第二章原核微生物1

1、 在生物分类中，属于原核生物界，包括真细在生物分类中，属于原核生物界，包括真细菌的细菌门和蓝细菌门。菌的细菌门和蓝细菌门。 细菌门有衣原体、立克次氏体、支原体、螺细菌门有衣原体、立克次氏体、支原体、螺旋体、粘细菌、古（生）细菌、细菌（真细旋体、粘细菌、古（生）细菌、细菌（真细菌）、放线菌等。菌）、放线菌等。 蓝细菌门有蓝细菌。蓝细菌门有蓝细菌。 我们重点介绍细菌（包括古细菌）和放线菌。我们重点介绍细菌（包括古细菌）和放线菌。第二第二 章章 原核微生物原核微生物 本章主要内容本章主要内容 细菌：形态结构、培养特征、物理化细菌：形态结构、培养特征、物理化学性质；学性质； 古菌：特点、分类；古菌：特

2、点、分类； 放线菌：形态、培养、应用放线菌：形态、培养、应用 第一节第一节 细菌细菌 一、细菌的个体形态和大小一、细菌的个体形态和大小 细菌属于原核生物，为单细胞，即一个细胞细菌属于原核生物，为单细胞，即一个细胞就是一个个体。就是一个个体。 细菌的个体（也就是细胞）基本形态有三种：细菌的个体（也就是细胞）基本形态有三种：球状、杆状和螺旋状，分别称为球菌、杆菌球状、杆状和螺旋状，分别称为球菌、杆菌和螺旋菌。和螺旋菌。 1. 球菌球菌 球菌大小通常以球菌大小通常以直径直径表示，多数为表示，多数为0.52.0m。 各类球菌又可以根据其排列方式的不同，进一步分为：各类球菌又可以根据其排列方式的不同，进

3、一步分为： 单球菌单球菌 例：脲微球菌例：脲微球菌 双球菌成对排列双球菌成对排列 例：肺炎双球菌例：肺炎双球菌 （肺炎链球菌）（肺炎链球菌） 链球菌成链条状链球菌成链条状 例：乳链球菌例：乳链球菌 四联球菌四个叠在一起成田字形四联球菌四个叠在一起成田字形 例：四联微球菌例：四联微球菌 八叠球菌八个叠成立方体八叠球菌八个叠成立方体 例：甲烷八叠球菌例：甲烷八叠球菌 葡萄球菌不规则排成一串葡萄球菌不规则排成一串 例：金黄色葡萄球菌例：金黄色葡萄球菌 2.杆菌杆菌 单杆菌，双杆菌和链杆菌。如大肠杆菌、单杆菌，双杆菌和链杆菌。如大肠杆菌、枯草杆菌等。枯草杆菌等。 杆菌大小以宽度和长度表示，长度是宽度杆

4、菌大小以宽度和长度表示，长度是宽度的一倍或几倍，的一倍或几倍，0.51.0m15m。 3.螺旋菌螺旋菌 弧菌（霍乱弧菌，脱硫弧菌），螺菌弧菌（霍乱弧菌，脱硫弧菌），螺菌（紫硫螺菌）（紫硫螺菌） 螺旋菌的大小也是以宽度和长度表示，螺旋菌的大小也是以宽度和长度表示，但其长度是空间长度而不是它的真正长但其长度是空间长度而不是它的真正长度，度，0.251.7m260m另外，在环境工程中，我们经常会遇到一种被称另外，在环境工程中，我们经常会遇到一种被称为为丝状菌丝状菌的形态，在水体、潮湿土壤及活性污的形态，在水体、潮湿土壤及活性污泥中普遍存在，如球衣菌、发硫菌等。在一些泥中普遍存在，如球衣菌、发硫菌等。

5、在一些教材上将其列为第四种细菌形态。教材上将其列为第四种细菌形态。所谓丝状菌，其实是由柱状或椭圆状的细菌细胞所谓丝状菌，其实是由柱状或椭圆状的细菌细胞一个一个连接而成的，外面有透明的硬质化的一个一个连接而成的，外面有透明的硬质化的粘性物质包裹（称为鞘）。粘性物质包裹（称为鞘）。所以它实际上是一种细菌的群体形态，故从严格所以它实际上是一种细菌的群体形态，故从严格意义上来说，是不应把它列为细菌的个体形态意义上来说，是不应把它列为细菌的个体形态的，但从实际应用的角度，这种分法也是具有的，但从实际应用的角度，这种分法也是具有价值的。价值的。 Cyanobacterium, Scytonema sp.

6、(filamentous prokaryote) (SEM x830)显微镜下的丝状菌在正常情况下，细菌的个体形态是相对稳在正常情况下，细菌的个体形态是相对稳定的，故它也是细菌分类时的重要依据。定的，故它也是细菌分类时的重要依据。但是，环境条件的变化，如营养条件、但是，环境条件的变化，如营养条件、温度、培养时间（菌龄）等，会引起细温度、培养时间（菌龄）等，会引起细菌个体形态的改变或畸形。菌个体形态的改变或畸形。因此，在观察（描述）细菌的个体形态时，因此，在观察（描述）细菌的个体形态时，需要在给定条件下（培养基种类、培养需要在给定条件下（培养基种类、培养温度、培养时间等）。温度、培养时间等）。二

7、、细菌的细胞结构二、细菌的细胞结构 细菌是细菌是单细胞单细胞结构。结构。 细胞结构细胞结构: 基本结构；特殊结构基本结构；特殊结构 基本结构：基本结构：有细胞壁、细胞质膜、细胞质有细胞壁、细胞质膜、细胞质及内含物、核区；及内含物、核区； 特殊结构：特殊结构：有荚膜、黏液层、衣鞘、芽孢、有荚膜、黏液层、衣鞘、芽孢、鞭毛等。鞭毛等。 1、 细胞壁细胞壁 细胞壁是位于细胞最外层的一层厚实、细胞壁是位于细胞最外层的一层厚实、坚韧的外被。坚韧的外被。 细胞壁的化学组成：肽聚糖、蛋白质、细胞壁的化学组成：肽聚糖、蛋白质、脂类脂类 革兰氏染色：革兰氏染色：由于细胞壁组成的不同，可把细菌分成两大由于细胞壁组成

8、的不同，可把细菌分成两大类：类：G+菌和菌和G-菌。菌。这种分类法的起源是革兰氏染色试验，是由这种分类法的起源是革兰氏染色试验，是由丹麦科学家丹麦科学家Gram在在1884年建立的。年建立的。革兰氏染色试验是一种复染色法，即通过多革兰氏染色试验是一种复染色法，即通过多次染色达到区分不同细胞结构的目的。次染色达到区分不同细胞结构的目的。 染色结果：染色结果： G+菌是紫色，菌是紫色， G-菌是红色。菌是红色。 G+菌和菌和G-菌的差异主要在于细胞壁组成和结构菌的差异主要在于细胞壁组成和结构上的不同。上的不同。G+菌的细胞壁厚，约菌的细胞壁厚，约2080nm，结构较简单，只有一层，主要成分是肽聚糖

9、和结构较简单，只有一层，主要成分是肽聚糖和磷壁酸（垣酸）磷壁酸（垣酸）。G-菌的细胞壁较薄，约菌的细胞壁较薄，约10nm，结构较复杂，分外壁层和内壁层，外，结构较复杂，分外壁层和内壁层，外壁层又分为三层，最外层是脂多糖层，中间是壁层又分为三层，最外层是脂多糖层，中间是磷脂，内层为脂蛋白层，内壁层是肽聚糖层。磷脂，内层为脂蛋白层，内壁层是肽聚糖层。 细菌细胞壁的生理功能：细菌细胞壁的生理功能： 保护原生质体免受渗透压引起的破裂作用；保护原生质体免受渗透压引起的破裂作用； 维持细菌细胞形态；维持细菌细胞形态； 细胞壁是多孔结构的分子筛，阻拦大分子有细胞壁是多孔结构的分子筛，阻拦大分子有害物质进入细

10、胞；害物质进入细胞； 为细胞生长、分裂和鞭毛运动所必需。为细胞生长、分裂和鞭毛运动所必需。 2、细胞质膜、细胞质膜 细胞质膜细胞质膜是一层紧贴在细胞壁内侧，包围是一层紧贴在细胞壁内侧，包围细胞质的柔软、脆弱、富有弹性的半透性细胞质的柔软、脆弱、富有弹性的半透性薄膜。薄膜。 化学组成和结构：化学组成和结构： 磷脂磷脂（30%40%）和）和蛋白质蛋白质（60%70%）和约）和约2%的多糖。的多糖。 电镜观察到的细胞质膜，是在上下两暗色层之电镜观察到的细胞质膜，是在上下两暗色层之间夹着一浅色中间层的双层膜结构（磷脂双间夹着一浅色中间层的双层膜结构（磷脂双层）。在常温下，磷脂双分子层呈液态，其中层）。

11、在常温下，磷脂双分子层呈液态，其中嵌埋着许多具有运输功能、有的分子内含有运嵌埋着许多具有运输功能、有的分子内含有运输通道的整合蛋白或内嵌蛋白，在磷脂双分子输通道的整合蛋白或内嵌蛋白，在磷脂双分子层的上面则层的上面则“漂浮着漂浮着”许多具有酶促作用的周许多具有酶促作用的周边蛋白或膜外蛋白。它们都可在磷脂表层或内边蛋白或膜外蛋白。它们都可在磷脂表层或内侧作侧向移动，以执行其相应的生理功能。侧作侧向移动，以执行其相应的生理功能。 细胞质膜的生理功能：细胞质膜的生理功能： 控制细胞内外物质的交换；是合成细胞壁有关控制细胞内外物质的交换；是合成细胞壁有关成分的重要场所；进行物质和能量代谢；膜成分的重要场

12、所；进行物质和能量代谢；膜内陷形成的间体含有呼吸电子传递需要的酶系，内陷形成的间体含有呼吸电子传递需要的酶系，间体还与染色体的分离和细胞分裂有关；是鞭间体还与染色体的分离和细胞分裂有关；是鞭毛基粒的着生部位，并可提供鞭毛旋转运动所需毛基粒的着生部位，并可提供鞭毛旋转运动所需的能量的能量 3、细胞质及内含物、细胞质及内含物 细胞质是指被细胞膜包围的除核区以外的一细胞质是指被细胞膜包围的除核区以外的一切半透明、胶体状、颗粒状物质的总称。切半透明、胶体状、颗粒状物质的总称。 化学组成：化学组成：由蛋白质、核酸、多糖、脂质、由蛋白质、核酸、多糖、脂质、无机盐和水无机盐和水 内含物是细胞质内存在的各种颗

13、粒和结构，内含物是细胞质内存在的各种颗粒和结构，它们担负着重要的生理功能。它们担负着重要的生理功能。 （1）核糖体）核糖体 原核微生物的核糖体是分散在细胞质中的亚原核微生物的核糖体是分散在细胞质中的亚微颗粒，是合成蛋白质的部位。它由核糖核微颗粒，是合成蛋白质的部位。它由核糖核酸（酸（RNA）和蛋白质组成，其中）和蛋白质组成，其中RNA占占60%，蛋白质占，蛋白质占40%。 （2）内含颗粒）内含颗粒 异染粒：异染粒：由多聚偏磷酸、核糖核酸、蛋白质、由多聚偏磷酸、核糖核酸、蛋白质、脂质及脂质及Mg2+组成，通过酯键连接形成的线状组成，通过酯键连接形成的线状多聚体。可用美蓝或甲苯胺蓝染成红色。功能多

14、聚体。可用美蓝或甲苯胺蓝染成红色。功能是贮藏磷元素和能量，并可降低细胞的渗透压。是贮藏磷元素和能量，并可降低细胞的渗透压。在白喉棒杆菌和结核分支杆菌中极易看到，可在白喉棒杆菌和结核分支杆菌中极易看到，可用于这类细菌的鉴定。用于这类细菌的鉴定。 聚聚-羟丁酸（羟丁酸（PHB）：）：是存在于许多是存在于许多细菌细胞质内属于类脂性质的碳源类细菌细胞质内属于类脂性质的碳源类贮藏物，不溶于水，可溶于氯仿，可贮藏物，不溶于水，可溶于氯仿，可用尼罗蓝或苏丹黑染色，具有贮藏能用尼罗蓝或苏丹黑染色，具有贮藏能量、碳源和降低细胞内渗透压的作用。量、碳源和降低细胞内渗透压的作用。常用于细菌鉴定。常用于细菌鉴定。硫粒

15、：硫粒：它是元素硫的贮藏物，如贝日阿托它是元素硫的贮藏物，如贝日阿托氏菌、发硫菌等在细胞内贮存硫。氏菌、发硫菌等在细胞内贮存硫。肝糖和淀粉粒：肝糖和淀粉粒：前者用碘液染成红褐色，前者用碘液染成红褐色，后者用碘液染成深蓝色，两者可用作碳后者用碘液染成深蓝色，两者可用作碳源和能源。源和能源。 气泡：气泡：存在于一些光合细菌和水生细菌中存在于一些光合细菌和水生细菌中的泡囊状内含物，内有数排柱形小空泡，的泡囊状内含物，内有数排柱形小空泡，外由外由2nm厚的蛋白质膜包裹。功能是调厚的蛋白质膜包裹。功能是调节细胞比重以使细胞漂浮在最适水层中节细胞比重以使细胞漂浮在最适水层中获取光能、氧和营养物质。获取光能

16、、氧和营养物质。 4、拟核（核区、核质体）、拟核（核区、核质体） 原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核。用富尔根（的原始细胞核。用富尔根（Feulgen）染色）染色法可见到呈紫色、形态不定的核区。由一条法可见到呈紫色、形态不定的核区。由一条环状双链环状双链DNA分子高度折叠缠绕而形成。分子高度折叠缠绕而形成。核区是负载遗传信息的主要物质基础。核区是负载遗传信息的主要物质基础。 质粒：质粒：游离于原核生物核基因组以外，具有独游离于原核生物核基因组以外，具有独立复制能力的细胞质遗传因子。立复制能力的细胞质遗传因子。通常是共价闭通常是共价闭合环状的

17、超螺旋合环状的超螺旋dsDNA分子，即分子，即cccDNA型。型。质粒的大小一般在质粒的大小一般在1.5300kb，相对分子质，相对分子质量为量为106108。 质粒可独立进行复制或整合到核染色体上。质质粒可独立进行复制或整合到核染色体上。质粒上携带的一些基因可使细胞具有接合性，抗粒上携带的一些基因可使细胞具有接合性，抗药性，降解复杂的有机物，产细菌素和抗生素，药性，降解复杂的有机物，产细菌素和抗生素，产毒等。产毒等。 5、荚膜、荚膜 概念：概念：某些细菌在其细胞壁表面分泌一层粘性物质，某些细菌在其细胞壁表面分泌一层粘性物质，把细胞壁完全封住，使细菌和外界环境有明显的边把细胞壁完全封住，使细菌

18、和外界环境有明显的边缘，这层粘性物质叫荚膜。缘，这层粘性物质叫荚膜。 荚膜的主要成分是荚膜的主要成分是多糖、多肽多糖、多肽和和蛋白质蛋白质，尤以多糖，尤以多糖居多。如肠膜状明串珠菌为葡聚糖，炭疽杆菌为聚居多。如肠膜状明串珠菌为葡聚糖，炭疽杆菌为聚-D-谷氨酸，巨大芽孢杆菌为多糖和多肽，鼠疫耶谷氨酸，巨大芽孢杆菌为多糖和多肽，鼠疫耶尔森氏菌为蛋白质。尔森氏菌为蛋白质。 荚膜的含水量很高，不易着色，常用荚膜的含水量很高，不易着色，常用负染色法负染色法进行进行染色，光镜可见。染色，光镜可见。 荚膜的功能：荚膜的功能： 保护作用，使菌体免受干燥的影响；防止保护作用，使菌体免受干燥的影响；防止致病菌被吞

19、噬和噬菌体的侵染；贮藏养料，致病菌被吞噬和噬菌体的侵染；贮藏养料，当营养缺乏时，可作为碳源和能源或氮源被当营养缺乏时，可作为碳源和能源或氮源被利用；废水生物处理中，荚膜吸附废水中利用；废水生物处理中，荚膜吸附废水中的有机物、无机物和胶体在细胞表面，有利的有机物、无机物和胶体在细胞表面，有利于对其吸收降解；荚膜分类鉴定的依据之于对其吸收降解；荚膜分类鉴定的依据之一一 。 容易混淆的几个概念，希望注意区分：容易混淆的几个概念，希望注意区分： 粘液层：粘液层： 某些细菌分泌的粘性物质，某些细菌分泌的粘性物质，疏松地附着在细胞壁表面，与外界环疏松地附着在细胞壁表面，与外界环境没有明显的边缘，叫粘液层。

20、境没有明显的边缘，叫粘液层。 菌胶团：菌胶团： 当多个细菌排列在一起时，其荚排列在一起时，其荚膜互相融合，形成公共荚膜包藏的具有一膜互相融合，形成公共荚膜包藏的具有一定形状的细菌集团，叫菌胶团。定形状的细菌集团，叫菌胶团。 菌胶团的形成对于水处理有十分主要的意菌胶团的形成对于水处理有十分主要的意义，它是废水生物处理中常见的结构。义，它是废水生物处理中常见的结构。 衣鞘：衣鞘：丝状菌形成时，在外面形成透明的硬质化丝状菌形成时，在外面形成透明的硬质化的物质。的物质。 6、芽孢、芽孢 某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成一个某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成一个圆形或椭圆形、壁厚、含水量极低、

21、抗逆性极强圆形或椭圆形、壁厚、含水量极低、抗逆性极强的休眠体，称为的休眠体，称为芽孢。芽孢。 芽孢染色：用孔雀石绿芽孢染色：用孔雀石绿 芽孢是细菌的分类鉴定依据之一。芽孢的着生位芽孢是细菌的分类鉴定依据之一。芽孢的着生位置依据细菌中的不同而不同。置依据细菌中的不同而不同。 产芽孢的细菌种类，主要是产芽孢的细菌种类，主要是芽孢杆菌属芽孢杆菌属和和梭菌属梭菌属 。芽孢八叠芽孢八叠球菌球菌属，芽孢属，芽孢弧菌弧菌属。属。 芽孢的特点：芽孢的特点：芽孢的原生质高度脱水，芽孢的原生质高度脱水，含水量少含水量少（40）。芽孢壁很厚，紧密结实，可分为三层。外壳层芽孢壁很厚，紧密结实，可分为三层。外壳层（芽孢

22、衣），主要含疏水性角蛋白，中层为皮（芽孢衣），主要含疏水性角蛋白，中层为皮层，主要含芽孢肽聚糖和层，主要含芽孢肽聚糖和DPA-Ca，内层由肽，内层由肽聚糖构成，包围芽孢质和芽孢核区聚糖构成，包围芽孢质和芽孢核区。 芽孢芽孢含有含有DPA-Ca，可达干重的，可达干重的15。含有耐热性的酶。含有耐热性的酶。 芽孢的功能：芽孢的功能：（1）菌种鉴别的依据（芽孢的位置、形状、大等）；）菌种鉴别的依据（芽孢的位置、形状、大等）； 这一点在实际工作中十分有用。这一点在实际工作中十分有用。（2）抵抗不良环境的休眠体。）抵抗不良环境的休眠体。 由于芽孢的特点，它对不良环境，如高温、低温、由于芽孢的特点，它对不

23、良环境，如高温、低温、干燥和有毒物质等具有较强的抗性，它处于不活动干燥和有毒物质等具有较强的抗性，它处于不活动的休眠状态，一旦外界条件变好，它可萌发成为营的休眠状态，一旦外界条件变好，它可萌发成为营养细胞。由于芽孢的抗性最强，故我们在检查灭菌养细胞。由于芽孢的抗性最强，故我们在检查灭菌效果时，采用芽孢为指示，即以它作为灭菌效果是效果时，采用芽孢为指示，即以它作为灭菌效果是否彻底的标志。否彻底的标志。 7、鞭毛、鞭毛 由细胞质膜上的鞭毛基粒长出穿过细胞壁伸向菌体由细胞质膜上的鞭毛基粒长出穿过细胞壁伸向菌体外的一条纤细呈波浪弯曲的丝状物叫外的一条纤细呈波浪弯曲的丝状物叫鞭毛，鞭毛，具有运具有运动功

24、能。动功能。 鞭毛的长度一般为鞭毛的长度一般为1520m，直径很细，为，直径很细，为0.010.025m。观察方法观察方法：电镜直接观察；：电镜直接观察；鞭毛染色法染色后，光镜观察；暗视野观察水鞭毛染色法染色后，光镜观察；暗视野观察水浸片或悬滴标本；半固体穿刺接种，培养后观察；浸片或悬滴标本；半固体穿刺接种，培养后观察；依据平板培养基上的菌落外形推断。依据平板培养基上的菌落外形推断。 有的细菌如贝日阿托氏菌、发硫菌及粘细菌无鞭毛，有的细菌如贝日阿托氏菌、发硫菌及粘细菌无鞭毛，进行的是滑动。进行的是滑动。 鞭毛的着生位置、数目及排列方式是细菌分类鞭毛的着生位置、数目及排列方式是细菌分类鉴定的重要

25、依据。鉴定的重要依据。 一般来说，弧菌和螺旋菌都有鞭毛，杆菌中假一般来说，弧菌和螺旋菌都有鞭毛，杆菌中假单胞菌类都长有极生鞭毛，有的周生鞭毛，有单胞菌类都长有极生鞭毛，有的周生鞭毛，有的无，球菌中仅个别的属如动球菌属有鞭毛。的无，球菌中仅个别的属如动球菌属有鞭毛。鞭毛菌分类鞭毛菌分类单毛菌单毛菌丛毛菌丛毛菌双毛菌双毛菌周毛菌周毛菌TEM=透射电子显微镜 三、细菌的培养特征三、细菌的培养特征 1、细菌在固体培养基上的培养特征、细菌在固体培养基上的培养特征 菌落：菌落：在固体培养基上，由一个细菌繁殖起来的，在固体培养基上，由一个细菌繁殖起来的，由无数细菌组成的、肉眼可见的具有一定形态的由无数细菌组

26、成的、肉眼可见的具有一定形态的细菌集团。细菌集团。 菌落特征包括其形状、大小、光泽、颜色、质地、菌落特征包括其形状、大小、光泽、颜色、质地、透明度等。透明度等。 主要从以下三个方面观察细菌菌落特征：主要从以下三个方面观察细菌菌落特征： 菌落表面特征：光滑还是粗糙，干燥还是湿润等。菌落表面特征：光滑还是粗糙，干燥还是湿润等。 菌落边缘特征：整齐，锯齿状，波状，花瓣状等。菌落边缘特征：整齐，锯齿状，波状，花瓣状等。 菌落纵剖面特征：扁平，隆起，凸起，草帽状，菌落纵剖面特征：扁平，隆起，凸起，草帽状，脐状，乳头状等。脐状，乳头状等。 菌苔菌苔是细菌在斜面上长成的一片密集的细菌群落，是细菌在斜面上长成

27、的一片密集的细菌群落，不同细菌的菌苔特征是不同的。不同细菌的菌苔特征是不同的。具体种？具体种？ 2、在明胶培养基中的培养特征、在明胶培养基中的培养特征 穿刺接种，细菌含有明胶水解酶则能水穿刺接种，细菌含有明胶水解酶则能水解明胶，并形成一定形态的液化区。解明胶，并形成一定形态的液化区。 该实验用于细菌的分类鉴定。该实验用于细菌的分类鉴定。 n半固体培养基，含琼脂量为半固体培养基，含琼脂量为0.3%0.5%，穿刺接种，可观察细菌，穿刺接种，可观察细菌的生长状态，是否运动及呼吸类型。见的生长状态，是否运动及呼吸类型。见P34图图1.2-11 3、细菌在半固体培养基中的培养特征、细菌在半固体培养基中的

28、培养特征 半固体培养基，含琼脂量为半固体培养基，含琼脂量为0.3%0.5%，穿刺接种，可观察细菌的生长状态，是否穿刺接种，可观察细菌的生长状态，是否运动及呼吸类型。运动及呼吸类型。 4、细菌在液体培养基中的培养特征、细菌在液体培养基中的培养特征 在液体培养基中，细菌整个个体培养基接在液体培养基中，细菌整个个体培养基接触，可以自由扩散生长，但由于各种细菌触，可以自由扩散生长，但由于各种细菌习性的不同会表现出不同现象。混浊、沉习性的不同会表现出不同现象。混浊、沉淀、菌膜或菌醭。淀、菌膜或菌醭。n在液体培养基中，细菌整个个体培养基在液体培养基中，细菌整个个体培养基接触，可以自由扩散生长，但由于各种接

29、触，可以自由扩散生长，但由于各种细菌习性的不同会表现出不同现象。混细菌习性的不同会表现出不同现象。混浊、沉淀、菌膜或菌醭。见浊、沉淀、菌膜或菌醭。见P34图图1.2-12 四、细菌的物理化学性质四、细菌的物理化学性质 1、细菌表面电荷和等电点、细菌表面电荷和等电点 细菌表面带负电荷细菌表面带负电荷：由细菌表面的蛋白质（两由细菌表面的蛋白质（两性电解质）的等电点和外界的性电解质）的等电点和外界的pH值所决定。值所决定。 已知细菌的等电点已知细菌的等电点 在在pH=25。G+菌的等电菌的等电点点pH=23，G-菌的等电点菌的等电点pH=45。 2、细菌的染色原理及染色方法、细菌的染色原理及染色方法

30、 （1）细菌的染色原理）细菌的染色原理 细菌菌体无色透明，在显微镜下由于菌细菌菌体无色透明，在显微镜下由于菌体与其背景反差小，不易看清菌体的形体与其背景反差小，不易看清菌体的形态和结构。用染色液染菌体，以增加菌态和结构。用染色液染菌体，以增加菌体与背景的反差，在显微镜下则可看清体与背景的反差，在显微镜下则可看清楚菌体的形态。楚菌体的形态。 细菌染色中常用的染料：细菌染色中常用的染料： 碱性染料碱性染料有结晶紫、碱性品红、蕃红、美蓝、有结晶紫、碱性品红、蕃红、美蓝、中性红、孔雀绿等；中性红、孔雀绿等； 酸性染料酸性染料有酸性品红、刚果红、曙红等。有酸性品红、刚果红、曙红等。 由于细菌在通常培养情

31、况下总是带负电荷，故由于细菌在通常培养情况下总是带负电荷，故用带正点的碱性染料染色。少数细菌如分枝杆用带正点的碱性染料染色。少数细菌如分枝杆菌属和诺卡氏菌属中的某些菌用酸性染料染色，菌属和诺卡氏菌属中的某些菌用酸性染料染色，这叫这叫抗酸性染色抗酸性染色。 （2）染色方法）染色方法 简单染色法和复合染色法。简单染色法和复合染色法。 简单染色法是用一种染料染菌体，目的是增加简单染色法是用一种染料染菌体，目的是增加菌体与背景的反差，便于观察。菌体与背景的反差，便于观察。 复合染色法是用两种染料染色，以区别不同细复合染色法是用两种染料染色，以区别不同细菌，如革兰氏染色反应或抗酸性染色反应，或菌，如革兰

32、氏染色反应或抗酸性染色反应，或将菌体和某一结构染成不同染色，以便观察。将菌体和某一结构染成不同染色，以便观察。 （3）革兰氏染色法）革兰氏染色法 革兰氏染色机制：革兰氏染色机制： 革兰氏染色的结果主要是由于细胞壁的组成和结构的革兰氏染色的结果主要是由于细胞壁的组成和结构的差异而引起了物理特性（脱色能力）的不同。差异而引起了物理特性（脱色能力）的不同。 通过结晶紫初染和碘液媒染，在细胞膜内形成了不通过结晶紫初染和碘液媒染，在细胞膜内形成了不溶于水的结晶紫与碘的复合物。溶于水的结晶紫与碘的复合物。G+细菌由于其细胞细菌由于其细胞壁较厚、肽聚糖含量高，故遇脱色剂乙醇（或丙酮）壁较厚、肽聚糖含量高，故

33、遇脱色剂乙醇（或丙酮）处理时，因失水而使细胞壁孔径缩小，再加上它含脂处理时，因失水而使细胞壁孔径缩小，再加上它含脂量又低，故乙醇处理不会溶出缝隙，因此能把结晶紫量又低，故乙醇处理不会溶出缝隙，因此能把结晶紫与碘的复合物牢牢留在壁内，故菌体呈紫色；与碘的复合物牢牢留在壁内，故菌体呈紫色； 反之，反之，G-细菌因其细胞壁薄，脂类含量细菌因其细胞壁薄，脂类含量高，肽聚糖含量低，遇脱色剂乙醇后，高，肽聚糖含量低，遇脱色剂乙醇后，脂类物质溶解，细胞壁的孔径及其通透脂类物质溶解，细胞壁的孔径及其通透性增加，结晶紫与碘的复合物溶出，因性增加，结晶紫与碘的复合物溶出，因此细胞退成无色，这时，再经沙黄等红此细胞

34、退成无色，这时，再经沙黄等红色染料复染，使色染料复染，使G-细菌呈红色。细菌呈红色。 3、细菌悬液的稳定性和浑浊度、细菌悬液的稳定性和浑浊度 细菌在液体培养基中的存在状态有稳定的和不稳定细菌在液体培养基中的存在状态有稳定的和不稳定的两种。稳定的叫的两种。稳定的叫S型型，不稳定的叫，不稳定的叫R型型。S型菌悬型菌悬液很稳定，菌体表现亲水性，均匀分布于培养基中，液很稳定，菌体表现亲水性，均匀分布于培养基中，不易发生凝集。不易发生凝集。R型菌悬液很不稳定，菌体表现疏型菌悬液很不稳定，菌体表现疏水性，容易发生凝集而沉淀。水性，容易发生凝集而沉淀。 细菌菌体呈半透明状态，光线照射菌体时，一部分细菌菌体呈

35、半透明状态，光线照射菌体时，一部分光线透过，一部分光线被折射。所以细菌悬液成浑光线透过，一部分光线被折射。所以细菌悬液成浑浊现象。可用目力比浊、光电比色计、比浊计等测浊现象。可用目力比浊、光电比色计、比浊计等测起浑浊度，可略知其数目。起浑浊度，可略知其数目。 4、细菌的多相胶体性质、细菌的多相胶体性质 细菌细胞质中含有多种蛋白质，它们的成分和细菌细胞质中含有多种蛋白质，它们的成分和功能各不相同，所以细胞质是多相胶体，某一功能各不相同，所以细胞质是多相胶体，某一相吸收一组物质进行生化反应，另一相吸收另相吸收一组物质进行生化反应，另一相吸收另一组物质进行另一种生化反应，在一个细菌体一组物质进行另一

36、种生化反应，在一个细菌体内可同时进行多种生化反应。内可同时进行多种生化反应。 5、细菌的比表面积、细菌的比表面积 单个细菌体积虽微小，然而单位体积的细菌群单个细菌体积虽微小，然而单位体积的细菌群体的总比面积则巨大，这有利于细菌吸收营养体的总比面积则巨大，这有利于细菌吸收营养物质，有利于排泄代谢产物。物质，有利于排泄代谢产物。 6、细菌的密度和重量、细菌的密度和重量 细菌的密度在细菌的密度在1.071.19 g/cm3之间，细菌之间，细菌的密度与所含的物质有关。蛋白质的密度为的密度与所含的物质有关。蛋白质的密度为1.5 g/cm3 ，糖的密度为，糖的密度为1.41.6 g/cm3 ，核酸的密度为

37、核酸的密度为2 g/cm3 ，无机盐的密度为，无机盐的密度为2.5 g/cm3 ，脂类的密度小于，脂类的密度小于1 g/cm3 ，整，整个菌体的密度略大于水的密度。个菌体的密度略大于水的密度。 将群体细菌的质量除以细菌的数目即得单个将群体细菌的质量除以细菌的数目即得单个细菌的质量，单个细菌的质量约为细菌的质量，单个细菌的质量约为 110-9110-10mg。 五、细菌的鉴定五、细菌的鉴定 分类学内容：分类学内容：分类、鉴定分类、鉴定和和命名命名 分类的任务是解决从个别到一般或从具体到抽象的问题，分类的任务是解决从个别到一般或从具体到抽象的问题，即通过收集大量描述有关个体的文献资料，经过科学的即

38、通过收集大量描述有关个体的文献资料，经过科学的归纳和理性的思考，整理成一个科学的分类系统。归纳和理性的思考，整理成一个科学的分类系统。 鉴定的任务是一个从一般到特殊或从抽象到具体的过程，鉴定的任务是一个从一般到特殊或从抽象到具体的过程，即通过详细观察和描述一个未知名称纯种微生物的各种即通过详细观察和描述一个未知名称纯种微生物的各种性状特征，然后查找现成的分类系统，以达到对其知类、性状特征，然后查找现成的分类系统，以达到对其知类、辨名的目的。辨名的目的。 命名的任务是为一个新发现的微生物确定一命名的任务是为一个新发现的微生物确定一个新学名，即当你详细观察和描述某一具体个新学名，即当你详细观察和描

39、述某一具体菌种后，经过认真查找现有的权威性分类鉴菌种后，经过认真查找现有的权威性分类鉴定手册，发现这是一个以往从未记载过的新定手册，发现这是一个以往从未记载过的新种，这时就得按微生物的国际命名法规给予种，这时就得按微生物的国际命名法规给予一个新的学名。一个新的学名。 1、细菌分类鉴定的经典方法、细菌分类鉴定的经典方法 菌种鉴定步骤：菌种鉴定步骤：获得该微生物的纯培养物；获得该微生物的纯培养物；测定一系列必要的鉴定指标；查找权威测定一系列必要的鉴定指标；查找权威性的菌种鉴定手册。性的菌种鉴定手册。（1）经典鉴定指标）经典鉴定指标（2）微生物的微型、简便、快速或自动化鉴定）微生物的微型、简便、快速

40、或自动化鉴定技术技术 （a）API细菌数值鉴定系统（细菌数值鉴定系统（API System）（2）微生物的微型、简便、快速或自动化鉴定）微生物的微型、简便、快速或自动化鉴定技术技术 （a）API细菌数值鉴定系统（细菌数值鉴定系统（API System）（b）Enterotube 系统系统 （C）Biolog全自动和手动细菌鉴定系统全自动和手动细菌鉴定系统 96孔细菌培养板孔细菌培养板 (95种不同碳源和种不同碳源和1个对照个对照)，目前可鉴定目前可鉴定 1140种微生物。种微生物。 缺点：表型表达可能不稳定；敏感度不；缺点：表型表达可能不稳定；敏感度不；不能鉴定所有菌株。不能鉴定所有菌株。（D

41、）自动化的微生物鉴定仪）自动化的微生物鉴定仪 法国法国Bio-Merieux Vitex Inc 公司生产公司生产的的AMS（auto microbial system ）。）。 半自动化的鉴定仪，半自动化的鉴定仪， Bio-Merieux公司公司生产的生产的ATB（Automatic testing bacteriology）。）。 2、细菌分类鉴定的现代方法、细菌分类鉴定的现代方法 （1）通过核酸分析鉴定微生物遗传型）通过核酸分析鉴定微生物遗传型 （a）DNA碱基比例的测定碱基比例的测定 （b）核酸分子杂交法）核酸分子杂交法 （c）16S rRNA基因序列的测定基因序列的测定 （2）细胞化

42、学成分用作鉴定指标）细胞化学成分用作鉴定指标（a）细胞壁的化学成分）细胞壁的化学成分（b）全细胞水解液的糖型全细胞水解液的糖型（c）磷酸类）磷酸类脂脂成分的分析成分的分析（d）枝菌酸的分析）枝菌酸的分析 （e） 醌类的分析醌类的分析 3、数值分类法、数值分类法 依据数值分析的原理，依据现代计算机技术依据数值分析的原理，依据现代计算机技术对拟分类的微生物对象按大量表型性状的相对拟分类的微生物对象按大量表型性状的相似程度进行统计、归类的方法。似程度进行统计、归类的方法。 五、五、 环境中常见的细菌种类环境中常见的细菌种类 1、产芽孢细菌、产芽孢细菌（1）芽孢杆菌属（）芽孢杆菌属（Bacillus）

43、 细胞呈直杆状，细胞呈直杆状，0.52.5m1.2 10.0m，常，常以成对和链状排列，在幼龄培养时革兰氏阳性，以以成对和链状排列，在幼龄培养时革兰氏阳性，以周生鞭毛运动，产芽孢，好氧或兼性厌氧，具发酵周生鞭毛运动，产芽孢，好氧或兼性厌氧，具发酵或呼吸代谢类型。它们发现于不同的生境，少数为或呼吸代谢类型。它们发现于不同的生境，少数为致病菌。致病菌。（2）梭菌属（）梭菌属（Clostridium） 细胞杆状，细胞杆状，0.3 2.0m 1.52.0m， 常排列成对或短链，通常多常排列成对或短链，通常多形态，幼龄培养时呈革兰氏阳性，以周形态，幼龄培养时呈革兰氏阳性，以周生鞭毛运动，芽孢椭圆或球形孢

44、囊膨大。生鞭毛运动，芽孢椭圆或球形孢囊膨大。专性厌氧，代谢极富多样性，最适温度专性厌氧，代谢极富多样性，最适温度10 65。它们广泛分布在环境中，。它们广泛分布在环境中，许多种可产生外毒素。许多种可产生外毒素。2、好氧或兼性厌氧发酵型革兰氏阴性杆、好氧或兼性厌氧发酵型革兰氏阴性杆菌菌（1）埃希氏菌属（）埃希氏菌属（Escherichia） 直杆状，直杆状，1.1 1.5m 2.06.0m，单个或成对，以周生鞭毛运动或不运动，单个或成对，以周生鞭毛运动或不运动，兼性厌氧，具有呼吸和发酵两种代谢类兼性厌氧，具有呼吸和发酵两种代谢类型，最适温度型，最适温度37 。它们广泛分布于自。它们广泛分布于自然

45、界及人和动物肠道内。然界及人和动物肠道内。（2）变形菌属（）变形菌属（Proteus） 直杆菌，直杆菌， 0.4 0.8m 1.03.0m，以周生鞭毛运动，大部分菌株在含琼脂或明以周生鞭毛运动，大部分菌株在含琼脂或明胶的营养培养基的潮湿表面上能做环形运动胶的营养培养基的潮湿表面上能做环形运动形成同心环、或扩展成均匀的薄层。它们见形成同心环、或扩展成均匀的薄层。它们见于人和许多动物的肠道，也见于厩肥、土壤于人和许多动物的肠道，也见于厩肥、土壤和污水。和污水。（3）弧菌属（）弧菌属（Vibrio） 直或弯杆菌，直或弯杆菌， 0.5 0.8m 1.42.6m，以，以一根或几根极生鞭毛运动，兼性厌氧，

46、具有呼吸和一根或几根极生鞭毛运动，兼性厌氧，具有呼吸和发酵两种代谢类型，最适生长温度范围宽，多数种发酵两种代谢类型，最适生长温度范围宽，多数种在在30生长。绝大多数种对弧菌抑制剂生长。绝大多数种对弧菌抑制剂O/129（2，4-二氨基二氨基-6，7-异丙基喋啶）敏感。它们分异丙基喋啶）敏感。它们分布于各种盐的水生环境，最常见于海、海岸、海面布于各种盐的水生环境，最常见于海、海岸、海面和海生动物的消化道，有的种发现于淡水，有的种和海生动物的消化道，有的种发现于淡水，有的种是人和动物的病原菌。是人和动物的病原菌。（4）气单胞菌属（）气单胞菌属（Aeromonas） 具有圆端的直杆菌到细胞接近球状，直

47、径具有圆端的直杆菌到细胞接近球状，直径0.3 1.0m ，单个、成对或短链，通，单个、成对或短链，通常以一根极生鞭毛运动，兼性厌氧，具常以一根极生鞭毛运动，兼性厌氧，具有呼吸和发酵代谢类型，抗弧菌抑制剂有呼吸和发酵代谢类型，抗弧菌抑制剂O/129。它们分布于淡水和污水中。它们分布于淡水和污水中。 3、好氧或兼性厌氧非发酵型革兰氏阴性杆、好氧或兼性厌氧非发酵型革兰氏阴性杆菌菌 （1）固氮菌属（）固氮菌属（Azotobacter） 大的椭圆细胞，直径大的椭圆细胞，直径1.5 2.0m，从杆状，从杆状到类球状的多形态，单个、成对或不规则的到类球状的多形态，单个、成对或不规则的堆状，有时有长度不等的链

48、状，不形成芽孢，堆状，有时有长度不等的链状，不形成芽孢，以周生鞭毛运动或不运动，好氧但能在低氧以周生鞭毛运动或不运动，好氧但能在低氧下生长。能固氮，钼为固氮作用的必需因子，下生长。能固氮，钼为固氮作用的必需因子，但可被钒部分代替。它们出现在土壤和水中。但可被钒部分代替。它们出现在土壤和水中。（2）假单胞菌属（）假单胞菌属（Pseudomonas） 直或微弯的杆菌，直或微弯的杆菌， 0.5 1.0m 1.55.0m，许多种能积累，许多种能积累PHB为储藏物质，为储藏物质，不产芽孢，以单极毛或数根极毛运动。需氧，不产芽孢，以单极毛或数根极毛运动。需氧，进行严格的呼吸型代谢，以氧作为最终电子进行严格

49、的呼吸型代谢，以氧作为最终电子受体。在某些情况下，以硝酸盐为替代的电受体。在某些情况下，以硝酸盐为替代的电子受体进行厌氧呼吸。它们广泛分布于自然子受体进行厌氧呼吸。它们广泛分布于自然界，少数为致病菌。界，少数为致病菌。（3）产碱菌属（）产碱菌属（Alcaligenes） 细胞为杆状、球杆状或球状，细胞为杆状、球杆状或球状， 0.5 1.2 m0.52.6m，通常单个出现，以，通常单个出现，以1 8根（偶尔可达根（偶尔可达12根）周毛运动。专性好氧，根）周毛运动。专性好氧，具严格代谢呼吸型，以氧作为最终电子受体。具严格代谢呼吸型，以氧作为最终电子受体。有些菌株在存在硝酸盐或亚硝酸盐时进行厌有些菌

50、株在存在硝酸盐或亚硝酸盐时进行厌氧呼吸。它们存在于水和土壤中，也有的寄氧呼吸。它们存在于水和土壤中，也有的寄生于脊椎动物的肠道内。生于脊椎动物的肠道内。（4）黄杆菌属（）黄杆菌属（Flavobacterium） 直杆状，端圆，通常直杆状，端圆，通常0.5 m 1.03.0m，不运动，严格好氧，在固体培，不运动，严格好氧，在固体培养基上产生典型的色素（黄色、橙色养基上产生典型的色素（黄色、橙色等），但有些菌株不产色素。它们广泛等），但有些菌株不产色素。它们广泛分布在土壤、水中及食品上。分布在土壤、水中及食品上。（5）色杆菌属（）色杆菌属（Chromobacterium） 杆状，有时略呈细长弯曲，

51、杆状，有时略呈细长弯曲， 0.6 0.9 m1.53.5m，无荚膜，通常以单，无荚膜，通常以单极毛和极毛和1 4根亚极毛或侧毛运动，兼根亚极毛或侧毛运动，兼性厌氧，在固体培养基上产生奶酪状的性厌氧，在固体培养基上产生奶酪状的紫色菌落。它们存在于土壤和水体中。紫色菌落。它们存在于土壤和水体中。（6）不动杆菌属（）不动杆菌属（Acinetobacter） 杆状，杆状， 0.9 1.6 m1.52.5m，静止期呈球形，常成对，也可呈不同长静止期呈球形，常成对，也可呈不同长度的链状，无芽孢，严格好氧，氧为最度的链状，无芽孢，严格好氧，氧为最终电子受体。它们广泛存在于自然界的终电子受体。它们广泛存在于自

52、然界的土壤、水和污物中。土壤、水和污物中。4、革兰氏阴性、厌氧直杆、弯杆和螺杆、革兰氏阴性、厌氧直杆、弯杆和螺杆菌菌（1）厌氧弧菌属（）厌氧弧菌属（Anaerovibrio） 弯杆或螺旋状杆，弯杆或螺旋状杆， 0.5 m 宽，宽，1.210.0m长，无芽孢，单极生鞭毛运动。长，无芽孢，单极生鞭毛运动。生活于牛和羊的瘤胃中或无氧的淡水泥生活于牛和羊的瘤胃中或无氧的淡水泥土和垃圾污泥中。土和垃圾污泥中。（2）拟杆菌属（）拟杆菌属（Bacteroides） 大小不同的杆菌，许多种具有多形性及大小不同的杆菌，许多种具有多形性及末端或中间膨大、空泡或丝状，一般不末端或中间膨大、空泡或丝状，一般不运动，厌氧。常分离于各种厌氧环境：运动，厌氧。常分离于各种厌氧环境：牙缝、肠道、垃圾污泥和感染及化脓状牙缝、肠道、垃圾污泥和感染及化脓状态下的