微生物学教学课件：第一章 原核微生物的形态、构造和功能

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1、1第一章第一章 原核微生物的形态、构造和功能原核微生物的形态、构造和功能原核微生物是单细胞生物，细胞核无核膜包裹。原核微生物是单细胞生物，细胞核无核膜包裹。三菌三菌：细菌、放线菌、蓝细菌：细菌、放线菌、蓝细菌三体三体：立克次氏体、枝原体、衣原体：立克次氏体、枝原体、衣原体三大类群：原核微生物、真核微生物、非细胞微生物。三大类群：原核微生物、真核微生物、非细胞微生物。2第一节第一节 细细 菌菌细细菌菌：是是一一类类细细胞胞细细短短（直直径径约约0.5m，长长度度约约0.55m）、结结构构简简单单、细细胞胞壁壁坚坚韧韧，多多以以二分裂方式繁殖和水生性较强的原核生物。二分裂方式繁殖和水生性较强的原核

2、生物。分布分布：自然界中分布最广，数量最多的：自然界中分布最广，数量最多的M.B。绝大多数是有益菌绝大多数是有益菌。工业、农业、医药、冶金、科研。工业、农业、医药、冶金、科研 等方面。等方面。只有少数是病原菌或致病菌只有少数是病原菌或致病菌。34 基本形态基本形态：球状球状、杆状杆状、螺旋状螺旋状三大类，分别称三大类，分别称为为球菌球菌、杆菌杆菌、螺旋菌螺旋菌。 仅少数为其它形状，如丝状、三角形、方形等。仅少数为其它形状，如丝状、三角形、方形等。杆状杆状一、细菌的形态构造及其功能一、细菌的形态构造及其功能球球状状螺旋状螺旋状5细细菌菌弧菌6球球菌菌：细细胞胞呈呈球球形形或或近近似似球球形形。根

3、根据据球球菌菌间间的的相相互互联联结结形形式式又又可可分分为为单单球球菌菌、双双球球菌菌、四四联联球球菌菌、八八叠叠球菌球菌、链球菌链球菌和和葡萄球菌葡萄球菌。 （1）球菌）球菌7 单球菌单球菌 细胞分裂沿一个平面进行，分裂后的细胞分散细胞分裂沿一个平面进行，分裂后的细胞分散而单独存在。如尿素微球菌（而单独存在。如尿素微球菌（Micrococcus ureae）。）。 双球菌双球菌 细胞沿一个平面分裂，细胞沿一个平面分裂，新个体成对排列。如肺炎新个体成对排列。如肺炎双球菌（双球菌（Diplococcus pneumoniae）。）。8 四联球菌四联球菌 细胞分裂沿二个相互垂直的平面进行，分裂后

4、细胞分裂沿二个相互垂直的平面进行，分裂后每四个细胞在一起呈田字形。每四个细胞在一起呈田字形。 八叠球菌八叠球菌 细胞分裂沿细胞分裂沿3个相互垂直的平面进行，分裂后每个相互垂直的平面进行，分裂后每8个球菌叠在一起成一立方形。如藤黄八叠球菌。个球菌叠在一起成一立方形。如藤黄八叠球菌。9 葡萄球菌葡萄球菌 细胞分裂无定向，多个新个体堆积成葡萄状。细胞分裂无定向，多个新个体堆积成葡萄状。如金黄色葡萄球菌（如金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）。）。 链球菌链球菌 细胞沿一个平面分裂，新个体排列成链状。细胞沿一个平面分裂，新个体排列成链状。如乳酸链球菌（如乳酸链球菌（Strept

5、ococcus agalactiae）。）。10链球菌链球菌11杆菌杆菌：细胞呈杆状或圆筒状，：细胞呈杆状或圆筒状，是细菌中是细菌中种类最多种类最多种类最多种类最多的的。 p10（2）杆菌）杆菌12乳酸杆菌乳酸杆菌棒状杆菌棒状杆菌13大肠杆菌大肠杆菌14芽孢杆菌芽孢杆菌破伤风杆菌破伤风杆菌15炭疽杆菌炭疽杆菌16工工农农业业生生产产用用杆杆菌菌：枯枯草草杆杆菌菌、北北京京棒棒状状杆杆菌菌（谷谷氨氨酸酸）、苏苏云云金金杆杆菌菌（杀杀虫虫剂剂）、根根瘤瘤菌菌（细细菌菌肥肥料）、甲烷杆菌等。料）、甲烷杆菌等。致致病病杆杆菌菌：伤伤寒寒沙沙门门氏氏菌菌、痢痢疾疾志志贺贺氏氏菌菌以以及及炭炭疽疽杆菌等。

6、杆菌等。 17（3）螺旋菌）螺旋菌（spirilla）螺螺旋旋菌菌：大大多多是是病病原原菌菌。不不同同种种的的菌菌体体，在在长长度度、弯弯曲曲度度、螺螺旋旋数数、螺螺旋旋形形式式和和螺螺距距等等方方面面有有显显著差别，可分为著差别，可分为弧菌弧菌、螺菌螺菌和和螺旋体螺旋体。不满不满1环环26环环6环以上环以上18螺旋菌螺旋菌19细菌的大小细菌的大小（1）细菌大小以）细菌大小以微米（微米（m ）计，正常情况下计，正常情况下： 球菌的大小（球菌的大小（直径直径）：）：0.52.0m ； 杆菌的大小（杆菌的大小（宽宽长长）：）：(0.51.0)m (15) m 螺旋菌的大小：螺旋菌的大小： (0.2

7、51.0)m (260)m 。（2）细菌体积虽小，比表面积很大。）细菌体积虽小，比表面积很大。（3）细菌的大小与以下因素有关：）细菌的大小与以下因素有关： 菌龄、代谢产物的菌龄、代谢产物的积累、渗透压等。积累、渗透压等。23( (二二) ) 细菌的细胞结构细菌的细胞结构 基本结构基本结构包括：细胞壁、细胞膜、细胞质（包括核包括：细胞壁、细胞膜、细胞质（包括核糖体、内含物、贮藏物糖体、内含物、贮藏物等）、核区、间体等。等）、核区、间体等。特殊结构特殊结构包括包括： 糖被糖被（荚膜（荚膜、黏液层黏液层、菌胶团）菌胶团）； 鞭毛鞭毛、菌毛菌毛、性毛性毛； 芽孢。芽孢。每个生物学问题最终必须在细胞内寻

8、找答案。每个生物学问题最终必须在细胞内寻找答案。 E. B. Wilson241、细胞壁（、细胞壁（cell wall）位于细胞膜外，厚约位于细胞膜外，厚约1080nm，质量约占细胞干重，质量约占细胞干重1025%。 固定细胞外形和提高机械强度；固定细胞外形和提高机械强度； 保护细胞免受受渗透压等外力损伤；保护细胞免受受渗透压等外力损伤； 为为正正常常细细胞胞生生长长、分分裂裂和和鞭鞭毛毛运运动动所所必必需需（细细胞胞壁壁为为鞭鞭毛提供支点，使鞭毛运动）毛提供支点，使鞭毛运动） ； 阻拦大分子有害物质（如抗生素）进入细胞。阻拦大分子有害物质（如抗生素）进入细胞。 赋予细胞特定的抗原性和对抗生素

9、和噬菌体的敏感性。赋予细胞特定的抗原性和对抗生素和噬菌体的敏感性。细胞壁的主要功能：细胞壁的主要功能：25细胞壁的观察与分离：细胞壁的观察与分离： 观察观察：染色、质壁分离、光学显微镜；：染色、质壁分离、光学显微镜； 分离分离：超声波、机械破碎、溶菌消化、：超声波、机械破碎、溶菌消化、 差速离心。差速离心。26细胞壁的化学组成细胞壁的化学组成 细胞壁的主要成分是肽聚糖、脂类和蛋白质，其细胞壁的主要成分是肽聚糖、脂类和蛋白质，其中中肽聚糖肽聚糖是基本骨架。是基本骨架。 肽聚糖肽聚糖：由：由肽肽和和聚糖聚糖两部分组成。两部分组成。聚糖聚糖是由是由N-乙酰胞壁酸（乙酰胞壁酸（NAM）、）、N-乙酰葡

10、糖胺乙酰葡糖胺（NAG）相互）相互间隔连接间隔连接（通过（通过-1,4-1,4-糖苷键糖苷键）成的长链成的长链;肽肽包括四肽尾和肽桥两种。包括四肽尾和肽桥两种。27NAM： N-乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸 NAG： N-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺-1,4-糖苷键糖苷键四肽尾四肽尾28 双糖单位双糖单位 N-乙酰胞壁酸和乙酰胞壁酸和N-乙酰葡糖胺，它们通过乙酰葡糖胺，它们通过-1,4-糖苷键糖苷键相连。相连。肽聚糖单体的肽聚糖单体的肽聚糖单体的肽聚糖单体的3 3个组成部分个组成部分个组成部分个组成部分溶溶菌菌酶酶(lysozyme)的的作作用用：水水解解-1,4-糖糖苷苷键键，从从而而使细菌因为细胞壁中肽聚

11、糖使细菌因为细胞壁中肽聚糖 的的“散架散架”而死亡。而死亡。29 四肽尾或四肽侧链四肽尾或四肽侧链 由四个氨基酸连接而成：由四个氨基酸连接而成： L-AlaD-GluL-LysD-Ala 肽桥肽桥 作为连接前后两个四肽尾分子的作为连接前后两个四肽尾分子的“桥梁桥梁” 。青青霉霉素素(penicillium)的的作作用用：作作用用于于肽肽聚聚糖糖肽肽桥桥的的联联结结，即即抑抑制制肽肽聚聚糖糖的的合合成成，故故仅仅对对处处于于生生长长的的菌菌有有效效，主要是主要是G+菌。菌。30 根据细菌对结晶紫着色能力的不同，细菌可分为革兰氏根据细菌对结晶紫着色能力的不同，细菌可分为革兰氏阳性菌（阳性菌（G+）

12、和革兰氏阴性菌（）和革兰氏阴性菌（G-）。）。 G+和和G-在在细胞壁细胞壁结结构和组成上有显著差别。构和组成上有显著差别。G+：细细胞胞壁壁厚厚，主主要要成分是肽聚糖。成分是肽聚糖。G-：细细胞胞壁壁薄薄，主主要要成成分分是是脂脂多多糖糖和和蛋蛋白白质质，且且覆覆盖盖在在肽聚糖的外面。肽聚糖的外面。31特特点点：壁壁厚厚，化化学学组组分分简简单单，一一般般含含90%肽肽聚聚糖糖和和10%磷壁酸。磷壁酸。肽肽聚聚糖糖：G+细细胞胞壁壁具具有有较较厚厚（30 40 nm）而而致致密密的的肽肽聚聚糖糖层层，多多达达20层层，它它同同细细胞胞膜膜的的外外层层紧紧密密相连。相连。（1）革兰氏阳性菌（）

13、革兰氏阳性菌（G+）的细胞壁）的细胞壁磷磷壁壁酸酸：占占10%，G+菌菌所所特特有有。结结合合在在G+细细胞胞壁壁上上的的一一种种酸酸性性多多糖糖，其其主主链链由由数数十十个个磷磷酸酸甘甘油油或或磷酸核糖醇组成。磷酸核糖醇组成。 壁磷壁酸、膜壁磷壁酸、膜/脂磷壁酸脂磷壁酸2类。类。32壁壁(膜磷壁酸膜磷壁酸) (周质空间周质空间)大多数观察不到大多数观察不到33特特特特点点点点：较较薄薄，层层次次多多（分分内内壁壁层层和和外外壁壁层层）、成成分分较较复复杂杂、肽肽聚聚糖糖层层很很薄薄（仅仅23 nm），所所以以机机械强度械强度较较G+弱。弱。（2）革兰氏阴性菌（）革兰氏阴性菌（G-）的细胞壁）

14、的细胞壁内内内内壁壁壁壁层层层层（又又称称内内内内膜膜膜膜）：紧紧贴贴细细胞胞膜膜，仅仅由由12层层肽肽聚聚糖糖分子构成，占细胞壁干重的分子构成，占细胞壁干重的510%，无磷壁酸无磷壁酸。外外外外壁壁壁壁层层层层（又又称称外外外外膜膜膜膜）：位位于于肽肽聚聚糖糖层层的的外外部部，G-菌菌所所特特有。包括有。包括脂多糖脂多糖、磷脂磷脂和和蛋白质蛋白质层。层。34以大肠杆菌（以大肠杆菌（E.coli）为典型代表）为典型代表内壁层内壁层/内膜内膜磷磷磷磷脂脂脂脂35(大多数观察不到大多数观察不到)36表表1-1 G+与与G菌细胞壁的特征比较菌细胞壁的特征比较特特 征征G+细菌细菌G-细菌细菌肽聚糖聚

15、糖层厚厚薄薄类脂脂一般无一般无多多外膜外膜无无有有磷壁酸磷壁酸有有无无蛋白蛋白质无无多多壁壁质间隙隙若有若有,较厚厚很薄很薄细胞状胞状态僵硬僵硬僵硬或柔僵硬或柔韧酸消化的效果酸消化的效果原生原生质体体原生原生质球球对染料和抗生素的敏感性染料和抗生素的敏感性很敏感很敏感中度敏感中度敏感37G- 与与G+的肽聚糖单体结构基本相同，差别仅在于的肽聚糖单体结构基本相同，差别仅在于： G-中中四四肽肽尾尾的的第第3个个氨氨基基酸酸L-Lys被被m-DAP（二二氨基庚二酸）所取代；氨基庚二酸）所取代； G-中中两两个个单单体体是是通通过过m-DAP和和D-Ala连连接接的的（没没有有肽肽桥桥），因因此此形

16、形成成的的肽肽聚聚糖糖网网套套比比较较稀稀疏疏、机机械强度较差械强度较差。 38（3）染色）染色 观察细菌的形态和结构为什么需要染色？观察细菌的形态和结构为什么需要染色？p10染色的基本原理：染色的基本原理：物理和化学因素的作用。物理和化学因素的作用。物理因素物理因素包括：细胞物质对染料的毛细现象、渗透、包括：细胞物质对染料的毛细现象、渗透、吸附、吸收作用。吸附、吸收作用。化学因素化学因素包括：细胞物质与染料发生的化学反应。包括：细胞物质与染料发生的化学反应。39活菌：用美蓝或活菌：用美蓝或TTC等染色等染色死菌死菌负染色：荚膜染色法等负染色：荚膜染色法等细细菌菌染染色色法法革兰氏染色法革兰氏

17、染色法抗酸性染色法抗酸性染色法芽孢染色法芽孢染色法姬姆萨染色法等姬姆萨染色法等正染色正染色简单染色法简单染色法鉴别染色法鉴别染色法 美美蓝蓝进进入入活活细细胞胞后后，可可被被还还原原脱脱色色；死死细细胞胞及及代代谢谢缓缓慢慢的的老老细细胞胞，无无还还原原能能力力可可被被着着色色，借借此此可可区区分分活活菌菌和和死死菌菌。结结果果：活菌无色，死菌蓝色。活菌无色，死菌蓝色。40细菌的荚膜细菌的荚膜 因为荚膜和染料的亲和力低，不容易被染色，所以若将菌体因为荚膜和染料的亲和力低，不容易被染色，所以若将菌体染色，又使背景着色，这样就可将荚膜衬托出来。染色，又使背景着色，这样就可将荚膜衬托出来。负染色法原

18、理：负染色法原理：41 简单染色法简单染色法（只用一种染色液只用一种染色液）：涂片、固定、染色涂片、固定、染色固定方式：加热固定、化学固定。固定方式：加热固定、化学固定。固定的作用：固定的作用：a.杀死杀死M.B，固定细胞结构；，固定细胞结构；b.保证菌体能牢固地粘附在载玻片上，以免水洗时冲掉；保证菌体能牢固地粘附在载玻片上，以免水洗时冲掉；c.改变菌体对染料的通透性（一般死细胞容易上色）改变菌体对染料的通透性（一般死细胞容易上色）42 鉴鉴别别染染色色法法（又又称称复复染染色色法法，两两种种以以上上染染料料）：初染、媒染、脱色、复染等过程。初染、媒染、脱色、复染等过程。 常用的有革兰氏染色和

19、芽孢染色。常用的有革兰氏染色和芽孢染色。43单单单单染染染染色色色色法法法法：仅仅用用一一种种染染料料使使菌菌体体着着色色，目目的的是是增增加加反反差差，便于观察形态；便于观察形态；复复复复染染染染色色色色法法法法：用用两两种种染染料料分分别别对对细细菌菌染染色色，目目的的是是为为了了鉴鉴别别细细菌菌，使使菌菌体体和和其其中中某某一一结结构构染染成成不不同同颜颜色，便于其结构的观察。比如革兰氏染色色，便于其结构的观察。比如革兰氏染色。酸性染料酸性染料酸性染料酸性染料：离子带负电荷，如伊红、刚果红等；：离子带负电荷，如伊红、刚果红等；碱性染料碱性染料碱性染料碱性染料：离子带正电荷，如美兰、结晶紫

20、、复红等；：离子带正电荷，如美兰、结晶紫、复红等；中性染料中性染料中性染料中性染料：前两者的结合物前两者的结合物，即复合染料即复合染料，如伊红如伊红、美兰美兰 染染染染 料：料：料：料：45革兰氏染色革兰氏染色 染染色色方方法法很很多多，以以革革兰兰氏氏染染色色法法为为重重要要，该该法法由由丹麦医生丹麦医生Gram于于1884年首创。此法大致过程如下：年首创。此法大致过程如下：操作步骤：分操作步骤：分初染初染、媒染媒染、脱色脱色和和复染复染四步。四步。结果：革兰氏阳性菌（结果：革兰氏阳性菌（G） 紫色紫色 革兰氏阴性菌（革兰氏阴性菌（G） 红色红色 根根据据革革兰兰氏氏染染色色法法，可可以以把

21、把几几乎乎所所有有的的细细菌菌都都分分成成G、G两大类，是分类鉴定时的重要指标。两大类，是分类鉴定时的重要指标。46革革兰兰氏氏染染色色是是基基于于细细菌菌细细胞胞壁壁特特殊殊化化学学组组分分基基础础上上的的一一种种物物理理原原因因，初初染染和和媒媒染染操操作作后后，细细胞胞内内形形成成了了深深紫紫色色的结晶紫的结晶紫碘的复合物，这种复合物可被酒精浸出。碘的复合物，这种复合物可被酒精浸出。G+胞胞内内的的复复合合物物难难以以被被浸浸出出，这这是是由由于于阳阳性性细细菌菌的的细细胞胞壁壁较较厚厚，尤尤其其肽肽聚聚糖糖含含量量较较高高，网网格格结结构构紧紧密密，含含脂脂量量又又低低，当当用用酒酒精

22、精脱脱色色时时，引引起起肽肽聚聚糖糖层层网网状状结结构构的的孔孔径径缩缩小小以以至至关关闭闭，从从而而阻阻止止了了上上述述大大分分子子复复合合物物的的逸逸出出，使使菌菌体呈深紫色。体呈深紫色。而而G-肽肽聚聚糖糖层层较较薄薄，含含量量少少，脂脂类类的的含含量量很很高高，当当用用酒酒精精脱脱色色时时，脂脂类类物物质质溶溶解解，细细胞胞壁壁透透性性增增大大，上上述述大大分分子复合物也随之被抽提出来，故菌体呈复染液红色。子复合物也随之被抽提出来，故菌体呈复染液红色。革兰氏染色原理革兰氏染色原理47表表1-2 革兰氏染色步骤和结果革兰氏染色步骤和结果步骤步骤方法方法结果结果阳性阳性(G+)阴性阴性(G

23、-)初染初染结晶紫晶紫 1min紫色紫色紫色紫色媒染媒染碘液碘液 1min仍仍为紫色紫色仍仍为紫色紫色脱色脱色95%乙醇乙醇 30s保持紫色保持紫色无色无色复染复染番番红 1min仍仍显紫色紫色红色色48革兰氏染色革兰氏染色49E.coli（G-）枯草芽孢杆菌（枯草芽孢杆菌（G+）革兰氏染色结果革兰氏染色结果50假肽聚糖假肽聚糖：结构与肽聚糖相似，不同之处包括：结构与肽聚糖相似，不同之处包括：多多多多糖糖糖糖骨骨骨骨架架架架：N-乙乙酰酰葡葡糖糖胺胺（-1,3-糖糖苷苷键）N-乙乙酰酰 塔塔罗糖胺糖醛酸罗糖胺糖醛酸多肽尾多肽尾多肽尾多肽尾：由：由L-Glu、L-Ala、L-Lys组成组成肽桥肽

24、桥肽桥肽桥：只有：只有L-Glu一个氨基酸组成一个氨基酸组成（4）古细菌的细胞壁）古细菌的细胞壁 又称古生菌。又称古生菌。 如如产甲烷菌产甲烷菌、大多数嗜极菌大多数嗜极菌。51 在在自自然然界界长长期期进进化化中中、在在实实验验室室菌菌种种的的自自发发突突变变中中以以及及人人工工去去壁壁时时都都会会产产生生少少数数缺缺细细胞胞壁壁的的种类，主要有种类，主要有4种：种：（5）缺壁细菌的细胞壁）缺壁细菌的细胞壁52 型细菌型细菌：指那些实验室或宿主体内通过：指那些实验室或宿主体内通过自发突变自发突变形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷株。形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷株。 原生质体原生质体（protopla

25、st）：在人为条件下，用）：在人为条件下，用溶菌酶溶菌酶去除细菌现有细胞壁或用去除细菌现有细胞壁或用青霉素青霉素抑制正在生长繁殖的抑制正在生长繁殖的新生细胞壁的合成，由此得到的仅有一层细胞膜包裹新生细胞壁的合成，由此得到的仅有一层细胞膜包裹的圆球状细胞。一般由的圆球状细胞。一般由G+菌形成。菌形成。 原生质体柔软、脆弱，对渗透压敏感，无繁殖能原生质体柔软、脆弱，对渗透压敏感，无繁殖能力，在合适的条件下可再生出新细胞壁，并恢复其繁力，在合适的条件下可再生出新细胞壁，并恢复其繁殖能力。殖能力。53球球状状体体（spheroplast）：或或称称原原生生质质球球，指指残残留留了了部部分分细胞壁的原生

26、质体。细胞壁的原生质体。G-细菌因细胞壁成分复杂，故一般只形成球状体。细菌因细胞壁成分复杂，故一般只形成球状体。枝枝原原体体（Mycoplasma）：长长期期进进化化过过程程中中形形成成的的，适适应应自自然然生生活活条条件件的的无无细细胞胞壁壁的的原原核核生生物物，细细胞胞膜膜中中含含一一般般原原核核生生物物所所没没有有的的甾甾醇醇，故故其其膜膜具具较高的机械强度。较高的机械强度。542、细胞膜、细胞膜(cell membrane)细胞（质）膜细胞（质）膜：是紧贴细胞壁内侧，包围着细胞质的：是紧贴细胞壁内侧，包围着细胞质的 一层柔软、富有一层柔软、富有弹性弹性的的半透性半透性薄膜。薄膜。 细细

27、胞胞膜膜厚厚约约78 nm，其其质质量量约约占占菌菌体体干干重重的的10%， 主主 要要 成成 分分 是是 磷磷 脂脂 （ 20%30%） 、 蛋蛋 白白 质质（50%70%），还有少量多糖和微量核酸。），还有少量多糖和微量核酸。55（1 1）细胞膜的化学组成与结构细胞膜的化学组成与结构 结构：结构：磷脂双分子层磷脂双分子层磷脂的分子结构：磷脂的分子结构：头部：极性、亲水、磷酸端、膜的（内外）表面。头部：极性、亲水、磷酸端、膜的（内外）表面。尾部：非极性、疏水、烃尾部：非极性、疏水、烃/脂肪酸端、膜的内层。脂肪酸端、膜的内层。极性极性非极性非极性极性极性头部：甘油头部：甘油-3-磷酸（磷酸（3

28、- P -甘油）甘油）尾部：脂肪酸尾部：脂肪酸56脂肪酸链的脂肪酸链的长度长度和和饱和度饱和度因细菌种类和生长温度而异。因细菌种类和生长温度而异。嗜冷微生物：细胞膜中脂肪酸饱和度低嗜冷微生物：细胞膜中脂肪酸饱和度低。p255R基团：因基团：因 M.B 种类而异种类而异123头部（极性）头部（极性）尾部（非极性）尾部（非极性）57常温时，常温时，磷脂双分子层磷脂双分子层呈液态，具有流动性呈液态，具有流动性结构：结构：磷脂双分子层磷脂双分子层58蛋蛋白白质质：根根据据所所在在部部位位不不同同分分为为内内嵌嵌蛋蛋白白和和外外周周蛋蛋白白，这就是细胞膜的这就是细胞膜的液态镶嵌模型液态镶嵌模型。 59a

29、. 质壁分离；质壁分离；b. 选择性染色；选择性染色；c. 电镜技术；电镜技术；d. 溶菌酶处理。溶菌酶处理。（2）细胞膜的观察分离方法细胞膜的观察分离方法 60（3）细胞膜的主要功能细胞膜的主要功能 负负责责细细胞胞内内外外物物质质的的运运送送、交交换换（转转运运）作作用用，选选择性控制营养物、代谢产物进出细胞；择性控制营养物、代谢产物进出细胞； 维维持持细细胞胞内内正正常常渗渗透透压压的的屏屏障障作作用用：细细胞胞质质膜膜是是半半渗渗透透膜膜，具具有有选选择择性性渗渗透透作作用用，能能阻阻止止高高分分子子通通过过，并选择性地逆浓度梯度吸收某些低分子进入细胞。并选择性地逆浓度梯度吸收某些低分

30、子进入细胞。常温时，常温时，磷脂双分子层磷脂双分子层呈液态，可流动呈液态，可流动不对称性不对称性61生生物物合合成成场场所所：是是合合成成细细胞胞壁壁和和糖糖等等有有关关成成分分如如肽肽聚糖、磷壁酸等的场所。聚糖、磷壁酸等的场所。 产产能能基基地地（生生物物氧氧化化作作用用）：细细胞胞膜膜上上存存在在有有琥琥珀珀酸酸脱脱氢氢酶酶、NADH脱脱氢氢酶酶、细细胞胞色色素素氧氧化化酶酶、电电子子传传递递系系统统、氧氧化化磷磷酸酸化化酶酶及及腺腺苷苷三三磷磷酸酸酶酶(ATPase)，参与能量的产生。，参与能量的产生。 鞭鞭毛毛的的着着生生点点并并提提供供其其运运动动所所需需的的能能量量：细细胞胞膜膜上

31、上有鞭毛基粒，鞭毛由此长出，为鞭毛提供附着点。有鞭毛基粒，鞭毛由此长出，为鞭毛提供附着点。 62 细细胞胞质质中中主主要要的的膜膜状状结结构构，由由细细胞胞膜膜以以最最大大量量的的折折皱皱内内陷陷而而形形成成层层状状、管管状状或或囊囊状状物物。间间体体的的存存在在增增加加了细胞膜的面积了细胞膜的面积。间体与细菌分裂形成的横隔有关。间体与细菌分裂形成的横隔有关。间间体体的的功功能能可可能能参参与与呼呼吸吸作作用用、同同DNA的的复复制制和和细细胞胞的分裂有关。的分裂有关。（4）间体间体（mesosome）间体多见于间体多见于G+菌菌633、细胞质和内含物、细胞质和内含物 （1）细胞质）细胞质 被

32、被细细胞胞膜膜包包围围着着的的除除细细胞胞核核区区以以外外的的一一切切透透明明、胶胶状状、颗粒状颗粒状物质，总称为细胞质。物质，总称为细胞质。 原核生物的细胞质是不流动的。原核生物的细胞质是不流动的。主主要要成成分分：水水（80%）、蛋蛋白白质质、核核糖糖体体、贮贮藏藏物物、各各种种酶酶类类、中中间间代代谢谢产产物物、无无机机盐盐、载载色色体体和和质质粒粒等等，少少数数细细菌菌还还存存在在羧羧酶酶化化体体，伴伴孢孢晶晶体体或或气气泡泡等构造。等构造。细胞质的功能细胞质的功能：提供新陈代谢的场所。：提供新陈代谢的场所。64细胞内含物细胞内含物：指细胞内一些形状较大的颗粒构造。：指细胞内一些形状较

33、大的颗粒构造。 贮藏物贮藏物 一些不溶性颗粒，主要功能是贮藏营养物。一些不溶性颗粒，主要功能是贮藏营养物。（2）细胞内含物）细胞内含物65 气泡气泡 由蛋白质膜构成的泡状物，加大菌体的浮力，由蛋白质膜构成的泡状物，加大菌体的浮力，便于菌体吸收水中的氧气。便于菌体吸收水中的氧气。 蓝细菌蓝细菌 羧酶体（羧化体）羧酶体（羧化体） 存在于化能、光能存在于化能、光能自养菌自养菌中。中。 磁小体磁小体 存在于少数趋磁细菌中。存在于少数趋磁细菌中。 69（1）核区）核区 指原核生物所特有的指原核生物所特有的无核膜包裹无核膜包裹、无固定形态、无固定形态的原始细胞核。其成分是一个大型的原始细胞核。其成分是一个

34、大型环状双链环状双链DNA分分子子，具有负载细菌，具有负载细菌遗传信息遗传信息的功能。又称类核、核的功能。又称类核、核质体或质体或拟核拟核。 核区数目：一般核区数目：一般14个。个。拟核的观察拟核的观察： a. 光镜下特殊染色，相差显微镜，电镜均可见。光镜下特殊染色，相差显微镜，电镜均可见。 b. 在细胞分裂时可见多个。在细胞分裂时可见多个。4、核区和质粒、核区和质粒 70 细菌细菌核区内核区内、染色体外染色体外的的遗传物质遗传物质，由，由共价闭合共价闭合环状双链环状双链DNA分子分子组成。组成。 分子量约分子量约2100106 D，一个细菌细胞可有一至数，一个细菌细胞可有一至数个质粒。个质粒

35、。 质粒的应用质粒的应用：基因工程，体外重组等。：基因工程，体外重组等。（2）质粒）质粒(plasmids) 细细菌菌的的染染色色体体和和质质粒粒715、糖被（、糖被（Glycocalyx） （1）概概念念：包包被被于于某某些些细细菌菌细细胞胞壁壁外外一一层层厚厚度度不不定的透明胶状物质。定的透明胶状物质。（2）组组成成：除除水水外外，主主要要是是多多糖糖，还还有有多多肽肽，蛋蛋白质，糖蛋白等。白质，糖蛋白等。（3） 糖被的观察糖被的观察：光镜、负染色、特殊染色：光镜、负染色、特殊染色72（4）种类种类 分为荚膜、微荚膜、粘液层和菌胶团。分为荚膜、微荚膜、粘液层和菌胶团。微荚膜微荚膜：0.2m

36、 与细胞表面牢固结合。与细胞表面牢固结合。荚膜荚膜：0.2m 与菌表面结合不太紧，震荡离心可得。与菌表面结合不太紧，震荡离心可得。粘液层粘液层：未固定在细胞壁上，可向菌周围扩散，增大黏性。：未固定在细胞壁上，可向菌周围扩散，增大黏性。菌胶团菌胶团：多个细菌共有一个荚膜（包裹在细胞群上）。：多个细菌共有一个荚膜（包裹在细胞群上）。73细菌的荚膜细菌的荚膜74 保护作用保护作用保护作用保护作用：保护细菌免受干燥的影响，保护致病菌：保护细菌免受干燥的影响，保护致病菌免受宿主白细胞的吞噬；免受宿主白细胞的吞噬； 贮藏养料贮藏养料贮藏养料贮藏养料，供营养缺乏时重新利用；，供营养缺乏时重新利用； 表面附着

37、作用表面附着作用表面附着作用表面附着作用：龋齿；：龋齿；具具具具有有有有致致致致病病病病性性性性，抗抗抗抗原原原原性性性性：具具有有糖糖被被的的细细菌菌毒毒力力强强，失失去去糖被后毒力低，可见糖被有助于细菌的侵染力；糖被后毒力低，可见糖被有助于细菌的侵染力； 废水生物处理时，糖被有废水生物处理时，糖被有吸附有机物吸附有机物吸附有机物吸附有机物的能力；的能力； 堆积某些代谢废物堆积某些代谢废物堆积某些代谢废物堆积某些代谢废物。 （5）糖被的生理功能糖被的生理功能75 用于菌种鉴定；用于菌种鉴定； 用作药物和生化试剂；用作药物和生化试剂； 用作工业原料；用作工业原料； 用于污水的生物处理用于污水的

38、生物处理（6）糖被在科研和实践上的应用糖被在科研和实践上的应用5、鞭毛、鞭毛（flagellum） （1）概概念念：某某些些微微生生物物表表面面由由细细胞胞内内生生出出的的细细长长、波曲的结构。波曲的结构。 是附属物，数目一到数十根。是附属物，数目一到数十根。 鞭毛使细菌具有运动性。鞭毛使细菌具有运动性。细菌的鞭毛细菌的鞭毛76在各类细菌中，球菌一般无鞭毛在各类细菌中，球菌一般无鞭毛 杆菌部分有鞭毛杆菌部分有鞭毛 弧菌和螺旋菌普遍有鞭毛弧菌和螺旋菌普遍有鞭毛 能运动的细菌一定具有鞭毛？能运动的细菌一定具有鞭毛？77（2）鞭毛的着生方式）鞭毛的着生方式：一端生、两端生、侧生、周生：一端生、两端生

39、、侧生、周生 a. 偏偏端端单单生生鞭鞭毛毛 ； b. 偏偏端端丛丛生生鞭鞭毛毛 ；c. 两两端端单单生生鞭鞭毛毛 ； d. 两端丛生鞭毛两端丛生鞭毛 ； e. 周生鞭毛周生鞭毛 ； f. 侧生鞭毛。侧生鞭毛。78 鞭鞭毛毛纤纤细细而而具具有有刚刚韧韧性性，直直径径仅仅0.010.02 m ，长长度度达达1520 m，分分为为三三部部分分：基基体体、钩钩形形鞘鞘和和鞭鞭毛毛丝丝。 p24图图1-11（3）鞭毛的结构鞭毛的结构 （钩形鞘）（钩形鞘）基体：基体：“马达马达”鞭毛生长：顶部延伸鞭毛生长：顶部延伸Fli蛋白：按钮蛋白：按钮Mot蛋白：驱动蛋白：驱动79 1）暗视野显微镜（活菌）；）暗视

40、野显微镜（活菌）； 2）相差显微镜；）相差显微镜； 3）光学显微镜（悬滴法）；）光学显微镜（悬滴法）； 4）光学显微镜（特殊鞭毛染色）；）光学显微镜（特殊鞭毛染色）； 5）电镜；）电镜； 6）半固体穿刺培养。）半固体穿刺培养。（4）鞭毛的观察鞭毛的观察80拴菌试验拴菌试验： 为为证证明明细细菌菌鞭鞭毛毛的的运运动动机机制制而而设设计计的的一一个个著著名名实实验验。先先把把单单毛毛菌菌鞭鞭毛毛的的游游离离端端用用相相应应抗抗体体牢牢固固地地“栓栓”在在载载玻玻片片上上，然然后后在在光光学学显显微微镜镜下下观观察察该该活活细细菌菌的的行行为为。结结果果发发现现，该该菌菌会会在在载载玻玻片片上上快快

41、速速旋旋转转，而而不不是是伸伸缩缩运运动动，由由此此证证明明细细菌菌的的鞭鞭毛毛是是作作旋旋转转运运动动而而非非“挥挥鞭鞭”运运动动（伸伸缩缩挥挥动动），其其动动力力来来自自质质子子动动力力，由细胞膜内外质子浓度差和电势差决定。由细胞膜内外质子浓度差和电势差决定。 （5）鞭毛的运动鞭毛的运动81 图图 鞭毛旋转与细菌运动的关系鞭毛旋转与细菌运动的关系（a）和（）和（b）描述的是极生鞭毛菌的运动）描述的是极生鞭毛菌的运动（c）和（）和（d）描述的是具有周生鞭毛的生物体的运动）描述的是具有周生鞭毛的生物体的运动82菌毛菌毛：某些菌体表面存在的纤细、中空、短而多的附属某些菌体表面存在的纤细、中空、短

42、而多的附属物。功能是使细菌较牢固地粘连在呼吸道物。功能是使细菌较牢固地粘连在呼吸道、消化消化道道、泌尿生殖道的粘膜表面上泌尿生殖道的粘膜表面上，与菌的与菌的致病性致病性、吸附吸附有关有关。 多见于多见于G-致病细菌上致病细菌上。性（菌）毛性（菌）毛：性状介于菌毛与鞭毛之间，功能是在不性状介于菌毛与鞭毛之间，功能是在不同菌株间同菌株间传递传递DNA片段，有的性菌毛还是片段，有的性菌毛还是RNA噬菌体的噬菌体的吸附吸附受体。受体。多见于多见于G-细菌雄性菌株上细菌雄性菌株上。6、菌毛和性毛、菌毛和性毛 83（1）概念）概念 某某些些细细菌菌生生长长在在其其生生长长发发育育后后期期，在在细细胞胞内内

43、形形成成的的一一个个圆圆形形或或椭椭圆圆形形、厚厚壁壁、含含水水量量低低、抗抗逆逆性性（抗抗干干燥燥、抗抗热热、抗抗药药物物、抗抗辐辐射射等等）极极强强的的休休眠眠构造体构造体称为芽孢。称为芽孢。 每一个细胞仅形成一个芽孢。每一个细胞仅形成一个芽孢。 产产芽芽孢孢细细菌菌的的种种类类并并不不多多。能能产产生生芽芽孢孢是是种种的的属性属性，能产生芽孢的，能产生芽孢的大多数为杆菌大多数为杆菌。7、芽孢（、芽孢（spore） 84梭状芽孢杆菌梭状芽孢杆菌 枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌 可根据芽孢在胞内的位置作为菌种鉴定可根据芽孢在胞内的位置作为菌种鉴定85（2）形态与结构）形态与结构 88 芽芽孢孢的的

44、出出现现是是细细胞胞生生长长发发育育，细细胞胞形形态态的的分分化化，是是细细胞胞由由一一种种功功能能转转变变成成另另一一种种功功能能的的表表现现，对对外界环境（外界环境（尤其是热尤其是热）有很强的抗性。）有很强的抗性。 能能够够产产生生芽芽孢孢的的菌菌体体，当当它它处处于于对对数数生生长长期期时时，一一般般不不形形成成芽芽孢孢，一一旦旦转转入入稳稳定定期期或或进进入入衰衰亡亡期期初期，营养细胞内会形成一个新型细胞即芽孢。初期，营养细胞内会形成一个新型细胞即芽孢。（5）芽孢的生理特性）芽孢的生理特性 能能产产生生芽芽孢孢是是种种的的属属性性，能能产产生生芽芽孢孢的的大大多多数数为为杆菌。杆菌。8

45、9 形形成成的的芽芽孢孢在在胞胞内内位位置置是是不不同同的的，以以此此作作为为菌菌体体鉴鉴定。定。 芽芽孢孢形形成成需需要要一一定定的的外外界界环环境境，不不同同菌菌体体所所需需环环境境不同。不同。 芽芽孢孢在在适适宜宜条条件件下下又又能能萌萌发发成成营营养养体体，但但它它不不是是繁繁殖殖器器官官，因因一一个个芽芽孢孢只只能能形形成成一一个个营营养养体体，细细胞胞数数目无增多，仅是细菌生活史中的目无增多，仅是细菌生活史中的休眠体休眠体。 90因为：因为： a. 芽芽孢孢内内含含有有大大量量DPA-Ca（2,6-吡吡啶啶二二羧羧酸酸，占占芽芽孢孢干重的干重的515%）复合物，使细胞体积减小到最小

46、；）复合物，使细胞体积减小到最小； b. 由芽孢自身的特点决定：由芽孢自身的特点决定：含水量少含水量少，代谢慢；，代谢慢； c. 芽孢芽孢壁厚壁厚、质密，所以热量不容易透入；、质密，所以热量不容易透入； d. 芽孢内的芽孢内的蛋白质蛋白质和和酶酶比营养细胞中的比营养细胞中的耐热耐热。 细细菌菌一一旦旦形形成成芽芽孢孢，对对外外界界恶恶劣劣环环境境（热热、化化学学药药物、辐射）具有很强的抵抗性。物、辐射）具有很强的抵抗性。91（6） 芽孢研究的意义芽孢研究的意义 a. 细菌鉴定指标；细菌鉴定指标； b. 有利于这类细菌的筛选和保藏；有利于这类细菌的筛选和保藏； c. 作为衡量作为衡量灭菌消毒灭菌

47、消毒措施的主要指标。措施的主要指标。灭菌的彻底与否：杀死芽孢的死亡率。灭菌的彻底与否：杀死芽孢的死亡率。92概概念念：一一些些固固氮氮菌菌在在缺缺乏乏营营养养的的条条件件下下，细细胞胞外外壁壁加加厚厚、细细胞胞失失水水而而形形成成的的一一种种抗抗干干旱旱但但不不抗抗热热的的圆圆形形休休眠体。眠体。特特点点：a.一一个个营营养养细细胞胞只只有有一一个个孢孢囊囊，但但一一个个孢孢囊囊可可以以萌发产生多个幼小细胞；萌发产生多个幼小细胞； b. 代谢活力代谢活力：孢囊：孢囊芽孢；芽孢； 对热的抵抗性对热的抵抗性：孢囊：孢囊芽孢；芽孢； c.对光照、机械性破坏、紫外线有很强的抵抗性。对光照、机械性破坏、

48、紫外线有很强的抵抗性。8、孢囊（、孢囊（cyst） 也是细菌的一种休眠构造也是细菌的一种休眠构造93 苏苏云云金金杆杆菌菌等等少少数数芽芽孢孢杆杆菌菌在在芽芽孢孢形形成成的的同同时时，会会在在芽芽孢孢旁旁形形成成一一颗颗菱菱形形或或双双椎椎形形碱碱溶溶性性蛋蛋白白晶晶体体，称为伴孢晶体（即称为伴孢晶体（即内毒素）。内毒素）。 9、伴孢晶体、伴孢晶体94 大大小小约约0.62.0m，可可达达细细菌菌干干重重的的30左左右右。由由于于伴伴孢孢晶晶体体对对200多多种种昆昆虫虫尤尤其其鳞鳞翅翅目目的的幼幼虫虫有有毒毒杀杀作作用用，因因而而将将苏苏云云金金芽芽孢孢杆杆菌菌制制成成细细菌菌杀杀虫虫剂剂（

49、生物农药生物农药）。）。 杀杀虫虫原原理理：被被吞吞噬噬 释释放放出出蛋蛋白白毒毒素素 与与蛋蛋白白受受体体特特异异结结合合 细细胞胞膜膜穿穿孔孔 一一方方面面细细胞胞膨膨胀胀死死亡亡，另一方面患败血症死亡另一方面患败血症死亡 败血症是致病菌或条件致病菌侵入血循环中生长繁殖，败血症是致病菌或条件致病菌侵入血循环中生长繁殖，产生毒素和其他代谢产物所引起的急性全身性感染。产生毒素和其他代谢产物所引起的急性全身性感染。 951、裂殖、裂殖对于杆菌，有对于杆菌，有横分裂横分裂横分裂横分裂（最普遍最普遍）和纵分裂两种形式。）和纵分裂两种形式。三、细菌的繁殖三、细菌的繁殖裂殖裂殖裂殖裂殖（最普遍最普遍）和

50、）和芽殖芽殖芽殖芽殖（少数）两种（少数）两种 有有二二分分裂裂、三三分分裂裂、复复分分裂裂三三种种形形式式，绝绝大大多多数数的的细菌都是以细菌都是以二分裂二分裂二分裂二分裂的形式繁殖。的形式繁殖。96杆杆菌菌二二分分裂裂模模式式图图p28 图图1-13对等二分裂对等二分裂不对等二分裂不对等二分裂972、芽殖、芽殖 在在母母细细胞胞表表面面先先形形成成一一个个小小突突起起，待待其其长长到到与与母母细细胞相仿后再相互分离并独立生活的一种繁殖方式。胞相仿后再相互分离并独立生活的一种繁殖方式。 与酵母菌的芽殖相似。与酵母菌的芽殖相似。 后详后详 酵母菌的芽殖酵母菌的芽殖98（一）在（一）在固体培养基上

51、固体培养基上（内内）的群体形态）的群体形态1、菌菌落落（colony）：在在固固体体培培养养基基表表面面或或内内层层，以以一一个个到到少少数数几几个个细细胞胞为为中中心心繁繁殖殖而而成成的的一一堆堆肉肉眼眼可可见见的的，有有一一定定形形态态构构造造等等特特征征的的子子细细胞集团。胞集团。四、细菌的群体形态四、细菌的群体形态 单个细菌用肉眼是看不见的，但是，当单个或少数单个细菌用肉眼是看不见的，但是，当单个或少数细菌在固体培养基上（内）大量繁殖时，便会形成一个细菌在固体培养基上（内）大量繁殖时，便会形成一个肉眼可见的，具有一定形态结构的子细胞肉眼可见的，具有一定形态结构的子细胞群体群体。99 大

52、肠杆菌大肠杆菌（E.coli ）菌落菌落 细胞形态细胞形态（显微镜下）（显微镜下）100 金黄色葡萄球菌生长在血平板上形成大的金黄色菌金黄色葡萄球菌生长在血平板上形成大的金黄色菌落，这种人类病原菌引起一些疾病，如疖、脓肿、心落，这种人类病原菌引起一些疾病，如疖、脓肿、心内膜炎、食物中毒、咽炎和肺炎等内膜炎、食物中毒、咽炎和肺炎等。金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌菌落形态菌落形态101！当固体培养基表面众多菌当固体培养基表面众多菌落连成一片时，便成为落连成一片时，便成为菌苔菌苔。1022、菌菌落落特特征征：各各种种细细菌菌在在一一定定条条件件下下形形成成的的菌菌落落具具有有稳稳定定性性和和专专一一性

53、性，这这是是衡衡量量菌菌种种纯纯度度，辨辨认和鉴定菌种的重要依据。认和鉴定菌种的重要依据。3、如如何何描描述述菌菌落落特特征征：包包括括大大小小、形形状状、隆隆起起形形状状、边边缘缘情情况况、表表面面状状态态、表表面面光光泽泽、质质地地、颜色、透明度等。颜色、透明度等。103细菌菌落特征描述细菌菌落特征描述形态形态突起突起边缘边缘104表面光泽表面光泽： 无无光光泽泽、闪闪光光、金属光泽等金属光泽等质地质地： 油脂状、膜状等油脂状、膜状等颜色（正反面）颜色（正反面）透明度透明度大小大小（测量）（测量）105细菌的菌落特征细菌的菌落特征：气味：臭味气味：臭味外观形态外观形态：小而突起（无鞭毛），

54、或大而平坦（有鞭毛）小而突起（无鞭毛），或大而平坦（有鞭毛）含水状态：很湿或较湿含水状态：很湿或较湿质地：易挑取质地：易挑取透明度透明度：透明或稍透明透明或稍透明，或不透明且多皱褶（有芽孢）或不透明且多皱褶（有芽孢）颜色：多样；正反面颜色一样，边缘与中央一样颜色：多样；正反面颜色一样，边缘与中央一样106（1）组成菌落的细胞结构和生长行为；）组成菌落的细胞结构和生长行为；（2）菌落大小受邻近菌落的影响；）菌落大小受邻近菌落的影响；（3）同一菌落中各细胞所处的空间位置；）同一菌落中各细胞所处的空间位置；（4）培养条件培养条件培养条件培养条件：主要是培养基的营养成分，：主要是培养基的营养成分， 其

55、次是培养时间。其次是培养时间。4、影响菌落特征的因素、影响菌落特征的因素 （1）不同菌的菌落不同；）不同菌的菌落不同；（2）同种菌在不同培养基上菌落不同；）同种菌在不同培养基上菌落不同；（3）同种菌在不同培养条件下菌落不同。）同种菌在不同培养条件下菌落不同。5、菌落的鉴定价值、菌落的鉴定价值 107（二）在（二）在半固体培养基半固体培养基上（内）的群体形态上（内）的群体形态（1）明胶半固体培养基）明胶半固体培养基 判断有无蛋白酶产生判断有无蛋白酶产生（2）琼脂半固体培养基）琼脂半固体培养基 判断有无鞭毛判断有无鞭毛108混浊（多数）混浊（多数） 菌膜菌膜表面生长表面生长 菌醭菌醭 菌环菌环形成沉淀形成沉淀细菌在液体培养基中的生长特征细菌在液体培养基中的生长特征1.形成沉淀形成沉淀 2.形成菌膜形成菌膜 3.混浊混浊（三）在（三）在液体培养基内液体培养基内（上上）的群体形态）的群体形态