原核微生物優(yōu)秀公開課

第二章原核微生物在生物分類中，屬于原核生物界，包括真細菌的細菌門和藍細菌門。細菌門有衣原體、立克次氏體、支原體、螺旋體、粘細菌、古（生）細菌、細菌（真細菌）、放線菌。藍細菌門有藍細菌。重點介紹細菌（包括古細菌）、放線菌和藍細菌。

原核微生物真細菌(Eubacteria)古生菌（Archaea)

一般細菌放線菌支原體、立克次氏體、衣原體等細胞無核膜包圍的,DNA裸露的一大類。藍細菌(Crynobacteria)

本章主要內(nèi)容細菌：形態(tài)結(jié)構(gòu)、培養(yǎng)特征、物理化學性質(zhì)；古菌：特點、分類；放線菌：形態(tài)、培養(yǎng)、應用；藍細菌：特點、分類。第一節(jié)

細菌（續(xù)）另外，在環(huán)境工程中，我們經(jīng)常會遇到一種被稱為絲狀菌的形態(tài)，在水體、潮濕土壤及活性污泥中普遍存在，如球衣菌、發(fā)硫菌等。在我們的教材上將其列為第四種細菌形態(tài)。所謂絲狀菌，其實是由柱狀或橢圓狀的細菌細胞一個一個連接而成的，外面有透明的硬質(zhì)化的粘性物質(zhì)包裹（稱為鞘）。所以它實際上是一種細菌的群體形態(tài)，故從嚴格意義上來說，是不應把它列為細菌的個體形態(tài)的，但從實際應用的角度，這種分法也是具有價值的。

顯微鏡下的絲狀菌真細菌－－球菌（coccus）形態(tài)根據(jù)分裂方向及相互間連接方式又分為單球菌、雙球菌、鏈球菌、四聯(lián)球菌、八疊球菌、葡萄球菌等。是分類的一個依據(jù)。單球菌例：脲微球菌,雙球菌－－成對排列例：肺炎雙球菌(肺炎鏈球菌),鏈球菌－－成鏈條狀例：乳鏈球菌,四聯(lián)球菌－－四個疊在一起成田字形例：四聯(lián)微球菌,八疊球菌－－八個疊成立方體,例：甲烷八疊球菌,葡萄球菌－－不規(guī)則排成一串例：金黃色葡萄球菌右圖自上而下：雙球菌、鏈球菌、四聯(lián)球菌、八疊球菌、葡萄球菌真細菌－－球菌（coccus）形態(tài)淋病奈瑟氏球菌

真細菌－－桿菌（bacillus）形態(tài)細胞呈桿狀或圓柱形，一般其粗細（直徑）比較穩(wěn)定，而長度則常因培養(yǎng)時間、培養(yǎng)條件不同而有較大變化。分：短桿狀、棒桿狀、梭狀、分枝狀、螺桿狀

桿菌的排列方式常因生長階段和培養(yǎng)條件而發(fā)生變化，一般不作為分類依據(jù)。真細菌－－桿菌（bacillus）形態(tài)銅綠假單胞菌（綠膿桿菌）

蠟狀芽孢桿菌真細菌－－桿菌（bacillus）形態(tài)

梭狀芽孢桿菌真細菌－－螺旋菌（spirilla）形態(tài)弧菌（vibrio)：螺旋周數(shù)不足一圈細菌螺菌（spirillum)：2～6圈小型、堅硬的螺旋狀細菌螺旋體（spirochaeta)：螺旋周數(shù)超6周，體長柔軟弧菌鞭毛偏端生，螺菌鞭毛兩端生迂回螺菌真細菌－－螺旋菌（spirilla）形態(tài)

霍亂弧菌梅毒密螺旋體真細菌－－異常形態(tài)環(huán)境條件變化：培養(yǎng)時間過長，細胞衰老、營養(yǎng)缺乏、代謝物積累等物理化學因子刺激，阻礙細胞正常發(fā)育等可造成細胞異常形態(tài)產(chǎn)生。真細菌－－大?。ㄒ驭蘭表示）費氏刺骨魚菌(0.08mmx0.6mm)

(Epulopisciumfishelsoni)1985年發(fā)現(xiàn)）球菌----直徑為0.5~2.0μ.螺旋菌－－細胞個體形狀呈螺旋卷曲狀，螺旋的數(shù)目和螺距隨菌的不同而不同。其大小約為：(0.25－1.7)×(2—60)μ螺紋不滿一圈的稱為弧菌，如逗號弧菌；螺紋在一圈以上的稱為螺菌，如紫硫螺旋菌和紅螺菌。注意:在正常情況下，細菌的個體形態(tài)是相對穩(wěn)定的，故它也是細菌分類時的重要依據(jù)。但是，環(huán)境條件的變化，如營養(yǎng)條件、溫度、培養(yǎng)時間等，會引起細菌個體形態(tài)的改變或畸形；不同的種類和菌齡，在個體發(fā)育過程中，細菌的大小有變化，剛分裂的新細菌小，隨發(fā)育逐漸變大，老齡細菌又變?。涣硗?，有的細菌種，是多形態(tài)的，即在其生命的不同階段，會有不同的個體形態(tài)出現(xiàn)。因此，在描述細菌的個體形態(tài)時，需要在給定條件下（給定的培養(yǎng)基、培養(yǎng)溫度、時間等）。細菌細胞構(gòu)造模式圖細菌細胞結(jié)構(gòu)一般結(jié)構(gòu)：CW、CM、擬核、CP特殊結(jié)構(gòu)：鞭毛、芽孢、莢膜等

（一）細菌的一般結(jié)構(gòu)1、細胞壁（cellwall）

細胞最外一層堅韌厚實的外被，

主要由肽聚糖構(gòu)成，還有蛋白質(zhì)、脂類等。作用：1）維持外形，提高機械強度2）為細胞生長、分裂、運動必需3）阻礙抗生素、蛋白酶等大分子進入4）抗原性、對抗生素和噬菌體的敏感性

細菌細胞結(jié)構(gòu)－－CW第一節(jié)

細菌（續(xù)）結(jié)果：G+菌是紫色，G-菌是紅色。G+菌和G-菌的差異主要在于細胞壁組成和結(jié)構(gòu)上的不同

見圖和表

細菌細胞結(jié)構(gòu)－－G+CW厚（20～80nm），化學成分簡單，含90％肽聚糖和10％磷壁酸。肽聚糖（peptidoglycan）

真細菌細胞壁特有成分，如：金葡菌肽聚糖厚20～80nm，40層左右的網(wǎng)格分子交集覆蓋細胞上。

細菌細胞結(jié)構(gòu)－－G+CWG+肽聚糖立體結(jié)構(gòu)

四肽尾

肽橋

聚糖：NAG和NAMNAG：N－乙酰葡糖胺NAM：N－乙酰胞壁酸雙糖單位中的β-1,4-糖苷鍵很容易被溶菌酶(lysozyme)所水解，從而引起細菌因肽聚糖細胞壁的“散架”而死亡。肽聚糖肽聚糖三部分組成：

雙糖單位：NAG和NAM以β－1，4－糖苷鍵連接。溶菌酶水解此位點.四肽尾或四肽側(cè)鏈：四個aaL型與D型交替連接。L-AlaD-GluL-LysD-Ala肽橋：Gly五肽連接兩個四肽尾細菌肽聚糖100多種，主要是肽橋有變化。G+肽聚糖單體構(gòu)造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（teichoicacid）G+CW特有的酸性多糖，主要甘油磷酸或核糖醇磷酸。細菌細胞結(jié)構(gòu)－－G+CW壁磷壁酸：與肽聚糖共價結(jié)合，含量與培養(yǎng)基有關(guān)。

可用稀酸或稀堿提取。膜磷壁酸：跨越肽聚糖層與CM交聯(lián)。含量與培養(yǎng)條件關(guān)系不大。又叫脂磷壁酸?？捎?5%熱酚水提取，也可用熱水從脫脂的凍干細菌中提取。

調(diào)節(jié)細胞內(nèi)自溶素活力，防止細胞自溶細菌細胞結(jié)構(gòu)－－G+CW磷壁酸（teichoicacid）主要功能

磷酸的負電荷提高細胞周圍的Mg2＋濃度，保證細胞膜上需要Mg2＋合成酶活性貯藏磷增強某些致病菌對宿主的粘連、避免白細胞吞噬及抗補體噬菌體特異吸附受體賦予G＋特異表面抗原細菌細胞結(jié)構(gòu)－－G－CW肽聚糖外膜周質(zhì)空間外膜蛋白1.肽聚糖1～2層肽聚糖（2～3nm），單體結(jié)構(gòu)與G＋基本同。與G＋差別：四肽尾第三個氨基酸為內(nèi)消旋二氨基庚二酸（m-DAP）沒有特殊肽橋，兩單體連接前一四肽尾的第四個氨基酸D-Ala羧基與后一個四肽尾第三氨基酸m-DAP氨基直接連接

細菌細胞結(jié)構(gòu)－－G－CW細菌細胞結(jié)構(gòu)－－G－CW革蘭氏陰性菌肽聚糖2.外膜CW外，脂多糖、磷脂、脂蛋白組成。脂多糖（LPS）：最外層，類脂A、核心多糖、

O-抗原組成。

細菌細胞結(jié)構(gòu)－－G－CW細菌細胞結(jié)構(gòu)－－G－CW功能：類脂A是G–致病物質(zhì)內(nèi)毒素

物質(zhì)基礎(chǔ)負電，與磷壁酸相似，吸附

陽離子LPS結(jié)構(gòu)多變，決定Ag多樣性噬菌體表面吸附受體部分選擇性屏障3.外膜蛋白如：脂蛋白（lipoprotein）共價鍵使外膜層牢固連接在肽聚糖內(nèi)壁層。孔蛋白：36000蛋白亞基構(gòu)成的三聚體，中間1nm孔，控制抗生素進出。已知非特異孔蛋白（任何親水分子進出）和特異孔蛋白（幾種特異物質(zhì)進出）

細菌細胞結(jié)構(gòu)－－G－CW細菌細胞結(jié)構(gòu)－－G－CW孔蛋白（porins）對進入外膜層的物質(zhì)進行選擇。

脂蛋白4.周質(zhì)空間外膜和CM之間，12～15nm厚，膠狀。

細菌細胞結(jié)構(gòu)－－G－CW周質(zhì)空間細菌細胞結(jié)構(gòu)－－G－CW周質(zhì)空間含許多周質(zhì)蛋白（periplasmicproteins）如：水解酶、合成酶、運送物質(zhì)的結(jié)合蛋白、受體蛋白（與細胞趨化性有關(guān)）。

周質(zhì)蛋白提?。豪湫菘耍B透休克）法細菌放Tris-EDTA的20％蔗糖溶液保溫，質(zhì)壁分離，快速4℃，0.005MMgCl2稀釋降溫，離心。細菌細胞結(jié)構(gòu)－－

特殊細菌CW某些G＋的分枝桿菌和諾卡氏菌：

細胞壁含有大量霉菌酸（Mycolicacid－一種枝鏈羥基脂質(zhì)）

與感染能力有關(guān)；

簡單染色很難使其著色

抗酸性染色

：1）細胞與堿性復紅和苯酚的混合液一起加熱；2）

酸性酒精脫色；3）美藍復染；陽性為紅色，陰性為藍色細菌細胞結(jié)構(gòu)－－

特殊細菌CW用抗酸性染色對宿主體內(nèi)的麻風及結(jié)核分枝桿菌病原體進行檢測自發(fā)突變或人為得到缺壁細菌。

細菌細胞結(jié)構(gòu)－－CW缺陷細菌缺壁細菌實驗室或宿主體內(nèi)形成自然界長期進化形成——支原體缺壁突變——L－型細菌人工去壁

基本去盡

原生質(zhì)體（G＋）

部分去掉

球狀體（G-）1.L型細菌1935年英國Lister預防醫(yī)學研究所發(fā)現(xiàn)而得名。自發(fā)突變形成的CW缺損細菌，細胞膨大，對滲透壓敏感，能變形通過細菌濾器，“油煎蛋”菌落。專指實驗室或宿主自發(fā)突變、遺傳性狀穩(wěn)定、CW缺陷菌

細菌細胞結(jié)構(gòu)－－CW缺陷細菌大腸桿菌、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(fā)現(xiàn)，被認為可能與針對細胞壁的抗菌治療有關(guān)。2.原生質(zhì)體人為用溶菌酶除CW或青霉素抑制CW合成得CM包裹的球狀細胞，一般G＋特點：對環(huán)境條件變化敏感；即使有鞭毛，也不能運動；對噬菌體不敏感；外源基因容易導入；在適宜條件下能形成菌落細菌細胞結(jié)構(gòu)－－CW缺陷細菌3.球狀體

同樣方法處理G-，殘留部分CW的球形體，比原生質(zhì)體抗性強。球狀體特點：(與原生質(zhì)體類似）

無完整CW，球狀，滲透壓敏感，革蘭氏染色陰性無法運動，對噬菌體不敏感，比正常細菌易導入外源遺傳物質(zhì)，是遺傳和原生質(zhì)體育種好材料細菌細胞結(jié)構(gòu)－－CW缺陷細菌支原體（Mycoplasma）自然選擇，因其CM含甾醇，較高機械強度。細菌細胞結(jié)構(gòu)－－CW缺陷細菌CW內(nèi)側(cè)，柔軟、彈性、半透明，半透性薄膜，7～8nm。磷脂磷脂30－40％，

＋蛋白60－70％，約2％的多糖電鏡下，暗－明－暗磷脂極性頭，疏水尾。證明：

質(zhì)壁分離、選擇性染色、原生質(zhì)體破裂、電子顯微鏡觀察

2、細菌細胞結(jié)構(gòu)－－CM磷脂分子結(jié)構(gòu)：有甘油磷脂和鞘磷脂兩種。

細菌細胞結(jié)構(gòu)－－CMCM組成－－磷脂

甘油磷脂左到右分別是磷脂酰乙醇胺、磷脂酰絲氨酸、磷脂酰膽堿、磷脂酰肌醇鞘磷脂

磷脂分子細菌細胞結(jié)構(gòu)－－CM非極性尾則由長鏈脂肪酸通過酯鍵連接在甘油的C1和C2位上組成，其鏈長和飽和度因細菌種類和生長溫度而異。在極性頭的甘油3C上，不同種微生物具有不同的R基，如磷脂酸、磷脂酰甘油、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰膽堿、磷脂酰絲氨酸或磷脂酰肌醇等。CM組成－－磷脂細菌細胞結(jié)構(gòu)－－CM在生理溫度下，脂肪酸末端排列成固定的晶格。不飽和脂肪酸的雙鍵可導致膜結(jié)構(gòu)的變形。當磷脂分子中二者同時存在時，在一定條件下就阻礙了形成晶格結(jié)構(gòu)所需要的有秩序排列。膜的流動性很大程度上取決于不飽和脂肪酸的結(jié)構(gòu)和含量。細胞膜上長鏈脂肪酸的鏈長和飽和度因細菌種類和生長溫度而異，通常生長溫度要求越高的種，其飽和度也越高，反之則低。CM組成－－磷脂細菌細胞結(jié)構(gòu)－－CMCM組成－－蛋白質(zhì)具運輸作用的整合蛋白（integralprotein)或內(nèi)在蛋白（intrinsicprotein）具酶促作用的周邊蛋白（peripheralprotein）或膜外蛋白（

extrinsicprotein）細菌細胞結(jié)構(gòu)－－CMCM組成－－液態(tài)鑲嵌模型（fluidmosaicmodel）1）膜主體脂雙分子層2）流動性3）蛋白鑲嵌或貫穿或浮在表面4）不對稱性1972年，辛格（J.S.Singer）和尼科爾森（G.L.Nicolson）由磷脂分子形成的雙分子膜中加入甾醇類物質(zhì)可以提高膜的穩(wěn)定性

細菌細胞結(jié)構(gòu)－－CM甾醇的一般結(jié)構(gòu)真核生物細胞膜中一般含有膽固醇等甾醇，含量為5%-25%。原核生物與真核生物的最大區(qū)別就是其細胞膜中一般不含膽固醇，而是含有hopanoid（藿烷類化合物

）。

1）選擇運輸2）維持滲透壓3）合成CW和糖被重要基地4）細胞產(chǎn)能場所5）鞭毛基體著生點和旋轉(zhuǎn)供能細菌細胞結(jié)構(gòu)－－CMCM功能

不同種類細菌的膜在其結(jié)構(gòu)和功能方面存在很大差異。

這種差異非常巨大且具有特征性，因此膜化學可被用于

對細菌進行鑒定。

細胞質(zhì)（cytoplasm)：除核區(qū)外的半透明、膠狀、顆粒狀物質(zhì)總稱。含水量80％左右。內(nèi)含物（inclusionbody）：顆粒狀構(gòu)造，如：貯藏物、氣泡等。3、細菌細胞結(jié)構(gòu)－－CP和內(nèi)含物細胞質(zhì)主要成分為核糖體、貯藏物、多種酶類和中間代謝物、質(zhì)粒、各種營養(yǎng)物和大分子的單體等，少數(shù)細菌還有類囊體、羧酶體、氣泡或伴孢晶體等。位于細胞膜以內(nèi)，除核物質(zhì)以外的無色透明的粘稠物質(zhì)，又稱原生質(zhì)。

化學組成：由蛋白質(zhì)、核酸、脂類、無機鹽、水等物質(zhì)組成。作用：含有各種酶系統(tǒng)，是進行新陳代謝的活動場所。內(nèi)含物：細胞質(zhì)內(nèi)存在各種顆粒和結(jié)構(gòu)，它們擔負著重要的生理功能。如核糖體和內(nèi)含顆粒。

核糖體：分散在細胞質(zhì)中的亞微顆粒，由RNA和蛋白質(zhì)組成。它是合成蛋白質(zhì)的場所。內(nèi)含顆粒：細胞在營養(yǎng)過剩時，會形成一些顆粒貯藏物，如：異染粒、聚-羥基丁酸（PHB）、硫粒、淀粉粒等。內(nèi)含顆粒的產(chǎn)生，與環(huán)境條件有著十分密切的關(guān)系。

3、細菌細胞結(jié)構(gòu)－－CP和內(nèi)含物不同化學成分累積成的不溶沉淀顆粒，貯藏營養(yǎng)物。

糖原：E.Coli、芽孢桿菌、藍細菌等

碳源及能源PHB：固氮菌、產(chǎn)堿菌、腸桿菌

硫粒：紫硫細菌、絲硫細菌、貝氏硫桿菌

氮源：

藍細菌的藻青素、藻青蛋白

磷源（異染粒）：迂回螺菌、白喉棒桿菌、結(jié)核分枝桿菌

細菌細胞結(jié)構(gòu)－－CP和內(nèi)含物貯藏物（reservematerials）貯藏物細菌細胞結(jié)構(gòu)－－CP和內(nèi)含物PHB：不溶水，尼羅蘭或蘇丹黑染色，貯藏能量、碳源、降低細胞滲透壓。1929年被發(fā)現(xiàn)，無毒、可塑、易降解，生產(chǎn)醫(yī)用塑料、生物降解塑料的好材料。巨大芽孢桿菌（Bacillusmegaterium）在含乙酸或丁酸的培養(yǎng)基中生長時，細胞內(nèi)貯藏的PHB可達其干重的60%。

貯藏物（reservematerials）多糖類：在真細菌以糖原為多，I2染褐色。有的細菌積累淀粉顆粒，碘液染為深藍色。

細菌細胞結(jié)構(gòu)－－CP和內(nèi)含物貯藏物（reservematerials）異染粒：又叫迂回體，美藍或甲苯胺藍染為紅紫色，無機偏磷酸聚合物，線狀分子。顆粒大小：0.5～1.0μm，作用：貯存磷和能量，降低滲透壓。藻青素（cyanophycin）

：藍細菌中內(nèi)源性氮源，儲備能源，顆粒狀，Arg和Asp1：1的分支多肽。

細菌細胞結(jié)構(gòu)－－CP和內(nèi)含物貯藏物（reservematerials）分子量在25000～125000。細菌細胞結(jié)構(gòu)－－CP和內(nèi)含物貯藏物（reservematerials）硫粒（sulfurglobules）一些化能自養(yǎng)菌通過氧化還原性的硫化物如H2S，硫代硫酸鹽等產(chǎn)能。

環(huán)境中硫素豐富時，胞內(nèi)以折光性很強的硫粒形式積累硫元素。

環(huán)境中還原性硫缺乏時硫粒被細菌重新利用。1975年折疊螺旋體的趨磁細菌中發(fā)現(xiàn)。Fe3O4顆粒，外包磷脂、蛋白或糖蛋白膜，大小均勻（20～100nm），每個菌有2～20個。趨磁細菌主要有：水生螺菌屬和嗜膽球菌屬。

細菌細胞結(jié)構(gòu)－－CP和內(nèi)含物磁小體（megnetosome）作用：導向，借鞭毛游向有利其生長環(huán)境。細菌細胞結(jié)構(gòu)－－CP和內(nèi)含物MP實用前景，包括生產(chǎn)磁性定向藥物或抗體，以及制造生物傳感器等。

磁小體（megnetosome）自養(yǎng)菌中多角形或六角形，10nm，含1，5－二磷酸核酮糖羧化酶，固定CO2作用

細菌細胞結(jié)構(gòu)－－CP和內(nèi)含物羧酶體（carboxysome）無鞭毛的水生光合菌中含有的囊狀內(nèi)含物。外層是2nm的蛋白膜。作用：調(diào)節(jié)細胞比重使細胞漂浮在最適水層，如：魚腥藍細菌屬、鹽桿菌屬等細菌細胞結(jié)構(gòu)－－CP和內(nèi)含物氣泡（gasvocuoles）氣泡細菌細胞結(jié)構(gòu)－－CP和內(nèi)含物氣泡（gasvocuoles）氣泡的膜只含Pr無磷脂。二種Pr相互交連，形成一堅硬的結(jié)構(gòu)，耐受一定的壓力。膜的外表面親水，而內(nèi)側(cè)絕對疏水，故氣泡只能透氣而不能透過水和溶質(zhì)。

又叫核質(zhì)體、擬核、核基因組等，無核膜的原始細胞核結(jié)構(gòu)。富爾根染色為紫色的形態(tài)不定，ds-DNA，少量蛋白結(jié)合，0.25～3mm長。功能：遺傳物質(zhì)

4、細菌細胞結(jié)構(gòu)－－CN細菌細胞結(jié)構(gòu)－－CN（二）細菌特殊構(gòu)造糖被（

glycocalyx）－－作為分類鑒定的依據(jù)1、莢膜

莢膜細菌莢膜和負染色法容易混淆的幾個概念，希望注意區(qū)分：

粘液層：也是細胞壁表面的粘性物質(zhì)，區(qū)別在于它與周圍環(huán)境無明顯的邊緣；

菌膠團：多個細菌個體排列在一起，由公共莢膜包藏形成一定形狀的細菌集團；

菌膠團的形成對于水處理有十分主要的意義，它是廢水生物處理中常見的結(jié)構(gòu)；

鞘（衣鞘）：絲狀菌形成時，在外面形成透明的硬質(zhì)化的物質(zhì)。

細菌特殊構(gòu)造－－糖被糖被（

glycocalyx）粘液層菌膠團圓形或橢圓、厚壁、含水少、抗逆強的休眠體。無繁殖能力。耐熱、輻射、化學試劑，等不良環(huán)境。如：肉毒梭菌100℃5個小時以上殺死；芽孢抗uv一般是營養(yǎng)細胞的一倍。

（二）細菌的特殊結(jié)構(gòu)

2、芽孢（spore）芽孢是細菌的休眠體，條件適宜可萌發(fā)；多為桿菌，是分類學的重要指標；可通過芽孢染色在普通顯微鏡下觀察到。皮層（cortex）：芽孢占36％～60％，含芽孢肽聚糖，可被溶菌酶水解。7％～10％吡啶二羧酸鈣鹽（DPA－Ca），不含磷壁酸，滲透壓高。

核心（core):

含水低（10％～25％），利于抗熱、抗化學物質(zhì)、酶失活。除DPA－Ca外，其他與一般細胞類似。細菌特殊構(gòu)造－－芽孢芽孢（spore）1.DNA濃縮，束狀染色質(zhì)形成2.CM內(nèi)陷，不對稱分裂，小的為前芽孢（forespore）3.前芽孢雙層隔膜形成，抗輻射增強4.在雙層隔膜之間填充芽孢肽聚糖，合成DPA－Ca，形成皮層，脫水5.芽孢衣合成結(jié)束6.皮層合成結(jié)束，芽孢成熟7.芽孢囊裂解

細菌特殊構(gòu)造－－芽孢芽孢（spore）形成－－環(huán)境缺乏營養(yǎng)或有害物質(zhì)過多時枯草芽孢桿菌芽孢形成需8h，200個gene參與，系列化學成分和生理功能變化。細菌特殊構(gòu)造－－芽孢芽孢（spore）形成大致過程皮層形成活化：短期加熱、低pH、強氧化劑處理，是可逆的，要立即放到合適培養(yǎng)基。萌發(fā)劑（Mn2+、表面活性劑、G）可促進。出芽：芽孢衣蛋白結(jié)構(gòu)變化，透性增加；蛋白酶作用，蛋白水解；皮層膨脹、溶解、消失；水進入核心，膨脹、酶活化，合成CW。生長：迅速合成蛋白、DNA、RNA，成為營養(yǎng)cell。芽孢發(fā)芽時，芽管從極或側(cè)伸出，這時CW薄，感受態(tài)（competence)增強.

細菌特殊構(gòu)造－－芽孢芽孢（spore）萌發(fā)過程芽孢衣對陽離子和水透性差，皮層離子強度高，使皮層產(chǎn)生高滲透壓奪取核心水分，皮層充分膨脹，核心高度失水，含水量10％～25％，因而耐熱。細菌特殊構(gòu)造－－芽孢芽孢（spore）耐熱機制－－滲透調(diào)節(jié)皮層膨脹學說（osmoregulatoryexpandedcortextheory）還有人認為DPA－Ca螯合使芽孢中生物大分子形成穩(wěn)定、耐熱的凝膠。因此，耐熱機制是需進一步深入研究的基礎(chǔ)理論問題。

芽孢是在一些種類的細菌體內(nèi)形成的一個圓形、橢圓形或圓柱形的內(nèi)生孢子。能產(chǎn)生芽孢的細菌種類包括多種桿菌、一個屬的球菌（芽孢八疊球菌）和一個屬的弧菌（芽孢弧菌屬）。

芽孢的特點是：（1）壁厚，緊密結(jié)實；

（2）含水量少（40％）；

（3）含有DPA（2，6－吡啶二羧酸），可達干重的15％；

（4）含有耐熱性酶。在120－140℃還能生存幾個小時。這些特征使芽孢能抵抗惡劣的環(huán)境條件。

第一節(jié)

細菌（續(xù)）芽孢的功能：（1）菌種鑒別的依據(jù)（芽孢的位置、形狀、大小等）；這一點在實際工作中十分有用。

（2）抵抗不良環(huán)境的休眠體。

由于芽孢的特點，它對不良環(huán)境，如高溫、低溫、干燥和有毒物質(zhì)等具有較強的抗性，它處于不活動的休眠狀態(tài)，一旦外界條件變好，它可萌發(fā)成為營養(yǎng)細胞。由于芽孢的抗性最強，故我們在檢查滅菌效果時，采用芽孢為指示，即以它作為滅菌效果是否徹底的標志。少數(shù)芽孢菌產(chǎn)生堿溶性晶體－δ內(nèi)毒素，為伴孢晶體。18種aa組成，殺200多種鱗翅目昆蟲，生物殺蟲劑。細菌特殊構(gòu)造－－芽孢伴孢晶體（parasporalcrystal)特點：不溶于水，對蛋白酶類不敏感；容易溶于堿性溶劑。

細菌特殊構(gòu)造－－芽孢伴孢晶體（parasporalcrystal)細菌特殊構(gòu)造－－芽孢伴孢晶體（parasporalcrystal)某些細菌體表長絲狀、波曲的蛋白附屬物，使細菌具運動功能。

是分類上重要特征之一。3、細菌特殊構(gòu)造－－鞭毛鞭毛（flagellum

）暗視野顯微鏡觀察、鞭毛染色光學顯微鏡觀察、半固體穿刺接種、固體接種可以判斷是否有鞭毛細菌特殊構(gòu)造－－鞭毛鞭毛（flagellum

）細菌特殊構(gòu)造－－鞭毛鞭毛（flagellum

）組成基體、鉤形鞘、鞭毛絲。G＋和G－基體構(gòu)造有所不同，G－基體（basalbody）四個環(huán)（ring），從外至內(nèi)：L環(huán)：連在CW外的外膜P環(huán)：連在肽聚糖S－M環(huán)：嵌埋在CM，被一對Mot蛋白包圍，驅(qū)動SM旋轉(zhuǎn)。SM基部還有一Fli蛋白，起按鈕作用，決定正轉(zhuǎn)或逆轉(zhuǎn)。G－鞭毛構(gòu)造細菌特殊構(gòu)造－－鞭毛鞭毛（flagellum

）結(jié)構(gòu)－－陽性與陰性菌不同細菌鞭毛著生于細胞膜上，但運動支點由細胞壁提供。

一端生

一根：霍亂弧菌、蛭弧菌

端生

一束：熒光假單孢菌

一根：鼠咬熱螺旋體

兩端生

一束：紅色螺菌、蔓延螺菌著生腸桿菌科：大腸桿菌、傷寒沙門氏菌

周生方式

芽孢桿菌科：枯草桿菌

側(cè)生

：反芻月形單孢菌

細菌特殊構(gòu)造－－鞭毛鞭毛著生方式TEM=透射電子顯微鏡纖細、中空、短直、數(shù)量多的蛋白附屬物功能：附著物體表面結(jié)構(gòu)簡單，無基粒，菌毛蛋白亞基組成，250～300條/cell有菌毛的細菌以G－致病菌為多。

4、細菌特殊構(gòu)造－－菌毛菌毛（fimbria)細菌特殊構(gòu)造－－菌毛菌毛（fimbria)與菌毛同，比菌毛長，數(shù)量少，一至幾根，一般是G－雄性菌株

功能：傳遞給受體遺傳物質(zhì)；有的還是RNA嗜菌體特異吸附受體

細菌特殊構(gòu)造－－性菌毛性菌毛（pili）三、細菌的培養(yǎng)特征培養(yǎng)基：人工配制的供給微生物營養(yǎng)物質(zhì)的基質(zhì)。固體培養(yǎng)基(加入約1.5%的瓊脂);半固體培養(yǎng)基(加入0.3~0.5%的瓊脂);液體培養(yǎng)基。在不同培養(yǎng)基上細菌會出現(xiàn)具有不同的培養(yǎng)特征。

在

固體培養(yǎng)基上，稱為菌落菌落：單個微生物接種在固體培養(yǎng)基上，在合適的條件下培養(yǎng)一段時間，生長繁殖形成一堆由無數(shù)個個體組成的肉眼可見的群體。

菌落特征主要有：大小、形狀、光澤、顏色、質(zhì)地軟硬、透明度等。

細菌菌落四、細菌的物理化學性質(zhì)（一）細菌表面電荷和等電點

細菌表面帶負電荷

；由細菌表面的蛋白質(zhì)（兩性電解質(zhì)）的等電點和外界的pH值所決定。（二）細菌染色原理及染色方法1.染色原理通過染色，可增加菌體與背景的反差，在顯微鏡下可清楚地看見菌體的形態(tài)。

常用的染料是堿性染料（由于細菌表面經(jīng)常帶負電〕。特殊的染色方法：如、鞭毛染色、負染色法等。

2.染色方法染色方法分兩大類：簡單染色和復合染色。

3.革蘭氏染色法

革蘭氏染色的機制有以下兩點：(1)革蘭氏染色與等電點的關(guān)系G+菌的等電點低于G-菌，所帶負電荷更多，因此，它與結(jié)晶紫的結(jié)合力較大，不易被乙醇脫色。(2)革蘭氏染色與細胞壁的關(guān)系G+的細胞壁脂類少，肽聚糖多，G-則相反，故乙醇容易進入G-細胞，進行脫色。

細菌的一些其他特性：比表面積、密度和重量……

第二節(jié)古菌（Archaea）過去，由于研究手段技術(shù)原因，對古菌的了解很少，一直將它列入細菌范疇內(nèi)。從1977年起，人們改進了研究方法，發(fā)現(xiàn)這類菌在細胞結(jié)構(gòu)、化學組成及生存環(huán)境條件等方面的特殊性，所以將它從細菌中劃分出來，稱為古細菌（而細菌則稱為真細菌），或稱古菌?，F(xiàn)在已將它與細菌、真核生物并列。第二節(jié)

古生菌（Archaea）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(guān)系更近，而其細胞構(gòu)造卻與真細菌較為接近，同屬于原核生物。第二節(jié)

古菌（續(xù)）一、古菌的特點1.古菌的形態(tài)

細胞很薄，扁平。有精確的方角和垂直的邊構(gòu)成直角幾何形態(tài)的細胞。2.古菌的細胞結(jié)構(gòu)

大多數(shù)古菌的細胞壁不含有二氨基庚二酸和胞壁酸。組合多為脂蛋白，蛋白質(zhì)為酸性的，脂類是非皂化性甘油二醚的磷脂和糖脂的衍生物。有內(nèi)含子。3.古菌的代謝

代謝有多樣性。在代謝過程中有特殊的輔酶，如絕對厭氧的產(chǎn)甲烷菌有輔酶M、F420、F430等。第二節(jié)

古菌（續(xù)）4.古菌的呼吸類型

多為嚴格厭氧、兼性厭氧，少數(shù)為好氧。5.古菌的繁殖

以細胞分裂的方式繁殖，但繁殖速度較慢。6.古菌的生活習性

大多數(shù)生活在極端環(huán)境。如：高鹽分、極熱、極酸和絕對厭氧的環(huán)境中。它有特殊的代謝途徑。

第二節(jié)

古菌（續(xù)）二、古菌的分類

按照古菌的生活習性和生理特點，古菌可分為三大類型：產(chǎn)甲烷菌、嗜熱嗜酸菌、極端嗜鹽菌。(一)產(chǎn)甲烷菌

產(chǎn)甲烷菌與其他微生物（水解菌、產(chǎn)酸菌）協(xié)同作用，

能使有機物甲烷化，產(chǎn)生具有經(jīng)濟價值的生物能物質(zhì)

－－甲烷。

產(chǎn)甲烷菌是嚴格厭氧菌，現(xiàn)把它分為3目、7科、19屬、70種。

第二節(jié)

古菌（續(xù)）培養(yǎng)方法：由于產(chǎn)甲烷菌是嚴格厭氧的，其分離和培養(yǎng)等要求特殊的環(huán)境和方法。如厭氧的培養(yǎng)條件、厭氧的操作條件（如厭氧手套箱）。在環(huán)境工程中，產(chǎn)甲烷菌具有特殊的意義。在厭氧條件下，產(chǎn)甲烷菌與其他菌（水解菌、產(chǎn)酸菌等）共同作用，將有機物轉(zhuǎn)化為甲烷，這就是所謂的“沼氣發(fā)酵”。

(二)嗜熱嗜酸菌

包括古生硫酸還原菌和極端嗜熱古菌。這一類菌的特點：好氧、嚴格厭氧或兼性，G－，桿狀、絲狀或球狀，專性嗜熱（最適溫度在70～105℃之間），嗜酸性和嗜中性，自養(yǎng)或異養(yǎng)。大多數(shù)是硫代謝菌。第二節(jié)

古菌（續(xù)）(三)極端嗜鹽菌

這類菌對NaCL有特殊的適應性和需要性。棲息在高鹽環(huán)境。通常極端嗜鹽菌的要求鹽濃度下限為1.5mol/L（約9％），大多數(shù)為2～4mol/L（約12～23％），甚至高達5.5mol/L（32％，達飽和狀態(tài)）。有的種也能在低鹽濃度下生長。

第三節(jié)放線菌（actinomyces)

菌絲狀生長和孢子繁殖的陸生性強的原核微生物。一般為G＋。高（G+C）％（60～72）群。生長在含水低、營養(yǎng)充分的微堿土壤。土腥味主要是放線菌產(chǎn)生的土腥味素（geosmin）引起70％抗生素與人關(guān)系密切：

共生固氮

酶、維生素、抗癌劑、免疫抑制劑等

污水處理、甾體轉(zhuǎn)化、石油脫蠟

放線菌因其在固體培養(yǎng)基上呈輻射狀生長而得名。它是原核生物，屬于原核生物界一、放線菌的形態(tài)和大小

單細胞，由纖細分枝的菌絲組成的菌絲體。菌絲分成兩類：1）營養(yǎng)菌絲，潛入固體培養(yǎng)基中，吸取營養(yǎng)，直徑約為0.8μ，長約50～600μ。2）氣生菌絲，延伸在空氣中，較粗，直徑為1~1.4μ，氣生菌絲生長到一定階段，會在頂端分化出孢子絲，能產(chǎn)生分生孢子，孢子絲的排列方式、形狀、顏色等都是放線菌分類鑒定的重要特征。

孢子絲形態(tài)多樣，直、波曲、鉤狀、螺旋狀等，分類特征

典型放線菌－鏈霉菌形態(tài)構(gòu)造2000年伯杰氏手冊記載509種。

基內(nèi)菌絲：色淺，較細具有吸收

營養(yǎng)和排泄廢物