第一章原核微生物

1、1第一节 真细菌第二节 放线菌第三节 蓝细菌第四节 其他原核微生物第一章 原核微生物2细菌是一类单细胞、个体微小、结构简单、没有真正细胞核的原核生物。水生性较强主要以二等分裂方式繁殖细胞细而短结构简单、细胞壁坚韧第一节 细菌细菌的一般特征3形态形态杆菌（bacillus）长15 m，宽0.51 m螺旋菌（spirillum)长：515 m，宽：0.55 m球菌（coccus）0.52m一、细菌的形态在自然界中杆菌最常见，球菌次之，螺旋状最少4（一）球菌(coccus)单球菌双球菌八叠球菌四联球菌链球菌葡萄球菌5（1）单球菌(single coccus) 分裂后的细胞分散而单独存在的球菌。 如尿

2、素小球菌 6（2）双球菌）双球菌 (double coccus) 由一个平面分裂，分裂由一个平面分裂，分裂后两个菌体成对排列的后两个菌体成对排列的称为双球菌。称为双球菌。 如肺炎双球菌。如肺炎双球菌。 diplococci streptococci 7（3）链球菌）链球菌 由一个平面分裂，分裂由一个平面分裂，分裂后的菌体呈链状排列的后的菌体呈链状排列的称为链球菌。称为链球菌。 如乳链球菌如乳链球菌 。 8（4）四联球菌）四联球菌(Micrococcus lactis) 由两个互相垂直的由两个互相垂直的平面分裂，分裂后平面分裂，分裂后每四个菌体呈田形每四个菌体呈田形的称为四联球菌。的称为四联球菌

3、。 如四联小球菌。如四联小球菌。 tetracocci 9（5）八叠球菌）八叠球菌(Sarcina ureae) 由由3个互相垂直的平面分个互相垂直的平面分裂，分裂后每裂，分裂后每8个菌体呈个菌体呈立方形排列的称为八叠球立方形排列的称为八叠球菌。菌。 如乳酪八叠球菌。如乳酪八叠球菌。 10（6）葡萄球菌）葡萄球菌(Staphylococcus aureus) 分裂面不规则，分裂后许多菌体无规则地堆积在一起，呈葡萄串状的称为葡萄球菌。 如金黄色葡萄球菌 。 11（二）杆菌（二）杆菌 Bacillus (Bacterium) 杆状的细菌。 是细菌中种类最多的。 长杆菌 （1）杆菌的长短不同 短杆菌

4、 球杆菌等 棒状杆菌 （2）菌体某个部位是否膨大 梭状杆菌 无芽孢杆菌 （3）芽孢有无 芽孢杆菌 12杆菌杆菌13杆菌杆菌(bacillus)两端齐平两端齐平炭疽芽胞杆菌炭疽芽胞杆菌两端尖细两端尖细白喉棒状杆菌白喉棒状杆菌杆菌的形态多样杆菌的形态多样14杆菌(bacillus)杆菌的形态多样杆菌的形态多样分枝杆菌分枝杆菌双歧杆菌双歧杆菌15棒状杆菌 菌体一端膨大，如北京棒状杆菌 16梭状杆菌 菌体中间膨大，如丙酮丁醇梭菌17破伤风梭菌18芽孢杆菌芽孢杆菌 19枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌地衣芽孢杆菌地衣芽孢杆菌20炭疽杆菌炭疽杆菌21铜绿假单胞菌铜绿假单胞菌（绿脓杆菌）（绿脓杆菌）22显微镜下的杆

5、菌显微镜下的杆菌23 电子显微镜下的结核菌 （绿色的就是结核杆菌）杆菌 电镜照片电镜照片动物宿主细胞感染杆菌濒临死亡动物宿主细胞感染杆菌濒临死亡24链杆菌链杆菌25链杆菌显微镜下的链杆菌显微镜下的链杆菌26杆菌杆菌(bacillus)不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致。不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致。炭疽芽胞杆菌炭疽芽胞杆菌 3-10 m 3-10 m大大中中大肠埃希菌大肠埃希菌 2-3 m 2-3 m小小布鲁菌布鲁菌 0.6-1.5 m 0.6-1.5 m27（三）螺旋菌（三）螺旋菌 Spirillum 菌体呈弯曲状的细菌。菌体呈弯曲状的细菌。 （1 1）根据其弯曲情况：）根据其弯曲情况

6、： 弧菌（弧菌（vibriovibrio）：菌体呈弧形或逗）：菌体呈弧形或逗号形，例如逗号弧菌号形，例如逗号弧菌 ； 螺菌（螺菌（SpirillumSpirillum）：菌体通转成螺）：菌体通转成螺旋状，如干酪螺菌旋状，如干酪螺菌 不正常形态不正常形态 如培养温度、培养时间、培养基中如培养温度、培养时间、培养基中物质的组成和浓度等发生改变均可物质的组成和浓度等发生改变均可引起细菌形态的改变。引起细菌形态的改变。 细菌的形态常是细菌分类鉴定的细菌的形态常是细菌分类鉴定的指标之一。指标之一。 28一、细胞的形态构造及其功能一、细胞的形态构造及其功能（一）形态和染色（一）形态和染色3、螺旋状、螺旋状

7、弧菌弧菌螺旋菌螺旋菌螺旋体菌螺旋体菌螺菌29 弧菌弧菌 (vibrio) (vibrio) 螺菌（螺菌（spirllumspirllum） 螺旋体螺旋体(spirochaeta(spirochaeta) )螺旋菌螺旋菌30菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈，菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈，形似形似“C”字或逗号，鞭毛偏端生。字或逗号，鞭毛偏端生。蛭蛭弧弧菌菌霍乱弧菌霍乱弧菌弧菌弧菌31霍乱弧菌（V.cholerae）革兰染色阴性单鞭毛单鞭毛32菌体回转如螺旋，菌体回转如螺旋，螺旋数目和螺距大螺旋数目和螺距大小因种而异。鞭毛小因种而异。鞭毛二端生细胞壁坚，二端生细胞壁坚，菌体较硬。菌体较硬。螺旋

8、菌33菌体柔软，用于运动的类似鞭毛的轴丝位于细胞外鞘内。菌体柔软，用于运动的类似鞭毛的轴丝位于细胞外鞘内。梅毒密螺旋体梅毒密螺旋体螺旋体菌螺旋体菌34螺旋菌35显微镜下的螺旋菌显微镜下的螺旋菌36柄柄 细细 菌菌37 左：显微数码摄像左：显微数码摄像右：结构示意图右：结构示意图幽门螺旋菌38二、细菌的大小 通常用微米（um）作为测量单位。 1、测量球菌：只测量其直径。一般球菌直径在052um之间。 2、测量杆菌和螺旋菌：需测量其长度和宽度。杆菌一般长15 um，宽为05l um。 测量螺旋菌长度时，一般只测量其弯曲形长度，而不是测量其真正的总长度。 3、细菌大小的记载 常是平均值或代表性数值。

9、 4、细菌细胞的重量 约为 l x 10-9 l x10 -10m g，即每 g细菌约含 110 万亿个细菌菌体。39细菌的大小测量单位是细菌的大小测量单位是um大小与重量40细菌的大小ProkaryotesEukaryotesViruses41最大和最小的细菌最大和最小的细菌 迄今为止所知的个体最迄今为止所知的个体最大的细菌，则是德国科学家大的细菌，则是德国科学家H. N. Schulz等最近在纳米比等最近在纳米比亚海岸的海底沉积物中发现亚海岸的海底沉积物中发现的一种硫磺细菌（的一种硫磺细菌（sulfur acterium），其大小一般在），其大小一般在0.10.3 mm，但有些可达，但有些

10、可达0.75 mm，能够清楚地用肉，能够清楚地用肉眼看到眼看到 芬兰科学家芬兰科学家 E O Kajander等发现了一种能引起尿等发现了一种能引起尿结石的纳米细菌（结石的纳米细菌（nanobacteria），其细胞直径最小），其细胞直径最小仅为仅为50 nm（1 mm=1000 nm），甚至比最大的病毒），甚至比最大的病毒更小一些。这种细菌分裂缓慢，三天才分裂一次，更小一些。这种细菌分裂缓慢，三天才分裂一次，是目前所知最小的具有细胞壁的细菌。是目前所知最小的具有细胞壁的细菌。42显微镜测微尺显微镜测微尺显微照相后根据放大倍数进行测算显微照相后根据放大倍数进行测算大小的测量方法大小的测量方法4

11、3细菌电子显微镜照片细菌电子显微镜照片普通光学显微镜下用普通光学显微镜下用测微尺测细菌大小测微尺测细菌大小细菌细胞的大小细菌细胞的大小44由于细菌细胞微小又透明，一般先要由于细菌细胞微小又透明，一般先要经过染色才能作显微观察经过染色才能作显微观察革兰氏染色法革兰氏染色法细菌染色细菌染色鉴别染色法鉴别染色法简单染色法简单染色法负染色：负染色：正染色正染色死菌死菌活菌活菌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姬姆萨染色法荚膜染色法荚膜染色法用美蓝或用美蓝或TTC等作活菌染色等作活菌染色染色染色45（一）细胞的基本结构（二）细胞的特殊结构三、细菌细胞的结构46细胞壁、细胞膜、 （间

12、体）、细胞质、核质体、内含物细菌细胞一般结构（基本结构） 原生质体 (protoplast)特殊结构荚膜（粘液层）芽孢鞭毛菌毛三、细菌细胞的结构47（一）基本结构定义：位于细胞最外的一层富有弹性的结构。功能：v 固定细胞外形v 协助鞭毛运动（鞭毛的支点）v 保护细胞受外力的损伤（渗透压）v 阻拦有害物质进入细胞（阻碍大分子进入）v 细菌的抗原性、致病性G + 耐15-25atmG 耐5-10atm1、细胞壁（cell wall）48肽聚糖:磷壁酸基本结构革兰氏阴性菌革兰氏阳性菌结构与主要成分：结构与主要成分：49肽聚肽聚 糖糖质质 膜膜外壁层外壁层周质空间周质空间革兰氏阳性革兰氏阳性革兰氏阴性

13、革兰氏阴性细胞壁切面结构50G+ 菌与G- 菌的差别及与细胞壁的关系项目革兰阳性菌革兰阴性菌细胞壁的关系染色性紫色红色细胞壁对酒精的通透性抗原性主要为磷壁酸主要为外膜细胞壁的化学组成不同毒性无内毒素有内毒素内毒素为阴性菌细胞壁成分 脂多糖对青霉素的作用有效无效青霉素作用部位为肽聚糖 五肽交联桥对溶菌酶的作用有效无效溶菌酶作用部位为肽聚糖 聚糖骨架51 缺壁突变缺壁突变L型细菌型细菌 实验室或宿实验室或宿 主体内形成主体内形成 基本去尽基本去尽原生质体（原生质体（G+）缺缺壁壁 人工去壁人工去壁细细菌菌 部分去除部分去除球状体（球状体（G-） 在自然界长期进化中形成在自然界长期进化中形成支原体支

14、原体52C.Gram（革兰）于（革兰）于1884年发明的一种鉴别不同类年发明的一种鉴别不同类型细菌的染色方法。型细菌的染色方法。（5）革兰氏染色）革兰氏染色53革兰氏染色法 丹麦的医生革兰（丹麦的医生革兰（GramGram）18841884年首创。年首创。95%酒精54革兰氏染色法55染色结果562、细胞膜 ( cell membrance )或细胞质膜（Cytoplasmic membrance），质膜（plasma membrance）定义：紧贴在细胞壁内侧的、由磷脂和蛋白质组成的、柔软、富有弹性的半透性薄膜。功能： 控制细胞内外的物质（营养物质和代谢物废物）的运送、交换；v 维持细胞正常

15、渗透压；v 合成细胞壁各种成分和荚膜；v 鞭毛的着生和生长点。基本结构57结构：v 磷脂双分子层组成膜的基本骨架；极 性 头：磷酸端亲水性、带电性非极性尾：烃端v 磷脂分子层常呈液态，磷脂分子在膜中不断运动（流动性）；v 膜蛋白以不同形式分布于膜的两侧或在层中。（海洋中的冰山）基本结构58组成：蛋白：70（其中外周蛋白2030，固有蛋白7080）脂类：2030基本结构59三、细菌细胞的结构间体（mesosome）：定义：由细胞膜内皱形成的一种管状、层状或囊状结构。位置：一般位于细胞分裂部位或其邻近部位功能：与遗传物质的复制有关60（3） 细胞质（Cytoplasm）定义：细胞膜包围着的除核质体

16、外的一切透明、胶状或颗粒状物质功能、作用：生命活动的主要场所。（新陈代谢）组成：水、蛋白质、核酸和脂类 由于含有核糖核酸（RNA），所以是嗜碱性的，与碱性染料结合能力强。 幼令菌：细胞质非常稠密、均匀、易染色 成熟细胞：含有颗粒状贮藏物质，有时会有气泡，不易染色（二） 细菌细胞的结构61（4） 核质体（nuclear body）或 核体（nucleoid）定义： 是一团裸露的且高度折叠缠绕的DNA分子分子。功能：遗传结构：大型环状DNA分子 长度：0.253mm 三、细菌细胞的结构62（5） 内含物（intracellular materials） 贮藏物（reserve materials）

17、v 特点：v 1、内含物的种类和量随细菌的种类和培养条件有关；v 2、物质过剩时细菌将它们转化成贮藏物，当营养缺乏时它们又被分解。三、细菌细胞的结构632、 特殊结构（1） 荚膜（capsule）三、细菌细胞的结构肺炎链球菌肺炎链球菌64定义： 围绕在细胞壁外的粘液层。 比较薄时称粘液层（slime layer）。功能： 细胞保护作用 作为碳源、能源物质（贮存营养） 堆积代谢废物 使菌体附着于适当的物体表面（二） 细菌细胞的结构65组成：主要成分为多糖、多肽或蛋白，尤以多糖居多； 细菌不同其荚膜的组成也不同。构造与组成：一般厚于200nm，硬度和强度远小于细胞壁；（二） 细菌细胞的结构荧光显微

18、镜下的荚膜荧光显微镜下的荚膜 66（2） 芽孢（endospore, spore）（二）细菌细胞的结构67定义：某些细菌在其生长发育后期可在细胞内形成一个圆形或椭圆形的抗逆性休眠体，称为芽孢。在一定环境条件下由于细胞质和核质体的浓缩凝集所形成的一种特殊结构（二） 细菌细胞的结构68特点与功能： 每一细胞仅形成一个芽孢，无繁殖功能。 壁厚、水分少（一般在40左右）、不易透水。 有极强的抗热、抗化学药物和抗压等能力。普通细胞：7080oC 10分钟死亡芽 孢：100 oC 沸水中生存5.09.5小时 121 oC 时10分钟。（二） 细菌细胞的结构69结构与组成（二） 细菌细胞的结构70芽孢结构芽

19、孢结构胞外壁：脂蛋白，透性差胞外壁：脂蛋白，透性差芽孢衣：疏水性角蛋白，抗水解、药物，芽孢衣：疏水性角蛋白，抗水解、药物， 多价离子难通过多价离子难通过皮层：芽孢肽聚糖，渗透压高，含水量大皮层：芽孢肽聚糖，渗透压高，含水量大 芽孢壁：含肽聚糖，可发展为新细胞壁芽孢壁：含肽聚糖，可发展为新细胞壁 核心核心 芽孢质膜：可发展为细胞膜芽孢质膜：可发展为细胞膜 芽孢质芽孢质 核区核区 71孢外壁孢外壁芽孢芽孢衣 皮皮 层层 芽孢质芽孢质芽孢核区芽孢核区芽孢膜芽孢膜芽孢壁芽孢壁核心核心细菌芽孢构造的细菌芽孢构造的 模式图模式图72质膜内陷质膜内陷前芽孢双前芽孢双层膜形成层膜形成合成合成DPA皮层皮层合成

20、合成芽孢芽孢裂解裂解DNA浓缩浓缩形成束状形成束状孢衣孢衣合成合成芽孢的形成过程73研究形成芽孢的意义 A A、分类鉴定的依据、分类鉴定的依据 B B、确定灭菌温度、确定灭菌温度以在自然界日常生活中最耐热的一种以在自然界日常生活中最耐热的一种芽孢嗜热脂肪芽孢杆菌的芽孢为标准。芽孢嗜热脂肪芽孢杆菌的芽孢为标准。测得测得121121、12 min12 min才能全部死亡。才能全部死亡。所以一般要求所以一般要求121121、15 min15 min。实验室常用实验室常用121121、20min20min。C C、菌种筛选过程中的热淘汰法。、菌种筛选过程中的热淘汰法。前提：选取芽孢菌。前提：选取芽孢菌

21、。8080水浴水浴5min5min，营养，营养体死亡，芽孢菌分离。体死亡，芽孢菌分离。D、有些芽孢杆菌，形成伴孢晶体。、有些芽孢杆菌，形成伴孢晶体。为一种杀虫剂，微生物农药，对人无害。为一种杀虫剂，微生物农药，对人无害。 细胞芽孢的表面结构细胞芽孢的表面结构74苏云金芽孢杆菌和伴孢晶体苏云金芽孢杆菌和伴孢晶体少数芽孢杆菌在形成芽孢的同时，少数芽孢杆菌在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体的碱溶性蛋白晶体内毒素，称为内毒素，称为伴孢晶体。伴孢晶体。实用意义：实用意义：细菌杀虫剂细菌杀虫剂生物农药生物农药伴孢晶体伴孢晶体（3）鞭毛 （flag

22、ellum） 从细胞内（细胞壁内的鞭毛基体）伸出细胞表面的细长，波浪形弯曲的丝状物，是细菌的运动器。 大多数杆菌，所有螺旋菌，极少数球菌有。 主要为蛋白质，少量多糖，能够伸缩。 鞭毛着生类型 偏端单生鞭毛：一端生，仅一根 两端单生鞭毛：两端生，一端一根 偏端丛生鞭毛：一端生，一束 两端丛生鞭毛：两端生，一端一束 周生鞭毛：周围长满鞭毛 侧生鞭毛：一侧长满鞭毛 两端单生两端单生单端丛生单端丛生单端单生单端单生周周 生生两端丛生两端丛生细菌鞭毛的类型鞭毛丝S-M环环L环环P环鞭毛杆钩形鞘外壁层 肽聚糖层周质空间G细菌鞭毛基体细菌鞭毛基体和和 钩钩 形形 鞘鞘 结结 构构细胞膜Fli蛋白Mot蛋白蛋

23、白鞭毛结构鞭毛与运动鞭毛观察方法 A、染色法 B、穿刺培养 C 、平板培养 （4）菌毛（纤毛）（fimbria） 菌毛是长在细菌体表的一种纤细、中空、短直，数量较多的蛋白质附属物。 起源于质膜内侧（同鞭毛），很多-菌及少数+菌 作用：不是运动器A、接合 B、附着 鞭毛鞭毛菌毛菌毛菌毛构造和成分与菌毛相同，构造和成分与菌毛相同，但比菌毛长。但比菌毛长。数量仅一至少数几根。数量仅一至少数几根。性毛一般见于革兰氏阴性细菌的雄性菌珠中。性毛一般见于革兰氏阴性细菌的雄性菌珠中。其功能是向雌性菌珠（受体菌）传递遗传物质。其功能是向雌性菌珠（受体菌）传递遗传物质。鞭毛鞭毛菌毛菌毛性毛性毛荚膜荚膜性菌毛性菌毛

24、（pili,单数单数pilus）84（三）细菌的繁殖细菌的繁殖方式裂殖二分裂三分裂(个别菌)(绿硫细菌中的暗网菌属)复分裂(个别菌) (蛭弧菌)芽殖(极少数菌)(硝化杆菌红微球菌等)85细菌裂殖细菌裂殖二分裂法二分裂法繁殖方式：繁殖方式：链球菌链球菌八叠球菌八叠球菌葡萄球菌葡萄球菌86（四）细菌的群体形态（四）细菌的群体形态- -培养特征培养特征 培养基 用人工方法配制而成的专供微生物生长繁殖使用的混合营养物制品 菌落 在固体培养基上，由一个或几个细菌细胞连在一处生长，大量繁殖形成肉眼可见的群体。 87固体培养基菌落的特性固体培养基菌落的特性 绝大多数，光滑有光泽，湿绝大多数，光滑有光泽，湿润

25、，不透明或半透明，与润，不透明或半透明，与培养物结合不紧密，易被培养物结合不紧密，易被针挑起。针挑起。 菌落（菌落（R型）型）菌落（菌落（S型）型）菌苔菌苔88菌落特征菌落特征89菌落特征菌落特征90第二节 放线菌 放线菌（Actinomycetes）又称发射状霉菌（Ray fungi）是一类呈菌丝状生长、以孢子繁殖和陆生性强的原核生物。一、放线菌的基本特征91单细胞，无完整细胞核，为G+（阳性）菌丝宽约0.2-1uM（与细菌相似），分化为营养菌丝营养菌丝和气生菌丝和气生菌丝。气生菌丝发育到一定阶段，形成孢子丝，产生孢子。二、放线菌的形态结构92气生菌丝孢子丝孢子丝分生孢子分生孢子基内菌丝基内

26、菌丝固体基质固体基质放线菌的形态结构（模式图）放线菌的形态结构（模式图）93 又称营养菌又称营养菌丝，功能是吸收丝，功能是吸收营养，直径营养，直径 0.2-1.2um长度长度100600um，色素可，色素可有可无。有可无。Cncnc-micro基内基内菌丝菌丝基内菌丝（Substrate mycelium)94 基内菌丝长到一定时期，长出培养基外，伸向基内菌丝长到一定时期，长出培养基外，伸向空间的菌丝，直径空间的菌丝，直径11.4um, 长短不一，形状不一，长短不一，形状不一，颜色较深。颜色较深。 气生菌丝气生菌丝 气生菌丝（Aerial mycelium)95 当气生菌丝当气生菌丝生长发育到

27、一定阶生长发育到一定阶段，气生菌丝上分段，气生菌丝上分化出的可形成孢子化出的可形成孢子的菌丝。的菌丝。 孢子的形状及在孢子的形状及在气生菌丝上排列的气生菌丝上排列的方式随种而异。方式随种而异。Cncnc-micro孢子丝(Reproductive mycelium) 96三、放线菌菌落三、放线菌菌落 呈辐射状，一般圆形，干燥、有皱折、表呈辐射状，一般圆形，干燥、有皱折、表面粉末状，不易被针挑起。面粉末状，不易被针挑起。97(1）能产生大量分枝和气生菌丝的菌种（如链霉菌）菌落质地致密，与培养基结合紧密，小而不蔓延，不易挑起或挑起后不易破碎。两类特殊的菌落（2）不形成大量菌丝体的菌种：呈粉质状，粘

28、着力差，易粉碎。（如：诺卡氏菌 ）（如链霉菌）（诺卡氏菌 ）98四、繁殖：（无性）四、繁殖：（无性） 菌丝断裂菌丝断裂 分生孢子：横隔分裂分生孢子：横隔分裂 产生孢子产生孢子 （固体）（固体） 孢囊孢子孢囊孢子99100放线菌孢子类型 分生孢子分生孢子孢囊孢子孢囊孢子101放放线线菌菌孢孢子子横隔分裂方式横隔分裂方式形成孢子形成孢子平滑疣状刺状毛发状102 大多数放线菌是好氧的，只有某些种是微量好氧菌和厌氧菌。 大多数放线菌的最适生长温度为2337良好。 适宜的pH范围：微碱性（78） 菌丝体比细菌营养体抗干燥能力强。 能利用多种有机物。 一般都需要金属离子。一般都需要金属离子。一般生理特性一

29、般生理特性五、放线菌的生理特性103第三节第三节 蓝细菌（蓝细菌（Cyanobacteria） 革兰氏阴性，无鞭毛 含叶绿素a，能进行光合作用的大型原核生物。 也称蓝藻或蓝绿藻也称蓝藻或蓝绿藻（blue-green algaeblue-green algae）104一、蓝细菌的定义、分布与生长环境 蓝细菌（Cyanobacteria）旧名蓝藻（blue algae）或蓝绿藻（blue-green algae），是一类革兰氏染色阴性、无鞭毛、含叶绿素（但不形成叶绿体）、能进行产氧光合作用的大型原核生物。 广泛分布于各种水体、土壤和部分生物体内外、甚至岩石表面和其他恶劣环境（高温、低温、盐湖、荒漠和冰原等）。但一般喜欢生长于较温暖的地区或