微生物的形态和结构 细菌.ppt

第二章微生物的形态与结构2.1微生物的基本类型2.2原核微生物：细菌2.3真核微生物：真菌2.4非细胞生物：病毒第二章微生物的形态与结构2.1微生物的基本类型传统的生物界分为:o动物o植物o微生物根据显微镜或电镜观察到的结构进行分类o无细胞结构无细胞结构病毒病毒及亚病毒拟病毒类病毒朊病毒o有细胞结构有细胞结构原核原核细菌放线菌蓝细菌真核真核酵母菌霉菌藻类原生动物以细胞结构对微生物分类以细胞结构对微生物分类原核细胞和真核细胞的电镜图o原核和真核的定义主要根据主要根据细胞核是否完整独立细胞核是否完整独立，是否有核膜包裹是否有核膜包裹。原核生物原核生物细胞的遗传物质主要是以双螺旋DNA构成的一条链状的DNA，仅形成一个核区，没有核膜包围，无核仁，称为原核(nucleoid)或拟核，无组蛋白与之相结合。真核生物真核生物的遗传物质以双螺旋DNA构成一条或一条以上的多条染色体群，形成一个真核(nucleolus)，有一核膜包围，膜上有孔，有核仁，明显有别于周围的细胞质，并有组蛋白与之相结合。原核细胞结构示意图真核细胞结构示意图原核细胞和真核细胞的主要区别：原核细胞和真核细胞的主要区别：表表2-1细胞核的区别。有无细胞器的区别。核糖体的明显区别。原核生物的核糖体为70S，而真核生物的核糖体为80S。MicrobialworldOrganismsInfectious agentsProkaryotes(unicellular)eukaryotesvirusesviroidsprionsEubacteriaArchaeaAlgae(unicellularormulticellular)Fungi(unicellularormulticellular)Protozoa(unicellular)Othermulticellularorganisms2.2 原核微生物：细菌原核微生物：细菌细菌的概念：细菌细菌（bacteria）:是一类个体及其微小、具有细胞壁的单细胞原核微生物，在自然界中分布广、种类多，而且数量巨大。概述概述1、细菌（、细菌（bacteria）指真细菌。一类细胞细短（指真细菌。一类细胞细短（约约0.5m，长，长度约度约0.55m）、结构简单、细胞壁坚韧、多以二分裂方式）、结构简单、细胞壁坚韧、多以二分裂方式繁殖和水生性较强的原核生物。繁殖和水生性较强的原核生物。2、细菌在自然界的分布、细菌在自然界的分布 细菌是微生物的一大类群，在自然界分布广、种类多。到处寄细菌是微生物的一大类群，在自然界分布广、种类多。到处寄生和腐生，尤其温暖潮湿、富含有机物的地方。大量细菌活生和腐生，尤其温暖潮湿、富含有机物的地方。大量细菌活动、生长繁殖形成肉眼可见菌落、菌苔，粘稠，具臭、酸败动、生长繁殖形成肉眼可见菌落、菌苔，粘稠，具臭、酸败等气味；液体中生长会使液体变混浊、或产生沉淀、或液面等气味；液体中生长会使液体变混浊、或产生沉淀、或液面漂浮白色气沫。漂浮白色气沫。头发和手指上的细菌头发和手指上的细菌3、细菌与人类的关系、细菌与人类的关系与人类生产生活关系十分密切，有害也有利。与人类生产生活关系十分密切，有害也有利。（1）害：）害：人和动、植物多种传染病的病原微生物，引起食品、人和动、植物多种传染病的病原微生物，引起食品、工农业产品腐烂变质。工农业产品腐烂变质。（2）利：）利：是微生物学的主要研究对象，并被广泛应用于食品是微生物学的主要研究对象，并被广泛应用于食品生产、工业（化工、石油开采、冶金）、农业（杀虫剂、生产、工业（化工、石油开采、冶金）、农业（杀虫剂、细菌肥料、沼气发酵、饲料青贮）、医学（抗生素、菌苗、细菌肥料、沼气发酵、饲料青贮）、医学（抗生素、菌苗、类毒素、代血浆、医用酶类）、环境保护（三废处理）、类毒素、代血浆、医用酶类）、环境保护（三废处理）、环境监测（气象、考古）、生物工程等各个方面、是科学环境监测（气象、考古）、生物工程等各个方面、是科学研究中重要的实验对象。研究中重要的实验对象。细菌的基本形态细菌的基本形态(Madigan et al.,2000)细菌的分裂细菌的分裂细菌细胞的裂殖，细菌细胞的裂殖，示正在分裂，示正在分裂，示已经分裂示已经分裂 细菌的分裂细菌的分裂细菌的分裂与细菌菌体的排列细菌的分裂与细菌菌体的排列o有些种类的细菌细胞，在横隔壁形成后不久便相互分开，呈单个游离状态；而有的却数个细胞相连呈短链状或多个排列成长链状链状。尤其是球菌，因分裂面的不同，使分裂后排列成单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌和葡萄球菌八叠球菌和葡萄球菌等。细菌的分裂和排列示意图细菌的分裂和排列示意图细菌菌体的排列细菌菌体的排列细菌菌体的排列细菌菌体的排列菌落的电镜图菌落的电镜图细菌菌体的排列细菌菌体的排列链球菌链球菌葡萄球菌葡萄球菌细菌的基本外形:球状球菌单球菌，双球菌，链球菌，单球菌，双球菌，链球菌，四联球菌，八叠球菌，葡萄球菌四联球菌，八叠球菌，葡萄球菌直杆状杆菌长杆菌，短杆菌，球杆菌，梭菌长杆菌，短杆菌，球杆菌，梭菌弯杆状弧菌或螺旋菌另外，有些细菌会呈现畸形和衰颓形2.2.1细菌的形态、大小和排列P14细菌的形态和大小细菌的大小:球状球菌直径一般0.51.0um直杆状杆菌宽0.41.0um弯杆状弧菌或螺旋菌每克湿的细菌团大约含有1万亿到10万亿个细菌细胞。细菌的大小细菌的大小 菌菌 名名 直径或宽直径或宽长度长度(m)o乳链球菌(Streptococcus lactis)0.51o金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)0.81o最大八叠球菌(Sarcina maxima)44.5o大肠杆菌(Escherichia coli)0.513o伤寒沙门氏菌(Salmonella typhi)0.60.72-3o枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)0.81.21.23o炭疽芽孢杆菌(Bacillus anthracis)11.548o德氏乳细菌(Lactobacterium delbruckii)0.40.72.87o霍乱弧菌(Vibrio cholerae)0.30.613o迂回螺菌(Spirillum volutans)1.5210201、细菌的个体（细胞）形态、细菌的个体（细胞）形态球菌球菌(Coccus)杆菌杆菌(Bacillus)螺旋菌螺旋菌(Spirlla)其他形状的细菌其他形状的细菌细菌的形态与大小细菌的形态与大小球菌球菌(coccus)(coccus)菌体呈球形或近似球形菌体呈球形或近似球形,以典型的二分裂殖以典型的二分裂殖方式繁殖方式繁殖,分裂后产生的新细胞常保持一定的分裂后产生的新细胞常保持一定的空间排列方式空间排列方式.根据细胞分裂的方向及分裂后根据细胞分裂的方向及分裂后的各子细胞的空间的各子细胞的空间排列状态排列状态不同不同,可将球菌分可将球菌分为以下几种为以下几种:单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌、葡萄球菌等。菌、葡萄球菌等。.单球菌（显微镜下示意图）单球菌（显微镜下示意图）单球菌单球菌细胞分裂沿一个平面进行，新个体分散而单独存在细胞分裂沿一个平面进行，新个体分散而单独存在.如尿素微球菌如尿素微球菌(Micrococcus ureae)双球菌双球菌细胞沿一个平面分裂，新个细胞沿一个平面分裂，新个体成对排列体成对排列.如肺炎双球菌如肺炎双球菌 (Diplococcus pneumoniae)肺炎球菌肺炎球菌Diplococcus pneumoniae淋病奈瑟氏球菌淋病奈瑟氏球菌四联球菌：细胞分裂是沿两个相垂直的平细胞分裂是沿两个相垂直的平面进行，分裂后每四个细胞特面进行，分裂后每四个细胞特征性地连在一起，呈田字形征性地连在一起，呈田字形.如四联微球菌如四联微球菌 （Micrococcus tetragenus）链球菌：细胞沿一个平面进行分裂，新个体不细胞沿一个平面进行分裂，新个体不但可保持成对的样子，并可连成链状但可保持成对的样子，并可连成链状.如：如：乳链球菌乳链球菌 （Streptococcus lactis）无乳链球菌（无乳链球菌（Streptococcus agalactiae)溶血链球菌溶血链球菌（Streptococcus hemolyticus)八叠球菌：细胞按三个互相垂直的平细胞按三个互相垂直的平面进行分裂后，每八个球面进行分裂后，每八个球菌特征性地连在一起成立菌特征性地连在一起成立方体形方体形.如藤黄八叠球菌如藤黄八叠球菌 （Sarcina ureae)葡萄球菌：细胞无定向分裂，多个细胞无定向分裂，多个新个体形成一个不规则新个体形成一个不规则的群体，犹如一串葡萄。的群体，犹如一串葡萄。如：如：金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus)白色葡萄球菌（Staphylcoccus albus)金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌杆菌(bacillus)及其排列状态杆菌是细菌中种类最多的类型杆菌是细菌中种类最多的类型,细胞呈杆状或圆柱形，一般其细胞呈杆状或圆柱形，一般其粗细（直径）比较稳定，而长度则常因培养时间、培养条件不粗细（直径）比较稳定，而长度则常因培养时间、培养条件不同而有较大变化。同而有较大变化。单杆菌单杆菌双杆菌双杆菌链杆菌链杆菌球杆菌球杆菌短杆菌长杆菌梭状芽孢杆菌显微镜下的杆菌显微镜下的杆菌排列联结：排列联结：杆菌大多分散存在；也有的呈长短不同杆菌大多分散存在；也有的呈长短不同的链状，似竹节、八字、栅栏、丝状（链状细胞外的链状，似竹节、八字、栅栏、丝状（链状细胞外包围一层胶质壳）。不能作为分类鉴定的依据。包围一层胶质壳）。不能作为分类鉴定的依据。杆状菌是细菌中种类最多的。工农业生产中所用的杆状菌是细菌中种类最多的。工农业生产中所用的细菌大多是杆菌，杆菌中也有不少是致病菌。细菌大多是杆菌，杆菌中也有不少是致病菌。杆菌端部特征杆菌端部特征BacillusmegabacteriumLegionellapneumophila(causesLegionnairesDisease)(causesanthrax),BacillusanthracisRod-ShapedBacterium,hemorrhagicE.coli,strain0157:H7炭疽病的病原菌炭疽病的病原菌 -炭疽杆菌炭疽杆菌螺旋菌：螺旋菌：细胞呈弯曲杆状的细菌统称螺旋菌。螺旋菌细胞壁坚细胞呈弯曲杆状的细菌统称螺旋菌。螺旋菌细胞壁坚韧，菌体较硬，常以单细胞分散存在，不同种的细胞个体，在韧，菌体较硬，常以单细胞分散存在，不同种的细胞个体，在长度、螺旋数目和螺距等方面有显著区别。据此可再分为两种长度、螺旋数目和螺距等方面有显著区别。据此可再分为两种形态。形态。1）弧菌弧菌(vibrio)：菌体只有一个弯曲，其程度不是一圈，犹如菌体只有一个弯曲，其程度不是一圈，犹如C字，或似字，或似逗号，如霍乱弧菌。逗号，如霍乱弧菌。2）螺旋菌螺旋菌(spirillum)：菌体回转如螺旋状，螺旋菌体回转如螺旋状，螺旋26环，小型、坚韧的环，小型、坚韧的螺旋状细菌。螺旋数目和螺矩大小因种而异。螺旋状细菌。螺旋数目和螺矩大小因种而异。例：干酪螺菌例：干酪螺菌 螺旋菌螺旋菌(spirilla)弧弧 菌菌：菌体只有一个弯菌体只有一个弯曲，其程度不足曲，其程度不足一圈，形一圈，形“C字或字或逗号，鞭毛偏端逗号，鞭毛偏端生。生。蛭弧菌蛭弧菌霍乱弧菌霍乱弧菌螺旋菌：螺旋菌：菌体回转如螺旋，螺旋数目和螺距大小因种而菌体回转如螺旋，螺旋数目和螺距大小因种而异。鞭毛二端生细胞壁坚韧，菌体较硬。异。鞭毛二端生细胞壁坚韧，菌体较硬。螺旋体：螺旋体：菌体柔软，依靠缠绕原生质柱的轴丝伸缩运动菌体柔软，依靠缠绕原生质柱的轴丝伸缩运动梅毒密螺旋体梅毒密螺旋体影响细菌形态的因素培养时间、培养时间、培养温度、培养温度、培养基成分、培养基成分、浓度、浓度、pH值值畸形畸形:衰颓形衰颓形:物理、化学因物理、化学因子的刺激子的刺激阻碍细胞正常发育培养时间过长培养时间过长细胞衰老细胞衰老营养缺乏营养缺乏自身代谢产物积累过多自身代谢产物积累过多异常形态异常形态正常形态环环境境条条件件恢恢复复正正常常细菌的其他形态细菌的其他形态结核杆菌的正常形态结核杆菌的正常形态结核杆菌的异常形态结核杆菌的异常形态双歧杆菌属双歧杆菌属（bifidobacterium）柄细菌、肾形菌、臂微菌、网格硫细菌、柄细菌、肾形菌、臂微菌、网格硫细菌、贝日阿托氏菌贝日阿托氏菌(丝状丝状)、具有子实体的粘细、具有子实体的粘细菌等是特殊形态的细菌。菌等是特殊形态的细菌。2.2.2细菌细胞的结构与功能2.2.2.1细菌细胞的基本结构细菌细胞的基本结构o细胞壁o细胞膜o细胞质o细胞核细菌细胞的结构细菌细胞的结构细菌细胞的基本结构细菌细胞的基本结构1、细菌细胞壁、细菌细胞壁o定义定义 是一层包围在细胞表面，内侧紧贴细胞膜是一层包围在细胞表面，内侧紧贴细胞膜 的一层较为坚韧、略具弹性的结构，占细胞的一层较为坚韧、略具弹性的结构，占细胞 干重的干重的10%-25%o功能功能 固定细胞外形，保护细胞固定细胞外形，保护细胞 细菌菌体细菌菌体染色染色时，染料即附着在细胞壁上。时，染料即附着在细胞壁上。o分类分类 n革兰氏阳性菌革兰氏阳性菌(G+)n革兰氏阴性菌革兰氏阴性菌(G-)细胞壁的功能细胞壁的功能固定细胞外形固定细胞外形协助鞭毛运动协助鞭毛运动保护细胞免受外力的损伤保护细胞免受外力的损伤为正常细胞分裂所必需为正常细胞分裂所必需阻拦有害物质进入细胞阻拦有害物质进入细胞与细菌的抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性与细菌的抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性密切相关密切相关革兰氏染色过程革兰氏染色过程o制片：制片：挑菌、涂片、干燥、固定挑菌、涂片、干燥、固定o初染：初染：结晶紫染色液染色结晶紫染色液染色1 min。o媒染：媒染：滴加卢哥氏碘液，媒染滴加卢哥氏碘液，媒染1 min。o脱色：脱色：将玻片倾斜，滴加将玻片倾斜，滴加95%乙醇脱色乙醇脱色20-25so复染：复染：滴加蕃红复染滴加蕃红复染1 min。o镜检：镜检：镜检时先用低倍镜，再用高倍镜，最后用油镜镜检时先用低倍镜，再用高倍镜，最后用油镜观察，并判断菌体的革兰氏染色反应结果。观察，并判断菌体的革兰氏染色反应结果。菌体蓝紫色为革兰氏阳性，菌体红色为革兰氏阴性菌体蓝紫色为革兰氏阳性，菌体红色为革兰氏阴性通过电镜观察以及细胞壁化学结构的分析表明革兰氏阳性细菌与阴性通过电镜观察以及细胞壁化学结构的分析表明革兰氏阳性细菌与阴性细菌的细胞壁细菌的细胞壁 在结构和化学组分上有显著的差异在结构和化学组分上有显著的差异G细菌G细菌革兰氏阴性细菌与革兰氏阳性细菌细胞壁比较图(引自Prescottet al.,2002)u革兰氏染色革兰氏染色不同细菌细胞壁的化学组成和结构不同，通过革不同细菌细胞壁的化学组成和结构不同，通过革兰氏染色法可将所有的细菌分为兰氏染色法可将所有的细菌分为革兰氏阳性（革兰氏阳性（G+）和和革兰氏阴性（革兰氏阴性（G-）。（1）G+细菌细胞壁细菌细胞壁G+细菌细胞壁厚度大（细菌细胞壁厚度大（2080nm）、化学组分简单，细胞壁的）、化学组分简单，细胞壁的化学组成以肽聚糖为主，占壁物质总量的化学组成以肽聚糖为主，占壁物质总量的4090；另外结合；另外结合有其它多糖及一类特殊多聚物有其它多糖及一类特殊多聚物磷壁酸（一般磷壁酸（一般10%）。）。肽聚糖肽聚糖 G G+磷壁酸磷壁酸 A、肽聚糖、肽聚糖（又称粘肽、胞壁质、粘质复合物）（又称粘肽、胞壁质、粘质复合物）肽聚糖是真细菌细胞壁的特有成分。肽聚糖是真细菌细胞壁的特有成分。结构：结构：以金黄以金黄色葡萄球菌色葡萄球菌Staphylococcus aureus为例为例a)双糖单位：双糖单位：N-乙酰葡萄糖胺、乙酰葡萄糖胺、N-乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸b)四肽尾（四肽侧链）：四肽尾（四肽侧链）：L-Ala、D-Glu、L-Lys、D-Alac)肽桥（肽间桥）：甘氨酸五肽肽桥（肽间桥）：甘氨酸五肽肽聚糖单体：肽聚糖单体：N-乙酰胞壁酸、乙酰胞壁酸、D型氨基酸型氨基酸是细菌特有的组份！是细菌特有的组份！G+细菌的肽聚糖单体细菌的肽聚糖单体G+细菌肽聚糖细菌肽聚糖的单体图解的单体图解左：简化的单体分子；右：单体的分子构造。左：简化的单体分子；右：单体的分子构造。箭头示溶菌酶的水解点箭头示溶菌酶的水解点磷壁酸又名垣酸，是大多数磷壁酸又名垣酸，是大多数G+菌所特有的成分，菌所特有的成分，约占细胞壁成分的约占细胞壁成分的10%。B 磷壁酸磷壁酸磷壁酸磷壁酸壁磷壁酸壁磷壁酸脂磷壁酸脂磷壁酸磷壁酸的功能：磷壁酸的功能：1)使细胞壁形成负电荷环境，以利于吸附镁离子，维持酶活；使细胞壁形成负电荷环境，以利于吸附镁离子，维持酶活；2)贮藏元素；贮藏元素；3)调节细胞内自溶素活力，防止细胞自溶；调节细胞内自溶素活力，防止细胞自溶；4)构成噬菌体的吸附位点；构成噬菌体的吸附位点；5)是某种菌的抗原决定簇的主要成分。是某种菌的抗原决定簇的主要成分。6)可以增强某些致病菌与宿主粘连。可以增强某些致病菌与宿主粘连。G-细胞壁的组成和结构比细胞壁的组成和结构比G+更复杂。分为内壁层更复杂。分为内壁层和外壁层两部分。和外壁层两部分。G-肽聚糖肽聚糖 脂多糖脂多糖 脂蛋白脂蛋白 磷磷 脂脂 蛋白质蛋白质 基质蛋白基质蛋白外壁蛋白外壁蛋白 外壁层外壁层 内壁层内壁层（2）革兰氏阴性细菌细胞壁）革兰氏阴性细菌细胞壁革兰氏阳性菌和阴性菌的染色原理二者细胞壁结构的差异内壁层：内壁层：紧贴胞膜紧贴胞膜,仅由仅由12层肽聚糖分子构成层肽聚糖分子构成,占细胞壁干重占细胞壁干重5 10%,无磷壁酸。无磷壁酸。脂多糖脂多糖;蛋白质层蛋白质层:脂蛋白脂蛋白 基质蛋白基质蛋白 外壁蛋白外壁蛋白 磷脂磷脂外壁层：外壁层：位于肽聚糖层的外部。包括位于肽聚糖层的外部。包括:与肽聚糖层共价与肽聚糖层共价结合，并埋置在外壁结合，并埋置在外壁层，使外壁层牢固的层，使外壁层牢固的与内壁层连接。与内壁层连接。脂蛋白：脂蛋白：埋嵌在外壁层中埋嵌在外壁层中,如孔蛋白，三聚体构成如孔蛋白，三聚体构成的疏水孔道贯穿外壁层的疏水孔道贯穿外壁层,使小于使小于800-900D的分子的分子可通过，起分子筛作用。可通过，起分子筛作用。基质蛋白：基质蛋白：为特异性载体为特异性载体,可可将将Vit B12这类较大分这类较大分子送入细胞内。子送入细胞内。外壁蛋白：外壁蛋白：类脂类脂A:两个葡糖胺连接多两个葡糖胺连接多 个脂肪酸，为内毒素个脂肪酸，为内毒素 的中心。的中心。核心多糖核心多糖:与脂质与脂质A相连，由相连，由 糖及其衍生物组成。糖及其衍生物组成。脂多糖脂多糖(LPS,lipopolysaccharide)：O-侧链侧链:短多糖链，其顺序有短多糖链，其顺序有 菌种特异性，具有诊断菌种特异性，具有诊断 细菌学意义。细菌学意义。2.与磷壁酸相似，吸附二价阳离子以提与磷壁酸相似，吸附二价阳离子以提 高高这些离子在细胞表面的浓度这些离子在细胞表面的浓度。3.由于由于LPS的多样性，决定的多样性，决定G菌表面抗菌表面抗 原决定簇的多样性。原决定簇的多样性。4.噬菌体吸附位点。噬菌体吸附位点。脂多糖脂多糖（LPS）的功能：的功能：1.G菌致病物质菌致病物质内毒素的物质基础。内毒素的物质基础。细胞壁结构与革兰氏染色的关系细胞壁结构与革兰氏染色的关系o现在大多认为，在染色过程中，细胞内形成了一种不溶性的结晶紫-碘的复合物，这种复合物可被乙醇(或丙酮)从G-细菌细胞内抽提出来，但不能从G+菌中抽提出来。这是由于G+菌细胞壁较厚，肽聚糖含量高，脂质含量低甚或没有，经乙醇处理后引起脱水，结果肽聚糖孔径变小，渗透性降低，结晶紫-碘复合物不能外流，于是保留初染的紫色初染的紫色。而G-细菌细胞壁肽聚糖层较薄，含量较少，而且脂质含量高，经乙醇处理后，脂质被溶解经乙醇处理后，脂质被溶解，渗透性增高，结果结晶紫-碘复合物外渗，细胞被番红复染成红色复染成红色。革兰氏染色革兰氏染色G+G-革兰氏染色结果革兰氏染色结果o革兰氏染色的意义：革兰氏染色的意义：可简单快捷地将微生物区分为两大类，是最常用的细菌染色法。o革兰氏染色的操作革兰氏染色的操作其他细菌染色法补充：溶菌酶与青霉素的作用补充：溶菌酶与青霉素的作用溶菌酶溶菌酶(lysozyme):作用于作用于N-乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸(NAM)的的G1和和N-乙酰葡萄糖乙酰葡萄糖胺胺(NAG)的的C1-C4之间的糖苷之间的糖苷键，所以又称乙酰胞壁质酶。键，所以又称乙酰胞壁质酶。对对G菌，在菌，在EDTA存在下，存在下，受溶菌酶作用。受溶菌酶作用。溶菌酶处理后的菌细胞应保溶菌酶处理后的菌细胞应保存在弱高渗（存在弱高渗（0.1 0.2M）蔗）蔗糖液中。糖液中。溶菌酶的作用过程溶菌酶的作用过程青霉素青霉素(penicillium):作用于肽聚糖肽桥作用于肽聚糖肽桥的联结，即抑制肽聚的联结，即抑制肽聚糖的合成，故仅对生糖的合成，故仅对生长着的菌有效，主要长着的菌有效，主要是是G+菌菌。在溶菌酶或青霉素作用下产生细胞在溶菌酶或青霉素作用下产生细胞壁缺陷或无细胞壁的细菌。壁缺陷或无细胞壁的细菌。原生质体原生质体原生质球原生质球型细菌型细菌o细菌细胞壁的肽聚糖结构受到理化或生物因素的直接破坏或合成被抑制，这种细胞壁受损的细菌一般在普通环境中不能耐受菌体内的高渗透压而胀裂死亡。这种细胞壁受损的细菌能够生长和分裂者称为细菌细胞壁缺陷型或细菌L型（Lform），因其1935年首先在Lister研究院发现而得名。细菌除去细胞壁剩下由细胞膜包裹细菌除去细胞壁剩下由细胞膜包裹的部分。多为的部分。多为G+菌。菌。原生质体原生质体（protoplast）：）：G-肽聚糖层受损后尚有外膜保护，称为肽聚糖层受损后尚有外膜保护，称为原生质球原生质球原生质原生质球球（spheroplast）：）：原生质体的特点：原生质体的特点：1)无细胞壁，为圆球形无细胞壁，为圆球形2)对环境敏感：渗透压，震荡，离心，易溶菌对环境敏感：渗透压，震荡，离心，易溶菌3)有鞭毛，而不能运动有鞭毛，而不能运动4)不被噬菌体感染（因为没有吸附位点）不被噬菌体感染（因为没有吸附位点）5)生物学特性依旧生物学特性依旧细菌细胞的基本结构细菌细胞的基本结构2、细、细 胞胞 质质 膜膜观察与分离观察与分离通过质壁分离、选择性染色、通过质壁分离、选择性染色、原生质体破裂或电子显微镜原生质体破裂或电子显微镜 观察，都可证明细胞膜的存在。观察，都可证明细胞膜的存在。细胞膜细胞膜（cell membrane）是紧靠在细胞壁内侧，围绕在细胞质外面是紧靠在细胞壁内侧，围绕在细胞质外面的一层柔软、脆弱而富有弹性的半透性薄膜。厚约的一层柔软、脆弱而富有弹性的半透性薄膜。厚约78nm，其，其主要化学成分为磷脂（占主要化学成分为磷脂（占2030%）与蛋白质（占）与蛋白质（占5070%）。）。细胞膜的结构示意图P22 图图29细胞膜的选择性透性A.细胞膜细胞膜(cell membrane)结构模型与化学组成结构模型与化学组成u基本成分：基本成分：由磷脂双分子层与蛋白质组成。由磷脂双分子层与蛋白质组成。原原核细胞和真核细胞膜的主要区别是核细胞和真核细胞膜的主要区别是膜中没有固膜中没有固醇醇（sterol）（甲）（甲基营养细菌和支原体除外）。基营养细菌和支原体除外）。细胞膜的结构示意图*磷脂磷脂:主要为甘油磷脂主要为甘油磷脂疏水的非极性端疏水的非极性端亲水的极性端亲水的极性端非极性尾则由非极性尾则由长链脂肪酸通长链脂肪酸通过酯键连接在过酯键连接在甘油的甘油的C1和和C2位上组成，位上组成，其链长和饱和其链长和饱和度因细菌种类度因细菌种类和生长温度而和生长温度而异。异。磷脂中的脂肪酸有饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸两种，在生理温度下，磷脂中的脂肪酸有饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸两种，在生理温度下，饱和脂肪酸末端排列成固定的晶格；不饱和脂肪酸则为流动状态，饱和脂肪酸末端排列成固定的晶格；不饱和脂肪酸则为流动状态，这样使膜具备了流动的特征，利于其生理功能。这样使膜具备了流动的特征，利于其生理功能。在极性头的甘油在极性头的甘油3C上，上，不同种微生物具有不不同种微生物具有不同的同的R基，如磷脂酸、基，如磷脂酸、磷脂酰甘油、磷脂酰磷脂酰甘油、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰胆碱、乙醇胺、磷脂酰胆碱、磷脂酰丝氨酸或磷脂磷脂酰丝氨酸或磷脂酰肌醇等。酰肌醇等。B.细胞膜的功能细胞膜的功能(是细胞重要的代谢活动中心是细胞重要的代谢活动中心)选择性地控制细胞内、外的物质的运送、交换；选择性地控制细胞内、外的物质的运送、交换；维持细胞内正常渗透压的结构屏障；维持细胞内正常渗透压的结构屏障；合成细胞壁各种组分和荚膜等大分子的场所；合成细胞壁各种组分和荚膜等大分子的场所；许多酶和电子传递链组分的所在部位，进行氧化磷许多酶和电子传递链组分的所在部位，进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地；酸化或光合磷酸化的产能基地；鞭毛着生点和提供其运动所需的能量等。鞭毛着生点和提供其运动所需的能量等。参与参与DNA复制与子细胞分裂。复制与子细胞分裂。细菌细胞的基本结构细菌细胞的基本结构3、细胞质、细胞质o细胞质中的核糖体、间体（P22）和内含物间体（间体（mesosome，或中体）：或中体）：细胞质膜内褶而形成的囊状构造，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。其中充满着层状或管状的泡囊。多见于革兰氏阳性细菌。多见于革兰氏阳性细菌。电子传递、电子传递、DNA复制、分配以及细胞分裂有关复制、分配以及细胞分裂有关“间体间体”仅是电镜制片时因脱水操作仅是电镜制片时因脱水操作而引起的一种赝像而引起的一种赝像核糖体是细胞质中的一种核糖核蛋白的颗粒状物质，核糖体是细胞质中的一种核糖核蛋白的颗粒状物质，由核糖核酸由核糖核酸(60%)和蛋白质和蛋白质(40%)组成，常以游离状组成，常以游离状态或多聚核糖状态分布于细胞质中。其沉降系数均态或多聚核糖状态分布于细胞质中。其沉降系数均为为70s。它是蛋白质的合成场所。它是蛋白质的合成场所。核糖体核糖体(ribosomes)ribosomes)o核糖体（图中央的绿色土豆状物体）通过读取核糖体（图中央的绿色土豆状物体）通过读取RNARNA分子（图中那串黄色的珠子）上的信息来合成蛋分子（图中那串黄色的珠子）上的信息来合成蛋白质长链（紫色长链）。白质长链（紫色长链）。o内含物内含物 很多细菌在营养物质丰富的时候，其细胞内聚合各种不同的贮藏颗粒贮藏颗粒，当营养缺乏时，它们又能被分解利用。这种贮藏颗粒可在光学显微镜下观察到，通称为内含物内含物(cytoplasmicinclusions)。贮藏颗粒的多少可随菌龄及培养条件不同而改变。细菌细胞的基本结构细菌细胞的基本结构3、细胞质、细胞质2)、内含物、内含物(Inclusion)：聚聚-羟丁酸羟丁酸(poly-hydroxybutyrate,PHB)巨大芽孢杆菌（巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）在含乙酸或在含乙酸或丁酸的培养基中生长时，丁酸的培养基中生长时，细胞内贮藏的细胞内贮藏的PHB可达其可达其干重的干重的60%。细菌特有细菌特有的类脂性质的的类脂性质的碳源类贮藏物碳源类贮藏物内含物是一类由不同化学成分累积而成的不溶性沉淀颗粒，内含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。主要功能是贮存营养物。红色螺菌的电子显微镜图片红色螺菌的电子显微镜图片PHB具无毒、可塑和易具无毒、可塑和易降解等特点，正大力开发降解等特点，正大力开发用于制造医用塑料、快餐用于制造医用塑料、快餐盒等。盒等。PHBHCHH3CCCHHHOOOnn106 多糖类贮藏物多糖类贮藏物在真细菌中以糖原为多在真细菌中以糖原为多糖原粒较小，不染色需用电镜观察，糖原粒较小，不染色需用电镜观察，用碘液染成褐色，可在光学显微镜下看到。用碘液染成褐色，可在光学显微镜下看到。糖原粒糖原粒淀粉粒淀粉粒有的细菌积累淀粉粒，用碘液染成深兰色。有的细菌积累淀粉粒，用碘液染成深兰色。糖原和淀粉是细菌细胞内主要的碳源和能源储存物质糖原和淀粉是细菌细胞内主要的碳源和能源储存物质细菌细胞的基本结构细菌细胞的基本结构 4、细菌细胞核、细菌细胞核n位于细胞质内，无核膜，无核仁，仅为一核区，称为位于细胞质内，无核膜，无核仁，仅为一核区，称为拟核拟核（Nucleoid）或）或原核原核(Protonucleus)n只有一条只有一条 DNA，还有少量，还有少量RNA和蛋白质，但和蛋白质，但无组蛋白无组蛋白 nDNA为双螺旋的大分子链构成的为双螺旋的大分子链构成的环形结构环形结构。静止期呈球形或不。静止期呈球形或不规则的棒状或哑铃形规则的棒状或哑铃形 nDNA总长总长0.253mm,E.coli DNA 长长1mm,MW为为 3x109Da,约约5x106bp,至少含至少含5x103个基因个基因 细菌细胞核的化学成分为双链细菌细胞核的化学成分为双链DNA，没有组蛋白。，没有组蛋白。细菌细胞核内通常是一细菌细胞核内通常是一个环状的个环状的DNA分子。分子。例外：例外：放线菌核内是线状放线菌核内是线状的的DNA分子分子1）、核）、核 区：区：特别值得一提的：细菌如大肠杆菌的双链长mm，需折叠于核区。细菌还有一个或几个含的质粒质粒。质粒也是遗传信息的储存、传递者。在遗传变异和基因工程中有重要作用。细菌细胞核细菌细胞核质粒通常不含有细胞初级质粒通常不含有细胞初级代谢的遗传信息代谢的遗传信息，而含有，而含有关于次级代谢的遗传信息关于次级代谢的遗传信息质粒是独立存在于细菌核质粒是独立存在于细菌核DNA链或附加在其上的遗链或附加在其上的遗传物质。它由一共价闭合环传物质。它由一共价闭合环DNA分子组成。分子组成。2）、质粒（）、质粒（Plasmid）细胞细胞核外核外DNA质粒质粒 质粒质粒(Plasmid)为核为核DNA链外存在的一种能自我复制的小环状链外存在的一种能自我复制的小环状DNA分子分子 n 较核较核DNA链小，约（链小，约（2100)x 106D n 每个菌体可含每个菌体可含1数个质粒数个质粒 n 不同质粒之间可重组，质粒与核不同质粒之间可重组，质粒与核DNA链也可重组链也可重组 n 质粒对菌体生存并不是必需的，但携带有编码某些特性的基因，质粒对菌体生存并不是必需的，但携带有编码某些特性的基因，其存在可使细菌细胞具有某些特性其存在可使细菌细胞具有某些特性质粒的起源质粒的起源 质粒的起源质粒的起源质粒的起源质粒的起源,人们认为质粒可能是来源于某种感染细菌的病毒粒子人们认为质粒可能是来源于某种感染细菌的病毒粒子人们认为质粒可能是来源于某种感染细菌的病毒粒子人们认为质粒可能是来源于某种感染细菌的病毒粒子,进入细胞后与细胞形成共生关系进入细胞后与细胞形成共生关系进入细胞后与细胞形成共生关系进入细胞后与细胞形成共生关系(与与与与线粒体线粒体线粒体线粒体相似相似相似相似)细菌细胞的特殊结构P23所谓特殊结构，指一部分所谓特殊结构，指一部分细菌才具有的结构。细菌才具有的结构。o鞭毛和菌毛鞭毛和菌毛o荚膜荚膜o芽孢芽孢o细菌细胞的特殊结构鞭毛o定义定义 某些细菌在细胞表面伸出细长、波浪形弯曲、毛发状的某些细菌在细胞表面伸出细长、波浪形弯曲、毛发状的附属丝状物即为鞭毛。附属丝状物即为鞭毛。o特征特征 o长度常为菌体的若干倍，最长可达长度常为菌体的若干倍，最长可达70um，直径为，直径为10 20nm。只有染色后才能在光镜下观察到。只有染色后才能在光镜下观察到。o鞭毛的功能主要是运动，鞭毛的功能主要是运动，鞭毛旋转推动菌体运动。鞭毛旋转推动菌体运动。细菌细胞的特殊结构鞭毛细菌细胞的特殊结构鞭毛鞭毛旋转方向与微生物运动方向间的关系鞭毛结构示意图鞭毛的功能与应用o鞭毛的功能主要是运动，鞭毛的功能主要是运动，鞭毛旋转推动菌体运动鞭毛旋转推动菌体运动o鞭毛的主要成分是蛋白质，另有少量多糖或脂类鞭毛的主要成分是蛋白质，另有少量多糖或脂类o鞭毛蛋白是一种抗原物质，鞭毛蛋白是一种抗原物质，鞭毛抗原又称鞭毛抗原又称H抗原（菌体抗原称抗原（菌体抗原称O抗原）抗原）。o由于各细菌的鞭毛蛋白的氨基酸组成不同，由于各细菌的鞭毛蛋白的氨基酸组成不同，因而抗原性质各不因而抗原性质各不相同，通过血清学反应可进行分类鉴定。如相同，通过血清学反应可进行分类鉴定。如致病性大肠杆菌致病性大肠杆菌O157：H7。鞭毛和菌毛的电镜图细菌的菌毛细菌细胞的特殊结构糖被o定义定义 某些细菌在一定的营养条件下向细胞外某些细菌在一定的营养条件下向细胞外 分泌的一层粘性物质。分泌的一层粘性物质。P25o荚膜荚膜(Macrocapsule)有一定外形，有一定外形，厚约厚约200nm，粘性较大，稳定，粘性较大，稳定。o粘液层粘液层(Slime layer)较疏松，无明显较疏松，无明显 形状，可悬浮于基质中，增加培养液黏度。形状，可悬浮于基质中，增加培养液黏度。细菌细胞的特殊结构荚膜细菌细胞的特殊结构荚膜o荚膜荚膜的主要成分因菌种而异，大多为的主要成分因菌种而异，大多为多糖、多肽或多糖、多肽或蛋白质蛋白质，也含有一些其它成分。，也含有一些其它成分。o产荚膜的细菌菌落通常光滑透明，称光滑型产荚膜的细菌菌落通常光滑透明，称光滑型(S 型型)菌落，不产荚膜细菌菌落表面粗糙，称粗糙型菌落，不产荚膜细菌菌落表面粗糙，称粗糙型(R 型型)菌落。菌落。在固体食品表面或液体食品中常因为某些腐败菌在固体食品表面或液体食品中常因为某些腐败菌 产产荚膜而使食品变粘稠。荚膜而使食品变粘稠。S型菌落：型菌落：有荚膜的细菌形成的菌落表面光滑，有荚膜的细菌形成的菌落表面光滑，称称S型菌落。型菌落。R型菌落：型菌落：没有荚膜的细菌形成的菌落表面粗糙，没有荚膜的细菌形成的菌落表面粗糙，称为称为R型菌落。型菌落。细菌细胞的特殊结构荚膜 荚膜荚膜的主要作用的主要作用n 是作为细胞外碳源和能源性贮藏物质，并能保是作为细胞外碳源和能源性贮藏物质，并能保护细胞免受干燥的影响，护细胞免受干燥的影响，n同时能同时能增强某些病原菌的致病能力增强某些病原菌的致病能力，使之抵抗，使之抵抗宿主吞噬细胞的吞噬。宿主吞噬细胞的吞噬。例如能引起肺炎的例如能引起肺炎的肺炎双球菌肺炎双球菌肺炎双球菌肺炎双球菌型型型型，如果失去了，如果失去了荚膜，则成为非致病菌。荚膜，则成为非致病菌。细菌荚膜的应用o有些产荚膜细菌，如肠膜明串珠菌有些产荚膜细菌，如肠膜明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides)则可用于则可用于葡聚糖的工业生产葡聚糖的工业生产，葡聚糖已被用来治疗失血性休，葡聚糖已被用来治疗失血性休克的血浆代用品。野油菜黄单胞菌（克的血浆代用品。野油菜黄单胞菌（Xanthomonas campestris）的粘液层的胞外多糖）的粘液层的胞外多糖黄原胶黄原胶已被用于石油开采中的钻井液已被用于石油开采中的钻井液添加剂以及印染和食品等工业中。添加剂以及印染和食品等工业中。o产荚膜细菌，常常给生产带来麻烦。牛奶、蜜糖、面包及其它产荚膜细菌，常常给生产带来麻烦。牛奶、蜜糖、面包及其它含糖液变得含糖液变得“粘胶状粘胶状”就是由于受了某些产荚膜细菌的污染。就是由于受了某些产荚膜细菌的污染。o有些细菌能借助荚膜牢固地粘附在牙齿表面引起龋齿。有些细菌能借助荚膜牢固地粘附在牙齿表面引起龋齿。微生物细胞的特殊结构芽孢P26 细细 菌菌 芽芽 孢（孢（Spore)o定义定义 芽孢是芽孢是某些细菌在其生活史的一定阶段于营养细胞内某些细菌在其生活史的一定阶段于营养细胞内形成的一个圆形或椭圆形或圆柱形结构，也称内生形成的一个圆形或椭圆形或圆柱形结构，也称内生孢子（孢子（Endospore)。o特性特性 抵抗力非常强抵抗力非常强 成熟芽孢的结构示意图芽孢具有极强的抵抗力o芽孢一旦形成，则对各种恶劣环境条件均具有很强的抵抗能力。o芽孢具有极强的抗热、抗干燥、抗辐射、抗化学药物和抗静水压等不良环境的能力。一般芽孢在普通条件下可保持活力数年至数十年之久，肉毒梭状芽孢杆菌在pH7.0的10