1、 第一章 緒論 微生物的特點：個體小 、結構簡、胃口大、食譜廣、繁殖快、易培養、數量大、分布廣、種類多、級界寬、變異易、抗性強、休眠長、起源早、發現晚 五大共性：體積小、面積大；吸收多，轉化快；生長旺，繁殖快；適應強，易變異；分布廣，種類多。1、個體?。篴.桿菌的平均長度：2 微米； b. 面積/體積比：人 = 1，大腸桿菌 = 30萬.優點：這樣大的比表面積特別有利于它們和周圍環境進行物質、能量、信息的交換。微生物的其它很多屬性都和這一特點密切相關2、食譜廣：微生物獲取營養的方式多種多樣，其食譜之廣是動植物完全無法相比的。如：纖維素、木質素、幾丁質、角蛋白、石油、甲醇、甲烷、天然氣、塑料、酚

2、類、氰化物、各種有機物均可被微生物作為糧食。3、繁殖快：大腸桿菌一個細胞重約10 12 克，平均20分鐘繁殖一代 4、易培養：很多細菌都可以非常方便地進行人工培養5、數量大：在自然界中（土壤、水體、空氣，動植物體內和體表）都生存有大量的微生物6、易變異：個體小、結構簡、且多與外界環境直接接觸繁殖快、 數量多 ，突變率達10-5 10-10，短時間內產生大量的變異后代 。7、抗（逆）性強：（1）抗熱：有的細菌能在265個大氣壓，250 的條件下生長；自然界中細菌生長的最高溫度可以達到113 ， 有些細菌的芽孢，需加熱煮沸8小時才被殺死；（2）抗寒：有些微生物可以在12 30的低溫生長；（3）抗酸

3、堿：細菌能耐受并生長的pH范圍：pH 0.5 13；（4）耐滲透壓：蜜餞、腌制品，飽和鹽水（NaCl, 32%)中都有微生物生長；（5）抗壓力：有些細菌可在1400個大氣壓下生長8、起源早：38億年前，生命在海洋中出現，而26億年前，陸地上可能就存在微生物 了9、發現晚：300多年前人們才真正發現微生物的存在 第二章 純培養和顯微技術 一、微生物的基本特點：小在絕大多數情況下都是利用微生物的群體來研究其屬性，微生物的物種（菌株）一般也是以群體的形式進行繁衍、保存，所以培養技術在微生物學中具有重要意義。微生物個體微小的特點也決定了顯微技術是進行微生物研究的另一項重要技術，因為絕大多數微生物的個體

4、形態及其內部結構只能通過顯微鏡才能進行觀察和研究。1、顯微鏡：觀察個體或細胞結構。2、培養：形成菌落，研究群體形態，遺傳特性及生理生化等。二、培養物 在一定的條件下培養、繁殖得到的微生物群體。1、混合培養物：含有多種微生物的培養物。2、純培養物：只有一種微生物的培養物。通常情況下只有純培養物才能提供可以重復的結果，純培養技術是進行微生物學研究的基礎。第一節 微生物的分離和純培養 從混雜的群體中分離特定的某一種微生物，是研究和利用微生物的第一步。一、無菌技術（aseptic technique) 1、定義：在分離、轉接及培養純培養物時要防止被其它微生物污染，其自身也不污染操作環境的技術。在轉接、

5、培養微生物時防止其它微生物的污染，即無菌操作。滅菌：用于分離、培養微生物的器具事先不含任何微生物, 即滅菌。2、微生物培養的常用器具及其滅菌 常用器具：試管、瓶子、培養皿等。 常用的滅菌方法：a、高壓蒸汽滅菌 ；b高溫干熱滅菌 ;c二、用固體培養基分離純培養1、培養基分類：a液體培養基 b固體培養基(含瓊脂1.5-2.5%） c半固體培養基(含瓊脂0.2-0.7%）2、菌落：單個（或聚集在一起的一團）微生物在適宜的固體培養基表面或內部生長、繁殖到一定程度可以形成肉眼可見的、 有一定形態結構的子細胞生長群體。眾多菌落連成一片，形成菌苔。 不同微生物在特定培養基上生長形成的菌落或菌苔一般都具有穩定

6、的特征（形狀、顏色等），可以成為對該微生物進行分類、鑒定的重要依據。3、倒平板：（1）稀釋倒平板法：操作較麻煩，對好氧菌、熱敏感菌效果不好（2）涂布平板法：使用較多的常規方法，但有時涂布不均勻?。?）平板劃線法4、厭氧微生物的分離 厭氧罐 、厭氧手套箱 、稀釋搖管法 三、用液體培養基分離純培養 稀釋法進行液體分離必須在同一個稀釋度的許多平行試管中，大多數（一般應超過95%）表現為不生長。在有細菌生長的試管中得到純培養的幾率為97.5%四、單細胞（孢子）分離 （1）一般采用顯微操作儀，在顯微鏡下進行（2）操作難度與細胞或個體的大小成反比五、選擇培養分離 微生物群落中數量占少數的微生物的分離純化（

7、1）抑制大多數其它微生物的生長（2）使待分離的微生物生長更快（3）使待分離的微生物生長“突出”沒有一種培養基或一種培養條件能夠滿足自然界中一切生物生長的要求，在一定程度上所有的培養基都是選擇性的。使待分離的微生物在群落中的數量上升，方便用稀釋法對其進行純化。直接挑取待分離的微生物的菌落獲得純培養1、利用選擇平板進行直接分離（1）高溫下培養：分離嗜熱細菌（2）培養基中不含N：分離固氮菌（3）培養基加抗生素：分離抗性菌待分離的微生物生長，其它微生物的生長被抑制，待分離的微生物的生長特征明顯不同于其它微生物。2、富集培養: 在特定的環境條件下,僅適應于該條件的微生物旺盛生長，待分離微生物在群落中的數

8、量大大增加，從自然界中分離到所需的特定微生物。 富集培養是微生物學家最強有力的技術手段之一。營養和生理條件的幾乎無窮盡的組合形式可應用于從自然界選擇出特定微生物的需要。根據微生物的特殊要求，從自然界分離出特定已知微生物種類。分離培養在特定環境中能生長的微生物六、二元培養物 培養物中只含有二種微生物，而且是有意識的保持二者之間的特定關系的培養物稱為二元培養物。第二節 顯微鏡和顯微技術 一、1、放大：被觀察物越小，放大倍數應越大，否則難以看清 2、分辨率：能辨別兩點之間最小距離的能力 3、反差：被觀察物區別于背景的程度與顯微鏡的自身特點有關，但也取決于進行顯微觀察時對顯微鏡的正確使用及良好的標本制

9、作和觀察技術，這就是顯微技術。二、顯微鏡的種類及原理1、普通光學顯微鏡：又稱明視野顯微鏡其照明光線直接進入視野，屬透射照明2、暗視野顯微鏡3. 相差顯微鏡 ：形成亮背景暗物象的結果 4. 熒光顯微鏡5. 透射電子顯微鏡6. 掃描電子顯微鏡 7. 掃描隧道顯微鏡 第三章 微生物類群與形態結構 微生物分類 非細胞型（病毒） 古生菌（Archaea） 原核微生物細胞型 細菌（Bacteria） 真核微生物（Eukarya）：真菌（酵母、霉菌、蕈菌等）、單細胞藻類、原生動物等a、細菌又稱真細菌（eubacteria），包括普通細菌、放線菌、藍細菌、支原體、立克次氏體和衣原體等。b、古生菌在進化譜系上與

10、真細菌及真核生物相互并列，且與后者關系更近，而其細胞構造卻與真細菌較為接近，同屬于原核生物。第一節 真細菌（Eubacteria）一、一般形態及細胞結構 （一）個體形態和排列1、球狀：細胞個體呈球形或橢圓形，不同種的球菌在細胞分裂時會形成不同的空間排列方式，常被作為分類依據。2、桿狀：細胞呈桿狀或圓柱形，一般其粗細（直徑）比較穩定，而長度則常因培養時間、培養條件不同而有較大變化。桿狀細菌的排列方式常因生長階段和培養條件而發生變化，一般不作為分類依據。3、螺旋狀：（1）弧菌：菌體只有一個彎曲，其程度不足一圈，形似“C”字或逗號，鞭毛偏端生。（2）螺旋菌： 菌體回轉如螺旋，螺旋數目和螺距大小因種而

11、異。鞭毛二端生。細胞壁堅韌，菌體較硬。（3）螺旋體菌：菌體柔軟，用于運動的類似鞭毛的軸絲位于細胞外鞘內。4、其它形狀（1）柄桿菌（prosthecate bacteria）：細胞上有柄（stalk）、菌絲（hyphae）、附器（appendages）等細胞質伸出物，細胞呈桿狀或梭狀，并有特征性的細柄。一般生活在淡水中固形物的表面，其異常形態使得菌體的表面積與體積之比增加，能有效地吸收有限的營養物。（2）星形細菌（star-shaped bacteria ）（3）方形細菌（square-ahaped bacteria） （4）異常形態：環境條件的變化，如物理、化學因子的刺激會阻礙細胞正常發育，而

12、培養時間過長會導致細胞衰老、營養缺乏、自身代謝產物積累過多，都會導致異常形態。當環境條件恢復正常 ，又會恢復正常形態。（二）大小 1、范圍：最小：與無細胞結構的病毒相仿（50 nm） 最大：肉眼可見（0.75 mm）2、測量方法：顯微鏡測微尺:目鏡測微尺（50格或100格）和臺測微尺（1mm-0.01mm）,以下校上。顯微照相后根據放大倍數進行測算3、細菌大小測量結果的影響因素：（1）個體差異（2）干燥、固定后的菌體會一般由于脫水而比活菌體縮短1/3-1/4；（3）染色方法的影響，一般用負染色法觀察的菌體較大；（4）幼齡細菌一般比成熟的或老齡的細菌大（5）環境條件，如培養基中滲透壓的改變也會導

13、致細胞大小的變化。（三）細胞的結構：一般構造：一般細菌都有的構造；特殊構造：部分細菌具有的或一般細菌在特殊環境下才有的構造。1、細胞壁1）概念：細胞壁（cell wall）是位于細胞表面，內側緊貼細胞膜的一層較為堅韌，略具彈性的細胞結構。2）證實細胞壁存在的方法：（1）細菌超薄切片的電鏡直接觀察（2）質、壁分離與適當的染色，可以在光學顯微鏡下看到細胞壁；（3）機械法破裂細胞后，分離得到純的細胞壁；（4）制備原生質體，觀察細胞形態的變化；3）細胞壁的功能：（1）固定細胞外形和提高機械強度；（2）為細胞的生長、分裂和鞭毛運動所必需；（3）滲透屏障，阻攔酶蛋白和某些抗生素等大分子物質（分子量大于80

14、0）進入細胞，保護細胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物質的損傷；（4）細菌特定的抗原性、致病性以及對抗生素和噬菌體的敏感性的物質基礎。4）革蘭氏染色與細胞壁 簡單染色法 正染色 革蘭氏染色法 抗酸性染色法 死菌 鑒別染色法 芽孢染色法 細菌 姬姆薩染色法 染色法 負染色： 莢膜染色法等活菌：用美藍或TTC（氧化三苯基四氮唑）等作活菌染色 a、用堿性染料結晶紫對菌液涂片進行初染;b、用碘溶液進行媒染，其作用是提高染料和細胞間的相互作用從而使二者結合得更牢固;c、用乙醇或丙酮沖洗進行脫色。在經歷脫色后仍將結晶紫保留在細胞內的為革蘭氏陽性細菌，而革蘭氏陰性細菌的結晶紫被洗掉，細胞呈無色;d、用一種

15、與結晶紫具有不同顏色的堿性染料對涂片進行復染。例如沙黃，它使原來無色的革蘭氏陰性細菌最后呈現桃紅到紅色，而革蘭氏陽性細菌繼續保持深紫色。 成 分 占細胞壁干重的%革蘭氏陽性細菌革蘭氏陰性細菌肽聚糖含量很高（5090）含量很低（10）磷壁酸含量較高（50）無類脂質一般無（2）含量較高（20）蛋白質無含量較高 （2）革蘭氏陽性細菌的細胞壁 特點：厚度大（2080nm）化學組分簡單，一般只含90%肽聚糖和10%磷壁酸。 肽聚糖(peptidoglycan) 革蘭氏陽性細菌的細胞壁 磷壁酸（teichoic acid）I. 肽聚糖: 又稱粘肽(mucopeptide)、胞壁質(murein)或粘質復合

16、物(muco -complex)，是真細菌細胞壁中的特有成分。結合在革蘭氏陽性細菌細胞壁上的一種酸性多糖N-乙酰胞壁酸和N-乙酰葡糖胺是原核生物所特有的已糖N-乙酰胞壁酸、N-乙酰葡糖胺和-1,4-糖苷鍵合稱為雙糖單位每個肽聚糖單體含有三個組成部分，即雙糖單位、肽尾和肽橋。肽聚糖由四個氨基酸分子按L型與D型交替方式連接而成，雙糖單位中的-1,4-糖苷鍵很容易被溶菌酶(lysozyme)所水解，從而引起細菌因肽聚糖細胞壁的“散架”而死亡。II、磷壁酸：革蘭氏陽性細菌細胞壁上特有的化學成分，主要成分為甘油磷酸或核糖醇磷酸。a、膜磷壁酸：又稱脂磷壁酸，跨越肽聚糖層并與細胞膜相交聯，由甘油磷酸鏈分子與

17、細胞膜上的磷脂進行共價結合后形成。其含量與培養條件關系不大?？捎?5%熱酚水提取，也可用熱水從脫脂的凍干細菌中提取。b、壁磷壁酸：定義：與肽聚糖分子間進行共價結合，含量會隨培養基成分而改變，一般占細胞壁重量的10%，有時可接近50%。用稀酸或稀堿可以提取。主要生理功能：細胞壁形成負電荷環境，增強細胞膜對二價陽離子的吸收；二價陽離子，特別是高濃度的Mg2+的存在，對于保持膜的硬度，提高細胞膜上需Mg2+的合成酶的活性極為重要； 貯藏磷元素； 增強某些致病菌對宿主細胞的粘連、避免被白細胞吞噬以及抗補體的作用；革蘭氏陽性細菌特異表面抗原的物質基礎；噬菌體的特異性吸附受體；能調節細胞內自溶素(auto

18、lysin)的活力，防止細胞因自溶而死（3）革蘭氏陰性細菌的細胞壁I、肽聚糖：埋藏在外膜層之內，是僅由12層肽聚糖網狀分子組成的薄層(23nm)，含量約占細胞壁總重的10%，故對機械強度的抵抗力較革蘭氏陽性菌弱，沒有特殊的肽橋，只形成較為疏稀、機械強度較差的肽聚糖網套。內消旋二氨基庚二酸(m-DAP)：只在原核微生物細胞壁上發現。 II、外膜(outer membrane) ：有時也稱為外壁，位于革蘭氏陰性細菌細胞壁外層，由脂多糖、磷脂和脂蛋白等若干種蛋白質組成的膜。脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）：定義:位于革蘭氏陰性細菌細胞壁最外層的一層較厚（810nm）的類脂多糖

19、類物質，由類脂A、核心多糖(core polysaccharide)和O-特異側鏈（O-specific side chain，或稱O-多糖或O-抗原）三部分組成。主要功能：LPS結構的多變，決定了革蘭氏陰性細菌細胞表面抗原決定簇的多樣性；根據LPS抗原性的測定，沙門氏菌屬(Salmonella)的抗原型多達2300多種，一般都源自O-特異側鏈種類的變化。這種多變性是革蘭氏陰性細菌躲避宿主免疫系統攻擊，保持感染成功的重要手段。也可依此用靈敏的血清學方法對病原菌進行鑒定，在傳染病的診斷中有其重要意義。LPS負電荷較強，與磷壁酸相似，也有吸附Mg2+、Ca2+等陽離子以提高其在細胞表面濃度的作用，

20、對細胞膜結構起穩定作用；類脂A是革蘭氏陰性細菌致病物質內毒素的物質基礎；具有控制某些物質進出細胞的部分選擇性屏障功能；許多噬菌體在細胞表面的吸附受體。III、外膜蛋白(outer membrane protein) 嵌合在LPS和磷脂層外膜上的蛋白。有20余種，但多數功能尚不清楚。（1）孔蛋白（porins）：定義：是由三個相同分子量（36000）蛋白亞基組成的一種三聚體跨膜蛋白，中間有一直徑約1nm的孔道，通過孔的開、閉，可對進入外膜層的物質進行選擇。分類：a非特異性孔蛋白：可通過分子量小于800900的任何親水性分子b特異性孔蛋白：只容許一種或少數幾種相關物質通過，如維生素B12和核苷酸等

21、。（2）脂蛋白(lipoprotein)：是一種通過共價鍵使外膜層牢固地連接在肽聚糖內壁層上的蛋白，分子量約為7200。IV、周質空間(periplasmic space, periplasm)：又稱壁膜間隙。在革蘭氏陰性細菌中，一般指其外膜與細胞膜之間的狹窄空間（寬約1215nm），呈膠狀。 在周質空間中，存在著多種周質蛋白（periplasmic proteins），如：水解酶類、合成酶類、結合蛋白、受體蛋白。項目革蘭氏陽性菌革蘭氏陰性菌革蘭氏染色反應能阻留結晶紫而染成紫色可經脫色而復染成紅色肽聚糖層厚，層次多薄，一般單層磷壁酸多數含有無外膜無有脂多糖（LPS）無有類質和脂蛋白含量低（僅抗

22、酸性細菌含類脂）高鞭毛結構基體上著生兩個環基體上著生四個環產毒素以外毒素為主以內毒素為主對機械力的抗性強弱細胞壁抗溶菌酶弱強對青霉素和磺胺敏感不敏感 （4）特殊細胞壁的細菌：某些分枝桿菌和諾卡氏菌的細胞壁主要由一類被稱為霉菌酸（Mycolic acid）的枝鏈羥基脂質組成，后者被認為與這些細菌感染能力有關。用抗酸性染色對宿主體內的分枝桿菌病原體進行檢測（5）細胞壁缺陷細菌： 缺壁突變L型細菌 實驗室或宿主體內形成 基本去盡原生質體（G+）缺壁細菌 人工去壁部分去除球狀體（G-） 在自然界長期進化中形成支原體I、L型細菌（L-form of bacteria）： 細菌在某些環境條件下（實驗室或宿

23、主體內）通過自發突變而形成的遺傳性穩定的細胞壁缺陷變異型。特點： a、沒有完整而堅韌的細胞壁，細胞呈多形態； b、有些能通過細菌濾器，故又稱“濾過型細菌”； c、對滲透敏感，在固體培養基上形成“油煎蛋”似的小菌落（直徑在0.1mm左右）II、原生質體（protoplast）：定義：在人為條件下，用溶菌酶處理或在含青霉素的培養基中培養而抑制新生細胞壁合成而形成的僅由一層細胞膜包裹的，圓球形、對滲透壓變化敏感的細胞，一般由革蘭氏陽性細菌形成。 特點：a、對環境條件變化敏感，低滲透壓、振蕩、離心甚至通氣等都易引起其破裂；b、有的原生質體具有鞭毛，但不能運動，也不被相應噬菌體所感染；c、在適宜條件（如

24、高滲培養基）可生長繁殖、形成菌落，形成芽孢及恢復成有細胞壁的正常結構。 d、比正常有細胞壁的細菌更易導入外源遺傳物質，是研究遺傳規律和進行原生質體育種的良好實驗材料。 III、球狀體(sphaeroplast)：又稱原生質球采用上述同樣方法，針對革蘭氏陰性細菌處理后而獲得的殘留部分細胞壁（外壁層）的球形體。與原生質體相比，它對外界環境具有一定的抗性，可在普通培養基上生長。 IV、支原體(Mycoplasma) 在長期進化過程中形成的、適應自然生活條件的無細胞壁的原核生物。一般原核生物細胞質膜上不含膽固醇等甾醇，但支原體細胞膜上含有hopanoid類甾醇，所以即使缺乏細胞壁，其細胞膜仍有較高的機

25、械強度。 （6）古生菌的細胞壁特點：細胞壁中沒有真正的肽聚糖，而是由多糖、糖蛋白或蛋白質組成。假肽聚糖細胞壁：甲烷桿菌屬，多糖骨架由N-乙酰匍糖胺和N-乙酰塔羅糖胺糖醛酸以-1,3-糖苷鍵連接。獨特多糖細胞壁：甲烷八疊球菌。硫酸化多糖細胞壁：鹽球菌屬。糖蛋白細胞壁：鹽桿菌屬。蛋白質細胞壁：少數產甲烷菌。（7）細菌表面S-層A、定義：在許多古生菌和真細菌中，有一層稱為表面層（Bacterial Cell Surface Layers)或稱S-層的表面結構，它們是由蛋白質組成的晶格狀結構，位于細胞壁或細胞膜外層。目前發現300多種細菌具有S層，在古細菌中分布更廣。某些種類，S層即為細胞壁。B、功能

26、：決定或維持細胞形狀；保護功能；病原因子等C、應用：超濾膜分子篩、提高脂膜穩定性、生物分子固定化、研究膜蛋白的生物學功能、在納米材料方面的應用等。D、形態結構：S-層只有通過電鏡特別是冰凍蝕刻技術才能清晰地觀察到。S-層在原核生物中的存在狀況可分為三種情況：革蘭氏陰性古生菌中， S-層緊貼在細胞膜外面；革蘭氏陽性古生菌和真細菌的S-層存在于細胞壁外面；革蘭氏陰性真細菌的S-層存在于外膜的外層，外殼結構依次為細胞膜、肽聚糖層、外膜和S-層。對于有莢膜和S-層的細菌，莢膜存在于S-層外面。E、S-層的超級結構：S -層是由蛋白質亞單位組成的單分子晶狀結構，厚度約5-20nm，在古生菌中可達70nm

27、。S -層是多孔的網狀結構，其孔洞可占整個表面積的30%-70%，孔洞均勻一致，孔徑2-8nm。S -層由不同形狀的形態學單位組成，它們在S -層中均勻對稱分布，彼此間的中心間距為3-35nm，形成均勻分布的孔洞。S層蛋白具有類似的結構.F、S -層的化學組成大多數的S -層由蛋白質或糖蛋白組成。其分子量為40kDa-200kDa。無論在哪種細菌中， S -層蛋白的組成相似，一般疏水性氨基酸占40%-60%。許多古細菌和革蘭氏陽性菌的S -層蛋白被糖基化，可與糖鏈共價結合。一般完整的S -層大約由5105個單體組成。對于代時為2030 分鐘的細菌來說,每秒種至少必須合成500 個S-層蛋白多肽

28、,并且運送到細胞表面組裝成S-層，故S -層蛋白的啟動子是非常強的。一些菌種S -層蛋白的表達需要2-3個啟動子。G、S-層的形態發生和功能結構 S-層蛋白合成以后,必須分泌到細胞外才能形成S-層。大多數S-層蛋白在N-末端含有決定分泌的信號肽序列。S-層的組裝是通過疏水作用、氫鍵和離子鍵等非共價鍵來完成的。在許多S-層蛋白有錨定在細胞表面的結構域。H、S-層的功能S-層可以決定或維持細胞的形狀,特別是對于那些只以S-層作為細胞壁的古細菌。 S-層可作為胞外酶的吸附位點。S-層具有保護功能。分子篩是S-層的重要功能之一。在病原菌中,S-層可作為一種病原因子（抗原）。有關S-層的功能知道的很少。

29、與細菌粘附有關，如乳酸菌的S層具有拮抗沙門氏菌粘附的功能。 I、研究進展：細菌表面S-層結構及其功能研究：、在許多古生菌和真細菌中，有一層稱為表面層（Bacterial Cell Surface Layers)或稱S-層的表面結構，它們是由蛋白質組成的晶格狀結構，位于細胞壁或細胞膜外層。、目前發現300多種細菌具有S層，在古細菌中分布更廣。某些種類，S層即為細胞壁。、功能：決定或維持細胞形狀；保護功能；病原因子等。、應用：超濾膜分子篩、提高脂膜穩定性、生物分子固定化、研究膜蛋白的生物學功能、在納米材料方面的應用等。2、細胞膜1）概念：細胞質膜（cytoplasmic membrane），又稱質

30、膜（plasma membrane）、細胞膜（cell membrane）或內膜（inner membrane），是緊貼在細胞壁內側、包圍著細胞質的一層柔軟、脆弱、富有彈性的半透性薄膜，厚約78nm，由磷脂（占20%30%）和蛋白質（占50%70%）組成。2）觀察方法：電鏡觀察到的細胞質膜，是在上下兩暗色層之間夾著一淺色中間層的雙層膜結構，這與細胞膜的化學組成有關。質壁分離后結合鑒別性染色在光學顯微鏡下觀察，原生質體破裂，超薄切片電鏡觀察 。3）細胞膜的化學組成與結構模型：（1）磷脂：在極性頭的甘油3C上，不同種微生物具有不同的R基，如磷脂酸、磷脂酰甘油、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰膽堿、磷脂酰絲氨酸

31、或磷脂酰肌醇等；非極性尾則由長鏈脂肪酸通過酯鍵連接在甘油的C1和C2位上組成，其鏈長和飽和度因細菌種類和生長溫度而異。 （2）膜蛋白：膜蛋白約占細菌細胞膜的50%70%，比任何一種生物膜都高，而且種類也多。細胞膜是一個重要的代謝活動中心。（3）液態鑲嵌模型(fluid mosaic model) 膜的主體是脂質雙分子層；脂質雙分子層具有流動性；整合蛋白因其表面呈疏水性，故可“溶”于脂質雙分子層的疏水性內層中；周邊蛋白表面含有親水基團，故可通過靜電引力與脂質雙分子層表面的極性頭相連；脂質分子間或脂質與蛋白質分子間無共價結合；脂質雙分子層猶如一“海洋”，周邊蛋白可在其上作“漂浮”運動，而整合蛋白則

32、似“冰山”狀沉浸在其中作橫向移動。（4）甾醇類物質 由磷脂分子形成的雙分子膜中加入甾醇類物質可以提高膜的穩定性。 甾醇的一般結構 真核生物細胞膜中一般含有膽固醇等甾醇，含量為5%-25%原核生物與真核生物的最大區別就是其細胞膜中一般不含膽固醇，而是含有hopanoid4）細胞膜的生理功能：選擇性地控制細胞內、外的營養物質和代謝產物的運送； 是維持細胞內正常滲透壓的屏障； 合成細胞壁和糖被的各種組分（肽聚糖、磷壁酸、LPS、莢膜多糖等）的重要基地； 膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代謝的酶系，是細胞的產能場所； 是鞭毛基體的著生部位和鞭毛旋轉的供能部位。5）古生菌的細胞膜與真細菌和真核生物細

33、胞膜相比，古生菌的細胞質膜具有更明顯的多樣性。A、親水頭（甘油）與疏水尾（烴鏈）間是通過醚鍵而不是酯鍵連接的。B、組成疏水尾的長鏈烴是異戊二烯的重復單位。C、獨特的單分子層膜或單雙分子層混合膜。D、在甘油的C3分子上，可連接多種不同的集團。E、含多種獨特的脂質，如細菌紅質、胡蘿卜素等。6）間體（mesosome，或中體）：細胞質膜內褶而形成的囊狀構造，其中充滿著層狀或管狀的泡囊。多見于革蘭氏陽性細菌。與青霉素酶分泌、DNA復制、分配以及細胞分裂有關。3、細胞質和內含物1）概念：細胞質（cytoplasm）是細胞質膜包圍的除核區外的一切半透明、膠狀、顆粒狀物質的總稱。含水量約80%。細胞質的主要

34、成分為核糖體、貯藏物、多種酶類和中間代謝物、質粒、各種營養物和大分子的單體等，少數細菌還有類囊體、羧酶體、氣泡或伴孢晶體等。2）顆粒狀貯藏物(reserve materials)：聚-羥丁酸(poly-hydroxybutyrate, PHB) PHB于1929年被發現，至今已發現60屬以上的細菌能合成并貯藏。它無毒、可塑、易降解，被認為是生產醫用塑料、生物降解塑料的良好原料。多糖類貯藏物在真細菌中以糖原為多，糖原粒較小，不染色需用電鏡觀察，用碘液染成褐色，可在光學顯微鏡下看到。有的細菌積累淀粉粒，用碘液染成深蘭色。異染粒(metachromatic granules) 顆粒大小為0.51.0

35、m，是無機偏磷酸的聚合物，一般在含磷豐富的環境下形成。功能是貯藏磷元素和能量，并可降低細胞的滲透壓。藍色染料（如亞甲藍或甲苯胺藍）染成紫紅色而得名。藻青素（cyanophycin）一種內源性氮源貯藏物，同時還兼有貯存能源的作用。通常存在于藍細菌中。硫粒（sulfur globules）很多真細菌在進行產能代謝或生物合成時，常涉及對還原性的硫化物如H2S，硫代硫酸鹽等的氧化。在環境中還原性硫素豐富時，常在細胞內以折光性很強的硫粒的形式積累硫元素。 當環境中環境中還原性硫缺乏時，可被細菌重新利用。 微生物儲藏物的特點及生理功能： a、不同微生物其儲藏性內含物不同例如厭氣性梭狀芽孢桿菌只含PHB，大

36、腸桿菌只儲藏糖原，但有些光和細菌二者兼有微生物合理利用營養物質的一種調節方式b、當環境中缺乏能源而碳源豐富時，細胞內就儲藏較多的碳源類內含物，甚至達到細胞干重的50%，如果把這樣的細胞移入有氮的培養基時，這些儲藏物將被作為碳源和能源而用于合成反應。c、儲藏物以多聚體的形式存在，有利于維持細胞內環境的平衡，避免不適合的pH，滲透壓等的危害。例如羥基丁酸分子呈酸性，而當其聚合成聚-羥丁酸（ PHB）就成為中性脂肪酸了，這樣便能維持細胞內中性環境，避免菌體內酸性增高。d、儲藏物在細菌細胞中大量積累，還可以被人們利用。 3）磁小體(megnetosome) 趨磁細菌細胞中含有的大小均勻、數目不等的Fe

37、3O4顆粒，外有一層磷脂、蛋白或糖蛋白膜包裹。功能是導向作用，即借鞭毛游向對該菌最有利的泥、水界面微氧環境處生活。實用前景，包括生產磁性定向藥物或抗體，以及制造生物傳感器等4）羧酶體(carboxysome) 一些自養細菌細胞內的多角形或六角形內含物其大小與噬菌體相仿，約10nm，內含1,5-二磷酸核酮糖羧化酶，在自養細菌的CO2固定中起著關鍵作用。5）氣泡（gas vocuoles） 許多光合營養型、無鞭毛運動的水生細菌中存在的充滿氣體的泡囊狀內含物，大小為0.21.0m75nm，內由數排柱形小空泡組成，外有2nm厚的蛋白質膜包裹。 功能：調節細胞比重以使細胞漂浮在最適水層中獲取光能、O2和

38、營養物質氣泡的膜只含蛋白質而無磷脂。二種蛋白質相互交連，形成一個堅硬的結構，可耐受一定的壓力。膜的外表面親水，而內側絕對疏水，故氣泡只能透氣而不能透過水和溶質。 6）載色體（Chromatophore）光和細菌進行光和作用的部位，相當于綠色植物的葉綠體7）核糖體（ribosome）8）質粒（plasmid）4、核區（nuclear region or area）原核生物所特有的無核膜結構、無固定形態的原始細胞核，細菌“染色體”的組織結構，細菌細胞所含的單個染色體并不呈現致密的真核染色體的結構，但也以核蛋白復合體的形式存在；細菌染色體DNA結合的是類組蛋白；細菌的原核有環狀結構域，在大腸桿菌基因

39、組中有近100個這樣的結構域，每個長度為50-100kb；這些結構域都固定在一個核心上，此核心結構可能起著阻止DNA旋轉的屏障作用，確保每個結構域在拓撲學上相互獨立。5、特殊的休眠構造芽孢1）概念 某些細菌在其生長發育后期，在細胞內形成一個圓形或橢圓形、厚壁、含水量極低、抗逆性極強的休眠體，稱為芽孢（endospore或spore，偶譯“內生孢子”）。 2）細菌芽孢的特點整個生物界中抗逆性最強的生命體，是否能消滅芽孢是衡量各種消毒滅菌手段的最重要的指標。常規加壓蒸汽滅菌的條件：121，15 min以上115，30 min以上。芽孢是細菌的休眠體，在適宜的條件下可以重新轉變成為營養態細胞；產芽孢

40、細菌的保藏多用其芽孢。產芽孢的細菌多為桿菌，也有一些球菌。G+多，極少G-。芽孢的有無、形態、大小和著生位置是細菌分類和鑒定中的重要指標。芽孢與營養細胞相比化學組成存在較大差異，容易在光學顯微鏡下觀察。（相差顯微鏡直接觀察;芽孢染色）3）芽孢的耐熱機制芽孢與母細胞相比不論化學組成、細微結構、生理功能等方面都完全不同 芽孢衣對多價陽離子和水分的透性很差皮層的離子強度很高，產生極高的滲透壓奪取芽孢核心的水分，結果造成皮層的充分膨脹。核心部分的細胞質卻變得高度失水，因此，具極強的耐熱性。4）芽孢桿菌（Bacillus）芽孢形成的生理調控芽孢形成受一組不同的 因子的級聯協同調節；枯草芽孢桿菌通過至少6

41、個 因子有序更迭使與芽孢形成有關的基因有序地表達。芽孢的形成起始于饑餓的誘導。spoO簇基因啟動芽孢形成、感受態建立 、表達穩定期的基因（例如胞外蛋白酶） 5）伴孢晶體（parasporal crystal） 少數芽孢桿菌，例如蘇云金芽孢桿菌(Bacillus thuringiensis)在其形成芽孢的同時，會在芽孢旁形成一顆菱形或雙錐形的堿溶性蛋白晶體內毒素，稱為伴孢晶體。特點：不溶于水，對蛋白酶類不敏感；容易溶于堿性溶劑。 伴孢晶體對200多種昆蟲尤其是鱗翅目的幼蟲有毒殺作用，因而可將這類產伴孢晶體的細菌制成有利于環境保護的生物農藥細菌殺蟲劑。6）細菌的其他休眠構造粘細菌(myxobact

42、eria)產生粘液孢子(myxospore)棕色固氮菌( Azotobacter vinelandii) 產生孢囊(cyst)項目霉菌孢子細菌芽孢大小大小數目一條菌絲或一個細胞產多個一個細胞只產一個形態形態、色澤多樣形態簡單形成部位可在細胞內或細胞外形成只在細胞內形成細胞核真核原核功能最重要的繁殖方式不是繁殖方式，是抗性構造，休眠方式抗熱性不強，在60-70下易殺死極強，一般100數十分鐘才能殺死產生菌絕大多數種類可以產生少數細菌可產生6、細菌細胞壁以外的構造 糖被（glycocalyx）1) 概念包被于某些細菌細胞壁外的一層厚度不定的膠狀物質。糖被按其有無固定層次、層次厚薄又可細分為莢膜（c

43、apsule或macrocapsule，大莢膜）、微莢膜(microcapsule)、粘液層(slimelayer)和菌膠團(zoogloea)。莢膜：常見，200nm，穩定，光鏡下負染可見；微莢膜：厚度小于200nm，光鏡下看不清； 黏液層：厚度不定，容易擴散入培養基，不固定在細胞壁上； 菌膠團：多個細菌共有一個糖被。 2）特點（1）主要成分是多糖、多肽或蛋白質，尤以多糖居多。經特殊的莢膜染色，特別是負染色（又稱背景染色）后可在光學顯微鏡清楚地觀察到它的存在。（2）產生糖被是微生物的一種遺傳特性，其菌落特征及血清學反應是是細菌分類鑒定的指標之一。（3）莢膜等并非細胞生活的必要結構，但它對細菌

44、在環境中的生存有利。 （4）細菌糖被與人類的科學研究和生產實踐有密切的關系。 7、細菌細胞壁以外的構造 鞭毛(flagellum,復flagella) 1) 概念某些細菌細胞表面著生的一至數十條長絲狀、螺旋形的附屬物，具有推動細菌運動功能，為細菌的“運動器官”。鞭毛的有無和著生方式具有十分重要的分類學意義2）觀察和判斷細菌鞭毛的方法電子顯微鏡直接觀察光學顯微鏡下觀察：鞭毛染色和暗視野顯微鏡根據培養特征判斷：半固體穿刺、菌落（菌苔）形態3）鞭毛的結構及其運動機制原核生物的鞭毛一般為15-20 m ，直徑0.01-0.02 m . 原核生物的鞭毛由三部分組成:基體、鉤形鞘和鞭毛絲.4）鞭毛推動細菌

45、運動的特點（1）速度：一般速度在每秒2080m范圍，最高可達每秒100m（每分鐘達到3000倍體長），超過了陸上跑得最快的動物獵豹的速度（每分鐘1500倍體長或每小時110公里）。 （2）方式：細菌以推進方式做直線運動，以翻騰形式做短促轉向運動。（3）細菌的趨避運動鞭毛的功能是運動，這是原核生物實現其趨性（taxis）即趨向性的最有效方式。 化學趨避運動或趨化作用（chemotaxis）：細菌對某化學物質敏感，通過運動聚集于該物質的高濃度區域或低濃度區域。光趨避運動或趨光性（phototaxis）：有的細菌能區別不同波長的光而集中在一定波長光區內。趨磁運動或趨磁性（magnetotaxis），

46、趨磁細菌根據磁場方向進行分布。8、細菌細胞壁以外的構造 - 菌毛(fimbria，復數fimbriae) 長在細菌體表的纖細、中空、短直、數量較多的蛋白質類附屬物，具有使菌體附著于物體表面的功能。每個細菌約有250300條菌毛。有菌毛的細菌一般以革蘭氏陰性致病菌居多，借助菌毛可把它們牢固地粘附于宿主的呼吸道、消化道、泌尿生殖道等的粘膜上，進一步定植和致病。9、細菌細胞壁以外的構造 性毛(pili,單數pilus) 構造和成分與菌毛相同，但比菌毛長，數量僅一至少數幾根。 性毛一般見于革蘭氏陰性細菌的雄性菌株（即供體菌）中，其功能是向雌性菌株（即受體菌）傳遞遺傳物質。有的性毛還是RNA噬菌體的特異

47、性吸附受體。二、放線菌 （一）概念放線菌是具有菌絲、以孢子進行繁殖、革蘭氏染色陽性的一類原核微生物，屬于真細菌范疇。 在形態上具有分枝狀菌絲、菌落形態與霉菌相似，以孢子進行繁殖。介于細菌與絲狀真菌之間又接近細菌的一類絲狀原核生物放線菌實際上是屬于細菌范疇內的原核微生物，只不過其細胞形態為分枝狀菌絲。主要種類：鏈霉菌屬（Streptomyces）弗蘭克菌屬（Frankia）放線菌屬（Actinomyces）諾卡氏菌屬（Nocardia）（二）形態與結構單細胞，大多由分枝發達的菌絲組成，菌絲直徑與桿菌類似，約1mm，細胞壁組成與細菌類似，革蘭氏染色陽性（少數陰性），細胞的結構與細菌基本相同，按形態

48、和功能可分為營養、氣生和孢子絲三種。 1、營養菌絲匍匐生長于培養基內，吸收營養和排泄廢物，色淡、較細，也稱基內菌絲。一般無隔膜，直徑0.2-0.8 mm，長度差別很大，有的可產生色素。水溶液色素可使培養基著色，脂溶性色素可使菌落呈現相應顏色。營養菌絲匍匐生長于培養基內，吸收營養營養菌絲發育到一定階段，伸向空間形成氣生菌絲2、氣生菌絲營養菌絲發育到一定階段，伸向空間形成氣生菌絲，疊生于營養菌絲上，生長致密，可覆蓋整個菌落表面，菌絲成放射狀。在光學顯微鏡下觀察，顏色較深，直徑較粗（1-1.4 mm），有的產色素。長度不一，有的可產生色素。氣生菌絲發育到一定階段，其上可分化出形成孢子的菌絲，即孢子絲

49、3、孢子絲 氣生菌絲發育到一定階段，其上可分化出形成孢子的菌絲，即孢子絲，又稱產孢絲或繁殖菌絲。其形狀和排列方式因種而異，常被作為對放線菌進行分類的依據。（三）生長與繁殖 凝聚孢子橫隔孢子無性孢子（ 存在多種孢子形成方式） 孢囊孢子分生孢子繁殖方式 厚壁孢子 菌絲斷裂：常見于液體培養中，工業發酵生產抗生素時都以此法大量繁殖放線菌（四）菌落形態1、能產生大量分枝和氣生菌絲的菌種（如鏈霉菌） 菌落質地致密，與培養基結合緊密，小而不蔓延，不易挑起或挑起后不易破碎。 2、不能產生大量菌絲體的菌種（如諾卡氏菌）粘著力差，粉質，針挑起易粉碎 （五）分布特點及與人類的關系放線菌常以孢子或菌絲狀態極其廣泛地存

50、在于自然界，土壤中最多，其代謝產物使土壤具有特殊的泥腥味。能產生大量的、種類繁多的抗生素（其中90%由鏈霉菌產生）有的放線菌可用于生產維生素、酶制制；此外，在甾體轉化、石油脫蠟、烴類發酵、污水處理等方面也有應用少數寄生型放線菌可引起人、動物（如皮膚、腦、肺和腳部感染）、植物（如馬鈴薯和甜菜的瘡痂?。┑募膊　Ｈ?、支原體、立克次氏體和衣原體 支原體（Mycoplasma）、立克次氏體（Rickettsia）、衣原體（Chlamydia）革蘭氏陰性細菌，其大小和特性均介于通常的細菌與病毒之間。（一）立克次氏體（Rickettsia）1、概念立克次氏體（Rickettsia）是大小介于通常的細菌與病毒

51、之間，在許多方面類似細菌，專性活細胞內寄生的原核微生物。2、特性1）某些性質與病毒相近專性活細胞寄生物，除五日熱（戰壕熱）立克次氏體（Rickettsia wolhynica）外均不能在人工培養基上生長繁殖。體內酶系不完全，一些必需的養料需從宿主細胞獲得；細胞膜比一般細菌的膜疏松；可透性膜，使它們有可能容易從宿主細胞獲得大分子物質，但也決定了它們一旦離開宿主細 胞則易死亡大小介于病毒與一般細菌之間，其中伯氏立克次氏體（Rickettsia burneti）能通過細菌過濾器。2)某些特征與細菌接近典型的G-細菌的細胞壁和細胞膜；形態多變，桿狀，絲狀，球狀；二等分裂式繁殖；同時含有DNA和RNA。3）從一種宿主傳至另一宿主的特殊生活方式主要以節肢動物（虱、蜱、螨等）為