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1、第2章 原核微生物的形态、结构和功能 Prokaryotes,原核生物界具有以下几个特点：呈单细胞或由单细胞组成的简单集合体状；基因载体与细胞质之间无单位膜相隔；细胞以简单二等分裂方式增殖，无有丝分裂或减数分裂；细胞内没有由单位膜包围且与细胞其他部位相分隔的细胞器；核糖体的沉降系数为70S，散在细胞质内；无细胞质流及与此相关的现象。原核生物界包括以下四个门： 薄壁菌门：指革兰氏阴性、薄壁类型的原核生物。 厚壁菌门：指革兰氏阳性、细胞壁厚而硬型的原核生物。 柔膜菌门：指无细胞壁、细胞柔软的原核生物。 疵壁菌门：指细胞壁中缺乏常规肽聚糖成分的原核生物。,生物界的分类系统,生物界的分类系统,Woes
2、e 三域学说 在分子和基因水平上进行分类鉴定：16S rRNA，18S rRNA,一切生物原来都由一种小细胞进化而来， 这种小细胞先分化出细菌和古生菌， 在古生菌分友上的细菌吞噬了朊细菌和蓝细菌并发生了内共生， 朊细菌和蓝细菌再进化成宿主细胞中的细胞器，即线粒体和叶绿体， 宿 主最终发展成了稳中有各类真核生物。,按照各种微生物进化水平的不同和结构、性状上的明显差别，可将微生物分成三大类群：,细胞核不具核膜、 核物质裸露、 不进行有丝分裂。,细胞核有核膜， 进行有丝分裂。,没有细胞结构,原核生物（prokaryotes）,真核微生物 （eukaryotic microorganism,非细胞型生
3、物 (acellular microorganism),指的是各种病毒,酵母菌、霉菌、蕈菌（大型真菌）、藻类和原生动物,真细菌和古细菌,第2章原核生物形态、结构和功能,2.1 细菌（Bacteria) 2.2 放线菌（Actinomycetes) 2.3 蓝细菌（Cyanobacterial) 2.4 古细菌（Archaebacteria) 2.5其他类型的原核微生物(支原体、衣原体、立克次氏体) 2.6 原核微生物的分类系统,2.1 细菌（Bacteria),2.1.1 细菌的个体形态与大小 2.1.2 细菌的细胞结构 2.1.3 细菌的繁殖 2.1.4 细菌的群体形态 2.1.5 食品中常
4、见的细菌,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。,2.1.1 细菌的个体形态与大小,球菌 cocus,杆菌 bacillus,螺旋菌 Spirilla,单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌、葡萄球菌,直杆状、弯杆状、短杆状、长杆状、棒杆状、梭杆状、分支状,长度、弯曲度、螺旋度、螺旋形式、螺距,弧菌、螺菌、螺旋体,（1）基本形态,10,球菌 cocus,单球菌：细胞分裂沿一个平面进行，新个体分散而单独存在。如尿素微球菌(Micrococcus ureae)。,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
5、据。,球菌 cocus,双球菌：细胞沿一个平面分裂，新个体成对排列。如肺炎双球菌 (Diplococcus pneumoniae),12,球菌 cocus,链球菌：细胞沿一个平面进行分裂，新个体不但可保持成对的样子，并可连成链状. 如：乳链球菌（Streptococcus lactis）、无乳链球菌（Streptococcus agalactiae)、溶血链球菌 （ Streptococcus hemolyticus)。,13,球菌 cocus,四联球菌：细胞分裂是沿两个相垂直的平面进行，分裂后每四个细胞特征性地连在一起，呈田字形. 如：四联微球菌 （Micrococcus tetragenu
6、s）,14,球菌 cocus,八叠球菌：细胞按三个互相垂直的平面进行分裂后，每八个球菌特征性地连在一起成立方体形. 如：藤黄八叠球菌（Sarcina ureae),15,球菌 cocus,葡萄球菌：细胞无定向分裂，多个新个体形成一个不规则的群体，犹如一串葡萄。 如：金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus)、白色葡萄球菌（Staphylcoccus albus),16,杆菌 bacillus,杆菌杆菌是杆状或类似于杆状的细菌的总称。,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。,各种杆菌的大小和具体形态具有有显著的差别： 1
7、）球杆菌假单孢菌 2）短杆菌短杆菌属 3）长杆菌白喉棒杆菌 4）分枝杆菌结核杆菌 5）其它类型,排列联结： 杆菌大多分散存在；也有的呈长短不同的链状，似竹节、八字、栅栏、丝状（链状细胞外包围一层胶质壳）。不能作为分类鉴定的依据。 杆状菌是细菌中种类最多的。工农业生产中所用的细菌大多是杆菌，杆菌中也有不少是致病菌。,20,单杆菌,双杆菌,链杆菌,球杆菌,杆菌 bacillus,21,杆菌 bacillus,杆菌有的笔直，有的弯曲，杆菌两端的情况在分类上很重要。 有的象刀切一样整齐（eg.炭疽杆菌）， 有的是钝圆（ eg.枯草杆菌）， 有的是尖的（ eg.鼠疫巴斯德氏菌）。,22,杆菌 bacil
8、lus,枯草芽孢杆菌,铜绿假单胞菌（绿脓杆菌）,结核分枝杆菌,破伤风杆菌,炭疽杆菌,螺旋菌 Spirilla,细胞呈弯曲杆状的细菌统称螺旋菌。 螺旋菌细胞壁坚韧，菌体较硬，常以单细胞分散存在，不同种的细胞个体，在长度、螺旋数目和螺距等方面有显著区别。,弧菌（Vibrio)：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。如霍乱弧菌。,螺旋菌(Spirillum)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。例：干酪螺菌,霍乱弧菌,(寄生性弧菌-蛭弧菌）,螺旋体菌：菌体柔软，无鞭毛，用于运动的类似鞭毛的轴丝位于细胞外鞘内。大多数是致病菌。,螺旋菌
9、菌体柔软，依靠缠绕原生质柱的轴丝伸缩运动,梅毒密螺旋体,（2）特殊形态,1）柄杆菌（prosthecate bacteria）： 细胞上有柄（stalk）、菌丝（hyphae）、 附器（appendages）等细胞质伸出物，细胞呈杆状或梭状，并有特征性的细柄。 一般生活在淡水中固形物的表面，其异常形态使得菌体的表面积与体积之比增加， 能有效地吸收有限的营养物。,2） 星形细菌（star-shaped bacteria ）,3） 方形细菌（square-ahaped bacteria）,4） 异常形态,畸形：细胞在理化因素的刺激下，细胞发育受到阻碍，从而形态异常。 Eg.醋酸杆菌：正常形态是短杆
10、状，但温度的变化，可使其成丝状、纺锤状、链锁状。,衰颓型：培养时间过长，营养贫乏或自身代谢产物浓度过高等原因使细胞异常。 Eg.奶酪杆菌：正常形态是杆状的，过熟时变成分支状的衰颓型。,结核杆菌的正常形态,结核杆菌的异常形态,（3）细菌的大小,最小的细菌与无细胞结构的病毒相仿（50 nm） 最大的细菌肉眼可见（0.75 mm）,费氏刺骨鱼菌(0.08 mm x 0.6 mm)比大肠杆菌大100万倍（1985年发现）,德国科学家H. N. Schulz等1999年在纳米比亚海岸的海底沉积物中发现的一种硫磺细菌（sulfur bacterium），其大小可达0.75 mm，Thiomargarita
11、 namibiensis,纳米比亚硫磺珍珠,细菌的大小可用测微尺在显微镜下测量。,细菌的大小可用测微尺在显微镜下测量。,球菌只测量直径：一般球菌的直径为0.51.0m。,杆菌测量它的宽度与长度：一般杆菌为0.51.0 1.08.0m，以宽长表示。,螺菌测量它的宽度与弯曲形长度，以宽长 或直径表示大小。,表：一些常见菌的大小，单位（m）,细菌细胞大小的重要生物学意义,不同细菌细胞大小不同,细胞的大小是细菌分类特征,同一细菌的不同菌龄细胞大小不同,细菌细胞大小还与营养等因素相关,细胞大小的测量结果只是近似值或平均值,同种细菌大小受菌龄、环境因素等条件影响。 幼龄比成熟或老龄菌大得多，长度受菌龄影响
12、更强烈，其他生长条件或多或少都会影响菌体大小，渗透压的影响更直接。 测量菌体的大小要注意： 培养时间； 培养条件； 染色方法（不同染料附着在细胞上的多少不同）。,细菌大小测定时注意事项,2.1 细菌（Bacteria),2.1.1 细菌的个体形态与大小 2.1.2 细菌细胞的结构与功能 2.1.3 细菌的繁殖 2.1.4 细菌的群体形态 2.1.5 食品中常见的细菌,2.1.2 细菌细胞的结构与功能,（1）基本结构：指一般细菌都有的结构。 细胞壁、细胞膜、细胞质、核质体和内含物等。,（2）特殊结构：部分细菌具有的或一般细菌在特殊环境下才有的构造。 例如，芽孢、糖被、鞭毛、菌毛、性菌毛等,42,
13、（1）细菌细胞的基本结构,细胞壁 细胞膜 细胞质 核质体 内含物,43,细胞壁(cell wall),（1）概念：细胞壁（cell wall）：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%。,（2）证明细胞壁的存在：通过染色、质壁分离或制成原生质体，再在光学显微镜下观察，用电子显微镜观察细菌超薄切片，均可确证细胞壁存在。,机械法破裂细胞后，分离得到纯的细胞壁 ；制备原生质体，观察细胞形态的变化,（3）细胞壁的功能,固定细胞外形和提高机械强度，使其免受渗透 压等外力的损伤；,为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所需；,渗透屏障，阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物质（
14、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,细菌特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性的物质基础。,（4）革兰氏染色与细胞壁,C.Gram（革兰）于1884年发明的一种鉴别不同类型细菌的染色方法。,步骤如下： 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牢固； 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
15、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。,48,甲菌,甲菌,甲菌,甲菌,甲菌紫色G,乙菌,乙菌,乙菌,乙菌,乙菌红色G,初染、结晶紫,媒染、碘液,脱色、95乙醇,复染、番红,革兰氏染色步骤示意图,如：葡萄球菌、 链球菌等,如：大肠杆菌、 痢疾杆菌等,革兰氏染色的原理,革兰氏染色：各种细菌经过革兰氏染色后，能区分成两大类：一类最终染成紫色，称为革兰氏阳性细菌（G+）,另一类被染成红色，称革兰氏阴性细菌（G-）。,50,通过初染和媒染，在细菌细胞的膜或原生质体上染上了不溶于水的结晶紫与碘的大分子复合物。,A. G+由于细胞壁较厚、肽聚糖含量较高且和分子 交联度较紧密，故用乙醇洗脱时
16、，肽聚糖网孔会因脱水而明显收缩；G+菌细胞壁基本上不含类脂，故乙醇处理不能在壁上溶出缝隙，因此，结晶紫与碘复合物仍牢牢阻留在其细胞壁内，使其呈现紫色。,B. G-因其壁薄、肽聚糖含量低和交联松散，故遇乙醇后，肽聚糖网孔不易收缩，加上它的类脂含量高，所以当乙醇把类脂溶解后，在细胞壁上就会出现较大的缝，这样结晶紫与碘的复合物就极易被溶出细胞壁。,通过乙醇脱色，细胞又呈无色。这时，再经番红等红色染料复染，就使革兰氏阴性细菌获得了新的颜色红色，而革兰氏阳性菌则仍呈紫色（实为紫中带红）。,51,革兰氏染色,G-,G+,52,不敏感 很敏感 不敏感 内毒素 在酸侧 不敏感 有 有抗力,很敏感 不敏感 很敏感 外毒素 较高 敏感 无 抗力小,1、对青霉素的敏感性 2、对链霉素的敏感性 3、对溶菌霉的敏感性 4、产生的毒素 5、生长适宜的pH值 6、对碱性染料抑制作用性 7、热力对胞壁的破裂作用 8、对酸的溶解作用,G菌,G+菌,特性
