第二章原核微生物细菌

1一研究形态和构造的意义：形态是入门向导，构造是研究基础提高定向筛选效率掌握发酵进程、及时探测杂菌污染分类鉴定中应用二原核微生物的类群光能：蓝细菌“三菌”化能：细菌放线菌“三体”人工培养基：支原体专门寄生：立克次氏体衣原体本文档共50页；当前第1页；编辑于星期三\11点29分2第一节细菌体小而细形简而短(球、杆、弧)是一类壁坚而韧单细胞原核生物二等分裂分布很广泛细菌是单细胞原核微生物，个体微小，形态简单，以二等分裂方式繁殖。在自然界中，细菌分布最广、数量最多。本文档共50页；当前第2页；编辑于星期三\11点29分3Contents细菌的形态和大小1细菌的细胞结构2细菌的繁殖与群体形态3细菌的物理化学性质4本文档共50页；当前第3页；编辑于星期三\11点29分4一、细菌的形态和大小

不同细菌的形态可以说是千差万别，丰富多彩，但就单个有机体而言，其基本形态可分为球状、杆状与螺旋状三种.除了球菌、杆菌、螺旋菌三种基本形态外，还有许多具其他形态的细菌。例如柄杆菌细胞上有柄、菌丝、附器等细胞质伸出物，细胞呈杆状或梭状，并有特征性的细柄；球衣菌能形成衣峭，杆状的细胞呈链状排列在衣鞘内而成为丝状,而支原体由于只有细胞膜，没有纫胞壁，故细胞柔软，形态多变，具有高度多形性。另外，人们还发现了细胞呈星形和方形的细菌.本文档共50页；当前第4页；编辑于星期三\11点29分5（一）细菌的形态细菌的三种基本形态:

球状、杆状和螺旋状本文档共50页；当前第5页；编辑于星期三\11点29分6细菌的外形与大小细菌细胞微小而透明，通常用适当染料染色后显微镜观察图1-1常见的三种细菌典型形态A.球菌B.杆菌C.弧菌本文档共50页；当前第6页；编辑于星期三\11点29分7培养时间、培养温度、培养基成分、浓度、pH值等环境条件对细菌形态都有明显的影响。一般处于幼龄阶段和生长条件适宜时，细菌形态正常、整齐，表现出特定的形态。在较老的培养物中，或不正常的条件下，细胞常出现不正常形态，尤其是杆菌，有的细胞膨大，有的出现梨形，有的产生分枝，有时菌体显著伸长以至呈丝状等异常形态。有的细菌则是多形态的，有周期性的生活史，如粘细菌可形成无细胞壁的营养细胞和子实体。影响细菌形态的因素：本文档共50页；当前第7页；编辑于星期三\11点29分8（二）细菌的大小细菌大小的测定：(1)测量：测微尺(2)长度单位：微米(μm)(3)表示：球菌：直径杆菌：宽×长

螺菌：宽、长、螺距本文档共50页；当前第8页；编辑于星期三\11点29分9（二）细菌的大小本文档共50页；当前第9页；编辑于星期三\11点29分10

通常球菌直径：0.2—

1.5

μm，

杆菌:长1—5μm,宽0.5—1μm。例如：大肠杆菌：平均长度：2μm；宽度0.5μm

1500个大肠杆菌头尾相接等于3mm;109个大肠杆菌重1mg.

由于菌种不同，细菌的大小存在很大的差异；对于同一个菌种，细胞的大小也常随着菌龄变化。另外，对于同一个菌种染色前后其细胞大小都有所不同。所以，有关细菌大小的记载，常是平均值或代表性数值。（二）细菌的大小本文档共50页；当前第10页；编辑于星期三\11点29分11菌名直径或宽×长/

（μm×μm

）乳链球菌金黄色葡萄球菌大肠杆菌枯草芽孢杆菌霍乱弧菌

0.5~10.8~10.5×(1~3)(0.8~1.2)×(

1.2~3)(0.2~0.6)×(1~3)

细菌细胞的大小本文档共50页；当前第11页；编辑于星期三\11点29分12二、细菌的细胞结构基本结构包括：

细胞壁、细胞膜、细胞质、核区、间体、核糖体、气泡和储藏物。特殊结构包括：荚膜、鞭毛、纤毛、芽孢。

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细菌细胞由外向里依次有鞭毛、菌（纤）毛、荚膜、细胞壁、细胞膜、细胞质，细胞质中又有液泡、储存性颗粒、核质等。细菌的结构本文档共50页；当前第13页；编辑于星期三\11点29分141.细胞壁1）功能：①固定细胞外形；②保护细胞免受外力的损伤；③阻拦大分子物质进人细胞；④使某些细菌具有致病性及对噬菌体的敏感性。本文档共50页；当前第14页；编辑于星期三\11点29分15革兰氏染色法细胞壁化学组成与结构革兰氏染色的机理青霉素的作用及应用2）细胞壁的化学组成与结构本文档共50页；当前第15页；编辑于星期三\11点29分16革兰氏染色法是细菌细胞的复合染色法，由丹麦医生HansChristianGram于1884年创立。基本步骤：涂片固定——

结晶紫初染1min——

碘液媒染1min——95%乙醇脱色0.5min——

番红复染min结果:

革兰氏阳性菌——紫色；

革兰氏阴性菌——红色。①革兰氏染色法：本文档共50页；当前第16页；编辑于星期三\11点29分17

成分占细胞壁干重的%革兰氏阳性细菌革兰氏阴性细菌肽聚糖磷壁酸类脂质蛋白质含量很高（30~95）含量较高（<50）一般无（<2）无含量很低（5~20）无含量较高（~20）含量较高革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌细胞壁成分比较②细胞壁的化学组成与结构本文档共50页；当前第17页；编辑于星期三\11点29分18④青霉素的作用

作用于肽聚糖肽桥的联结，即抑制肽聚糖的合成，故仅对生长着的菌有效，主要是G+菌。＊细菌可作为重金属吸附剂使用？与细菌细胞壁的哪些性质有关？开发与应用情况如何？本文档共50页；当前第18页；编辑于星期三\11点29分19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。

①细胞膜的化学组成

蛋白质主要包括磷脂糖类少量核酸2、细胞膜本文档共50页；当前第19页；编辑于星期三\11点29分20

1972年Singer和Nicolson提出的细胞膜液态镶嵌模型。

认为：膜是由球形蛋白与磷脂按照二维排列方式构成的流体镶嵌式，流动的脂类双分子层构成了膜的连续体，而蛋白质象孤岛一样无规则地漂流在磷脂类的海洋当中。细胞膜液态镶嵌模型②细胞膜的结构本文档共50页；当前第20页；编辑于星期三\11点29分21＊细胞内外物质交换和运送。

＊在原核微生物中,参与生物氧化和能量产生。

＊与细胞壁及荚膜的合成有关（酶）。

＊是鞭毛着生的位点。

＊间体的形成

③细胞膜的功能：本文档共50页；当前第21页；编辑于星期三\11点29分22间体：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。间体间体的功能:参与隔膜形成与核分裂有关类线粒体功能本文档共50页；当前第22页；编辑于星期三\11点29分23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。这是原核生物与真核生物一个主要的区别之处。

细菌DNA：

长度：一般为：1—3mm

例：大肠杆菌的DNA长约1mm。

生长迅速的细菌在核分裂之后细胞往往来不及分裂,所以细胞中常有2—4个核，而生长缓慢的细菌细胞中一般只有1—2个核，不在染色体复制时期一般是单倍体。

功能：负载遗传信息。拟核

3、拟核nucleoid（或核质体、核区）本文档共50页；当前第23页；编辑于星期三\11点29分24质粒：细菌染色体外的遗传物质，由共价闭合环状双链DNA分子组成．分子量约为２—100×106D.携带1—100个基因,一个菌细胞可有一至数个质粒。

质粒的特点：可自我复制，稳定遗传。对生存不是必要的。复制与染色体分开，但同步进行。不同质粒携带不同遗传信息。无质粒细菌可通过接合、转化、转导等方式获得，不能自发产生。例：细菌抗药性因子、大肠杆菌的F因子。质粒应用:基因工程，体外重组.本文档共50页；当前第24页；编辑于星期三\11点29分254、核糖体：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。本文档共50页；当前第25页；编辑于星期三\11点29分26细胞质：是在细胞膜内除核区以外的细胞物质。细胞质是无色、透明、粘稠状物质。主要成分为水，蛋白质，核酸，脂类、少量糖和无机盐。

细胞质功能：细胞质中含有丰富的酶系，是营养物质合成、转化、代谢的场所。5、细胞质及其内含物本文档共50页；当前第26页；编辑于星期三\11点29分27颗粒状贮藏物(reservematerials)：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。贮藏物的种类很多,表解如下:本文档共50页；当前第27页；编辑于星期三\11点29分28贮藏物碳源及能源类氮源类磷源(异染粒)糖原:大肠杆菌、克雷伯氏菌、芽孢杆菌和蓝细菌等聚β-羟丁酸(PHB):固氮菌、产碱菌和肠杆菌等硫粒:紫硫细菌、丝硫细菌、贝氏硫杆菌等藻青素：蓝细菌藻青蛋白：蓝细菌迂回螺菌、白喉棒杆菌、结核分枝杆菌本文档共50页；当前第28页；编辑于星期三\11点29分296.荚膜

是某些细菌在新陈代谢过程中形成的，分泌于细胞壁外的粘液状物质。多出现在“中老年细菌”外围功能：①储备粮；②生物吸附—菌胶团—多糖、糖蛋白水生生物的共性—含水率在90％~98％，极难染色；单染后墨汁背景衬托法观察本文档共50页；当前第29页；编辑于星期三\11点29分301)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)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。本文档共50页；当前第30页；编辑于星期三\11点29分31往往长度超过菌体若干倍，但直径很细。7.鞭毛鞭毛的着生方式和数目是细菌分类鉴定的重要指标。功能：细菌藉鞭毛趋避运动—化学成分主要是？蛋白质本文档共50页；当前第31页；编辑于星期三\11点29分328.纤毛（或线毛、菌毛、伞毛）纤细、中空、短直、数量较多（250根～300根）相当于各类禽兽的体表的毛发，如兔毛、狗毛、鸭毛等等，故称为菌毛。本文档共50页；当前第32页；编辑于星期三\11点29分33鸡毛掸子的作用提问：功能？主要与吸附营养物、有性生殖有关或称性丝，每一个有性细菌有1根～4根，参与细菌有性生殖时细菌间传递遗传物质。菌毛性菌毛本文档共50页；当前第33页；编辑于星期三\11点29分349.芽孢1．多层结构功能由内至外，依次为①芽孢外壁

某些细菌当环境恶劣时，细胞质浓缩凝集，逐步形成一个圆形、椭圆形或圆柱形的休眠体，称为芽孢。②一层或几层芽孢衣

主要成分是角蛋白，非常致密，通透性差，能够阻止各类化学物质包括杀菌剂的进入；由蛋白质、脂类和糖组成本文档共50页；当前第34页；编辑于星期三\11点29分35③皮层

很厚，主要成分为芽孢特有的肽聚糖，其中含有一种特殊的物质——吡啶二羧酸以及大量的Ca2+，二者形成了一种极为耐热的凝胶状物质，使得芽孢菌异常抗热，在沸水中芽孢也可存活数小时。④

芽孢质中含水量极低，细胞内代谢极为缓慢，处于休眠状态。本文档共50页；当前第35页；编辑于星期三\11点29分36能形成芽孢的细菌种类不多，最主要的是芽孢杆菌属（Bacillus）和梭菌属（Cletridium），它们都是革兰氏阳性菌。很多都是强致病菌，如肉毒梭菌、破伤风梭菌，有些形成的芽孢膨大，宽度明显超过菌体。含芽孢的梭菌

芽孢宽度超过菌体，使细胞呈梭状本文档共50页；当前第36页；编辑于星期三\11点29分37芽孢的形成对于产芽孢菌度过困境有着极为重要的意义，芽孢可在普通条件下保存几年甚至几十年都依然可以复活。在实验室进行灭菌处理时，由于芽孢最难杀死，灭菌手段主要考虑的是杀灭芽孢；芽孢菌普遍存在于处理各类有毒废水中，并对水质净化起着十分重要的作用。本文档共50页；当前第37页；编辑于星期三\11点29分38(二)有性生殖研究表明各类细菌普遍具有有性生殖能力

雌雄性菌毛1．质粒复制转移本文档共50页；当前第38页；编辑于星期三\11点29分392．部分染色体复制转移极少数个体可以进行，大约只占0.1~1%。但这却有着十分重要的生物学意义。提问：有性生殖意义何在呢？种内进化、种间合作共生特有的抗性基因可以传递给另一些种类的细菌；本文档共50页；当前第39页；编辑于星期三\11点29分40（三）菌落定义——固体培养基上的各种菌类的“村落”。固体培养基——固体状态的培养细菌的基质有的是天然物质，如土豆、馒头及其他各种固体食物，微生物学研究中多使用人工制作的固体琼脂培养基。

向“营养汤”中加入琼脂(约2％)加热到100℃，然后再冷却就制成了人工固体培养基。常用的固体培养基容器称为培养皿。本文档共50页；当前第40页；编辑于星期三\11点29分41培养皿通常称平板细菌在培养基上生长，会形成各种颜色和外观的菌落。纯化的菌落是菌种鉴定、通过诱变技术或基因工程改良的前提。单菌落（纯菌落）本文档共50页；当前第41页；编辑于星期三\11点29分42菌落形态菌落的特征主要由各种微生物特殊的遗传特性决定，同时也与培养基成分及培养条件有关当固定培养基成分及培养条件相同时，不同种类微生物形成的菌落特征是固定的，可作为微生物鉴定的重要依据。本文档共50页；当前第42页；编辑于星期三\11点29分43菌落描述a.隆起特征描述b.边缘特征描述c.表面特征描述没有鞭毛不运动的细菌，特别是球菌，常形成较小、较厚、边缘较整齐的菌落；有鞭毛的细菌则较大而扁平，边缘波状、锯齿状等；有荚膜的细菌菌落较大并且表面光滑，而没有荚膜的则表面较粗糙；具有芽孢的细菌菌落表面常有褶皱并且不透明。本文档共50页；当前第43页；编辑于星期三\11点29分44细菌菌落具有一些共同的特征：小、湿润、粘稠、与基质结合松散，易被剥离，质