江南大学生物工程学院课件

江南大学生物工程学院第二章微生物的形态与分类第一节细菌Bacteria

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微生物的形态与分类

原核生物prokaryotes

真核微生物eukaryoticmicroorganisms

非细胞微生物acellularmicroorganisms主要内容：形态与大小，细胞结构与功能，繁殖方式与生活史，分类等第一节细菌

Bacteria原核生物Prokaryotes

指一大类细胞核无核膜包裹，只有称作为核区（nuclearregion）的裸露DNA的原始单细胞生物。包括：真细菌eubacteria古细菌archaea细菌

Bacteria细菌：是一类细胞细而短、结构简单、细胞壁坚韧、以二等分裂方式繁殖和水生性较强的原核微生物。在分类学上，细菌隶属于原核生物界（Procaryotae）

细菌门（Bacteriophyta）

真细菌纲（Eubacteriae）

真细菌亚纲（Eubacteria）

一.细菌的形态与大小1、细菌的细胞形态基本形态球菌coccus杆菌bacillus螺旋菌spirilla

细菌的异常形态

①畸形：化学的或物理的因素的刺激，阻碍了细胞的发育而引起的异常形态。②衰颓形：由于培养时间过长，细胞衰老，营养缺乏，代谢排泄物浓度积累过高使细胞衰老而引起的异常形态。1121.巴氏醋酸杆菌的畸形

2.乳酪杆菌的衰颓形

菌毛核糖体核物质鞭毛细胞膜周质空间细胞壁外膜质粒典型细菌细胞构造模式图（一）一般构造）一般构造

1.细胞壁cellwall

（1）定义细胞壁是位于细胞表面、内侧紧贴细胞膜的一层较为坚韧、略具弹性的结构．（2）生理功能（3）化学组成肽聚糖（peptidoglycan）磷壁酸（teichoicacid）

G+

细胞壁特有的一种酸性多糖脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）

G-

细菌细胞壁特有的类脂多糖物质G+细菌肽聚糖脂多糖肽聚糖周质空间细胞膜膜蛋白脂质蛋白外膜膜孔蛋白磷壁酸脂磷壁酸G+G-G+细菌与G-细菌细胞壁的比较（4）细胞壁的结构（5）原生质体及球形体

原生质体

protoplast

细菌被完全除去细胞壁后所剩下的部分。

球形体/原生质球

spheroplast

细菌被部分除去细胞壁后所剩下的部分。制备方法：溶菌酶(lysozyme)处理正在释放的原生质体2.细胞膜：(cellmembrane)（1）定义是一层紧贴在细胞壁内侧，包围着细胞质的柔软、脆弱、富有弹性半透性薄膜。厚度7~8nm

（2）功能选择透性维持细胞内正常渗透压的屏障在细胞的呼吸过程中起关键作用与细胞膜、细胞壁及荚膜的合成有关鞭毛基体的着生部位和旋转的供能部位

（3）化学组成磷脂(20-30%)蛋白质(50~70%)少量糖蛋白、糖脂(约2%)

磷脂：磷脂酰胆碱磷脂酰丝氨酸磷脂酰乙醇胺等膜蛋白：外周蛋白peripheralprotein

整合蛋白integralprotein

磷脂分子（4）膜的结构

液态镶嵌模型fluidmosaicmodel膜的结构：液态镶嵌模型fluidmosaicmodel（1）定义由细胞膜内陷而成的层状、管状或囊状结构。是特化的CM，多见于G+细菌（2）化学组成与结构

与细胞膜相同（3）生理功能产生能量的基地向细胞外分泌消化酶与细胞横隔的合成有关

3.间体mesosome4.核质体nuclearbody拟核nucleoid

(1)

位置核质体是原核生物所特有的无核膜包裹、无固定形态的原始细胞核。(2)

化学组成：DNA(3)

结构环状、高度折叠缠绕的“超线圈”结构的DNA。即一条染色体。

E.coli基因组4.64Mb，由4300个基因组成（1997）

B.subtilis基因组4.21Mb，4100个基因（1997）(4)

生理功能贮存和传递遗传信息；细胞的控制中心。每个细胞中一般有1~2个核质体，在生长迅速的细胞中也会有2~4个

5.质粒plasmid游离于原核生物核基因组以外，具有独立复制能力的小型供价闭合环状的DNA分子结构：circularcovalentlyclosed

DNA(cccDNA)，3000-15000bp，

MW2~100×106d。生理功能：（各种质粒功能不一）质粒的特点

质粒DNA分子质粒DNA的电镜照片6.细胞质和内含物（1）细胞质cytoplasm

细胞质是细胞质膜包围的除核质体以外的一切半透明、胶体状、颗粒状物质的总称。

主要组成

水、核糖体、贮藏物、酶类、中间代谢产物、质粒、各种营养物质和大分子单体

功能

为细胞进行新陈代谢提供内在环境（2）细胞内含物核糖体ribosome

分散在细胞质中的沉降系数为70s、由RNA和蛋白质组成的颗粒状结构。

功能合成蛋白质的场所

贮藏物

主要是一些不同化学成分积累而成的不溶性沉淀颗粒。

功能储存营养物质

细胞中的PHB颗粒（二）细菌的特殊构造

1、鞭毛flagellum，flagella（1）定义：生长在某些细菌（运动细菌）体表面的长丝状、波曲的蛋白质性质的附属物。细菌的运动器官。（2）着生类型

偏端单生monopolarmonotrichous两端单生bipolarmonotrichous偏端丛生lophotrichous两端丛生amphitrichous周生peritrichous偏端丛生鞭毛鞭毛的着生类型（3）鞭毛的结构

E.coli鞭毛的结构

鞭毛丝filament10-20nm×15-20mm鞭毛钩hook基体basalbodyL环P环S环M环

G+菌仅有S环和M环

2.伞毛/菌毛fimbria,fimbriae

（1）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。直径3-10nm，250-300条/细胞。化学组成

菌毛蛋白pilin

结构

着生于细胞膜上，穿过细胞壁后伸展于体表。3~10×100~5000nm。功能使菌体附着于物体表面3.(性)纤毛（Sex-pilus,F-pilus，pili）由F质粒DNA编码，存在于具有F质粒的E.coli的表面，每个细胞1至几根。是中空管状物，是细菌接合时DNA转移的通道。

fimbriapilus

4.糖被glycocalyx（1）包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质。（2）类型：

荚膜capsule

粘液层slimelayer*菌胶团zoogloea

（4）功能细胞外的营养储存保护细胞免受干燥的影响增加病原菌的致病力等堆积废物（5）光滑型菌落、粗糙型菌落（6）利用与危害

dextran,xanthangum5、芽孢endospore/spore（1）定义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，壁厚、含水量极低、抗逆性极强的休眠体。（2）着生情况

菌种在细胞中的位置形状大小

显微镜下芽孢电镜下的芽孢

（3）特点组成特点含水量低含吡啶2,6-羧酸(DPA)结构特点

具有厚而致密的孢子外层折光性强，不易着色生理特点

代谢活动极弱或基本停止对热、辐射及化学物质具有较强抗性（4）芽孢的构造孢外壁/芽孢壳sporecoat芽孢衣/外膜outermembrane皮层cortex芽孢壁sporewall芽孢膜sporemembrane芽孢质核区/核质体（5）芽孢的形成过程（6）芽孢的萌发（7）芽孢的耐热机制渗透调节皮层膨胀学说

osmoregulatoryexpandedcortextheory

芽孢的耐热性在于芽孢衣对多价阳离子和水分的透性很差以及皮层的离子强度很高，使皮层产生了极高的渗透压去夺取核心中的水分,造成皮层的充分膨胀和核心的高度失水，失水的核心赋予芽孢极强的耐热性。皮层中的DPA-Ca稳定芽孢中的大分子，增强芽孢的耐热性（8）研究芽孢的意义菌种的分类鉴定的重要形态学指标提高菌种筛选效率有利于菌种长期保藏衡量各种灭菌手段效果的指标（9）伴孢晶体（parasporalcrystal）少数芽孢杆菌芽孢囊内与芽孢相伴而形成的一颗菱形、方形或不规则形的碱溶性蛋白晶体。即d内毒素。用途:

生物农药三、细菌的繁殖方式和培养特征（一）细菌的繁殖1、无性繁殖

裂殖fission一个细胞通过分裂而形成两个子细胞的过程。二分裂binaryfission

同形裂殖一个细胞在其对称中心形成一隔膜，进而分裂成两个形态、大小和构造完全相同的子细胞

异形裂殖球菌的分裂面及子代的排列

2、细菌的有性接合

二.细菌的培养特征

菌落colony

由一个或少数几个细胞在固体培养基表面上繁殖而形成的肉眼可见的子细胞的群体。菌落形态包括大小、形状、光泽、颜色、透明度、硬度等。细菌的菌落特征菌苔lawn

在斜面培养基上划线接种细菌后经培养而形成的肉眼可见的子细胞群体。其它培养特征半固体穿刺培养特征明胶培养基培养特征液体培养特征

四.细菌的分类

分类依据

目前多用经典分类法，分类依据以生理生化特征为主，以形态特征为辅。

鉴定实例

（自学）

菌种纯度检查镜检和革染氏染色芽孢染色观察部分生理试验

分类系统

伯捷氏鉴定细菌学手册Bergey'sManualofDeterminativeBacteriology

伯捷氏系统细菌学手册Bergey'sManualofSystematicBacteriology

发酵工业常见常用的细菌Leuconostocmesenteroides肠膜明串珠菌Pediococcuscerevisiae啤酒足细菌Bacillussubtilis枯草