食品微生物 第2章-微生物主要类群(1)细菌学习课件

第2章微生物主要类群及其形态与结构1一、原核微生物原核微生物：指核质和细胞质之间不存在明显核膜，其染色体由单一核酸组成的一类微生物。原核细胞型微生物包括：细菌、放线菌和蓝细菌等。

2一、原核微生物细菌放线菌蓝细菌其他原核生物31细菌细菌个体的基本形态细菌个体的大小细菌的构造细菌的繁殖与群体形态食品中常见的细菌41.1细菌个体的基本形态1球形或椭圆形——球菌球菌：依细胞分裂面的数目和分裂后细胞的排列方式，分六种类型：单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌、葡萄球菌5SarcinaStaphylococcusStreptococcuscocci常见球菌62杆状或圆柱状——杆菌

单生和链状1.1细菌个体的基本形态7常见杆菌普通杆菌芽孢杆菌双歧杆菌83弧状、螺旋状——弧菌和螺旋菌

一般单生，能运动。1.1细菌个体的基本形态94特殊形态1.1细菌个体的基本形态101.2细菌个体的大小

细菌细胞的大小一般用显微测微尺测量，并以多个菌体的平均值或变化范围来表示。球菌：以细胞直径表示，一般：0.5-1.0微米杆菌：以宽度×长度计算大型1.0～1.25×3～8um

中型0.5～1.0×2～3um

小型0.2～0.4×0.7～1.5um

螺旋菌：以宽度×长度计算111.3细菌的构造

荚膜细胞壁细胞质膜核糖体细菌鞭毛菌毛细胞质121.3细菌的构造一、细胞壁

包在表面较坚韧略具有弹性的结构，占菌体干重的10-25%。

1.细胞壁的主要功能（1）保护细胞及维持外形（如果人工去掉细胞壁后，所有菌的原生质均变成圆形）。

（2）具有分子筛作用（屏障作用）：水及一些简单的化合物可通过，大分子不能通过。（3）具有膨压作用，膨压本身有一定坚韧和弹性，在低渗环境中不会膨胀破裂，在高渗环境中防止原生质过度收缩。（4）某些成分可与高等生物发生作用132.细胞壁的基本结构和化学成分

（1）基本骨架是肽聚糖（peptidoglycan）：化学组成：

氨基糖

N-乙酰胞壁酸（NAM）:N-acetylmuramicacidN-乙酰葡萄糖胺（NAG）:N-acetylglucosamine

氨基酸：

L-丙氨酸

D-谷氨酸内消旋-二氨基庚二酸

D-丙氨酸

14细胞壁的基本骨架是肽聚糖（peptidoglycan）即肽聚糖是由N-乙酰葡萄糖胺，N-乙酰胞壁酸以及短肽聚合而成多层网状结构的大分子化合物15肽聚糖细胞中的一个重复单位:四肽聚糖(Glycan

Tetrapeptide)溶菌酶敏感键(Lysozyme-sensitivebond)L-丙氨酸(L-Alanine)D-谷氨酸(D-Glutamicacid)D-丙氨酸(D-Alanine)内消旋-二氨基庚二酸(Meso-diaminopimelicacid)肽键(Peptidebonds)N-乙酰葡萄糖胺N-乙酰胞壁酸16

3.革兰氏阳性细菌的细胞壁：革兰氏阳性（G+）细菌的细胞壁具有较厚（30-40nm）而致密肽聚糖层，多达20层磷壁酸：是革兰氏阳性菌的特有的成分，可加强肽聚糖的结构。肽聚糖层(peptidoglycan)细胞膜革兰氏阳性菌(Gram-positive)17革兰氏阳性细菌的细胞壁结构184.革兰氏阴性细菌的细胞壁：

革兰氏阴性(G-)细菌细胞壁薄（15-20nm）、结构较复杂（1）外膜基本成分是脂多糖（LPS）,另有几种蛋白，如脂蛋白、通透蛋白等（2）肽聚糖层很薄，有的仅有单层（3）壁膜间隙：细胞壁外膜与细胞质膜之间，肽聚糖层处于其间。其间含有功能蛋白。肽聚糖层(peptidoglycan)细胞质膜(Membrane)壁膜间隙(Periplasm)外膜(Lipopolysaccharideandprotein)革兰氏阴性菌(Gram-negative)19革兰氏阴性细菌的细胞壁结构革兰氏阴性细菌的外膜壁膜间隙O-特异多糖(O-polysaccharide)核心多糖(core-polysaccharide)蛋白质类脂A(LipidA)孔蛋白(脂多糖)磷脂分子脂蛋白205.细菌细胞壁的多样性有些细菌革兰氏染色可变性无壁细菌：自然界存在，如支原体。G+和G-菌由于自发突变或在培养时用青霉素处理可以形成无壁细胞或胞壁残缺不全的L型细胞。

6.细胞壁外的表层结构表面层和被外多糖21

革兰氏染色法（GramStain）

是丹麦医生HansChristianGram于1884年建立的一种鉴别染色法，当用脱色剂处理时，根据保留或失去原始着色剂（结晶紫）与否，细菌被划分为革兰氏阳性或革兰氏阴性。

22

表1革兰氏染色的程序和结果——————————————————————————

步骤方法G+菌结果G-菌结果——————————————————————————初染结晶紫30-60s紫色紫色媒染碘液30-60s仍为紫色仍为紫色脱色95%乙醇10-20s保持紫色脱去紫色复染复红（或蕃红）30-60s仍为紫色红色———————————————————————————23革兰氏染色（GramStaining）结晶紫染色1分钟细胞为紫色碘液媒染1~3分钟全部细胞仍为紫色乙醇脱色(约30秒)G+细胞为紫色G-细胞为无色番红花液复染1~2分钟G+细胞为紫色G-细胞为红色242526二、细胞质膜和内膜系统1.细胞质膜及其结构（1）细胞质膜(cytoplasmicmembrane)：

简称质膜(plasmamembrane)，是围绕细胞质外面的双层膜结构。

（2）结构：基本结构是磷脂双层：疏水的脂肪酸链排列在内，亲水的磷酸基排列在外。蛋白质：镶嵌在双层磷脂中，并伸向膜内外两侧。边缘蛋白和整合蛋白（跨膜蛋白）两种。27细胞质膜的结构

StructureofCytoplasmicMembrane:亲水区域疏水区域甘油脂肪酸28细胞质膜结构图解

Diagramofthestructureofcytoplasmicmembrane磷脂（占20%～30%），蛋白质（占50%～70%）29具有酶促作用的周边蛋白（peripheralprotein）或膜外蛋白(extrinsicprotein)具运输功能的整合蛋白（integralprotein）或内嵌蛋白（intrinsicprotein）302.细胞质膜的主要生理功能

（1）对细胞内外物质转运的控制：基本功能是调控物质的流入与排出，对不同的物质有不同的运输机制扩散、主动运输、基团转位（2）是合成代谢和能量代谢的场所因细胞膜上具有多种酶，如呼吸酶等。呼吸和磷酸化：酶类在质膜中（3）在细胞壁合成中的作用：与细胞壁和荚膜形成有关。313.与质膜相连的内膜系统（1）间体：细胞质膜内褶而形成的囊状构造，其中充满着层状或管状的泡囊。多见于G+细菌。（2）光合作用内膜：含捕光色素，光合作用。（3）非光合作用内膜：呼吸酶类，能量补偿。32三、原核和质粒1.原核（nucleoid）

：

又称核质区、拟核或细菌染色体，一条很长的环状双链DNA，相对集中在一定的部位。是遗传信息的载体。2.质粒(plasmid)：

染色体以外的DNA分子，不同大小的环状双链DNA。它可独立进行复制，有的也能整合到染色体上。33四、细胞质（cytoplasm）

细胞质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。1.核糖体

是细胞中多肽链合成的场所。原核生物含70S核糖体，由两亚单位组成：30S、50S

34352.颗粒状的内含物(inclusions)

：

●糖原和淀粉粒：主要的碳素和能源储藏物质，可用碘液着色检查。

●异染粒：细菌特有的磷素养料贮存。

●聚β-羟基丁酸：一种与类脂相似的碳源和能源贮存。

●硫滴和硫粒：某些化能自养的硫细菌贮存的能源物质。●磁粒：是少数磁性细菌细胞内特有的串状的Fe3O4的磁性颗粒。36Manymicroorganismsaccumulategranulesofpolyphosphate,whicharelargereservesofinorganicphosphatesthatcanbeusedinthesynthesisofATPPolyphosphategranule

inabacterialcellAPseudomonasspecies37绝大多数是疏水性的;手性单体;结构多样性;分子从10,000几百万；可生产生物可降解塑料聚-β-羟基丁酸（poly-β-hydroxybutyrate,PHB）类脂性质的碳源类贮藏物38PHB于1929年被发现，至今已发现60属以上的细菌能合成并贮藏。它无毒、可塑、易降解，被认为是生产医用塑料、生物降解塑料的良好原料。聚-β-羟丁酸39硫滴紫色硫光合细菌（Chromatium

buderi）中的硫粒

在环境中还原性硫素丰富时，常在细胞内以折光性很强的硫粒的形式积累硫元素。当环境中还原性硫缺乏时，可被细菌重新利用。40磁粒趋磁细菌细胞中含有的大小均匀、数目不等的Fe3O4颗粒，外有一层磷脂、蛋白或糖蛋白膜包裹。Aquaspirillum

magnetotacticum中的磁粒（Fe3O4)41五、细菌的特殊构造：

1.荚膜（capsule

）：

某些细菌细胞壁外的一层较松厚，而且较固定的粘液性物质。是鉴定细菌依据之一。

成分：主要由多糖组成，有的细菌荚膜含有多肽。

42荚膜：有较好结构，与细胞壁结合紧密。粘液层：较薄，容易洗掉。如果粘液性物质没有明显的边缘,则叫粘液层(slimelayer)

。如果细菌荚膜连在一起，其中包含有许多细菌叫菌胶团(zoogloea)

。43荚膜的功能：

a.对细菌有保护作用：保护细菌免受干燥的影响，保护不受其它细菌吞噬作用。

b.荚膜的黏附作用有助于在特殊环境中定居和生存；

c.增强细菌的致病力：具荚膜的致病菌毒力强，失去荚膜的致病力下降

d.提供养料和堆积代谢废物的作用。442.鞭毛（flagella）概念鞭毛是从细菌细胞质膜和细胞壁伸出细胞外面的蛋白质组成的丝状结构，是细菌的“运动器官”。45特点：按着生位置和数目分：

a.单生鞭毛：菌体的一端或近端部生一根鞭毛。

b.丛生鞭毛：菌体的一端或两端生一丛或两丛鞭毛。

c.周生鞭毛：菌体周围生几根或多根鞭毛。46Fourbasictypesofflagellararrangementsa,

monotrichousb,

amphitrichousc,

lophotrichousd,

peritrichous47结构：基体（basebody）、钩形鞘（hook）和螺旋丝（helicalfilament）。大肠杆菌（E.coli）的鞭毛结构48Themovementofaprocaryoticflagellumresultsfromrotationofitsbasalbodyandissimilartothemovementoftheshaftofanelectricmotor.Bacterialcellscanalterthespeedanddirectionofrotationofflagellaandthusarecapableofvariouspatternsof

motility.493.芽孢（spore）:（1）概念某些细菌在生长后期在细胞内部，部分原生质失水浓缩形成一个圆形、椭圆形或圆柱形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体，称为芽孢。细菌的芽孢都生长在细胞内，又称内生孢子。细菌中只有少数几个属具有芽孢。50（2）芽孢的结构

A.巨大芽孢杆菌营养细胞中芽孢的形成阶段B.成熟的游离芽孢早期阶段晚期阶段51按其着生位置分：

A、端生芽孢B、近端生芽孢C、中生芽孢52（3）细菌芽孢的特点

#整个生物界中抗逆性最强的生命体（对不良环境有很强的抗性：抗干燥，在干燥下可存活几年、几十年，抗紫外线，抗有毒化学物、对化学药品抵抗力强，能耐高温，能使细菌渡过不良环境），能否消灭芽孢是衡量各种消毒灭菌手段的最重要指标。#芽孢是细菌的休眠体，一个营养细胞只形成一个芽孢。在适宜的条件下可以重新转变成营养态细胞，产芽孢细菌的保藏多用其芽孢。#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的重要指标。#芽孢与营养细胞相比，化学成分组成较大差异，容易在光学显微镜下观察（相差显微镜）。53（4）芽孢的形成与芽孢的萌发过程

营养细胞形成孢子的细胞孢子孢子萌发生长营养细胞541,Axialfilamentformation2,Septumformatiom3,Engulfmentofforespore4,Cortexformation5,Coatsynthesis6,Completionofcoatsynthesis,Increaseinrefractilityandheatresistance7,Lysisofsporangium,sporeliberation

Stagesinendosporeformation55（5）芽孢抗性强的原因a.渗透调节皮层膨胀学说

b.含水量低。蛋白质和核酸不易变性

c.有厚、致密的壁

d.含与抗热性有关的2,6-吡啶二羧酸钙盐（DPA),而营养细胞无。

e.芽孢内具有抗热性的酶5657(6)芽孢的作用：

1)分类鉴定不同细菌的芽孢具有不同的特点，从形状、大小、表面特征，直到与菌体的关系等都有不同的表现，因此可以作为分类鉴定的依据或参考。2)科研材料由于芽孢独特的产生方式，成为研究形态发生和遗传控制的好材料。3)保存菌种芽孢对不良环境有很强的抵抗力，可以保持生命力达数十年之久，在自然界使细菌度过恶劣的环境，在实验室是保存菌种的好材料。4)分离菌种芽孢的耐热性有助于芽孢细菌的分离。将含菌悬浮液进行热处理，杀死所有营养细胞，可以筛选出形成芽孢的细菌种类。585)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，这种杀虫剂的生产，并不需将蛋白质分离出来，只需培养大量细菌，在其形成芽孢并产生晶体时收获、干燥，做成粉剂即可。59菌毛(fimbria，复数fimbriae)

：发生于质膜或紧贴质膜的细胞质中，比鞭毛短、细、多，能使细胞吸附在表面上。4.菌毛和性菌毛60由蛋白质组成;与运动无关；数量多，较短;增强附着力;在液体表面形成菌膜。有菌毛的细菌多见革兰氏阴性致病菌。菌毛(Fimbriae)61性菌毛(pilus,复数pili)

：构造和成分与菌毛相同，比菌毛长，细菌接合交配时起作用，只有一根或几根。62细菌个体的基本形态细菌个体的大小细菌的构造细菌的繁殖与群体形态食品中常见的细菌631.4细菌的繁殖与群体形态芽殖（budding）——芽生细菌64二分裂65细菌的群体形态：

认识群体形态，除鉴定的需要外，对检查菌种纯度，辨认菌种等都是很重要的。

菌落（colony）：在固体培养基中，由单个或少数细菌细胞大量繁殖，形成肉眼可见的群体。长在培养基表面的称为表面菌落；在表面以下形成的菌落叫深层菌落或埋藏菌落。661.4细菌的繁殖与群体形态菌落特征：大小、形状、颜色、光泽、透明度、硬度、隆起状况、表面和边缘特征。细菌的菌落特征因种而异！67细菌菌落特征的描述：A.菌落形态：圆形、不规则形、菌丝体状、假根状等B.菌落质地：表面光滑、湿润、干燥、皱折等；C.菌落边缘：整齐、缺刻状、波状或裂叶状等；D.菌落光学特性；透明、半透明或不透明；E.菌落颜色和是否分泌可溶性色素等。6869光滑型（S型）菌落：产荚膜细菌的菌落表面湿润，有光泽并呈黏液状。粗糙型（R型）菌落：非荚膜细菌或荚膜细菌失去荚膜后，菌落表面干燥，无光泽，称为粗糙型（R型）菌落。70菌苔（lawn）：在斜面培养基上由多个细胞经繁殖形成的群体。几个菌落连在一起成片生长。斜面菌苔特征

在斜面培养基上划直线接种，培养3-5天后观察菌苔的隆起形状、表面形状、表面光泽、颜色、质地等项目。

711.5食品中常见的细菌假单胞杆菌沙门氏菌大肠杆菌李斯特氏菌金黄色葡萄球菌芽孢杆菌明串珠菌醋酸杆菌链球菌双歧杆菌72假单胞杆菌革兰氏阴性直或微弯杆菌。需氧，无芽孢，极生单毛或丛毛，能运动。很多菌在低温下能很好地生长，在冷藏食品的腐败变质中起主要作用。荧光假单胞菌、腐败假单胞菌等73沙门氏菌（Salmonellabacteria）属于肠杆菌科，革兰氏阴性杆菌，兼性厌氧菌。最重要的引起食源性疾病的微生物。已知的沙门氏菌有2000多个血清型，有些可引起人类的传染病或食物中毒。引起人类食物中毒的大都属于鼠伤寒沙门氏菌和肠炎沙门氏菌。74沙门氏菌不耐热，60℃经20-30分钟或70℃经5分钟即可杀死。主要表现急性胃肠炎症状常污染的食品：鸡蛋、牛奶、家禽、鱼、沙拉、蛋糕等

75大肠杆菌（Escherichiacoli）革兰氏阴性，杆菌，不产生芽孢，周身鞭毛，运动或不运动。作为卫生指标菌。有些可引起人类疾病Left:Escherichiacolicells.Right:E.colicoloniesonEMBAgar76大肠杆菌四种致病性大肠埃希氏杆菌：

肠道致病性大肠埃希氏菌

enteropathogenic

E.coli(EPEC)

肠道毒素性大肠埃希氏菌

enterotoxigenic

E.coli(ETEC)

肠道侵袭性大肠埃希氏菌

enteroinvasive

E.coli(EIEC)

肠道出血性大肠埃希氏菌

enterohemorrhagic

E.coli(EHEC)77Escherichiacoli

0157:H7

该菌于1982年首次被发现，造成美国华盛顿州地区的爆发流行。据估计，美国每年有约73,000例的感染。最严重的事件是发生在1996年夏天的日本，6,300人被感染。78单核细胞增生李斯特氏菌

（Listeria

monocytogenes）无芽孢、无荚膜，有鞭毛，需氧或兼性厌氧。耐酸不耐碱。对热敏感；具有嗜冷性。Listeria

monocytogenes(SEMmicrograph).Bar:1µm79单核细胞增生李斯特氏菌常污染的食品：奶与奶制品、肉制品、水产品、冰激淋、蔬菜及水果。症状：初期为恶心、呕吐、发烧，最突出的表现为脑膜炎、败血症、心内膜炎。预防措施：搞好环境卫生，切断污染途径；注意冰箱食品，利用温度杀灭病原菌。80金黄色葡萄球菌（Staphylococcusaureus）左：菌落右：菌体个体形态81金黄色葡萄球菌

革兰氏阳性球菌，形成单球，双球和不规则的葡萄状菌块。不运动，无芽胞，兼性厌氧。对热较敏感，通常66℃，12分钟可使菌体失活可产生多肽类肠毒素毒素1μg可引起中毒毒素耐热性高，100℃、90min处理仍不能破