微生物学周德庆原核生物学习教案

1、会计学1微生物学微生物学(wi shn w xu)周德庆周德庆 原核原核生物生物第一页，共120页。工业：生产各种氨基酸、有机酸、酶制剂、乙醇等；工业：生产各种氨基酸、有机酸、酶制剂、乙醇等；农业农业(nngy)(nngy)：生产杀虫菌剂、细菌肥料；沼气发酵、饲料青贮；：生产杀虫菌剂、细菌肥料；沼气发酵、饲料青贮；医药：生产菌苗、抗生素、类毒素、代血浆等；医药：生产菌苗、抗生素、类毒素、代血浆等；环保：污水处理、农药分解、秸秆利用等；环保：污水处理、农药分解、秸秆利用等；国防：生物武器。国防：生物武器。定义定义(dngy)：一类细胞一类细胞形态形态细而短细而短（0.5um0.5um0.50.5

2、5um5um）、）、结构结构简单、简单、细胞壁细胞壁坚韧、以坚韧、以二等分裂二等分裂方式方式繁殖繁殖和和水生性水生性较强的较强的原核原核微生物。微生物。生存环境：生存环境：温暖潮湿、富含有机物的地方。有特殊的臭味或酸败味，发粘、发滑。温暖潮湿、富含有机物的地方。有特殊的臭味或酸败味，发粘、发滑。应用：应用：危害：危害：人、动物、植物的传染病、食物和工农业产品腐烂变质。人、动物、植物的传染病、食物和工农业产品腐烂变质。第2页/共120页第二页，共120页。（一）形态（一）形态(xngti)(xngti)球形球形杆形杆形螺旋螺旋形形丝状丝状肾形肾形柄形柄形等等第3页/共120页第三页，共120页。

3、（1 1）单球菌）单球菌(qijn) (qijn) （2 2）双球菌）双球菌(qijn) (qijn) （3 3）链球菌）链球菌(qijn)(qijn)（4 4）四联球菌）四联球菌(qijn) (qijn) （5 5）八叠球菌）八叠球菌(qijn) (qijn) （6 6）葡萄球菌）葡萄球菌(qijn)(qijn)第4页/共120页第四页，共120页。第5页/共120页第五页，共120页。丙酮丙酮(bn tn)丁醇梭菌丁醇梭菌是细菌中种类最多的。是细菌中种类最多的。第6页/共120页第六页，共120页。弧菌（弧菌（vibrio)：螺旋不满一圈，菌体呈弧形或：螺旋不满一圈，菌体呈弧形或 逗号逗号

4、(duho)形形. 例：霍乱弧菌、逗号例：霍乱弧菌、逗号(duho)弧菌弧菌螺菌螺菌(spirillum)：螺旋满：螺旋满26环，螺旋状。环，螺旋状。 例：干酪螺菌例：干酪螺菌 根据根据(gnj)其弯曲情况其弯曲情况第7页/共120页第七页，共120页。左：显微左：显微(xin wi)数数码摄像码摄像右：结构右：结构(jigu)示意图示意图第8页/共120页第八页，共120页。 螺旋体螺旋体是一类细长、柔软、弯曲呈螺旋状、运动活泼的是一类细长、柔软、弯曲呈螺旋状、运动活泼的单细胞型微生物。单细胞型微生物。在生物学上的位置介于细菌与原生动物之间。在在生物学上的位置介于细菌与原生动物之间。在分类学

5、上由于分类学上由于(yuy)(yuy)更接近于细菌而归属在细菌的更接近于细菌而归属在细菌的范畴。范畴。 分类：分类：5 5个属。个属。疏螺旋体属、密螺旋体属、钩端螺旋体属、脊螺旋体属、螺旋体属。疏螺旋体属、密螺旋体属、钩端螺旋体属、脊螺旋体属、螺旋体属。前三属中有引起前三属中有引起(ynq)(ynq)人患回归热、梅毒、钩端螺旋体病的致病菌，后二属不致病。人患回归热、梅毒、钩端螺旋体病的致病菌，后二属不致病。第9页/共120页第九页，共120页。第10页/共120页第十页，共120页。第11页/共120页第十一页，共120页。德国科学家德国科学家H. N. Schulz等等1999年在纳米年在纳

6、米比亚海岸的海底沉积物中发现的一种比亚海岸的海底沉积物中发现的一种(y zhn)硫磺细菌（硫磺细菌（sulfur bacterium），）， 0.10.3 mm，其大小可达，其大小可达0.75 mm，Thiomargarita namibiensis，-“纳米纳米比亚硫磺珍珠比亚硫磺珍珠”最大的细菌最大的细菌(xjn)纳米比亚嗜硫珠菌纳米比亚嗜硫珠菌最小的细菌最小的细菌纳米细菌（纳米细菌（nanobacteria）50 nm第12页/共120页第十二页，共120页。颤蓝菌属ProkaryotesEukaryotesViruses第13页/共120页第十三页，共120页。一般一般(ybn)构造构

7、造特殊特殊(tsh)构构造造（三）构造（三）构造(guzo)(guzo)第14页/共120页第十四页，共120页。第15页/共120页第十五页，共120页。第16页/共120页第十六页，共120页。3.染色染色(rns)细胞壁结构细胞壁结构(jigu)由于细菌由于细菌(xjn)细胞微小又透明，一般先要细胞微小又透明，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.第17页/共120页第十七页，共120页。革兰氏染色革兰氏染色(rns)丹麦医生，丹麦医生，C.GramC.Gram于于18841884年发明的一种鉴别不同类型细菌年发明的一种鉴别不同类型细菌(xjn)(xjn)的染色方法。的染

8、色方法。染色步骤：染色步骤： 结晶结晶(jijng)(jijng)紫初染紫初染-碘液媒染碘液媒染-乙醇脱色乙醇脱色-番红复染番红复染染色结果：染色结果： 紫色：革兰氏阳性菌紫色：革兰氏阳性菌 红色：革兰氏阴性菌红色：革兰氏阴性菌第18页/共120页第十八页，共120页。细胞壁结构细胞壁结构(jigu)(jigu)G+ G+ 和和G-G-的的细胞壁的构细胞壁的构造不同造不同第19页/共120页第十九页，共120页。第20页/共120页第二十页，共120页。又称粘肽又称粘肽(mucopeptide)(mucopeptide)、胞壁质、胞壁质(murein)(murein)或粘质复合物或粘质复合物(

9、mucocomplex)(mucocomplex)，是真细菌细胞壁中的特有，是真细菌细胞壁中的特有(t yu)(t yu)成分。成分。原核原核(yun h)生物所特有的已糖生物所特有的已糖N-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺N-乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸肽肽桥桥四肽尾四肽尾G+肽聚糖的立体结构第21页/共120页第二十一页，共120页。肽聚糖单体肽聚糖单体(dn t)由四个氨基酸分子按由四个氨基酸分子按L型型与与D型交替型交替(jiot)方式连接而成方式连接而成双糖单位中的双糖单位中的-1,4-糖苷键很容易被糖苷键很容易被溶菌酶溶菌酶(lysozyme)所水解，从而引起所水解，从而引起细菌因肽聚糖细胞壁的细菌因

10、肽聚糖细胞壁的“散架散架(sn ji)”而死亡。而死亡。第22页/共120页第二十二页，共120页。单体单体(dn t)间的间的连接连接目前所知的肽聚糖已超过目前所知的肽聚糖已超过100种，在这一种，在这一“肽聚糖的多样性肽聚糖的多样性”中，主要的变化中，主要的变化(binhu)发生在肽桥上。发生在肽桥上。COOHNHGMGM第23页/共120页第二十三页，共120页。第24页/共120页第二十四页，共120页。因带负电荷，故可与环境中的因带负电荷，故可与环境中的MgMg等阳离子结等阳离子结合合(jih)(jih)，保证膜结合，保证膜结合(jih)(jih)酶维持高酶维持高活性的需要；协助肽聚

11、糖加固细胞壁。活性的需要；协助肽聚糖加固细胞壁。保证革兰氏阳性致病菌与其宿主保证革兰氏阳性致病菌与其宿主(szh)间的粘连间的粘连赋于革兰氏阳性赋于革兰氏阳性(yngxng)细菌以特异的表面抗原细菌以特异的表面抗原提供某些噬菌体以特异吸附受体提供某些噬菌体以特异吸附受体Cncnc-micro贮藏磷元素贮藏磷元素调节细胞内自溶素（调节细胞内自溶素（autolysinautolysin）的活力以调节细胞壁）的活力以调节细胞壁的增长的增长第25页/共120页第二十五页，共120页。第26页/共120页第二十六页，共120页。第27页/共120页第二十七页，共120页。肽聚糖肽聚糖埋藏在外膜层之内，是

12、仅由埋藏在外膜层之内，是仅由12层肽聚糖网状分子层肽聚糖网状分子(fnz)组成的薄层组成的薄层(23nm)，含量约占细胞壁总重的，含量约占细胞壁总重的10%，故对机械强度的抵抗力较革兰氏阳性菌弱。，故对机械强度的抵抗力较革兰氏阳性菌弱。内消旋二氨基庚二酸内消旋二氨基庚二酸(m-DAP)（只在原核（只在原核(yun h)微生物细胞壁上发现）微生物细胞壁上发现）没有特殊的肽桥，只形成没有特殊的肽桥，只形成(xngchng)较为疏稀、机械强度较差的肽聚糖网较为疏稀、机械强度较差的肽聚糖网套套G-细菌的细胞壁结构细菌的细胞壁结构第28页/共120页第二十八页，共120页。G细菌细胞壁所特有细菌细胞壁所

13、特有(t yu)的结构，位于壁的结构，位于壁的最外层（的最外层（810nm） ，为脂多糖、磷脂和若，为脂多糖、磷脂和若干种蛋白。干种蛋白。第29页/共120页第二十九页，共120页。脂多糖O-O-特异侧链：特异侧链：可用灵敏的血清学方法鉴定，在传染病可用灵敏的血清学方法鉴定，在传染病 的诊断中有重要意义。的诊断中有重要意义。类脂类脂A ：类脂类脂A A是是G G- -病原菌病原菌内毒素内毒素的物质基础的物质基础 2-2-酮酮-3-3-脱氧辛糖酸（脱氧辛糖酸（KDO)KDO)L-L-甘油甘油-D-D-甘露庚糖甘露庚糖(Hep)(Hep)3，6-二脱氧二脱氧D-半乳糖（阿比可糖）半乳糖（阿比可糖）

14、(Abq)核心多糖脂多糖脂多糖(du (du tntn) )第30页/共120页第三十页，共120页。脂多糖的主要脂多糖的主要(zh(zhyo)yo)功能功能LPS结构的多变，决定(judng)了革兰氏阴性细菌细胞表面抗原决定(judng)簇的多样性；LPS负电荷较强，与磷壁酸相似，也有吸附Mg2+、Ca2+等阳离子以提高(t go)其在细胞表面浓度的作用，对细胞壁结构起稳定作用。类脂类脂A A是革兰氏阴性细菌致病物质内毒素的物质基础内毒素的物质基础；具有控制某些物质进出细胞的部分选择性屏障部分选择性屏障功能；许多噬菌体在细胞表面的吸附受体细胞表面的吸附受体；第31页/共120页第三十一页，共

15、120页。第32页/共120页第三十二页，共120页。项项 目目 革兰氏阳性菌革兰氏阳性菌 革兰氏阴性菌革兰氏阴性菌 1、革兰氏染色反应 能阻留结晶紫而染成紫色 可经脱色而复染成红色 2、肽聚糖层 厚，层次多 薄，一般单层 3、磷壁酸 多数含有 无 4、外膜 无 有 5、脂多糖（LPS） 无 有 6、类脂和脂蛋白含量 低（仅抗酸性细菌含类脂） 高 7、鞭毛结构 基体上着生两个环 基体上着生四个环 8、产毒素 以外毒素为主 以内毒素为主 9、对机械力的抗性 强 弱 10、细胞壁抗溶菌酶 弱 强 11、对青霉素和磺胺 敏感 不敏感 第33页/共120页第三十三页，共120页。3）革兰氏染色）革兰氏

16、染色(rns)的方法和机制的方法和机制第34页/共120页第三十四页，共120页。 通过初染和媒染操作后，在细菌细胞的膜或原生质体上染上了不溶于水的结晶紫与碘的大分子复合物。通过初染和媒染操作后，在细菌细胞的膜或原生质体上染上了不溶于水的结晶紫与碘的大分子复合物。 革兰氏阳性菌由于细胞壁厚、肽聚糖含量较高和其分子交联度较紧密，故在用乙醇洗脱革兰氏阳性菌由于细胞壁厚、肽聚糖含量较高和其分子交联度较紧密，故在用乙醇洗脱(x tu)时，肽聚糖网孔会因脱水而明显收缩；再加上它基本不含类脂，故用乙醇处理不能在壁上溶出缝隙，因此结晶紫与碘复合物仍牢牢阻留在其细胞壁内，使其呈现蓝紫色。时，肽聚糖网孔会因脱水

17、而明显收缩；再加上它基本不含类脂，故用乙醇处理不能在壁上溶出缝隙，因此结晶紫与碘复合物仍牢牢阻留在其细胞壁内，使其呈现蓝紫色。 革兰氏阴性细菌因其壁薄、肽聚糖含量低和交联松散，故遇乙醇后，肽聚糖网孔不易收缩；加上它的类脂含量高，所以当乙醇把类脂溶解后，在细胞壁上就会出现较大的缝隙，这样，结晶紫与碘的复合物就极易被溶出细胞壁，因此通过乙醇脱色后，细胞又呈无色。这时，再经番红等红色染料进行复染，就使革兰氏阴性获得了红色。革兰氏阴性细菌因其壁薄、肽聚糖含量低和交联松散，故遇乙醇后，肽聚糖网孔不易收缩；加上它的类脂含量高，所以当乙醇把类脂溶解后，在细胞壁上就会出现较大的缝隙，这样，结晶紫与碘的复合物就

18、极易被溶出细胞壁，因此通过乙醇脱色后，细胞又呈无色。这时，再经番红等红色染料进行复染，就使革兰氏阴性获得了红色。 第35页/共120页第三十五页，共120页。4）古生菌的细胞壁）古生菌的细胞壁 古生菌又称古细菌(Archaebacteria)，或称古菌(Archaea)，是一个在进化途径上很早就与真细菌和真核生物相互独立(dl)的生物类群，如产甲烷菌(Methanobacterium)和大多数嗜极菌(Extremophile)。第36页/共120页第三十六页，共120页。 在古生菌中除Thermoplasma（热原体属)无细胞壁外，其他都具有与真细菌功能相似的细胞壁，然而细胞壁的成分与真细菌差

19、别甚大，已知的一些古生菌细胞壁中没有(mi yu)真正的肽聚糖，而是由多糖（假肽聚糖）、糖蛋白或蛋白质构成。 古生菌的细胞壁结构(jigu)第37页/共120页第三十七页，共120页。甲烷甲烷(ji wn)杆菌属的细胞杆菌属的细胞壁壁由多糖由多糖(du tn)组成组成肽桥L-LysL-Glu AGL-GluL-Ala L-Lys AGL-GluL-Ala 第38页/共120页第三十八页，共120页。5）缺壁细菌(xjn)(Cell wall deficient bacteria)缺壁细菌实验室中形成自然界长期进化中形成：支原体自发缺壁突变：L型细菌人工方法去壁彻底除尽：原生质体部分去除：球状体

20、第39页/共120页第三十九页，共120页。A)L型细菌型细菌(xjn)（L-form of bacteria）细菌在某些环境条件下（实验室或宿主体内）通过自发突变细菌在某些环境条件下（实验室或宿主体内）通过自发突变而形成而形成(xngchng)的遗传性稳定的细胞壁缺陷变异型。的遗传性稳定的细胞壁缺陷变异型。因英国李斯德（因英国李斯德（Lister）预防研究所首先）预防研究所首先(shuxin)发现而得名发现而得名（1935年，念珠状链杆菌年，念珠状链杆菌 Streptobacillus moniliformis）大肠杆菌、变形杆菌、葡萄球菌、链球菌、分枝杆菌和霍乱弧菌等大肠杆菌、变形杆菌、葡

21、萄球菌、链球菌、分枝杆菌和霍乱弧菌等20多种细菌中均有发现，被认为可能与针对细胞壁的抗菌治疗有关。多种细菌中均有发现，被认为可能与针对细胞壁的抗菌治疗有关。特点：特点：没有完整而坚韧的细胞壁，细胞呈多形态；没有完整而坚韧的细胞壁，细胞呈多形态；有些能通过细菌滤器，故又称有些能通过细菌滤器，故又称“滤过型细菌滤过型细菌”；对渗透压敏感，在固体培养基上形成对渗透压敏感，在固体培养基上形成“油煎蛋油煎蛋”似似的小菌落（直径在的小菌落（直径在0.1mm左右）；左右）；第40页/共120页第四十页，共120页。B)原生质体（原生质体（protoplast）在人为条件下，用溶菌酶处理或在含青霉素的培养在人

22、为条件下，用溶菌酶处理或在含青霉素的培养(piyng)基中培养基中培养(piyng)而而抑制新生细胞壁合成而形成的仅由一层细胞膜包裹的，圆球形、抑制新生细胞壁合成而形成的仅由一层细胞膜包裹的，圆球形、对渗透压变化敏感的细胞，一般由革兰氏阳性细菌形成。对渗透压变化敏感的细胞，一般由革兰氏阳性细菌形成。特点特点(tdin)对环境条件变化对环境条件变化(binhu)敏感，低渗透压、振荡、离心甚至敏感，低渗透压、振荡、离心甚至通气等都易引起其破裂；通气等都易引起其破裂；有的原生质体有的原生质体具有鞭毛，但不能运动具有鞭毛，但不能运动，也不被相应，也不被相应噬菌体所感染；噬菌体所感染；在适宜条件（如高渗

23、培养基）在适宜条件（如高渗培养基）可生长繁殖、形成菌可生长繁殖、形成菌落，形成芽孢落，形成芽孢。可。可恢复恢复成有细胞壁的正常结构。成有细胞壁的正常结构。比正常有细胞壁的细菌比正常有细胞壁的细菌更易导入外源遗传物质更易导入外源遗传物质，是，是研究遗传规律和进行原生质体育种的研究遗传规律和进行原生质体育种的良好实验材料良好实验材料。第41页/共120页第四十一页，共120页。C)球状体球状体(sphaeroplast)采用上述同样方法，针对革兰氏阴性细菌处理后而获得的残留采用上述同样方法，针对革兰氏阴性细菌处理后而获得的残留(cnli)部分细胞壁（外壁层）的球形体。与原生质体相比，它对外界环境具

24、有一定的抗性，可在普通培养基上生长。部分细胞壁（外壁层）的球形体。与原生质体相比，它对外界环境具有一定的抗性，可在普通培养基上生长。第42页/共120页第四十二页，共120页。D）支原体）支原体(Mycoplasma)在长期进化过程中形成在长期进化过程中形成(xngchng)的、适应自然生活条件的无细胞壁的的、适应自然生活条件的无细胞壁的原核生物。因它的细胞膜中含有一般原核生物所没有的甾醇，原核生物。因它的细胞膜中含有一般原核生物所没有的甾醇，所以即使缺乏细胞壁，其细胞膜仍有较高的机械强度。所以即使缺乏细胞壁，其细胞膜仍有较高的机械强度。第43页/共120页第四十三页，共120页。分子结构、不

25、同生理功能的蛋白分子结构、不同生理功能的蛋白质。质。第44页/共120页第四十四页，共120页。整合蛋白整合蛋白周边蛋白周边蛋白周边蛋白极性头非极性尾磷脂双分子层酯酯键键第45页/共120页第四十五页，共120页。茄红素、茄红素、胡萝卜素、视黄醛胡萝卜素、视黄醛等）等）第46页/共120页第四十六页，共120页。OP3CH2 OHCCOORO2CHO1CH2 OO甘油-3-磷酸长链脂肪酸ROP3CH2 OHOO2CH1CH2 COCO古生菌磷脂古生菌磷脂(ln zh)的分子结构的分子结构真细菌真细菌(xjn)磷脂的分子结构磷脂的分子结构第47页/共120页第四十七页，共120页。4）细胞膜的生

26、理功能）细胞膜的生理功能选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢(dixi)产物的运送；产物的运送；维持维持(wich)细胞内正常渗透压的屏障；细胞内正常渗透压的屏障；合成合成(hchng)细胞壁和糖被的各种组分（肽聚糖、磷壁酸、细胞壁和糖被的各种组分（肽聚糖、磷壁酸、LPS、 荚膜多糖等）的重要基地；荚膜多糖等）的重要基地；膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系，膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系， 是细胞的是细胞的产能场所产能场所；是是鞭毛基体的着生部位鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的和鞭毛旋转的供能部位供能部位；膜上某些蛋白受体与膜上

27、某些蛋白受体与趋化性趋化性有关有关第48页/共120页第四十八页，共120页。第49页/共120页第四十九页，共120页。1) 贮藏贮藏(zhcng)物物第50页/共120页第五十页，共120页。类脂性质的碳源类贮藏物，类脂性质的碳源类贮藏物，易被脂溶性染料着色易被脂溶性染料着色(zhu s).贮藏碳源、能源、降低细胞渗透压贮藏碳源、能源、降低细胞渗透压n106巨大芽孢杆菌（巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）在含乙酸或丁酸的培养基中生长时，细胞）在含乙酸或丁酸的培养基中生长时，细胞(xbo)内贮藏的内贮藏的PHB可达其干重的可达其干重的60%。制造无毒、易降解的医用塑料器具

28、、外科手术针和缝线、快餐盒等。制造无毒、易降解的医用塑料器具、外科手术针和缝线、快餐盒等。第51页/共120页第五十一页，共120页。主要成分是多聚偏磷酸盐，主要成分是多聚偏磷酸盐，是一种嗜碱性的酸性小颗粒是一种嗜碱性的酸性小颗粒，故易被碱性染料，故易被碱性染料(rnlio)着着色。色。一般在含磷丰富的环境下形成。一般在含磷丰富的环境下形成。功能是贮藏磷元素功能是贮藏磷元素(yun s)和能量，并可降低细胞的渗透压。和能量，并可降低细胞的渗透压。n=2106可用可用美蓝或甲苯胺蓝美蓝或甲苯胺蓝染成染成红紫色红紫色。第52页/共120页第五十二页，共120页。19751975年由年由R P Bl

29、akemoreD R P BlakemoreD 在趋磁细菌在趋磁细菌(xjn)(xjn)中发现中发现主要成分：主要成分：Fe3O4 ,Fe3O4 ,外被一层磷脂外被一层磷脂(ln zh)(ln zh)、蛋白或糖蛋白膜、蛋白或糖蛋白膜, , 无毒无毒, ,大小大小20100nm,20100nm,每个每个细胞有细胞有220220颗颗形状形状(xngzhun)：平截八面体、平行六面体或六棱柱：平截八面体、平行六面体或六棱柱体等体等功能功能 ：导向作用，即借助鞭毛游向泥、水界面微：导向作用，即借助鞭毛游向泥、水界面微氧环境处生活氧环境处生活实用前景：实用前景： 生产磁性定向药物或抗体，以及制造生物传感

30、生产磁性定向药物或抗体，以及制造生物传感器器第53页/共120页第五十三页，共120页。存在于一些自养细菌存在于一些自养细菌(xjn)内的多角形或六角形内含内的多角形或六角形内含物物大小大小(dxio)约约100nm（与噬菌体相仿）（与噬菌体相仿）内含内含(ni hn)1，5二磷酸核酮糖羧化酶二磷酸核酮糖羧化酶在在自养细菌自养细菌的的CO2固定固定中起关键作用中起关键作用第54页/共120页第五十四页，共120页。调节细胞调节细胞(xbo)比重，以使细菌漂浮在最适水层中获取光能，比重，以使细菌漂浮在最适水层中获取光能，O2和营养物质和营养物质第55页/共120页第五十五页，共120页。u 结构

31、结构Feulgen或或Giemsa染色染色u大型大型(dxng)环状的双链环状的双链DNA分子，一分子，一般不含蛋白质般不含蛋白质u 功能功能负载细菌遗传信息的物质基础。第56页/共120页第五十六页，共120页。 第一个完成全基因组序列测定的独立生活(shnghu)的原核生物是：流感嗜血杆菌（Haemophilus influenzae），1995年；第一个完成全基因组序列测定的自养型生物是：古生菌：詹氏甲烷球菌（Methanococcus jannaschii），1996年第一个完成全基因组序列测定的真核生物是：酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae），1996年；第5

32、7页/共120页第五十七页，共120页。第58页/共120页第五十八页，共120页。质粒功能质粒功能(gngnng)R因子因子(ynz) ：与抗药性有关：与抗药性有关F因子因子(ynz)：与有性接合：与有性接合有关有关其他质粒：与抗生素，色素合成有关其他质粒：与抗生素，色素合成有关基因工程中作为目的基因载体基因工程中作为目的基因载体第59页/共120页第五十九页，共120页。glycocalyxendosporeflagellafimbriaeSex-pili第60页/共120页第六十页，共120页。 类型类型(lixng)糖糖被被包裹在单个细胞上包裹在细胞群上在壁上有固定层次松散，未固定在壁

33、上菌胶团层次厚层次厚 ( (大大) )荚膜荚膜层次薄层次薄微荚膜微荚膜粘液粘液层层第61页/共120页第六十一页，共120页。功能功能a保护作用保护作用保 护 菌 体 ， 抵 抗 干 燥 ， 免 受 杀 菌 物 质 伤 害保 护 菌 体 ， 抵 抗 干 燥 ， 免 受 杀 菌 物 质 伤 害(shnghi)，防吞噬。，防吞噬。b贮藏养料贮藏养料贮藏营养物质。贮藏营养物质。c致病功能致病功能肺炎球菌有荚膜能致病，肺炎球菌有荚膜能致病， 无荚膜不能致病。无荚膜不能致病。d表面附着：唾液链球菌：蔗糖表面附着：唾液链球菌：蔗糖-己糖基转移酶己糖基转移酶-果果聚糖（黏附于牙齿表面）聚糖（黏附于牙齿表面）

34、e信息识别信息识别f堆积代谢废物堆积代谢废物多糖多糖(du tn)(du tn)：肠膜明串珠菌：肠膜明串珠菌多肽：炭疽杆菌多肽：炭疽杆菌多糖多糖(du tn)(du tn)多肽：巨大芽孢杆菌多肽：巨大芽孢杆菌 第62页/共120页第六十二页，共120页。应用应用 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 肠膜明串珠菌（肠膜明串珠菌（ Leuconostoc esenteroides） 提取葡聚糖提取葡聚糖“代血浆代血浆”用作工业原料用作工业原料 野菜黄单胞杆菌野菜黄单胞杆菌 (Xanthomonas campestris)； 提取黄原提取黄原(hun yun)胶用胶用于

35、石油开采于石油开采用于污水的生物处理用于污水的生物处理 菌胶团菌胶团(Zoogloea)第63页/共120页第六十三页，共120页。（2 2）鞭毛）鞭毛(binmo)(flagellum,(binmo)(flagellum,复复flagella)flagella)概念：某些细菌细胞表面着生的一至数十概念：某些细菌细胞表面着生的一至数十条长丝状、波曲的蛋白质附属物，具有推动条长丝状、波曲的蛋白质附属物，具有推动(tu dng)细菌运动功能，为细菌的细菌运动功能，为细菌的“运动器运动器官官”。大多数杆菌，所有螺旋菌，极少数球菌有。大多数杆菌，所有螺旋菌，极少数球菌有。 主要为蛋白质，少量主要为蛋白

36、质，少量(sholing)(sholing)多糖，能够伸缩。多糖，能够伸缩。 长约长约151520um,20um,直径为直径为0.010.010.02um0.02um第64页/共120页第六十四页，共120页。鞭毛鞭毛(binmo)的的着生方式着生方式偏端单生偏端单生两端两端(lin dun)单单生生偏端丛生偏端丛生(cngshng)两端丛生两端丛生周生周生侧生侧生第65页/共120页第六十五页，共120页。 观察和判断观察和判断(pndun)细细菌鞭毛的方法菌鞭毛的方法电子显微镜直接电子显微镜直接(zhji)观察观察鞭毛长度鞭毛长度(chngd)：1520m；直径：；直径：0.010.02m

37、光学光学显微镜下观察：鞭毛染显微镜下观察：鞭毛染色和暗视野下对悬滴标本和色和暗视野下对悬滴标本和水浸片的观察。水浸片的观察。根据根据培养培养特征判断：半固体穿特征判断：半固体穿刺、菌落（菌苔）形态刺、菌落（菌苔）形态第66页/共120页第六十六页，共120页。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蛋白蛋白第67页/共120页第六十七页，共120页。第68页/共120页第六十八页，共120页。L环环 (连在细胞外壁层连在细胞外壁层LPS部位部位(bwi)P环环 (连在内壁的肽聚糖部位连在内壁

38、的肽聚糖部位(bwi) S环环 (与周质空间相连与周质空间相连) M环环 (嵌入在细胞膜上嵌入在细胞膜上) G-细菌细菌(xjn)鞭毛结构鞭毛结构革兰氏阳性细菌鞭毛仅由革兰氏阳性细菌鞭毛仅由S和和M环组成环组成第69页/共120页第六十九页，共120页。 鞭毛推动鞭毛推动(tu dng)细菌运动细菌运动的特点的特点速度速度(sd) 一般一般(ybn)速度在每秒速度在每秒2080m范围，最高可达每秒范围，最高可达每秒100m（每分钟达到（每分钟达到3000倍体长），超过了陆上跑得最快的动物倍体长），超过了陆上跑得最快的动物猎豹的速度（每分钟猎豹的速度（每分钟1500倍体长或每小时倍体长或每小时1

39、10公里）。公里）。第70页/共120页第七十页，共120页。鞭毛运动的机制鞭毛运动的机制(jzh) “(jzh) “旋转论旋转论”or“”or“挥鞭论挥鞭论”?”?“拴菌拴菌”试验（试验（tethered-cell experiment）1974年，美国年，美国(mi u)学者西佛曼（学者西佛曼（M.Silverman）和）和 西蒙（西蒙（M.Simon） 第71页/共120页第七十一页，共120页。鞭毛鞭毛(binmo)菌毛菌毛第72页/共120页第七十二页，共120页。构造和成分构造和成分(chng fn)与菌与菌毛相同，毛相同，但比菌毛长。但比菌毛长。数量数量(shling)仅一至仅一

40、至少数几根。少数几根。性毛一般性毛一般(ybn)见于见于-菌的雄性菌珠中。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糖被糖被第73页/共120页第七十三页，共120页。Bacillus subtilis （5 5）特殊的休眠构造）特殊的休眠构造(guzo)(guzo)芽孢芽孢第74页/共120页第七十四页，共120页。 某些细菌（主要是某些细菌（主要是G+的两个属的两个属-好氧性的芽孢杆菌属和厌氧性的梭菌好氧性的芽孢杆菌属和厌氧性的梭菌属）在其生长发育后期，在细胞内形成属）在其生长发育后期，在细胞内形成(xngc

41、hng)一个圆形或椭圆形、厚壁一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体，称为芽孢（、含水量极低、抗逆性极强的休眠体，称为芽孢（endospore或或spore，偶译，偶译“内生孢子内生孢子”）。）。 （5 5）特殊的休眠构造）特殊的休眠构造(guzo)(guzo)芽孢芽孢 概念概念(ginin) 能形成芽孢的细菌种类能形成芽孢的细菌种类Bacillus AerobicClostridium Anaerobic梭菌属梭菌属芽孢杆菌属芽孢杆菌属第75页/共120页第七十五页，共120页。细菌芽孢细菌芽孢(y bo)(y bo)的特点的特点整个生物界中抗逆性最强的生命体，是否能消灭整个

42、生物界中抗逆性最强的生命体，是否能消灭(xiomi)芽孢是衡量芽孢是衡量各种消毒灭菌手段的最重要的指标。各种消毒灭菌手段的最重要的指标。芽孢是细菌的休眠体，在适宜的条件下可以重新芽孢是细菌的休眠体，在适宜的条件下可以重新(chngxn)转变成为营转变成为营养态细胞；产芽孢细菌的保藏多用其芽孢。养态细胞；产芽孢细菌的保藏多用其芽孢。产芽孢的细菌多为杆菌，也有一些球菌。芽孢的有无、形态、产芽孢的细菌多为杆菌，也有一些球菌。芽孢的有无、形态、大小和着生位置是细菌分类和鉴定中的重要指标。大小和着生位置是细菌分类和鉴定中的重要指标。芽孢与营养细胞相比化学组成存在较大差异，容易在光学显微芽孢与营养细胞相比

43、化学组成存在较大差异，容易在光学显微镜下观察。（相差显微镜直接观察；芽孢染色）镜下观察。（相差显微镜直接观察；芽孢染色）人迹罕至的沙漠中存在大量的枯草芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌的芽孢。肉毒梭菌的芽孢在沸水中能存活人迹罕至的沙漠中存在大量的枯草芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌的芽孢。肉毒梭菌的芽孢在沸水中能存活5.0-9.5h之久，而其营养细胞在之久，而其营养细胞在80仅需仅需5-10min即会死亡。即会死亡。第76页/共120页第七十六页，共120页。 芽孢芽孢(y (y bo)bo)的结构的结构第77页/共120页第七十七页，共120页。产产芽芽孢孢细细菌菌芽孢囊：是产芽孢菌的营养细胞(xbo)外壳芽孢孢

44、外壁：主要(zhyo)含脂蛋白，透性差(有的无)芽孢衣：主要含疏水性角蛋白，抗酶解、抗药物，多价阳 离子(lz)难通过皮层：主要含主要含芽孢肽聚糖芽孢肽聚糖及及DPA-CaDPA-Ca，体积较大，渗透，体积较大，渗透 压高，含水量大压高，含水量大核心核心芽孢壁：含肽聚糖，可发展成新的细胞壁含肽聚糖，可发展成新的细胞壁芽孢质膜：含磷脂、蛋白质，可发展为新细胞的膜含磷脂、蛋白质，可发展为新细胞的膜芽孢质：含含DPA-CaDPA-Ca、核糖体、核糖体、RNARNA和酶类和酶类核区：含含DNADNA第78页/共120页第七十八页，共120页。芽孢芽孢(y bo)(y bo)的耐热机制的耐热机制芽孢与母

45、细胞相比不论化学组成、细微结构、生理功能等方面芽孢与母细胞相比不论化学组成、细微结构、生理功能等方面(fngmin)都完全不同。都完全不同。它含有营养细胞所没有的它含有营养细胞所没有的DPA-Ca（吡啶二羧酸钙盐）（吡啶二羧酸钙盐）渗透调节皮层膨胀渗透调节皮层膨胀(png zhng)学说学说芽孢衣对多价阳离子和水分的透性很差芽孢衣对多价阳离子和水分的透性很差皮层的离子强度很高，产生极高的渗透压夺取皮层的离子强度很高，产生极高的渗透压夺取芽孢核心的水分，结果造成皮层的充分膨胀。芽孢核心的水分，结果造成皮层的充分膨胀。核心部分的细胞质却变得高度失水，核心部分的细胞质却变得高度失水，因此，具极强的耐

46、热性。因此，具极强的耐热性。第79页/共120页第七十九页，共120页。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(y zhn)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121，12 min才能全部死亡。所以一般要求才能全部死亡。所以一般要求121，15 min。实验室常用。实验室常用121，20min。第80页/共120页第八十页，共120页。 伴孢晶体伴孢晶体(jngt)(jngt)（内内毒素）毒素） 少数芽孢杆菌，如Bacillus thuringiensis在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形(ln xn)、方形或不规则型的碱

47、溶性蛋白质晶体，为伴孢晶体。 伴孢晶体伴孢晶体(jngt)的应用的应用伴孢晶体对伴孢晶体对200多种昆虫尤其是多种昆虫尤其是鳞翅目的幼虫鳞翅目的幼虫有毒杀作用，有毒杀作用，因而可将这类产伴孢晶体的细菌制成有利于环境保护的生因而可将这类产伴孢晶体的细菌制成有利于环境保护的生物农药物农药细菌杀虫剂细菌杀虫剂。第81页/共120页第八十一页，共120页。 (6)其他的休眠构造其他的休眠构造(guzo)：孢囊、粘液孢子、蛭孢囊等：孢囊、粘液孢子、蛭孢囊等 ：是Azotobacter vinelandii（棕色固氮菌）等一些固氮菌在外界缺乏营养的条件下，由整个营养细胞外壁加厚、细胞失水而形成的一种抗干旱

48、但不耐热的圆形休眠体。不具(b j)繁殖功能。孢囊孢囊第82页/共120页第八十二页，共120页。（四）细菌（四）细菌(xjn)的的繁殖繁殖第83页/共120页第八十三页，共120页。 一个或几个细菌在固体培养基上经生长分裂形成以母细胞为中心的一堆肉眼可见的，具有一定形态结构的子细胞集团，称为一个或几个细菌在固体培养基上经生长分裂形成以母细胞为中心的一堆肉眼可见的，具有一定形态结构的子细胞集团，称为(chn wi)菌落。菌落。 如果一个菌落是由一个细菌菌体生长繁殖而成，称为如果一个菌落是由一个细菌菌体生长繁殖而成，称为(chn wi)纯种细胞群或克隆（纯种细胞群或克隆（clone） 如果将大量

49、某一纯种的细胞密集的接种到固体培养基的较大表面上，结果长成的菌落联结成一片，这叫做菌苔（如果将大量某一纯种的细胞密集的接种到固体培养基的较大表面上，结果长成的菌落联结成一片，这叫做菌苔（bacterial lawn）菌苔菌苔菌落菌落第84页/共120页第八十四页，共120页。菌落特征的描述菌落特征的描述 大小：大小：形状：形状：颜色：颜色：透明程度透明程度(chngd)：透明、不透明：透明、不透明、半透明；、半透明；隆起状态：隆起状态：边缘情况：边缘情况：表面状态：光滑、皱褶、同心环；表面状态：光滑、皱褶、同心环；表面光泽：无光泽、金属光泽；表面光泽：无光泽、金属光泽；质地：油脂状、膜状、粘、

50、脆；质地：油脂状、膜状、粘、脆；第85页/共120页第八十五页，共120页。圆、整圆、整不、波不、波状状不、叶状不、叶状规、放状规、放状细菌菌落表面结构、形态及边缘细菌菌落表面结构、形态及边缘(binyun)特征特征规、扇状规、扇状规、齿状规、齿状规、环状规、环状不、毛毯不、毛毯(motn)规、菌丝规、菌丝不、卷发不、卷发(jun f)不、丝状不、丝状不、根状不、根状第86页/共120页第八十六页，共120页。第87页/共120页第八十七页，共120页。沉淀生长沉淀生长混浊生长混浊生长表面生长表面生长第88页/共120页第八十八页，共120页。产生大量的、种类繁多的抗菌素。产生大量的、种类繁多

51、的抗菌素。其次生代谢物可作为生化药物其次生代谢物可作为生化药物酶类、维生素的生产菌；酶类、维生素的生产菌；有的有固氮能力；有的有固氮能力；具有较强的分解具有较强的分解(fnji)(fnji)复杂有机物的能力，在自然界物质循环中起着重要作用，对于土壤肥力的提高也有重要作用。复杂有机物的能力，在自然界物质循环中起着重要作用，对于土壤肥力的提高也有重要作用。定义定义(dngy)：是一类呈菌丝状生长、主要是一类呈菌丝状生长、主要(zhyo)(zhyo)以孢子繁殖和陆生性强的以孢子繁殖和陆生性强的G+G+原核生物；原核生物；生存环境：生存环境：含水量较低、有机物丰富、呈含水量较低、有机物丰富、呈微碱性微

52、碱性的土壤中。放线菌有特殊的泥腥味。估计每克土壤中约含放线菌孢子的土壤中。放线菌有特殊的泥腥味。估计每克土壤中约含放线菌孢子10107 7个。个。应用：应用：危害：危害：极少数引起动物放线菌病（皮肤、脑、肺和足部感染），极少数引起动物放线菌病（皮肤、脑、肺和足部感染），植物病害植物病害。第89页/共120页第八十九页，共120页。第90页/共120页第九十页，共120页。密切；密切；第91页/共120页第九十一页，共120页。（一）链霉菌的形态（一）链霉菌的形态(xngti)构造构造营养菌丝匍匐生长营养菌丝匍匐生长(shngzhng)于培养基于培养基内，吸收营养，排泄废物内，吸收营养，排泄废物

53、营养菌丝发育到一定阶段，营养菌丝发育到一定阶段，伸向空间形成伸向空间形成气生菌丝气生菌丝气生菌丝发育到一定阶段，其上可气生菌丝发育到一定阶段，其上可分化出形成孢子的菌丝，即分化出形成孢子的菌丝，即孢子丝孢子丝第92页/共120页第九十二页，共120页。Various types of spore-bearing structures on the streptomyces第93页/共120页第九十三页，共120页。（二）其他放线菌所特有(t yu)的形态构造1、基内菌丝断裂成大量杆菌状分生孢子的放线菌 以诺卡氏菌属（Nocardia）为代表的原始放线菌具有(jyu)发达的营养菌丝，但多数无气生

54、菌丝；以横割分裂方式产分生孢子；Nocardia第94页/共120页第九十四页，共120页。2、菌丝顶端形成少量孢子(boz)的放线菌 小单孢菌属：在基内菌丝顶端产一个孢子(boz)；小双孢菌属：在气生菌丝顶端形成2个孢子(boz)；小四孢菌属：在气生菌丝顶端形成个4孢子(boz)小多孢菌属：在气生菌丝、基内菌丝顶端形成2-10个孢子(boz)；第95页/共120页第九十五页，共120页。3、具有孢囊并产孢囊孢子的放线菌 孢囊链霉菌属：由孢子丝盘卷成孢囊，内部产生(chnshng)多个孢囊孢子Streptosporangium4、具有孢囊并产游动、具有孢囊并产游动(yu dn)孢子的放线菌孢子

55、的放线菌游动游动(yu dn)放线菌属：气生菌丝不发达，在基内菌放线菌属：气生菌丝不发达，在基内菌丝上形成孢囊，内含许多孢囊孢子；丝上形成孢囊，内含许多孢囊孢子；Actinoplanes第96页/共120页第九十六页，共120页。第97页/共120页第九十七页，共120页。干燥、不透明、表面呈致密的干燥、不透明、表面呈致密的丝绒状；丝绒状；颜色十分多样；颜色十分多样；菌落菌落(jnlu)和培养基连接紧密和培养基连接紧密，难以挑取；，难以挑取；菌落菌落(jnlu)的正反面颜色不一的正反面颜色不一致致三、放线菌的菌落三、放线菌的菌落(jnlu)特征特征第98页/共120页第九十八页，共120页。菌

56、落形态菌落形态能产生大量分枝和气生菌丝的菌种（如链霉菌）能产生大量分枝和气生菌丝的菌种（如链霉菌）不能产生大量菌丝体的菌种（如诺卡氏菌）不能产生大量菌丝体的菌种（如诺卡氏菌）菌落质地致密，与培养基结合紧密，小而不菌落质地致密，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。蔓延，不易挑起或挑起后不易破碎。粘着力差，粉质，针挑起易粉碎粘着力差，粉质，针挑起易粉碎第99页/共120页第九十九页，共120页。第三节第三节 蓝细菌（蓝细菌（Cyanobacteria）1、概念、概念(ginin)也称蓝藻或蓝绿藻（也称蓝藻或蓝绿藻（blue-green algaeblue-green algae

57、），是一类含有叶绿素），是一类含有叶绿素a a、能以水作为供氢体和电子供体、通过光合作用将光能转变成化学能以水作为供氢体和电子供体、通过光合作用将光能转变成化学能、同化能、同化CO2CO2为有机物质为有机物质(wzh)(wzh)的光合细菌。的光合细菌。2、分布、分布(fnb)：极广：极广先锋生物先锋生物以前曾归于藻类，因为它和高等植物一样具有光合色素以前曾归于藻类，因为它和高等植物一样具有光合色素-叶绿素叶绿素a a，能进行产氧型光合作用。，能进行产氧型光合作用。第100页/共120页第一百页，共120页。3、形态、形态(xngti)结构结构：3 3）结构）结构(jigu)(jigu)： 细胞

58、核无核膜，细胞壁含胞壁酸和二氨基庚二酸，细胞核无核膜，细胞壁含胞壁酸和二氨基庚二酸，G-G-。细胞中含有叶绿素细胞中含有叶绿素a a；无鞭毛，但能在固体表面滑行，进行光趋避运动。无鞭毛，但能在固体表面滑行，进行光趋避运动。分泌粘液层、荚膜或形成鞘衣，具有分泌粘液层、荚膜或形成鞘衣，具有(jyu)(jyu)强的抗干强的抗干旱能力。旱能力。许多种类细胞质中有气泡，使菌体漂浮，保持在光线最充许多种类细胞质中有气泡，使菌体漂浮，保持在光线最充足的地方，以利光合作用。足的地方，以利光合作用。2 2）形态：）形态：差异极大差异极大1 1）大小：）大小：3-10um3-10um，最大可达，最大可达60um6

59、0um球状、杆状球状、杆状丝状：有丝状：有异形胞异形胞的、无异形胞的、分支的的、无异形胞的、分支的第101页/共120页第一百零一页，共120页。4 4、特化细胞、特化细胞(xbo)(xbo)1）异型胞：）异型胞： 是存在于丝状生长种类中的形大、壁厚、专司是存在于丝状生长种类中的形大、壁厚、专司(zhun s)固氮功能的细胞，数目少而不定，位于细胞的中间或末端。固氮功能的细胞，数目少而不定，位于细胞的中间或末端。2）静息孢子：是一种长在细胞链中间或末端的形大、壁厚、色深的休眠细胞，富含贮藏物，能抵抗干旱等不良环境。）静息孢子：是一种长在细胞链中间或末端的形大、壁厚、色深的休眠细胞，富含贮藏物，

60、能抵抗干旱等不良环境。3）链丝段；藻殖段，繁殖功能）链丝段；藻殖段，繁殖功能4）内孢子；球或三角形，繁殖功能）内孢子；球或三角形，繁殖功能第102页/共120页第一百零二页，共120页。 螺旋藻就是蓝细菌的一种，原生长在热带地区高浓度碱性盐湖中。它是生长于水体中的一种微小生物，在显微镜下可见螺旋藻就是蓝细菌的一种，原生长在热带地区高浓度碱性盐湖中。它是生长于水体中的一种微小生物，在显微镜下可见(kjin)其形态为螺旋丝状，由此得其名；其形态为螺旋丝状，由此得其名；蓝细菌的作用蓝细菌的作用(zuyng)：有益：螺旋藻有益：螺旋藻 据测定，它体内优质高蛋白含量高达据测定，它体内优质高蛋白含量高达6