第一章原核微生物微生物古生菌（Archaea）細菌（Bacteria）真菌（酵母、霉菌、蕈菌等）、單細胞藻類、原生動物等非細胞型：病毒細胞型原核微生物真核微生物古生菌在進化譜系上與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。第一節細菌（bacteria）一、細胞的形態構造及其功能（一）形態和染色球狀桿狀螺旋狀基本形態一、細胞的形態構造及其功能（一）形態和染色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。一、細胞的形態構造及其功能（一）形態和染色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。枯草芽孢桿菌地衣芽孢桿菌銅綠假單胞菌（綠膿桿菌）結核分枝桿菌炭疽病的病原菌-------炭疽桿菌破傷風梭菌一、細胞的形態構造及其功能（一）形態和染色3、螺旋狀弧菌螺旋菌螺旋體菌弧菌：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。蛭弧菌霍亂弧菌螺旋菌：菌體回轉如螺旋，螺旋數目和螺距大小因種而異。鞭毛二端生細胞壁堅韌，菌體較硬。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。梅毒密螺旋體4、大小與重量細菌的大小測量單位是um大小的測量方法顯微鏡測微尺顯微照相后根據放大倍數進行測算5、染色由于細菌細胞微小又透明，一般先要經過染色才能作顯微觀察革蘭氏染色法細菌染色鑒別染色法簡單染色法負染色：正染色死菌活菌抗酸性染色法芽孢染色法姬姆薩染色法莢膜染色法用美藍或TTC等作活菌染色（二）細胞的結構一般結構：一般細菌都有的構造特殊結構：部分細菌具有的或一般細菌在特殊環境下才有的1、細菌細胞的一般構造

細胞壁（cellwall）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。約占干重的10－25%1）細胞壁（cellwall)

不同細菌細胞壁的化學組成和結構不同，通過革蘭氏染色法可將所有的細菌分為革蘭氏陽性（G+）和革蘭氏陰性（G-）。

(1)革蘭氏陽性的細胞壁成分G+菌細胞壁化學組成以肽聚糖(peptidoglycan)為主。這是原核微生物所特有的成份，占細胞壁物質總量的40-90%。磷壁酸又名垣酸，是大多數G+菌所特有的成分，約占細胞壁成分的10%。

(2)革蘭氏陰性的細胞壁成分G-細胞壁的組成和結構比G+更復雜。主要成份為：脂多糖、磷脂、脂蛋白、肽聚糖。G-有肽聚糖，僅占細胞壁干重的5-10%。肽聚糖結構與G+相同，但短肽尾中的３號位上L-Lys往往被其他二氨酸取代外壁層是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、磷脂和若干種外蛋白。(3)G+細菌與G-細菌細胞壁的比較(4)革蘭氏染色C.Gram（革蘭）于1884年發明的一種鑒別不同類型細菌的染色方法?！粲脡A性染料結晶紫對菌液涂片進行初染◆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。◆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?！粲靡环N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(5)古生菌的細胞壁TheseArchaeaspeciesliveinextremeheatneardeepseavents.

大多為嗜極菌除熱原菌屬沒有細胞壁以外，其余都具有與真細菌功能相似的細胞壁細胞壁中含有假肽聚糖、糖蛋白或蛋白質β-1,3糖苷鍵不被溶菌酶水解N-乙酰葡糖胺和N-乙酰塔羅糖胺糖醛酸交替連接而成，連在后一氨基糖上的肽尾由L-glu、L-ala和L-lys三個L型氨基酸組成，肽橋則由L-glu一個氨基酸組成。(6)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+）缺壁人工去壁細菌

部分去除——球狀體（G-）

在自然界長期進化中形成——枝原體a.L型細菌（L-formofbacteria）細菌在某些環境條件下（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陷變異型。因英國李斯德（Lister）預防研究所首先發現而得名（1935年，念珠狀鏈桿菌Streptobacillusmoniliformis）大腸桿菌、變形桿菌、葡萄球菌、鏈球菌、分枝桿菌和霍亂弧菌等20多種細菌中均有發現，被認為可能與針對細胞壁的抗菌治療有關。特點：沒有完整而堅韌的細胞壁，細胞呈多形態；有些能通過細菌濾器，故又稱“濾過型細菌”；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）；b.原生質體（protoplast）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：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；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；在適宜條件（如高滲培養基）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。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。c.球狀體(sphaeroplast)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。2）、細胞膜與間體（1）細胞概念：細胞質膜（cytoplasmicmembrane），又稱質膜（plasmamembrane）、細胞膜（cellmembrane）或內膜（innermembrane），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7～8nm，由磷脂（占20%～30%）和蛋白質（占50%～70%）組成。（2）細胞膜的化學組成與結構模型：a.磷脂親水的極性端疏水的非極性端b.液態鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)①膜的主體是脂質雙分子層；②脂質雙分子層具有流動性；③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；④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；⑤脂質分子間或脂質與蛋白質分子間無共價結合；⑥脂質雙分子層猶如一“海洋”，周邊蛋白可在其上作“漂浮”運動，而整合蛋白則似“冰山”狀沉浸在其中作橫向移動。1972年，辛格（J.S.Singer）和尼科爾森（G.L.Nicolson）（3）細胞膜的生理功能：①選擇性地控制細胞內、外的營養物質和代謝產物的運送；②是維持細胞內正常滲透壓的屏障；③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；④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；⑤是鞭毛基體的著生部位和鞭毛旋轉的供能部位；（4）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。青霉素酶分泌、DNA復制、分配以及細胞分裂有關“間體”僅是電鏡制片時因脫水操作而引起的一種贗像細胞質的主要成分為核糖體、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。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%。核糖體是細胞質中的一種核糖核蛋白的顆粒狀物質，由核糖核酸(60%)和蛋白質(40%)組成，常以游離狀態或多聚核糖狀態分布于細胞質中。其沉降系數均為70s。它是蛋白質的合成場所。(2)核糖體(ribosomes)（3）貯藏物(reservematerials)：①聚-β-羥丁酸(poly-β-hydroxybutyrate,PHB)巨大芽孢桿菌（Bacillusmegaterium）在含乙酸或丁酸的培養基中生長時，細胞內貯藏的PHB可達其干重的60%。類脂性質的碳源類貯藏物貯藏物是一類由不同化學成分累積而成的不溶性沉淀顆粒，主要功能是貯存營養物。②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。糖原粒淀粉粒有的細菌積累淀粉粒，用碘液染成深蘭色。③異染粒(metachromaticgranules)顆粒大小為0.5～1.0μm，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。在暗視野顯微鏡下看到的迂回螺菌(Spirillum

volutans)異染粒（迂回體）④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。由含精氨酸和天冬氨酸殘基（1:1）的分枝多肽所構成，分子量在25000～125000。⑤硫粒（sulfurglobules）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。（4）氣泡（gasvocuoles）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0.2～1.0μm×75nm，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和營養物質4）、核區（nuclearregionorarea）原核生物所特有的無核膜結構、無固定形態的原始細胞核2、細菌細胞的特殊結構1）、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（capsule或macrocapsule，大莢膜）、微莢膜(microcapsule)、粘液層(slimelayer)和菌膠團(zoogloea)。莢膜粘液層菌膠團（2）特點主要成分是多糖、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。b.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。c.莢膜等并非細胞生活的必要結構，但它對細菌在環境中的生存有利。d.細菌糖被與人類的科學研究和生產實踐有密切的關系。（3）功能①保護細菌免受干燥的影響；②貯藏養料，以備營養缺乏時重新利用；③與病原菌的毒性密切相關；④能抵抗吞噬細胞的吞噬2）、

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單端鞭毛端生叢毛兩端生鞭毛周生鞭毛（2）觀察和判斷細菌鞭毛的方法電子顯微鏡直接觀察鞭毛長度：15～20μm；直徑：0.01～0.02μm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）、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250～300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。4）、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噬菌體的特異性吸附受體。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。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。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）芽孢的形成與芽孢的萌發過程（4）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（表3-3）滲透調節皮層膨脹學說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