第二章原核微生物第一節細菌第二節放線菌第三節其他原核微生物1原核微生物什么是原核微生物指一大類細胞核無核膜包裹，只存在稱作核區的裸露DNA的原始單細胞生物，即廣義上的細菌原核微生物的主要類群根據形態特征：細菌、古細菌、放線菌、藍細菌、支原體、立克次氏體、衣原體和螺旋體根據生理生化和分子生物學特征：真細菌和古生菌2第一節細菌（Bacteria）*一、細菌的概念二、細菌的形態和大小（個體）三、細菌的細胞結構及其功能四、細菌的繁殖方式五、細菌菌落形態3一、細菌的概念細菌（Bacteria）是一類體形微小（細胞直徑約0.5m，長度約0.5～5m）、結構簡單、細胞壁堅韌、以二等分裂方式繁殖、水生性較強的原核微生物度量單位細菌大小的單位是μm,而度量其亞細胞構造是以nm作單位4一、細菌的概念細菌分布大氣、水體、土壤、動植物體內細菌種類和數量種類繁雜,數量巨大有害影響動植物致病菌，引起食物和物品腐爛變質等有益作用細菌發酵產品生產、農業殺蟲菌劑、細菌肥料生產、細菌浸礦、微生態制劑、污水處理等5二、細菌的形態（個體）

1、細菌的基本形態

2、細菌的大小、體積和重量

3、影響細菌形態和大小的因素61、細菌的基本形態細菌個體的基本形態球狀、桿狀、螺旋狀三大類分別被稱為：球菌、桿菌、螺旋菌少數細菌有三角形、方形、圓盤形、絲狀71、細菌的基本形態81、細菌的基本形態

球狀桿狀螺旋狀

掃描電鏡照片（2500，1250，4000）9球菌的形態球菌：菌體呈球形或近似球菌的細菌單球菌細胞沿一個平面進行分裂分裂后子細胞分散而單獨而單獨存在的球菌如尿素小球菌(Micrococcusureae)

10球菌的形態雙球菌：細胞沿一個平面進行分裂分裂后子細胞成雙排列如肺炎雙球菌11球菌的形態鏈球菌細胞沿一個平面進行分裂分裂后子細胞呈鏈狀排列球菌如乳鏈球菌、溶血鏈球菌等12球菌的形態四聯球菌細胞按兩個垂直的平面進行分裂分裂后子細胞呈田字型排列如四聯小球菌13球菌的形態八疊球菌細胞按三個互相垂直的平面進行分裂分裂后每8子細胞呈立方型排列如乳酪八疊球菌、尿素八疊球菌14球菌的形態葡萄球菌細胞分裂無定向，分裂后許多子細胞無規則地堆積在一起，呈葡萄狀排列如金黃色葡萄球菌15球菌的形態16桿菌的形態桿菌：細胞呈桿狀、棒狀、梭狀細菌長短：球桿菌、短桿菌、長桿菌如保加利亞乳桿菌形狀：棒桿菌、梭狀桿菌、如北京棒狀桿菌芽孢：芽孢桿菌無芽胞桿菌排列：雙桿菌、鏈桿菌分枝：結核分枝桿菌17桿菌的形態大腸桿菌芽孢桿菌干酪乳桿菌

18桿菌的形態

d．產氣莢膜桿菌 e．鏈桿菌19桿菌的形態20螺旋菌的形態螺旋菌：呈彎曲桿狀的細菌，根據彎曲的形狀分弧菌:彎曲不滿一圈，呈弧狀或逗號形，如逗號弧菌螺菌：菌體較長，轉成螺旋狀（2～6圈），如干酪弧菌弧菌涂片21霍亂弧菌電鏡照片22螺菌顯微照片23桿菌螺旋型菌24特殊形態的細菌25特殊形態的細菌262、細菌的大小、體積和重量細菌的大小度量單位：菌體大小μm，亞細胞結構：nm細菌大小的測量：用測微尺球菌大小的測量：0.5～2μm桿菌大小的測量：1～5×0.5～1μm螺旋菌大小的測量:細菌的體積單個細胞的體積為0.1～5um3細菌細胞的重量單個細菌重量為：1×10-9～1×10-10mg273、影響菌體形態和大小的因素影響細菌形態的因素培養時間培養溫度培養基的組成培養基的濃度影響細菌大小的因素菌株種類不同差別大與用染色固定的方法有關影響菌體形態變化的因素，同樣影響菌體的大小28三、細菌的細胞結構1、細菌的基本結構2、細菌的特殊結構29

301、細菌的基本結構細胞壁細胞膜與間體細胞核和質粒細胞質與內含物31細胞壁細胞壁位于細胞最外層的一層堅韌而略有彈性的結構細胞壁的功能：（復習）維持細胞外形和提高機械強度保護細胞免受外力的損傷，如滲透壓正常細胞分裂所必需阻擋有害物質進入細胞鞭毛運動支點，具鞭毛的細菌失去細胞壁后不能運動與抗原性、致病性和對噬菌體敏感性密切相關32細胞壁的化學組成革蘭氏陽性菌的主要成分肽聚糖（90%）、壁磷壁酸、膜磷壁酸（10%）特點：厚度大（20～80nm)、化學成分簡單革蘭氏陰性菌的主要成分外膜蛋白、孔蛋白、脂多糖、磷脂、脂蛋白、肽聚糖等特點：壁薄(10～20nm)、成分復雜33G+

細胞壁肽聚糖磷壁酸肽聚糖四肽尾肽橋N-乙酰葡糖胺N-乙酰胞壁酸（是一種酸性多糖，主要成分是甘油磷酸和核糖醇磷酸）壁磷壁酸膜磷壁酸G+的細胞壁的化學組成34G+的細胞壁結構肽聚糖層(Mucopeptide)肽聚糖的組成:聚糖N—乙酰葡萄糖胺N—乙酰胞壁酸肽四肽尾：L-A→D-G→L-L→D-A五肽橋：甘氨酸*35G+的細胞壁結構肽聚糖層(Mucopeptide)肽聚糖的連接雙糖的連接：通過β-1,4-糖苷鍵連接成肽聚糖多糖鏈四肽尾的連接：由4個氨基酸連接起來的短肽連接在N-乙酰胞壁酸分子上四肽尾之間的連接：以肽鏈中的第三個氨基酸通過五肽橋與相鄰的肽鏈中的第四個氨基酸相連36G+的細胞壁結構磷壁酸層(Teichoicacid)主要成分是甘油磷酸和核糖醇磷酸壁磷壁酸：與肽聚糖通過共價鍵結合而成一個整體膜磷壁酸：跨越肽聚糖層并與細胞膜相交聯，由甘油磷酸和細胞膜上的磷脂進行共價結合而成37G+的細胞壁結構示意圖38G+的細胞壁結構磷壁酸層(Teichoicacid)磷壁酸的功能：因帶負電荷可與環境中的Mg2＋等陽離子結合，提高離子在膜周圍的濃度，維持細胞膜上酶的高活性儲存磷元素保證某些致病菌與宿主間的黏聯，避免被白細胞的吞噬構成G＋表面抗原的主要成分可作為噬菌體的特異性吸附受體可調節細胞內自溶素的活力39G-的細胞壁結構肽聚糖層單體結構與G+細菌基本相同，位于外膜內側與G+不同之處在短肽中的第三個氨基酸不同：四肽尾的第三個氨基酸分子不是原來的賴氨酸,而是被一種只存在于原核生物細胞壁上的特殊氨基酸－內消旋二氨基庚二酸（m-DAP）所代替沒有特殊的肽橋：前后兩單體間的連接僅通過前四肽尾的第四個氨基酸（D-Ala）的羰基與后四肽尾的第三個氨基酸（m-DAP）的氨基直接相連40G-的細胞壁結構外膜層外膜是G-細菌細胞壁所特有的結構，它位于壁的最外層化學成分為脂多糖、磷脂和若干種外膜蛋白外膜蛋白：指嵌合在脂多糖和磷脂外膜上的蛋白質，有20余種周質空間：G-細胞壁和細胞膜之間存在著狹小的空間，在周質空間存在著多種周質蛋白41G-的細胞壁結構示意圖42G-的細胞壁結構外膜層脂多糖：由類脂A、核心多糖和O-特異側鏈組成，位于細胞壁的最外層功能：是細菌內毒素的基礎物質G-細胞壁表面抗原決定因子作為許多噬菌體的吸附受體吸附鈣鎂等陽離子，提高在細胞表面的濃度的作用保護作用，可阻止溶菌酶、抗生素染料等大分子進入43G+與G-細菌細胞壁成分及結構比較44革蘭氏陽性細菌革蘭氏陰性細菌細胞膜

肽聚糖磷壁酸脂磷壁酸肽聚糖周質空間細胞膜外膜

脂多糖孔蛋白磷脂脂蛋白膜蛋白

膜蛋白

45G+與G-細菌細胞壁的超薄切片電鏡照片46G+與G-細胞壁成分比較表

成分

占細胞干重的%

革蘭氏陽性菌革蘭氏陰性菌肽聚糖含量很高(30～95)含量很低(5~20)磷壁酸含量較高(<50)

0類脂質一般無(<2)含量較高(~20)蛋白質

0含量較高47細胞壁與革蘭氏染色革蘭氏染色法

初染→

媒染→

脫色→復染

結果48細胞壁與革蘭氏染色革蘭氏染色的機理與細胞壁的化學組成有關與細菌細胞壁的結構有關影響革蘭氏染色的因素衰老或死亡的G+細菌往往呈陰性反應染色操作不當，特別是乙醇脫色過渡任何細菌去掉細胞壁后，均呈陰性反應49細胞壁缺損型細菌

自發缺壁突變：L型細菌

完全去除：原生質體缺壁細菌人工方法去壁部分去除：球狀體

自然進化形成：支原體

50細胞壁缺陷型細菌原生質體（protoplast）指在人為條件下，用溶菌酶除盡原有細胞壁或用青霉素抑制新生細胞壁合成后，所得到的僅有一層細胞膜包裹的圓球狀滲透敏感細胞球狀體（sphaeroplast）也稱為原生質球，指還殘留了部分細胞壁（尤其是G-細菌外膜層）的原生質體51細胞壁缺陷型細菌L型細菌專指那些實驗室或宿主體內通過自發突變而形成的遺傳性穩定的細胞壁缺損菌株L型細菌的回復*支原體（Mycoplasma):是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。因為它的細胞膜中含有一般原核生物所沒有的甾醇，故即使缺乏細胞壁，其細胞膜仍有較高的機械強度52細胞壁缺損型細菌

細胞壁缺陷細菌共性無細胞壁，細胞呈球狀或多形狀對滲透壓敏感不能運動對噬茵體不敏感可以恢復產生新的細胞壁53細胞膜與內膜系統細胞膜是細胞壁以內包圍著細胞質的一層柔軟而有彈性的半滲透膜化學組成蛋白質：周邊蛋白、內嵌蛋白脂類：主要是磷脂糖和其他成分結構54細胞膜與內膜系統基本結構：磷脂雙分子層5556細胞膜的功能控制細胞內、外的物質的運送、交換維持細胞內正常滲透壓的屏障作用參與細胞壁和莢膜的合成參與能量的產生許多酶和電子傳遞鏈組分的所在部位鞭毛的著生點和提供其運動所需的能量等57內膜系統概念：是由細胞膜內凹延伸或折疊成為形式多樣的內膜系統結構與成分與細胞膜相同根據細菌代謝類型的不同又分為間體：載色體或類囊體：光合作用羧酶體：自養細菌固定CO2場所58細胞質和內含物細胞質:(Cytoplasm)是細胞質膜包圍的除細胞核以外的一切透明、黏稠的膠狀物主要成分水、蛋白、核酸、脂類及少量糖和無機鹽內含物的種類核糖體：(Ribosome)是細胞質內的一種核糖核蛋白的顆粒狀結構，是蛋白質合成的場所形狀：單個游離或呈鏈狀的多聚核糖體主要組成：有50～70%的RNA和30～50%的蛋白質沉降系數：均為70S,由30S和50S兩個亞基組成59細胞質和內含物氣泡和液泡許多細胞衰老時出現液泡，具有調節滲透壓的作用顆粒狀內含物異染顆粒：異染顆粒大小為0.5～1μm，它是多聚偏磷酸鹽的聚合物，分子呈線狀。其功能是貯藏磷元素和能量，并可降低滲透壓聚?-羥丁酸PHB

*

:屬于類脂性質的碳源類儲藏物具有儲藏能量、碳源和降低細胞內滲透壓的作用產生PHB的細菌可以隨培養基的不同，可達到細胞干重的60%60細胞質和內含物顆粒狀內含物肝糖粒和淀粉粒：有些細菌肝糖粒和淀粉粒，是碳源和能量的儲藏物硫粒：有些硫細菌可以氧化硫化氫為硫獲得能量，并能把硫儲存在細胞內形成硫粒，可被再利用磁小體61細胞核和質粒細胞核是原核生物所特有的、無核膜結構的原始細胞核，又稱核質區、擬核或核基因組等主要成分：DNA，形態上是一個大型環狀雙鍵DNA分子，只有少量蛋白質與之結合形狀：不定形或多呈球狀、桿狀和啞鈴狀大小和數目：一般1～4個，長0.25～3.00mm62細菌的擬核63細胞核和質粒質粒（Plsmid)是細菌染色體以外的遺傳因子，能獨立復制，為環狀DNA分子每個細菌可以含有一個或多個質粒，每個質粒可以有50～100個基因642、細菌的特殊結構莢膜鞭毛菌毛芽胞伴孢晶體65莢膜莢膜（capsule）或糖被（glycocalys）在某些細菌細胞壁外存在著一層厚度不定的膠狀物質，稱為糖被或莢膜根據厚度的不同分為：微莢膜：莢膜：粘液層：菌膠團：66莢膜莢膜的成分主要是多糖、少量多肽、蛋白質莢膜的形成.莢膜的有無、薄厚與菌種的遺傳性相關與環境條件相關S型與R型菌落S型：固體培養基上形成光滑型菌落R型：固體培養基上形成菌落形成粗糙型67

莢膜

莢膜的功能.保護作用貯藏養料堆積某些代謝廢物.形成表面抗原可使菌體附著于適當的物體表面.莢膜的應用價值用于菌種的鑒定用于藥物和生化制劑污水的凈化用作工業原料68鞭毛鞭毛(flagellum)：某些細菌在細胞表面著生一根或數根由細胞膜中或膜下長出細長、呈波浪狀的絲狀物，具有運動的功能大小：直徑：12～30nm、長度3～12μm成分：蛋白質、含少量多糖或脂類69鞭毛觀察通過電鏡觀察通過特殊的鞭毛染色法光鏡觀察在暗視野中通過細菌的懸滴標本或水浸片，來觀察細菌是否作有規則的運動通過半固體穿刺培養或瓊脂培養基上的菌落形態來判斷數目與著生的位置：可作為分類依據端生叢生周生70鞭毛71鞭毛構造基體：由2個或4個盤狀物即環（ring）組成

鉤形鞘：把鞭毛基體與鞭毛絲連在一起的構造稱鉤形鞘

鞭毛絲：是一種呈球狀或卵圓狀蛋白，分子量為3萬～6萬G+

與G-鞭毛構造上的區別G+基體由S、M兩個環組成G-基體由L、P、S、M四個環組成72菌毛菌毛

(pilus)是長在菌體體表的一種纖細、中空、短直、數量較多的蛋白質微絲，G-，尤其是腸道菌居多功能：使細菌較牢固的粘附在物體的表面性菌毛其功能是在不同性別的菌株間傳遞DNA片段有的性菌毛還是RNA噬菌體的吸附受體一般多見于革蘭氏陰性細菌中Fpilus7374芽胞芽胞(endospore)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、高折光率的、抗逆性極強的休眠體，稱為芽胞75芽胞芽胞的特點芽孢無繁殖能力是細菌的休眠體含有特殊的2,6－吡啶二羧酸鈣(DPA-Ca)折光性強，壁厚，不易著色

含水量低具有極強的抗熱、抗干燥、抗輻射、抗化學藥物和抗靜水壓等不良環境的能力76芽胞產生芽胞細菌的種類77芽胞芽胞的形態、大