浙江大学考研食品微生物课件一

1、食品微生物学food microbiology浙江大学ZheJiang University 章章 节节一一、绪论、绪论二、食品微生物形态与分类（一）二、食品微生物形态与分类（一）三、食品微生物形态与结构（二）三、食品微生物形态与结构（二）四、食品微生物形态与结构（三）四、食品微生物形态与结构（三）五、微生物的营养与代谢五、微生物的营养与代谢六、微生物在食品环境中的生长六、微生物在食品环境中的生长七、微生物的遗传与育种七、微生物的遗传与育种八、微生物的污染及腐败变质八、微生物的污染及腐败变质九、微生物在食品制造中的应用九、微生物在食品制造中的应用十、食品微生物学检验十、食品微生物学检验十一、食

2、品微生物质量控制十一、食品微生物质量控制第一节 微生物学的特点及食品微生物学的研究对象一.微生物的概念 微生物（微生物（microorganismmicroorganism）是指一类形体微小（小于是指一类形体微小（小于0.10.1mmmm）、）、结构简单、肉眼看不见它们的个体，必须借助结构简单、肉眼看不见它们的个体，必须借助光学显微镜或电子显微镜才能看清它们的个体的一类微小光学显微镜或电子显微镜才能看清它们的个体的一类微小生物的统称。生物的统称。 从从进化进化的角度看，微生物是比较原始的生物。的角度看，微生物是比较原始的生物。分类：生物生物非细胞生物非细胞生物细胞生物细胞生物原核生物原核生物真

3、核生物真核生物高等动植物高等动植物低等动植物低等动植物藻类藻类真菌类真菌类原生动物原生动物 高等藻类高等藻类低等藻类低等藻类细菌、放线菌、蓝细菌细菌、放线菌、蓝细菌病毒、噬菌体病毒、噬菌体二.微生物的特点（一）个体小，结构简单 通常以通常以mm（1 1mm = 10 = 10-3-3mm mm ）或或 nmnm（1 1nm = 10nm = 10-3-3mm）表示，表示，比表面积比表面积（面积（面积/ /体积）非常大。体积）非常大。 与外界环境进行与外界环境进行物质、能量和信息物质、能量和信息的交流迅速。的交流迅速。结构简单：结构简单：原核生物都是单细胞。原核生物都是单细胞。 真菌有些是单细胞

4、，有些是简单的多细胞。真菌有些是单细胞，有些是简单的多细胞。 病毒和噬菌体由核酸和蛋白质外壳组成，无细病毒和噬菌体由核酸和蛋白质外壳组成，无细 胞结构。胞结构。（二）分布广，种类多（二）分布广，种类多 微生物微生物分布广泛分布广泛，但分布的密度不一样，随着外界环，但分布的密度不一样，随着外界环境的变化而变化。境的变化而变化。 一般有机质含量多的地方，微生物种类和数量就多，一般有机质含量多的地方，微生物种类和数量就多，而营养缺乏、条件恶劣的地方就少。而营养缺乏、条件恶劣的地方就少。 微生物微生物种类非常多种类非常多，表现在微生物的代谢类型多、代，表现在微生物的代谢类型多、代谢产物多、微生物总数多

5、等方面。谢产物多、微生物总数多等方面。 大肠杆菌（大肠杆菌（EsherichiaEsherichia coli coli）能产生能产生2000200030003000种种不同的蛋白质；到不同的蛋白质；到19841984年为止，找到的抗生素有年为止，找到的抗生素有90009000种，种，其中微生物产生的抗生素占其中微生物产生的抗生素占97%97%。（三）适应力强，易变异（三）适应力强，易变异 适应力很强适应力很强，几乎是无孔不入，无，几乎是无孔不入，无“微微”不至。不至。 微生物最擅长的本领：能及时形成休眠细胞，然后长微生物最擅长的本领：能及时形成休眠细胞，然后长期进入休眠状态。期进入休眠状态。

6、 在生产实践中，利用在生产实践中，利用易变异易变异的特点，来诱变育种，使的特点，来诱变育种，使之适应于人们提供的条件，满足人们提高产量或简化工艺之适应于人们提供的条件，满足人们提高产量或简化工艺的需要。的需要。 1943 1943年分离得到的青霉素产生菌，发酵单位只有年分离得到的青霉素产生菌，发酵单位只有2020单单位位/ /mLmL，通过通过3030多年的不断育种，已超过多年的不断育种，已超过1000010000单位单位/ /mLmL； 酱油生产用的米曲霉，用紫外线处理后，制曲由原来酱油生产用的米曲霉，用紫外线处理后，制曲由原来的两天，缩短为的两天，缩短为1 1天。天。（四）生长快，培养容易

7、（四）生长快，培养容易 微生物生长微生物生长繁殖速度快繁殖速度快，一般细菌在最适合的条件下，一般细菌在最适合的条件下，每隔每隔20203030minmin，就可繁殖一代。就可繁殖一代。 微生物巨大的繁殖能力为我们利用微生物进行科学微生物巨大的繁殖能力为我们利用微生物进行科学研究和工业化生产提供了有利条件。研究和工业化生产提供了有利条件。 微生物对营养要求不高，原料来源广泛：麸皮、豆微生物对营养要求不高，原料来源广泛：麸皮、豆饼粉、酒糟等均可。饼粉、酒糟等均可。容易培养容易培养，培养条件温和，不需要，培养条件温和，不需要复杂、昂贵的设备。复杂、昂贵的设备。 微生物在自然界的物质循环过程中起到了重

8、要的作微生物在自然界的物质循环过程中起到了重要的作用，同时也被广泛地应用到生产实践中。特别是在当前用，同时也被广泛地应用到生产实践中。特别是在当前的新技术革命的浪潮中，微生物工程已经作为生物工程的新技术革命的浪潮中，微生物工程已经作为生物工程的突破口而得到迅速发展。的突破口而得到迅速发展。第二节 微生物学的发展史一.微生物学的启蒙时代形态学期 1616世纪，列文虎克首次制成了放大世纪，列文虎克首次制成了放大200200300300倍的显倍的显微镜，观察了不同物质，包括雨水、酒、牙垢、有机物质微镜，观察了不同物质，包括雨水、酒、牙垢、有机物质浸出液，并在其中看到了各种微小物体浸出液，并在其中看到

9、了各种微小物体微生物微生物。 200 200年后，巴斯德和柯赫进行了深入的研究，从此奠年后，巴斯德和柯赫进行了深入的研究，从此奠定了定了微生物学微生物学的基础。的基础。 初创期（初创期（1616世纪）：观察到了细菌和原生动物世纪）：观察到了细菌和原生动物二.微生物学的奠基时代生理学期 微生物学的建立和发展是微生物学的建立和发展是1919世纪世纪5050年代开始的。伟大年代开始的。伟大的微生物学科学家的微生物学科学家巴斯德巴斯德（Pasteur, 1822Pasteur, 182218951895年），不年），不仅在理论方面作出了贡献，而且在实用方面也造福于人类。仅在理论方面作出了贡献，而且在实

10、用方面也造福于人类。（一）在农业方面 解决了蚕的息粒子病，挽救了法国的养蚕业，他解决了蚕的息粒子病，挽救了法国的养蚕业，他的理论在俄国学者施列辛格、维诺格拉斯基的著作中的理论在俄国学者施列辛格、维诺格拉斯基的著作中得到了发展，后者发现了微生物中的新的营养类型得到了发展，后者发现了微生物中的新的营养类型自养微生物。自养微生物。（二）在工业方面 他解决了酒的变质的问题。把含有杂菌的酒溶液经他解决了酒的变质的问题。把含有杂菌的酒溶液经适当加温处理（适当加温处理（6060），杀死其中不耐热的微生物，后），杀死其中不耐热的微生物，后来称为来称为“巴氏杀菌法巴氏杀菌法”。（三）在医学方面 研究了几种对人和

11、牲畜危害很大的疾病，如鸡霍研究了几种对人和牲畜危害很大的疾病，如鸡霍乱、牛和羊的炭疽病、人的狂犬病，并发现了引起这乱、牛和羊的炭疽病、人的狂犬病，并发现了引起这些病害的病原体，创造了些病害的病原体，创造了免疫学原理免疫学原理和和预防接种预防接种的方的方法。法。巴斯德的主要贡献 否定了自生说否定了自生说 免疫学免疫学-提出了预防接种措施（制备了狂犬提出了预防接种措施（制备了狂犬疫苗）疫苗） 证实发酵由微生物引起（酒精发酵）证实发酵由微生物引起（酒精发酵） 其他：消毒法、家蚕软化（病原学说）其他：消毒法、家蚕软化（病原学说）三.微生物学发展的新阶段分子生物学阶段 2020世纪以来，由于生物化学和化

12、学分析技术等学科世纪以来，由于生物化学和化学分析技术等学科的发展，促进了微生物学从细胞水平、亚细胞水平进入的发展，促进了微生物学从细胞水平、亚细胞水平进入分分子水平子水平。 尤其是尤其是7070年代年代遗传工程学遗传工程学的发展，这将为人类控制自的发展，这将为人类控制自然、改造自然、创造新物种、提高工农业生产水平，打下然、改造自然、创造新物种、提高工农业生产水平，打下了理论基础。了理论基础。第三节 食品微生物学的研究对象、范围及发展一.食品微生物学的研究对象 食品微生物学（食品微生物学（food microbiologyfood microbiology）是专门研究微生是专门研究微生物与食品之

13、间的关系的一门学科。物与食品之间的关系的一门学科。 它是一门综合性的学科，融合了普通微生物学、工业微它是一门综合性的学科，融合了普通微生物学、工业微生物学、医学微生物学、农业微生物学和食品有关的部分，生物学、医学微生物学、农业微生物学和食品有关的部分，同时又渗透了生物化学、机械学和化学工程的有关内容。同时又渗透了生物化学、机械学和化学工程的有关内容。食品微生物学的研究内容：1. 1. 研究与食品有关的微生物的活动规律。研究与食品有关的微生物的活动规律。2. 2. 研究如何控制有害微生物，防止食品发生腐败变质。研究如何控制有害微生物，防止食品发生腐败变质。3. 3. 研究有益微生物，为人类制造食

14、品。研究有益微生物，为人类制造食品。4. 4. 研究检测食品中微生物的方法，制定食品中微生物指标，研究检测食品中微生物的方法，制定食品中微生物指标，从而为判断食品中的卫生质量提供科学依据。从而为判断食品中的卫生质量提供科学依据。二.食品微生物学的发展 公元前公元前60006000年左右，人类已经掌握了酿酒和食物保藏年左右，人类已经掌握了酿酒和食物保藏的技术；的技术； 公元前公元前30003000年，埃及人就会使用牛奶、白脱油和乳酪；年，埃及人就会使用牛奶、白脱油和乳酪； 公元前公元前10001000年，罗马人创造了用雪保藏食品的方法，年，罗马人创造了用雪保藏食品的方法，并发明了一种新的食品保藏

15、方式并发明了一种新的食品保藏方式烟熏肉技术；烟熏肉技术； 1795 1795年，罐头问世；年，罐头问世； 1837 1837年，巴斯德证明了牛奶变酸是由微生物所引起的，年，巴斯德证明了牛奶变酸是由微生物所引起的，并在并在18601860年首次利用加热杀死酒中的致病微生物。年首次利用加热杀死酒中的致病微生物。 由于人类生活的发展，由于人类生活的发展，食品微生物学食品微生物学作为一门学科不作为一门学科不断得到发展和深入。断得到发展和深入。（原核核微生物的形态和结构）（原核核微生物的形态和结构）第一节第一节 概概 论论一一 原核微生物与真核微生物原核微生物与真核微生物二、微生物的分类二、微生物的分类

16、 原核微生物原核微生物 真核微生物真核微生物核膜核膜+ +核仁核仁+ +DNADNA1 1条，不与条，不与RNARNA和组蛋白和组蛋白结合结合1 1条至数条，与条至数条，与RNARNA和组蛋和组蛋白结合白结合核糖体核糖体7070S S，在细胞质中在细胞质中8080S S，细胞质中细胞质中7070S S，某些细胞器中某些细胞器中细胞器细胞器线粒体，叶绿体，高尔基线粒体，叶绿体，高尔基体，内质网体，内质网中间体中间体+ +一、原核微生物与真核微生物的区别一、原核微生物与真核微生物的区别 原核微生物原核微生物 真核微生物真核微生物细胞膜甾醇细胞膜甾醇（除支原体外）（除支原体外）+ +呼吸链位置呼吸链

17、位置细胞膜中间体细胞膜中间体线粒体线粒体细胞壁组成细胞壁组成肽聚糖或脂多糖肽聚糖或脂多糖几丁质，多聚糖或寡糖几丁质，多聚糖或寡糖基因重组基因重组接合、转导、转化接合、转导、转化有性过程有性过程细胞分裂细胞分裂二分裂二分裂有丝分裂、减数分裂有丝分裂、减数分裂运动器官运动器官较细的鞭毛（中空管）较细的鞭毛（中空管）较粗的鞭毛（较粗的鞭毛（9+29+2结构）或结构）或纤毛纤毛真核微生物细胞模式图真核微生物细胞模式图原核微生物细胞模式图原核微生物细胞模式图二、微生物的分类二、微生物的分类微生物分类学微生物分类学 是一门按微生物类群的亲缘关系把它们安排成条理清楚是一门按微生物类群的亲缘关系把它们安排成条

18、理清楚的各种分类单元或分类群（的各种分类单元或分类群（TaxonTaxon）的科学。的科学。分类学的任务分类学的任务 分类（分类（ClassificationClassification）：）：是指根据相似性或亲缘关系，是指根据相似性或亲缘关系，将一个有机体放在一个单元中。将一个有机体放在一个单元中。 命名（命名（NomenclatureNomenclature）：）：是按照国际命名法规给予有机是按照国际命名法规给予有机体一个科学的名称。体一个科学的名称。 鉴定（鉴定（IdentificationIdentification）：）：是指确定一个新分离物是否是指确定一个新分离物是否归属于某个已命

19、名的分类单元的过程。归属于某个已命名的分类单元的过程。1. 1. 微生物的分类单位微生物的分类单位界（界（KingdomKingdom）门（门（Phylum or DivisionPhylum or Division）纲（纲（ClassClass）目（目（OrderOrder）科（科（FamilyFamily）属（属（GenusGenus）种（种（SpeciesSpecies）种是最基本的分类单位。种是最基本的分类单位。但分类单元之间可加入亚门、亚纲、亚目、亚科等次要分类单但分类单元之间可加入亚门、亚纲、亚目、亚科等次要分类单位。种以下又可分为亚种、变种、型、菌株等位。种以下又可分为亚种、变种

20、、型、菌株等微生物种的概念：微生物种的概念：种种( (Species)Species) 凡是与典型培养菌紧密相同的其他培养菌统一起来，区分为细菌凡是与典型培养菌紧密相同的其他培养菌统一起来，区分为细菌的一个种，即是以某个的一个种，即是以某个“典型菌株典型菌株”为代表、十分类似的菌株的总称。为代表、十分类似的菌株的总称。19871987年，国际细菌分类委员会颁布，年，国际细菌分类委员会颁布，DNADNA同源同源 70% 70%，而且其，而且其T Tm m55o oC C的菌群为一个种的菌群为一个种亚种（亚种（Subspecies)Subspecies)在种内，有些菌株在遗传学上关系密切，而且在表

21、型上仅存在较小在种内，有些菌株在遗传学上关系密切，而且在表型上仅存在较小的某些差异，在种内分成的某些差异，在种内分成2 2个或个或2 2个以上的分类单位，即为亚种个以上的分类单位，即为亚种亚种以下亚种以下 生物变型生物变型表示特殊的生化或生理特征。表示特殊的生化或生理特征。 血清变型血清变型表示抗原结构不同。表示抗原结构不同。 致病变型致病变型表示某些寄主的专一致病性。表示某些寄主的专一致病性。 噬菌变型噬菌变型表示对噬菌体的特异性反应。表示对噬菌体的特异性反应。 形态变型形态变型表示特殊的形态特征。表示特殊的形态特征。2 2 微生物命名法微生物命名法 微生物的命名按国际命名法命名，即所创立的

22、微生物的命名按国际命名法命名，即所创立的“双名法双名法”每一种微生物都用属与种命名，由每一种微生物都用属与种命名，由2 2个拉丁词或希腊词或个拉丁词或希腊词或拉丁化了的其他文字组成。属名和种名用斜体表示。拉丁化了的其他文字组成。属名和种名用斜体表示。属名在前，用拉丁名词表示微生物的构造、形态、某科学属名在前，用拉丁名词表示微生物的构造、形态、某科学家名字等，描述微生物的主要特征。第一字母大写。家名字等，描述微生物的主要特征。第一字母大写。种名在后，第一字母小写。用拉丁形容词表示，描述微生种名在后，第一字母小写。用拉丁形容词表示，描述微生物的色素、形状、来源、病名、地名、某科学家的名字等物的色素

23、、形状、来源、病名、地名、某科学家的名字等等。等。在种名后，附上命名者的姓和命名年份。在种名后，附上命名者的姓和命名年份。如命名对象是新种，需在种名后加如命名对象是新种，需在种名后加n.spn.sp ( (即即novo species)novo species)如仅泛指某一属的微生物，或某属微生物内的某些种，则在如仅泛指某一属的微生物，或某属微生物内的某些种，则在属名后用属名后用sp.sp.（单数时）或单数时）或spp.spp.（复数时）复数时）如需表示变种，则在变种学名前加如需表示变种，则在变种学名前加var., var., 变种学名命名原则变种学名命名原则与种名的命名同与种名的命名同175

24、31753年，林奈年，林奈 两界系统两界系统18661866年，年，Haeckel Haeckel 三界系统三界系统19381938年，年，Copeland Copeland 四界系统四界系统19691969年，年，WhittakderWhittakder 五界系统五界系统近年来，陈世骧近年来，陈世骧 六界系统六界系统细胞组分水平细胞组分水平蛋白质水平蛋白质水平分子生物学水平分子生物学水平数值分类法数值分类法经典分类方法经典分类方法现代分类方法现代分类方法1 1 经典分类鉴定法经典分类鉴定法营养要求（碳源，氮源，生长因子）；代谢产物（种营养要求（碳源，氮源，生长因子）；代谢产物（种 类，产量，

25、显色反应等）；酶（产酶种类，反应特性类，产量，显色反应等）；酶（产酶种类，反应特性等）等） 个体；群体个体；群体生长温度，对养需要，酸碱要求，宿主种类生长温度，对养需要，酸碱要求，宿主种类其他其他2 2 现代分类鉴定方法现代分类鉴定方法DNADNA碱基比例的测定碱基比例的测定 细菌含量变化范围在细菌含量变化范围在25%25%75%75%，放线菌在，放线菌在37%37%51%51%。2 2 种之间差异超过种之间差异超过10%10%，肯定不是同一个种。，肯定不是同一个种。核酸分子杂交核酸分子杂交 测定杂合的百分数，如同一种，应为测定杂合的百分数，如同一种，应为100%100%。 DNA- DNA-

26、rRNArRNA杂交和杂交和1616SrRNASrRNA寡核苷酸的序列分析。分析后寡核苷酸的序列分析。分析后作出相似性图，关系近的集中到一起，关系远的在图上作出相似性图，关系近的集中到一起，关系远的在图上占据不同的位置。占据不同的位置。v 根据微生物细胞的特征性化学组成分对微生物进行的分根据微生物细胞的特征性化学组成分对微生物进行的分类方法。类方法。细菌细胞化学组分在分类上的应用细菌细胞化学组分在分类上的应用数值分类法又称阿得逊氏法（数值分类法又称阿得逊氏法（AdansonianAdansonian classification) classification) 以两两菌株的形态、生理生化特征

27、，对环境的反应和忍受以两两菌株的形态、生理生化特征，对环境的反应和忍受性及生态特征为依据。性及生态特征为依据。由计算机计算两者之间的总近似值，列出相似值矩阵，将相由计算机计算两者之间的总近似值，列出相似值矩阵，将相似度高的菌株列在一起，然后将矩阵图转换成树状谱（似度高的菌株列在一起，然后将矩阵图转换成树状谱（DendrDendrogramogram)()(见下一张）。见下一张）。第二节第二节 细菌（细菌（Bacteria)Bacteria)一、菌体形态一、菌体形态二、菌体大小二、菌体大小三、细菌细胞的构造三、细菌细胞的构造四、细菌的繁殖和菌落的形成四、细菌的繁殖和菌落的形成五、细菌的分类五、细

28、菌的分类六、食品中常见的细菌六、食品中常见的细菌1 1 球形菌球形菌一、菌体形态一、菌体形态( (Bacterial form)Bacterial form)自上而下：自上而下： 双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌、葡萄球菌双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌、葡萄球菌肺炎球菌肺炎球菌链球菌链球菌2 2 杆形菌杆形菌（bacillusbacillus）3 3 螺旋菌（螺旋菌（spirillaspirilla）弧菌弧菌（vibriovibrio) )：螺旋周数不足一圈细菌螺旋周数不足一圈细菌螺菌螺菌（spirillum)spirillum)：2 26 6圈小型、坚硬的螺旋状细圈小型、坚硬的螺旋状细

29、螺旋体螺旋体（spirochaetaspirochaeta) )：螺旋周数超螺旋周数超6 6周，体长柔软周，体长柔软弧菌鞭毛偏端生，螺菌鞭毛两端生弧菌鞭毛偏端生，螺菌鞭毛两端生梅毒密螺旋体梅毒密螺旋体 霍乱弧菌霍乱弧菌迂回螺菌迂回螺菌细菌的特殊形态E.ColiE.Coli长长2 2m m，宽宽0.50.5m m15001500个相当一粒芝麻长个相当一粒芝麻长 Streptococcus lactis 0.51 Staphylococcus aureus 0.81Escherichia coli 0.5 x (13)Proteus vulgaris (0.51) x (13)Bacillus s

30、ubtilis (0.81.2) x (1.23) Vibrio cholerae (0.30.6) x (13) Spirillum volutans (1.52) x (1020)二、菌体大小二、菌体大小（宽（宽x x长，常用单位长，常用单位m m）个体差异个体差异 干燥、固定使菌缩短干燥、固定使菌缩短 染色方法不同大小不同染色方法不同大小不同 菌龄不同菌龄不同 环境条件，如：渗透压环境条件，如：渗透压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测量方法：测微尺长度单位：微米表示方法： 球菌：直径 杆菌：长*宽 螺菌：长、宽三、细细菌细细胞构构造 夹

31、膜夹膜( (Capsule)Capsule) 鞭毛鞭毛( (Flagella)Flagella) 纤毛纤毛( (PiliPili) ) 芽孢芽孢( (Spore)Spore) 胞囊胞囊( (Cyst)Cyst)基本构造基本构造特殊构造特殊构造细菌细菌细胞构造模式图细胞构造模式图细胞壁细胞壁( (Cell wall)Cell wall)细胞膜细胞膜( (Cell membrane)Cell membrane)细胞核细胞核 ( (Cell nucleus)Cell nucleus)细胞质细胞质( (Cytoplasm)Cytoplasm)（一）细菌细胞壁和革兰氏显色反应（一）细菌细胞壁和革兰氏显色

32、反应1 cell wall1 cell wall一层包围在细胞表面，内侧紧贴细胞膜的一层较为坚韧、一层包围在细胞表面，内侧紧贴细胞膜的一层较为坚韧、略具弹性的结构，占细胞干重的略具弹性的结构，占细胞干重的10%10%25%25%2 2 功能功能1 1）固定细胞外形固定细胞外形2 2）协助鞭毛运动协助鞭毛运动3 3）保护细胞免受外力的损伤保护细胞免受外力的损伤4 4）为细胞生长、分裂、运动必需为细胞生长、分裂、运动必需5 5）阻碍抗生素、蛋白酶等大分子进入阻碍抗生素、蛋白酶等大分子进入 6 6）与细菌的与细菌的抗原性、抗原性、致病性致病性和和对对噬菌体的敏感性噬菌体的敏感性密切相关密切相关革兰氏

33、革兰氏阳性菌阳性菌革兰氏阴性菌革兰氏阴性菌3 3 细胞壁的结构细胞壁的结构特征特征G GG G+ +强度强度疏松疏松坚韧坚韧厚度厚度薄，薄，5 51010nmnm厚，厚，20208080nmnm肽聚糖层数肽聚糖层数少，少，1 13 3层层多，多达多，多达5050层层肽聚糖含量肽聚糖含量少（少（10102020）高（高（50509090）磷壁酸磷壁酸外膜外膜类脂质类脂质含量较高含量较高一般无一般无蛋白质蛋白质含量较高含量较高无无 革兰氏阳性和阴性细菌细胞壁构造上的比较革兰氏阳性和阴性细菌细胞壁构造上的比较 G G与与G G肽肽在细胞壁结构上的显著差异，导致这两类菌在染色反应、抗原性、在细胞壁结构

34、上的显著差异，导致这两类菌在染色反应、抗原性、毒性以及对溶菌酶和某些抗生素的敏感性等等方面，都有很大的不同。毒性以及对溶菌酶和某些抗生素的敏感性等等方面，都有很大的不同。双糖单位：双糖单位：NAGNAG和和NAMNAM以以 1 1，4 4糖苷键连接。糖苷键连接。 溶菌酶水解此位点溶菌酶水解此位点. .四肽尾或四肽侧链：四肽尾或四肽侧链：四个四个L L型与型与D D型交替连接。型交替连接。 L-Ala D-L-Ala D-GluGlu L-Lys D-Ala L-Lys D-Ala肽桥：肽桥：GlyGly五肽连接两个四肽尾。细菌肽聚糖五肽连接两个四肽尾。细菌肽聚糖100100多种，主要是肽桥有变

35、化。多种，主要是肽桥有变化。双糖单位中的双糖单位中的-1,4-1,4-糖苷键很容易被溶菌酶糖苷键很容易被溶菌酶所水解，从而引起细菌所水解，从而引起细菌因肽聚糖细胞壁的因肽聚糖细胞壁的“散散架架”而死亡。而死亡。四肽尾第三个氨基酸为内消旋二氨基庚二酸（四肽尾第三个氨基酸为内消旋二氨基庚二酸（m-DAPm-DAP） 没有特殊肽桥，两单体连接前一四肽尾的第四个氨基酸没有特殊肽桥，两单体连接前一四肽尾的第四个氨基酸D-AlaD-Ala羧基与后一个四肽尾第三氨基酸羧基与后一个四肽尾第三氨基酸m-DAPm-DAP氨基直接连接氨基直接连接 G G肽聚糖肽聚糖膜磷壁酸：跨越肽聚糖层与膜磷壁酸：跨越肽聚糖层与C

36、MCM交联。含量与培养条件关系不交联。含量与培养条件关系不大。又叫脂磷壁酸。可用大。又叫脂磷壁酸。可用45%45%热酚水提取，也可用热水从脱脂热酚水提取，也可用热水从脱脂的冻干细菌中提取。的冻干细菌中提取。化学上可分为两种：化学上可分为两种： 甘油磷酸甘油磷酸 核糖醇磷酸。核糖醇磷酸。壁磷壁酸：与肽聚糖共价结合，含量与培养基有关。壁磷壁酸：与肽聚糖共价结合，含量与培养基有关。按其在细胞壁上的结合部位可分为两种：按其在细胞壁上的结合部位可分为两种：G G+ +菌细胞壁菌细胞壁特有的酸性多糖特有的酸性多糖。例如：例如：脂蛋白（脂蛋白（lipoproteinlipoprotein）：共价键使外膜层牢

37、固连接在肽聚糖共价键使外膜层牢固连接在肽聚糖内壁层。内壁层。 孔蛋白孔蛋白（porinporin）： 36000 36000蛋白亚基构成的三聚体，中间蛋白亚基构成的三聚体，中间1 1nmnm孔，孔，控制抗生素进出。已知非特异孔蛋白（任何亲水分子进出）和控制抗生素进出。已知非特异孔蛋白（任何亲水分子进出）和特异孔蛋白（几种特异物质进出）特异孔蛋白（几种特异物质进出）组成组成：类脂：类脂A A、核心多糖、核心多糖、 O-O-抗原。抗原。 G G菌的内毒素菌的内毒素。功能：功能： 类脂类脂A A是是GG致病物质内毒素物质基础致病物质内毒素物质基础；负电，与磷壁酸相似，吸附阳离子负电，与磷壁酸相似，吸

38、附阳离子； LPSLPS结构多变，决定结构多变，决定AgAg多样性多样性； 噬菌体表面吸附受体噬菌体表面吸附受体；部分选择性屏障部分选择性屏障；18841884年，年， 丹麦医生丹麦医生C.GramC.Gram发明的鉴别方法。发明的鉴别方法。 原理：原理：主要依据主要依据细胞壁特殊化学组分不同细胞壁特殊化学组分不同。 通过通过结晶紫初染结晶紫初染和和碘媒染碘媒染操作操作形成不溶的结晶紫碘复合物。形成不溶的结晶紫碘复合物。G G因因CWCW厚，肽聚糖交联密，厚，肽聚糖交联密，使用使用乙醇乙醇后脱水后脱水使孔紧密，使孔紧密，再加再加上上不含脂类不不含脂类不会会被乙醇溶解，故被乙醇溶解，故复合物被牢

39、牢滞留在细胞壁内，复合物被牢牢滞留在细胞壁内，呈现呈现为为紫色紫色 G G正相反正相反，复合物极易被溶出细胞壁，使用番红等碱性染，复合物极易被溶出细胞壁，使用番红等碱性染料复染后，呈现料复染后，呈现红色红色。操作步骤：操作步骤： 细菌菌体涂片细菌菌体涂片固定固定结晶紫染色结晶紫染色碘液媒染碘液媒染乙醇脱色乙醇脱色沙黄或番红复染沙黄或番红复染细菌的染色（二）细胞膜（二）细胞膜（Cell membraneCell membrane）定义：定义：也称细胞质膜（也称细胞质膜（CytoplasmicCytoplasmic membrane membrane），），是围绕在细胞质外是围绕在细胞质外面的一层

40、柔软而富有弹性的面的一层柔软而富有弹性的半透性半透性薄膜，厚约薄膜，厚约7.5-107.5-10nmnm，占细占细胞干重的胞干重的10%10%左右。通过质壁分离、选择性染色、原生质体破裂、左右。通过质壁分离、选择性染色、原生质体破裂、电子显微镜观察，可以证明细胞膜的存在。电镜下，暗明电子显微镜观察，可以证明细胞膜的存在。电镜下，暗明暗的双层结构。暗的双层结构。组成：组成：蛋白质蛋白质 60% 60%70%70%，脂类，脂类 20% 20%30%30%，少量糖蛋白、糖脂、微量，少量糖蛋白、糖脂、微量核酸核酸19721972年，辛格（年，辛格（J.S.SingerJ.S.Singer）和尼科尔森（

41、和尼科尔森（G.L.NicolsonG.L.Nicolson）提出提出“流体镶嵌模型图流体镶嵌模型图”（fluid mosaic modelfluid mosaic model）1 1）膜主体脂双分子层）膜主体脂双分子层2 2）流动性）流动性3 3）蛋白镶嵌或贯穿或浮在表面）蛋白镶嵌或贯穿或浮在表面4 4）不对称性）不对称性不同种类细菌的膜在其结构和功能方面存在很大差异。不同种类细菌的膜在其结构和功能方面存在很大差异。这种差异非常巨大且具有特征性，因此膜化学可被用于对细菌进行鉴定。这种差异非常巨大且具有特征性，因此膜化学可被用于对细菌进行鉴定。 1)1) 控制细胞内外营养物质和代谢产物的运送与

42、交换；控制细胞内外营养物质和代谢产物的运送与交换；2)2) 维持细胞内正常渗透压的屏障作用；维持细胞内正常渗透压的屏障作用；3)3) 合成细胞壁各组分（脂多糖、肽聚糖、磷壁酸）和夹膜的合成细胞壁各组分（脂多糖、肽聚糖、磷壁酸）和夹膜的场所场所4)4) 进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地；进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地；5)5) 多种酶和电子传递链组分的所在部位；多种酶和电子传递链组分的所在部位；6)6) 鞭毛的着生点和提供起运动所需的能量。鞭毛的着生点和提供起运动所需的能量。是细胞膜局部内陷折是细胞膜局部内陷折叠而成的一种管状、叠而成的一种管状、层状或囊状结构，与层状或囊状结构，与细胞

43、壁合成、核质分细胞壁合成、核质分裂、细胞呼吸和芽孢裂、细胞呼吸和芽孢形成有关，多见于形成有关，多见于G G菌。菌。定义定义除核质体外的半透明、胶状、颗粒状物质。含水量除核质体外的半透明、胶状、颗粒状物质。含水量8080左右。左右。包括包括核糖体、贮藏物、多种酶类和中间代谢物、质粒、各种营养核糖体、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、气泡或伴孢晶体等或伴孢晶体等（1 1）聚）聚- -b-b-羟丁酸（羟丁酸（Poly-Poly-b-hydroxybutyricb-hydroxybutyric

44、 acidacid，PHBPHB) )为细菌所特有，为为细菌所特有，为3-3-羟基丁酸的直链聚合物羟基丁酸的直链聚合物贮藏能量、碳源、降低细胞渗透压。贮藏能量、碳源、降低细胞渗透压。革兰氏染色时此物不易着色，但可被苏丹黑着色。革兰氏染色时此物不易着色，但可被苏丹黑着色。根瘤菌属和固氮菌属中细菌常有积累根瘤菌属和固氮菌属中细菌常有积累19291929年被发现，无毒、可塑、易降解，生产医用塑料、生物年被发现，无毒、可塑、易降解，生产医用塑料、生物降解塑料的好材料。降解塑料的好材料。巨大芽孢杆菌（巨大芽孢杆菌（Bacillus Bacillus megateriummegaterium）（3 3）

45、藻青素（藻青素（cyanophycincyanophycin）和藻青蛋白（和藻青蛋白（phycocyaninphycocyanin）又称捩转菌素（又称捩转菌素（volutinvolutin) )，美蓝或甲苯胺蓝染为红紫色，无机偏美蓝或甲苯胺蓝染为红紫色，无机偏磷酸聚合物，线状分子。磷酸聚合物，线状分子。颗粒大小：颗粒大小：0.50.51.01.0mm，作用：贮存磷和能量，作用：贮存磷和能量，降低渗透压。降低渗透压。（2 2）异染颗粒）异染颗粒蓝细菌中内源性氮源，储备能源，颗粒状，蓝细菌中内源性氮源，储备能源，颗粒状，ArgArg和和Asp1Asp1：1 1的分支多肽。的分支多肽。（6 6）淀粉

46、粒和肝糖粒）淀粉粒和肝糖粒若干若干自养菌中自养菌中含有的含有的多角形或六角形多角形或六角形细胞内含物细胞内含物，1010nmnm，含含1 1，5 5二磷酸核酮糖羧化酶，固定二磷酸核酮糖羧化酶，固定CO2CO2作用作用。（4 4）羧羧化化体（体（carboxysomecarboxysome）（5 5）液泡）液泡 有的细菌积累淀粉颗粒，碘液染为深蓝色有的细菌积累淀粉颗粒，碘液染为深蓝色；在真细菌以糖原在真细菌以糖原为多为多，碘液碘液 染褐色。染褐色。位于细胞质内，无核膜，无核仁，仅为一核区，称为拟核位于细胞质内，无核膜，无核仁，仅为一核区，称为拟核（NucleoidNucleoid）或原核或原核(

47、 (ProtonucleusProtonucleus) )只有一条染色体只有一条染色体( (Chromosome)Chromosome)，主要为主要为DNADNA，还有少量还有少量RNARNA和和蛋白质，但无组蛋白蛋白质，但无组蛋白染色体为双螺旋的大分子链构成的环形结构。静止期呈球形染色体为双螺旋的大分子链构成的环形结构。静止期呈球形或不规则的棒状或哑铃形或不规则的棒状或哑铃形DNADNA总长总长0.250.253 3mm, mm, E.coliE.coli DNA DNA 长长1 1mm, MWmm, MW为为 3 3x109Da, x109Da, 约约5 5x106bp, x106bp,

48、至少含至少含5 5x103x103个基因个基因细菌细胞活跃生长时，复制先于细胞分裂而细胞内往往有细菌细胞活跃生长时，复制先于细胞分裂而细胞内往往有2 24 4个核区，低速生长时可见有个核区，低速生长时可见有1 12 2个核区个核区1 1 荚膜（荚膜（capsulecapsule）定义：定义：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分类：分类： MacrocapsuleMacrocapsule) ) 有一定外形，厚约有一定外形，厚约200200nmnm，粘性较大，稳定粘性较大，稳定 微荚膜微荚膜( (Microcapsule)Mic

49、rocapsule)厚度在厚度在200200nmnm以下，于细胞接合较紧，不易以下，于细胞接合较紧，不易观察到观察到 粘液层粘液层( (Slime layer)Slime layer)较疏松，无明显形状，可悬浮于基质中，增较疏松，无明显形状，可悬浮于基质中，增加培养液黏度加培养液黏度污染食品厚产生黏液状物污染食品厚产生黏液状物黏附于牙齿表面引起龋齿黏附于牙齿表面引起龋齿 功能功能保护细胞免受干燥影响，增强某些病原菌的致病能力，保护细胞免受干燥影响，增强某些病原菌的致病能力，抗宿主细胞的吞噬作用；抗宿主细胞的吞噬作用；储存养料，以备营养缺乏时重新利用；储存养料，以备营养缺乏时重新利用；堆积某些代

50、谢废物；堆积某些代谢废物；可以使菌体粘附于适当的物体表面；可以使菌体粘附于适当的物体表面；利用利用生产代血浆生产代血浆 黄杆胶；用于黄杆胶；用于污水处理中形成具有良好功能于沉降性能的活性污泥污水处理中形成具有良好功能于沉降性能的活性污泥危害危害危害危害定义定义某些细菌在细胞表面伸出细长、波曲、毛发状的附属丝状某些细菌在细胞表面伸出细长、波曲、毛发状的附属丝状物即为鞭毛，主要功能是运动物即为鞭毛，主要功能是运动特征特征长度常为菌体的若干倍，最长可达长度常为菌体的若干倍，最长可达7070mmmm，直径为直径为10102020nmnm。暗视野显微镜观察、鞭毛染色光学显微镜观察、半固体穿暗视野显微镜观

51、察、鞭毛染色光学显微镜观察、半固体穿刺接种、固体接种可以判断是否有鞭毛刺接种、固体接种可以判断是否有鞭毛分类分类一端生鞭毛一端生鞭毛( (MonotrichaeteMonotrichaete) )两端单生鞭毛两端单生鞭毛( (AmphitrichaeteAmphitrichaete) )丛生鞭毛丛生鞭毛( (LophotrichaeteLophotrichaete) )两端从生鞭毛两端从生鞭毛( (AmphitrichaeteAmphitrichaete) )周生鞭毛周生鞭毛( (PeritrichaetePeritrichaete) )化学成分化学成分: :蛋白质约占重的蛋白质约占重的999

52、9，另有少量的多糖或脂类。鞭毛蛋白占，另有少量的多糖或脂类。鞭毛蛋白占细胞蛋白的细胞蛋白的2%2%，为，为15000150004000040000DaDa鞭毛蛋白是一种抗原物质，鞭毛抗原又称鞭毛蛋白是一种抗原物质，鞭毛抗原又称H H抗原。由于各细抗原。由于各细菌的鞭毛蛋白的氨基酸组成不同而抗原性质不同，通过血清菌的鞭毛蛋白的氨基酸组成不同而抗原性质不同，通过血清学反应进行分类鉴定。学反应进行分类鉴定。细菌鞭毛的电镜照片细菌鞭毛的电镜照片基体、钩形鞘、鞭毛丝基体、钩形鞘、鞭毛丝鞭毛构造鞭毛构造: :革蓝蓝氏阴阴性菌鞭毛结构结构革蓝蓝氏阳阳性菌鞭毛结构结构具有趋向性；具有趋向性；以推进方式做直线运

53、动以推进方式做直线运动 （逆时针方向旋转）；（逆时针方向旋转）；以翻腾形式做短促转向运动以翻腾形式做短促转向运动 （顺时针方向旋转）。（顺时针方向旋转）。鞭毛鞭毛的运动方式的运动方式细菌纤毛又称伞毛，菌毛，是革蓝氏阴性菌和少数阳性菌细菌纤毛又称伞毛，菌毛，是革蓝氏阴性菌和少数阳性菌性别表面的比鞭毛更细、短而直硬的丝状体结构；性别表面的比鞭毛更细、短而直硬的丝状体结构；长约长约0.50.56 6mmmm，个别可达个别可达2020mmmm，直径约直径约3 37 7nmnm；与鞭毛相似，由菌毛蛋白亚基卷绕成中空螺旋，起源于细与鞭毛相似，由菌毛蛋白亚基卷绕成中空螺旋，起源于细胞膜内侧基粒上；胞膜内侧基

54、粒上；不具运动性不具运动性普通纤毛（普通纤毛（Common Common pilipili）可增加细菌吸附于其他细胞和物体的能力可增加细菌吸附于其他细胞和物体的能力性纤毛性纤毛( (Sex Sex pilipili or conjugal or conjugal pilipili) )比普通纤毛长，数量少，仅比普通纤毛长，数量少，仅1 14 4根，是细菌传递游离根，是细菌传递游离基因的器官，细菌结合时遗传物质的通道基因的器官，细菌结合时遗传物质的通道普通纤毛的电镜照片普通纤毛的电镜照片性纤毛的电镜照片性纤毛的电镜照片定义定义 芽孢时某些细菌在其生活史芽孢时某些细菌在其生活史的一定阶段于营养细胞

55、内形成的的一定阶段于营养细胞内形成的一个圆形或椭圆形或圆柱形结构，一个圆形或椭圆形或圆柱形结构，也称内生孢子（也称内生孢子（EndosporeEndospore) )。含含有芽孢的细胞称为孢子囊（有芽孢的细胞称为孢子囊（SporSporangium)angium)结构示意图：结构示意图：芽孢形成过程：芽孢形成过程：芽孢的特点和抗性原理：芽孢的特点和抗性原理： 芽孢的一个显著特点是游离水含量远低于营养细胞，使核酸和蛋芽孢的一个显著特点是游离水含量远低于营养细胞，使核酸和蛋白质不易变性。芽孢的酶组成型与营养细胞也有差别，芽孢只含白质不易变性。芽孢的酶组成型与营养细胞也有差别，芽孢只含有少量酶，并处

56、于不活跃状态。芽孢的抗热性也与芽孢内具抗热有少量酶，并处于不活跃状态。芽孢的抗热性也与芽孢内具抗热性的酶有关。性的酶有关。 芽孢另一独特之处是含有芽孢另一独特之处是含有 2, 6- 2, 6- 吡啶二羧酸吡啶二羧酸 ( (dipicolinicdipicolinic acid,DPAacid,DPA) )吡啶二羧酸在芽孢中以钙盐形式存在，占细菌芽孢干吡啶二羧酸在芽孢中以钙盐形式存在，占细菌芽孢干重的重的5 515%15%。芽孢形成过程中，随着。芽孢形成过程中，随着DPADPA的形成而具抗热性，的形成而具抗热性，芽孢萌发时吡啶二羧酸又释放至培养基中，同时也丧失其抗热性芽孢萌发时吡啶二羧酸又释放至

57、培养基中，同时也丧失其抗热性芽孢在适合的条件下可萌发。适合芽孢萌发的条件包括水和营养芽孢在适合的条件下可萌发。适合芽孢萌发的条件包括水和营养物质，适合的温度，氧浓度以及某些必须的条件。物质，适合的温度，氧浓度以及某些必须的条件。细菌芽孢的伴孢晶体细菌芽孢的伴孢晶体( (Spore companioned crystal)Spore companioned crystal) ：芽孢和伴孢晶体图芽孢和伴孢晶体图某些种如苏云金杆菌（某些种如苏云金杆菌（B. B. thuringiensisthuringiensis）在形成芽孢时在形成芽孢时同时形成的一颗菱形或双椎形的碱性蛋白质。同时形成的一颗菱形或

58、双椎形的碱性蛋白质。伴孢晶体对鳞翅目昆虫有毒性，伴孢晶体对鳞翅目昆虫有毒性，由于这种晶体毒素对人畜由于这种晶体毒素对人畜毒性很低，故国内外均以工业化方式大量生产菌剂，以杀毒性很低，故国内外均以工业化方式大量生产菌剂，以杀死某些农业害虫。死某些农业害虫。四、细菌的繁殖和菌落的形成四、细菌的繁殖和菌落的形成 细菌繁殖一般进行无性繁殖，细菌繁殖一般进行无性繁殖，即细胞的横分裂，称为裂殖。也即细胞的横分裂，称为裂殖。也观察到通过有性结合方式。以无观察到通过有性结合方式。以无性繁殖为主。性繁殖为主。 裂殖步骤裂殖步骤 核的分裂和隔膜形成核的分裂和隔膜形成 形成横隔壁形成横隔壁 子细胞分离子细胞分离 球菌

59、的分裂图球菌的分裂图 杆菌的分裂图杆菌的分裂图各种细菌菌落的各种细菌菌落的形状、大小、光形状、大小、光泽、边缘、质地、泽、边缘、质地、隆起度、有无色隆起度、有无色素等等不一，作素等等不一，作分类依据分类依据一个或几个细菌在固体培养基上经分裂生长形成的成千上一个或几个细菌在固体培养基上经分裂生长形成的成千上万个细胞聚集在一起肉眼可见的群体即为菌落万个细胞聚集在一起肉眼可见的群体即为菌落细菌菌落形态特征图细菌菌落形态特征图群体形态群体形态菌落：菌落：在固体培养基上在固体培养基上, ,由由单个细胞繁殖形成的单个细胞繁殖形成的肉眼可见的子细胞群体。肉眼可见的子细胞群体。菌苔菌苔: :大量细胞密集生长大

60、量细胞密集生长, ,结果长成的各结果长成的各“菌落菌落”连接成一片。连接成一片。 (1)(1)平板培养平板培养固体斜面培养固体斜面培养 液体培养基液体培养基半固体培养半固体培养五、细菌的分类五、细菌的分类 1.1. 形态特征：个体形态特征：个体 群体群体2. 2. 培养特征培养特征3. 3. 生理特征：营养要求（碳源，氮源，生长因子）；代谢产生理特征：营养要求（碳源，氮源，生长因子）；代谢产物（种类，产量，显色反应等）；酶（产酶种类，反应特物（种类，产量，显色反应等）；酶（产酶种类，反应特性等）性等）4. 4. 生化反应生化反应5. 5. 血清学反应血清学反应6. 6. 生态学特征：生长温度，