高中生物竞赛——微生物学全套资料

1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流高中生物竞赛微生物学全套资料.精品文档.第一章 绪论第二章 微生物类群与形态结构第三章 微生物的纯培养和显微技术第四章 微生物的营养第五章 微生物的代谢第六章 微生物的生长繁殖及其控制第七章 病毒第八章 微生物的遗传第九章 微生物生态第十章 感染与免疫第一章 绪论一 、 微生物学定义: 研究微生物在一定条件下的形态结构，生理生化，遗传变异以及微生物的进化，分类，生态等生命活动规律及其应用的一门科学。2.研究对象微生物1）微生物与我们微生物无处不在，我们无时不生活在“微生物的海洋”中。细菌数亿/g土壤，土壤中的细菌总重量估计为：10034 10

2、 12 吨；每张纸币带细菌：900万个人体体表及体内存在大量的微生物：皮肤表面：平均10万个细菌/平方厘米；口腔：细菌种类超过500种；肠道：微生物总量达100万亿，粪便干重的1/3是细菌，每克粪便的细菌总数为：1000亿个；每个喷嚏的飞沫含4500-150000个细菌，重感冒患者为8500万少数微生物也是人类的敌人！鼠疫；天花；艾滋病；疯牛病；埃博拉病毒；可以说，微生物与人类关系的重要性，你怎么强调都不过分，微生物是一把十分锋利的双刃剑，它们在给人类带来巨大利益的同时也带来“残忍”的破坏。它给人类带来的利益不仅是享受，而且实际上涉及到人类的生存。 微生物的特点： （1）体积小， 面积大：测量

3、单位：微米或钠米 杆菌的平均长度：2 微米；1500个杆菌首尾相连= 一粒芝麻的长度；10-100亿个细菌加起来重量 = 1毫克； 面积/体积比：人 = 1，大肠杆菌 = 30万； 这样大的比表面积特别有利于它们和周围环境进行物质、能量、信息的交换。微生物的其它很多属性都和这一特点密切相关。 对1cm3固体做10倍系列三维分割后的比面值变化（2）吸收多 ，转化快：微生物获取营养的方式多种多样，其食谱之广是动植物完全无法相比的！纤维素、木质素、几丁质、角蛋白、石油、甲醇、甲烷、天然气、塑料、酚类、氰化物、各种有机物均可被微生物作为粮食一头500 kg的食用公牛，24小时生产 0.5 kg蛋白质,

4、而同样重量的酵母菌，以质量较次的糖液（如糖蜜）和氨水为原料，24小时可以生产 50000 kg优质蛋白质（3）生长旺，繁殖快大肠杆菌一个细胞重约10 12 克，平均20分钟繁殖一代24小时后： 4722366500万亿个后代，重量达到：4722吨48小时后：2.2 10 43个后代，重量达到2.2 10 25 吨相当于4000个地球的重量！（4）适应强，易变异：抗热：有的细菌能在265个大气压，250 的条件下生长；自然界中细菌生长的最高温度可以达到113 ；有些细菌的芽孢，需加热煮沸8小时才被杀死；抗寒：有些微生物可以在12 30的低温生长；抗酸碱：细菌能耐受并生长的pH范围：pH 0.5

5、13耐渗透压：蜜饯、腌制品，饱和盐水（NaCl, 32%)中都有微生物生长；抗压力：有些细菌可在1400个大气压下生长个体小、结构简、且多与外界环境直接接触繁殖快、 数量多（突变率：10-5 10-10）短时间内产生大量的变异后代。 （5）分布广，种类多：（6）起源早，发现晚：38亿年前，生命在海洋中出现300多年前人们才真正发现微生物的存在26亿年前，陆地上就可能存在微生物，虽然目前已定种的微生物只有大约10万种，远较动植物为少，但一般认为目前为人类所发现的微生物还不到自然界中微生物总数的1%级界宽（7）休眠长：世界上最古老的活细菌（芽孢）：2.5亿年3.在生物界中的地位 Wittaker(

6、1969): 五界系统Woes(1977，1990): 三原界分类系统，包括细菌，古生菌，真核生物4.内容及分科 工业微生物学农业微生物学医学微生物学药学微生物学兽医微生物学食品微生物学预防微生物学 微生物学基础微生物学 应用微生物学 按过程或功能分按与疾病的关系分按生态环境分按技术与工艺分 按应用范围分细菌学真菌学病毒学菌物学原生动物学藻类学 免疫学 医学微生物学 流行病学分析微生物学 微生物学技术学 发酵微生物学 遗传工程微生物学分类微生物生理学微生物遗传学微生物生态学 分子微生物学 细胞微生物学 微生物基因组学土壤微生物学海洋微生物学环境微生物学 水微生物学 宇宙微生物学按微生物种类分二

7、、微生物的发现和微生物学的建立和发展（一）微生物的发现：我国8000年前就开始出现了曲蘖酿酒，；制酱，醋4000年前埃及人已学会烘制面包和酿制果酒； 2500年前发明酿酱、醋，用曲治消化道疾病； 公元六世纪(北魏时期)贾思勰的巨著“齐民要术”； 公元2世纪，张仲景：禁食病死兽类的肉和不清洁食物； 公元前112年-212年间，华佗：“割腐肉以防传染”； 公元九世纪痘浆法、痘衣法预防天花； 1346年，克里米亚半岛上的法卡城之战(靼坦人-罗马人)； 16世纪，古罗巴医生G.Fracastoro：疾病是由肉眼看不见的生物(living creatures)引起的；1641年，明末医生吴又可也提出“戾

8、气”学说 显微镜的发明：列文虎克（荷兰）：1664年，英国人虎克（Robert Hooke）曾用原始的显微镜对生长在皮革表面及蔷薇枯叶上的霉菌进行观察，首次看见并描述微生物：1676年，微生物学的先驱荷兰人列文虎克（Antony van leeuwenhoek）首次观察到了细菌。他没有上过大学，是一个只会荷兰语的小商人，但却在1680年被选为英国皇家学会的会员。列文虎克利用业余时间制造过400多架单式显微镜和放大镜，放大率一般为50200倍。 1、发展过程史前期初创期：列文虎克 、显微镜奠基期发展期成熟期（二）微生物学的建立和发展 2、微生物学的奠基法国人巴斯德（Louis Pasteur）（

9、18221895）(1) 发现并证实发酵是由微生物引起的；(2) 彻底否定了“自然发生”学说；著名的曲颈瓶试验无可辩驳地证实，空气内确实含有微生物，是它们引起有机质的腐败。(3) 免疫学预防接种首次制成狂犬疫苗(4)其他贡献巴斯德消毒法：6065作短时间加热处理，杀死有害微生物德国人柯赫（Robert Koch）（18431910） （1）微生物学基本操作技术方面的贡献a）细菌纯培养方法的建立土豆切面 营养明胶 营养琼脂（平皿）b）设计了各种培养基，实现了在实验室内对各种微生物的培养c）流动蒸汽灭菌（2）对病原细菌的研究作出了突出的贡献：a）具体证实了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌b）发现了肺结核病

10、的病原菌；（1905年获诺贝尔奖）c）证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则 著名的柯赫原则柯赫原则1、 在每一相同病例中都出现这种微生物；2 、要从寄主分离出这样的微生物并在培养基中培养出来；3、用这种微生物的纯培养接种健康而敏感的寄主，同样的疾病会 重复发生；4 、从试验发病的寄主中能再度分离培养出这种微生物来。3、微生物学发展过程中的重大事件1890 Von Behring制备抗毒素治疗白喉和破伤风1892 Ivanovsky 提供烟草花叶病毒是由病毒引起的证据；1928 Griffith发现细菌转化；对其机理的研究导致DNA是遗传物质的确证；外源遗传物质导入各种细胞的基因重组技术

11、的建立；1929 Fleming 发现青霉素；1944 Avery等证实转化过程中DNA是遗传信息的载体；1953 Watson和Crick提出DNA双螺旋结构；19701972 Arber、Smith和Nathans发现并提纯了DNA限制性内切酶1977 Woese提出古生菌是不同于细菌和真核生物的特殊类群 Sanger首次对f174噬菌体DNA进行了全序列分析；19821983 Prusiner发现朊病毒(prion)；19831984 Mullis 建立PCR技术；1995 第一个独立生活的细菌(流感嗜血杆菌)全基团组序列测定完成；1996 第一个自养生活的古生菌基因组测定完成 1997

12、 第一个真核生物(啤酒酵母)基因组测序完成 4、20世纪的微生物学十九世纪末到二十世纪中期：微生物学：鉴定病原菌、研究免疫学及其在预防疾病中的作用、寻找化学治疗药物、分析微生物的化学活性。普通生物学：细胞的构造及其在繁殖和发展中的作用、植物和动物的遗传和进化的机制。 20世纪40年代后，微生物自身的特点使其成为生物学研究的“明星”，微生物学很快与生物学主流汇合，并被推到了整个生命科学发展的前沿，获得了迅速的发展，在生命科学的发展中作出了巨大的贡献。微生物学与生物学发展的主流汇合、交叉，获得了全面、深入的发展5、21世纪微生物学展望与其他学科实现更广泛的交叉，获得新的发展学科交叉永远是科学创新的

13、源泉！微生物基因组的序列测定和分析；微生物的快速检定；微量热技术对生命过程的研究计算机技术与微生物学的结合。三、 微生物学对生命科学的促进1. 多学科交叉促进微生物学的全面发展2. 促进重大理论问题的突破3. 对生命科学研究技术的贡献4. 微生物与人类基因组计划生命科学基础理论：分子遗传学，分子生物学研究技术：动植物细胞培养 ，组织培养基因组计划：模式生物（真核生物，酵母菌）四、我国微生物学界面临的机遇和挑战生物工程学遗传工程（主导）细胞工程微生物工程（发酵工程）（基础）酶工程生物反应器工程获得工程菌（工程细胞柱）医学工业农业获得产品思 考 题： 试根据微生物的特点，谈谈为什么说微生物既是人类

14、的敌人，更是人类的朋友。 为什么说巴斯德和柯赫是微生物学的真正奠基人？第二章 微生物的纯培养和显微技术微生物的基本特点：小！ 在绝大多数情况下都是利用微生物的群体来研究其属性；微生物的物种（菌株）一般也是以群体的形式进行繁衍、保存；培养技术在微生物学中具有重要意义！几个概念：培养物：微生物学中，在人为规定的条件下培养繁殖得到的微生物群体称为培养物。混合培养物：含有多种微生物的培养物；纯培养物：只有一种微生物的培养物；纯培养技术是进行微生物学研究的基础微生物个体微小的特点决定了显微技术是进行微生物研究的一项重要技术，因为绝大多数微生物的个体形态及其内部结构只能通过显微镜才能进行观察和研究。第一节

15、 微生物的分离和纯培养从混杂的群体中分离特定的某一种微生物，是研究和利用微生物的第一步。一、无菌技术用于分离、培养微生物的器具事先不含任何微生物；在转接、培养微生物时防止其它微生物的污染。1、微生物培养的常用器具及其灭菌常用的器具：试管、瓶子、培养皿等常用的灭菌方法：高压蒸汽灭菌 高温干热灭菌2、接种操作：无菌操作。 二、分离纯培养 培养基：液体培养基；固体培养基； 半固体培养基； 1、用固体培养基分离纯培养菌落（colony）：单个微生物在适宜的培养基表面或内部生长、繁殖到 一定程度可以形成肉眼可见的、有一 定形态结构的子细胞生 长群体。菌苔(lawn):当固体培养基表面众多菌落连成一片时便

16、成为菌苔。固体培养基分离方法 不同微生物在特定培养基上生长形成的菌落或菌苔一般都具有稳定的特征（形状、颜色等），可以成为对该微生物进行分类、鉴定的重要依据。同一细菌在不同的培养基平板上形成不同特征的菌落。固体培养基分离方法包括：稀释倒平板涂布平板法平板划线法厌氧微生物分离-稀释摇管法菌落的培养特征2、 液体培养基分离方法-稀释法稀释法进行液体分离必须在同一个稀释度的许多平行试管中，大多数（一般应超过95%）表现为不生长。例如：若同一稀释度的试管中有95%表现为不生长，则生长的试管中仅含一个细胞的几率为：4.8%； 含二个细胞的几率为：0.12%； 含三个细胞的几率为：0.002%则：0。048

17、/（0.048+0.0012+0.00002）=0.975在有细菌生长的试管中得到纯培养的几率为97.5%3、单细胞（孢子）分离一般采用显微操作仪，在显微镜下进行t 操作难度与细胞或个体的大小成反比t 单细胞（单孢子）分离:可以采取显微分离法从混杂 群体中直接分离单个细胞或单个个体进行培养以获得纯培养4、选择培养分离用于微生物群落中数量占少数的微生物的分离纯化：原理：抑制大多数其它微生物的生长；使待分离的微生物生长更快；使待分离的微生物在群落中的数量上升；使待分离的微生物生长“突出”，直接挑取待分离的微生物的菌落获得纯培养。 1） 利用选择平板进行直接分离：根据微生物的特点选择不同的培养条件，

18、使待分离的微生物生长，其它微生物的生长被抑制，或使待分离的微生物的生长特征明显不同于其它微生物。t 高温下培养：分离嗜热细菌；t 培养基中不含N：分离固氮菌；t 培养基加抗生素：分离抗性菌； t 牛奶平板：分离蛋白酶产生菌；t 颜色反应：分离特定的菌株；t 利用特定细菌的滑动特点进行分离纯化；2） 富集培养：利用不同微生物间生命活动特点的不同，制定特定的环境条件，使 仅适应于该条件的微生物旺盛生长，待分离微生物在群落中的数量大大增加，从自然界中分离到所需的特定微生物。 富集培养过程利用该方法，可根据微生物的特殊要求，从自然界分离出特定已知微生物种类，分离培养在特定环境中能生长的微生物；三、二元

19、培养物培养物中只含有二种微生物，而且是有意识地保持二者之间的特定关系的培养物称为二元培养物。如：病毒和宿主细胞；纤毛虫、变形虫和粘细菌。第二节 显微镜和显微技术几个基本概念：放大：被观察物越小，放大倍数应越大，否则难以看清！ 分辨率：能辨别两点之间最小距离的能力 反差：被观察物区别于背景的程度与显微镜的自身特点有关，但也取决于进行显微观察时对显微镜的正确使用及良好的标本制作和观察技术，这就是显微技术。一、显微镜的种类及原理1. 普通光学显微镜光学显微镜一般配置的最大放大倍数是多少？为什么？目镜：10 15 ；物镜： 100 ；总放大倍数10001500 ；如何实现光学显微镜一般配置的最大放大倍

20、数？其原理？使用油镜，即在100 物镜和载玻片之间滴加香柏油； 分辨率（最小可分辨距离）= 0.5 /n sin为物镜镜口角的半数，它取决于物镜的直径和工作距离 n：玻片与物镜间介质的折射率空气 (n=1.0)、水 (n=1.33)、香柏油 (n=1.52)、玻璃 ( n=1.54)显微观察时可根据物镜的特性而选用不同的介质用浸没油取代空气的作用：介质折射率提高 数值孔径值和分辨率均得到提高浸没油与玻璃的折射率相近很多原来由于在透镜及载片表面的反射和折射而损失的光线可以进入物镜，使照明亮度提高，改善观察效果。光学显微镜物镜的特性人眼的分辨能力在0.2 mm左右，因此光学显微镜的最大有效放大倍数

21、（使用油镜）是1,000到1,5002. 暗视野显微镜3. 相差显微镜形成亮背景暗物象的结果4. 荧光显微镜5. 透射电子显微镜；6. 扫描电子显微镜能否用扫描电镜来观察样品的内部结构，而用透射电镜来观察样品的表面结构？7. 扫描隧道显微镜二、显微观察样品的制备光学显微镜的制样1. 活体观察：压滴法、悬滴法、菌丝埋片法1. 染色观察原因： 加大反差，便于观察 细菌染色法：死菌：正染色：简单染色法鉴别染色法：革兰氏染色法；抗酸性染色法；姬姆萨染色法；芽孢染色法；负染色：荚膜染色法等 活菌：用美蓝或TTC（氧化三苯基四氮唑）等做活菌染色 思考题：1、为什么说Koch等建立的微生物纯培养技术是微生物

22、学建立与发展的基石？一般可用哪些方法获得微生物的纯培养？2、微生物的最显著特征就是个体微小，通常只能通过显微镜进行观察。试列举在显微观察中通过改变样品的反差以改善观察效果的技术及方法。第三章 微生物类群与形态结构第一节 原核微生物原核微生物的种类 : 真细菌 、放线菌、 蓝细菌、 支原体、衣原体、 立克次氏体、古细菌一、真细菌（一）一般形态基本形态：球状， 杆状， 螺旋状。 1、球状细胞个体呈球形或椭圆形，不同种的球菌在细胞分裂时会形成不同的空间排列方式，常被作为分类依据。（金黄色葡萄球菌，淋病奈瑟氏球菌， 肺炎链球菌）2、杆状细胞呈杆状或圆柱形，一般其粗细（直径）比较稳定，而长度则常因培养时

23、间、培养条件不同而有较大变化。杆状细菌的排列方式常因生长阶段和培养条件而发生变化，一般不作为分类依据。如：枯草芽孢杆菌，地衣芽孢杆菌， 铜绿假单胞菌， 炭疽杆菌，破伤风梭菌3、螺旋状弧菌 螺旋菌 螺旋体菌弧菌：菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈，形似“C”字或逗号，鞭毛偏端生。如：霍乱弧菌， 寄生性弧菌-蛭弧菌螺旋菌：菌体回转如螺旋，螺旋数目和螺距大小因种而异，鞭毛二端生，细胞壁坚韧，菌体较硬。螺旋体菌：菌体柔软，用于运动的类似鞭毛的轴丝位于细胞外鞘内。如：梅毒密螺旋体4、其它形状1）柄杆菌（prosthecate bacteria）细胞上有柄（stalk）、菌丝（hyphae）、附器（appe

24、ndages）等细胞质伸出物，细胞呈杆状或梭状，并有特征性的细柄。一般生活在淡水中固形物的表面，其异常形态使得菌体的表面积与体积之比增加，能有效地吸收有限的营养物；2）星形细菌（star-shaped bacteria ）3）方形细菌（square-ahaped bacteria）4）异常形态环境条件的变化： 物理、化学因子的刺激 阻碍细胞正常发育 培养时间过长 细胞衰老 环境条件恢复正常 营养缺乏 异常形态正常形态 自身代谢产物积累过多 （二）大小最小：与无细胞结构的病毒相仿（50 nm；）最大：肉眼可见（0.75 mm）；费氏刺骨鱼菌(0.08 mm x 0.6 mm)(Epulopisc

25、ium fishelsoni)比大肠杆菌大100万倍（1985年发现）德国科学家H. N. Schulz等1999年在纳米比亚海岸的海底沉积物中发现的一种硫磺细菌（sulfur bacterium），其大小可达0.75 mm，Thiomargarita namibiensis，-“纳米比亚硫磺珍珠” 最大和最小细菌的个体大小悬殊：Thiomargarita namibiensis（0.75mm）是T.nanobacteria（50 nm） 的10亿 100 亿倍。 一般细菌的大小范围：球菌 0.5 1 mm （直径）杆菌 0.2 1 mm （直径） X 1 80 mm（长度）螺旋菌 0.3 1

26、 mm （直径） X 1 50 mm（长度）(长度是菌体两端点之间的距离，而非实际长度) （三）细胞的结构与功能一般构造：一般细菌都有的构造。特殊构造：部分细菌具有的或一般细菌在特殊环境下才有的构造。1、细胞壁1）概念：细胞壁（cell wall）是位于细胞表面，内侧紧贴细胞膜的一层较为坚韧，略具弹性的细胞结构。2）证实细胞壁存在的方法：（1）细菌超薄切片的电镜直接观察；（2）质、壁分离与适当的染色，可以在光学显微镜下看到细胞壁；（3）机械法破裂细胞后，分离得到纯的细胞壁； （4）制备原生质体，观察细胞形态的变化；3）细胞壁的功能：（1）固定细胞外形和提高机械强度；（2）为细胞的生长、分裂和鞭

27、毛运动所必需；（3）渗透屏障，阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物质（分子量大于800）进入细胞，保护细胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物质的损伤；（4）细菌特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性的物质基础；4）革兰氏染色与细胞壁：（1）革兰氏染色细菌染色法：死菌：正染色 ：简单染色法 鉴别染色法 革兰氏染色法 抗酸性染色法 芽孢染色法 死菌姬姆萨染色法 负染色： 荚膜染色法等 活菌：用美蓝或TTC（氧化三苯基四氮唑）等作活菌染色革兰氏染色1、用碱性染料结晶紫对菌悬液涂片进行初染；2、用碘溶液进行媒染，其作用是提高染料和细胞间的相互作用从而使二者结合得更牢固；3、用乙醇或丙酮冲洗进行脱

28、色。在经历脱色后仍将结晶紫保留在细胞内的为革兰氏阳性细 菌，而革兰氏阴性细菌的结晶紫被洗掉，细胞呈无色； 4、用一种与结晶紫具有不同颜色的碱性染料对涂片进行复染。例如沙黄，它使原来无色的 革兰氏阴性细菌最后呈现桃红到红色，而革兰氏阳性细菌继续保持深紫色。表3-1 革兰氏阳性和阴性细菌细胞壁成分的比较（2）革兰氏阳性细菌的细胞壁：肽聚糖（90%）：聚糖 肽：四尾肽，肽桥 磷壁酸（10%）：壁磷壁酸，膜磷壁酸 周质空间A、 肽聚糖(peptidoglycan)：又称粘肽(mucopeptide)、胞壁质(murein)或粘质复合物 (mucocomplex)，是真细菌细胞壁中的特有成分。结合在革兰

29、氏阳性细菌细胞壁上的一种酸性多糖厚约2080nm，由40层左右的网格状分子交织成的网套覆盖在整个细胞上。 双糖单位中的-1,4-糖苷键很容易被溶菌酶(lysozyme)所水解，从而引起细菌因肽聚糖细胞壁的“散架”而死亡。目前所知的肽聚糖已超过100种，在这一“肽聚糖的多样性”中，主要的变化发生在肽桥上。B、 磷壁酸： 革兰氏阳性细菌细胞壁上特有的化学成分，主要成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。壁磷壁酸：与肽聚糖分子间进行共价结合，用稀酸或稀碱可以提取。跨越肽聚糖层并与细膜磷壁酸：与细胞膜相交联，又称脂磷壁酸，由甘油磷酸链分子与细胞膜上的磷脂进行共 价结合后形成，可用45%热酚水提取，也可用热水从脱脂

30、的冻干细菌中提取。主要生理功能：细胞壁形成负电荷环境，增强细胞膜对二价阳离子的吸收；二价阳离子，特别是高浓度的Mg2+的存在，对于保持膜的硬度，提高细胞膜上需Mg2+的合成酶的活性极为重要；增强某些致病菌对宿主细胞的粘连、避免被白细胞吞噬以及抗补体的作用； 革兰氏阳性细菌特异表面抗原的物质基础；噬菌体的特异性吸附受体；（可作为细菌分类、鉴定的依据）能调节细胞内自溶素(autolysin)的活力，防止细胞因自溶而死亡。贮藏磷元素；（3）革兰氏阴性细菌的细胞壁：例如： 大肠杆菌 肽聚糖（10%）； 外膜：脂多糖，磷脂 ；外膜蛋白（脂蛋白，孔蛋白，其他未知蛋白 ）；周质空间；A、 肽聚糖：埋藏在外膜

31、层之内，是仅由12层肽聚糖网状分子组成的薄层(23nm)；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；没有特殊的肽桥，只形成较为疏稀、机械强度较差的肽聚糖网套；具内消旋二氨基庚二酸(m-DAP)（只在原核微生物细胞壁上发现）；B、外膜(outer membrane) :位于革兰氏阴性细菌细胞壁外层，由脂多糖、磷脂和脂蛋白等若干种蛋白质组成的膜，有时也称为外壁。 脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）：位于革兰氏阴性细菌细胞壁最外层的一层较厚（810nm）的类脂多糖类物质，由类脂A、核心多糖(core polysaccharide)和O-特异侧链（O-sp

32、ecific side chain，或称O-多糖或O-抗原）三部分组成。脂多糖的主要功能： LPS结构的多变，决定了革兰氏阴性细菌细胞表面抗原决定簇的多样性； LPS负电荷较强，与磷壁酸相似，也有吸附Mg2+、Ca2+等阳离子以提高其在细胞表面浓度的作用，对细胞膜结构起稳定作用。具有控制某些物质进出细胞的部分选择性屏障功能；许多噬菌体在细胞表面的吸附受体；类脂A是革兰氏阴性细菌致病物质内毒素的物质基础；C、外膜蛋白(outer membrane protein)：嵌合在LPS和磷脂层外膜上的蛋白。 孔蛋白（porins）：是由三个相同分子量（36000）蛋白亚基组成的一种三聚体跨膜蛋白，中间有

33、一直径约1nm的孔道，通过孔的开、闭，可对进入外膜层的物质进行选择。非特异性孔蛋白： 可通过分子量小于800900的任何亲水性分子特异性孔蛋白： 只容许一种或少数几种相关物质通过，如维生素B12和核苷酸等。脂蛋白(lipoprotein)：是一种通过共价键使外膜层牢固地连接在肽聚糖内壁层上的蛋白，分子量约为7200。D、 周质空间(periplasmic space, periplasm)，又称壁膜间隙在革兰氏阴性细菌中，一般指其外膜与细胞膜之间的狭窄空间（宽约1215nm），呈胶状。周质空间是进出细胞的物质的重要中转站和反应场所，在周质空间中，存在着多种周质蛋白（periplasmic pr

34、oteins），如水解酶类；合成酶类；结合蛋白；受体蛋白。革兰氏阳性和阴性细菌的比较5）细胞壁缺陷细菌： 缺壁细菌：实验室或宿主体内形成：缺壁突变-L型细菌 人工去壁：基本去尽-原生质体（G+） 部分去除-球状体（G-） 在自然界长期进化中形成-支原体（1）L型细菌（L-form of bacteria）细菌在某些环境条件下（实验室或宿主体内）通过自发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷变异型。特点：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“滤过型细菌”； 对渗透敏感，在固体培养基上形成“油煎蛋”似的小菌落（直径在0.1mm左右）；（2）原生质体（protoplast）

35、在人为条件下，用溶菌酶处理或在含青霉素的培养基中培养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、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：对环境条件变化敏感，低渗透压、振荡、离心甚至通气等都易引起其破裂； 有的原生质体具有鞭毛，但不能运动，也不被相应噬菌体所感染； 在适宜条件（如高渗培养基）可生长繁殖、形成菌落，形成芽孢。及恢复成有细胞壁的正常结构。 比正常有细胞壁的细菌更易导入外源遗传物质，是研究遗传规律和进行原生质体育种的良好实验材料（3）球状体(sphaeroplast) ，又称原生质球采用上述同样方法，针对革兰氏阴性细菌处理后而获得的残留部分细胞壁（外壁层）

36、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。（4）支原体(Mycoplasma)在长期进化过程中形成的、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，所以即使缺乏细胞壁，其细胞膜仍有较高的机械强度。2、细胞膜1）概念：细胞质膜（cytoplasmic membrane），又称质膜（plasma membrane）、细胞膜（cell membrane）或内膜（inner membrane），是紧贴在细胞壁内侧、包围着细胞质的一层柔软、脆弱、富有弹性的半透性薄膜，厚约78nm，由磷脂（占20%30%）和蛋白质（占50%70%）组成

37、。2）观察方法 质壁分离后结合鉴别性染色在光学显微镜下观察；原生质体破裂；超薄切片电镜观察；3）细胞膜的化学组成与结构模型 非极性尾则由长链脂肪酸通过酯键连接在甘油的C1和C2位上组成，其链长和饱和度因细菌种类和生长温度而异。在极性头的甘油3C上，不同种微生物具有不同的R基，如磷脂酸、磷脂酰甘油、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰胆碱、磷脂酰丝氨酸或磷脂酰肌醇等。 液态镶嵌模型(fluid mosaic model)膜的主体是脂质双分子层；脂质双分子层具有流动性；整合蛋白因其表面呈疏水性，故可“溶”于脂质双分子层的疏水性内层中；周边蛋白表面含有亲水基团，故可通过静电引力与脂质双分子层表面的极性头相连；脂质分

38、子间或脂质与蛋白质分子间无共价结合；脂质双分子层犹如一“海洋”，周边蛋白可在其上作“漂浮”运动，而整合蛋白则似“冰山”状沉浸在其中作横向移动。4）甾醇类物质 原核生物与真核生物的最大区别就是其细胞膜中一般不含胆固醇，而是含有hopanoid。5）细胞膜的功能选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送；是维持细胞内正常渗透压的屏障；合成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；膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系，是细胞的产能场所；是鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位；6）间体（mesosome，或中体） 细胞质膜内褶而形成的囊状构造，其中充满着

39、层状或管状的泡囊。多见于革兰氏阳性细菌。3、细胞质和内含物1） 概念细胞质（cytoplasm）是细胞质膜包围的除核区外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。含水量约80%。 细胞质的主要成分为核糖体、贮藏物、多种酶类和中间代谢物、质粒、各种营养物和大分子的单体等，少数细菌还有类囊体、羧酶体、气泡或伴孢晶体等。2）颗粒状贮藏物(reserve materials)：贮藏物是一类由不同化学成分累积而成的不溶性沉淀颗粒，主要功能是贮存营养物。贮藏物： 碳源及能源类；糖原；聚-羟丁酸（PHB）；硫粒；藻青素；藻青蛋白； 磷源（异染粒）；淀粉粒3）磁小体(megnetosome)趋磁细菌细胞中含有的大

40、小均匀、数目不等的Fe3O4颗粒，外有一层磷脂、蛋白或糖蛋白膜包裹。 功能是导向作用，即借鞭毛游向对该菌最有利的泥、水界面微氧环境处生活实用前景，包括生产磁性定向药物或抗体，以及制造生物传感器等4）羧酶体(carboxysome)一些自养细菌细胞内的多角形或六角形内含物，其大小与噬菌体相仿，约10nm，内含1,5-二磷酸核酮糖羧化酶，在自养细菌的CO2固定中起着关键作用。 5）气泡（gas vocuoles）许多光合营养型、无鞭毛运动的水生细菌中存在的充满气体的泡囊状内含物，大小为0.21.0m75nm，内由数排柱形小空泡组成，外有2nm厚的蛋白质膜包裹。功能：调节细胞比重以使细胞漂浮在最适水

41、层中获取光能、O2和营养物质6）载色体（Chromatophore）光合细菌进行光和作用的部位相当于绿色植物的叶绿体。4、核区（nuclear region or area）原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核。5、特殊的休眠构造芽孢1）概念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、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体，称为芽孢（endospore或spore，偶译“内生孢子”）。2）细菌芽孢的特点整个生物界中抗逆性最强的生命体，耐高温，抗紫外； 芽孢是细菌的休眠体，在适宜的条件下可以重新转变成为营养态细胞；无繁殖功能，一个营养细胞仅形成一个芽孢； 3）芽孢的形成与

42、芽孢的萌发过程4）芽孢的耐热机制渗透调节皮层膨胀学说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，因此，具极强的耐热性。5）研究芽孢的意义是否能消灭芽孢是衡量各种消毒灭菌手段的最重要的指标。产芽孢细菌的保藏多用其芽孢。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。 6）伴孢晶体（parasporal crystal）少数芽孢杆菌，例如苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)在其形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体内毒素，称为伴孢晶

43、体。特点：不溶于水，对蛋白酶类不敏感；容易溶于碱性溶剂。伴孢晶体对200多种昆虫尤其是鳞翅目的幼虫有毒杀作用，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物农药细菌杀虫剂。6、细菌细胞壁以外的构造 糖被（glycocalyx）1) 概念：包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质。糖被分为： 荚膜（capsule或macrocapsule，大荚膜） 微荚膜(microcapsule) 粘液层(slimelayer)菌胶团(zoogloea)2）特点（1）主要成分是多糖、多肽或蛋白质，尤以多糖居多。经特殊的荚膜染色，特别是负染色（又称背景染色）后可在光学显微镜清楚地观察到它的存在。（2

44、）产生糖被是微生物的一种遗传特性，其菌落特征及血清学反应是是细菌分类鉴定的指标之一。（3）荚膜等并非细胞生活的必要结构，但它对细菌在环境中的生存有利。（详见P 57-58）（4）细菌糖被与人类的科学研究和生产实践有密切的关系。（详见P58）7、细菌细胞壁以外的构造 鞭毛(flagellum,复flagella)1) 概念：某些细菌细胞表面着生的一至数十条长丝状、螺旋形的附属物，具有推动细菌运动功能，为细菌的“运动器官”。鞭毛长度：1520m；直径：0.010.02m2）观察和判断细菌鞭毛的方法电子显微镜直接观察；光学显微镜下观察：鞭毛染色和暗视野显微镜；根据培养特征判断：半固体穿刺、菌落（菌苔

45、）形态；3）鞭毛的结构及其运动机制结构：基体（basal body） 钩形鞘（hook） 鞭毛丝（filament） 鞭毛的生长方式是在其顶部延伸 着生方式：单端鞭毛，端生丛毛，周生鞭毛，两端生鞭毛。4）鞭毛推动细菌运动的特点（1）速度一般速度在每秒2080m范围；最高可达每秒100m（每分钟达到3000倍体长）；超过了陆上跑得最快的动物猎豹猎豹的速度（每分钟1500倍体长或每小时110公里）。（2）方式细菌以推进方式做直线运动，以翻腾形式做短促转向运动（3）细菌的趋避运动鞭毛的功能是运动，这是原核生物实现其趋性（taxis）即趋向性的最有效方式。 化学趋避运动或趋化作用（chemotaxis

46、）：细菌对某化学物质敏感，通过运动聚集于该物质的高浓度区域或低浓度区域。光趋避运动或趋光性（phototaxis）：有的细菌能区别不同波长的光而集中在一定波长光区内。趋磁运动或趋磁性（magnetotaxis），趋磁细菌根据磁场方向进行分布。8、细菌细胞壁以外的构造 菌毛(fimbria，复数fimbriae)定义：长在细菌体表的纤细、中空、短直、数量较多的蛋白质类附属物，具有使菌体附着于物体表面的功能。每个细菌约有250300条菌毛。有菌毛的细菌一般以革兰氏阴性致病菌居多，借助菌毛可把它们牢固地粘附于宿主的呼吸道、消化道、泌尿生殖道等的粘膜上，进一步定植和致病。9、细菌细胞壁以外的构造 性毛

47、(pili,单数pilus)一般见于革兰氏阴性细菌的雄性菌株（即供体菌）中，其功能是向雌性菌株（即受体菌）传递遗传物质。有的性毛还是RNA噬菌体的特异性吸附受体。二、放线菌（一） 概念：放线菌是具有菌丝、以孢子进行繁殖、革兰氏染色阳性的一类原核微生物，属于真细菌范畴。在形态上具有分枝状菌丝、菌落形态与霉菌相似，以孢子进行繁殖。介于细菌与丝状真菌之间又接近细菌的一类丝状原核生物。放线菌实际上是属于细菌范畴内的原核微生物，只不过其细胞形态为分枝状菌丝。（二） 形态与结构单细胞，大多由分枝发达的菌丝组成；菌丝直径与杆菌类似，约1mm；细胞壁组成与细菌类似，革兰氏染色阳性（少数阴性）；细胞的结构与细菌

48、基本相同，按形态和功能可分为营养菌丝、气生菌丝和孢子丝三种。 1、营养菌丝：匍匐生长于培养基内，吸收营养，也称基内菌丝。一般无隔膜，直径0.2-0.8 mm ，长度差别很大，有的可产生色素。2、气生菌丝：营养菌丝发育到一定阶段，伸向空间形成气生菌丝，叠生于营养菌丝上，可覆盖整个菌落表面。在光学显微镜下观察，颜色较深，直径较粗（1-1.4 mm ），有的产色素。3、孢子丝：气生菌丝发育到一定阶段，其上可分化出形成孢子的菌丝，即孢子丝，又称产孢丝或繁殖菌丝。其形状和排列方式因种而异，常被作为对放线菌进行分类的依据。孢子在适宜的条件下萌发，长出1-3个芽管（三）生长与繁殖营养菌丝气生菌丝繁殖菌丝（孢

49、子丝）孢子丝释放孢子（三）生长与繁殖繁殖方式无性孢子菌丝断裂凝聚孢子横隔孢子孢囊孢子分生孢子厚壁孢子存在多种孢子形成方式常见于液体培养中，工业发酵生产抗生素时都以此法大量繁殖放线菌细菌的芽孢是休眠体，而放线菌的孢子是繁殖体（四）菌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）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 （五）分布特点及与人类的关系放线菌常以孢子或菌丝状态极其广泛地存在于自然界，土壤中最多，其代谢产物使土壤具有特殊的泥腥味；能产生大量的、种类繁多的抗生素（其中90%由链霉菌产生

50、）；有的放线菌可用于生产维生素、酶制剂；此外，在甾体转化、石油脱蜡、烃类发酵、污水处理等方面也有应用；少数寄生型放线菌可引起人、动物（如皮肤、脑、肺和脚部感染）、植物（如马铃薯和甜菜的疮痂病）的疾病。三、支原体（Mycoplasma）、立克次氏体（Rickettsia）和衣原体（Chlamydia） 革兰氏阴性细菌，其大小和特性均介于通常的细菌与病毒之间。（一）立克次氏体（Rickettsia）1、概念：立克次氏体是大小介于细菌与病毒之间，类似细菌的专性活细胞内寄生的原核微生物，具细胞壁，革兰氏染色阴性H.T.Ricketts 1909年，首次发现斑疹伤寒的病原体，并因研究此病而牺牲，1916

51、年人们以他的名字命名这类病原体作为纪念。2、特性1） 某些性质与病毒相近专性活细胞寄生物，除五日热（战壕热）立克次氏体（Rickettsia wolhynica）外均不能在人工培养基上生长繁殖；体内酶系不完全，一些必需的养料需从宿主细胞获得；细胞膜比一般细菌的膜疏松，使它们有可能容易从宿主细胞获得大分子物质，但也决定了它们一旦离开宿主细胞则易死亡。大小介于病毒与一般细菌之间， 球状体：0.2-0.5 mm；杆状体：0.3-0.5 x 0.3-2 mm。 2）特殊生活方式：从一种宿主传至另一宿主。 主要以节肢动物（虱、蜱、螨等）为媒介，寄生在它们的消化道表皮细胞中，然后通过节肢动物叮咬和排泄物传播给人和其他动物。有的立克次氏体酿成严重疾病，如人类的流行性斑疹伤寒、羌虫热、Q热等，并常伴随着灾害、战争和饥饿，曾长期与人类的痛苦、灾难联系在一起。防治以预防为主。（二）支原体（Mycoplasma）1、概念又称类菌质体，是介于一般细菌与立克次氏体之