第二章原核微生物1(細(xì)菌)

1、1第二章第二章 原核微生物原核微生物22.1 細(xì)菌細(xì)菌2.1.1 細(xì)菌的細(xì)菌的形態(tài)和大小形態(tài)和大小w細(xì)菌：是一類結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、細(xì)胞壁堅(jiān)韌、主要以細(xì)菌：是一類結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、細(xì)胞壁堅(jiān)韌、主要以二分裂方式繁殖和水生性較強(qiáng)的原核微生物，二分裂方式繁殖和水生性較強(qiáng)的原核微生物，也是原核微生物中最具代表性的一類。也是原核微生物中最具代表性的一類。圖圖1-1 常見的三種細(xì)菌典型形態(tài)常見的三種細(xì)菌典型形態(tài)A.球菌球菌 B.桿菌桿菌 C.螺旋菌螺旋菌32.1.1.1 形態(tài)形態(tài)（一）球菌（一）球菌w球菌就是球形的細(xì)球菌就是球形的細(xì)菌菌，它是這類細(xì)菌的總稱，細(xì)胞呈球形或橢圓形。wl 單球菌單球菌w2 雙球菌雙球菌w3鏈球菌

2、鏈球菌w4 四聯(lián)球菌四聯(lián)球菌w5八疊球菌八疊球菌w6 葡萄球菌葡萄球菌圖圖1-24球菌的直徑一般在之間，以下是一些球菌的電鏡照片。鏈球菌鏈球菌這種菌為志賀氏菌屬，能夠引起細(xì)菌性痢疾單球菌和雙球菌單球菌和雙球菌5金金黃黃色色葡葡萄萄球球菌菌引起傷口化膿性感染6（二）桿菌w細(xì)胞呈，菌體直或稍彎，粗短或細(xì)長(zhǎng)。末端鈍圓、尖、膨大或平裁狀。w桿菌細(xì)胞常沿一個(gè)平面分裂，菌體單個(gè)分散存在，或以短鍵狀、長(zhǎng)鏈狀、柵欄狀、絲狀等方式排列。w十分長(zhǎng)的桿狀細(xì)菌又稱為絲菌。7形態(tài)：形態(tài)：1單桿菌、雙桿菌、鏈桿菌單桿菌、雙桿菌、鏈桿菌2長(zhǎng)桿菌、短桿菌、梭桿菌、芽孢桿菌長(zhǎng)桿菌、短桿菌、梭桿菌、芽孢桿菌屬于炭疽熱桿菌，引起皮

3、膚惡瘡及肺部損害8屬與肉毒桿菌屬，可引起食物中毒9細(xì)胞兩端形狀細(xì)胞兩端形狀w桿菌的兩端常呈各種小同的形狀，有半圓形的，有鈍圓形的，還有平截的和略尖的，也有一端大另一端小的。對(duì)同一種桿菌的成熟細(xì)胞來說，細(xì)胞兩端的形狀是穩(wěn)定的。10桿菌的排列桿菌的排列w桿菌細(xì)胞常沿一個(gè)平面桿菌細(xì)胞常沿一個(gè)平面分裂。大多數(shù)茵體分散分裂。大多數(shù)茵體分散為單個(gè)或成對(duì)存在，也為單個(gè)或成對(duì)存在，也有呈長(zhǎng)短不同的鏈狀、有呈長(zhǎng)短不同的鏈狀、柵狀或八字形的排列的，柵狀或八字形的排列的，這些排列方式，有時(shí)并這些排列方式，有時(shí)并非形態(tài)學(xué)特征，而是由非形態(tài)學(xué)特征，而是由生長(zhǎng)階段或培養(yǎng)條件等生長(zhǎng)階段或培養(yǎng)條件等原因造成的，往往是不原因造

4、成的，往往是不穩(wěn)定的。因此，桿菌的穩(wěn)定的。因此，桿菌的排列在分類鑒定中僅作排列在分類鑒定中僅作參考。參考。11（三）螺旋菌 螺旋菌細(xì)胞呈，其中若菌體只有一個(gè)彎曲，。直徑在，長(zhǎng)度不等。根據(jù)彎曲的程度分為弧菌和螺旋菌。 12弧菌：弧菌：菌體略彎曲，弧形不足一周，呈香蕉狀，往往偏端菌體略彎曲，弧形不足一周，呈香蕉狀，往往偏端 單生或叢生鞭毛，與略彎曲的桿菌在形態(tài)上不易區(qū)分。單生或叢生鞭毛，與略彎曲的桿菌在形態(tài)上不易區(qū)分。螺旋菌：螺旋菌：菌體會(huì)轉(zhuǎn)為螺旋狀，一般旋轉(zhuǎn)菌體會(huì)轉(zhuǎn)為螺旋狀，一般旋轉(zhuǎn)26周，兩端生有周，兩端生有鞭毛。鞭毛。13（四）細(xì)菌的特殊形態(tài)（四）細(xì)菌的特殊形態(tài) 除了球狀、桿狀和螺旋狀以外，

5、自然界中還有其他形態(tài)的細(xì)菌，除了球狀、桿狀和螺旋狀以外，自然界中還有其他形態(tài)的細(xì)菌，如柄細(xì)菌，其細(xì)胞為桿狀或梭狀，且細(xì)胞上有柄、菌絲等伸出物。如柄細(xì)菌，其細(xì)胞為桿狀或梭狀，且細(xì)胞上有柄、菌絲等伸出物。近年來，還陸續(xù)發(fā)現(xiàn)少數(shù)三角形、方形和圓盤形等形態(tài)的細(xì)菌。近年來，還陸續(xù)發(fā)現(xiàn)少數(shù)三角形、方形和圓盤形等形態(tài)的細(xì)菌。142.1.1.2 細(xì)菌細(xì)胞的大小細(xì)菌細(xì)胞的大小 細(xì)菌大小的度量單位是細(xì)菌大小的度量單位是m，度量其亞細(xì)，度量其亞細(xì)胞構(gòu)造則用胞構(gòu)造則用nm。球菌大小以其直徑表示，桿。球菌大小以其直徑表示，桿菌和螺旋菌以其長(zhǎng)度和寬度表示。菌和螺旋菌以其長(zhǎng)度和寬度表示。 通常，球菌直徑多為通常，球菌直徑多

6、為0.51 m；小型桿；小型桿菌（菌（0.20.4） mm ；中桿；中桿菌（菌（0.51） m mmm；螺旋菌；螺旋菌（0.31） m m15w 細(xì)菌細(xì)胞一般包括：、。2.1. 2細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)2.1.2.1 細(xì)菌的一般結(jié)構(gòu)細(xì)菌的一般結(jié)構(gòu)16（）細(xì)胞壁（）細(xì)胞壁w細(xì)胞壁位于菌體外表面，較堅(jiān)韌而富有彈性。其功能主要有： w革蘭氏染色革蘭氏染色w 細(xì)胞壁在細(xì)菌分類鑒別中有著十分重要的地位。w 在細(xì)菌染色中有一種常用的染色方法稱為，所有的細(xì)菌通過革蘭氏染色被區(qū)分為兩類。171.染色染色 2.-溶液浸濕溶液浸濕3. 進(jìn)行顏色洗脫進(jìn)行顏色洗脫4.第二次染色第二次染色染色的結(jié)果有兩種，一種情

7、況，細(xì)菌呈現(xiàn)第一次染色的效果，稱（G+），這一類細(xì)菌稱；另一種情況，細(xì)菌呈現(xiàn)第二次染色的效果；稱（G-），這類細(xì)菌稱。 不同種類的細(xì)菌的革蘭氏染色反應(yīng)是特定的，這種區(qū)別。如圖1819w G+細(xì)菌的細(xì)胞壁厚度在2025nm，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單只有一層，化學(xué)組成中為75%肽聚糖肽聚糖，其余為胞壁酸胞壁酸，肽聚糖是由肽鏈中的氨基酸殘基與糖鏈中的單糖分子連接而成，；磷壁酸是由磷酸與多糖通過脂鍵形成的磷酸多糖，為革蘭氏陽性菌所特有。w 在第一次染色時(shí)，細(xì)菌吸附染料分子顯示紫色，當(dāng)用，由于兩種物質(zhì)均不被溶解，而且細(xì)胞壁被乙醇吸去了結(jié)合水，細(xì)胞內(nèi)的，細(xì)菌仍呈，第二次染色染不上去新顏色。最終顯示為G+。 20w G-細(xì)

8、菌的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，分為內(nèi)壁層和外壁層。內(nèi)壁層緊貼細(xì)胞膜，由組成，。外壁層可再分為內(nèi)、中、外三層，內(nèi)層為層，中間為，最外層為層。某些細(xì)菌的脂多糖是毒素的主要成分。在第一次染色時(shí)，細(xì)菌吸附染料分子顯示紫色，當(dāng)用95%乙醇處理時(shí)，細(xì)胞內(nèi)的，細(xì)菌呈無色透明，第二次染色第二次染色時(shí)又吸附新的顏色呈紅色紅色。最終顯示為G-。 2122（二）細(xì)胞膜（二）細(xì)胞膜 w 細(xì)菌的細(xì)胞膜與其他生物的結(jié)構(gòu)與組成類似細(xì)菌的細(xì)胞膜與其他生物的結(jié)構(gòu)與組成類似，為為23細(xì)胞膜的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu) 基本成分是整齊排列的兩層磷脂分子。每一磷脂分子有一個(gè)帶基本成分是整齊排列的兩層磷脂分子。每一磷脂分子有一個(gè)帶

9、正電荷的極性頭和一個(gè)不帶電荷的非極性頭。各種蛋白質(zhì)分子鑲嵌正電荷的極性頭和一個(gè)不帶電荷的非極性頭。各種蛋白質(zhì)分子鑲嵌在磷脂雙分子層，深淺不一。在磷脂雙分子層，深淺不一。24細(xì)胞膜的功能細(xì)胞膜的功能可控制細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)（營養(yǎng)物質(zhì)和代謝物質(zhì)）的運(yùn)輸可控制細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)（營養(yǎng)物質(zhì)和代謝物質(zhì)）的運(yùn)輸起維持細(xì)胞內(nèi)正常滲透壓的屏障作用起維持細(xì)胞內(nèi)正常滲透壓的屏障作用是合成細(xì)胞壁各種組分（脂多糖、肽聚糖、磷壁酸）是合成細(xì)胞壁各種組分（脂多糖、肽聚糖、磷壁酸）和莢膜等大分子物質(zhì)的場(chǎng)所和莢膜等大分子物質(zhì)的場(chǎng)所是進(jìn)行氧化磷酸化或光合磷酸化的產(chǎn)能基地是進(jìn)行氧化磷酸化或光合磷酸化的產(chǎn)能基地?fù)碛性S多酶擁有許多酶是電子傳遞鏈

10、的所在部位是電子傳遞鏈的所在部位是鞭毛的著生點(diǎn)是鞭毛的著生點(diǎn)提供鞭毛運(yùn)動(dòng)所需要的能量提供鞭毛運(yùn)動(dòng)所需要的能量25（三）間體（三）間體26（四）細(xì)胞質(zhì)（四）細(xì)胞質(zhì)w被細(xì)胞膜包圍著的除核質(zhì)體外的一切透明、被細(xì)胞膜包圍著的除核質(zhì)體外的一切透明、膠狀及顆粒狀的物質(zhì)，總稱為細(xì)胞質(zhì)。主要膠狀及顆粒狀的物質(zhì)，總稱為細(xì)胞質(zhì)。主要包括核糖體、貯藏性顆粒、各種酶類、中間包括核糖體、貯藏性顆粒、各種酶類、中間代謝物、無機(jī)鹽、載色體和質(zhì)粒等。代謝物、無機(jī)鹽、載色體和質(zhì)粒等。27核糖體核糖體 原核微生物的核糖體是分散在細(xì)胞原核微生物的核糖體是分散在細(xì)胞質(zhì)中的亞微顆粒，質(zhì)中的亞微顆粒， 是合成蛋白質(zhì)的部位。是合成蛋白質(zhì)的

11、部位。它由核糖核酸（它由核糖核酸（RNA）蛋白質(zhì)組成，其）蛋白質(zhì)組成，其中中RNA占占60，蛋白質(zhì)占，蛋白質(zhì)占40。28w這些顆粒通常較大，為單層膜所包圍，這些顆粒通常較大，為單層膜所包圍，在營養(yǎng)過剩是積累，在營養(yǎng)物質(zhì)貧乏時(shí)在營養(yǎng)過剩是積累，在營養(yǎng)物質(zhì)貧乏時(shí)消耗。一般而言，一種細(xì)菌只有一種貯消耗。一般而言，一種細(xì)菌只有一種貯藏性顆粒，也有兩種或多種貯藏性顆粒藏性顆粒，也有兩種或多種貯藏性顆粒存在的存在的 細(xì)菌。細(xì)菌。貯藏性顆粒貯藏性顆粒29w聚聚 -羥基丁酸（羥基丁酸（poly一一hydroxybutyric acid簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱 PHB）顆粒顆粒 w 聚聚 -羥丁酸是羥丁酸是 -羥丁酸的多聚體，

12、是脂類代謝產(chǎn)羥丁酸的多聚體，是脂類代謝產(chǎn)物物的一種，不溶于水，易被脂溶性染料著色，的一種，不溶于水，易被脂溶性染料著色，光學(xué)顯微鏡下可見。羥基丁酸分子呈酸性，當(dāng)其光學(xué)顯微鏡下可見。羥基丁酸分子呈酸性，當(dāng)其聚合為聚聚合為聚 -羥基丁酸時(shí)，成為中性脂肪酸，從而羥基丁酸時(shí)，成為中性脂肪酸，從而維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境中性。維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境中性。，可直接或間接用作還原力。，可直接或間接用作還原力。在許多細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)內(nèi)經(jīng)?？砂l(fā)現(xiàn)在許多細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)內(nèi)經(jīng)?？砂l(fā)現(xiàn)PHB顆粒。顆粒。30異染顆粒異染顆粒 異染顆粒是異染顆粒是。用藍(lán)色。用藍(lán)色染料染色后，不呈藍(lán)色而呈紫紅色，故稱異染料染色后，不呈藍(lán)色而呈紫紅色，故稱異染粒。它染粒

13、。它，。在菌種鑒定上有一定意義。在菌種鑒定上有一定意義。31硫粒硫粒，硫磺細(xì)菌生活在含，硫磺細(xì)菌生活在含H2S的環(huán)境中時(shí)，如腐臭的污泥中，它們細(xì)胞的環(huán)境中時(shí)，如腐臭的污泥中，它們細(xì)胞內(nèi)積累折光性很強(qiáng)的硫粒，作為內(nèi)積累折光性很強(qiáng)的硫粒，作為；硫粒也是某些；硫粒也是某些，如氧化硫，如氧化硫硫桿菌貯存的硫桿菌貯存的，能通過氧化元素硫?yàn)?，能通過氧化元素硫?yàn)榱蛩岫@取能量。這些顆粒不是所有細(xì)菌都同硫酸而獲取能量。這些顆粒不是所有細(xì)菌都同樣具有，樣具有，。32 又稱羧酶體，某些化能自養(yǎng)細(xì)菌菌體中含又稱羧酶體，某些化能自養(yǎng)細(xì)菌菌體中含有一類多角形的細(xì)胞內(nèi)含物，它的大小與噬菌有一類多角形的細(xì)胞內(nèi)含物，它的大小

14、與噬菌體相仿。體相仿。羧化體羧化體 許多營光合作用、無鞭毛運(yùn)動(dòng)的水生細(xì)菌許多營光合作用、無鞭毛運(yùn)動(dòng)的水生細(xì)菌的細(xì)胞內(nèi)，常含有為數(shù)眾多的充滿氣體的小泡的細(xì)胞內(nèi)，常含有為數(shù)眾多的充滿氣體的小泡囊，稱為氣泡。氣泡由厚約囊，稱為氣泡。氣泡由厚約2nm的蛋白質(zhì)膜所的蛋白質(zhì)膜所包圍，包圍，具有，具有。氣泡氣泡33（五）核質(zhì)體（五）核質(zhì)體w 核質(zhì)體是原核生物所特有的原始細(xì)胞核。，為細(xì)菌遺傳物質(zhì)，卷曲折疊于核區(qū)。，這是原核生物與真核生物一個(gè)主要的區(qū)別之處。核質(zhì)體342.1.2.2 細(xì)菌細(xì)胞的特殊結(jié)構(gòu)細(xì)菌細(xì)胞的特殊結(jié)構(gòu)(一一)莢膜莢膜w是某些細(xì)菌在新陳代謝過程中形成的，是某些細(xì)菌在新陳代謝過程中形成的，。w厚約

15、200nm，稱為莢膜莢膜或或大莢膜大莢膜；w厚度小于小于200nm稱稱為微莢膜為微莢膜；w無明顯邊緣，疏松地向周圍環(huán)境擴(kuò)散的，稱為粘液粘液層層。w若粘液層局限化于細(xì)胞一端，就稱為粘接物粘接物，可可使細(xì)胞特異性地附著在物體表面使細(xì)胞特異性地附著在物體表面。35，即成為菌膠團(tuán)菌膠團(tuán)。36w1.莢膜的化學(xué)組成莢膜的化學(xué)組成w 莢膜的含水率在細(xì)菌莢膜有的含 、；還有的含脂類或脂類蛋白的復(fù)合體。w2.染色觀察染色觀察w 莢膜含水率太高，很難著色，可用(亦稱襯托法)，先用染料染菌體，然后用墨汁將背景涂黑。這樣就可襯托出菌體和背景之間的透明區(qū)，這透明區(qū)就是莢膜。w3.莢膜的功能莢膜的功能當(dāng)，莢膜可被，含蛋白

16、質(zhì)的莢膜還可作；病原菌具有莢膜有助于其侵染人體；莢膜保護(hù)致病菌免受宿主吞噬細(xì)胞的吞噬，同時(shí)保護(hù)細(xì)菌免受干燥的影響。37w 。猶如一條長(zhǎng)鞭，故稱之為鞭毛。鞭毛長(zhǎng)度往往超過長(zhǎng)度往往超過菌體若干倍，菌體若干倍，在之間，但直徑很細(xì)直徑很細(xì)，一般為10nm20nm，需用電鏡才能觀察。著生方式見左圖。38實(shí)驗(yàn)室可采用特殊染色，使染料的復(fù)合物附著并積累在鞭毛上，加粗其直徑， 可用普通光學(xué)顯微鏡觀察。3940w菌毛是長(zhǎng)在細(xì)菌體表的一種、（250根300根）的蛋白質(zhì)附屬物，長(zhǎng)度一般在0.22.0um,外形上，如兔毛、狗毛、鴨毛等等，故稱為菌毛。革蘭氏陰性細(xì)菌，少數(shù)革蘭氏陽性細(xì)菌亦有。菌毛有很多類型，具不同功能，

17、主主。w形狀介于鞭毛與上述普通菌毛之間的一種特殊菌毛稱為性菌毛，或稱，每一個(gè)有性細(xì)菌有1根4根，。41w芽孢有多層結(jié)構(gòu)，可分別剝離。如圖由內(nèi)至外，依次為 主要由蛋白質(zhì)、脂類和糖組成；一層或幾層 主要成分是角蛋白，非常致密，通透性差，能夠阻止各類化學(xué)物質(zhì)包括殺菌劑的進(jìn)入；42w 很厚，主要成分為芽孢特有的肽聚糖，其中含有一種特殊的物質(zhì)二者形成了一種極為耐熱的凝膠狀物質(zhì)，在沸水中芽孢也可存活數(shù)小時(shí)。 中含水量極低，細(xì)胞內(nèi)代謝極為緩慢，處于休眠狀態(tài)。43。當(dāng)將芽孢置于一個(gè)合適的環(huán)境中，芽孢萌發(fā)，又會(huì)變?yōu)槠胀ǖ募?xì)胞結(jié)構(gòu)，失去各類抵抗功能。一個(gè)細(xì)菌細(xì)胞只能形成一個(gè)芽孢，。w能否形成芽孢，芽孢的形狀、大小

18、及其在細(xì)胞內(nèi)的位置（如圖），在分類鑒定上有一定意義。44w能形成芽孢的細(xì)菌種類不多，（Bacillus）和（Cletridium）。它們都是，很多都是強(qiáng)致病菌，如肉毒梭菌、破傷風(fēng)梭菌，有些形成的芽孢膨大，寬度明顯超過菌體。 芽孢寬度超過菌體，使細(xì)胞呈梭狀45他有這樣幾個(gè)過程46w芽孢的形成對(duì)于產(chǎn)芽孢菌度過困境有著極為芽孢的形成對(duì)于產(chǎn)芽孢菌度過困境有著極為重要的意義，芽孢可在普通條件下保存幾年重要的意義，芽孢可在普通條件下保存幾年甚至幾十年都依然可以復(fù)活。甚至幾十年都依然可以復(fù)活。w了解芽孢的重要性了解芽孢的重要性在于：47 細(xì)菌的繁殖方式很多，分子生物學(xué)研究表明，細(xì)菌二分裂時(shí)，細(xì)菌環(huán)狀DNA懸

19、掛在細(xì)胞膜上，DNA先復(fù)制，形成兩個(gè)環(huán)狀DNA，由于細(xì)胞膜生長(zhǎng)，兩個(gè)DNA間的距離拉開，中間細(xì)胞膜向內(nèi)凹陷形成橫隔壁，細(xì)菌一分為二形成兩個(gè)細(xì)菌。4849w由于細(xì)菌個(gè)體很小，單個(gè)細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖不能用肉眼直接觀察，所以通常采用群體生長(zhǎng)的結(jié)果即菌落的特征來描述。培養(yǎng)基就是培養(yǎng)細(xì)菌的物質(zhì)，有液體固體之分，固體培養(yǎng)基有的是天然物質(zhì)，如土豆、饅頭及其他各種固體食物，微生物學(xué)研究中多使用人工制作的固體瓊脂培養(yǎng)基。w把細(xì)菌生長(zhǎng)必需的營養(yǎng)物質(zhì)如糖、無機(jī)氮有機(jī)氮以及其他物質(zhì)溶解于水，調(diào)整好合適的pH就制成了液體培養(yǎng)基，向其中加入瓊脂(約2)加熱到100，然后再冷卻就制成了固體培養(yǎng)基。常用的固體培養(yǎng)基容器稱為培養(yǎng)皿

20、培養(yǎng)皿。 50細(xì)菌菌落細(xì)菌菌落(a)固體培養(yǎng)基表面形成的細(xì)菌（固體培養(yǎng)基表面形成的細(xì)菌（Staphylccoccus aureus）菌落；）菌落； (b)細(xì)菌（細(xì)菌（Staphylccoccus aureus）細(xì)胞的電子顯微鏡圖片（）細(xì)胞的電子顯微鏡圖片（X 57,000）(a) (b) 51(a) (b)細(xì)菌菌落中的細(xì)胞形態(tài)細(xì)菌菌落中的細(xì)胞形態(tài)（a）固體培養(yǎng)基上鏈球菌菌落的電鏡掃描圖片（）固體培養(yǎng)基上鏈球菌菌落的電鏡掃描圖片（X4800）；）；(b) 固體培養(yǎng)基上固體培養(yǎng)基上Vibrio cholerae菌落的邊緣（菌落的邊緣（X5400）52是一種盛放固體培養(yǎng)基的圓形帶蓋兒內(nèi)空的玻璃容器，其中加入培養(yǎng)基后，細(xì)菌在培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，會(huì)形成各種顏色和外觀的菌落。53，當(dāng)固定培養(yǎng)基成分及培養(yǎng)條件相同時(shí)，不同種類微生物形成的菌落特征是固定的，可作為微生物鑒定的重要依據(jù)。54細(xì)菌菌落特征細(xì)菌菌落特征正面觀正面觀：1.扁平扁平 2.隆起隆起 3.低凸起低凸起 4.高凸起高凸起