第一章原核生物的形态、构造和功能

二、微生物学的知识体系微生物学生态与多样性感染与免疫遗传基因表达调控基因工程分类形态结构营养代谢生长繁殖系统发育发酵工业食品药物生物制品环保1当前第1页\共有89页\编于星期五\21点

第一章原核生物的形态、构造和功能

第一节细菌第二节放线菌第三节蓝细菌第四节支原体、立克次氏体和衣原体2当前第2页\共有89页\编于星期五\21点原核生物即广义的细菌，指一大类细胞核无核膜包裹，只存在称作核区（nuclearregion）的裸露DNA的原始单细胞生物。（真细菌、古生菌）根据外表特征分为6大类——三菌三体细菌（狭义的）放线菌蓝细菌支原体立克次氏体衣原体3当前第3页\共有89页\编于星期五\21点第一节细菌（Bacteria）是一类细胞细短（直径0.5um、长度0.5-5um)、结构简单、胞壁坚韧、多以二分裂方式繁殖和水生性较强的原核生物。分布作用有害、有益

当前第4页\共有89页\编于星期五\21点一、细菌的形态构造及其功能（一）形态和染色细菌的三种基本形态细菌的大小细菌染色法

(二）构造1、细菌细胞的一般构造2、细菌细胞的特殊构造5当前第5页\共有89页\编于星期五\21点细菌的三种基本形态——球状、杆状及螺旋状数量：杆菌最为常见，球菌其次，螺旋菌较少。当前第6页\共有89页\编于星期五\21点球菌（Coccus）根据分裂的方向及分裂后的排列方式分为：单球菌双球菌链球菌四联球菌八叠球菌葡萄球菌当前第7页\共有89页\编于星期五\21点单球菌分裂后的细胞分散而单独存在的球菌.如尿素微球菌(Micrococcusureae)当前第8页\共有89页\编于星期五\21点双球菌分裂后两个球菌成对排列的为双球菌.

如肺炎双球菌(Diplococcuspneumoniae)当前第9页\共有89页\编于星期五\21点链球菌分裂是沿一个平面进行，分裂后细胞排列成链状.如乳链球菌（Streptococcuslactis）当前第10页\共有89页\编于星期五\21点四联球菌分裂是沿两个相垂直的平面进行，分裂，分裂后每四个细胞在一起呈田字形.

如四联微球菌（Micrococcustetragenus）当前第11页\共有89页\编于星期五\21点八叠球菌按三个互相垂直的平面进行分裂后，每八个球菌在一起成立方体形.

如藤黄八叠球菌（Sarcinaureae)当前第12页\共有89页\编于星期五\21点葡萄球菌分裂面不规则，多个球菌聚在一起，像一串串葡萄。如金黄色葡萄球菌（Staphylococcusaureus)当前第13页\共有89页\编于星期五\21点杆菌（Bacillus）杆菌的形态：短杆状、长杆状、棒杆状、梭状杆状、月亮状、竹节状等；杆菌是细菌中种类最多的类型当前第14页\共有89页\编于星期五\21点大肠杆菌

E.coli.

当前第15页\共有89页\编于星期五\21点肺结核分支杆菌当前第16页\共有89页\编于星期五\21点沙门氏杆菌当前第17页\共有89页\编于星期五\21点炭疽热杆菌当前第18页\共有89页\编于星期五\21点螺旋菌（Spirilla）弧菌（vibrio)螺菌（spirillum）螺旋体（spirochaeta)当前第19页\共有89页\编于星期五\21点Unusuallyshapedbacteria当前第20页\共有89页\编于星期五\21点细菌的大小测量方法：测微尺长度单位：微米（um)表示方法：球菌：直径(微米)

杆菌：宽X长(微米)

螺菌：宽X长(微米)当前第21页\共有89页\编于星期五\21点最大细菌——Thiomargarita

namibiensis（纳米比亚嗜硫珠菌）当前第22页\共有89页\编于星期五\21点最小细菌——nanobacteria(纳米细菌）50nm(或0.05um)当前第23页\共有89页\编于星期五\21点细菌染色法微生物染色方法一般分为:单染色法、复染色法。单染色法：用一种染料使微生物染色，但不能鉴别微生物。复染色法：是用两种或两种以上染料，有协助鉴别微生物的作用。故亦称鉴别染色法。常用的复染色法有：革兰氏染色法；抗酸性染色法；特殊染色法（鉴别细胞各部分结构：如芽胞、鞭毛、荚膜、细胞核等）。当前第24页\共有89页\编于星期五\21点（二）构造当前第25页\共有89页\编于星期五\21点1、细菌细胞的一般构造——细胞壁（cellwall）基本成份－肽聚糖革兰阳性菌特有成份－磷壁酸革兰阴性菌特有成份－外膜当前第26页\共有89页\编于星期五\21点（1）G+细菌的细胞壁肽聚糖占90%磷壁酸占10%当前第27页\共有89页\编于星期五\21点G+细菌肽聚糖（peptidoglycan）肽聚糖又称粘肽，是真细菌细胞壁特有的成分。由双糖单位、四肽侧链、肽桥（或肽键）组成。当前第28页\共有89页\编于星期五\21点磷壁酸（teichoicacid）是G+菌细胞壁的特有成分，分壁磷壁酸和膜磷壁酸。磷壁酸是G+菌重要的表面抗原；膜磷壁酸可以粘附宿主细胞，与细菌的致病性有关。

当前第29页\共有89页\编于星期五\21点（2）G-细菌的细胞壁肽聚糖（peptidoglycan）占5-20%外膜（outermembrane）：脂多糖、磷脂、外膜蛋白。当前第30页\共有89页\编于星期五\21点G-细菌肽聚糖（peptidoglycan）由双糖单位、四肽侧链、肽键组成。大肠杆菌E.coli当前第31页\共有89页\编于星期五\21点与G+细菌肽聚糖的区别

1、四肽尾的第三位氨基酸被m-DAP代替；2、无特殊肽桥，肽尾间通过肽键直接相连；3、交联结构较为疏松。当前第32页\共有89页\编于星期五\21点当前第33页\共有89页\编于星期五\21点青霉素及溶菌酶的作用部位当前第34页\共有89页\编于星期五\21点外膜脂多糖、磷脂、外膜蛋白。35当前第35页\共有89页\编于星期五\21点脂多糖（lipopolysaccharideLPS）位于磷脂外侧，是G－菌的内毒素，由内向外依次由类脂A、核心多糖和O-特异侧链组成。

类脂A:内毒素的毒性成分;核心多糖:构成G-菌的属特异性抗原;O-特异侧链:构成G-菌的菌体抗原，也称为O抗原.当前第36页\共有89页\编于星期五\21点磷脂与细胞膜化学组成类似，与物质交换有关。

37当前第37页\共有89页\编于星期五\21点外膜蛋白脂蛋白：孔蛋白：当前第38页\共有89页\编于星期五\21点G-

细菌与G+细菌一系列生物学特性的比较

当前第39页\共有89页\编于星期五\21点革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌细胞壁结构比较细胞壁结构革蓝氏阳性菌革蓝氏阴性菌厚度厚，15—50nm薄，10—15nm肽聚糖含量多，占胞壁干重30-95%少，占胞壁干重5-20%左右脂类含量一般无(<2%)多，约20%磷壁酸有无外膜无有脂蛋白无有脂多糖无有

当前第40页\共有89页\编于星期五\21点古生菌（Archaea）的细胞壁（略）包括产甲烷菌以及大多数嗜极菌如极端嗜盐菌、极端嗜热菌等古生菌的细胞壁中不含肽聚糖，由假肽聚糖、糖蛋白、蛋白质组成假肽聚糖：产甲烷杆菌41当前第41页\共有89页\编于星期五\21点细胞壁——革兰氏染色结晶紫初染碘液媒染乙醇脱色番红复染42当前第42页\共有89页\编于星期五\21点抗酸性染色法检查抗酸细菌(如结核杆菌、麻风杆菌、分支杆菌等)的一种特殊染色法。常用的是先以浓石炭酸复红加温初染，随即以盐酸酒精或硫酸水脱色，最后用美蓝液复染。如属于抗酸细菌，呈红色，因菌体有抗御酸类脱色的特性，故能保持初染的红色。如属于一般细菌，则呈蓝色，因菌体无抗酸能力，初染的红色被酸类所脱去，故被复染成蓝色。当前第43页\共有89页\编于星期五\21点抗酸性染色原理分支杆菌的细胞壁有特殊的脂类物质——分枝菌酸，分支菌酸厚且呈蜡质，可以抵御酸性酒精的脱色作用。当前第44页\共有89页\编于星期五\21点缺壁细菌

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（L-formofbacteria）人工方法去壁彻底除尽：原生质体（protoplast）部分去除：球状体（sphaeroplast）缺壁细菌

(cellwalldeficientbacteria）当前第45页\共有89页\编于星期五\21点细胞壁的功能维持细菌的固有外形，保护细胞免受渗透压等外力的损伤；为细菌的生长、分裂和鞭毛运动所必需；阻拦大分子有害物质进入细胞；与细菌的抗原性和对噬菌体的敏感性密切相关。46当前第46页\共有89页\编于星期五\21点细菌细胞的一般构造——细胞膜（cellmembrane）与真核细胞膜的不同点：不含胆固醇、形成间体。间体（mesosome，或中体）：细菌细胞膜内陷形成的中隔，可增加细胞膜的表面积，参与细菌的呼吸、生物合成和细菌分裂。当前第47页\共有89页\编于星期五\21点细胞膜的功能1、物质交换：选择性通透作用，摄取营养，排出代谢产物。2、生物合成：细菌无细胞器，合成酶位于细胞膜。粘肽、磷壁酸、磷脂、脂多糖、荚膜、鞭毛等多种菌体成分在细胞膜上合成。3、呼吸作用：各种呼吸酶，包括细胞色素、脱氢酶等均在细胞膜上，相当于真核细胞的线粒体，是细菌能量代谢的场所。4、协助鞭毛运动。48当前第48页\共有89页\编于星期五\21点细菌细胞的一般构造——细胞质和内含物细胞质化学组成：主要成分是水、蛋白质、核酸、脂类，少量糖类和无机盐。内含物如大量核糖体、胞浆颗粒以及质粒。49当前第49页\共有89页\编于星期五\21点核糖体（ribosome)是分散在细胞质中的颗粒状结构，由核糖体核酸（占60%）和蛋白质（占40%）组成。细菌的核糖体沉降系数为：70s，由50s大亚基和30s小亚基构成。功能：是细胞合成蛋白质的机构。50当前第50页\共有89页\编于星期五\21点胞浆粒状当前第51页\共有89页\编于星期五\21点聚-β-羟基丁酸（poly-β-hydroxybutirate，PHB）：聚β－羟丁酸颗粒是许多细菌细胞质内常含有的碳源类储藏物.PHB不溶于水,易被脂溶性染料(如苏丹黑)着色。功能:贮存碳源、能源和降低渗透压。许多好氧菌和光合厌氧菌都含有聚β－羟丁酸颗粒。当前第52页\共有89页\编于星期五\21点异染颗粒多聚偏磷酸盐的聚合物功能：贮存磷元素和能量，降低渗透压。

当前第53页\共有89页\编于星期五\21点羧酶体又称羧化体，是存在于一些自养细菌细胞内的多角形或六角形内含物。与CO2的固定有关。54当前第54页\共有89页\编于星期五\21点细菌细胞的一般构造——核区（nuclearregion）由裸露的双股DNA盘绕组成，没有组蛋白包绕，也没有核膜包裹，因此叫核质，或称为拟核。当前第55页\共有89页\编于星期五\21点质粒是细菌染色体外的遗传物质，由双股环状DNA构成。重要的常见质粒有F质粒、R质粒等。当前第56页\共有89页\编于星期五\21点细菌细胞的特殊构造

——糖被（glycocalyx）主要成分：多糖，少数为多肽（或复合型）。荚膜微荚膜黏液层菌胶团当前第57页\共有89页\编于星期五\21点荚膜（capsule或macrocapsule)功能：抗吞噬抗不良环境粘附作用等。当前第58页\共有89页\编于星期五\21点细菌细胞的特殊构造

—鞭毛鞭毛是细菌的运动器(长15-20um,直径），主要成分为蛋白质，构成细菌的H抗原。着生方式：当前第59页\共有89页\编于星期五\21点当前第60页\共有89页\编于星期五\21点鞭毛的构造——（以E.coli为例)

鞭毛的结构：

鞭毛丝鞭毛鞭毛钩基体61当前第61页\共有89页\编于星期五\21点当前第62页\共有89页\编于星期五\21点鞭毛的观察电镜特殊鞭毛染色，在光学显微镜下观察半固体穿刺培养悬滴法观察从固体培养基上的菌落形态判断菌落形状大，薄且不规则，边缘极不平整，可能有鞭毛。菌落十分圆滑，边缘平整且相对较厚，可能没有鞭毛。63当前第63页\共有89页\编于星期五\21点“栓菌”试验——“旋转论”的证明当前第64页\共有89页\编于星期五\21点细菌细胞的特殊构造

——菌毛（fimbria）和性毛(pilus）普通菌毛是细菌的黏附结构。性菌毛是细菌传递遗传物质的结构。当前第65页\共有89页\编于星期五\21点66当前第66页\共有89页\编于星期五\21点细菌细胞的特殊构造

——芽孢和其他休眠构造芽孢（endospore,spore)结构：特点：芽孢耐热机制：渗透调节皮层膨胀学说；DPA-Ca当前第67页\共有89页\编于星期五\21点当前第68页\共有89页\编于星期五\21点能形成芽孢的细菌种类在杆菌中能形成芽孢的种类较多，在球菌和螺旋菌中只有少数菌种可形成芽孢。产生芽孢的几个属：(Bacillus)芽孢杆菌属(Clostridium)梭状芽孢杆菌属(Sporosarcina)芽孢八叠球菌属69当前第69页\共有89页\编于星期五\21点细菌细胞的特殊构造

——伴胞晶体(parasporalcrystal）伴孢晶体蛋白(Parasporalcrystalprotein)又称d

－内毒素，是苏云金杆菌(Bacillusthuringiensis)在形成芽孢时，形成的一类对昆虫具有毒杀作用的小分子蛋白质或多肽。晶体蛋白的形状：主要有菱形、方形、长方形、椭圆形、不规则形等。伴孢晶体蛋白在碱性条件下能溶解成原毒素，而原毒素在蛋白酶的作用下可水解成具有杀虫活性的小分子多肽，是苏云金杆菌杀虫的主要活性成分。70当前第70页\共有89页\编于星期五\21点(三）细菌的繁殖1、裂殖（fission）2、芽殖（budding）当前第71页\共有89页\编于星期五\21点裂殖（fission）当前第72页\共有89页\编于星期五\21点芽殖（budding）当前第73页\共有89页\编于星期五\21点二、细菌的群体形态（一）、在固体培养基上（内）的群体形态（二）、在半固体培养基上（内）的群体形态（三）、在液体培养基上（内）的群体形态74当前第74页\共有89页\编于星期五\21点在固体培养基上（内）的群体形态菌落概念：菌落特征是细菌分类的依据之一当前第75页\共有89页\编于星期五\21点菌落和菌苔当前第76页\共有89页\编于星期五\21点在半固体培养基上（内）的群体形态当前第77页\共有89页\编于星期五\21点在液体培养基上（内）的群体形态当前第78页\共有89页\编于星期五\21点第二节放线菌（actinomyces）是一类主要呈丝状生长和以孢子繁殖的陆生性很强的原核生物（G+）。分布：作用：当前第79页\共有89页\编于星期五\21点一、放线菌的形态构造

（典型放线菌——链霉菌Streptomyces

的形态构造）基内菌丝、气生菌丝、孢子丝。当前第80页\共有89页\编于星期五\21点放线菌的代表属链霉菌属(Streptomyces)

共约1000多种。具有发育良好的菌丝体，菌丝体有基内菌丝、气生菌丝、和孢子丝之分；孢子丝和孢子的形态因种而异。抗生素主要由放线菌产生，而其中90%由链霉菌产生。81当前第81页\共有89页\编于星期五\21点第三节蓝细菌（Cyanobacteria）含有叶绿素a、无鞭毛、进行产氧型光合作用的G-大型原核生物。

费氏蓝细菌(Fischerella)鱼腥蓝细菌(Anabaena)；

粘杆蓝细菌(Gloeotheca)皮果蓝细菌(Dermacarpa)颤蓝细菌(Oscillatoria)

当前第82页\共有89页\编于星期五\21点用途已知蓝细菌有20多种具固氮作用，故在农业上，尤其是热带，已成为保持土壤氮素营养水平的主要因素。在水稻田中培养蓝细菌作为生物氮肥，可以提高土壤的肥力。临床上它能用于治疗肝硬化、贫血、白内障、青光眼、胰腺炎等疾病，对糖尿病、肝炎也有一定疗效。作为食品和营养品。83当前第83页\共有89页\编于星期五\21点蓝藻细胞的基本特征：1）

中心质：是遗传物质DNA所在的部位，相当于细菌的核区，称为中心质或中央体。蓝藻细胞