天津科技大学海洋学院 微生物学 第一章原核微生物的形态结构

第一章：原核微生物形态结构原核微生物：仅含一个DNA分子的原始核区而无核膜包裹的原始单细胞微生物。包括：真细菌、古生菌第一章：原核微生物形态结构第一节细菌（bacteria）第二节放线菌(actinomycetes）第三节蓝细菌(cyanobacteria)第四节其他几种原核微生物(others)1.细菌的形态2.观察细菌的方法3.细菌细胞的大小4.细菌的细胞构造5.细菌的繁殖方式一、细菌（Bacteria）6.细菌的群体形态细菌的形态构造及其功能4.细菌细胞的结构

细菌细胞的结构细胞壁细胞壁以内的构造—原生质体细胞壁以外的构造①细胞壁（cellwall)a.细胞壁的结构b.细胞壁的功能c.细胞壁的化学组成d.细胞壁与革兰氏染色e.无壁细胞与原生质体a.细菌细胞壁（cellwall）的结构b.细胞壁的功能

固定细胞外形协助鞭毛运动保护细胞免受外力的损伤为正常细胞分裂所必需阻拦有害物质进入细胞与细菌的抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性密切相关

c.细胞壁化学组成高等植物纤维素

霉菌几丁质酵母甘露聚糖，葡聚糖

细菌肽聚糖N－乙酰葡萄糖胺N－乙酰胞壁酸短肽脂多糖磷壁酸G＋`G－细胞壁成分的区别成分肽聚糖磷壁酸类脂质蛋白质占细胞壁干重的%含量很高（30-95）含量较高（<50）一般无（<2）0含量很低（5-20）0含量较高（11-22）含量较高

G＋

G－d.细胞壁与革兰氏染色复染沙黄紫色（G＋）红色(G-)甲菌乙菌初染结晶紫媒染碘液脱色乙醇原生质体（左侧为大肠杆菌的原生质体，右侧为杆状的大肠菌）e.无壁细胞与原生质体用溶菌酶处理细胞或在培养基中加入青霉素、甘氨酸或丝裂霉素C等因子，便可破坏或抑制细胞壁的形成，成为细胞壁缺陷细菌，通常包括原生质体、原生质球和细菌L-型。原生质体：在革兰氏阳性细菌培养物中加溶菌酶或通过青霉素阻止其细胞壁的正常合成而获得的完全缺壁细胞称原生质体。原生质球：指细胞壁未被全部去掉的细菌细胞，它呈圆球状，可以人为地通过溶菌酶或青霉素处理革兰氏阴性细菌而获得。细菌L-型：是细菌在某些环境条件下因基因突变而产生的无壁类型。自然界长期进化中形成：支原体缺壁细菌

实验室中形成自发缺壁突变：L型细菌人工方法去壁彻底除尽：原生质体部分去除：球状体为微生物学工作者提供另一种类型的生物学实体，用原生质体融合新技术，可培育新的优良菌种。②细胞壁以内的构造—原生质体1）细胞膜（cellmembrane）2）细胞质和内含物(cytoplasmandinclusionbody)3）核区(nuclearregionorarea)4）特殊的休眠构造—芽孢(endospore,spore)a:内嵌蛋白;b、c:内嵌蛋白或整合蛋白d:外周蛋白;e:多酶复合体;f:脂双分子层1）细胞膜abcdef厚约8nm,主要为脂类(20%~30%)与蛋白质(50%~70%)及少量多糖（2%）细胞膜的功能控制细胞内、外的物质运送、交换维持细胞内正常渗透压以保证屏障作用；合成细胞壁各种组分和荚膜等大分子的场所；进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地；许多酶和电子传递链组分的所在部位；鞭毛着生点和提供其运动所需的能量等。间体（Mesosome)的功能相当于真核细胞的线粒体相当于真核细胞的内质网与细胞壁合成有关可能与核分裂有关

有学者认为间体是一种赝象由细胞膜局部内陷折叠而成。

2）细胞质(cytoplasm)和内含物(inclusionbody)

贮藏物(reservegranule磁小体(megnetosome)羧酶体(carboxysome)气泡(gasvocuoles)核糖体(ribosome)质粒(circularcovalentlyclosedDNA)糖原：大肠杆菌、克雷伯氏菌、蓝细菌芽孢杆菌等聚－ß－羟丁酸：固氮菌、产碱菌、肠杆菌氮源类藻青素：蓝细菌含有藻青蛋白：蓝细菌含有磷源（异染粒）：迂回螺菌、白喉棒杆菌和分枝杆菌含有硫源：迂回螺菌、白喉棒杆菌、结核分枝杆菌

Reservegranule/Reservematerials碳源及能源类磁小体(megnetosome)1975年由RPBlakemore在趋磁细菌中发现主要成分是Fe3O4，外被一层磷脂、蛋白或糖蛋白膜,是单磁畴晶体,无毒,大小20-100nm,每个细胞有2-20颗形状为平截八面体、平行六面体或六棱柱体等实用前景：生产磁性定向药物或抗体，以及制造生物传感器羧酶体（carboxysome）存在于一些自养细菌内的多角形或六角形内含物大小约10nm（与噬菌体相仿）内含1，5—二磷酸核酮糖羧化酶在自养细菌的CO2固定中起关键作用气泡（gasvocuoles）是许多光合型、无鞭毛水生菌中充满气体的泡囊状内含物大小为0.2—1.0um×75nm内由数排柱形小空泡组成，外有2nm厚的蛋白膜包裹每个细胞中含几个或数百个气泡功能：调节细胞比重以使细菌漂浮在最适水层中获取光能、O2和营养物质核糖体（Ribosome)核糖体存在于细胞质中沉降系数为70S的核糖核蛋白颗粒，核糖体亦称核蛋白体，为多肽和蛋白质合成的场所。

质粒染色体质粒(circularcovalentlyclosedDNA)一种独立于染色体外，能进行自主复制的细胞质遗传因子，主要存在于各种微生物细胞中。在遗传工程中可以将细菌质粒作为基因的运载工具，构建新菌株。质粒功能与抗药性有关与有性接合有关其他质粒：与抗生素，色素合成有关基因工程中作为目的基因载体

细菌质粒所能控制的性状细菌质粒性状大肠杆菌的F因子使宿主产生性纤毛，决定细菌的“性别”大肠杆菌中的Hty因子决定溶血素的产生大肠杆菌中的RYB质粒可使宿主产生限制性内切酶与甲基化酶许多G-细菌中的R因子抗磺胺药与多种抗生素金黄色葡萄球菌中的P1258因子抗Cd++、Hg++等重金属离子金黄色葡萄球菌中的PZA10产生内毒素B假单胞菌中的质粒能降解某些复杂的有机物根癌病农杆菌中的Ti质粒能使感染植株产生根癌病3)核区（nuclearregionorarea）又称核质体、原核、拟核、核基因组(genome）是一个大型环状DNA分子,长度为0.25-3.00mm每个细胞所含的核区数一般1—4个细菌除在染色体复制时间内呈双倍体外,一般均为单倍体细菌芽孢在光学显微镜下的形态及其在胞内的位置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、含水量极低、抗逆性极强的休眠体由于一个营养细胞内仅生成一个芽孢，无繁殖功能。

芽孢是生物界中抗性最强的生命体。芽孢在普通条件下可保持几年至几十年的生活力。4)芽孢(endospore/spore)枯草芽孢杆菌产芽孢细菌的种类芽孢的构造芽孢形成芽孢的耐热机制研究芽孢的意义伴孢晶体细菌的其他休眠构造芽孢Spores芽孢产芽孢细菌的种类

菌体

（营养细胞）细菌芽孢构造的模式图

孢外壁芽孢衣

皮层

芽孢质芽孢核区芽孢膜芽孢壁核心芽孢的形成过程质膜内陷前芽孢双层膜形成合成DPA皮层合成芽孢裂解DNA浓缩形成束状孢衣合成芽孢的耐热机制1.是由芽孢化学组成的特点决定的2.含有吡啶－2，6二羧酸（DPA-Ca）3.含有芽孢特有的芽孢肽聚糖4.芽孢平均含水40％，皮层含水70％5.芽孢中酶的分子量较营养细胞小研究芽孢的意义细菌分类、鉴定中的重要形态学指标指导菌种保藏制定灭菌参数苏云金芽孢杆菌和伴孢晶体少数芽孢杆菌在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体—δ内毒素，称为伴孢晶体。实用意义：细菌杀虫剂—生物农药细菌的其他休眠构造细菌的休眠构造除上述芽孢外，还有孢囊（cyst,由固氮菌产生）等。孢囊也是在逆境中产生的。孢囊也是在逆境中产生的休眠体。和芽孢一样没有繁殖功能。细胞壁以外的构造糖被（glycocalyx）鞭毛(flage,复flaglla)菌毛（fimbria,复fimbriae）性毛（pili,单数pilus）鞭毛菌毛性毛糖被糖被(glycocalyx)细菌负染后相差显微镜图片（示荚膜）包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质。荚膜功能保护作用贮藏养料堆积代谢废物附着作用保护细菌免受干旱损坏防止噬菌体的吸附和裂解使致病菌免受突破主白细胞吞噬作为透性屏障或离子交换系介质细菌间的信息识别作用细菌糖被实用意义鉴定菌种提取葡聚糖—“代血浆”胞外多糖：黄原胶用于石油开采菌胶团用于处理污水鞭毛（Flagellum)生长在某些细菌体表的长丝状蛋白质附属物，称为鞭毛，其数目为一至数条，具有运动功能。鞭毛一般长度为15—20um直径为0.01—0.02um观察鞭毛的方法:染料沉积使之加粗后用显微镜观察:常用电镜观察判断鞭毛有无的方法:半固体培养基平板培养菌落边缘细菌鞭毛显微镜照片电镜下的大肠杆菌（示鞭毛）细菌鞭毛的类型两端单生单端从生单端单生周生两端丛生菌毛（Pilus)（伞毛、纤毛、线毛）功能：作为噬菌体的吸附位点作为附着到哺乳动物细胞或其他物体的工具鞭毛菌毛性毛糖被性毛（pili,单数pilus）构造和成分与菌毛相同，但比菌毛长。数量仅一至少数几根。性毛一般见于革兰氏阴性细菌的雄性菌珠中。其功能是向雌性菌珠（受体菌）传递遗传物质。鞭毛菌毛性毛糖被DNA结合位点细菌繁殖方式少数种类如柄细菌分裂后产生一个有柄不运动和一个无柄有鞭毛的子细胞，称为异形分裂。此外还有通过出芽方式进行繁殖，如芽生杆菌、生丝微菌的芽殖，蛭弧菌侵入宿主细菌细胞的壁与膜间隙生长、分裂、产生多个子细胞的多次分裂。

细菌细胞的裂殖，↑示正在分裂，↑↑示已经分裂

细菌群体的形态（细菌的培养特征）细菌的菌落特征细菌的其它培养特征细菌的菌落特征细菌菌落细菌细胞的电子显微镜图片固体培养基表面细菌菌落（照片）细菌菌落特征细菌菌落特征正面图细菌在琼脂培养基中穿刺培养的生长特征细菌在半固体培养上的培养特征细菌在肉汤培养基中的表面生长特征絮状环状浮膜状膜状放线菌(actinomyces)什么是放线菌放线菌的形态构造放线菌的繁殖放线菌的菌落特征放线菌的生理放线菌与人类生活放线菌是一类具有丝状与枝细胞的细菌有原核细胞壁的主要成分是肽聚糖有的放线菌产生有鞭毛的孢子,其鞭毛类型与细菌相同，菌丝直径与细菌相仿放线菌噬菌体的形状与细菌的相似最适