第三章原核微生物1

引言

生物的分类系统二界（1753年）三界（1860年）四界（1956年）五界（1969年）六界（1977年）三域（1978年）1、二界（1753年）

1753年瑞典学者林奈，在其名著《植物种志》中首次提出了动物界和植物界。2、三界（1860年）

1860年，德国动物学家E.H.Haeckel建议在动物界和植物界之外，增加一个由低等生物构成的第三界---原生生物界。动物界植物界原生生物界动物界植物界

1956年，Copeland分为动物界、植物界、原生生物界

(原生动物、部分藻类)和菌类(细菌和蓝细菌)。3、四界（1956年）动物界植物界原生生物界菌类4、五界（1969年）1969年，R.H.Whittaker：动物界、植物界、原生生物界、真菌界和原核生物界5、六界（1977年）

我国学者王大耜提出：动物界、植物界、原生生物界、真菌界、原核生物界和病毒界。动物界植物界真菌界原生生物界原核生物界

病毒界

三原界（三域）系统：沃斯，1978根据生物的16SrRNA碱基序列，对生物进行划分。真细菌界古细菌界真核生物界第三章原核微生物原核微生物是指一大类细胞核无核膜包裹，只有称做核区（nuclearregion）的裸露DNA的原始单细胞生物，包括真细菌（Eubacteria）和古生菌（Archaea）或古细菌（Archaebacteria）两大类群。

主要内容：

细菌:细胞结构、染色原理放线菌蓝细菌：与水体富营养化的关系古生菌：产甲烷菌

其他原核微生物3.1细菌细菌（Bacteria）是自然界中分布最广、数量最大、与人类关系极为密切的一类微生物。细菌的应用：在工业上各种氨基酸、核苷酸、酶制剂、乙醇、丙酮、丁醇、有机酸及抗生素等的发酵生产；农业上如杀虫菌剂、细菌肥料的生产和在沼气发酵、饲料青贮等方面的应用；医药上如各种菌苗、类毒素、代血浆和许多医用酶类的生产等；细菌在环保和国防上的应用等。细菌又称真细菌（eubacteria），包括普通细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣原体等。2.5.1病毒对物理因素的抵抗力3.1.1细菌的个体形态与大小一、个体形态球状——球菌（Coccus）杆状——杆菌（Bacillus）螺旋状——螺旋菌（Spirillum）丝状——丝状菌（moldfungi)2.5.1病毒对物理因素的抵抗力1、球菌球菌单独存在时，细胞呈球形或近球形。根据其繁殖时细胞分裂面的方向不同，以及分裂后菌体之间相互粘连的松紧程度和组合状态，可形成若干不同的排列方式。单球菌双球菌四联球菌八叠球菌链球菌葡萄球菌ScanningElectronMicrographofStreptococcuspneumoniae

(2)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

(1)单球菌分裂后的细胞分散而单独存在的球菌.如尿素小球菌单球菌和双球菌脑膜炎奈瑟菌链球菌（3）链球菌

分裂是沿一个平面进行，分裂后细胞排列成链状。如乳链球菌肺炎链球菌（4）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.

如四联小球菌四联球菌八叠球菌(5)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.

如尿素八叠球菌葡萄球菌(6)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2.5.1病毒对物理因素的抵抗力2、杆菌杆菌细胞呈杆状或圆柱状，形态多样。不同杆菌其长短、粗细差别较大。有短杆或球状（长宽非常接近），如甲烷短杆菌属；有长杆或棒杆状（长宽相差较大），如枯草芽孢杆菌；不同杆菌端部形态各异。杆菌细胞两端的形态特征短杆菌长杆菌梭状芽孢杆菌炭疽芽孢杆菌双歧杆菌梭状芽孢杆菌杆状细菌的排列方式常因生长阶段和培养条件而发生变化，一般不作为分类依据。单杆菌双杆菌链杆菌SingleRod(Bacillus)StreptobacillusArrangement

(Notebacilliinchains)不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致。炭疽芽胞杆菌3-10μm大中大肠埃希菌2-3μm小布鲁菌0.6-1.5μm3、螺旋菌螺旋菌细胞呈弯曲状，常以单细胞分散存在。根据其弯曲程度不同，可分为三种：

弧菌：菌体呈弧形或逗号形，螺旋不足一周螺旋菌：菌体坚硬、回旋如螺旋状，螺旋2～6周螺旋体：菌体柔软，回旋如螺旋状，螺旋6周以上弧菌

vibrio如：霍乱弧菌螺旋菌spirillum如：迂回螺菌螺旋体spirochete如：梅毒密螺旋体4、丝状细菌分布在水生境，潮湿土壤和活性污泥中。有铁细菌、硫磺细菌、球衣细菌等。活性污泥膨胀---原因之一铁细菌硫磺细菌显微镜下的丝状菌一般以杆状最为常见，球状次之，螺旋状再次之，丝状较少。细菌的特殊形态柄细菌肾形菌臂微菌网格硫细菌贝日阿托氏菌(丝状)具子实体的粘细菌大肠杆菌淋病球菌肉毒梭菌弧形霍乱菌2.5.1病毒对物理因素的抵抗力

细菌细胞的形态与排列方式在细菌的分类鉴定上具有重要的意义。在正常情况下，细菌的形态是相对稳定的。培养基的化学组成、浓度培养温度、pH、培养时间等的变化，会引起细菌的形态改变。有些细菌是多形态的，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。细菌的个体形态在正常情况下，细菌的个体形态是相对稳定的，故它也是细菌分类时的重要依据。但是，环境条件的变化，如营养条件、温度、培养时间等，会引起细菌个体形态的改变或畸形。因此，在描述细菌的个体形态时，需要在给定条件下（给定的培养基、培养温度、时间等）。特别提示！！3.1细菌2.5.1病毒对物理因素的抵抗力3.1.1细菌的个体形态与大小二、细菌大小细菌的大小在个体发育过程中有变化0.5~1mm(直径)0.2~1mm(直径)×1~80mm(长度)0.3~1mm(直径)×1~50mm(长度)(长度是菌体两端点之间的距离，而非实际长度)

通常球菌直径：0.2—1.5μm，杆菌:长1—5μm,宽0.5—1μm。例如：大肠杆菌：平均长度：2μm；宽度0.5μm1500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。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)细菌的染色由于细菌的细胞极其微小又十分透明，因此用水浸片或悬滴观察法在光学显微镜下进行观察时，只能看到大体形态和运动情况。若要在光学显微镜下观察其形态和主要构造，一般都要对它们进行染色。3.1.2细菌的细胞结构细菌染色方法细菌染色法死菌活菌：用美蓝或TTC(氯化三苯基四氮唑）等作活菌染色正染色负染色：荚膜染色法等简单染色法鉴别染色法革兰氏染色法抗酸性染色法芽孢染色法吉姆萨染色法革兰氏染色法该染色法由丹麦医生C.Gram于1884年创立。分为初染、媒染、脱色和复染四步。

甲菌

乙菌初染结晶紫媒染碘液脱色乙醇复染沙黄紫色(G+)

红色(G-)革

兰

氏

染

色

法1.涂片固定2.初染—结晶紫染液第一次染色

1min

3.媒染—碘-碘化钾溶液浸湿30s-60s4.脱色—95%乙醇溶液进行颜色洗脱30s5.复染—红色的蕃红染液第二次染色120s呈现第二次染色的效果红色；称革兰氏阴性菌（红阴G-）细菌呈现第一次染色的效果紫色，革兰氏阳性菌（紫阳G＋）；革兰氏染色步骤及原理革兰氏染色差异主要基于细菌细胞壁的特殊化学组分。

细菌的不同显色反应主要是肽聚糖层厚度和结构不同,导致其细胞壁对染色过程使用的乙醇的通透性和抗色能力不同所致。用碱性染料结晶紫对菌液涂片进行初染，用碘溶液进行媒染；通过初染和媒染，在细菌细胞的膜或原生质体上染上了不溶于水的结晶紫与碘的大分子复合物。媒染的作用是提高染料和细胞间的相互作用从而使二者结合得更牢固；用乙醇或丙酮冲洗进行脱色。革兰氏阳性菌由于细胞壁较厚、肽聚糖含量较高和其分子交联度较紧密，故在用乙醇洗脱时，肽聚糖网孔会因脱水而明显收缩，再加上G+菌的细胞壁基本上不含类脂，故乙醇处理不能在壁上溶出缝隙，因此，结晶紫与碘复合物仍牢牢阻留在其细胞壁内，使其呈现紫色。革兰氏阴性细菌因其壁薄、肽聚糖含量低和交联松散，故遇乙醇后，肽聚糖网孔不易收缩，加上它的类脂含量高，所以当乙醇把类脂溶解后，在细胞壁上就会出现较大的缝，这样结晶紫与碘的复合物就极易被溶出细胞壁。因此，通过乙醇脱色，细胞又呈无色。用一种与结晶紫具有不同颜色的碱性染料对涂片进行复染，例如沙黄、番红等。这时，再经番红等红色染料复染，就使革兰氏阴性细菌获得了新的颜色——红色，而革兰氏阳性菌则仍呈紫色（实为紫中带红）。通过这一染色，可把几乎所有的细菌分成革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌两个大类。因此是分类鉴定的重要指标。这两类细菌在细胞结构、成分、形态、生理、生化、遗传、免疫、生态和药物敏感性等方面都呈现出明显的差异，因此任何细菌只要先通过很简单的革兰氏染色，即可提供不少其他重要的生物学特性方面的信息。革兰氏染色的意义3.1细菌3.1.2细菌的细胞结构细胞壁

细胞壁以内的构造：

细胞膜、细胞质、核质(拟核、类核等)、内含物、间体、芽孢、伴孢晶体等；细胞壁以外的构造（特殊结构）：

鞭毛、菌毛、性菌毛、糖被(微荚膜、荚膜、粘液层、菌胶团)等。（一般结构）包围在菌细胞的最外层，具有坚韧而带有弹性的薄膜。约占菌体的10％～25％。组成较复杂，并随不同细菌而异。

用革兰染色法可将细菌分为两大类，即革兰阳性菌和革兰阴性菌。一、细胞壁（cellwall）革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌

保护原生质体免受渗透压等外力引起破裂的作用；维持细菌的细胞形态；阻挡某些大分子有害物分子进入和保留蛋白质在间质；细胞壁为鞭毛提供支点，使鞭毛运动；与细菌的抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性密切相关。细菌细胞壁的生理功能：细菌细胞壁的化学组成与结构：（1）肽聚糖是细菌细胞壁中特有的成分，是G+细胞壁主要成分。肽聚糖是一种杂多糖衍生物，又叫粘多糖、胞壁质、粘肽复合物。每一个肽聚糖单体由三部分构成：双糖单位、四肽尾、肽桥。1、G+细菌的细胞壁双糖单位：两种糖衍生物，由N—乙酰葡糖胺（以G表示）和N—乙酰胞壁酸（以M表示）通过β—1，4糖苷键交替连接起来，构成肽聚糖骨架。MGMG双糖单位四肽尾：一般由4个氨基酸按L型和D型交替连接而成。短肽尾借其肽键连接在N—乙酰胞壁酸上。MGMGL-AlaD-GluL-LysD-Ala金黄色葡萄球菌四肽侧链为例：肽桥：变化甚多，由此形成“肽聚糖的多样性”（金黄色葡萄球菌中，肽桥为甘氨酸五肽-Gly-Gly-Gly-Gly-Gly-），起着连接前后2个四肽尾分子的“桥梁”作用。MGL-AlaD-GluL-LysD-AlaMGL-AlaD-GluL-LysD-Ala肽桥-Gly-Gly-Gly-Gly-Gly-革兰阳性菌肽聚糖—聚糖骨架、四肽侧链、肽桥N-乙酰葡糖胺(NAG)N-乙酰胞壁酸(NAM)四肽尾肽桥β（1，4）溶菌酶敏感键肽键

（2）

磷壁酸是G+

细菌细胞壁所特有的成分，约占细胞干重的50％。主要成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。根据结合部位不同可分为两种类型：壁磷壁酸和膜磷壁酸。1、G+细菌的细胞壁跨越肽聚糖层并与细胞膜相交联的膜磷壁酸(又称脂磷壁酸)；与肽聚糖分子间进行共价结合的壁磷壁酸。2、G-细菌的细胞壁

（1）肽聚糖：埋藏在外膜层之内，是仅由1-2层肽聚糖网状分子组成的薄层(2-3nm)，含量约占细胞壁总重10%；（2）外膜(outermembrane)：位于革兰氏阴性细菌细胞壁外层，由脂多糖、磷脂和脂蛋白等若干种蛋白质组成的膜，有时也称为外壁。

肽聚糖层：没有特殊的肽桥，只形成较为疏稀、机械强度较差的肽聚糖网套，故对机械强度的抵抗力较革兰氏阳性菌弱。（1）

肽聚糖以E.coli为典型代表，与G+细菌基本相同，差别在于：四肽尾的第三个氨基酸分子是二氨基庚二酸（DAP）没有特殊的肽桥，只形成较稀疏、机械强度较差的肽聚糖网套。MGL-AlaD-GluDAPD-AlaMGL-AlaD-GluDAPD-Ala革兰阴性菌肽聚糖—聚糖骨架、四肽侧链革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌脂多糖LPS磷脂脂蛋白（2）外膜脂多糖是G-菌细胞壁的特有成分，G+菌中不存在。脂多糖由三部分组成，即O-侧链、核心多糖和类脂A

磷脂G+菌细胞壁G+菌细胞壁G-菌细胞壁结构图解3、革兰阳性菌与阴性菌细胞壁化学组成的比较细胞壁革兰阳性菌革兰阴性菌强度较坚韧较疏松厚度20-80nm10nm肽聚糖层数可多达50层1-2层肽聚糖含量占细胞壁干重40%-90%占细胞壁干重10%磷壁酸+—脂多糖—+蛋白质约20%60%脂肪结构1%~4%11%~22%三维立体结构二维平面结构4、溶菌酶、青霉素对细菌细胞壁的作用5、细胞壁缺陷细菌缺壁细菌实验室或宿主体内形成在自然界长期进化中形成——支原体缺壁突变——L型细菌基本去尽—原生质体(G+)

部分去除—球状体(G-)人工去壁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。用溶菌酶除去革兰氏阴性菌细胞壁时，若先用乙二胺四乙酸(EDTA)处理外壁，则效果更好。L型细菌：1935年时，在英国Lister预防医学研究所中发现一种由自发突变而形成细胞壁缺损的细菌——念珠状链杆菌，它的细胞膨大，对渗透压十分敏感，在固体培养基表面形成“油煎蛋”似的小菌落。由于李斯德(Lister)研究所的第一字母是“L”，故称L型细菌。许多G+菌和G-菌都可形成L型。专指实验室或宿主体内通过自发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺损菌株。原生质体（protoplast）：指在人工条件下用溶菌酶除去原有细胞壁或用青霉素抑制细胞壁的合成后，所留下的仅由细胞膜包裹着的圆球状渗透敏感细胞，一般由G+菌形成；球状体（sphaeroplast）：指还残留部分细胞壁的原生质体，一般由G-菌形成。原生质体和球状体共有的特点：无完整的细胞壁，细胞呈球状，对渗透压较敏感，即使有鞭毛也无法运动，对相应噬菌体不敏感，细胞不能分裂等。

意义：杂交育种遗传学基本原理研究比较项目G+细菌G-细菌1、革兰氏染色反应能阻留结晶紫而染成紫色可经脱色而复染成红色2、肽聚糖层厚，层次多薄，一般单层3、磷壁酸多数含有无4、外膜无有5、脂多糖（LPS）无有6、类脂和脂蛋白含量低（仅抗酸性细菌含类脂）高7、鞭毛结构基体上着生2个环基体上着生4个环8、产毒素以外毒素为主以内毒素为主9、对机械力的抗性强弱10、细胞壁抗溶菌酶弱强11、对青霉素和磺胺敏感不敏感12、对链霉素、氯霉素和四环素不敏感敏感13、碱性染料的抑菌作用强弱14、对阴离子去污剂敏感不敏感15、对叠氮化钠敏感不敏感16、对干燥抗性强抗性弱17、产芽孢有的产不产二、细胞壁以内的构造细胞膜、细胞质、间体和内含物、核区芽孢和伴孢晶体其他休眠构造1、细胞质膜：又称细胞膜，是紧贴在细胞壁的内侧而包围细胞质的一层柔软、富有弹性的半渗透性薄膜。化学组成：蛋白质，60％～70％，种类多达200多种。磷脂，30％～40％，（磷酸、甘油、脂肪酸和胆碱）多糖，约2％。

磷脂分子结构

细胞质膜的结构磷脂双分子层结构周边蛋白（integralprotein）整合蛋白（peripheralprotein）细胞质膜的结构液态镶嵌模型Singer&Nicolson（1972）细胞质膜的功能维持渗透压的梯度和溶质的转移合成细胞壁各种组分和糖被有关成分的重要场所中间体（膜内陷形成）含有细胞色素，参与呼吸作用。中间体与染色体的分离和细胞分裂有关，还为DNA提供附着点在细胞质膜上进行能量代谢和物质代谢

鞭毛的着生点，并提供鞭毛旋转运动的能量下列有关细菌细胞质膜的描述错误的是（

）。A、细胞质膜主要由蛋白质和磷脂分子组成B、细胞质膜由双层磷脂分子构成基本骨架C、细胞质膜具有渗透屏障的功能D、细胞质膜中的蛋白质和磷脂分子的种类和数量是相当稳定的2、中间体（mesosome）

由细胞膜内陷形成的一种管状、层状或囊状结构的膜内折系统，位于细胞质膜的表面或深部。G＋中有一个或数个较为发达的间体，G－中较少见。

白喉杆菌的中间体间体的功能可能参与呼吸作用,同DNA的复制和细胞的分裂有关。但在20世纪80年代,认为“间体”仅是电镜制片时因脱水操作而引起的一种赝像。应用完善的电镜制片方法,充分证实了间体是制片时人为造成的矫作物,不是细菌细胞的结构。

3、细胞质及内含物：

细胞质（cytoplasm）是细胞质膜包围的除核区外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。含水量约80%。原核生物的细胞质不流动。主要成分为核糖体、贮藏物、多种酶类和中间代谢物、质粒、各种营养物和大分子的单体等，少数细菌还有类囊体、羧酶体（多角体)、气泡或伴孢晶体等。

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。1．（

）不是细菌细胞质中含有的成分。A、水B、蛋白质C、核酸D、磷壁酸

透明粘液状物质核酸、蛋白质、脂类、糖无机盐、水

C源糖原有机PHB(聚β-羟基丁酸)

藻青素储藏物N源核糖体多肽内含物无机异染颗粒硫粒气泡类囊体羧酶体磁小体3、细胞质及内含物：

（1）核糖体（ribosome）3、细胞质及内含物：

细胞质中的一种颗粒状物质，由rRNA(60%)和蛋白质(40%)组成，常以游离状态或多聚核糖状态分布于细胞质中。它是蛋白质的合成场所。原核微生物核糖体一般为70S，真核微生物核糖体一般为80S。（2）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。颗粒性贮藏物质的形成能防止细胞内渗透压或酸度过高，当环境养料缺乏时又可被分解利用。

碳源及能源类

氮源类磷源(异染粒)主要成分是聚偏磷酸盐

迂回螺菌、白喉棒杆菌、结核分枝杆菌等糖原：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：蓝细菌聚β-羟丁酸功能储藏能源和碳源维持细胞中性环境，避免酸性增高降低细胞渗透压芽孢杆菌固氮菌由β-丁酸单位形成的直链聚合物，集合成高度折射性的小球状物，随细胞老化更加突出。异染颗粒主要成分偏聚磷酸盐多聚磷酸盐异染现象

这些颗粒可以用很多碱性染料染色。如用甲苯胺蓝染色时同多聚磷酸盐结合成淡红紫色储藏能源和磷源降低渗透压菌种鉴定功能硫粒(硫滴)

化能自养型硫细菌，贮存能源物质.

某些氧化硫的细菌细胞内可积累硫滴。如贝氏硫菌属(Beggiatoa)、发硫菌属(Thiothrix)在细胞内常含有强折光性的硫滴，此为贮存的硫，系通过氧化硫化氢而形成，作为能量储备，需要时可被细菌再利用。通常，一种细菌只含有一种或两种内含颗粒。气泡由一层膜包起来，该膜由蛋白质组成，含有重复的蛋白质亚单位。功能使细胞具浮力有利于吸收溶解氧羧酶体

是自养类细菌所特有的内膜结构，被一层厚约3.5nm的蛋白质单层膜所包围，是固定CO2的场所。

1,5-2P核酮糖羧化酶酶系Calvine循环中的关键酶

5-P核酮糖激酶采用免疫电镜技术观察蓝细菌cyanobacteriumChlorogloeopsisfritischii中的羧酶体磁小体趋磁细菌：一类在外磁场作用下能作定向运动并在体内形成磁小体的细菌。主要成分：Fe3O4和Fe3S4功能：导向作用，微氧环境已知主要为水生螺菌属和嗜胆球菌属。4、拟核：

细菌无真正的细胞核，没有核膜，没有核仁，结构也很简单，因此称拟核、原始核、核质体等。由DNA纤维组成，即由一条环状双链的DNA分子高度折叠缠绕形成。功能是决定遗传性状和传递遗传信息。着染后观察，成球状、棒状、哑铃状。又称为原核、拟核或核基因组；5、特殊的休眠构造—芽孢某些细菌在其生长发育后期或遇不良环境时，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，称为芽孢(endospore或spore，偶译“内生孢子”)。每一营养细胞仅形成一个芽孢，故芽孢没有繁殖的功能。主要为G+杆菌的两个属，即芽孢杆菌属(Bacillus)和梭状芽孢杆菌属(Clostridium)；

另还有，芽孢八叠球菌属(Sporosarcina)孢螺菌属(Sporospirillum)等。产芽孢细菌种类芽孢细菌芽孢的各种类型左：端位；中：近端位；右：中央位枯草杆菌营养细胞和芽孢囊超薄切片电镜照片芽孢染色图芽孢构造图孢外壁芽孢衣皮层芽孢壁芽孢膜芽孢质芽孢核区核区（心）芽孢壁(孢子壁)芽孢的特性1、对高温、干燥、辐射、化学药物有强大的抵抗力；2、含水量低、壁厚而致密、通透性差、不易着色、折光性强；3、芽孢内新陈代谢几乎停止，处于休眠状态，但保持潜在的萌发力；4、每一营养细胞仅形成一个芽孢，故芽孢没有繁殖的功能。芽孢耐热机制渗透调节皮层膨胀学说认为：芽孢衣对多价阳离子和水分的透性很差；

皮层的离子强度很高（含有较多的DPA-Ca占细菌芽孢干重的5％～15%和芽孢肽聚糖），产生极高的渗透压夺取芽孢核心的水分，结果造成皮层的充分膨胀；核心部分的生命物质却变得高度失水，具极强的耐热性，这是芽孢耐热的关键。另外，芽孢含有大量的DPA-Ca（2，6-吡啶二羧酸），多层次厚而致密的芽孢壁，耐热的小分子酶类，带二硫键的蛋白质均可能与耐热有关。细菌芽孢的意义整个生物界中抗逆性最强的生命体，是否能消灭芽孢是衡量各种消毒灭菌手段的最重要的指标。芽孢是细菌的休眠体，在适宜的条件下可以重新转变成为营养态细胞；产芽孢细菌的保藏多用其芽孢，芽孢是最好的菌种保存形式，有利于该菌种的筛选与长期保藏。

产芽孢的细菌多为杆菌，也有一些球菌。芽孢的有无、形态、大小和着生位置是细菌分类和鉴定中的重要指标。生物杀虫有些芽孢细菌在产生芽孢的同时，可以产生一种双锥形的结晶内含物，称为伴孢晶体，这是一种蛋白质毒素，可以杀死某些昆虫（特别是鳞翅目）的幼虫。蛋白质晶体的毒性是有高度专性的，对其他动物与植物完全没有毒性。因此，它们便成为一种理想的生物杀虫剂。产芽孢细菌的种类：革兰氏阳性杆菌芽孢杆菌属、梭状芽孢杆菌属；球菌只有八叠球菌属产生芽孢；螺菌中的孢螺菌属也产生芽孢。问题：细菌有芽孢存在对我们有利还是有弊？

2.对细菌芽孢的描述，正确的是--------（

）

A.芽孢是细菌细胞内形成的休眠体

B.细菌以形成芽孢的方式繁殖

C.芽孢的含水量高，抗热性弱

D.芽孢是由细菌细胞壁裹上厚壁形成的作业

1、根据革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌细胞壁结构差异来说明革兰氏染色的机制？

2、简述芽孢的耐热机制？芽孢有哪些方面的应用？

6、伴孢晶体（parasporalcrystal）少数芽孢杆菌，例如苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis)在其形成芽孢的同时，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。伴孢晶体作用特点：不溶于水，对蛋白酶类不敏感；容易溶于碱性溶剂。伴孢晶体对200多种昆虫尤其是鳞翅目的幼虫有毒杀作用，因而可将这类产伴孢晶体的细菌制成有利于环境保护的生物农药——细菌杀虫剂。7、其他休眠构造细菌除产生芽孢作为休眠体以抵抗不良生活环境外，某些细菌还能形成其他休眠构造：如固氮菌的孢囊

(cyst)，粘球菌的粘液孢子

(myxospore)，蛭弧菌的蛭孢囊

(bdellocyst)等。固氮菌的孢囊(图1.20)为球型或卵圆形，中心为一稠密的中心体(centralbody)，中心体中往往含有数个折射颗粒，为聚β-羟基丁酸颗粒(PHB)。围绕中心体的为两层厚薄不一的壁，内层称孢子内壁(intine，简写in)，密度小，宽而均匀。外层称孢子外壁(exine简写ex)，密度大且坚硬，为紧密多层膜片状结构。图1.21固氮菌的营养细胞、孢囊、孢囊结构

A.营养细胞B.孢囊(Madiganetal.,2000)C.圆褐固氮菌孢囊的超薄切片电镜照片ABC糖被鞭毛菌毛性毛三、细胞壁以外的构造包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的透明胶状物质。糖被的有无、厚薄除与菌种的遗传性相关外，还与环境尤其是营养条件密切相关。

（1）糖被（glycocalyx）粘液层糖被包裹单个细胞包裹细胞群：壁上有固定层次松散，未固定在壁上：菌胶团厚：（大）荚膜薄：微荚膜糖被按其有无固定层次、层次厚薄又可细分为荚膜(capsule或macrocapsule，大荚膜)、微荚膜(microcapsule)、粘液层(slimelayer)和菌胶团(zoogloea)。荚膜：粘液层粘滞性较大，相对稳定地附着在细胞壁外，具一定外形，厚度>200nm,如肺炎双球菌。微荚膜:厚度<200nm,与细胞表面结合较紧;粘液层（slimelayer）：疏松粘附于细胞表面，边界不明显且易被洗脱的称为粘液层。

菌胶团:通常情况下,每个菌体外包围一层荚膜,但有的细菌,它们的荚膜物质相互融合在一起形成一团胶状物,其内含有多个菌体。荚膜粘液层菌胶团1、荚膜（capsule）：荚膜是一些细菌在其细胞表面分泌的一种粘性物质，能稳定附着在细胞壁表面，使细菌与外界环境有明显的边缘。

化学组成：含水率在90％～98％，多糖或多肽。厚度：≥0.2mm荚膜，＜0.2mm微荚膜。形成条件：营养丰富、强的通气。荚膜是分类特征之一。荚膜不易着色，可用负染色法染色。1、荚膜（capsule）负染色法又称衬托法

1.先染菌体。

2.再将背景染成黑色。在菌体及背景的衬托下，二者之间会出现透明区，就是荚膜，在显微镜下清晰可见。致病功能，可看作表面抗原，是某些病原菌的致病毒力因子（如：S型肺炎链球菌）。保护致病菌免受宿主吞噬细胞的吞噬，保护细菌免受干燥的影响。缺乏营养时，可用作碳源和能源。有的还可作氮源。废水生物处理中的细菌夹膜有生物吸附作用。荚膜（capsule）功能：

一种多糖类物质。量大且没有明显边缘，又比荚膜疏松，可扩散到周围环境，并增加培养基粘度。

2、粘液层（slimelayer）3、菌胶团（zoogloea）细菌之间按一定的排列方式互相粘集在一起，被一个公共夹膜包围形成一定形状的细菌基团。形状：球形、蘑菇形、椭圆形、分支状、垂丝状及不规则形。