第二章 微生物的形态和构造（一） 原核微生物第一节 细菌第二节 放线菌第三节 支原体、衣原体和立克次氏体第四节 蓝细菌原核细胞真核细胞 细胞核有明显核区， 无核膜、核仁有核膜，核仁细胞器无线粒体，能 量代谢和许多 物质代谢在 质膜上进行有线粒体，能量 代谢和许多合 成代谢粒 体中进行核糖体分布在细胞 质中，沉降 系数为70S分布在内质网 膜上，沉降系 数为80S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—Bacteriav定义：细菌是一类细胞细而短（细胞直径约0.5um，长度约 0.5~5um）、结构简单、细胞壁坚韧、以二等分裂方式繁殖和水 生性较强的原核微生物v生存环境：温暖潮湿、富含有机物的地方，都有大量细菌活动 有特殊的臭味或酸败味，发粘、发滑v应用：工业上生产各种氨基酸、核苷酸、酶制剂、乙醇、丙酮 、丁醇、有机酸、抗生素等；农业上用作杀虫菌剂、细菌肥料的 生产和在沼气发酵、饲料青贮等方面的应用；医药上如各种菌苗 、类毒素、代血浆和许多医用酶类的生产等；以及细菌在环保、 工程菌和国防上的应用等，都是利用有益细菌活动的例子v危害：人、动物、植物的传染病、食物和工农业产品腐烂变质 。
一、细菌细胞的形态与排列状态⊕Bacterial shape examined microscopicallyBacterial shape菌体呈球形或近似球形,以典型的二分裂殖 方式繁殖,分裂后产生的新细胞常保持一定的 空间排列方式.根据细胞分裂的方向及分裂后 的各子细胞的空间排列状态不同,可将球菌分 为以下几种:单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球 菌、葡萄球菌等 球菌(coccus)及其排列状态单球菌：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)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)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)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 tetragenus）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)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)杆菌(bacillus)及其排列状态杆菌是细菌中种类最多的类型,因菌种不同,菌体细胞的长 短、粗细等都有所差异杆菌的形态：短杆状、长杆状、棒杆状、梭状杆状、月亮 状、竹节状等；按杆菌细胞繁殖后的排列方式则有链状、 栅状、“八”字状等短杆菌长杆菌梭状芽孢杆菌Scanning electron m icrographs illustrating external features of the rod-shaped bacterium E. coli. ◆Rod shape is called Bacillus. ◆ Two bacilli together - Diplobacilli ◆Chains of bacilli are called Streptobacilli ◆ Palisades - Rods side by side or in X, V or Y figures杆菌(bacillus)及其排列状态—2杆菌端部特征Bacillus megabacterium Legionella pneumophila (causes Legionnaires Disease)(causes anthrax), Bacillus anthracis Rod-Shaped Bacterium, hemorrhagic E. coli, strain 0157:H7 螺旋菌(spirilla) 螺旋状的细菌称为螺旋菌。
根据其弯曲情况分为： 弧菌（vibrio)：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(spirillum)：螺旋满2—6环，螺旋状例：干酪螺菌 螺旋体(spirochaeta)：旋转周数在6环以上，菌体柔 软例：梅毒密螺旋体Vibrio cholerae▼影响细菌形态的 因素 培养时间、 培养温度、 培养基成分、 浓度、 pH值▼细菌的异常形态结核杆菌的正常形态结核杆菌的异常形态▼细菌特殊形态柄细菌、肾形菌、臂微菌、网格硫细菌 、贝日阿托氏菌(丝状)、具有子实体的粘 细菌等是特殊形态的细菌二、细菌的大小(1)长度单位：微米(μm) (2)表示： 球菌：直径 杆菌： 宽×长 螺菌： 宽、长、螺距通常球菌直径：0.5 — 1.0μm，杆菌:长1— 3 μm, 宽0.5— 1 μm 例如：E.coli：平均长度：2 μm ； 宽度0.5μm1500个大肠杆菌头尾相接等于3mm;109个大肠杆菌重1 mg. ⊕细菌大小举例菌名 直径或宽宽×长长/（ μm × μm ）乳链链球菌 金黄色葡萄球菌 大肠肠杆菌 枯草芽孢孢杆菌 霍乱弧菌 0.5 ~10.8 ~10.5 × (1 ~3) (0.8 ~1.2) ×( 1.2~3) (0.2 ~ 0.6) ×(1 ~ 3)三 、细菌染色法:负染色 背景着色，菌体不着色，多用于 荚膜的观察。
涂片干燥固定染色1min水洗、吸干镜检简单染色制备涂片标本→染色染料①碱性染料（basic dye）—带正电染料其阳离子部 分为发色基团，可与细胞中带负电的组分结合如Crystal violet, Safranin, Methylene blue等②酸性染料（Acid dye）—带负电染料其阴离子部 分为发色基团，可与细胞中带正电的组分结合如Eosin, Congo red , Acid fuchsin 等③脂溶性染料—如Sudan black 多数染料都是中性有机盐据着色基的不同可分为 以下类型：步骤：涂片固定酸性复红初染3%醋酸酒精脱色美蓝复染镜检抗酸染色法结果:抗酸菌———红色； 非抗酸菌——蓝色步骤：结果:阳性菌——紫色 阴性菌——红色结晶紫初染碘液媒染乙醇脱色番红复染涂片固定由丹麦医生Hans Christian Gram于1884年创立革兰氏染色法（Gram Stain）Figure 1 - A Gram stain of Gram + Staphylococcus cells. Figure 2 - Gram stain of Gram - E. coli cellsFigure四、细菌细胞结构 v一般构造：如细胞壁、细胞膜、细胞质、核质体、核糖体等，是 所有细菌都有的构造v特殊构造：主要有鞭毛、菌毛、性菌毛、S层、荚膜和芽孢等， 并非所有细菌都有的构造Figure 1. Schematic diagram of a typical procaryotic cell. Minimally, a procaryote is composed of a cell wall and plasma membrane that surrounds its cytoplasm containing a chromosome, ribosomes, enzymes, several classes of RNA, and small molecules (precursors). （一）细胞壁cell wall:细胞壁的观察方法：① 质壁分离＋染色② 电镜观察G＋与Gˉ细菌cw 的模式结构★共有组分— 肽聚糖★特有组分— G＋ 磷壁酸Gˉ 脂多糖细胞壁是位于菌体的外层，内侧 紧贴细胞膜的一层无色透明，坚 韧而有弹性的结构。
细胞壁约占 细胞干重的10%—25%Figure 3 - Electron micrograph of a G+ cell wall. Figure 4 - Electron micrograph of a G- cell wall. 细胞壁cell wall:概念： 肽聚糖是由N—乙酰胞壁酸（NAM） 和N—乙酰葡糖胺（NAG） 以及短肽链（主要是四肽 ）组成的亚单位聚合而成 的大分子聚合物1）细胞壁的基本骨架——肽聚糖（共有成分）肽肽聚糖网格状聚糖网格状结结构构NAG 与 NAM 残基以ß-1,4糖苷键键交替连连接，形成 聚糖的骨架（主链链）；一组组相同的短肽侧链肽侧链 接于NAM 上；相连连主链链上的短肽侧链肽侧链 通过过一条肽桥肽桥 、或直接相 连连，从而形成网状分子结结构肽肽肽肽聚糖聚糖单单单单体体→→网状网状结结结结构构G+菌肽聚糖单体Gˉ菌肽聚糖单体肽聚糖网格状结构肽聚糖的特点:1)为原核生物所特有(古细菌例外) 2)D-Glu, D-Ala, M-DAP(二氨基庚二酸 ）在自然界蛋白质中不存在 3)个别菌中DAP可为Lys代替 4)个别菌中两肽尾可直接由肽键连接肽聚糖分子中的四种主要肽桥类型E. coliC. poinsettiae第I种和第IV种肽桥的比较﹙2﹚G+菌的细胞壁肽聚糖(peptidoglycan):磷壁酸(teichoic acid)细胞壁厚度 较厚，20~80nm细胞壁分层 不分层肽聚糖含量 含量高（30-70）肽聚糖层数 层数多交联度 交联度高磷壁酸 有脂多糖 无DAP 无Gram Positive磷壁酸teichoic acid（垣酸）占壁干重40~50%。
是以磷酸多元醇分子的重复结构单位为 主链（骨架）的阴离子多聚物在多数情况下，磷壁酸分子中的磷 酸多元醇是磷酸甘油，或磷酸核糖醇，因此，根据主链组链组 成不 同可以将磷壁酸分为两大类：磷酸甘油型磷壁酸核糖醇型磷壁酸Figure 8 - The structure of teichoic acid根据结结合部位的不同分为为：壁磷壁酸:含量多，通过过共价键键与肽肽聚糖分 子结结合,并延伸到肽肽聚糖分子表面, 带带有负负 电电荷 膜磷壁酸:与菌细细胞原生质质膜的脂类结类结 合磷壁酸的功能①协助肽聚糖加固细胞壁；②增强细胞膜的稳定性；③提高膜结合酶的能力(使细胞壁形成负 电荷环境,以利于 吸附镁离子,维持酶活)④构成噬菌体的吸附位点; ⑤形成表面抗原决定簇的主要成分 ⑥保证革兰氏阳性致病菌（如A族链球菌 ）与其寄主间的粘连 贮藏磷元素，能调节细胞内自溶素的活力 ，借以防止细胞因自溶死亡3﹚ ﹚G－的细胞壁 细胞壁厚度 较薄10-15nm细胞壁分层 分层：外壁层 6-10nm内壁层2-3nm肽聚糖含量 只占组分的5-10%肽聚糖层数 低，一般1-2层肽聚糖交联度 较低磷壁酸 无脂多糖 有 蛋白质Gram Negative内壁层:紧贴胞膜, 仅由1~2层肽聚 糖分子构成,占 细胞壁干重5~ 10%,无磷壁酸。
脂多糖蛋白质层:脂蛋白、 基质蛋白、外壁蛋白;磷脂外壁层:位于肽聚糖层的 外部包括:细菌细胞的基本结构埋嵌在外壁层中, 如孔蛋白,三聚体构成 的疏水孔道贯穿外壁 层,使小于800-900D的 分子可通过,起分子筛 作用基质蛋白：细菌细胞的基本结构为特异性载体, 可将Vit B12这类较 大分子送入细胞内外壁蛋白。