第一章 原核生物

第一章原核微生物微生物古生菌（Archaea）細(xì)菌（Bacteria）真菌（酵母、霉菌、蕈菌等）、單細(xì)胞藻類、原生動物等非細(xì)胞型：病毒細(xì)胞型原核微生物真核微生物古生菌在進(jìn)化譜系上與真細(xì)菌及真核生物相互并列，且與后者關(guān)系更近，而其細(xì)胞構(gòu)造卻與真細(xì)菌較為接近，同屬于原核生物。第一節(jié)細(xì)菌（bacteria）一、細(xì)胞的形態(tài)構(gòu)造及其功能（一）形態(tài)和染色球狀桿狀螺旋狀基本形態(tài)一、細(xì)胞的形態(tài)構(gòu)造及其功能（一）形態(tài)和染色1、球狀

細(xì)胞個體呈球形或橢圓形，不同種的球菌在細(xì)胞分裂時會形成不同的空間排列方式，常被作為分類依據(jù)。一、細(xì)胞的形態(tài)構(gòu)造及其功能（一）形態(tài)和染色2、桿狀細(xì)胞呈桿狀或圓柱形，一般其粗細(xì)（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。枯草芽孢桿菌地衣芽孢桿菌銅綠假單胞菌（綠膿桿菌）結(jié)核分枝桿菌炭疽病的病原菌-------炭疽桿菌破傷風(fēng)梭菌一、細(xì)胞的形態(tài)構(gòu)造及其功能（一）形態(tài)和染色3、螺旋狀弧菌螺旋菌螺旋體菌弧菌：菌體只有一個彎曲，其程度不足一圈，形似“C”字或逗號，鞭毛偏端生。蛭弧菌霍亂弧菌螺旋菌：菌體回轉(zhuǎn)如螺旋，螺旋數(shù)目和螺距大小因種而異。鞭毛二端生細(xì)胞壁堅韌，菌體較硬。螺旋體菌：菌體柔軟，用于運(yùn)動的類似鞭毛的軸絲位于細(xì)胞外鞘內(nèi)。梅毒密螺旋體4、大小與重量細(xì)菌的大小測量單位是um大小的測量方法顯微鏡測微尺顯微照相后根據(jù)放大倍數(shù)進(jìn)行測算5、染色由于細(xì)菌細(xì)胞微小又透明，一般先要經(jīng)過染色才能作顯微觀察革蘭氏染色法細(xì)菌染色鑒別染色法簡單染色法負(fù)染色：正染色死菌活菌抗酸性染色法芽孢染色法姬姆薩染色法莢膜染色法用美藍(lán)或TTC等作活菌染色（二）細(xì)胞的結(jié)構(gòu)一般結(jié)構(gòu)：一般細(xì)菌都有的構(gòu)造特殊結(jié)構(gòu)：部分細(xì)菌具有的或一般細(xì)菌在特殊環(huán)境下才有的1、細(xì)菌細(xì)胞的一般構(gòu)造

細(xì)胞壁（cellwall）是位于細(xì)胞表面，內(nèi)側(cè)緊貼細(xì)胞膜的一層較為堅韌，略具彈性的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。約占干重的10－25%1）細(xì)胞壁（cellwall)

不同細(xì)菌細(xì)胞壁的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)不同，通過革蘭氏染色法可將所有的細(xì)菌分為革蘭氏陽性（G+）和革蘭氏陰性（G-）。

(1)革蘭氏陽性的細(xì)胞壁成分G+菌細(xì)胞壁化學(xué)組成以肽聚糖(peptidoglycan)為主。這是原核微生物所特有的成份，占細(xì)胞壁物質(zhì)總量的40-90%。磷壁酸又名垣酸，是大多數(shù)G+菌所特有的成分，約占細(xì)胞壁成分的10%。

(2)革蘭氏陰性的細(xì)胞壁成分G-細(xì)胞壁的組成和結(jié)構(gòu)比G+更復(fù)雜。主要成份為：脂多糖、磷脂、脂蛋白、肽聚糖。G-有肽聚糖，僅占細(xì)胞壁干重的5-10%。肽聚糖結(jié)構(gòu)與G+相同，但短肽尾中的３號位上L-Lys往往被其他二氨酸取代外壁層是G－細(xì)菌細(xì)胞壁所特有的結(jié)構(gòu)它位于壁的最外層，化學(xué)成分為脂多糖、磷脂和若干種外蛋白。(3)G+細(xì)菌與G-細(xì)菌細(xì)胞壁的比較(4)革蘭氏染色C.Gram（革蘭）于1884年發(fā)明的一種鑒別不同類型細(xì)菌的染色方法?！粲脡A性染料結(jié)晶紫對菌液涂片進(jìn)行初染◆用碘溶液進(jìn)行媒染，其作用是提高染料和細(xì)胞間的相互作用從而使二者結(jié)合得更牢固?！粲靡掖蓟虮獩_洗進(jìn)行脫色。在經(jīng)歷脫色后仍將結(jié)晶紫保留在細(xì)胞內(nèi)的為革蘭氏陽性細(xì)菌，而革蘭氏陰性細(xì)菌的結(jié)晶紫被洗掉，細(xì)胞呈無色?！粲靡环N與結(jié)晶紫具有不同顏色的堿性染料對涂片進(jìn)行復(fù)染。例如沙黃，它使原來無色的革蘭氏陰性細(xì)菌最后呈現(xiàn)桃紅到紅色，而革蘭氏陽性細(xì)菌繼續(xù)保持深紫色(5)古生菌的細(xì)胞壁TheseArchaeaspeciesliveinextremeheatneardeepseavents.

大多為嗜極菌除熱原菌屬沒有細(xì)胞壁以外，其余都具有與真細(xì)菌功能相似的細(xì)胞壁細(xì)胞壁中含有假肽聚糖、糖蛋白或蛋白質(zhì)β-1,3糖苷鍵不被溶菌酶水解N-乙酰葡糖胺和N-乙酰塔羅糖胺糖醛酸交替連接而成，連在后一氨基糖上的肽尾由L-glu、L-ala和L-lys三個L型氨基酸組成，肽橋則由L-glu一個氨基酸組成。(6)細(xì)胞壁缺陷細(xì)菌：

缺壁突變——L型細(xì)菌

實(shí)驗(yàn)室或宿主體內(nèi)形成基本去盡——原生質(zhì)體（G+）缺壁人工去壁細(xì)菌

部分去除——球狀體（G-）

在自然界長期進(jìn)化中形成——枝原體a.L型細(xì)菌（L-formofbacteria）細(xì)菌在某些環(huán)境條件下（實(shí)驗(yàn)室或宿主體內(nèi)）通過自發(fā)突變而形成的遺傳性穩(wěn)定的細(xì)胞壁缺陷變異型。因英國李斯德（Lister）預(yù)防研究所首先發(fā)現(xiàn)而得名（1935年，念珠狀鏈桿菌Streptobacillusmoniliformis）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(xì)菌中均有發(fā)現(xiàn)，被認(rèn)為可能與針對細(xì)胞壁的抗菌治療有關(guān)。特點(diǎn)：沒有完整而堅韌的細(xì)胞壁，細(xì)胞呈多形態(tài)；有些能通過細(xì)菌濾器，故又稱“濾過型細(xì)菌”；對滲透敏感，在固體培養(yǎng)基上形成“油煎蛋”似的小菌落（直徑在0.1mm左右）；b.原生質(zhì)體（protoplast）在人為條件下，用溶菌酶處理或在含青霉素的培養(yǎng)基中培養(yǎng)而抑制新生細(xì)胞壁合成而形成的僅由一層細(xì)胞膜包裹的，圓球形、對滲透壓變化敏感的細(xì)胞，一般由革蘭氏陽性細(xì)菌形成。特點(diǎn)：對環(huán)境條件變化敏感，低滲透壓、振蕩、離心甚至通氣等都易引起其破裂；有的原生質(zhì)體具有鞭毛，但不能運(yùn)動，也不被相應(yīng)噬菌體所感染；在適宜條件（如高滲培養(yǎng)基）可生長繁殖、形成菌落，形成芽孢。及恢復(fù)成有細(xì)胞壁的正常結(jié)構(gòu)。比正常有細(xì)胞壁的細(xì)菌更易導(dǎo)入外源遺傳物質(zhì)，是研究遺傳規(guī)律和進(jìn)行原生質(zhì)體育種的良好實(shí)驗(yàn)材料。c.球狀體(sphaeroplast)采用上述同樣方法，針對革蘭氏陰性細(xì)菌處理后而獲得的殘留部分細(xì)胞壁（外壁層）的球形體。與原生質(zhì)體相比，它對外界環(huán)境具有一定的抗性，可在普通培養(yǎng)基上生長。2）、細(xì)胞膜與間體（1）細(xì)胞概念：細(xì)胞質(zhì)膜（cytoplasmicmembrane），又稱質(zhì)膜（plasmamembrane）、細(xì)胞膜（cellmembrane）或內(nèi)膜（innermembrane），是緊貼在細(xì)胞壁內(nèi)側(cè)、包圍著細(xì)胞質(zhì)的一層柔軟、脆弱、富有彈性的半透性薄膜，厚約7～8nm，由磷脂（占20%～30%）和蛋白質(zhì)（占50%～70%）組成。（2）細(xì)胞膜的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)模型：a.磷脂親水的極性端疏水的非極性端b.液態(tài)鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)①膜的主體是脂質(zhì)雙分子層；②脂質(zhì)雙分子層具有流動性；③整合蛋白因其表面呈疏水性，故可“溶”于脂質(zhì)雙分子層的疏水性內(nèi)層中；④周邊蛋白表面含有親水基團(tuán)，故可通過靜電引力與脂質(zhì)雙分子層表面的極性頭相連；⑤脂質(zhì)分子間或脂質(zhì)與蛋白質(zhì)分子間無共價結(jié)合；⑥脂質(zhì)雙分子層猶如一“海洋”，周邊蛋白可在其上作“漂浮”運(yùn)動，而整合蛋白則似“冰山”狀沉浸在其中作橫向移動。1972年，辛格（J.S.Singer）和尼科爾森（G.L.Nicolson）（3）細(xì)胞膜的生理功能：①選擇性地控制細(xì)胞內(nèi)、外的營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物的運(yùn)送；②是維持細(xì)胞內(nèi)正常滲透壓的屏障；③合成細(xì)胞壁和糖被的各種組分（肽聚糖、磷壁酸、LPS、

莢膜多糖等）的重要基地；④膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代謝的酶系，是細(xì)胞的產(chǎn)能場所；⑤是鞭毛基體的著生部位和鞭毛旋轉(zhuǎn)的供能部位；（4）間體（mesosome，或中體）：細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)褶而形成的囊狀構(gòu)造，其中充滿著層狀或管狀的泡囊。多見于革蘭氏陽性細(xì)菌。青霉素酶分泌、DNA復(fù)制、分配以及細(xì)胞分裂有關(guān)“間體”僅是電鏡制片時因脫水操作而引起的一種贗像細(xì)胞質(zhì)的主要成分為核糖體、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(xì)菌還有類囊體、羧酶體、氣泡或伴孢晶體等。3）、細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)含物（1）概念：

細(xì)胞質(zhì)（cytoplasm）是細(xì)胞質(zhì)膜包圍的除核區(qū)外的一切半透明、膠狀、顆粒狀物質(zhì)的總稱。含水量約80%。核糖體是細(xì)胞質(zhì)中的一種核糖核蛋白的顆粒狀物質(zhì)，由核糖核酸(60%)和蛋白質(zhì)(40%)組成，常以游離狀態(tài)或多聚核糖狀態(tài)分布于細(xì)胞質(zhì)中。其沉降系數(shù)均為70s。它是蛋白質(zhì)的合成場所。(2)核糖體(ribosomes)（3）貯藏物(reservematerials)：①聚-β-羥丁酸(poly-β-hydroxybutyrate,PHB)巨大芽孢桿菌（Bacillusmegaterium）在含乙酸或丁酸的培養(yǎng)基中生長時，細(xì)胞內(nèi)貯藏的PHB可達(dá)其干重的60%。類脂性質(zhì)的碳源類貯藏物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，主要功能是貯存營養(yǎng)物。②多糖類貯藏物在真細(xì)菌中以糖原為多糖原粒較小，不染色需用電鏡觀察，用碘液染成褐色，可在光學(xué)顯微鏡下看到。糖原粒淀粉粒有的細(xì)菌積累淀粉粒，用碘液染成深蘭色。③異染粒(metachromaticgranules)顆粒大小為0.5～1.0μm，是無機(jī)偏磷酸的聚合物，一般在含磷豐富的環(huán)境下形成。功能是貯藏磷元素和能量，并可降低細(xì)胞的滲透壓。在暗視野顯微鏡下看到的迂回螺菌(Spirillum

volutans)異染粒（迂回體）④藻青素（cyanophycin）一種內(nèi)源性氮源貯藏物，同時還兼有貯存能源的作用。通常存在于藍(lán)細(xì)菌中。由含精氨酸和天冬氨酸殘基（1:1）的分枝多肽所構(gòu)成，分子量在25000～125000。⑤硫粒（sulfurglobules）很多真細(xì)菌在進(jìn)行產(chǎn)能代謝或生物合成時,常涉及對還原性的硫化物如H2S,硫代硫酸鹽等的氧化。在環(huán)境中還原性硫素豐富時,常在細(xì)胞內(nèi)以折光性很強(qiáng)的硫粒的形式積累硫元素。當(dāng)環(huán)境中環(huán)境中還原性硫缺乏時,可被細(xì)菌重新利用。（4）氣泡（gasvocuoles）許多光合營養(yǎng)型、無鞭毛運(yùn)動的水生細(xì)菌中存在的充滿氣體的泡囊狀內(nèi)含物，大小為0.2～1.0μm×75nm，內(nèi)由數(shù)排柱形小空泡組成，外有2nm厚的蛋白質(zhì)膜包裹。功能：調(diào)節(jié)細(xì)胞比重以使細(xì)胞漂浮在最適水層中獲取光能、O2和營養(yǎng)物質(zhì)4）、核區(qū)（nuclearregionorarea）原核生物所特有的無核膜結(jié)構(gòu)、無固定形態(tài)的原始細(xì)胞核2、細(xì)菌細(xì)胞的特殊結(jié)構(gòu)1）、糖被（glycocalyx）（1)概念

包被于某些細(xì)菌細(xì)胞壁外的一層厚度不定的膠狀物質(zhì)。糖被按其有無固定層次、層次厚薄又可細(xì)分為莢膜（capsule或macrocapsule，大莢膜）、微莢膜(microcapsule)、粘液層(slimelayer)和菌膠團(tuán)(zoogloea)。莢膜粘液層菌膠團(tuán)（2）特點(diǎn)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。b.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。c.莢膜等并非細(xì)胞生活的必要結(jié)構(gòu)，但它對細(xì)菌在環(huán)境中的生存有利。d.細(xì)菌糖被與人類的科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐有密切的關(guān)系。（3）功能①保護(hù)細(xì)菌免受干燥的影響；②貯藏養(yǎng)料，以備營養(yǎng)缺乏時重新利用；③與病原菌的毒性密切相關(guān)；④能抵抗吞噬細(xì)胞的吞噬2）、

鞭毛(flagellum,復(fù)flagella)（1)概念某些細(xì)菌細(xì)胞表面著生的一至數(shù)十條長絲狀、螺旋形的附屬物，具有推動細(xì)菌運(yùn)動功能，為細(xì)菌的“運(yùn)動器官”。鞭毛的有無和著生方式單端鞭毛端生叢毛兩端生鞭毛周生鞭毛（2）觀察和判斷細(xì)菌鞭毛的方法電子顯微鏡直接觀察鞭毛長度：15～20μm；直徑：0.01～0.02μm光學(xué)顯微鏡下觀察：鞭毛染色和暗視野顯微鏡根據(jù)培養(yǎng)特征判斷：半固體穿刺、菌落（菌苔）形態(tài)3）、菌毛(fimbria，復(fù)數(shù)fimbriae)長在細(xì)菌體表的纖細(xì)、中空、短直、數(shù)量較多的蛋白質(zhì)類附屬物，具有使菌體附著于物體表面的功能。每個細(xì)菌約有250～300條菌毛。有菌毛的細(xì)菌一般以革蘭氏陰性致病菌居多，借助菌毛可把它們牢固地粘附于宿主的呼吸道、消化道、泌尿生殖道等的粘膜上，進(jìn)一步定植和致病。4）、性毛(pili,單數(shù)pilus)構(gòu)造和成分與菌毛相同，但比菌毛長，數(shù)量僅一至少數(shù)幾根。性毛一般見于革蘭氏陰性細(xì)菌的雄性菌株（即供體菌）中，其功能是向雌性菌株（即受體菌）傳遞遺傳物質(zhì)。有的性毛還是RNA噬菌體的特異性吸附受體。5）、特殊的休眠構(gòu)造——芽孢（1）概念

某些細(xì)菌在其生長發(fā)育后期，在細(xì)胞內(nèi)形成一個圓形或橢圓形、厚壁、含水量極低、抗逆性極強(qiáng)的休眠體，稱為芽孢（endospore或spore，偶譯“內(nèi)生孢子”）。（2）細(xì)菌芽孢的特點(diǎn)整個生物界中抗逆性最強(qiáng)的生命體，是否能消滅芽孢是衡量各種消毒滅菌手段的最重要的指標(biāo)。芽孢是細(xì)菌的休眠體，在適宜的條件下可以重新轉(zhuǎn)變成為營養(yǎng)態(tài)細(xì)胞；產(chǎn)芽孢細(xì)菌的保藏多用其芽孢。產(chǎn)芽孢的細(xì)菌多為桿菌，也有一些球菌。芽孢的有無、形態(tài)、大小和著生位置是細(xì)菌分類和鑒定中的重要指標(biāo)。芽孢與營養(yǎng)細(xì)胞相比化學(xué)組成存在較大差異，容易在光學(xué)顯微鏡下觀察。（相差顯微鏡直接觀察；芽孢染色）（3）芽孢的形成與芽孢的萌發(fā)過程（4）芽孢的耐熱機(jī)制芽孢與母細(xì)胞相比不論化學(xué)組成、細(xì)微結(jié)構(gòu)、生理功能等方面都完全不同（表3-3）滲透調(diào)節(jié)皮層膨脹學(xué)說芽孢衣對多價陽離子和水分的透性很差皮層的離子強(qiáng)度很高，產(chǎn)生極高的滲透壓奪取芽