微生物学-第二章原核微生物2

1、 第二章第二章 原核微生物原核微生物 第一节第一节 细菌细菌一、细菌的形态和大小一、细菌的形态和大小二、细菌的细胞结构二、细菌的细胞结构 （一）细胞壁（一）细胞壁 1 1、概念、概念 2 2、细胞壁存在方法、细胞壁存在方法 3 3、功能、功能 4 4、细胞壁的化学组成与结构、细胞壁的化学组成与结构4 4、细胞壁的化学组成与结构、细胞壁的化学组成与结构（1 1）革兰氏染色）革兰氏染色（2 2）革兰氏阳性菌细胞壁结构）革兰氏阳性菌细胞壁结构（3 3）革兰氏阴性菌细胞壁结构）革兰氏阴性菌细胞壁结构(4)(4)、溶菌酶对细胞壁的作用、溶菌酶对细胞壁的作用可切断可切断NAM和和NAG之间之间的的 1，4

2、糖苷键，引起糖苷键，引起细菌裂解。细菌裂解。 对对G菌，在菌，在EDTA存在存在下，受溶菌酶作用。下，受溶菌酶作用。 (5)(5)、青霉素对细菌细胞壁的作用、青霉素对细菌细胞壁的作用 PenicilliumPenicillium与转肽酶结合，而使该酶失活，抑制了与转肽酶结合，而使该酶失活，抑制了侧链末端的丙氨酸与五肽桥的连接，破坏了细菌细侧链末端的丙氨酸与五肽桥的连接，破坏了细菌细胞壁的完整性（即抑制肽聚糖的合成），因此，胞壁的完整性（即抑制肽聚糖的合成），因此， PenicilliumPenicillium仅对正在生长着的细菌，仅对正在生长着的细菌，且主要是对且主要是对G+G+菌菌有效有效。

3、5 5、缺壁细胞、缺壁细胞（1 1）、）、L L形细菌：形细菌： 指那些在实验室或宿主体内通过自发突变或诱发指那些在实验室或宿主体内通过自发突变或诱发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷菌株。突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷菌株。（2 2）、原生质体：）、原生质体： 用溶菌酶处理革兰氏阳性菌，得到细胞壁完全被用溶菌酶处理革兰氏阳性菌，得到细胞壁完全被脱去、圆球状渗透敏感细胞。脱去、圆球状渗透敏感细胞。（3 3）、球形体：）、球形体： 用溶菌酶处理革兰氏阴性菌，得到细胞壁部分被用溶菌酶处理革兰氏阴性菌，得到细胞壁部分被脱去、圆球状渗透敏感细胞。脱去、圆球状渗透敏感细胞。G G+ + 菌：菌：细胞

4、壁厚，肽聚糖含量高，交联度大，细胞壁厚，肽聚糖含量高，交联度大，当乙醇脱色时，肽聚糖因脱水而孔径缩小，故当乙醇脱色时，肽聚糖因脱水而孔径缩小，故结晶紫结晶紫- -碘复合物被阻留在细胞内，细胞不能碘复合物被阻留在细胞内，细胞不能被酒精脱色，仍呈紫色。被酒精脱色，仍呈紫色。GG菌：菌：肽聚糖层薄，交联松散，乙醇脱色不肽聚糖层薄，交联松散，乙醇脱色不能使其结构收缩，因其含脂量高能使其结构收缩，因其含脂量高, ,乙醇将脂溶乙醇将脂溶解，缝隙加大，结晶紫解，缝隙加大，结晶紫- -碘复合物溶出细胞壁，碘复合物溶出细胞壁，酒精将细胞脱色，细胞无色，沙黄复染后呈红酒精将细胞脱色，细胞无色，沙黄复染后呈红色。色

5、。6 6、革兰氏染色原理、革兰氏染色原理 细胞膜是紧贴细胞壁内侧包围细胞质的细胞膜是紧贴细胞壁内侧包围细胞质的一层柔软、富有弹性的半透明薄膜。一层柔软、富有弹性的半透明薄膜。细胞膜的化学组成细胞膜的化学组成 蛋白质蛋白质主要包括主要包括 磷脂磷脂 糖类糖类 少量核酸少量核酸( (二二) )细胞膜细胞膜1972年Singer和Nicolson提出的细胞膜液态镶嵌模型提出的细胞膜液态镶嵌模型。认为：膜是由球形蛋白认为：膜是由球形蛋白与磷脂按照二维排列方与磷脂按照二维排列方式构成的流体镶嵌式，式构成的流体镶嵌式，流动的脂类双分子层构流动的脂类双分子层构成了膜的连续体，而蛋成了膜的连续体，而蛋白质象孤

6、岛一样无规则白质象孤岛一样无规则地漂流在磷脂类的海洋地漂流在磷脂类的海洋当中。当中。细胞膜液态镶嵌模型细胞膜的结构细胞膜的结构细胞膜的功能（1 1）选择性的控制细胞内、外的营养物质和代谢）选择性的控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送；产物的运送；（2 2）维持细胞内正常渗透压的屏障；）维持细胞内正常渗透压的屏障；（3)3)合成细胞壁和糖被的各种组分（肽聚糖、磷合成细胞壁和糖被的各种组分（肽聚糖、磷壁酸、壁酸、LPSLPS、夹膜多糖等）的重要基地；、夹膜多糖等）的重要基地；（4 4）膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量）膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系，是细胞产能的场所；代谢的

7、酶系，是细胞产能的场所；（5 5）鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部）鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位。位。由细胞膜内褶形成的一种管状、层状或串状物，由细胞膜内褶形成的一种管状、层状或串状物，一般位于细胞分裂的部位或附近。一般位于细胞分裂的部位或附近。间体间体间体的功能间体的功能: :参与隔膜形成参与隔膜形成与核分裂有关与核分裂有关分泌胞外酶的地点分泌胞外酶的地点（三）间体（三）间体细胞质：细胞质：是在细胞膜内除核区以外的细胞物质。主要成分： 细胞质功能：细胞质功能：细胞质中含有丰富的酶系，细胞质中含有丰富的酶系，是营养物质合成、转化、是营养物质合成、转化、代谢的场所。代谢的场所。（四

8、）细胞质及其内含物（四）细胞质及其内含物 是分散在细胞质中的颗粒状结构，由核糖体是分散在细胞质中的颗粒状结构，由核糖体核酸（占核酸（占60%60%）和蛋白质（占）和蛋白质（占40%40%）组成。）组成。细菌的核糖体细菌的核糖体沉降系数为：70s，由50s大亚基和 30s 小亚基构成。链霉素作用位点功能：是细胞合成蛋白质的场所。核糖体核糖体由蛋白质膜构成的充满气体的泡状物。由蛋白质膜构成的充满气体的泡状物。有些细菌细胞质中含有几个或多个气泡有些细菌细胞质中含有几个或多个气泡。气泡的功能：气泡的功能：A:B:例：许多例：许多光合细菌和水生细光合细菌和水生细菌、盐杆菌常含有气泡。菌、盐杆菌常含有气泡

9、。 气泡气泡主要有：主要有：异染粒、聚异染粒、聚羟丁酸、多糖、硫羟丁酸、多糖、硫粒、磁小体等。粒、磁小体等。颗粒状内含物颗粒状内含物聚聚羟丁酸颗粒是许多细菌细胞羟丁酸颗粒是许多细菌细胞质内常含有的质内常含有的碳源类碳源类储藏物储藏物.PHB.PHB不不溶于水溶于水, ,易被脂溶性染料易被脂溶性染料( (如苏丹黑如苏丹黑) )着色。着色。功能功能: :贮存碳源、能源和降低渗透压。贮存碳源、能源和降低渗透压。应用：应用：聚聚羟丁酸颗粒羟丁酸颗粒(PHB)(PHB)是普遍存在的贮藏物，主要成分是是普遍存在的贮藏物，主要成分是多聚偏磷酸盐多聚偏磷酸盐。异染粒大小和结构异染粒大小和结构: :大小为大小为

10、0.50.51 1mm ，是多聚偏是多聚偏磷酸盐的聚合物，分子呈线状。磷酸盐的聚合物，分子呈线状。功能：功能：贮存磷元素和能量，降低渗透压。贮存磷元素和能量，降低渗透压。名称由来名称由来：例例: :异染粒遇甲基胺蓝或美蓝变紫红色异染粒遇甲基胺蓝或美蓝变紫红色. . 含异染粒的细菌种类含异染粒的细菌种类: :棒状杆菌和某些芽孢杆菌等棒状杆菌和某些芽孢杆菌等. . 异染粒异染粒是硫元素的贮藏体。是硫元素的贮藏体。形成：取决于环境硫化物含形成：取决于环境硫化物含量量, ,当环境中当环境中S S含量高时，在含量高时，在体内积累；当缺体内积累；当缺S S时时, ,氧化成氧化成硫酸被菌利用。硫酸被菌利用。

11、功能：功能： a. a. b. b.硫粒硫粒多糖多糖包括糖原和淀粉类包括糖原和淀粉类: :都是碳源和能源的贮藏物。都是碳源和能源的贮藏物。磁小体磁小体成分成分: Fe: Fe3 3OO4 4功能功能: :应用应用: :藻青素藻青素氮源储藏物。氮源储藏物。 光和细菌进行光和作光和细菌进行光和作用的部位用的部位, ,相当于绿色相当于绿色植物的叶绿体植物的叶绿体. . 在绿色光合细菌中，称在绿色光合细菌中，称作类囊体，紫色光合细菌，作类囊体，紫色光合细菌，称为载色体。称为载色体。 载色体（载色体（ChromatophoreChromatophore） 羧酶体羧酶体(carboxysome(carbo

12、xysome) ) 一些自养细菌细胞内的多角形或六角形内含物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其大小与噬菌体相仿, ,约约10nm,10nm,内含内含1,5-1,5-二二磷酸核酮糖羧化酶磷酸核酮糖羧化酶, ,在自养细菌的在自养细菌的CO2CO2固固定中起着关键作用。定中起着关键作用。采用免疫电镜技术观察蓝细菌采用免疫电镜技术观察蓝细菌中的中的羧酶体羧酶体. .拟核：由大型环状双链DNA纤丝不规则地折叠或缠绕而构成的无核膜、核仁的区域。 细菌细菌DNADNA：长度：一般为：长度：一般为：1 13mm3mm例：大肠杆菌的例：大肠杆菌的DNADNA长约长约1 1mmmm

13、。生长迅速的细菌在核分裂之后细生长迅速的细菌在核分裂之后细胞往往来不及分裂胞往往来不及分裂, ,所以细胞中常所以细胞中常有有2 24 4个核，而生长缓慢的细菌个核，而生长缓慢的细菌细胞中一般只有细胞中一般只有1 12 2个核，不在个核，不在染色体复制时期一般是单倍体。染色体复制时期一般是单倍体。功能：功能：负载遗传信息。负载遗传信息。 拟核拟核 （五）（五）拟核（核区）和质粒拟核（核区）和质粒 细菌染色体外的遗传物质，通常由共价闭合环状双链细菌染色体外的遗传物质，通常由共价闭合环状双链DNADNA分子组成分子组成 分子量约为分子量约为100 100 10 106 6 D.D.携带携带1 110

14、0100个基因个基因, , 一个菌一个菌细胞可有一至数个质粒。细胞可有一至数个质粒。 质粒质粒（六）芽孢（六）芽孢1 1、概念、概念 某些细菌在其生长发育后期，在细胞内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，低、抗逆性极强的休眠体，称为芽孢称为芽孢(endospore(endospore或或sporespore，偶译，偶译“内生孢子内生孢子”）。）。在杆菌中能形成芽孢的种类在杆菌中能形成芽孢的种类较多，在球菌和螺旋较多，在球菌和螺旋菌中只有少数菌种可形成芽孢。菌中只有少数菌种可形成芽孢。产生芽孢的几个属：

15、产生芽孢的几个属：芽孢杆菌属芽孢杆菌属梭状芽孢杆菌属梭状芽孢杆菌属芽孢乳杆菌属芽孢乳杆菌属生孢八叠球菌属（其中的一个种）生孢八叠球菌属（其中的一个种）2 2、能形成芽孢的细菌种类、能形成芽孢的细菌种类 A A 近中央近中央 B B 末端末端 C C 中央中央3 3、芽孢、芽孢的形态及其的形态及其在细胞中的位置在细胞中的位置 细菌芽孢的各种类型细菌芽孢的各种类型 芽孢有多层结构，主要包括孢外壁、芽孢衣、皮层和核芽孢有多层结构，主要包括孢外壁、芽孢衣、皮层和核心。心。芽孢的结构芽孢的结构外壁层：厚而致密，主要成分为外壁层：厚而致密，主要成分为脂蛋白，通透性差脂蛋白，通透性差,不易着色。不易着色。芽

16、孢衣：主要含疏水性角蛋白，芽孢衣：主要含疏水性角蛋白，抗酶解、抗药物，多价阳离子难抗酶解、抗药物，多价阳离子难通过。通过。皮层：主要含芽孢肽聚糖、皮层：主要含芽孢肽聚糖、 DPADPACaCa，皮层体积大，比较致密。皮层体积大，比较致密。核心：核心：DPADPA是芽孢特有的成分。一般以是芽孢特有的成分。一般以 DPADPACaCa的形式存在的形式存在。4 4、芽孢的组成和结构、芽孢的组成和结构5 5、芽孢的形成过程、芽孢的形成过程具有很强的具有很强的抗热、抗热、抗干燥、抗抗干燥、抗辐射、辐射、抗抗化学化学药物药物能力能力。 含水量低、壁厚而致密，通透性差含水量低、壁厚而致密，通透性差, ,不易

17、不易着色。着色。新陈代谢几乎停止，新陈代谢几乎停止，处于处于休眠休眠状态。状态。一个芽孢一个芽孢萌发萌发产生一个个体。产生一个个体。6 6、芽孢的特性、芽孢的特性 7 7、芽孢的抗热机制、芽孢的抗热机制 渗透调节皮层膨胀学说渗透调节皮层膨胀学说综合了不少较新的研究成果，比较有说服综合了不少较新的研究成果，比较有说服力力: :芽孢衣对多价阳离子和水分的通透性差，芽孢衣对多价阳离子和水分的通透性差，而芽孢皮层的高离子强度使其具有极高的而芽孢皮层的高离子强度使其具有极高的渗透压，结果芽孢原生质高度失水并皱缩渗透压，结果芽孢原生质高度失水并皱缩成含水量极少的状态，因而产生极强的耐成含水量极少的状态，因

18、而产生极强的耐热性。热性。芽孢的耐热机制芽孢的耐热机制芽孢与母细胞相比不论化学组成、细微结构、芽孢与母细胞相比不论化学组成、细微结构、生理功能等方面都完全不同生理功能等方面都完全不同渗透调节皮层膨胀学说渗透调节皮层膨胀学说芽孢衣对多价阳离子和水分芽孢衣对多价阳离子和水分的透性很差的透性很差皮层的离子强度很高皮层的离子强度很高,产生极高产生极高的渗透压夺取芽孢核心的水分的渗透压夺取芽孢核心的水分,结果造成皮层的充分膨胀。结果造成皮层的充分膨胀。核心部分的细胞质却变得高核心部分的细胞质却变得高度失水度失水,因此因此,具极强的耐热性。具极强的耐热性。8 8、研究芽孢的意义、研究芽孢的意义a、分类鉴定

19、、分类鉴定b、保存菌种、保存菌种c、分离菌种、分离菌种d、灭菌标准、灭菌标准9 9、伴胞晶体（、伴胞晶体（parasporalrystalparasporalrystal）少数芽孢杆菌，如少数芽孢杆菌，如Bacillus thuringiensisBacillus thuringiensis（苏云金芽孢杆菌）在形成芽孢的同时，会（苏云金芽孢杆菌）在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一个菱形或双锥形的碱溶性蛋在芽孢旁形成一个菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体（即白晶体（即内毒素）称为内毒素）称为伴胞晶体伴胞晶体。应用：应用：（七）鞭毛（七）鞭毛（flagellumflagellum）1. 1. 概念：概念

20、： 鞭毛的长度：鞭毛的长度：一般为一般为151520 20 m m，最长可，最长可达达70 70 m m 。鞭毛的直径：为鞭毛的直径：为0.010.010.02 0.02 m.m. 某些细菌细胞表面着生的一至数十条长丝某些细菌细胞表面着生的一至数十条长丝状、螺旋形的附属物状、螺旋形的附属物, ,具有推动细菌运动功具有推动细菌运动功能能, ,为细菌的为细菌的“运动器官运动器官”。2 2、观察和判断细菌鞭毛的方法、观察和判断细菌鞭毛的方法t电子显微镜直接观察电子显微镜直接观察t光学显微镜下观察：鞭毛染色和光学显微镜下观察：鞭毛染色和 暗视野显微镜暗视野显微镜t根据培养特征判断：半固体穿刺、根据培养

21、特征判断：半固体穿刺、 菌落（菌苔）形态菌落（菌苔）形态单 根一 束单 端单 根一 束双 端端端 生生周周 生生侧 生鞭鞭 毛毛 的的 着着 生生 方方 式式3 3、鞭毛的着生方式、鞭毛的着生方式4 4、鞭毛的结构、鞭毛的结构由鞭毛丝鞭毛钩基体三部分组成：由鞭毛丝鞭毛钩基体三部分组成：鞭毛丝：鞭毛丝：中空螺旋状、丝状中空螺旋状、丝状结构，球蛋白亚基螺旋排列。结构，球蛋白亚基螺旋排列。鞭毛钩：鞭毛钩：又称钩形鞘，是连又称钩形鞘，是连接鞭毛丝和基体的一个弯曲接鞭毛丝和基体的一个弯曲筒状部分，蛋白质亚基组成。筒状部分，蛋白质亚基组成。G菌：L环、P环、S环、M环 G+菌：S环，M环基体：基体：由若干

22、个盘状物即由若干个盘状物即环组成。环组成。5 5、鞭毛运动与细菌的趋避性运动、鞭毛运动与细菌的趋避性运动趋避性运动：趋避性运动：化学趋避性运动化学趋避性运动氧趋避性运动氧趋避性运动光趋避性运动光趋避性运动鞭毛具有推动细菌运动的功能鞭毛具有推动细菌运动的功能鞭毛运动机制：鞭毛运动机制： 拴菌拴菌试验试验细菌以推进方式做细菌以推进方式做直线运动直线运动, ,以翻腾以翻腾形式做短促转向运形式做短促转向运动动。 某些菌体表面存在的短而多的附属物。某些菌体表面存在的短而多的附属物。菌毛比鞭毛更短、更细，且又直又硬。数量很多菌毛比鞭毛更短、更细，且又直又硬。数量很多性质性质: :1 1、粘附、粘附 2 2

23、、形成菌膜、形成菌膜 3 3、细菌抗原、细菌抗原不具有运动功能，但与菌的致病性、吸附等有关。不具有运动功能，但与菌的致病性、吸附等有关。（八）菌毛（八）菌毛(fimbria(fimbria）（九）性毛（九）性毛（pilipili) ) 构造成分与菌毛相同，数量仅一至少数构造成分与菌毛相同，数量仅一至少数几根，一般见于革兰氏阴性菌的雄性菌株，几根，一般见于革兰氏阴性菌的雄性菌株，功能是向雌性菌株传递遗传信息功能是向雌性菌株传递遗传信息（十十) )糖被糖被(glycocalyx(glycocalyx) ) 包被于某些细菌细包被于某些细菌细 胞壁外的一层厚度不定胞壁外的一层厚度不定的胶状物质的胶状物质.糖被按其有无固定层次、层次厚糖被按其有无固定层次、层次厚薄又可细分为荚膜薄又可细分为荚膜(capsule或或Macrocapsule,大荚膜大荚膜)、微荚膜、微荚膜(microcapsule)、粘液层、粘液层(slimelayer)和菌胶团和菌胶团(zoogloea)。荚膜荚膜粘液层粘液层菌胶团菌胶团 荚膜的组成：主要是多糖（包括同型多糖和异型荚膜的组成：主要是