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1、第二章第二章A原核生物原核生物细菌、放线菌细菌、放线菌l为了了解微生物在生物中的地位，首先简单介绍生物学的发展情况。由于动物和植物的个体大，其区别比较容易，因此，以前将生物分成动物界和植物界两大类。植物具有叶绿体，能利用光能进行光合作用，把二氧化碳和水合成为有机物质。植物细胞具有细胞壁，而动物细胞则不具有细胞壁，也不具有叶绿体，不能进行光合作用，只能利用现成的有机物质。但是，有些微小的生物既向动物又向植物，如眼虫藻，虽然含有叶绿体，能进行光合作用，但是无真正的细胞壁。l因此，它们在生物中的地位就难以确定。1866年，海格尔（Haeckel）提出：原生生物界、动物界和植物界共同成为生物的三界分类
2、系统。1950年后随着生物科学的深入发展，电子显微镜的应用，细胞超微结构的研究，发现细胞生物界的细胞都是真核，而原生生物界中既有真核细胞，又有原核细胞。l生物三界分类系统：生物三界分类系统：动物界植物界原生生物界l原核与真核生物细胞之间的主要区别（三项）原核与真核生物细胞之间的主要区别（三项）ll细胞成分（结构）细胞成分（结构）原核细胞原核细胞真核细胞真核细胞l细胞核细胞核细胞中有明显的核区，多条染色体组成的l核区内只有一条双螺基因群体，染色体除l旋DNA染色体，无DNA外，还有组蛋白，l核膜、核仁。有核膜、核仁。l称为原核称为原核称为真核称为真核ll细胞膜细胞膜连接不断，折皱内陷，不内陷，细
3、胞质内有l形成管囊状物，称为许多个细胞器，为独立l中体或中间体。的内膜性结构。ll核蛋白体核蛋白体较小：70S较大：80Sl（Pr合成）llll生物六界分类系统：生物六界分类系统：l植物界l动物界l真菌界l病毒界l原核生物界l原生生物界第一节第一节细细菌菌l一、细菌的个体形态和大小一、细菌的个体形态和大小l（一）细菌的个体形态：细菌是单细胞原核生物，其个体是由一个原核细胞组成的，其形态并不相同。l细菌具有三种形态：即即球球状状、杆杆状状和和螺螺旋旋状状，分分别称为球菌、杆菌和螺旋菌。别称为球菌、杆菌和螺旋菌。l1、球菌：球形或近似于球形，有的单个存在，有的联在一起，根据分裂后的排列方式分为六种
4、：单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八联球菌、葡萄球菌。l2、杆菌：杆菌是细菌中种类最多的一类，有接近于椭圆形的短杆菌，长杆菌，也有丝状的。又根据两端形状的不同分为棒状杆菌，梭状杆菌。这些是细菌菌种鉴别的重要依据。l工农业生产中用到的细菌大多数是杆菌，例如：用来生产淀粉酶和蛋白酶的枯草杆菌(Bacillussubtilis)，谷 氨 酸 生 产 用 的 北 京 棒 状 杆 菌 (Corynbacteriumpekinensis)， 乳 品 工 业 中 的 保 加 利 亚 乳 杆 菌(Lactobacillusbuigaricus)等。l3、螺旋菌：细胞呈弯曲状，根据其弯曲程度不同而分为弧菌和螺
5、旋菌。（二）细菌个体的大小l细菌个体一般都很小，必须借助于光学显微镜才能观察到，因此测量细菌的大小通常要使用放在显微镜中的测微尺来测量。表示细菌大小的单位为微米（m）。如用电子显微镜观察细胞结构或更小的微生物时，则要用更小的单位纳米（nm）或埃（）来表示，它们之间的关系是：l1mm=103m=106nm=107l球球菌菌的的大大小小以以其其直直径径表表示示，杆杆菌菌和和螺螺旋旋菌菌的的大大小小以以其其宽度宽度长度表示，大多数细菌的大小如下：长度表示，大多数细菌的大小如下：l球菌直径：球菌直径：0.51.25ml杆菌：杆菌：0.21.250.38.0ml螺旋菌：螺旋菌：0.31.01.05.0m
6、l二、细菌细胞的结构二、细菌细胞的结构l细菌细胞的基本结构包括细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核。有些细菌还有荚膜、芽孢、鞭毛及纤毛等特殊结构。基本结构是任何一种细菌都具有的，而特殊结构只限于某些种类的细菌才有，是细菌分类鉴定的重要依据。l（一）、细菌细胞的基本结构l1、细细胞胞壁壁：细胞壁在细菌菌体的最外层，为坚韧、略具弹性的结构，厚度均匀一致。细胞壁占细胞干重的1020%。l化学组成与结构：主要成分为肽聚糖，是由多种成分聚合而成的多层网状结构大分子聚合物。脂类含量为：G+14%，G-1122%。l功能：保护细胞，维持细胞外形。l细细菌菌的的革革兰兰氏氏染染色色：革兰氏染色（Gramstaini
7、ng）,丹麦医生Gram于1884年首创，是微生物学中常用的一种重要的染色方法。l具体方法：具体方法：l1、初染：草酸胺结晶紫，3min；l2、媒染：鲁格氏碘溶液，3min；l3、脱色：95%酒精，0.5min；l4、复染：沙黄（番红），1min；l经革兰氏染色处理后，可将细菌分成两大类。一类是经乙醇处理后不脱色，保持其初染时的蓝紫色，称为革兰氏染色反应阳性（G+）；另一类经乙醇处理后迅速脱去原来的颜色而呈现沙黄的颜色（红色），称为革兰氏染色反应阴性（G-）。l革兰氏染色机理：酒精脱水作用，肽聚糖孔径收缩变小，脂类溶解。l2、细细胞胞膜膜：又称细胞质膜或简称质膜，是紧靠在细胞壁内侧，包围细胞质
8、的一层柔软而富有弹性的半透性薄膜。l（1）结构l磷脂既有疏水性的非极性基团，又有带正负电荷的亲水性的极性基团，它在水溶液中很容易形成具有高度定向性的双分子层，细胞膜就是以双层脂类（磷脂）构成的分子层骨架。每个磷脂分子是由一个不溶与水的头部（亲水部）和两条脂肪酸链为“尾部”（疏水部分）组成。在磷脂双分子层中，其亲水端朝向膜内外两表面层，而疏水端均朝向膜中央。l（2）特点l细菌细胞质壁分离后，可用中性或碱性染料使细胞膜染色而查见；l在电镜下观察细胞膜厚度为78nm；l是由两层厚度为2nm的电子致密层，中间为透明层组成；l细胞膜占细胞干重10%；l（3）化学组成l蛋白质：6070%；脂类（磷脂磷酸、
9、甘油、脂肪酸和含氮碱基）：2030%；多糖：2%。l（3）功能l细胞内外物质转运的控制；l呼吸和磷酸化作用：呼吸酶，电子递体；l在细胞壁的合成中起作用：细胞壁亚单位在质膜内侧组装，然后连接到质膜类脂载体上，再转到膜上，最后连接到细胞壁生长点上。l3、细细胞胞质质：无色透明、粘稠壮胶体，是细胞的基础物质。l主要成分：水、蛋白质、核酸、脂类、少量糖和无机盐，核糖核酸含量较高，约占固形物的1520%。l功能：具有生命物质所有的各种特征，含有丰富的酶系，是营养物质合成、转化、代谢的场所。l4、中中体体（中中间间体体）：细菌细胞膜折皱内陷到细胞质中，形成管壮或囊壮形体，有发达的酶系。l功能：能量代谢场所
10、，另与细胞分裂时核的复制及细胞壁隔膜的合成有关。l5、细细胞胞核核：原核，是一个核质体（染色质体），实际是一个巨大的、连续的环状的，长达1mm的DNA分子。l功能：传递遗传性状。l6、质质粒粒（Plasmids）：许多细菌细胞中具有的，染色体以外的DNA分子，一般以不同大小的环状双螺旋状态存在。质粒可以独立进行复制，有的质粒也能整合到染色体上。l7、核核糖糖体体：核糖核蛋白的颗粒状结构，由核糖核酸与蛋白质组成，其中RNA60%,Pr40%,分散在细胞中。l功能：细胞合成蛋白质的场所。l8、内内含含物物：A，气泡（氧气）；B，颗粒状内含物，包括异染颗粒、聚羟基丁酸、肝糖粒、淀粉粒、脂肪粒、硫滴、
11、液泡等。各菌间由于发育阶段、营养和环境不同，内含物数量和成分不同，但同菌同环境内含物相同，这一点有利于鉴定。l（二）细菌的特殊结构（二）细菌的特殊结构l细菌的特殊结构包括：鞭毛、荚膜、芽孢、纤毛。在分类鉴定中有重要作用。l1鞭鞭毛毛（Flagella）：某些细菌能从体内长出纤细呈波壮的丝壮物称为鞭毛，是细菌的运动器官，具有抗原性。l鞭毛长度为菌体的若干倍，而直径只有1025nm，可用电镜观察到，光镜观察需进行特殊染色。大多数球菌不生鞭毛，杆菌有或无，弧菌和螺旋菌都生鞭毛。l分类：单生（偏端、两端）丛生（偏端、两端）周生l化学组成：主要的化学成分是蛋白质。l作用：是细菌的运动器官（但鞭毛并非是细
12、菌具有运动性的唯一结构，例如：称为螺旋体的螺旋性细菌无鞭毛但有运动性）；具有抗原性；l2荚荚膜膜：一些细菌在生命过程中在其表面分泌一层松散透明的粘液物质，这些粘液物质具有一定的外形，相对稳定的附于细胞壁的外面，则称为荚膜。l荚膜的观察：用特殊染色法，菌体和背景着色，荚膜本身不着色。l化学组成：含有大量（90%）水分，其余是多糖或多肽聚合物，细菌在含糖量高的培养基上或寄主体内可形成荚膜。l作用：对菌体的保护作用；有的细菌毒性与荚膜有关；l3芽芽孢孢：有些细菌当生长到一定时期，繁殖速度下降，菌体细胞的原生质浓缩，在细胞内形成一个圆形、椭圆形或圆柱形孢子，对不良环境具有较强的抵抗性的休眠体。l在菌体
13、未形成芽孢之前称为繁殖体或营养体。l芽孢的形成首先是由其遗传性决定的，但也需要一定的环境条件。大多数芽孢杆菌是在营养缺乏，温度较高或代谢产物积累较多等不良条件下，在衰老的细胞体内形成芽孢。在条件适宜时，芽孢又会萌发而形成繁殖体。l芽孢的观察：经特殊染色后，用光学显微镜观察。l芽孢的类型：中央位、近端位、极端位。l芽孢的作用：使细菌具有较强的抵抗力。l芽孢的抵抗力：无论在什么条件下形成的芽孢，对不良的环境条件都有很强的抵抗力。主要表现为对热、干燥、化学消毒剂、辐射等表现为很强的抗性。l抗性因素：抗性因素：la.含水量少，只有40%，且多为结合水，因而蛋白质受热不变性。酶含量少，分子内键作用稳定；
14、lb.有多层厚而致密的包膜，无透性，有保护性，能阻止水及化学药物渗入；lc.在芽孢形成的同时，合成了一些特殊的酶类，这些酶较营养体内的酶更具耐热性；ld.DPA的作用；l DPA：dipicolinic acid，2,-吡啶二羧酸，简称DPA，是一种与芽孢耐热有关的物质，在芽孢形成的过程中形成DPA，在由芽孢变为繁殖体时，DPA被释放，同时芽孢也失去耐热性，在细菌营养体及其它生物细胞中未发现有DPA。l芽孢的耐热性：一般营养体，加热60，10min即可杀死，肉毒梭菌芽孢需18010min才能杀灭，有的则需几个或十几个小时的煮沸才会杀灭。4纤毛纤毛：某些革兰氏阴性菌，少数革兰氏阳性菌，在菌体着生
15、一种比鞭毛数量多，较短、较直、较细的毛发状细丝称为纤毛。特点：具有抗原性，非运动器官，较短较细，数目多而不弯曲。化学组成：蛋白质（管壮）l种类及作用：l普普通通纤纤毛毛：是病毒吸附的位点；增加细菌吸附于其它菌体或物体的能力；与细菌致病性有关；l性纤毛：性纤毛：细菌结合时传递质粒等遗传物质的通道；l三、细菌的繁殖与菌落形态特征三、细菌的繁殖与菌落形态特征l（一）细菌的繁殖：细菌的繁殖以无性繁殖为主，亦称裂殖。l1基基本本过过程程：成熟母细胞核质体分裂细胞膜向中央环状推进新菌体l2细菌生长繁殖的条件l（1）营养：碳素化合物、氮素化合物、水分、无机盐类和生长素等；l（2）温度：低温型，1015；中温
16、型，2537；高温型：4555l（3）氢离子浓度：Ph77.6；l（4）渗透压：等渗，生理盐水（0.85%）；l（5）需氧和厌氧呼吸环境：好氧菌、厌氧菌、微好氧菌、兼性厌氧菌，有些细菌在生长过程中需要加入CO2或N2。l（二）细菌菌落特征：l1、菌落(Colony)：在在固固体体培培养养基基上上，由由一一个个细细菌菌生生长长繁殖形成的集落或细菌细胞群体。繁殖形成的集落或细菌细胞群体。lColonyFormingUnit菌落形成单位，缩写：菌落形成单位，缩写：CFUl测量菌落大小的单位用毫米（mm）。l不同的菌种，其菌落特征不同，同一菌种因不同生活条件（培养条件），菌落形态也不尽相同。但是，同一
17、菌种在相同的培养条件下，所表现出的菌落特征是一致的，所以，菌落形态特征对菌种的鉴定有一定的意义。l菌菌落落特特征征包包括括：菌菌落落的的大大小小、形形态态、颜颜色色、隆隆起起程程度度、光光泽泽、表表面面状状态态、透透明明度度、质质地地、干干湿湿、边边缘缘等等。产荚 膜 的 细 菌 菌 落 表 面 光 滑 ， 为 光 滑 型 （ S-型 ，Smooth）菌落；不产荚膜的细菌菌落表面干燥，为粗糙型（R-型,Rough）菌落。菌落的观察一般以培养37天为宜。l2、细菌的其它生长表现l试管斜面：试管斜面：观察菌苔，一般要培养35天，l生长情况：良好、微弱、不生长。l菌苔形状：线状、串珠状、扩展状、根状
18、。l菌苔隆起程度：扁平、苔状、凸起。l表面形状：光滑、透明、颜色。l菌种保存常采用斜面培养法。l液体培养液体培养：一般培养13天。l观察的内容：表面生长情况（菌膜、菌环）、混浊度、沉淀的形成、有无气泡、培养物颜色的变化等。l半半固固体体培培养养：观察细菌的运动性，也可判断产气的情况等。生长物呈线状、扩展状、试管刷状等。这种培养也可用于菌种保存。l四、细菌的分类四、细菌的分类l（一）关于微生物分类的概念l微生物种类繁杂，姿态各异，但它们之间又有一定的亲缘关系。l微微生生物物分分类类，就就是是把把看看起起来来杂杂乱乱无无章章的的各各种种微微生生物物，按按其其亲亲缘缘关关系系进进行行分分群群归归类类
19、，给给予予命命名名并并排排列列为为一一个个系统。系统。l微生物分类的意义：便于人们对各种微生物的认识、了解和研究等提供工作方便。l（二）细菌的分类l目前应用较为广泛的有三个细菌分类系统：A前苏联克拉西里尼科夫编著的细菌和放线菌的鉴定；B法国，普雷沃（Prevot）著，细菌分类学；C美国，布瑞德（Breed）著，伯杰氏细菌鉴定手册；该著作应用最为广泛，第一版创作于1923年，1984年已修订至第九版，并改名为伯杰氏细菌学分类手册。l第九版共分为4卷33章：l第一卷：革兰氏阴性菌，支原体等；l第二卷：革兰氏阳性菌；l第三卷：古细菌，兰细菌；l第四卷：放线菌。l该著作是一部较有参考价值的实用性细菌鉴
20、定手册。l（三）细菌分类的命名法则和分类单位l1、细菌分类的命名法则l这是一个统一的命名法则，是采用瑞典植物学家林奈氏于1753年创立的双名法的原则。l双名法：即双名法：即由两个拉丁文或希腊文组成一个学名。l前前面面一一个个是是属属名名，通常是一个描述生物形态的名称或发现该生物的人名，该字的第一个字母必须大写；l后后面面一一个个字字是是种种名名，表示该生物的某种特征，字母一律小写，在印刷时学名用斜体字。l例如：金黄色葡萄球菌lStaphylococcus aureus.l其中，Staphylococcus是属名，表示葡萄球菌的意思， aureus是一个拉丁文的形容词，表示金黄色的意思，合起来即
21、为金黄色葡萄球菌。l另外，有时为了避免同物异名或同名异物的混乱，要在正式的拉丁文名称后面附上定名人的姓名及发表的年份，例如：Staphylococcus aureus Bergey 1939.l有时，只讲属名而不讲具体种名或没有种名，只有属名时，要在属名后面加sp或spp来表示，例如：Staphylococcus sp表示葡萄球菌之意。这里sp是单数，spp是复数，都是种（Speicis）的缩写。l2、细菌的分类单位l细菌的分类单位和其他生物分类单位相同：“界”、“门”、“纲”、“目”、“科”、“属”、“种”。l例如：啤酒酵母（根据魏景超）啤酒酵母（根据魏景超）l真菌界真菌界(Fungi)l真
22、菌门真菌门(Fungi)l子子 囊囊 菌菌 纲纲 (Ascomycetes)半半 子子 囊囊 菌菌 亚亚 纲纲(Hemiascomycetes)l酵母目酵母目(Enrdomycetales)l酵酵母母科科(Saccharomycetaceae)酵酵母母亚亚科科(Saccharomycetoideae)l酵母菌属酵母菌属Saccharomyces(Meyer)Reessl啤酒酵母（种）啤酒酵母（种）S.cerevisiaeHansenl在两个主要分类单位之间，还可以加次要分类单位，例如：“亚门”、“亚纲”、“亚科”、“亚属”、“亚种”等。l下面介绍细菌分类中的基本概念l3、基本概念l种种（Spe
23、cies）：种是微生物分类中采用的基本单位，种代表一群在形态和生理方面彼此十分相似或形状间差异微小的个体。l变变种种(Varity)：指一个微生物的某种特性已发生了明显的改变，这种改变是与过去人们在自然界中分离获得的菌种所描述的特征相比较而定的，而且这种变异的特征又是比较稳定的，把这种变异了的菌种称为变种。l例如：枯枯草草芽芽孢孢杆杆菌菌黑黑色色变变种种，在酪氨酸培养基上能产生黑色素；l醋酸菌中的恶臭醋杆菌混浊变种；醋酸菌中的恶臭醋杆菌混浊变种；l亚亚种种或或小小种种（Subspecies）：微生物实验室中，把微生物的稳定变异菌种称为亚种。l型型（Tape）：有许多细菌属于同种，但它们之间存在
24、着难以区分的特性，它们的区分仅仅反映在某种特殊的性状上。l例如：沙门氏菌根据免疫原性（抗原性）的不同，分为2000多个血清型；结核杆菌根据寄生性的差别可分为人型、牛型和禽型三种。l菌菌株株或或品品系系（Strain）：不是细菌分类的名词，是指通过分离、纯化，经多次移植，性状基本稳定的都可以叫作菌株。l群群（Group）：生物在自然进化过程中，由于发生变异，一个物种的后代向不同方向发展而形成不同的变种。l例如：大肠菌群包括大肠杆菌中间型产气肠杆菌l（四）、细菌分类鉴定方法（四）、细菌分类鉴定方法l鉴定依据包括如下几个方面：l1、形态特征l2、培养特性l3、生理特性l4、血清学反应l5、细胞的化学组成l具体方法因菌种的不同而异。
