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1、第二章 原核微生物原核微生物包括真细菌门和蓝细菌门。真细菌门：细菌、古菌、放线菌、衣原体、立克次氏体、支原体、螺旋体等；蓝细菌门：蓝细菌细菌细菌是大家比较熟悉的名字，因为是大家比较熟悉的名字，因为有很多疾病是它们引起的，如有很多疾病是它们引起的，如鼠疫鼠疫杆菌、杆菌、霍乱霍乱弧菌、弧菌、破伤风破伤风杆菌、杆菌、肺肺炎双球菌炎双球菌等致病菌对人类有害；那等致病菌对人类有害；那些腐败菌常引起食物和工农业产品些腐败菌常引起食物和工农业产品腐烂变质，并散发出特殊的臭味或腐烂变质，并散发出特殊的臭味或酸败味。酸败味。但是，但是，大多数细菌是和人类和平共大多数细菌是和人类和平共处的，对人类不仅无害而且有益
2、处的，对人类不仅无害而且有益，能给人类带来很大好处。如人们利能给人类带来很大好处。如人们利用谷氨酸棒杆菌制造食用味精，用用谷氨酸棒杆菌制造食用味精，用乳酸菌生产酸乳，用苏云金杆菌生乳酸菌生产酸乳，用苏云金杆菌生产杀虫剂，细菌净化污水等。产杀虫剂，细菌净化污水等。鼠疫杆菌第一节 细 菌 细菌：单细胞不分枝的原核微生物。细菌细胞微小微小而透明而透明，通常用适当染料染色染色后显微镜观察。一、细菌的个体形态和大小（自学）脑膜炎奈瑟菌双球菌(diplococcus)肺炎链球菌单球菌和双球菌四联球菌(tetrad)八叠球菌(sarcina)链球菌(streptococcus)葡萄球菌(streptococ
3、cus)大肠杆菌大肠杆菌梭状芽孢杆菌梭状芽孢杆菌属于肉毒杆菌属，可引起食物中毒分枝杆菌双歧杆菌炭疽芽胞杆菌 3-10 m大肠埃希菌 2-3 m布鲁菌 0.6-1.5 m两端齐平炭疽芽胞杆菌两端尖细白喉棒状杆菌3、螺旋菌细胞呈弧形的称为弧菌，其中若菌体多于一个弯曲，其程度超过一圈，又称为螺旋菌。直径在0.55um，长度不等。 弧菌弧菌螺旋菌螺旋菌弧菌螺旋菌螺杆菌淡水中的螺旋菌 spirochetes . 是一种很常见的细菌4、丝状菌 丝状菌：是由柱状或椭圆状的细菌细胞一个一个连接而成，外面有透明的硬质状的粘性物质包裹（称为鞘）。实际上是一种细菌的群体形态。 分布在水生境，潮湿土壤和活性污泥中。有
4、铁细菌、硫磺细菌、球衣细菌等。铁细菌膨胀活性污泥中的丝状细菌贝日阿托氏菌生长在平板中的贝日阿托氏菌,生长在活性污泥中的贝日阿托氏菌，、在静止培养的活性污泥表面长满贝日阿托氏菌丝状菌硫细菌类发硫菌亮发菌透明颤菌 （二）细菌的大小* 球菌（直径）：0.52.0m。* 杆菌（其长与宽度）：( 0.51.0）m （15）m。* 螺旋菌(宽度与弯曲长度):(0.251.7)m(260)m。* 海洋水系中有超微细菌（ultramicrobacteria）或称纳米细菌。可通过0.2m的滤膜，某些海洋系统或土壤中每g(mL)含有10121013个细胞。* 非洲有特大的细菌叫纳米比亚硫珍珠状菌（Thiomarg
5、arita namibiensis ），它的直径达100300m，有时出现750m的细胞。 二、细菌的细胞结构一般结构：细胞壁、细胞质膜、细胞质及其内含物、细胞核物质。特殊结构：芽孢、鞭毛、荚膜、黏液层、衣鞘及光合作用层片等。细菌细胞结构模式图 GG+ +菌细胞壁菌细胞壁GG- -菌细胞壁菌细胞壁GG- -菌细胞壁结构图解菌细胞壁结构图解1、细胞壁细胞壁l细胞壁是包围在细菌体表最外层的、坚韧而有弹性的薄膜。主要含有肽聚糖，另外还可能有磷壁酸、脂多糖等。革兰阳性菌与阴性菌细胞壁结构比较 细胞壁的功能细胞壁的功能 保持和固定细胞形态；固定细胞形态；l l 保护原生质体免受渗透压引起的破裂作用；保护
6、原生质体免受渗透压引起的破裂作用；w w 为鞭毛提供支点，使鞭毛运动。为鞭毛提供支点，使鞭毛运动。w w多孔结构起到分子筛的作用，阻拦大分子物质进入细胞；多孔结构起到分子筛的作用，阻拦大分子物质进入细胞；w 使细胞具有致病性及对噬菌体的敏感性使细胞具有致病性及对噬菌体的敏感性。伤寒杆菌细胞壁中含毒素2、细胞质膜（1）细胞膜的化学组成 紧贴细胞壁的内侧而包围细胞质的一层柔软而富有弹性的薄膜。是选择性半渗透膜。 主要化学成分：蛋白质（6070%）、脂类（3040%）、多糖（约2%）。 蛋白质与膜的透性及酶的活性有关； 脂类是磷脂，由磷酸、甘油、脂肪酸和胆碱组成。（2）细胞膜的结构 流动镶嵌模型：磷
7、脂分子构成膜的基本骨架，上下两层磷脂分子层平行排列，具有极性的磷脂分子亲水基朝向膜的内、外表面的水相，疏水基在中间。蛋白质镶嵌在磷脂层中或膜表面，有的蛋白质由外侧升入膜的中间，有的穿透膜的两层磷脂分子，膜表面的蛋白质还带有多糖。（3）细胞质膜的生理功能 维持渗透压的梯度和溶质的转移； 细胞壁合成场所； 膜内陷形成的中间体含有细胞色素，参与呼吸作用；中间体与染色体的分离和细胞分裂有关，还为DNA提供附着点。 细胞质膜上有有呼吸电子传递需要的酶系，具有类似高等生物线粒体的功能，进行物质和能量代谢； 鞭毛基粒位于细胞质膜，即为鞭毛提供附着点。3、细胞质和内含物 细胞质是细胞质膜以内，除核物质以外的无
8、色透明、粘稠的复杂胶体，亦称原生质。 主要由蛋白质、核酸、多糖、脂类、无机盐和水组成。 细胞质内含各种酶系统，是细菌细胞进行新陈代谢的场所。 核糖体：由RNA和蛋白质组成，是合成蛋白质的场所。 其中RNA占60%，蛋白质占40%。大肠杆菌可以分解出三种分子质量不同的RNA，16SRNA、23SRNA和5SRNA。核糖体的沉降系数是70S（由50S和30S两个亚基组成）核糖体细胞内含颗粒细胞内含颗粒细胞内含颗粒细胞内含颗粒Chromatium buderi硫粒细胞内含颗粒细胞内含颗粒硫粒硫粒 贝日阿托氏菌属、发贝日阿托氏菌属、发硫菌属、紫硫螺旋菌数硫菌属、紫硫螺旋菌数、绿硫菌属利用、绿硫菌属利用
9、H H2 2S S作作为能源，氧化为能源，氧化H H2 2S S为硫为硫粒积累在菌体内。粒积累在菌体内。当缺乏营养时，氧化体当缺乏营养时，氧化体内硫粒为内硫粒为SOSO4 42-2-，从中获，从中获得能量。得能量。细胞内含颗粒细胞内含颗粒 l藻青素颗粒（cyanophycingranule）：为蓝细菌特有的。由等量的精氨酸和天冬氨酸组成多肽，它是蓝细菌多余氮的贮存体。l羧酶体(carboxysome):在蓝细菌、硝化细菌和硫杆菌体内含有羧酶体。它是1，5-二磷酸核酮糖羧化酶的贮存体，可能是固定CO2场所。呈多角形，直径约100nm。l磁小体(magnetosome)和磁铁矿颗粒(Fe3O4）:
10、直径为40100nm，由膜包裹。许多磁小体在细胞中排列成链状，含有硫复铁矿（Fe3S4）和黄铁矿（FeS2）。是某些细菌如水生趋磁细菌(magnetotactiac bacteria)的定位工具。趋磁性水螺菌（Aquaspirillum magnetotacticum）4、核物质（拟核） 原核生物所特有的原始细胞核。也称拟核。 细菌的核质体是一个大型细菌的核质体是一个大型环环状的双链状的双链DNADNA分子分子，长度，长度0.25mm3mm0.25mm3mm，为细菌遗传物质，卷曲折叠于核区。 核区没有外膜核区没有外膜（这是原核生物与真核生物一个主要的区别之处）核质体真核生物细胞细胞核核质体核核
11、膜膜 拟核携带全部或部分遗传信息，它的功能是决定遗传性状和传递遗传信息，是重要的遗传物质。质 粒 存在于染色体外的小分子环状DNA，可以毒力进行复制或整合到染色体上。 可以被遗传或者传递给后代。 质粒的存在对细胞本身的生长与繁殖并不重要，但可以给细胞带来新的特性，如抗药性、致病性等1、荚膜 是某些细菌在新陈代谢过程中形成的，分泌于细胞壁外分泌于细胞壁外的的粘液状物质，把细胞壁完粘液状物质，把细胞壁完全包围封住，这层粘性物质全包围封住，这层粘性物质叫荚膜叫荚膜。 含水率在90909898，极难染色，一般采用负染色法。 主要成分：多糖多糖、多肽、脂类或脂类蛋白复合体蛋白复合体单染后墨汁背景衬托法观
12、察（二）细菌的特殊结构 荚膜的功能: 具有荚膜的S型肺炎链球菌毒力强，有助于肺炎链球菌侵染人体。 荚膜保护致病菌免受宿主吞噬细胞的吞噬，保护细菌免受干燥的影响。 当缺乏营养时，荚膜可被用作碳源和能源，有的荚膜还可作氮源。 废水生物处理中的细菌荚膜有生物吸附作用，将废水中的有机物、无机物及胶体吸附在细菌体表面上。2.黏液层(slimelayer)不产荚膜的细菌在其表面分泌黏性的多糖，疏松地附着在细菌细胞壁表面上，与外界没有明显边缘，这叫黏液层。黏液层在废水生物处理过程中有生物吸附作用，在曝气池中因曝气搅动和水的冲击力容易把细菌黏液冲刷入水中，以致增加水中有机物，它可被其他微生物作碳源利用。3.菌
13、胶团(zoogloea) 些细菌由于其遗传特性决定，细菌之间按一定的排列方式粘集在一起，被一个公共的荚膜包围成一定形状的细菌集团叫做菌胶团。 菌胶团的形状有球形、蘑菇形、椭圆形、分枝状、垂丝状及不规则形。 上述各种菌胶团在活性污泥中均有，典型的有动胶菌属(Zoogloea)，它有两个种：生枝状动胶菌(Zoogloearamigera)和垂(悬)丝动胶菌(Zoogloeafilipendula。菌胶团的几种形态A.活性污泥中的指状菌胶团,B1.在低倍显微镜下的生枝动胶菌（Z.ramigera）纯培养絮状物，B2.在光学相差833下的生枝动胶菌（Z.ramigera）细胞C.在印染废水活性污泥中的
14、菌胶团 4、衣鞘(sheath) 水生境中的丝状菌多数有衣鞘，如球衣菌属、纤发菌属、发硫菌属、亮发菌属、泉发菌属等丝状体表面的黏液层或荚膜硬质化，形成一个透明坚韧的空壳，叫衣鞘。荚膜、黏液层、衣鞘和菌胶团对染料的亲和力极低，很难着色，都用衬托(负染色)法染色。 衣 鞘 细 胞 浮游球衣菌的细胞与衣鞘5 5、芽孢、芽孢 某些细菌生长到一定阶段，在细胞内形成一个圆形、椭圆形或圆柱形的、对不良环境条件具有较强的抵抗逆休眠体。细菌的芽孢都生长在细胞内，又称内生孢子(Endospora)。 芽孢对干燥（在干燥下可存活几年、几十年），紫外线，有毒化学物、热、化学药品抵抗力强，能使细菌渡过不良环境。一般芽孢
15、能耐高温。 芽孢是抵抗外界不良环境的休眠体。是分类鉴定依据之一。 能形成芽孢的细菌种类不多，最主要的是好氧的最主要的是好氧的芽孢杆菌属芽孢杆菌属（Bacillus）和厌氧梭菌属梭菌属（Cletridium），芽孢八叠球菌属、芽孢弧菌属。它们都是革兰氏阳性菌革兰氏阳性菌。 很多都是强致病菌，如肉毒梭菌、破伤风梭菌，有些形成的芽孢膨大，宽度明显超过菌体。含芽孢的梭菌含芽孢的梭菌 芽孢宽度超过菌体，使细胞呈梭状炭疽芽孢杆菌 .生物恐怖主义者为什么会看中这种细菌呢？首先因为炭疽是一种严重的疾病，分布又非常广泛。. 还因为它几乎是一种永不死亡的细菌，-它们能够形成芽孢，因而很不容易死亡。在环境恶劣的时候
16、，细菌内部会有一小部分浓缩起来，在这一部分周围形成几层坚硬的壳。里面的生命活动变得非常缓慢，而壳外面那部分就死亡消失了，这就是芽孢。环境条件一变好，壳里面的部分会像“发芽”一样长出来。芽胞的大小、形状、位置等随菌种而异，有重要的鉴别意义。炭疽芽胞杆菌肉毒梭菌破伤风梭菌醋酸氧化脱硫肠状菌及其芽孢炭疽芽孢杆菌枯草芽孢杆菌 芽孢抗性强的原因(P2930)： 1.原生质高度脱水，含水量少。 2.有厚、致密的壁。 3.含与抗热性有关的吡啶二羧酸（DPA)。 4.芽孢内具有抗热性的酶。 芽孢萌发后变成营养细胞，抗性损失。 芽孢不是繁殖器官，只是休眠体。 芽孢的形成对于产芽孢菌度过困境有着极为重要的意义，芽孢可在普通条件下保存几年甚至几十年都依然可以复活。 在实验室进行灭菌处理时，由于芽孢最难杀死在实验室进行灭菌处理时，由于芽孢最难杀死，灭菌手段主要考虑的是杀灭芽孢灭菌手段主要考虑的是杀灭芽孢；（如何杀如何杀灭芽孢呢？灭芽孢呢？） 芽孢菌普遍存在于处理各类有毒废水中芽孢菌普遍存在于处理各类有毒废水中，并对，并对水质净化起着十分重要的作用。水质净化起着十分重要的作用。6、鞭毛 由细胞质膜上的鞭毛基粒长
