第2章 微生物学周德庆 原核生物.ppt

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1、第一节第一节 细菌细菌(4学时学时)第二节第二节 放线菌放线菌(0.5学时学时)第三节第三节 蓝细菌蓝细菌(0.5学时学时)第四节第四节 支原体、衣原体和立克次氏支原体、衣原体和立克次氏体体(1学时学时)本章内容安排本章内容安排 第一节第一节 细菌细菌 Bacteria工业：工业：生产各种氨基酸、有机酸、酶制剂、乙醇等；生产各种氨基酸、有机酸、酶制剂、乙醇等；农业：农业：生产杀虫菌剂、细菌肥料；沼气发酵、饲料青贮；生产杀虫菌剂、细菌肥料；沼气发酵、饲料青贮；医药：医药：生产菌苗、抗生素、类毒素、代血浆等；生产菌苗、抗生素、类毒素、代血浆等；环保：环保：污水处理、农药分解、秸秆利用等；污水处理、

2、农药分解、秸秆利用等；国防：国防：生物武器。生物武器。定义：定义：一类细胞一类细胞形态形态细而短细而短（0.5um0.5um0.50.55um5um）、）、结构结构简单、简单、细胞壁细胞壁坚韧、以坚韧、以二等分裂二等分裂方式方式繁殖繁殖和和水生性水生性较强的较强的原核原核微生物。微生物。生存环境：生存环境：温暖潮湿、富含有机物的地方。有特殊的臭味或酸温暖潮湿、富含有机物的地方。有特殊的臭味或酸败味，发粘、发滑。败味，发粘、发滑。应用：应用：危害：危害：人、动物、植物的传染病、食物和工农业产品腐烂变质。人、动物、植物的传染病、食物和工农业产品腐烂变质。一、细菌的形态构造及其功能一、细菌的形态构造

3、及其功能基本形态基本形态其它形状其它形状（一）形态（一）形态球形球形杆形杆形螺旋形螺旋形丝状丝状肾形肾形柄形等柄形等1 1球菌球菌Coocus Coocus（1 1）单球菌）单球菌 （2 2）双球菌）双球菌 （3 3）链球菌）链球菌（4 4）四联球菌）四联球菌 （5 5）八叠球菌）八叠球菌 （6 6）葡萄球菌）葡萄球菌2杆菌杆菌 Bacillus(bacilli)长杆菌长杆菌（1）长短不同）长短不同 短杆菌短杆菌 球杆菌等球杆菌等 棒状杆菌棒状杆菌（2）菌体某个部位是否膨大）菌体某个部位是否膨大 梭状杆菌梭状杆菌 无芽孢杆菌无芽孢杆菌（3）芽孢有无）芽孢有无 芽孢杆菌芽孢杆菌 丙酮丁醇梭菌丙酮

4、丁醇梭菌是细菌中种类最多的。是细菌中种类最多的。3.螺旋菌螺旋菌(spirilla)弧菌（弧菌（vibrio)：螺旋不满一圈，菌体呈弧形或：螺旋不满一圈，菌体呈弧形或 逗号形逗号形.例：霍乱弧菌、逗号弧菌例：霍乱弧菌、逗号弧菌螺菌螺菌(spirillum)：螺旋满：螺旋满26环，螺旋状。环，螺旋状。例：干酪螺菌例：干酪螺菌 根据其弯根据其弯曲情况曲情况幽门螺旋菌幽门螺旋菌左：显微数码摄像左：显微数码摄像右：结构示意图右：结构示意图 螺旋体螺旋体u是一类细长、柔软、弯曲呈螺旋状、运动活泼的单细胞是一类细长、柔软、弯曲呈螺旋状、运动活泼的单细胞型微生物。型微生物。u在生物学上的位置介于在生物学上的

5、位置介于细菌与原生动物细菌与原生动物之间。在分类学之间。在分类学上由于更接近于细菌而归属在细菌的范畴。上由于更接近于细菌而归属在细菌的范畴。分类：分类：5 5个属。个属。疏螺旋体属疏螺旋体属、密螺旋体属、密螺旋体属、钩端螺旋体属、脊螺旋体钩端螺旋体属、脊螺旋体属、螺旋体属属、螺旋体属。前三属中有引起人患回归前三属中有引起人患回归热、梅毒、钩端螺旋体病热、梅毒、钩端螺旋体病的致病菌，后二属不致病。的致病菌，后二属不致病。4.细菌特殊形态细菌特殊形态(二二)细菌的大小细菌的大小通常用通常用微米（微米（um）作为测量单位。作为测量单位。1.测量球菌：测量球菌：只测量其直径。一般为只测量其直径。一般为

6、0.52um。2.测量杆菌和螺旋菌：测量杆菌和螺旋菌：需测量其长度和宽度，用需测量其长度和宽度，用宽宽长长表示。表示。杆菌一般为杆菌一般为0.5l15um。测量螺旋菌长度时，一般只测量其测量螺旋菌长度时，一般只测量其弯曲形长度弯曲形长度。3.细菌大小的记录细菌大小的记录常是平均值或代表性数值。常是平均值或代表性数值。4.细菌细胞的重量细菌细胞的重量约为约为l10-9l10-10mg，即每，即每g细菌约含细菌约含1-10万亿个细菌菌体万亿个细菌菌体典型的大肠杆菌典型的大肠杆菌0.5um2um；重；重10-12克；克；1500个细胞的长径相连，相当于一个芝麻大个细胞的长径相连，相当于一个芝麻大12

7、0个相连，有一根人发的粗细；个相连，有一根人发的粗细；109个细胞才有个细胞才有1mg重；重；德国科学家德国科学家H.N.Schulz等等1999年在年在纳米比亚海岸的海底沉积物中发现的纳米比亚海岸的海底沉积物中发现的一种硫磺细菌（一种硫磺细菌（sulfur bacterium），），0.10.3 mm，其大小可达，其大小可达0.75 mm，Thiomargarita namibiensis，-“纳米比亚硫磺珍珠纳米比亚硫磺珍珠”最大的细菌最大的细菌纳米比亚嗜硫珠菌纳米比亚嗜硫珠菌最小的细菌最小的细菌纳米细菌（纳米细菌（nanobacteria）50 nm颤蓝菌属ProkaryotesEuka

8、ryotesViruses一般构造一般构造特殊构造特殊构造（三）构造（三）构造1.一般构造一般构造(1)细胞壁细胞壁A 定义定义 是位于细胞最外的一层厚实、坚韧富有弹性的是位于细胞最外的一层厚实、坚韧富有弹性的外被，主要由外被，主要由肽聚糖肽聚糖构成，赋予细菌以强度和构成，赋予细菌以强度和形状。形状。B 功能功能C 结构结构细胞壁功能细胞壁功能固定固定菌体外形和菌体外形和保护保护菌体的作用。菌体的作用。对有鞭毛的细菌来说，它又是鞭毛对有鞭毛的细菌来说，它又是鞭毛运动运动的必的必需条件。需条件。屏障屏障保护保护阻拦有害物质进入细胞；阻拦有害物质进入细胞；赋予细菌特定赋予细菌特定抗原性抗原性、致病

9、性致病性及对抗生素和及对抗生素和噬菌体的噬菌体的敏感性敏感性。3.染色染色细胞壁结构细胞壁结构由于细菌细胞微小又透明，一般先要经由于细菌细胞微小又透明，一般先要经过染色才能作显微观察过染色才能作显微观察.革兰氏染色革兰氏染色丹麦医生，丹麦医生，C.GramC.Gram于于18841884年年发明的一种鉴别不同类型细发明的一种鉴别不同类型细菌的染色方法。菌的染色方法。染色步骤：染色步骤：结晶紫初染结晶紫初染-碘液媒染碘液媒染-乙醇脱色乙醇脱色-番红复染番红复染染色结果：染色结果：紫色：革兰氏阳性菌紫色：革兰氏阳性菌 红色：革兰氏阴性菌红色：革兰氏阴性菌细胞壁结构细胞壁结构G G+和和G G-的细

10、胞的细胞壁的构造不同壁的构造不同1)1)G G+细菌的细胞壁结构细菌的细胞壁结构（Staphylococcus Staphylococcus aureusaureus）细胞壁厚细胞壁厚（2080nm）；化学成分简单：化学成分简单：肽聚糖：肽聚糖：90%磷壁酸磷壁酸：10%肽聚糖肽聚糖(Peptidoglycan）由大量由大量肽聚糖单体肽聚糖单体聚合而聚合而成；成；单体组成单体组成双糖单位双糖单位N-乙酰葡糖胺和乙酰葡糖胺和N-乙酰胞乙酰胞壁酸通过壁酸通过-1，4糖苷键糖苷键相连接；相连接；四肽尾四肽尾肽桥肽桥甘氨酸五肽甘氨酸五肽又称粘肽又称粘肽(mucopeptide)(mucopeptide

11、)、胞壁质、胞壁质(murein)(murein)或粘质复合物或粘质复合物(mucocomplex)(mucocomplex)，是，是真细菌真细菌细胞壁中的细胞壁中的特有成分特有成分。原核生物所特有的已糖原核生物所特有的已糖肽聚糖单体肽聚糖单体由由四四个个氨氨基基酸酸分分子子按按L型型与与D型型交交替替方方式式连连接接而而成成双糖单位中的双糖单位中的-1,4-糖苷键糖苷键很容易被很容易被溶菌酶溶菌酶(lysozyme)所水解，从而引起所水解，从而引起细菌因肽聚糖细胞壁的细菌因肽聚糖细胞壁的“散架散架”而死亡。而死亡。单体间的连接单体间的连接目前所知的肽聚糖已超过目前所知的肽聚糖已超过100种，

12、在这一种，在这一“肽聚糖的多肽聚糖的多样性样性”中，主要的变化发生中，主要的变化发生在肽桥上。在肽桥上。COOHNHMM磷壁酸磷壁酸是结合在是结合在G G+细菌细胞壁上的一种细菌细胞壁上的一种酸性多糖酸性多糖;主要成分为甘油磷酸或主要成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。核糖醇磷酸。可分为两类：可分为两类：壁磷壁酸和膜磷壁酸壁磷壁酸和膜磷壁酸因带负电荷，故可与环境中的因带负电荷，故可与环境中的MgMg等阳离子结等阳离子结合，保证膜结合酶维持高活性的需要；协助合，保证膜结合酶维持高活性的需要；协助肽聚糖加固细胞壁。肽聚糖加固细胞壁。保证革兰氏阳性致病菌与其宿主间的粘连保证革兰氏阳性致病菌与其宿主间的粘连赋

13、于革兰氏阳性细菌以特异的表面抗原赋于革兰氏阳性细菌以特异的表面抗原提供某些噬菌体以特异吸附受体提供某些噬菌体以特异吸附受体Cncnc-micro贮藏磷元素贮藏磷元素调节细胞内自溶素（调节细胞内自溶素（autolysinautolysin）的活力以调节细）的活力以调节细胞壁的增长胞壁的增长磷壁酸的功能磷壁酸的功能细胞壁薄；细胞壁薄；层次多、成分复杂；层次多、成分复杂；外膜外膜脂多糖脂多糖(LPS)外膜蛋白（外膜蛋白（20多种）多种）脂蛋白脂蛋白孔蛋白孔蛋白磷脂磷脂内膜内膜 肽聚糖肽聚糖 2）G-细菌的细胞壁结构细菌的细胞壁结构G-细菌的细胞壁结构细菌的细胞壁结构肽聚糖肽聚糖埋藏在外膜层之内，是仅

14、由埋藏在外膜层之内，是仅由12层肽聚糖网状分子层肽聚糖网状分子组成的薄层组成的薄层(23nm)，含量约占细胞壁总重的，含量约占细胞壁总重的10%，故对机械强度的抵抗力较革兰氏阳性菌弱。，故对机械强度的抵抗力较革兰氏阳性菌弱。内消旋二氨基庚二酸内消旋二氨基庚二酸(m-DAP)（只在原核微生物细胞壁上发现）（只在原核微生物细胞壁上发现）没有特殊的肽桥，只形成较为疏没有特殊的肽桥，只形成较为疏稀、机械强度较差的肽聚糖网套稀、机械强度较差的肽聚糖网套G-细菌的细胞壁结构细菌的细胞壁结构G细菌细菌细胞壁所细胞壁所特有特有的结构，位于壁的最外层的结构，位于壁的最外层（810nm），为脂多糖、磷脂和若干种蛋

15、白。，为脂多糖、磷脂和若干种蛋白。外膜或外壁层外膜或外壁层脂多糖脂多糖脂多糖的主要功能脂多糖的主要功能LPS结构的多变，决定了革兰氏阴性细菌细胞表面抗原决定簇表面抗原决定簇的多样性的多样性；LPS负电荷较强，与磷壁酸相似与磷壁酸相似，也有吸附Mg2+、Ca2+等阳离子以提高其在细胞表面浓度的作用，对细胞壁结构起稳定稳定作用。类脂类脂A A是革兰氏阴性细菌致病物质内毒素的物质基础内毒素的物质基础；具有控制某些物质进出细胞的部分选择性屏障部分选择性屏障功能；许多噬菌体在细胞表面的吸附受体细胞表面的吸附受体；G+细菌和细菌和G-细菌细胞壁的比较细菌细胞壁的比较G+细菌与细菌与G-细菌细胞壁的比较细菌

16、细胞壁的比较项项 目目 革兰氏阳性菌革兰氏阳性菌 革兰氏阴性菌革兰氏阴性菌 1、革兰氏染色反应 能阻留结晶紫而染成紫色 可经脱色而复染成红色 2、肽聚糖层 厚，层次多 薄，一般单层 3、磷壁酸 多数含有 无 4、外膜 无 有 5、脂多糖（LPS）无 有 6、类脂和脂蛋白含量 低（仅抗酸性细菌含类脂）高 7、鞭毛结构 基体上着生两个环 基体上着生四个环 8、产毒素 以外毒素为主 以内毒素为主 9、对机械力的抗性 强 弱 10、细胞壁抗溶菌酶 弱 强 11、对青霉素和磺胺 敏感 不敏感 3）革兰氏染色的方法和机制）革兰氏染色的方法和机制染色机制染色机制 通过通过初染和媒染初染和媒染操作后，在细菌细

17、胞的膜或原生质体上染上了操作后，在细菌细胞的膜或原生质体上染上了不溶于水的不溶于水的结晶紫与碘的大分子复合物结晶紫与碘的大分子复合物。革兰氏阳性菌由于革兰氏阳性菌由于细胞壁厚细胞壁厚、肽聚糖含量较高肽聚糖含量较高和其和其分子交联度分子交联度较紧密较紧密，故在用，故在用乙醇洗脱乙醇洗脱时，肽聚糖网孔会因时，肽聚糖网孔会因脱水脱水而明显而明显收缩收缩；再加上它再加上它基本不含类脂基本不含类脂，故用乙醇处理，故用乙醇处理不能在壁上溶出缝隙不能在壁上溶出缝隙，因，因此结晶紫与碘复合物仍牢牢阻留在其细胞壁内，使其呈现蓝紫色。此结晶紫与碘复合物仍牢牢阻留在其细胞壁内，使其呈现蓝紫色。革兰氏阴性细菌因其革兰

18、氏阴性细菌因其壁薄、肽聚糖含量低和交联松散壁薄、肽聚糖含量低和交联松散，故遇，故遇乙醇后，乙醇后，肽聚糖网孔不易收缩肽聚糖网孔不易收缩；加上它的；加上它的类脂含量高类脂含量高，所以当乙，所以当乙醇把类脂溶解后，在细胞壁上就醇把类脂溶解后，在细胞壁上就会出现较大的缝隙会出现较大的缝隙，这样，结晶，这样，结晶紫与碘的复合物就极易被溶出细胞壁，因此通过乙醇脱色后，细紫与碘的复合物就极易被溶出细胞壁，因此通过乙醇脱色后，细胞又呈无色。这时，再经番红等红色染料进行胞又呈无色。这时，再经番红等红色染料进行复染复染，就使革兰氏，就使革兰氏阴性获得了红色。阴性获得了红色。在古生菌中除Thermoplasma（

19、热原体属)无细胞壁外，其他都具有与真细菌功能相似的细胞壁，然而细胞壁的成分与真细菌差别甚大，已知的一些古生菌细胞壁中没有真正的肽聚糖，而是由多糖（假肽聚糖）、糖蛋白或蛋白质构成。由多糖组成由多糖组成 AG AG结构与细菌肽聚糖不同之处：结构与细菌肽聚糖不同之处：双糖骨架是由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰塔罗糖胺糖醛酸乙酰塔罗糖胺糖醛酸以-1-1，3-3-糖苷键糖苷键（不被溶菌酶不被溶菌酶水解水解）交联而成；肽尾肽尾是由L-Glu、L-Ala和L-Lys 3个L型氨基酸组成；肽桥肽桥由1个L-Glu 组成。A)L型细菌（型细菌（L-form of bacteria）细菌在某些环境条件下（实验室或宿主体

20、内）通过细菌在某些环境条件下（实验室或宿主体内）通过自发突变自发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷变异型。而形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷变异型。因因英国李斯德英国李斯德（Lister）预防研究所首先发现而得名）预防研究所首先发现而得名（1935年，念珠状链杆菌年，念珠状链杆菌 Streptobacillus moniliformis）大肠杆菌、变形杆菌、葡萄球菌、链球菌、分枝杆菌和霍乱弧菌等大肠杆菌、变形杆菌、葡萄球菌、链球菌、分枝杆菌和霍乱弧菌等20多种细菌中均有发现，被认为可能与针对细胞壁的抗菌治疗有关。多种细菌中均有发现，被认为可能与针对细胞壁的抗菌治疗有关。特点：特点：没有完整而坚韧的

21、细胞壁，细胞呈多形态；没有完整而坚韧的细胞壁，细胞呈多形态；有些能通过细菌滤器，故又称有些能通过细菌滤器，故又称“滤过型细菌滤过型细菌”；对渗透压敏感，在固体培养基上形成对渗透压敏感，在固体培养基上形成“油煎蛋油煎蛋”似似的小菌落（直径在的小菌落（直径在0.1mm左右）；左右）；B)原生质体（原生质体（protoplast）在在人为人为条件下，用溶菌酶处理或在含青霉素的培养基中培养而条件下，用溶菌酶处理或在含青霉素的培养基中培养而抑制新生细胞壁合成而形成的仅由一层细胞膜包裹的，圆球形、抑制新生细胞壁合成而形成的仅由一层细胞膜包裹的，圆球形、对渗透压变化敏感的细胞，一般由对渗透压变化敏感的细胞，

22、一般由革兰氏阳性细菌革兰氏阳性细菌形成。形成。特点特点对环境条件变化对环境条件变化敏感敏感，低渗透压、振荡、离心甚至，低渗透压、振荡、离心甚至通气等都易引起其破裂；通气等都易引起其破裂；有的原生质体有的原生质体具有鞭毛，但不能运动具有鞭毛，但不能运动，也不被相应，也不被相应噬菌体所感染；噬菌体所感染；在适宜条件（如高渗培养基）在适宜条件（如高渗培养基）可生长繁殖、形成菌可生长繁殖、形成菌落，形成芽孢落，形成芽孢。可。可恢复恢复成有细胞壁的正常结构。成有细胞壁的正常结构。比正常有细胞壁的细菌比正常有细胞壁的细菌更易导入外源遗传物质更易导入外源遗传物质，是，是研究遗传规律和进行原生质体育种的研究遗

23、传规律和进行原生质体育种的良好实验材料良好实验材料。C)球状体球状体(sphaeroplast)采用上述同样方法，针对采用上述同样方法，针对革兰氏阴性细菌革兰氏阴性细菌处理后而获得的残处理后而获得的残留部分细胞壁（外壁层）的球形体。与原生质体相比，它对留部分细胞壁（外壁层）的球形体。与原生质体相比，它对外界环境具有一定的抗性，可在普通培养基上生长。外界环境具有一定的抗性，可在普通培养基上生长。D）支原体）支原体(Mycoplasma)在长期进化过程中形成的、适应自然生活条件的无细胞壁的在长期进化过程中形成的、适应自然生活条件的无细胞壁的原核生物。原核生物。因它的细胞膜中含有一般原核生物所没有的

24、甾醇，因它的细胞膜中含有一般原核生物所没有的甾醇，所以即使缺乏细胞壁，其细胞膜仍有较高的机械强度。所以即使缺乏细胞壁，其细胞膜仍有较高的机械强度。(2)(2)细胞膜（细胞膜（cell membranecell membrane）1)1)定义：定义：紧贴在细胞壁内侧的一层由紧贴在细胞壁内侧的一层由磷脂磷脂和和蛋白质蛋白质组组成的柔软、富有弹性的成的柔软、富有弹性的半透性薄膜；半透性薄膜；不含甾醇；不含甾醇；2)2)细胞膜的结构细胞膜的结构19721972年年SingerSinger和和NicolsonNicolson提出的液态镶嵌模型提出的液态镶嵌模型主要内容主要内容 以以液态的脂质双分子层为基

25、架，其液态的脂质双分子层为基架，其中镶嵌着具有不同分子结构、不同生理功能的蛋中镶嵌着具有不同分子结构、不同生理功能的蛋白质。白质。酯酯键键3）古生菌的细胞膜）古生菌的细胞膜 与细菌细胞膜的不同与细菌细胞膜的不同疏水尾由疏水尾由长链烃长链烃组成（异戊二烯的重复单位组成（异戊二烯的重复单位-四聚体植烷）四聚体植烷）亲水头与疏水尾通过亲水头与疏水尾通过醚键醚键连接连接甘油分子的甘油分子的C C3 3位上连接的基团（位上连接的基团（R R）与细菌和真核生物不同）与细菌和真核生物不同膜的结构有膜的结构有单分子层或单、双混合膜单分子层或单、双混合膜含有多种独特的脂类（含有多种独特的脂类（细菌红素、番茄红素

26、、细菌红素、番茄红素、胡萝卜素、胡萝卜素、视黄醛等视黄醛等）古生菌磷脂的分子结构古生菌磷脂的分子结构真细菌磷脂的分子结构真细菌磷脂的分子结构4）细胞膜的生理功能）细胞膜的生理功能选择性选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的地控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送运送；维持细胞内正常渗透压的维持细胞内正常渗透压的屏障屏障；合成合成细胞壁和糖被的各种组分（肽聚糖、磷壁酸、细胞壁和糖被的各种组分（肽聚糖、磷壁酸、LPS、荚膜多糖等）的重要荚膜多糖等）的重要基地基地；膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系，膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系，是细胞的是细胞的产能场所产能场所

27、；是是鞭毛基体的着生部位鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的和鞭毛旋转的供能部位供能部位；膜上某些蛋白受体与膜上某些蛋白受体与趋化性趋化性有关有关(3)细胞质（细胞质（cytoplasm）被细胞膜包围着的除核区以外的一切被细胞膜包围着的除核区以外的一切半透明、胶状、半透明、胶状、颗粒状物质颗粒状物质的总称。的总称。主要成分主要成分水（约为水（约为80%）核糖体核糖体（70S)细胞内含物细胞内含物细胞质内一些形状较大的颗粒状构造，如细胞质内一些形状较大的颗粒状构造，如贮藏物、贮藏物、磁小体、羧酶体、气泡磁小体、羧酶体、气泡等；等；1)贮藏物贮藏物它是微生物它是微生物合理利用营养物质合理利用营养物质的一

28、种调节方式；的一种调节方式；它以多聚体的形式存在，有利于它以多聚体的形式存在，有利于维持细胞内环境的平衡维持细胞内环境的平衡，避免不适合的避免不适合的pH，渗透压等的危害；，渗透压等的危害；它在细菌细胞中大量积累，是它在细菌细胞中大量积累，是重要的自然资源重要的自然资源。聚聚-羟丁酸羟丁酸（PHB）颗粒）颗粒类脂性质的类脂性质的碳源碳源类贮藏物，类贮藏物，易被易被脂溶脂溶性染料着色性染料着色.贮藏贮藏碳源、能源碳源、能源、降低细胞渗透压、降低细胞渗透压n106巨大芽孢杆菌（巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）在）在含含乙酸或丁酸乙酸或丁酸的培养基中生长时，细的培养基中生长时，

29、细胞内贮藏的胞内贮藏的PHB可达其干重的可达其干重的60%。制造无毒、易降解的医用塑料器具、制造无毒、易降解的医用塑料器具、外科手术针和缝线、快餐盒等。外科手术针和缝线、快餐盒等。异染颗粒异染颗粒主要成分是主要成分是多聚偏磷酸盐多聚偏磷酸盐，是，是一种一种嗜碱性嗜碱性的的酸酸性小颗粒，故性小颗粒，故易被易被碱碱性染料着色。性染料着色。一般在含磷丰富的环境下形成。一般在含磷丰富的环境下形成。功能功能是贮藏磷元素和能量，并可降低细胞的渗透压。是贮藏磷元素和能量，并可降低细胞的渗透压。n=2106可用可用美蓝或甲苯胺蓝美蓝或甲苯胺蓝染成染成红紫色红紫色。19751975年由年由R P Blakemo

30、reD R P BlakemoreD 在趋磁细菌中发现在趋磁细菌中发现主要成分：主要成分：FeFe3 3O O4 4,外被一层磷脂、蛋白或糖蛋外被一层磷脂、蛋白或糖蛋白膜白膜,无毒无毒,大小大小20100nm,20100nm,每个细胞有每个细胞有220220颗颗形状：平截八面体、平行六面体或六棱柱体等形状：平截八面体、平行六面体或六棱柱体等功能功能 ：导向作用，即借助鞭毛游向泥、水界面：导向作用，即借助鞭毛游向泥、水界面微氧环境处生活微氧环境处生活实用前景：实用前景：生产磁性定向药物或抗体，以及制造生物传感器生产磁性定向药物或抗体，以及制造生物传感器2)磁小体磁小体(megnetosome)存

31、在于一些存在于一些自养细菌自养细菌内的多角形或六角形内含物内的多角形或六角形内含物大小约大小约100nm（与噬菌体相仿）（与噬菌体相仿）内含内含1 1，55二磷酸核酮糖羧化酶二磷酸核酮糖羧化酶在在自养细菌自养细菌的的CO2固定固定中起关键作用中起关键作用3)3)羧酶体（羧酶体（carboxysomecarboxysome）4)4)气泡（气泡（gas vacuoles)gas vacuoles)调节细胞比重，以使细菌调节细胞比重，以使细菌漂浮在最适水层中获取光漂浮在最适水层中获取光能，能，O2和营养物质和营养物质（4 4）核区）核区核质体、原核、拟核、核基因组核质体、原核、拟核、核基因组u定义定

32、义原核生物特有的无核膜包裹、无固定形态的原始细胞核。u 结构结构Feulgen或Giemsa染色大型环状的双链大型环状的双链DNA分子分子，一般不含蛋白质u 功能功能负载细菌遗传信息的物质基础。第一个完成全基因组序列测定的独立生活的原核生物是：流感嗜血杆菌（Haemophilus influenzae），），1995年；年；第一个完成全基因组序列测定的自养型生物是：古生菌：詹氏甲烷球菌古生菌：詹氏甲烷球菌（Methanococcus jannaschii），1996年年第一个完成全基因组序列测定的真核生物是：酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae），），1996年；年；质粒

33、质粒(Plasmid)(Plasmid)为染色体外存在的一种能自为染色体外存在的一种能自我复制的小型环状我复制的小型环状DNA分子分子 较染色体小，约较染色体小，约(2100)106D 每个菌体可含每个菌体可含1数个质粒数个质粒不同质粒之间可重组，质粒不同质粒之间可重组，质粒与染色体也可重组与染色体也可重组 质粒对菌体生存并不是必质粒对菌体生存并不是必需的，但携带有编码某些特需的，但携带有编码某些特性的基因，其存在可使细菌性的基因，其存在可使细菌细胞具有某些特性细胞具有某些特性质粒功能质粒功能R因子因子：与抗药性有关：与抗药性有关F因子：与有性接合有关因子：与有性接合有关其他质粒：与抗生素，色

34、素合成有关其他质粒：与抗生素，色素合成有关基因工程中作为目的基因载体基因工程中作为目的基因载体2.2.细菌的细菌的特殊构造特殊构造glycocalyxendosporeflagellafimbriaeSex-pili（1 1）糖被）糖被定义定义包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定富含水分的多糖包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定富含水分的多糖黏胶物质黏胶物质，不易着色，但用负染色法不易着色，但用负染色法（使菌体和背景着色），（使菌体和背景着色），可以看见。可以看见。类型类型成分成分(组成）组成）一般为一般为多糖多糖，少数为蛋白质、多肽或多糖与多肽复合型；，少数为蛋白质、多肽或多糖与多肽复合型；

35、功能功能a a保护作用保护作用保护菌体，抵抗干燥，免受杀菌物质伤害，防吞噬。保护菌体，抵抗干燥，免受杀菌物质伤害，防吞噬。b b贮藏养料贮藏养料贮藏营养物质。贮藏营养物质。c c致病功能致病功能肺炎球菌有荚膜能致病，肺炎球菌有荚膜能致病，无荚膜不能致病。无荚膜不能致病。d d表面附着：表面附着：唾液链球菌：蔗糖唾液链球菌：蔗糖-己糖基转移酶己糖基转移酶-果聚糖（黏附于牙齿表面）果聚糖（黏附于牙齿表面）e e信息识别信息识别f f堆积代谢废物堆积代谢废物多糖：肠膜明串珠菌多糖：肠膜明串珠菌多肽：炭疽杆菌多肽：炭疽杆菌多糖多肽：巨大芽孢杆菌多糖多肽：巨大芽孢杆菌 应用应用 用于菌种鉴定；用于菌种鉴

36、定；用作药物和生化试剂用作药物和生化试剂 肠膜明串珠菌肠膜明串珠菌（Leuconostoc esenteroidesLeuconostoc esenteroides）提提取葡聚糖取葡聚糖“代血浆代血浆”用作工业原料用作工业原料 野菜黄单胞杆菌野菜黄单胞杆菌(Xanthomonas campestris)(Xanthomonas campestris)；提提取黄原胶用于石油开采取黄原胶用于石油开采用于污水的生物处理用于污水的生物处理 菌胶团菌胶团(Zoogloea)(Zoogloea)（2 2）鞭毛）鞭毛(flagellum,(flagellum,复复flagella)flagella)概念：概

37、念：某些细菌细胞表面着生的一至数十条长丝某些细菌细胞表面着生的一至数十条长丝状、波曲的状、波曲的蛋白质蛋白质附属物，具有推动细菌运动功能，附属物，具有推动细菌运动功能，为细菌的为细菌的“运动器官运动器官”。大多数杆菌，所有螺旋菌，极少数球菌有。大多数杆菌，所有螺旋菌，极少数球菌有。主要为蛋白质，少量多糖，能够伸缩。主要为蛋白质，少量多糖，能够伸缩。长约长约151520um,20um,直径为直径为0.010.010.02um0.02um 观察和判断细菌鞭毛的方法观察和判断细菌鞭毛的方法电子电子显微镜直接观察显微镜直接观察鞭毛长度：鞭毛长度：1520m；直径：直径：0.010.02m光学光学显微镜

38、下观察：鞭毛染显微镜下观察：鞭毛染色和暗视野下对悬滴标本和色和暗视野下对悬滴标本和水浸片的观察。水浸片的观察。根据根据培养培养特征判断：半固体穿特征判断：半固体穿刺、菌落（菌苔）形态刺、菌落（菌苔）形态鞭毛丝S-M环环L环环P环鞭毛杆钩形鞘外壁层 肽聚糖层周质空间G细菌鞭毛基体细菌鞭毛基体和和 钩钩 形形 鞘鞘 结结 构构细胞膜Fli蛋白Mot蛋白蛋白G-和和G+细菌中鞭毛的构造是不相同的细菌中鞭毛的构造是不相同的G-和和G+细菌中鞭毛的构造是不相同的细菌中鞭毛的构造是不相同的L环环(连在细胞外壁层连在细胞外壁层LPS部位部位)P环环(连在内壁的肽聚糖部位连在内壁的肽聚糖部位)S环环(与周质空

39、间相连与周质空间相连)M环环(嵌入在细胞膜上嵌入在细胞膜上)G-细菌鞭毛结构细菌鞭毛结构革兰氏阳性细菌鞭毛仅由革兰氏阳性细菌鞭毛仅由S和和M环组成环组成 鞭毛推动细菌运动的特点鞭毛推动细菌运动的特点速度速度 一般速度在每秒一般速度在每秒2080m范围，最高可达每秒范围，最高可达每秒100m（每分钟达到（每分钟达到3000倍体长），超过了陆上跑得最快的动物倍体长），超过了陆上跑得最快的动物猎豹的速度（每分钟猎豹的速度（每分钟1500倍体长或每小时倍体长或每小时110公里）。公里）。鞭毛运动的机制鞭毛运动的机制 “旋转论旋转论”or“”or“挥鞭挥鞭论论”?”?“拴菌拴菌”试验（试验（tether

40、ed-cell experiment）1974年，美国学者西佛曼（年，美国学者西佛曼（M.Silverman）和）和 西蒙（西蒙（M.Simon）（3 3）菌毛（纤毛）（）菌毛（纤毛）（fimbriafimbria）菌毛是长在细菌体表的一种菌毛是长在细菌体表的一种纤细、纤细、中空、短直中空、短直，数量较多的蛋白质，数量较多的蛋白质附属物。附属物。起起源于源于质膜内侧质膜内侧（同鞭毛）、（同鞭毛）、无无基体基体很多很多-菌及少数菌及少数+菌菌 作用：不是运动器作用：不是运动器附着、粘连附着、粘连鞭毛鞭毛菌毛菌毛构造和成分与菌毛相同，构造和成分与菌毛相同，但比菌毛长。但比菌毛长。数量仅一至少数几根

41、。数量仅一至少数几根。性毛一般见于性毛一般见于-菌的雄性菌珠中。菌的雄性菌珠中。其功能是向雌性菌珠（受体菌）传递遗传物质。其功能是向雌性菌珠（受体菌）传递遗传物质。鞭毛鞭毛菌毛菌毛性毛性毛糖被糖被（4 4）性毛（性毛（pili,pili,单数单数piluspilus）Bacillus subtilis （5 5）特殊的休眠构造）特殊的休眠构造芽孢芽孢 某些细菌（主要是某些细菌（主要是G+的两个属的两个属-好氧性好氧性的芽孢杆菌属和的芽孢杆菌属和厌氧性厌氧性的梭的梭菌属）在其生长发育后期，在细胞内形成一个菌属）在其生长发育后期，在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水圆形或椭圆形、厚壁、含水量极

42、低、抗逆性极强量极低、抗逆性极强的休眠体，称为芽孢（的休眠体，称为芽孢（endospore或或spore，偶译，偶译“内内生孢子生孢子”）。）。（5 5）特殊的休眠构造）特殊的休眠构造芽孢芽孢 概念概念 能形成芽孢的细菌种类能形成芽孢的细菌种类Bacillus AerobicClostridium Anaerobic梭菌属梭菌属芽孢杆菌属芽孢杆菌属细菌芽孢的特点细菌芽孢的特点整个生物界中抗逆性最强的生命体，是否能消灭芽孢是衡量整个生物界中抗逆性最强的生命体，是否能消灭芽孢是衡量各种消毒灭菌手段的最重要的指标。各种消毒灭菌手段的最重要的指标。芽孢是细菌的休眠体，在适宜的条件下可以重新转变成为营芽

43、孢是细菌的休眠体，在适宜的条件下可以重新转变成为营养态细胞；产芽孢细菌的保藏多用其芽孢。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、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中的重要指标。大小和着生位置是细菌分类和鉴定中的重要指标。芽孢与营养细胞相比化学组成存在较大差异，容易在光学显微芽孢与营养细胞相比化学组成存在较大差异，容易在光学显微镜下观察。（相差显微镜直接观察；芽孢染色）镜下观察。（相差显微镜直接观察；芽孢染色）人迹罕至的沙漠中存在大量的枯草芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌的芽人迹罕至的沙漠中存在大量的枯草

44、芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌的芽孢。肉毒梭菌的芽孢在沸水中能存活孢。肉毒梭菌的芽孢在沸水中能存活5.0-9.5h之久，而其营养细胞之久，而其营养细胞在在80仅需仅需5-10min即会死亡。即会死亡。芽孢的结构芽孢的结构产产芽芽孢孢细细菌菌芽孢的耐热机制芽孢的耐热机制芽孢与母细胞相比不论化学组成、细微结构、生理功能等方面都完全不同。芽孢与母细胞相比不论化学组成、细微结构、生理功能等方面都完全不同。它含有营养细胞所没有的它含有营养细胞所没有的DPA-Ca（吡啶二羧酸钙盐）（吡啶二羧酸钙盐）渗透调节皮层膨胀学说渗透调节皮层膨胀学说芽孢衣对多价阳离子和水分的透性很差芽孢衣对多价阳离子和水分的透性很差皮层的离

45、子强度很高，产生极高的渗透压夺取皮层的离子强度很高，产生极高的渗透压夺取芽孢核心的水分，结果造成皮层的充分膨胀。芽孢核心的水分，结果造成皮层的充分膨胀。核心部分的细胞质却变得高度失水，核心部分的细胞质却变得高度失水，因此，具极强的耐热性。因此，具极强的耐热性。研究芽孢的意义研究芽孢的意义菌种鉴定；菌种鉴定；提高菌种的筛选效率，有利于菌种保藏；提高菌种的筛选效率，有利于菌种保藏；衡量消毒灭菌手段的重要指标；衡量消毒灭菌手段的重要指标；肉类：肉毒梭菌；肉类：肉毒梭菌；外科器材：破伤风梭菌和产气荚膜梭菌；外科器材：破伤风梭菌和产气荚膜梭菌；实验室和发酵工业：嗜热脂肪芽孢杆菌；实验室和发酵工业：嗜热脂

46、肪芽孢杆菌；以在自然界日常生活中最耐热的一种芽孢嗜以在自然界日常生活中最耐热的一种芽孢嗜热脂肪芽孢杆菌的芽孢为标准。热脂肪芽孢杆菌的芽孢为标准。测得测得121，12 min才能全部死亡。所以一般要求才能全部死亡。所以一般要求121，15 min。实验室常用。实验室常用121，20min。少数芽孢杆菌，如Bacillus thuringiensis在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成形成一颗一颗菱形、方形菱形、方形或不规则型或不规则型的的碱溶性碱溶性蛋白质蛋白质晶体，晶体，为伴孢晶体。为伴孢晶体。伴孢晶体的应用伴孢晶体的应用伴孢晶体对伴孢晶体对200多种昆虫尤其是多种昆虫尤其是鳞翅目的幼虫鳞翅目的幼

47、虫有毒杀作用，有毒杀作用，因而可将这类产伴孢晶体的细菌制成有利于环境保护的生因而可将这类产伴孢晶体的细菌制成有利于环境保护的生物农药物农药细菌杀虫剂细菌杀虫剂。：是Azotobacter vinelandii（棕色固氮菌）等一些固氮菌在外界缺乏营养的条件下，由整个营养细胞外壁加厚、细胞失水而形成的一种抗干旱但不耐热的圆形休眠体。不具繁殖功能。裂殖：多数裂殖：多数二分裂：绝大多数细菌二分裂：绝大多数细菌三分裂：绿色硫细菌三分裂：绿色硫细菌复分裂：蛭弧菌复分裂：蛭弧菌芽殖：少数芽殖：少数硝化杆菌属、芽生杆菌属等硝化杆菌属、芽生杆菌属等10余属细菌余属细菌（四）细菌的繁殖（四）细菌的繁殖二、细菌的群

48、体形态二、细菌的群体形态在固体培养基上（内）的群体形态在固体培养基上（内）的群体形态 一个或几个一个或几个细菌在固体培养基上经生长分裂形成细菌在固体培养基上经生长分裂形成以母细胞为以母细胞为中心中心的一堆肉眼可见的，具有的一堆肉眼可见的，具有一定形态结构一定形态结构的子细胞集团，称为的子细胞集团，称为菌菌菌菌落落落落。如果一个菌落是由一个细菌菌体生长繁殖而成，称为如果一个菌落是由一个细菌菌体生长繁殖而成，称为纯种细纯种细胞群或克隆胞群或克隆（clone）如果将大量某一纯种的细胞密集的接种到固体培养基的较大如果将大量某一纯种的细胞密集的接种到固体培养基的较大表面上，结果长成的表面上，结果长成的菌

49、落联结成一片菌落联结成一片，这叫做，这叫做菌苔菌苔菌苔菌苔（bacterial lawn）菌苔菌苔菌落菌落菌落特征的描述菌落特征的描述 大小：大小：形状：形状：颜色：颜色：透明程度：透明程度：透明、不透明、半透明；透明、不透明、半透明；隆起状态：隆起状态：边缘情况：边缘情况：表面状态：表面状态：光滑、皱褶、同心环；光滑、皱褶、同心环；表面光泽：表面光泽：无光泽、金属光泽；无光泽、金属光泽；质地：质地：油脂状、膜状、粘、脆；油脂状、膜状、粘、脆；菌落特征菌落特征可作分类依据可作分类依据圆、整圆、整不、波状不、波状不、叶状不、叶状规、放状规、放状细菌菌落表面结构、形态及边缘特征细菌菌落表面结构、形

50、态及边缘特征规、扇状规、扇状规、齿状规、齿状规、环状规、环状不、毛毯不、毛毯规、菌丝规、菌丝不、卷发不、卷发不、丝状不、丝状不、根状不、根状细菌菌落特征细菌菌落特征湿润、较光滑、较透明、较粘稠、易挑取、质湿润、较光滑、较透明、较粘稠、易挑取、质地均匀、菌落正反面颜色一致等。地均匀、菌落正反面颜色一致等。液体培养特征液体培养特征称为菌液称为菌液均匀生长均匀生长:混浊混浊不均匀生长不均匀生长:下面沉淀、表面菌膜。下面沉淀、表面菌膜。沉沉淀淀生生长长混混浊浊生生长长表表面面生生长长第二节第二节 放线菌放线菌产生大量的、种类繁多的抗菌素。产生大量的、种类繁多的抗菌素。其次生代谢物可作为生化药物其次生代