第二章原核微生物細(xì)菌

1一研究形態(tài)和構(gòu)造的意義：形態(tài)是入門向?qū)?，?gòu)造是研究基礎(chǔ)提高定向篩選效率掌握發(fā)酵進(jìn)程、及時(shí)探測(cè)雜菌污染分類鑒定中應(yīng)用二原核微生物的類群光能：藍(lán)細(xì)菌“三菌”化能：細(xì)菌放線菌“三體”人工培養(yǎng)基：支原體專門寄生：立克次氏體衣原體當(dāng)前第1頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)2第一節(jié)細(xì)菌體小而細(xì)形簡(jiǎn)而短(球、桿、弧)是一類壁堅(jiān)而韌單細(xì)胞原核生物二等分裂分布很廣泛細(xì)菌是單細(xì)胞原核微生物，個(gè)體微小，形態(tài)簡(jiǎn)單，以二等分裂方式繁殖。在自然界中，細(xì)菌分布最廣、數(shù)量最多。當(dāng)前第2頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)3Contents細(xì)菌的形態(tài)和大小1細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)2細(xì)菌的繁殖與群體形態(tài)3細(xì)菌的物理化學(xué)性質(zhì)4當(dāng)前第3頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)4一、細(xì)菌的形態(tài)和大小

不同細(xì)菌的形態(tài)可以說(shuō)是千差萬(wàn)別，豐富多彩，但就單個(gè)有機(jī)體而言，其基本形態(tài)可分為球狀、桿狀與螺旋狀三種.除了球菌、桿菌、螺旋菌三種基本形態(tài)外，還有許多具其他形態(tài)的細(xì)菌。例如柄桿菌細(xì)胞上有柄、菌絲、附器等細(xì)胞質(zhì)伸出物，細(xì)胞呈桿狀或梭狀，并有特征性的細(xì)柄；球衣菌能形成衣峭，桿狀的細(xì)胞呈鏈狀排列在衣鞘內(nèi)而成為絲狀,而支原體由于只有細(xì)胞膜，沒(méi)有紉胞壁，故細(xì)胞柔軟，形態(tài)多變，具有高度多形性。另外，人們還發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞呈星形和方形的細(xì)菌.當(dāng)前第4頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)5（一）細(xì)菌的形態(tài)細(xì)菌的三種基本形態(tài):

球狀、桿狀和螺旋狀當(dāng)前第5頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)6細(xì)菌的外形與大小細(xì)菌細(xì)胞微小而透明，通常用適當(dāng)染料染色后顯微鏡觀察圖1-1常見的三種細(xì)菌典型形態(tài)A.球菌B.桿菌C.弧菌當(dāng)前第6頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)7培養(yǎng)時(shí)間、培養(yǎng)溫度、培養(yǎng)基成分、濃度、pH值等環(huán)境條件對(duì)細(xì)菌形態(tài)都有明顯的影響。一般處于幼齡階段和生長(zhǎng)條件適宜時(shí)，細(xì)菌形態(tài)正常、整齊，表現(xiàn)出特定的形態(tài)。在較老的培養(yǎng)物中，或不正常的條件下，細(xì)胞常出現(xiàn)不正常形態(tài)，尤其是桿菌，有的細(xì)胞膨大，有的出現(xiàn)梨形，有的產(chǎn)生分枝，有時(shí)菌體顯著伸長(zhǎng)以至呈絲狀等異常形態(tài)。有的細(xì)菌則是多形態(tài)的，有周期性的生活史，如粘細(xì)菌可形成無(wú)細(xì)胞壁的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和子實(shí)體。影響細(xì)菌形態(tài)的因素：當(dāng)前第7頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)8（二）細(xì)菌的大小細(xì)菌大小的測(cè)定：(1)測(cè)量：測(cè)微尺(2)長(zhǎng)度單位：微米(μm)(3)表示：球菌：直徑桿菌：寬×長(zhǎng)

螺菌：寬、長(zhǎng)、螺距當(dāng)前第8頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)9（二）細(xì)菌的大小當(dāng)前第9頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)10

通常球菌直徑：0.2—

1.5

μm，

桿菌:長(zhǎng)1—5μm,寬0.5—1μm。例如：大腸桿菌：平均長(zhǎng)度：2μm；寬度0.5μm

1500個(gè)大腸桿菌頭尾相接等于3mm;109個(gè)大腸桿菌重1mg.

由于菌種不同，細(xì)菌的大小存在很大的差異；對(duì)于同一個(gè)菌種，細(xì)胞的大小也常隨著菌齡變化。另外，對(duì)于同一個(gè)菌種染色前后其細(xì)胞大小都有所不同。所以，有關(guān)細(xì)菌大小的記載，常是平均值或代表性數(shù)值。（二）細(xì)菌的大小當(dāng)前第10頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)11菌名直徑或?qū)挕灵L(zhǎng)/

（μm×μm

）乳鏈球菌金黃色葡萄球菌大腸桿菌枯草芽孢桿菌霍亂弧菌

0.5~10.8~10.5×(1~3)(0.8~1.2)×(

1.2~3)(0.2~0.6)×(1~3)

細(xì)菌細(xì)胞的大小當(dāng)前第11頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)12二、細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)包括：

細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、核區(qū)、間體、核糖體、氣泡和儲(chǔ)藏物。特殊結(jié)構(gòu)包括：莢膜、鞭毛、纖毛、芽孢。

當(dāng)前第12頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)13

細(xì)菌細(xì)胞由外向里依次有鞭毛、菌（纖）毛、莢膜、細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)，細(xì)胞質(zhì)中又有液泡、儲(chǔ)存性顆粒、核質(zhì)等。細(xì)菌的結(jié)構(gòu)當(dāng)前第13頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)141.細(xì)胞壁1）功能：①固定細(xì)胞外形；②保護(hù)細(xì)胞免受外力的損傷；③阻攔大分子物質(zhì)進(jìn)人細(xì)胞；④使某些細(xì)菌具有致病性及對(duì)噬菌體的敏感性。當(dāng)前第14頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)15革蘭氏染色法細(xì)胞壁化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)革蘭氏染色的機(jī)理青霉素的作用及應(yīng)用2）細(xì)胞壁的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)當(dāng)前第15頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)16革蘭氏染色法是細(xì)菌細(xì)胞的復(fù)合染色法，由丹麥醫(yī)生HansChristianGram于1884年創(chuàng)立?；静襟E：涂片固定——

結(jié)晶紫初染1min——

碘液媒染1min——95%乙醇脫色0.5min——

番紅復(fù)染min結(jié)果:

革蘭氏陽(yáng)性菌——紫色；

革蘭氏陰性菌——紅色。①革蘭氏染色法：當(dāng)前第16頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)17

成分占細(xì)胞壁干重的%革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌革蘭氏陰性細(xì)菌肽聚糖磷壁酸類脂質(zhì)蛋白質(zhì)含量很高（30~95）含量較高（<50）一般無(wú)（<2）無(wú)含量很低（5~20）無(wú)含量較高（~20）含量較高革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌與革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞壁成分比較②細(xì)胞壁的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)當(dāng)前第17頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)18④青霉素的作用

作用于肽聚糖肽橋的聯(lián)結(jié)，即抑制肽聚糖的合成，故僅對(duì)生長(zhǎng)著的菌有效，主要是G+菌。＊細(xì)菌可作為重金屬吸附劑使用？與細(xì)菌細(xì)胞壁的哪些性質(zhì)有關(guān)？開發(fā)與應(yīng)用情況如何？當(dāng)前第18頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)19細(xì)胞膜是緊貼細(xì)胞壁內(nèi)側(cè)包圍細(xì)胞質(zhì)的一層柔軟、富有彈性的半透明薄膜。

①細(xì)胞膜的化學(xué)組成

蛋白質(zhì)主要包括磷脂糖類少量核酸2、細(xì)胞膜當(dāng)前第19頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)20

1972年Singer和Nicolson提出的細(xì)胞膜液態(tài)鑲嵌模型。

認(rèn)為：膜是由球形蛋白與磷脂按照二維排列方式構(gòu)成的流體鑲嵌式，流動(dòng)的脂類雙分子層構(gòu)成了膜的連續(xù)體，而蛋白質(zhì)象孤島一樣無(wú)規(guī)則地漂流在磷脂類的海洋當(dāng)中。細(xì)胞膜液態(tài)鑲嵌模型②細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)當(dāng)前第20頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)21＊細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)交換和運(yùn)送。

＊在原核微生物中,參與生物氧化和能量產(chǎn)生。

＊與細(xì)胞壁及莢膜的合成有關(guān)（酶）。

＊是鞭毛著生的位點(diǎn)。

＊間體的形成

③細(xì)胞膜的功能：當(dāng)前第21頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)22間體：由細(xì)胞膜內(nèi)褶形成的一種管狀、層狀或串狀物，一般位于細(xì)胞分裂的部位或附近。間體間體的功能:參與隔膜形成與核分裂有關(guān)類線粒體功能當(dāng)前第22頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)23擬核：由大型環(huán)狀雙鏈DNA纖絲不規(guī)則地折疊或纏繞而構(gòu)成的無(wú)核膜、核仁的區(qū)域。這是原核生物與真核生物一個(gè)主要的區(qū)別之處。

細(xì)菌DNA：

長(zhǎng)度：一般為：1—3mm

例：大腸桿菌的DNA長(zhǎng)約1mm。

生長(zhǎng)迅速的細(xì)菌在核分裂之后細(xì)胞往往來(lái)不及分裂,所以細(xì)胞中常有2—4個(gè)核，而生長(zhǎng)緩慢的細(xì)菌細(xì)胞中一般只有1—2個(gè)核，不在染色體復(fù)制時(shí)期一般是單倍體。

功能：負(fù)載遺傳信息。擬核

3、擬核nucleoid（或核質(zhì)體、核區(qū)）當(dāng)前第23頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)24質(zhì)粒：細(xì)菌染色體外的遺傳物質(zhì)，由共價(jià)閉合環(huán)狀雙鏈DNA分子組成．分子量約為２—100×106D.攜帶1—100個(gè)基因,一個(gè)菌細(xì)胞可有一至數(shù)個(gè)質(zhì)粒。

質(zhì)粒的特點(diǎn)：可自我復(fù)制，穩(wěn)定遺傳。對(duì)生存不是必要的。復(fù)制與染色體分開，但同步進(jìn)行。不同質(zhì)粒攜帶不同遺傳信息。無(wú)質(zhì)粒細(xì)菌可通過(guò)接合、轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)等方式獲得，不能自發(fā)產(chǎn)生。例：細(xì)菌抗藥性因子、大腸桿菌的F因子。質(zhì)粒應(yīng)用:基因工程，體外重組.當(dāng)前第24頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)254、核糖體：是分散在細(xì)胞質(zhì)中的顆粒狀結(jié)構(gòu)，由核糖體核酸（占60%）和蛋白質(zhì)（占40%）組成。細(xì)菌的核糖體沉降系數(shù)為：70s，由50s大亞基和30s小亞基構(gòu)成。功能：是細(xì)胞合成蛋白質(zhì)的機(jī)構(gòu)。當(dāng)前第25頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)26細(xì)胞質(zhì)：是在細(xì)胞膜內(nèi)除核區(qū)以外的細(xì)胞物質(zhì)。細(xì)胞質(zhì)是無(wú)色、透明、粘稠狀物質(zhì)。主要成分為水，蛋白質(zhì)，核酸，脂類、少量糖和無(wú)機(jī)鹽。

細(xì)胞質(zhì)功能：細(xì)胞質(zhì)中含有豐富的酶系，是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)合成、轉(zhuǎn)化、代謝的場(chǎng)所。5、細(xì)胞質(zhì)及其內(nèi)含物當(dāng)前第26頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)27顆粒狀貯藏物(reservematerials)：貯藏物是一類由不同化學(xué)成分累積而成的不溶性沉淀顆粒，主要功能是貯存營(yíng)養(yǎng)物。貯藏物的種類很多,表解如下:當(dāng)前第27頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)28貯藏物碳源及能源類氮源類磷源(異染粒)糖原:大腸桿菌、克雷伯氏菌、芽孢桿菌和藍(lán)細(xì)菌等聚β-羥丁酸(PHB):固氮菌、產(chǎn)堿菌和腸桿菌等硫粒:紫硫細(xì)菌、絲硫細(xì)菌、貝氏硫桿菌等藻青素：藍(lán)細(xì)菌藻青蛋白：藍(lán)細(xì)菌迂回螺菌、白喉棒桿菌、結(jié)核分枝桿菌當(dāng)前第28頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)296.莢膜

是某些細(xì)菌在新陳代謝過(guò)程中形成的，分泌于細(xì)胞壁外的粘液狀物質(zhì)。多出現(xiàn)在“中老年細(xì)菌”外圍功能：①儲(chǔ)備糧；②生物吸附—菌膠團(tuán)—多糖、糖蛋白水生生物的共性—含水率在90％~98％，極難染色；單染后墨汁背景襯托法觀察當(dāng)前第29頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)301)主要成分是多糖、多肽或蛋白質(zhì),尤以多糖居多.經(jīng)特殊的莢膜染色，特別是負(fù)染色(又稱背景染色)后可在光學(xué)顯微鏡清楚地觀察到它的存在。2)產(chǎn)生糖被是微生物的一種遺傳特性,其菌落特征及血清學(xué)反應(yīng)是是細(xì)菌分類鑒定的指標(biāo)之一。當(dāng)前第30頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)31往往長(zhǎng)度超過(guò)菌體若干倍，但直徑很細(xì)。7.鞭毛鞭毛的著生方式和數(shù)目是細(xì)菌分類鑒定的重要指標(biāo)。功能：細(xì)菌藉鞭毛趨避運(yùn)動(dòng)—化學(xué)成分主要是？蛋白質(zhì)當(dāng)前第31頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)328.纖毛（或線毛、菌毛、傘毛）纖細(xì)、中空、短直、數(shù)量較多（250根～300根）相當(dāng)于各類禽獸的體表的毛發(fā)，如兔毛、狗毛、鴨毛等等，故稱為菌毛。當(dāng)前第32頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)33雞毛撣子的作用提問(wèn)：功能？主要與吸附營(yíng)養(yǎng)物、有性生殖有關(guān)或稱性絲，每一個(gè)有性細(xì)菌有1根～4根，參與細(xì)菌有性生殖時(shí)細(xì)菌間傳遞遺傳物質(zhì)。菌毛性菌毛當(dāng)前第33頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)349.芽孢1．多層結(jié)構(gòu)功能由內(nèi)至外，依次為①芽孢外壁

某些細(xì)菌當(dāng)環(huán)境惡劣時(shí)，細(xì)胞質(zhì)濃縮凝集，逐步形成一個(gè)圓形、橢圓形或圓柱形的休眠體，稱為芽孢。②一層或幾層芽孢衣

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；由蛋白質(zhì)、脂類和糖組成當(dāng)前第34頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)35③皮層

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)——吡啶二羧酸以及大量的Ca2+，二者形成了一種極為耐熱的凝膠狀物質(zhì)，使得芽孢菌異常抗熱，在沸水中芽孢也可存活數(shù)小時(shí)。④

芽孢質(zhì)中含水量極低，細(xì)胞內(nèi)代謝極為緩慢，處于休眠狀態(tài)。當(dāng)前第35頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)36能形成芽孢的細(xì)菌種類不多，最主要的是芽孢桿菌屬（Bacillus）和梭菌屬（Cletridium），它們都是革蘭氏陽(yáng)性菌。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(guò)菌體。含芽孢的梭菌

芽孢寬度超過(guò)菌體，使細(xì)胞呈梭狀當(dāng)前第36頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)37芽孢的形成對(duì)于產(chǎn)芽孢菌度過(guò)困境有著極為重要的意義，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。在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行滅菌處理時(shí)，由于芽孢最難殺死，滅菌手段主要考慮的是殺滅芽孢；芽孢菌普遍存在于處理各類有毒廢水中，并對(duì)水質(zhì)凈化起著十分重要的作用。當(dāng)前第37頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)38(二)有性生殖研究表明各類細(xì)菌普遍具有有性生殖能力

雌雄性菌毛1．質(zhì)粒復(fù)制轉(zhuǎn)移當(dāng)前第38頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)392．部分染色體復(fù)制轉(zhuǎn)移極少數(shù)個(gè)體可以進(jìn)行，大約只占0.1~1%。但這卻有著十分重要的生物學(xué)意義。提問(wèn)：有性生殖意義何在呢？種內(nèi)進(jìn)化、種間合作共生特有的抗性基因可以傳遞給另一些種類的細(xì)菌；當(dāng)前第39頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)40（三）菌落定義——固體培養(yǎng)基上的各種菌類的“村落”。固體培養(yǎng)基——固體狀態(tài)的培養(yǎng)細(xì)菌的基質(zhì)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。

向“營(yíng)養(yǎng)湯”中加入瓊脂(約2％)加熱到100℃，然后再冷卻就制成了人工固體培養(yǎng)基。常用的固體培養(yǎng)基容器稱為培養(yǎng)皿。當(dāng)前第40頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)41培養(yǎng)皿通常稱平板細(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。純化的菌落是菌種鑒定、通過(guò)誘變技術(shù)或基因工程改良的前提。單菌落（純菌落）當(dāng)前第41頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)42菌落形態(tài)菌落的特征主要由各種微生物特殊的遺傳特性決定，同時(shí)也與培養(yǎng)基成分及培養(yǎng)條件有關(guān)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)。當(dāng)前第42頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)43菌落描述a.隆起特征描述b.邊緣特征描述c.表面特征描述沒(méi)有鞭毛不運(yùn)動(dòng)的細(xì)菌，特別是球菌，常形成較小、較厚、邊緣較整齊的菌落；有鞭毛的細(xì)菌則較大而扁平，邊緣波狀、鋸齒狀等；有莢膜的細(xì)菌菌落較大并且表面光滑，而沒(méi)有莢膜的則表面較粗糙；具有芽孢的細(xì)菌菌落表面常有褶皺并且不透明。當(dāng)前第43頁(yè)\共有50頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)44細(xì)菌菌落具有一些共同的特征：小、濕潤(rùn)、粘稠、與基