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1、第一节第一节 细菌细胞细菌细胞 的一般性质的一般性质一一、细胞的形状与大小、细胞的形状与大小二二、细胞的化学成分、细胞的化学成分三三、细胞的繁殖、细胞的繁殖一、一、细胞的形状与大小细胞的形状与大小1细细菌菌的的基基本本形形态态球球状状杆杆状状螺螺旋旋状状细菌的异常形态细菌的异常形态当培养基的化学组成、浓度、培养温度、pH和培养时间等发生变化时，会引起微生物的形态的改变。2、细菌的大小1）单位（）单位（微米微米）：）：1米米=103毫米毫米=106微米微米=109纳米纳米=1010埃埃2）大小：）大小： 细菌的大小可用测微尺在显微镜下进行测量。球形菌细菌的大小可用测微尺在显微镜下进行测量。球形菌
2、测其测其直径直径，杆菌测其，杆菌测其宽度与长度宽度与长度，螺旋菌则测其，螺旋菌则测其弯曲弯曲形长度形长度 球菌：球菌：0.52微米微米 杆菌：杆菌：0.5115微米微米 E.coli:0.52微米微米 螺旋菌：螺旋菌：0.31260微米微米常见微生物的大小 菌名菌名 直径或宽直径或宽长长 （ mm mm ）乳链球菌乳链球菌金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌大肠杆菌大肠杆菌枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌霍乱弧菌霍乱弧菌 0.5 0.5 1 1 0.8 0.8 1 1 0.5 0.5 (1 (1 3)3)(0.8 (0.8 1.2) 1.2) ( 1.21.23 3)(0.2 (0.2 0.6) 0.6) (
3、1 (1 3 3) )第二节、原核生物细胞的结构基本结构细胞壁；细胞膜；细胞质；核区；特殊结构鞭毛spore；纤毛pilus;荚膜capsule芽孢flagella；细菌细胞的结构模式图细菌细胞的结构模式图二、细胞壁细胞壁位于细胞膜外，具有一定硬度、韧细胞壁位于细胞膜外，具有一定硬度、韧性的，使细胞保持一定形状，并且具有多性的，使细胞保持一定形状，并且具有多种生理功能。厚种生理功能。厚101080nm,80nm,占细胞干重的占细胞干重的10102525。成分：成分：构成细菌细胞壁的主要成分为肽聚糖肽聚糖(Peptidoglycan)。肽聚糖是由（G）N乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺(N-acetyl
4、glucosamine)、（M）N一乙酰胞壁酸一乙酰胞壁酸(N-acetylmuremic acid)以及短肽聚合而成的多层网状结构大分子化合物。短肽一般由四五个氨基酸组成。肽聚糖的化学组成和一级结构肽聚糖单体含有三个组成部分肽聚糖单体含有三个组成部分：双糖单位双糖单位，即由一个，即由一个N乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺(NAG)和和N乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸(NAM)通过通过,糖苷键连接糖苷键连接而成的。而成的。短肽短肽“尾尾”，即由四个氨基酸连接起来的短肽，即由四个氨基酸连接起来的短肽，它们连接在它们连接在NAM上。这四个氨基酸是按上。这四个氨基酸是按L型与型与D型型交替排列的方式连接而成的，即交替
5、排列的方式连接而成的，即L-Ala、D-Glu、L-Lys、D-Ala；肽肽“桥桥”，指把前一肽聚糖单体肽，指把前一肽聚糖单体肽“尾尾”中的中的第第4个氨基酸个氨基酸L-Ala与后一个肽聚糖单体肽与后一个肽聚糖单体肽“尾尾”中的第中的第3个氨基酸个氨基酸L-Lys通过肽键连接起来短通过肽键连接起来短肽。肽。革兰氏染色法革兰氏染色法(Gramstaining)革兰氏染色法是丹麦医生Gram1884年创立的一种新的使细菌染上颜色的方法。一般先用草酸胺结晶紫液初染，再加碘液媒染，使细菌着色，继而用乙醇脱色，最后用蕃红复染。用此法染色可将细菌分为两大类：一类是经乙醇处理不脱色，而保持其初染的深紫色，称
6、为革兰氏阳性反应细菌，简示为G+；另一类经乙醇处理就迅速脱去原来的着色，而染上蕃红的颜色，称为革兰氏阴性反应细菌，简示为G-。革兰氏染色法是鉴定细菌的一种主要方法。细菌的鉴别染色法革兰氏染色法GramstainingC.GramC.Gram 丹麦医生丹麦医生步骤：步骤： 涂片固定；涂片固定； 结晶紫初染结晶紫初染1min； 碘液媒染碘液媒染1min； 95%乙醇脱色乙醇脱色30s； 番红复染番红复染1min。 结果结果: : 阳性菌阳性菌紫色紫色；阴性菌红色。微生物的种类G菌细胞壁模拟图G+细菌细胞壁的组成90肽聚糖壁磷壁酸：与肽聚糖分子共价结合10磷壁酸（甘油和核糖醇的聚合物）膜磷壁酸：与细
7、胞膜相交联G菌细胞壁模拟图G-细菌细胞壁的组成类脂A脂多糖核心多糖外膜O-特异多糖外膜蛋白脂蛋白、孔蛋白（通道蛋白）肽聚糖层一到少数几层肽聚糖壁膜间隙水解酶、结合蛋白和化学受体革兰氏阳性菌与阴性菌细胞壁成份的差别微生物的种类 项项 目目革蓝氏阳性菌革蓝氏阳性菌G+ 革蓝氏阴性菌革蓝氏阴性菌 G- 肽聚糖肽聚糖多层，多层，75%亚单位交亚单位交链，网络紧密链，网络紧密单层，单层，30%亚单位交链，网络亚单位交链，网络疏松疏松类脂类脂极少极少脂多糖脂多糖外膜外膜无无有有壁质间隙壁质间隙很薄很薄较厚较厚酸消化的效果酸消化的效果原生质体原生质体原生质球原生质球敏感性敏感性很敏感很敏感中度敏感中度敏感革
8、兰氏染色的原理革兰氏染色的原理从细胞壁的化学组成已知，革兰氏阴性细菌细胞壁中脂类脂类物质含量较高高，肽聚糖肽聚糖含量较低低，因而乙醇乙醇处理后，溶解溶解了脂类脂类，增加增加了通透性通透性，结晶紫和碘复合物易被乙醇提出提出，于是革兰氏阴性细菌细胞被脱色。革兰氏阳性细菌由于细胞壁肽聚糖肽聚糖含量高高，脂类脂类含量低低，乙醇处理中被脱水脱水引起细胞壁肽聚糖层中孔孔径径变小，通透性降低降低，结晶紫一碘复合物被保留在细胞内，细胞不被脱色特殊形态（缺壁细菌）（1）L型细菌型细菌L-form：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自发突变突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺损菌株。而形成的遗传
9、性稳定的细胞壁缺损菌株。（2）原生质体）原生质体protoplast ：是指在人为条件下，用是指在人为条件下，用溶菌酶溶菌酶除尽原有细胞壁或用除尽原有细胞壁或用青霉素青霉素抑制新生细胞壁合成后，所得到抑制新生细胞壁合成后，所得到的仅有一层细胞膜包裹着的圆球状渗透敏感细胞的仅有一层细胞膜包裹着的圆球状渗透敏感细胞（3）球状体）球状体spheroplast ：又称原生质球，指还又称原生质球，指还残留部分残留部分细细胞壁，尤其是革兰氏胞壁，尤其是革兰氏阴性阴性细菌外膜的原生质体。细菌外膜的原生质体。（4）支原体）支原体mycoplasma ：是在长期是在长期进化进化过程中形成的、过程中形成的、适应自
10、然生活条件的无细胞壁的原核生物。适应自然生活条件的无细胞壁的原核生物。（五）细胞壁外的表层结构 1、表表面面层层（surface layer）：在在有有些些细细菌菌和和古古菌菌细细胞胞表表面面，由由同同型型蛋蛋白白或或糖糖蛋蛋白白组组成成，成成网网格格状状，疏疏松松地地附附着着在在细细胞胞壁壁表表面面，可可起起到到保保护护细细胞胞、增增加加细细胞胞吸吸附能力等作用。附能力等作用。2 2 荚荚 膜膜（Capsule)Capsule) 某些细菌在一定的营养条件下向细胞外分泌的一某些细菌在一定的营养条件下向细胞外分泌的一层粘性物质，为层粘性物质，为多糖多糖、多肽多肽、多糖蛋白质复合体多糖蛋白质复合体
11、。在。在碳氮比较高和通气良好的条件下有利于荚膜的形成。碳氮比较高和通气良好的条件下有利于荚膜的形成。由于荚膜的折光率比较低，不易着色，故常用由于荚膜的折光率比较低，不易着色，故常用负（衬负（衬托）染色法托）染色法。荚膜的应用有利的方面：有利的方面：人们可以从肠膜明串珠菌人们可以从肠膜明串珠菌LeucomostocLeucomostoc mesenteroidesmesenteroides的糖被中提取葡聚糖以制备的糖被中提取葡聚糖以制备“代血浆代血浆”或或葡聚糖葡聚糖利用野油菜黄单胞菌利用野油菜黄单胞菌XanthomonasXanthomonas campestriscampestris的粘液层
12、的粘液层可提取可提取黄原胶黄原胶污水处理污水处理有害的方面：有害的方面： 污染食品污染食品: 食品变质发粘食品变质发粘 增强致病力增强致病力 引起龋齿引起龋齿三、细胞质膜（Cytoplasmicmembrane） 是一层紧贴在细胞壁内侧，围绕细胞质是一层紧贴在细胞壁内侧，围绕细胞质外面的，具有双层分子结构的单位膜，柔软、外面的，具有双层分子结构的单位膜，柔软、脆弱、富有弹性的半透性薄膜，厚约脆弱、富有弹性的半透性薄膜，厚约78nm，占细胞干重的，占细胞干重的10%左右左右,是生物体生存所必是生物体生存所必需的细胞结构。需的细胞结构。 成分成分：50-70%蛋白质蛋白质，20-30%的的磷脂磷脂
13、结构：结构：1972年由J.S.Singer和G.L.Nicolson提出“流流动镶嵌动镶嵌”模型。，其中不饱和脂肪酸的结构与含量决定了膜的流动性。认为：膜是由球形认为：膜是由球形蛋白与磷脂按照二蛋白与磷脂按照二维排列方式构成的维排列方式构成的流体镶嵌式，流动流体镶嵌式，流动的脂类双分子层构的脂类双分子层构成了膜的连续体，成了膜的连续体，而蛋白质象孤岛一而蛋白质象孤岛一样无规则地漂流在样无规则地漂流在磷脂类的海洋当中。磷脂类的海洋当中。功能：功能：（1）控制细胞内外营养物质和代谢产物的）控制细胞内外营养物质和代谢产物的运送与交换。运送与交换。（2）维持细胞内正常渗透压）维持细胞内正常渗透压 。
14、（3）合成细胞壁各组分（脂多糖、肽聚糖、）合成细胞壁各组分（脂多糖、肽聚糖、磷壁酸）和荚膜的场所。磷壁酸）和荚膜的场所。（4）进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能）进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地。基地。（5）信号物质的通道。）信号物质的通道。（二）内膜系统细胞膜内陷形成的管状、层状或囊状的细胞膜内陷形成的管状、层状或囊状的结构称为结构称为间体间体(mesosome )。一般位于细一般位于细胞分裂部位或邻近，一方面与呼吸作用胞分裂部位或邻近，一方面与呼吸作用有关，另一方面与细胞横隔形成有关，另一方面与细胞横隔形成 有关。有关。四、核质和细胞质被细胞膜包围的全部物质为原生质体成分：成分：水、核酸
15、、蛋白质、脂类、碳水化合物及无机盐。主要有：核质区和质粒、核糖体ribosome内含物inclusion核质区和质粒拟核拟核 nucleoid 细菌没有核膜和核仁，没有固定形态，细菌没有核膜和核仁，没有固定形态，结构也很简单，故称为原始核或拟核，结构也很简单，故称为原始核或拟核，也称细菌染色质，这是原核生物和真核也称细菌染色质，这是原核生物和真核生物的主要区别之一。生物的主要区别之一。 拟核由一条环状双链拟核由一条环状双链DNA分子高度折分子高度折叠缠绕而成，呈球状、棒状、哑铃状。叠缠绕而成，呈球状、棒状、哑铃状。 质粒质粒（plasmid）：）：存在于细菌染色体外或附加于染色存在于细菌染色体
16、外或附加于染色体上的遗传物质，绝大多数由共价闭合双螺旋体上的遗传物质，绝大多数由共价闭合双螺旋DNA分子分子构成。分子量小。构成。分子量小。 （1）为多肽和蛋白质合成场所为多肽和蛋白质合成场所， 沉降系数沉降系数为：为：70s，由，由50s大亚基大亚基 和和 30s 小亚基构成。小亚基构成。 （2）核糖体由核糖体由rRNA （60）和）和蛋白质蛋白质 （40）组成）组成 。 （3）原核生物中游离于细胞质中或以原核生物中游离于细胞质中或以多聚核糖体多聚核糖体存在存在 （4）真核生物中核糖体真核生物中核糖体游离游离于细胞质中或于细胞质中或结合结合于内质于内质网上网上核糖体（核糖体（Ribosome
17、）气泡气泡： 气泡不是所有细菌都有，而是气泡不是所有细菌都有，而是有些细胞在一定的条件下才具有的，气泡能有些细胞在一定的条件下才具有的，气泡能使细胞保持浮力，有利于调节细菌细使细胞保持浮力，有利于调节细菌细 胞处于胞处于最佳水层位置，以获得氧、光和营养。最佳水层位置，以获得氧、光和营养。内含物聚聚-羟羟基基丁丁酸酸（poly-hydroxybutyric acid）PHB：是是D-3-羟羟基基丁丁酸酸聚聚合合物物，外外有有一一层层单单层层蛋蛋白白质质膜膜。细细菌菌特特有有，可可作作为为碳碳源源和和能能源源。易易被被脂脂溶溶性性染染料料苏苏丹丹黑黑着着色色，光光镜下可见。镜下可见。五、芽孢（五、
18、芽孢（Spore)Spore)某些细菌在生长后期，细胞内部可以形成一个圆形、某些细菌在生长后期，细胞内部可以形成一个圆形、椭圆或圆柱形高度折光的内生孢子称为芽孢椭圆或圆柱形高度折光的内生孢子称为芽孢（Endospore)。芽孢是抵御外界不良环境的一个。芽孢是抵御外界不良环境的一个休休眠体眠体。芽孢的形状、大小、着生位置和表面特征因种而异，芽孢的形状、大小、着生位置和表面特征因种而异，是重要的分类鉴定依据是重要的分类鉴定依据芽孢有较厚的壁。有较强的折光性，不易染色。芽孢有较厚的壁。有较强的折光性，不易染色。Figure. Gram stain of Bacillus anthracis,the
19、cause of anthrax芽孢的特点含水率低含水率低38-40%结构上：分四层，结构上：分四层，复杂，分为核心，皮复杂，分为核心，皮层（肽聚糖），芽孢外壳（蛋白质）、层（肽聚糖），芽孢外壳（蛋白质）、和孢子壁（肽聚糖）。和孢子壁（肽聚糖）。成分上：含特有的成分上：含特有的2，6-吡啶二羧酸吡啶二羧酸（Dipicolinic acid, DPA)和高浓度的钙和高浓度的钙离子。起缩小细胞质体的作用。离子。起缩小细胞质体的作用。生理上：生理上：代谢活动弱，是休眠体。含耐代谢活动弱，是休眠体。含耐热性酶，对热、辐射、化学物质有较强热性酶，对热、辐射、化学物质有较强抗性。抗性。六、鞭毛和菌毛 鞭毛
20、鞭毛：从某些细菌的细胞质膜核细胞壁伸出细：从某些细菌的细胞质膜核细胞壁伸出细胞外的由蛋白质组成的细长、呈波浪状弯曲的胞外的由蛋白质组成的细长、呈波浪状弯曲的丝状物，具有刚韧性，是细菌的丝状物，具有刚韧性，是细菌的“运动器官运动器官”。大小：大小：直径为直径为20nm，长度达，长度达1520mm，最长，最长可达可达70mm。只有经特殊染色，使鞭毛加粗后，。只有经特殊染色，使鞭毛加粗后，才能在光镜下观察到。才能在光镜下观察到。鞭毛可以区分为三个部分：螺旋丝：中空细丝，由鞭毛蛋白亚基螺旋排列而成钩形鞘：连接鞭毛丝与基体的筒状弯曲部位基体：由一个中心杆和套环组成。L环P环S环M环G-G+结结构构The
21、E. coliFlagellarStructure类型类型： 单生鞭毛单生鞭毛 霍乱弧菌霍乱弧菌 丛生鞭毛丛生鞭毛 荧光假单胞菌荧光假单胞菌 周生鞭毛周生鞭毛 普通变形杆菌普通变形杆菌功能：功能： 帮助细菌运动，是细菌的运动器官。帮助细菌运动，是细菌的运动器官。一般运动速度2080um/s，最高可达100um/s菌毛Pili菌毛菌毛：又称纤毛纤毛，是革兰氏阴性菌和少数，是革兰氏阴性菌和少数阳性菌菌体表面的比鞭毛细、短、直而硬阳性菌菌体表面的比鞭毛细、短、直而硬的丝状体结构。的丝状体结构。结构上与鞭毛相似，但与运动无关。结构上与鞭毛相似，但与运动无关。分类：分类：普通纤毛：普通纤毛：与菌的致病性、吸附等有关与菌的致病性、吸附等有关。性纤毛：性纤毛：仅仅1-4根，又称根，又称F纤毛不同性别的细菌纤毛不同性别的细菌结合时传递遗传物质。结合时传递遗传物质。学习要点细菌的基本形态细菌的细胞结构革兰氏阳性菌与阴性菌细胞壁的结构特点返回返回总目录总目录
