第二章-原核微生物

第二章原核微生物在生物分类中，原核微生物属于原核生物界。原核微生物古生菌（Archaea）真细菌（Eubacteria）细菌(Bacteria)放线菌(Actinomyces）蓝细菌（Cyanobacteria）支原体（Mycoplasma）衣原体（Chlamydia）立克次氏体（Rickettsia）螺旋体（Bdellovibrio）我们重点介绍细菌（包括古细菌）、放线菌和蓝细菌。2023/10/16二、细菌的细胞结构细菌的细胞结构可分为一般结构和特殊结构：一般结构（或基本结构）：如细胞壁、细胞质膜、细胞质、内含物及细胞核物质等。它们是所有细菌所共有的。特殊结构：如糖被、荚膜、鞭毛等。它们是某些细菌所特有的。所以特殊结构是细菌分类鉴定的依据。（一）细菌的一般结构从细胞外开始，由外向内，依次有下列的细胞一般结构：1.细胞壁（CellWall）细胞最外面的坚韧而略有弹性的薄膜。细胞壁的化学组成：肽聚糖、蛋白质、脂类革兰氏染色：由于细胞壁化学组成的不同，可把细菌分成两大类(革兰氏阳性菌)G+菌和(革兰氏阴性菌)G-菌。这种分类法的起源是革兰氏染色试验，是由丹麦科学家ChristainGram在1884年建立的。革兰氏染色试验是一种复染色法，即通过多次染色达到区分不同细胞结构的目的。细胞壁的作用：细胞壁之内，统称为原生质体，包括：①固定细胞外形；②保护细胞免受外力的损伤；③阻拦大分子物质进入细胞；④使某些细菌具有致病性及对噬菌体的敏感性；⑤为鞭毛提供支点，使鞭毛运动。细胞膜（cellmembrane）又称细胞质膜间体（mesosome）或称中间体细胞质及其内含物

拟核（核区nuclearregion）与质粒

(plasmid)2.细胞质膜（CellMembrane）在细胞壁和细胞质之间的一层半透性膜，它可以选择性吸收物质。化学组成：磷脂30－40％，蛋白质60－70％，约2％的多糖。细胞膜的作用：1）选择运输，控制内外物质的交换（吸收营养和排泄废物）；2）维持渗透压3）合成细胞壁和糖被重要基地4）细胞产能场所5）鞭毛基体着生点和旋转供能

不同种类细菌的膜在其结构和功能方面存在很大差异。这种差异非常巨大且具有特征性，因此膜化学可被用于对细菌进行鉴定。

3.细胞质及其内含物细胞质：位于细胞膜以内，除核物质以外的无色透明的粘稠物质，又称原生质。化学组成：由蛋白质、核酸、脂类、无机盐、水等物质组成。作用：含有各种酶系统，是进行新陈代谢的活动场所。内含物：

①核糖体

——是蛋白质的合成场所。②贮藏颗粒

——营养物质过剩（成熟细胞）核糖体

(1)

化学组成：由核糖核酸（RNA）和蛋白质两种化学成分组成。

(2)

染色特性：核糖体易被碱性染料染色。在光镜下细胞质中核糖体丰富的部位嗜碱性较强。

(3)

电镜结构：是近似球形的致密颗粒，直径为20nm。

(4)

功能：合成蛋白质。核糖体结构

模式图细胞内含物1．气泡（水生细菌）相当于鱼的鱼鳔—调节浮力作用。*特大的纳米比亚硫珍珠状菌的气泡可吸收和储藏硝酸盐作为最终的电子受体。2．异染颗粒蓝色浸染呈紫红色。化学本质——多聚偏磷酸盐。磷源和能源性贮藏物。3．聚

-羟基丁酸（简称PHB）颗粒能量的贮存物;调节pH4．糖原和淀粉粒储藏碳源和能源5．硫粒某些化能自养型硫细菌，贮存的能源物质

通常，一种细菌只含有一种或两种内含颗粒。聚－ß－羟基丁酸（PHB）

类脂性质的碳源贮藏物，不溶于水，溶于有机溶剂，可用尼罗兰或苏丹黑染色，具有贮藏能量、碳源和降低细胞内渗透压等作用。

Bacillusmegaterium（巨大芽孢杆菌）在合适的条件下，其体内PHB可达细胞干重的60％左右。

PHB是由生物合成的高聚物，具有无毒、可塑和易降解等特点，正在大力开发应用于医用塑料和快餐盒等的优质原料。内含物异染粒

由多聚偏磷酸、核糖核酸、蛋白质、脂类及Mg2+组成，可用甲苯胺或甲烯蓝染成紫红色。一般在含磷丰富的环境中形成，具有贮藏磷元素和能量以及降低细胞渗透压等作用。*聚磷菌富含异染颗粒，可用于废水中无机磷的处理。内含物硫粒含硫粒的细菌能利用H2S做能源，氧化H2S为硫粒积累在菌体内。当缺乏营养时，氧化体内硫粒为SO42-，从中取得能量。硫粒具有强的折光性，在光学显微镜下极易看到。*含硫粒的细菌，可以处理含H2S类的污染物。内含物4.核物质（拟核、核区）——原核生物所特有的原始细胞核。细菌的核质体是一个大型反复折叠高度缠绕的环状双链DNA分子，为细菌遗传物质。核区没有外膜（这是原核生物与真核生物一个主要的区别之处）核质体真核生物细胞细胞核核质体核膜（二）细菌的特殊结构常见的细菌特殊结构有：糖被、芽孢、鞭毛等荚膜粘液层菌胶团衣鞘1、糖被（glycocalyx）在一定条件下，有些细菌可向细胞壁表面分泌一层松散、透明的粘液状或胶质状的多糖类物质即糖被。根据糖被有无固定层次、层次薄厚可细分为：较厚（约200nm），分类特征之一。容易混淆的几个概念，希望注意区分：粘液层：也是细胞壁表面的粘性物质，区别在于它与周围环境无明显的边缘；菌胶团：多个细菌个体排列在一起，由公共荚膜包藏形成一定形状的细菌集团；菌胶团的形成对于水处理有十分主要的意义，它是废水生物处理中常见的结构；鞘（衣鞘）：丝状菌形成时，在外面形成透明的硬质化的物质。各类菌胶团的形状2.芽孢（1）壁厚，紧密结实；（2）含水量少（40％）；（3）含有DPA（2，6－吡啶二羧酸），可达干重的15％；（4）含有耐热性酶。在120－140℃还能生存几个小时。某些细菌在其生长发育后期或不良环境中，在细胞内形成的一个圆形或椭圆形、厚壁、折光性强、含水量低、抗逆性强的休眠构造，称为芽孢。芽孢的特点是：这些特征使芽孢能抵抗恶劣的环境条件，所以芽孢是抵抗外界不良环境的休眠体。（1）产芽孢细菌的种类好氧性的芽孢杆菌属；厌氧性的梭菌属。

能否形成芽孢是细菌种的特征。能产生芽孢的细菌种类包括多种杆菌、一个属的球菌（芽孢八叠球菌）和一个属的弧菌（芽孢弧菌属）。最主要的是革兰氏阳性杆菌的两个属：（2）芽孢的类型芽孢形成的位置、形状、大小因菌种而异，在分类鉴定上有一定意义。炭疽芽孢杆菌等的芽孢位于菌体中央，卵圆形、小于菌体宽度；肉毒梭菌等的芽孢位于菌体中央，椭圆形，直径比菌体大，使原菌体两头小中间大而呈梭形；破伤风梭菌的芽孢却位于菌体一端，正圆形，直径比菌体大，使原菌体呈鼓槌状。（3）芽孢的结构①芽孢外壁：主要成分是脂蛋白，透性差。②芽孢衣：主要含疏水性角蛋白，非常致密，通透性差。③皮层：皮层很厚，约占芽孢总体积的一半。赋予芽孢异常的抗热性。皮层的渗透压很高。④核心：由芽孢壁、芽孢膜、芽孢质和核区四部分构成，含水量极低。成熟的芽孢具有多层结构，由外到内依次为：（4）芽孢的功能：（1）菌种鉴别的依据（芽孢的位置、形状、大小等）；这一点在实际工作中十分有用。（2）抵抗不良环境的休眠体。由于芽孢的特点，它对不良环境，如高温、低温、干燥和有毒物质等具有较强的抗性，它处于不活动的休眠状态，一旦外界条件变好，它可萌发成为营养细胞（产芽孢细菌的保藏多用其芽孢）。由于芽孢的抗性最强，故我们在检查灭菌效果时，采用芽孢为指示，即以它作为灭菌效果是否彻底的标志。3鞭毛（flagellum）主要化学成分为蛋白质，有少量的多糖或脂类鞭毛通过旋转而使菌体运动，鞭毛的运动速度很快，一般每秒可移动20～80μm鞭毛的着生方式和数目是细菌分类鉴定的重要指标鞭毛运动是趋性运动，如趋光性、趋氧性、趋磁性等

鞭毛是着生于某些细菌体表的细长、波浪形弯曲的丝状蛋白质附属物，其数目为1～10根，是细菌的运动器官。三、细菌的培养特征培养基：人工配制的供给微生物营养物质的基质。固体培养基(加入约1.5%的琼脂)：菌落特征

明胶培养基(加入明胶)

：溶菌区半固体培养基(加入0.3~0.5%的琼脂)：呼吸类型、有无鞭毛液体培养基：液面生长状况（如膜和环等）、混浊程度、沉淀情况、有无气泡和颜色等。在不同培养基上细菌会出现具有不同的培养特征。细菌在固体培养基上的培养特征，称为菌落特征。菌落：单个微生物接种在固体培养基上，在合适的条件下培养一段时间，生长繁殖形成一堆由无数个个体组成的肉眼可见的群体。可用稀释平板法和平板划线法接种形成菌落。1固体培养基上的培养特征菌落的特征是分类鉴定的依据。可以从三方面看菌落的特征：（1）菌落的表面特征（2）菌落的边缘特征（3）纵剖面的边缘特征2.明胶培养基中的培养特征用穿刺接种法将细菌接种在明胶培养基中培养，能产生明胶水解酶水解明胶，不同的细菌将明胶水解成不同形态的溶菌区，依据这些不同形态，可将细菌进行分类。3.半固体培养基中的培养特征穿刺接种，根据细菌的生长状态判断细菌的呼吸类型和鞭毛有无，能否运动。P51呼吸类型与培养特征4.液体培养基中的培养特征细菌在液体培养基中的培养特征是分类依据之一。因细胞特征、比重、运动能力和对氧气等关系的不同，而形成不同的群体形态，多数表现混浊，部分表现沉淀，好氧细菌