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1、精选优质文档-倾情为你奉上 第一章 绪 论一、微生物的概念微生物（icrobe）：指在生物界那些个体微小（一般 1mm）、结构简单的一大群低等生物。微生物并非生物分类学上的名词。它包括不具细胞结构的病毒；原核微生物的细菌、放线菌、蓝细菌；真核微生物的霉菌、酵母菌和蕈菌等等。二、微生物的特点1个体微小，肉眼不可见人的肉眼的最大分辨力为0.2 mm，而微生物一般都 1mm（细菌只有1m10-3 mm,病毒只有10-410-5 mm，酵母菌0.0050.01 mm，霉菌的菌丝在中已是较大的了，其直径约0.05 mm，即几十根菌丝只有一根头发粗）。它们都远小于人肉眼的分辨极限。2代谢强，繁殖快由于微生
2、物个体很小，因此它们具有巨大的比表面积。人的比表面积为，大肠杆菌200万。微生物是通过表面积与外界环境进行物质和能量的交换。巨大的表面积使它们能够在有机体与外界环境之间迅速交换营养物质和废物。从单位重量看，的代谢强度比高等动植物的代谢强度大几千倍至几万倍。因此，微生物能以很高的速度进行繁殖。一般细菌在适宜条件下每18分钟就可繁殖一代，不到90分钟就可“五世同堂”。 24小时就可繁殖72代，1个菌体可增殖到471022个！如果任其繁殖下去，一个小小的微生物，在24小时内，它的子孙后代聚集在一起，就有地球大！3结构简单，易变异微生物是无细胞、单细胞或简单多细胞，它们用物理的或化学的诱变剂处理以后，
3、容易使它们的遗传性发生变异。人们利用这个特点进行菌种选育，可在短时间内获得优良菌种，提高产品的数量和质量；但若保存不好，菌种的优良特性很容易退化。如点青霉菌经人工诱变后，一年内，使产量从几十个单位上升到几万个单位。当然，如果菌种保藏不好，其优良特性也很容易退化消失。4种类多、分布广据统计，目前已发现的微生物有十万种以上。不同种类的微生物具有不同的代谢方式，能利用不同的有机、无机物质为营养，能适应不同环境而生存，因而广泛分布于自然界，上至28公里，下至6000 m的深海，无论土壤、空气、水域、各种物体的表面，到处都有微生物的存在，可以形容为“无处不在，无孔不入”。土壤：是微生物的“大本营”。任意
4、一颗土粒，就是一个微生物世界。据测定，克土中有数亿个细胞。空气：微生物坐在尘埃或飞沫上，凭借风力，随空气流动可漫游3000km远，20000m高。人和动植物体内，也生长着大量的微生物。水域：有大量微生物，在6000m的深海（约600个大气压）还有微生物。 其它生物体：健康人体表及体内也有大量，如大肠杆菌等。食物：各种食物中都有微生物，可造成食物的霉变、腐烂。如黄曲霉（食物中毒、癌）。恶劣环境：90温泉，盐湖、稀酸液、高压环境、严寒（极地、冻库）5易培养大多数微生物能够利用各种农副产品作为营养，无论是固体原料或是液体原料，都可用来培养微生物；而且它不占耕地，不限季节，便于在人工控制的条件下进行培
5、养。三、微生物的能力（作用）（一）广泛的分解能力分解各种有机残体，促进自然界的物质循环，避免尸体堆积如山。分解纤维素 使纤维素在温和环境中被分解成能被其它生物所吸收的营养物质。牛羊等反雏动物能“吃草挤奶”，就是因为在这些生物的瘤胃中有大量的纤维分解菌。一般情况下，纤维素只能在高浓度的强酸或强碱溶液中才能被分解。 分解有毒物质，保护环境 有些微生物能以像CN、酚等毒性极大的有机物作为碳源和能源，来合成细胞的结构物质和功能物质。污不净化。（二）众多的合成能力生物固氮 固氮微生物能把占空气78的、不能被其它生物吸收的N2转化成能被它们吸收利用的NH3、氨基酸和蛋白质等。 合成有机质 如味精、酒精、丙
6、酮、乳酸等。 合成抗生素 如青霉素、链霉素、金霉素、土霉素、庆大霉素、头孢霉素等挽救了众多生命的抗生素，都是由微生物代谢产生的。 合成甲烷 一些细菌（如产甲烷菌）能在无氧条件下把秸杆等转化成CH4。而CH4可以用作燃料、动力、照明等，既产生了新能源，又保护了环境，还促进了物质的良性循环。（三）人工免疫 牛痘、狂犬苗、卡介苗、破伤风类毒素等。 （四）微生物冶金目前在国际上有20余个国家正在进行细菌堆浸回收贫矿石、尾矿石或地下难采矿石中铜的生产。美国生产的铜有25%的作细菌浸出法生产。加纳的Obusi的细菌浸金工厂每小时处理金矿能力可达30吨，每年产黄金15吨。加拿大用细菌法生产的铀年产达60砘。
7、此外，微生物浸出钴、镍、锰、银、锌、铂、钛等贵重金属也获得了或喜的研究成果。微生物冶金还用于：研究开发菌体直接吸附金等贵重和稀有金属，如曲霉从胶状溶液中吸附金的能力是活性炭的11-13倍，有的藻类每克干细胞可吸附400mg的金；微生物对煤脱硫，有的菌对煤中无机硫的脱除率可达96；非金属矿的微生物脱除金属，例如用来生产陶瓷的主要原料高岭土，用黑曲霉脱除其中的铁，此高岭土制成的新陶瓷材料，在电子、军事工业中有广泛的特殊用途。（五）石油脱蜡用石油或天然气生产单细胞蛋白，即能获高质量的饲料，又能将石油中的石蜡脱除，改善成品的品质。例如脱蜡球拟酵母(Torulopsisdepavaffina)发酵300
8、400馏分油，70 h后，每公斤油可获得干酵母5.4g，并将油的凝固点从4.5下降到60。利用假丝酵母(Cardida)、假单胞菌属(Pseudomonas)和不动杆菌属(Acinetobacter)中的各种菌株，以石油或其各类分馏物为原料，能够生产琥珀酸、反丁烯二酸、柠檬酸、水杨酸、不饱和脂肪酸、多氧菌素和碱性蛋白酶等众多产品。还可以用这类菌降解海洋、江湖水体石油的污染。更用遗传工程技术，可以将某些微生物的有用特性的基因，构建在某一菌种中，使其在石油工业中发挥更大作用。例如，世界上第一次获得遗传工，程重组菌株发明专利权的就是同时能降解不同石油成分的“超级细菌”，它是铜绿假单胞菌(Paerug
9、inosa)和恶臭假单胞菌(Pputida)共含有的5种质粒转移在同一细胞内，构建而成的遗传工程菌株。该菌株能清除不同组分的石油污染，是石油污染环境的“超级清道夫”。（六）微生物传感器、燃料电池和DNA芯片1微生物传感器(microbiosensors)传感器一般是指感受某物质规定的测定量，并按一定规律转换成可用信号(主要是电信号)的器件或装置。其组成主要有三大部分：敏感元件、转换器件和电子线路、相应的机械设备及附件。按其主要敏感元件或材料的反应性质可分为物理、化学、生物三种类型的传感器。生物传感器根据其主要敏感材料的特性或来源不同，可细分为酶传感器、免疫传感器、细胞器传感器、动植物组织传感器
10、、微生物传感器等。微生物传感器的敏感元件是固定化微生物细胞，它的转换器件是各种电化学电极或场效应晶体管(6eldeffecttransistor，FET)，其他机械、电路部分与另外的传感器大都相同。微生物传感器的基本原理是：固定化的微生物数量和活性保持恒定的条件时，它所消耗的溶解 氧量或所产生的电极活性物质的量反映了被检测物质的量。借助于气敏电极(如溶解氧电极、氨电 极、CO2电极)，或离子选择性电极(pH电极)，或其他物理、化学检测器件测量消耗氧或电极活性物质的量，则能获得被检测物质的量。微生物传感器的研究始于1977年Rechnity用粪便链球菌制成测精氨酸的传感器，而现在已有各种各样的微
11、生物传感器用于临床诊断、食品检测，发酵监控和产物分析、环境质量监测等。2微生物燃料电池(microbialfuelcells)根据微生物与电池中电极的反应形式，一般分为直接作用和间接作用构成的微生物电池。直接作用：是指微生物同化底物时的初期和中间产物常富含电子，通过介体作用使它们脱离与呼吸链的偶联，转而直接与电极发生生物电化学联系(bioelectrochemicalconnection)，构成微生物电池；间接作用：是指微生物同化底物时的终产物或二次代谢物为电活性物质，如氢、甲酸等，这类物质继而与电极作用，产生能斯脱效应(Nemsteffect)，构成微生物电池。目前微生物电池虽未达到实用化，
12、但人们十分关注它可能利用的领域和重要的价值：由生物转换成效率高、价廉、长效的电能系统；利用废液、废物作燃料，用微生物电池净化环境，而且产生电能；以人的体液为燃料，做成体内埋伏型的驱动电源微生物电池成为新型的体内起搏器；从转换能量的微生物电池可以发展到应用转换信息的微生物电池，即作为介体微生物传感器(mediated microbiosensor)。 3微生物DNA芯片(microbialDNAchip)计算机、信息设备和许多家用电器的心脏微电子芯片(microelectronics chips)的发明，是1971年，美国英特尔公司将2 300只晶体管缩到一块集成电路板上，首创了微型计算机芯片。
13、20多年后，同在硅谷，距英特尔公司总部仅数英里的艾菲迈却克斯(AtBfinetfix)公司，效仿类似的生产模式，研制和开发了具有划时代意义的DNA芯片，又叫基因芯片(genechips)，DNA阵列(DNAarrays)或寡核苷酸微芯片(aligonucleotidemicrochip)等。DNA芯片的机理是根据核酸杂交原理检测待测的DNA序列。它与一般核酸杂交技术不同之处是已知序列的寡核苷酸(DNA探针)高度集成化，即高密度的DNA探针阵列以预先设计的排列方式固化在玻璃或硅片或尼龙膜上。大量DNA探针的固化是采用在位组合合成化学和微电子芯片的光刻技术或其他方法制作，目前已达到的密度是40万个
14、探针芯片，每个探针间隔是10-20m，有可能将人类的全部基因集约化地固化在1 cm2的芯片上。DNA芯片检测样品时，将经处理过的样品滴加在芯片上进行杂交，用激光共聚焦显微镜检测DNA探针与样品分子上的荧光素放出的荧光信号，经计算机软件处理可获得检测DNA的序列及其变化情况。DNA芯片与计算机芯片非常相似的地方是高度集成化，也借助了微电子芯片的制作技术，不同之处是，目前，DNA芯片不作为分子的电子器件，不起计算机芯片上集成的半导体晶体管的作用，不能作为DNA计算机用，主要的功能是生命信息的储存和处理。 微生物DNA芯片是指用主要来源于微生物的寡核苷酸制成的芯片。微生物的多样性取决于其基因的多样性
15、，因而可以制成种类繁多的DNA芯片，储存空前规模的生命信息，可利用其快速、高效、同时也获取大量的生命信息。例如临床常见疾病许多病原微生物诊断的DNA芯片，已显现出它在高度准确、敏感、快速和自动化方面对于鉴定大量样品具有很大优势。据报道，我国一种用于检测病毒基因的芯片已研制成功，可用来检测乙型肝炎病毒和EB病毒的基因。预计微生物 DNA芯片在微生物的基因鉴定、基因表达、基因组研究、新基因的发现等方面将得到广泛利用，可能成为今后微生物学研究及其在各个领域应用中的具划时代意义的新技术方法，将会发挥重大作用。（七）其他1微生物农药（苏云金杆菌、白僵菌、多角体病毒）。微生物肥料（根瘤菌肥、菌根、“540
16、6”抗生菌肥）、微生物饲料（青贮饲料；菌体蛋白；人工瘤胃先将饲料进行一定加工处理，使那些胃中没有纤维分解菌的牲畜也同样能吃纤维饲料，而且加工后的饲料营养价值提高）。2药用食用：食用菌。（八）微生物的危害作用1病原生物（动物、植物、人类及微生物）的非生理性疾病来源。2污染、腐蚀及霉变四、微生物学的任务及发展简史（一）微生物学的概念微生物学：研究微生物形态、结构、分类、生理、代谢、遗传变异及生态等生命现象的学科。（二）任务微生物学是一门应用性极强的基础理论学科，它的任务是：第一、 研究认识微生物的生命活动过程，充分利用有益微生物的生命活动及代谢产物（用酵母产酒，黑曲霉生产柠檬酸）。第二、 控制、防
17、止有害微生物的生命活动及代谢产物（灭菌、消毒、治病）。第三、 通过现代科学技术，使有害微生物转变成有益微生物，以促使更有效地为人类服务（肺结核杆菌，接种在含牛胆汁的培养基上，连续转接213代，等到生命力不变，毒力极弱的弱毒株，即卡介苗，注入人体后，可产生抗体，使人获得终生免疫力）。（三）发展简史 史前阶段微生物学的初创阶段形态学期微生物的发现与显微镜的发明有关。1590年，荷兰人詹森(Janssen)制作了第一架复式显微镜；1664年英国人胡克(RobertHooke)用自己设计的显微镜观察果实结构中的霉菌及皮革表面生长的蓝色霉菌。他还观察了软木塞切片，将植物死细胞壁构成的一个个小孔称为“ce
18、ll”(细胞)，成为细胞学研究的开创者；第一个详细描述微生物形态的是荷兰的一个显微镜业余爱好者列文虎克(AntonvanLeeuwenhoek)。列文虎克一生中曾制作了419架显微镜，最大放大率达266倍。1684年，他用显微镜观察河水、雨水、牙垢等，并将观察到的杆状、球状、螺旋状的细菌和运动的短汗菌等的图像画下来，寄给英国皇家协会。当时，他将发现的微生物称为微动体。他的工作被后人证实。但在他之后对微生物进一步研究的进展却很慢，直到十九世纪出现改进型的显微镜并被广泛应用。3微生物学的奠基时期生理学期1748年，尼达姆(JohnNeedham)认为腐败肉汁中的微生物是自发产生的，即微生物自生说。
19、当时，相当多的人都认同这一观点。因为新鲜的食物中并没有细菌，放置一段时间后就会腐败，显微镜观察可发现腐败食物中充满着细菌。那么，细菌从哪里来?如果微生物自生说成立，就意味着生命可以起源于非生命。自生说的最强烈也是最成功的反对者法国伟大的科学家巴斯德(LouisPasteur18221895)针对这个问题做出了令人信服的回答。）巴斯德的贡献：第一、否定了自然发生学说（雁颈瓶实验，可保持18个月不变质。若将瓶颈折断，内含物马上就会腐败。），证明空气中存在大量微生物。第二、创立了微生物生理学：证明了发酵是微生物的生命活动的结果，并提出了“发酵就是无氧呼吸”的深刻见解；并进一步证明发酵是由微生物所分泌
20、的酶所引起。第三、创立了巴斯德消毒法：6070，保持1020分钟，杀死病原微生物。第四、 为传染病的病原菌学说和免疫学奠定了基础。（狂犬疫苗：用狂犬唾液接种活兔，15天后，兔死，取其脑烘干磨粉，再接种到新兔体内，再取兔脑如此反复16代，病毒对兔的毒性达到最大值，但对人毒性降低到最小值。）柯赫的贡献（Robert Koch）第一、建立了微生物学研究的基本技术分离和纯化细菌；改进固体培养基配方（土豆片明胶琼指）；设计多种适于培养各种细菌的培养基：肉汤、胨、血清、血液；创立了染色技术。第二、证实了各种疾病的病原是微生物，并提出了“证病律”Koch定律。 在患病的动物体内总能发现特定微生物，而健康的动
21、物体内则没有；在动物体外可以纯培养此微生物；将该培养物接种到易感动物体内会引起同样的疾病；从试验动物及实验室培养物中重新分离得到的微生物应该是同种微生物。3）李斯特（Josph Lister） 1865年，英国医生李斯特(JosephLister)提出了无菌的外科操作方法，从此建立了外科消毒术。4) 弗莱明（Aleaander Fleming）等人1922年，弗莱明(AlexanderFleming)发现医学界称为“魔弹”的药物青霉素。4微生物学的分子时代分子生物学期 1928年格里菲斯(FrederickGriffith)发现了细菌的转化现象。1944年加拿大细菌学家艾弗里(OswaldAv
22、ery)等人通过对转化现象化学本质的研究，证实了核酸才是真正的生物遗传物质。1953年，沃森(JameDewey Waston)和克里克(Francis Harry Compton Crick)通过对DNAX射线衍射图片的分析，提出了DNA双螺旋结构模型。1956年科恩伯格(AKornberg)等人首先从大肠杆菌提取液中发现了DNA聚合酶I。1970年和1971年有人分别在大肠杆菌中发现了DNA聚合酶、；1968年，日本学者冈崎(Okazaki)等发现DNA的半不连续复制；1970年HTemin、Mizufani和Baltimorehh分别从致癌RNA病毒中发现逆转录酶，这不仅扩充了“中心法则
23、”，促进了病毒学研究，而且使逆转录酶成为当今分子生物学研究的重要工具；1979年WArber，HSmith和DNathans等人在细菌中发现了被誉称为DNA的“手术刀”限制性内切酶。五、学习微生物学的基本方法第一、培养学习兴趣和韧力。第二、要注意掌握基本原理和基本技能。第三、要培养创新能力。第二章 微生物的形态结构与类群第一节 原核微生物一、细菌（一）细菌的形态细菌是单细胞生物，每一个细胞就是一个独立的生活个体。它们的基本形成有球状、杆状、螺旋状。此外，还有一些无明显区分的过渡类型。球状的称为球菌，杆状的称为杆菌，螺旋状的称为螺旋菌。自然界中，球菌多为致病菌，杆菌多为生产菌，螺旋菌都是致病菌。
24、（二）细胞的大小通常以微米（m）作为测量单位（1m=0.001mm）,用测微尺在显微镜下进行测量。球菌的大小以细胞的直径表示，一般球菌直径为0.51.0m。杆菌的大小以宽度和长度表示，杆菌宽度一般为0.52m，长15m。螺旋菌测其弯曲形长度。（三）细菌细胞的结构原核生物的细胞结构都有共同性，以细菌为代表加以说明。1. 细胞壁（Cell Wall）及革兰氏染色：细胞壁包在细胞表面，较为坚韧，略具弹性。1)的功能 维持细胞一定形状（原生质体均为球形）； 保护细胞，使细菌在体内渗透压（525h）比基质渗透压高出好多倍的情况下不致引起细胞破裂（免过度吸水胀破）。并可承受20 kgcm2压力，吐痰后，脚
25、踩不死。 过滤作用：细胞壁也是一个多孔性结构，具有相对的通透性，可让水及直径1 nm大小的可溶性分子自由通过，但对大分子有阻拦作用，因而同细胞膜一起共同控制着细胞内外的物质交换。为鞭毛运动提供可靠的支点，是鞭毛运动所必需的。2)的组成与结构 组成：细菌细胞的主要成分是肽聚糖，它是细菌特有的成分，除个别细菌（产甲烷菌）外，几乎所有细菌的都含有肽聚糖。细菌的中除有肽聚糖外，还含有垣酸、脂蛋白、糖蛋白等。肽聚糖：乙酰葡萄糖胺（）；乙酰胞壁酸（）；短肽。垣酸：只存在于菌中。脂蛋白：糖蛋白： 结构一般由NAG和NAMA借1,4-糖苷键结合成长链（骨架），若干条链再以短肽相连接，形成三维空间的网络结构（每
26、地个网为一层肽聚糖），然后多层肽聚糖借氢键、配位键等有序地交联成肽聚糖层。肽聚糖中任何键的断裂，都可能使肽聚糖对细胞遥保护作用丧失，从而使细胞破裂、死亡，起杀菌作用。霉素能干扰肽聚糖中短肽键的形成，故能杀菌。溶菌酶能水解肽聚糖中NAG和NAMA间的1,4糖苷键，所以能杀菌（如果量控制得当，则可等到原生质体）。3)革兰氏染色法及菌和菌革兰氏染色法（Gram Staim）是微生物学中常用的一种染色法。此法可将细菌分成菌和菌两大类。染色过程先用草酸铵结晶紫初染，碘液媒染，95乙醇脱色，蕃红（沙黄）复染。 染色结果把细菌分成两大类菌：不被乙醇脱色，保持初染的深紫色（称为革兰氏阳性反应）；菌：能被乙醇脱
27、色，染上蕃红的颜色（称为革兰氏阴性反应）。 革兰氏染色的机制第一、革兰氏染色与细菌等电点有关：已知革兰氏阳性菌的等电点为pH为2-3，革兰氏阴性菌的等电点为pH为45。可见，革兰氏阳性菌的等电点比革兰氏阴性菌的等电点低，说明革兰氏阳性菌带的负电荷比革兰氏阴性菌多。它与草酸铵结晶紫的结合力大，用碘碘化钾媒染后，两者的等电点均得到降低，但革兰氏阳性菌的等电点降低得多，故与草酸铵结晶紫结合得更牢固，对乙醇脱色的抵抗力更强。它的菌体与草酸铵结晶紫、碘碘化钾的复合物不被乙醇提取，呈紫色。而革兰氏阴性菌与草酸铵结晶紫的结合力弱，其菌体与草酸铵结晶紫、碘碘化钾的复合物很容易被乙醇提取而呈现无色。第二、兰氏染
28、色与细胞壁有关：在革兰氏染色中，有时候因细菌细胞结构受到破坏而使革兰氏染色结果改变。本应是革兰氏阳性反应而变成革兰氏阴性反应，细胞壁和细胞质都呈现革兰氏阴性反应。因此，仅从细菌等电点解释革兰氏染色机制是不够全面的。通过电子显微镜对细胞壁的观察及对细胞壁化学组分分析，得知革兰氏阳性菌的脂类物质的含量很低，肽聚糖的含量高。革兰氏阴性菌相反，它的脂类含量高，肽聚糖含量很低，因此用乙醇脱色时，革兰氏阴性菌的脂类物质被乙醇溶解，增加细菌细胞壁的孔径及其通透性，乙醇很易进入细胞内将草酸铵结晶紫、碘碘化钾复合物提取出来，使菌体呈现无色。革兰氏阳性菌由于脂类物质含量极低，而肽聚糖含量高，乙醇既是脱色剂又是脱水
29、剂，使肽聚糖脱水缩小细胞壁的孔径，降低细胞壁的通透性，阻止乙醇分子进入细胞，草酸铵结晶紫和碘碘化钾的复合物被截留在细胞内而不被脱色，仍呈现紫色。2.细胞膜（Cell membrane）与间体（messome）：指位于细胞壁内侧、柔软而富有弹性的薄膜，厚约78 nm。（属于典型的生物膜）1)化学成分与结构成分主要是蛋白质（约6070）和脂类（3040）及少量（2）多糖类。结构在电镜下观察，膜的结构是嵌有蛋白质的双磷脂层。蛋白质分子能穿过脂类层，伸向细胞膜外，并经常移动，构成一种液晶状态的镶嵌结构。2）功能运输物质：膜有选择透性，控制营养物质及代谢产物进出细胞，将它们所需要的营养物质运入，排出过多
30、的或废弃的物质。分泌胞外酶：细菌细胞膜上有丰富的酶系（如琥珀酸脱氢酶、NADH脱氢酶、细胞色素氧化酶、电子传递系统及氧化磷酸酶系、合成细胞壁的酶系、透性酶系等），分解环境中的大分子物质。3）内膜系统间体指细菌细胞膜内陷折迭而成管状、囊状、片层状的结构。目前认为，中间体具有类似真核生物细胞中多种细胞器的作用。是能量代谢和多种生物合成的场所。同时当细菌细胞分裂增殖时，中间体与细胞壁隔膜的合成和核的复制有关。此外，在细菌分泌胞外酶时，可借助中体运送于胞外。光合细菌（如蓝细菌、紫螺菌等）的光合器官也是中间体的特殊延长部分。 3细胞质（Cytoplasmic）及内含物在细菌的细胞质中，没有细胞器，但是含
31、有一些内含物，它们是：（1）核糖体（Ribosome）R.b用电镜观察，细胞质中有许多直径约为10 nm，沉降系数为70S（S10-1秒的颗粒体，称之为R.b，由30S的小亚基和40S的大亚基构成，它们或成颗粒分散于细胞质中，或成串（以一条mRNA为纽带）形成多聚R.b，其形态为，它是合成蛋白质的场所。每一个大肠杆菌细胞中含3104个R.b。（2）质粒（Plasmid）是细菌染色体以外的、存在于细胞质中的、独立复制、稳定遗传的单位，实质是小环状的DNA分子。它不是细胞的必要物质，但却广泛分布于细菌中，并负责各种不同于染色体控制的各专一性功能。研究较多的细菌质粒是大肠杆菌性因子（F因子），大肠杆
32、菌素因子（Col因子）、细菌抗药性因子（R因子）等。目前已知质粒与细菌的遗传达室变异有关，但是细胞失去质粒并不损害细菌的正常生活。（3）其它颗粒状内含物淀粉粒和肝糖粒（可用碘液处理着色检查前者为深蓝色，后者为红褐色）；聚羟基丁酸（被苏丹黑着色）；异染颗粒（metachromatic granules），（可被美蓝染成红色）；以及硫细菌体内的硫滴；苏芸金杆菌内的伴孢晶体。4细胞核（Cell Nucleus）细菌的核比较原始，没有核膜将含有遗传物质的区域与细胞质分开，只是一条裸露的DNA分子盘成松散的核区，因此称为拟核（原核）或核区。用INHCI或核糖核酸酶水解细菌细胞中所含的大量RNA，再用对D
33、NA有特异性的富尔根（Fulgen）染色法，可在光学显微镜下看见呈球状、棒状或哑铃状的细菌核质。用高分辨力电镜可观察到细菌的核为丝状结构，这实际上是一个巨大的、连续的、环状双链DNA分子，其长度可达1 mm，分子量约为3108道尔顿，可认为是一个单一的染色体。细菌的核染色体（DNA）是贮存、发出和传递遗传信息的物质基础，它在细菌的遗传变异中起着重要的作用。5细菌的特殊结构某些细菌除具有上述基本结构外，尚有某些特殊结构，如鞭毛、线毛、荚膜、芽孢等。1）鞭毛（flagella）（1）概念:鞭毛：指长在某些细菌菌体表面的、细长的、呈波浪形弯曲的丝状物。一般认为鞭毛是细菌的运动器官。菌毛（fimbri
34、ae）:又叫伞毛，是一种长在细菌体表的纤细、中空、短直、数量较多的蛋白质类附属物，具有使菌体附着于物体表面的功能。直径3-10nm，毛每个细菌约250-300条毛。性毛（pili）：又称性菌毛，构造和成分与菌毛相同，但比菌毛长，数量仅一至少数几根。一般见于革兰氏阴性菌的雄性菌株，其功能是向雌性菌株传递遗传物质。有的性毛还是RNA噬菌体的特异性吸附受体。（2）鞭毛的位置： 单毛菌：只在细菌细胞的一端生一根鞭毛，或两端各生一根。丛毛菌：在细菌细胞的一端或两端生出成束的鞭毛。周毛菌：菌体周围有数量不等的鞭毛。鞭毛功能：运动。鞭毛染色：鞭毛极其纤细（直径约2030nm,仅细胞的120），光镜最大分辨力
35、这200nm，只有用特殊染色法将鞭毛加粗，染色，才能在光学显微镜下观察得到。2）芽孢（Spore）（1）概念：某些细菌到一定的生长阶段，在细胞内形成的一个内生孢子，称为芽孢。（2）芽孢的形成与萌发芽孢的形成 芽孢杆菌在形成芽孢的过程中，要经历一系列的形态变化。为了讨论的方便，我们可以把它们分为营养体、轴线形成、横隔膜形成、前孢子形成、皮层形成、孢子外壳形成、孢子成熟和释放等八个时期。芽抱的萌发 芽孢在适宜的环境条件下，结束休眠状态，而转变为营养体，称为芽孢的萌发。芽孢萌发包括活化、启动、长出三个时期。（3）芽孢的结构 芽孢的抗热性是营养细胞的1万倍，抗紫外线作用是营养细胞的1千倍。它在自然界能
36、存活几年到几十年。这是与它的特殊结构是分不开的。原生质体 （孢子核心） 是指芽孢内层膜包被着的原生质部分。它与营养细胞的原生质体相比有着很大的区别：多种酶的活性更高、呼吸作用甚微、含水量大为减少、含有大量的独特的吡啶二羧酸(DPA)。孢子壁(spore wall) ：孢子壁位于芽孢原生质膜(又叫芽孢内层膜)之外，其主要成分是肽聚糖。皮层(cortex)：皮层是初生壁与孢子外层膜之间的一层芽孢结构，它的主要成分是肽聚糖。外层膜：是包在皮层外面的一层皮膜，是由细胞膜衍生而来的。孢子壳(spore coat)：是构成芽孢体积的主要成分。它主要由蛋白质组成，其蛋白质约占整个芽孢蛋白质的50%。表现出一
37、定程度的角质化。它对大多数蛋白酶表现出了抗性。外孢子衣(exosporium)：是一种位于芽孢最外面的膜状结构。外孢子衣只是某些细菌芽孢的孢子结构。（3）特点：第一、芽孢有厚而致密的壁（共6层），其折光性强，不易着色；第二、具有较强的抗逆性，能抗80高温达10分钟以上（有的芽孢杆菌在100下煮几小时也不死，肉毒梭状芽孢杆菌的芽孢在180下存活10分钟），抗干燥，抗药物的能力也较强。耐热的原因是：含水量低、含有2.6吡啶二羧酸（简称DPA）、有多层厚而致密的壁。第三、在适宜的条件下开始吸水及营养物，逐步发育成新的营养细胞。一个细菌只能生成一个芽孢；一个芽孢萌发后也只能生成一个菌体，所以芽孢的生成
38、不是细菌的繁殖方式，而是细菌的休眼体，其代谢处于相对静止状态。（4）芽孢的位置大多数厌气性芽孢杆菌的芽孢比菌体宽度大，呈梭状或鼓槌形；好气发性芽孢杆菌的芽孢多数不超过菌体宽度。（5）伴胞晶体：在苏芸金杆菌和几个其它芽胞杆菌的种里，在芽胞形成的同时，出现的一种特殊结构。伴胞晶体是一种蛋白质，它碱性溶液中释放出一种毒性物质毒肽，许多昆虫的胃液是碱性。因此，具有杀虫能力。（现代研究证明，在该菌中，含Bt质粒）。）荚膜（Capsule）概念荚膜：有些细菌在其生命活动中分泌的、包裹于外的、有一定外形的、相对稳定的、能抗干燥的物质。粘液层：没有明显的边缘，而可扩散到周围环境中。菌胶团：几个细菌共用一个荚膜
39、。荚膜染色：荚膜不易着色，对碱性染料亲和力弱，可用特殊的荚膜染色法或负染法显示出来。功能：使细菌免受干燥的影响(含水量90)，免受各种杀菌物质的操作，以及免受宿主吞噬作用。同时，荚膜也可能是细菌体外的贮藏物质，当营养缺乏时，可作为碳源而被利用。（四）细菌的繁殖和菌落的形成1繁殖方式细菌一般进行无性繁殖，最普遍的繁殖方式是裂殖，裂殖形成的子细胞常常大小相等，称为同形裂殖，在陈旧培养中，偶尔出现异形裂殖，即产生大小不等的子细胞。除无性繁殖外，经电镜观察及遗传学研究，已证实细菌存在着有性接合，不过频率较低而已。（10-610-7 ）。2细菌的培养特征1）菌落特征细菌细胞的个体极小，用肉眼无法辩认。但
40、当被接种到合适的固体培养基上，在合适的生长条件下，便会迅速生长繁殖，长成具有种属特性的群体菌落。菌落（colony）：细菌局限在在固体培养基表面或深层大量繁殖，形成肉眼可见的群落。菌苔：在斜面和平面培养基表面形成的连成片的培养物。各种细菌在标准培养条件下形成的菌落具有一定的特征。一般来说，细菌的菌落都呈现凝胶状，表面比较光滑、湿润，与培养基结合不紧，容易被接种针挑起。但是，各种不同的细菌在一定条件下培养形成的菌落具有它们各自的特征，包括菌落的大小、形状、光泽、颜色、硬度、透明度、色素等等。菌落的特征对菌种子识别、鉴定具有一定的意义。在一般情况下，单一菌落是由一个细菌繁殖而形成的，因此可利用固体
41、培养基上单个菌落来分离纯培养（纯种培养）和计算样本中细菌的数目。2）其它培养特征（1）在软琼脂培养基上进行穿刺培养 主要是为了鉴定细菌的运动特征。因为不能运动的细菌只能沿穿刺线部分生长，而能运动的细菌则向穿刺四周扩散生长。各种细菌的运动扩散形状是不同的。（2）在明胶培养基中培养细菌若能在明胶培养基中生长，则说明它能产生明胶酶（即蛋白酶）水解明胶。明胶被水解后会形成一定开头的溶解区。（3）在肉汤（液体）培养基中培养是为了观察其液体培养特征。一般培养13天后，可以观察其表面（膜和环等）的生长情况、混浊程度、沉淀情况、有无气泡和颜色等。在琼脂斜面上划线培养一般要在25天后观察。每种细菌的培养特征不同
42、。（五）常见的细菌1葡萄球菌属（Staphylococcrs）直径为0.51.5m，通常表现为葡萄串状的群体。在有氧和缺氧的条件下都能生长、繁殖。大多数生活在温血动物的皮屑、皮腺和粘膜上，有些菌株是致病的。2 球菌属（Streptococcus）它的多次分裂面总是平行的，因而形成或长或短的链状（在液体培养基中表现较清楚）。直径m，化能异养型，在有氧、无氧条件下都能生长繁殖。有些链球菌生活于人体和温血动物的肠道和粪便中，其中有些是致病的。乳酸链球菌（Streptococcus lacis）t是乳制品中常见的污染杂菌。在乳中分解乳糖，产酸，使乳酪凝结。3 大肠杆菌（E. eoli）是大肠杆菌属中唯
43、一的一种。其生活细胞宽1.11.5m，长2.06.0m（制片干缩为0.40.71.03.0m）。单生或对生，周毛或无毛。化能异养型，兼厌氧性，在有氧和无氧条件下都能生长和繁殖。大肠杆菌生活于人及温血动物的下肠道和粪便中。它在学中的重要性在于，有些大肠杆菌的菌株是研究细菌的细胞形态、生理生化和遗传变异的重要材料。和大肠杆菌近似的一群、周毛的无芽孢杆菌统称肠道杆菌。其中沙门氏菌属（Salmonella）包含许多种人畜病害的病原菌。如痢疾杆菌（Shigella dysenteriae）是细菌性痢疾的病原菌；克氏杆菌属（Klebsiella）广泛分布于土壤、谷物和水体中；肺炎克氏杆菌（K. pneum
44、oniae）的毒株是肺炎的病原菌，有些菌株具有固氮酶，能固定空气中的氮气。欧文杆菌属（Erwinia）是一些细菌性植物病害的病原菌。4 乳酸杆菌属（Lactobacillus）是成串的小杆菌，有时形成长条，但从不分枝，无鞭毛，不运动。5 芽孢杆菌属（Bacillus）的不同种类大小差别很大，宽0.32.2m，长m，多数是菌。芽孢的形状大小和在菌体中的位置因种类而异，但绝大多数不超过菌体和宽度。化能异养型，广泛生活于土壤、水体、植物表面及其它自然环境中。枯草杆菌（B. subtilis）是广泛分布的代表。苏云金杆菌（B. thuringiensis）是寄生在昆虫幼虫体内的芽孢杆菌。6 梭菌属（C
45、lostridium）菌体宽0.61.2m，长3.07.0m。芽孢的形状大小和在菌体的位置因种类不同而异，但大多数比菌体宽度大，使生有芽孢的菌体呈鼓槌或梭状。多数是菌。多有鞭毛。广泛生活于土壤、水体、动物及排泄物中。梭菌属化能异养型，绝大多数是严格厌氧性的，有些种类分解糖类产酸产气能力强，有些种类水解蛋白质能力很强。二、放线菌放线菌是原核微生物的一类，它有一个突出的特性，就是产生抗生素。目前发现的2000多种抗生素中，56是放线菌产生的，因此，它在国民经济中有着重要意义。（一）放线菌的形态特征1个体形态：大部分放线菌菌体是分枝丝状，菌丝无隔，属单细胞原核生物。革兰氏阳性，一般不能运动。放线菌的
46、菌丝宽度和一般杆菌相近（约m），但长度和分枝是无限制的。菌丝体分为基内菌丝和生气菌丝，在无性繁殖中分 化成孢子丝、孢囊和孢子等。基内菌丝（营养菌丝）：是营养型一级菌丝，长在培养基内,主要作用是吸收营养物质和排出代谢产物。气生菌丝：是由基内菌丝分枝向培养基上空伸展的二级菌丝。孢子丝：是由气生菌丝分枝部位分化的具有形成孢子作用的繁殖菌丝，有直、波曲、螺旋、轮生等形状。螺旋的数目、大小、疏密以及旋绕的方向随种类不同的而各异。 2菌落特征 放线菌菌落由菌丝体组成。因为它的基内菌丝长在培养基内，所以菌落与培养基结合得较紧，不易被挑起，或者整个菌落被挑起而不被破碎。又因气生菌丝分枝相互交错缠绕，所以形成的菌落质地致密，表面呈较紧密的绒状或坚实、干燥、多皱，菌落较小，而不广泛延伸。（二）放线菌的繁殖方式放线菌以无性方式繁殖，主要是形