《微生物學》主要知識點-02 第二章 原核微生物

1、第二章 原核微生物古菌（archaea）在進化譜系上與細菌（bacteria）和真核生物相互并列，但其在細胞構造上卻與細菌較為接近，同屬于原核生物。原核微生物是指一大類細胞核無核膜包裹，只有稱作核區(qū)(nuclear region)的裸露DNA的原始單細胞生物，包括細菌和古菌兩大群。細菌的細胞膜含由酯鍵連接的脂類，細胞壁中含特有的肽聚糖（無壁的枝原體除外），DNA中一般沒有內含子（但近年來也有例外的發(fā)現(xiàn)）。2.1.1 細菌的定義細菌是一類細胞細而短(0.50.55m)、結構簡單、細胞壁堅韌、以二等分裂方式繁殖和水生性較強的原核微生物。2.1.2 細菌的形態(tài)球狀、桿狀、螺旋狀、三角形、方形、圓盤形

2、等。2.1.3 細菌的構造由于細菌的細胞極其微?。╩）又十分透明，因此用水浸片或懸滴觀察法在光學顯微鏡下進行觀察時，只能看到其大體形態(tài)和運動情況。若要在光學顯微鏡下觀察其細致形態(tài)和主要構造，一般都要對它們進行染色。1884年丹麥醫(yī)生C.Gram創(chuàng)立的革蘭氏染色法（Gram stain）是最為重要的染色方法。2.1.3.1 細菌的一般構造一般細菌共有的結構：細胞壁、細胞膜、細胞質、核質體細胞最外層的一層厚實、堅韌的外被，有固定外形和保護細胞等多種功能。革蘭氏陽性細菌與革蘭氏陰性細菌細胞壁成分的比較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（3095）含量很低（520）磷壁酸含

3、量較高（50）0類脂質一般無（2）含量較高（20）蛋白質0含量較高革蘭氏染色的機制通過結晶紫初染和碘液媒染后，在細胞膜內形成了不溶于水的結晶紫與碘的復合物（CVI dye complex）。革蘭氏陽性細菌由于其細胞壁較厚、肽聚糖網層次多和交聯(lián)致密，故遇乙醇或丙酮作脫色處理時，因失水反而使網孔縮小，再加上它不含類脂，故乙醇處理不會溶出縫隙，因此能把結晶紫與碘復合物牢牢留在壁內，使其仍呈紫色。反之，革蘭氏陰性細菌因其細胞壁薄、外膜層的類脂含量高、肽聚糖層薄和交聯(lián)度差，在遇脫色劑后，以類脂為主的外膜迅速溶解，薄而松散的肽聚糖網不能阻擋結晶紫與碘復合物的溶出，因此，通過乙醇脫色后細胞退成無色。這時，再

4、經沙黃等紅色染料進行復染，就使革蘭氏陰性菌呈現(xiàn)紅色，而革蘭氏陽性菌則仍保留紫色（實為紫加紅色）了。1、革蘭氏陽性細菌的細胞壁革蘭氏陽性細菌細胞壁的特點是厚度大（20-80nm）和化學組分簡單，一般只含90%肽聚糖和10%磷壁酸。肽聚糖又稱粘肽(mucopeptide)、胞壁質(murein)或粘質復合物(mucocomplex)，是真細菌細胞壁中的特有成分。每一肽聚糖單體由三部分組成：雙糖單位：由一個N-乙酰葡糖胺通過-1,4-糖苷鍵與另一個N-乙酰胞壁酸相連，后者為原核生物所特有的已糖。四肽尾或四肽側鏈(tetrapeptide side chain)：是由四個氨基酸分子按L型與D型交替方式

5、連接而成。在金黃色葡萄球菌中，接在N-乙酰胞壁酸上的四肽尾為L-ala D-glu L-lys D-ala，其中兩種D型氨基酸在細菌細胞壁之外很少出現(xiàn)。肽橋或肽間橋(peptide interbridge)：在金黃色葡萄球菌中，肽橋為甘氨酸五肽，它起著連接前后兩個四肽尾分子的“橋梁”作用。目前所知的肽聚糖已超過100種，在這一“肽聚糖的多樣性”中，主要的變化發(fā)生在肽橋上。磷壁酸（teichoic acid）結合在革蘭氏陽性細菌細胞壁上的一種酸性多糖，主要成分為甘油磷酸或核糖醇磷酸。磷壁酸可分兩類，其一為壁磷壁酸，它與肽聚糖分子間進行共價結合，含量會隨培養(yǎng)基成分而改變，一般占細胞壁重量的10%，

6、有時可接近50%。用稀酸或稀堿可以提取。其二為跨越肽聚糖層并與細胞膜相交聯(lián)的膜磷壁酸（又稱脂磷壁酸），由甘油磷酸鏈分子與細胞膜上的磷脂進行共價結合后形成。其含量與培養(yǎng)條件關系不大。可用45%熱酚水提取，也可用熱水從脫脂的凍干細菌中提取。2、革蘭氏陰性細菌的細胞壁肽聚糖革蘭氏陰性細菌的肽聚糖可舉大腸桿菌為代表。它的肽聚糖埋藏在外膜層之內，是僅由1-2層肽聚糖網狀分子組成的薄層(2-3nm)，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。其結構單體與上述革蘭氏陽性菌基本相同，差別僅在于：四肽尾的第3個氨基酸不是L-lys，而是被一種只有在原核微生物細胞壁上才有的內消旋二氨基庚二

7、酸(m-DAP)所代替；沒有特殊的肽橋，其前后兩個單體間的連接僅通過甲四肽尾的第4個氨基酸D-ala的羧基與乙四肽尾的第3個氨基酸mDAP的氨基直接相連，因而只形成較為疏稀、機械強度較差的肽聚糖網套。外膜(outer membrane) 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，有時也稱為外壁。脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）：是位于革蘭氏陰性細菌細胞壁最外層的一層較厚（8-10nm）的類脂多糖類物質，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

8、-抗原）三部分組成。其主要功能為：其中的類脂A是革蘭氏陰性細菌致病物質內毒素的物質基礎；因其負電荷較強，故與磷壁酸相似，也有吸附Mg2+、Ca2+等陽離子以提高其在細胞表面濃度的作用；由于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，例如，根據(jù)LPS抗原性的測定，國際上已報道過的沙門氏菌屬(Salmonella)的抗原型多達2107種（1983年）；是許多噬菌體在細胞表面的吸附受體；具有控制某些物質進出細胞的部分選擇性屏障功能2.1.3.2 細菌的特殊構造不是一般細菌都具有的結構：莢膜、鞭毛、菌毛、芽孢1、莢膜（capsule）：某些細菌細胞壁外存在著一層厚度不定的膠狀物質

9、。主要功能：保濕、儲養(yǎng)、堆積代謝廢物、附著。2、鞭毛 （flagellum）：鞭毛為某些細菌表面的長絲狀、波曲的附屬物。其數(shù)目為一至數(shù)十根，具有運動的功能。不同細菌鞭毛著生情況及數(shù)目不一致。3、菌毛 (pilus) ：菌毛（pilus）是長在細菌體表的一種纖細、中空、短直、數(shù)量較多的蛋白質附屬物。在革蘭氏陰性細菌中較為常見。性菌毛（sex pilus）是一種特殊的菌毛。其功能是在不同性別的菌株間傳遞DNA片段。4、芽孢（endospore）：芽孢為某些細菌生長發(fā)育后期，在細胞內形成的一個圓形或橢圓性的抗逆性休眠體。一個細胞僅形成一個芽孢。芽孢具有極強的抗熱、抗輻射、抗化學藥物和抗靜水壓。芽孢形

10、成（sporulation）：產芽孢的細菌當其環(huán)境中營養(yǎng)缺乏及有害代謝產物積累時，就開始形成芽孢。2.1.4 細菌群體（菌落）的形態(tài)菌落（colony）：將單一微生物或一小堆同種細胞接種在固體培養(yǎng)基上，在適宜的培養(yǎng)條件下，形成以母細胞為中心的一堆肉眼可見的、有一定形態(tài)構造的子細胞集團。菌落特征：大小、形態(tài)、邊緣、隆起、光澤、質地、顏色。 2.2 放線菌（actinomycetes）2.2.1 放線菌（actinomycetes）：一類呈菌絲狀生長、主要以孢子繁殖和陸生性強的原核生物。2.2.2 形態(tài)結構（以 streptomyces 為例）：基內菌絲（substrate mycelium）、

11、氣生菌絲（aerial mycelium）、孢子絲（在菌絲逐步成熟時，由氣生菌絲分化成）。放線菌的一般形態(tài)和構造2.2.3 放線菌的繁殖：橫割分裂。2.2.4 放線菌的菌落特征:干燥、不透明、表面呈緊密的絲絨狀，上有一層色彩鮮艷的干粉；菌落和培養(yǎng)基連接緊密，難以挑??；菌落正反面的顏色常不一致；菌落邊緣培養(yǎng)基的平面有變形現(xiàn)象。2.3 藍細菌（cyanobacteria） 2.3.1 藍細菌（cyanobacteria）：一類進化歷史悠久、G-、無鞭毛、含葉綠素a、具有放氧光合作用的原核微生物。2.3.2 細胞構造： 細胞結構與G-細菌細胞壁極其相似。胞內有類囊體（thylakoids）。細胞內貯

12、藏物（reserve materials）：糖原、聚磷酸鹽、PHB、藍細菌肽（cynophycine）。2.3.3 藍細菌細胞的特化形式：異形胞（heterocyst）：存在于絲狀體藍細菌中的較營養(yǎng)細胞稍大，色淺、壁厚、位于細胞鏈中間或末端，且數(shù)目少而不定的細胞。異形胞是固氮藍細菌的固氮部位。營養(yǎng)細胞的光合產物與異形胞的固氮產物，可通過胞間連絲進行物質交換。靜息孢子（akinete）：一種著生于絲狀體細胞鏈中間或末端的形大、色深、壁厚的休眠細胞，胞內有貯藏性物質，具有抗干旱或冷凍的能力。鏈絲段（hormogonia）：又稱連鎖體或藻殖段，是長細胞斷裂而成的短鏈段，具有繁殖功能。內孢子: 少數(shù)藍

13、細菌種類在細胞內形成許多球形或三角形的內孢子，成熟后可釋放，具有繁殖功能。2.4 支原體、立克次氏體和衣原體2.4.1 支原體（Mycoplasma）：一類無細胞壁、介于獨立生活和細胞內寄生生活間的最小型原核生物。特點：1、個體直徑約為150-300nm，一般為250nm，光學顯微鏡下勉強可見。2、缺乏細胞壁。3、菌落小，直徑一般為0.1-1.0mm，“油煎蛋”狀。4、二等分裂方式繁殖。5、能在含血清、酵母膏、膽固醇等營養(yǎng)豐富的人工培養(yǎng)基上獨立生長。6、具有氧化型或發(fā)酵型的產能代謝，在好氧或厭氧條件下生長。7、對能與核糖體結合、抑制蛋白質合成的四環(huán)素、紅霉素以及毛地黃皂苷等破壞細胞膜結構的表面

14、活性劑極為敏感。由于細胞膜上含有甾醇，故對兩性霉素、制霉菌素等多烯類抗生素十分敏感。分類地位：已知的支原體種類已超過80種。原核生物界（Procaryotae）、柔膜菌門（Tenericutes）、柔膜菌綱（Mollicutes）的支原體目（Mycoplasmatales）。2.4.2 立克次氏體（Rickettsia） 立克次氏體 (Rickettsia)：一類只能寄生在真核細胞內的革蘭氏陰性原核微生物。特點：1、細胞大小一般為0.3-0.60.8-2.0m，光學顯微鏡下清晰可見。2、細胞形態(tài)多變，自桿狀至球狀、雙球狀或絲狀。3、有細胞壁，呈革蘭氏陰性反應。4、在真核細胞內營專性寄生（個別例

15、外），其宿主一般為虱、蚤、蜱、螨等節(jié)肢動物，可傳至人或其他脊椎動物（如嚙齒類）。5、二等分裂方式繁殖。6、對四環(huán)素、青霉素等抗生素敏感。7、有不夠完整的產能代謝途徑，大多只能利用谷氨酸產能而不能利用葡萄糖產能。8、一般可用雞胚、敏感動物或合適的組織培養(yǎng)物（如Hela 細胞株）來培養(yǎng)。9、對熱敏感，一般在56以上經30分鐘即可殺死。 引起人類感染的主要立克次氏體有:普氏立克次氏體（Rickettsia prowazeki）、斑疹傷寒立克次體（Rickettsia typhi）、恙蟲病立克次體（Rickettsia tsutsugamushi）。2.4.3 衣原體（Chlamydia）：一類在真核細胞內營專性能量寄生的小型革蘭氏陰性原核微生物。特點：1、有細胞結構。2、細胞內同時有DNA和RNA兩種核酸。3、有革蘭氏陰性細菌特征的不含肽聚糖的細胞壁。4、細胞內有核糖體。5、有不完整的酶系統(tǒng)，尤其缺乏產能代謝的酶系統(tǒng)，因此須進行嚴格的細胞內寄生。6、以二等分裂方式進行繁殖。7、一般對抑制細菌的一些抗生素和藥物例如青霉素和磺胺等都敏感（但鸚鵡熱衣原體對磺胺具有抗性）。8、在實驗室中，衣原體可培養(yǎng)在雞