,能产生大量的、种类繁多的抗生素(其中90% 由链霉菌产生）,有的放线菌可用于生产维生素、酶制制;此 外，在甾体转化、石油脱蜡、烃类发酵、污 水处理等方面也有应用,少数寄生型放线菌可引起人、动物(如皮肤、脑、肺和脚部感染),植物(如马铃薯和甜菜的疮痂病）的疾病。,（六）重要类群,
16、1、链霉菌属：无横隔，菌丝发达。产生抗生素 2、诺卡氏菌属：不产气生菌丝，产分生孢子。 部分种产生抗生素、可用于污水处理和烃类发酵 3、小单孢菌属：无气生菌丝，但有孢子梗。部分种能产抗生素 4、放线菌属：无气生菌丝和分生孢子，厌气或 兼性厌气菌。致病菌多 5、链孢囊菌属：形成孢子囊和不游动的孢子囊 孢子。部分产抗生素,第二章 微生物主要类群和形态、结构和功能,第三节 其他原核生物,一、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;,从热带到两极,从海洋到高山,到处都有它们 的踪迹.土壤、岩石、以至在树皮或其它物体 上均能成片生长.
