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1、Chapter2原核微生物 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望微生物微生物真菌（真菌（酵母、霉菌、蕈菌等酵母、霉菌、蕈菌等）、）、单细胞藻类、单细胞藻类、原生动物等原生动物等非细胞型：病毒非细胞型：病毒细胞型细胞型原核微生物原核微生物真核微生物真核微生物古生菌在进化谱系上与真细菌及真核生物相互古生菌在进化谱系上与真细菌及真核生物相互并列，且与后者关系更近，而其细胞构造却与并列，且与后者关系更近，而其细胞构造却与真细菌较为接近，同属于原核生物。真细菌较为
2、接近，同属于原核生物。古生菌（古生菌（Archaea）细菌（细菌（Bacteria）本章授课重点：细菌、放线菌、蓝细菌本章授课重点：细菌、放线菌、蓝细菌2.1 2.1 细菌（细菌（bacteriabacteria）2.1.1 细胞的形态构造及其功能细胞的形态构造及其功能2.1.1.1 形态和染色形态和染色球形球形杆状杆状螺旋状螺旋状基基本本形形态态1.球形球形 细胞个体呈球形或椭圆形，不同种的球菌在细胞分裂细胞个体呈球形或椭圆形，不同种的球菌在细胞分裂时会形成不同的空间排列方式，常被作为分类依据。时会形成不同的空间排列方式，常被作为分类依据。球菌球菌l单、双链单、双链(分裂面一分裂面一)l四联
3、球菌四联球菌(分裂面二分裂面二)l八叠球菌八叠球菌(分裂面三分裂面三)l葡萄球菌葡萄球菌(分裂面多分裂面多)金黄色葡萄球菌2.杆状杆状 细胞呈杆状或圆柱形，一般其粗细（直径）比较稳定，而细胞呈杆状或圆柱形，一般其粗细（直径）比较稳定，而长度则常因培养时间、培养条件不同而有较大变化。长度则常因培养时间、培养条件不同而有较大变化。长杆菌，如长杆菌，如 Bactillus subtilisBactillus subtilis短杆菌，如短杆菌，如Escherichia coliEscherichia coli枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌地衣芽孢杆菌地衣芽孢杆菌 铜绿假单胞菌铜绿假单胞菌 （绿脓杆菌）（绿脓
4、杆菌）结核分枝杆菌结核分枝杆菌 炭疽病的病原菌炭疽病的病原菌 -炭疽杆菌炭疽杆菌破伤风梭菌破伤风梭菌3.螺旋状螺旋状弧菌弧菌螺旋菌螺旋菌螺旋体菌螺旋体菌1616弧菌：弧菌：菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈，菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈，形似形似“C”C”字或逗号，鞭毛偏端生。字或逗号，鞭毛偏端生。霍乱弧菌霍乱弧菌1111弧菌弧菌(vibrio)1(vibrio)6(spirochaete)6圈圈异常形异常形畸形畸形衰颓形：衰颓形：菌龄菌龄物理化学因素影响物理化学因素影响(阻碍细胞发育阻碍细胞发育)营养条件影响营养条件影响11114.大小与重量大小与重量细菌的大小测量单位是细菌的大小测量单位
5、是 m 细菌的大小及重量细菌的大小及重量大小的测量方法大小的测量方法显微镜测微尺显微镜测微尺显微照相后根据放大倍数进行测算显微照相后根据放大倍数进行测算 菌名菌名 直径或宽直径或宽长长/（mm mm）乳链球菌乳链球菌金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌大肠杆菌大肠杆菌枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌霍乱弧菌霍乱弧菌 0.5 0.5 1 1 0.8 0.8 1 1 0.5 0.5 (1 (1 3)3)(0.8(0.8 1.2)1.2)(1.21.23 3)(0.2(0.2 0.6)0.6)(1(1 3)3)5.染色染色由于细菌细胞微小又透明，一般先要经过染色后才能进行显微观察由于细菌细胞微小又透明，一般先要经过
6、染色后才能进行显微观察革兰氏染色法革兰氏染色法细菌染色细菌染色鉴别染色法鉴别染色法简单染色法简单染色法负染色：负染色：正染色正染色死菌死菌活菌活菌抗酸性染色法抗酸性染色法芽孢染色法芽孢染色法姬姆萨染色法姬姆萨染色法荚膜染色法荚膜染色法用美蓝或用美蓝或TTC(氯化三苯基四氮唑氯化三苯基四氮唑)等作活菌染色等作活菌染色2.1.1.2 细胞的结构细胞的结构一一般般结结构构：一一般般细细菌菌都都有有的的构构造造特特殊殊结结构构：部部分分细细菌菌具具有有的的或或一一般般细细菌菌在在特特殊殊环环境境下下才才有有的的 细菌细胞的结构细菌细胞的结构1 1、细菌细胞的一般构造、细菌细胞的一般构造 是位于细胞表面
7、，内侧紧贴细胞膜的一层无色透明是位于细胞表面，内侧紧贴细胞膜的一层无色透明，较为坚韧，较为坚韧而略具弹性的细胞结构。约占干重的而略具弹性的细胞结构。约占干重的1025%1）细胞壁（细胞壁（cellcellwall)wall)不同细菌细胞壁的化学组成和结构不同，通过革兰氏染色法可不同细菌细胞壁的化学组成和结构不同，通过革兰氏染色法可将所有的细菌分为将所有的细菌分为革兰氏阳性（革兰氏阳性（G+）和和革兰氏阴性（革兰氏阴性（G-）。）。固定细胞外形和提高机械强度，使其免受渗透压等外力的损伤；固定细胞外形和提高机械强度，使其免受渗透压等外力的损伤；为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需；为细胞的生长、分裂
8、和鞭毛运动所必需；阻拦大分子有害物质（某些抗生素和水解酶）进入细胞；阻拦大分子有害物质（某些抗生素和水解酶）进入细胞；赋予细菌特定的抗原性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。赋予细菌特定的抗原性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。细胞细胞壁的壁的主要主要功能功能细胞壁的基本骨架细胞壁的基本骨架肽聚糖：是由肽聚糖：是由 N乙酰胞壁酸（乙酰胞壁酸（NAM）和）和N乙酰葡糖胺（乙酰葡糖胺（NAG）以及少数氨基酸短肽链组成的亚单位聚合而成的大分子复合体。以及少数氨基酸短肽链组成的亚单位聚合而成的大分子复合体。肽聚糖单体：是由肽聚糖单体：是由NAG、NAM、肽尾、肽桥构成。、肽尾、肽桥构成。肽聚糖肽聚糖2222肽聚
9、糖肽聚糖肽聚糖肽聚糖肽聚糖单体肽聚糖单体(G(G、M M和四肽链和四肽链三部分三部分)双糖单位双糖单位lN N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺(G)(G)lN N-乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸(M)(M)肽尾肽尾l短肽短肽(4-5(4-5个氨基酸个氨基酸)肽桥肽桥l1-51-5个氨基酸个氨基酸是由若干肽聚糖单体是由若干肽聚糖单体聚合而成的多层网状聚合而成的多层网状结构大分子化合物结构大分子化合物2020(1)(1)革兰氏阳性的细胞壁成分革兰氏阳性的细胞壁成分 G G+的细胞壁成分的细胞壁成分 G G+菌细胞壁化学组成以肽聚糖菌细胞壁化学组成以肽聚糖(peptidoglycan)peptidoglycan)为
10、主。这是为主。这是原核微生物所特有的成份，占细胞壁物质总量的原核微生物所特有的成份，占细胞壁物质总量的40-90%40-90%。磷壁酸：磷壁酸：G+G+菌所特有菌所特有,其主链由数其主链由数十个磷酸甘十个磷酸甘油或磷酸核油或磷酸核糖醇组成。糖醇组成。肽聚糖肽聚糖:占占4 40 0-9 90%,0%,不同菌种不同菌种中肽聚糖中肽聚糖(肽链肽链)组分不同。组分不同。磷壁酸是是一一类类G G+特有的特有的同肽聚糖混在一起的同肽聚糖混在一起的分子比较短分子比较短(6-9(6-9个个)以以 甘油磷壁酸甘油磷壁酸核糖醇磷壁酸核糖醇磷壁酸为主链为主链的阴离子多聚物的阴离子多聚物约占细胞壁成分的约占细胞壁成分
11、的10%又名垣酸又名垣酸功功能能协助肽聚糖加固细协助肽聚糖加固细胞壁；胞壁；增强细胞膜的稳定增强细胞膜的稳定性；性；提高膜结合酶的能提高膜结合酶的能力力(使细胞壁形成负使细胞壁形成负电荷环境电荷环境,以利于以利于 吸吸附镁离子附镁离子,维持酶活维持酶活)构成噬菌体的吸附构成噬菌体的吸附位点位点;形成表面抗原决定形成表面抗原决定簇的主要成分。簇的主要成分。保证革兰氏阳性致保证革兰氏阳性致病菌（如病菌（如A A族链球菌）族链球菌）与其寄主间的粘连与其寄主间的粘连,避免被白细胞吞噬。避免被白细胞吞噬。细胞壁厚度细胞壁厚度 较厚，较厚，2020 30nm30nm细胞壁分层细胞壁分层 不分层不分层肽聚糖
12、含量肽聚糖含量 含量高（含量高（4040 9090）肽聚糖层数肽聚糖层数 层数多层数多交联度交联度 交联度高交联度高磷壁酸磷壁酸 有有脂多糖脂多糖 无无(2)(2)革兰氏阴性的细胞壁成分革兰氏阴性的细胞壁成分 G G-细胞壁的组成和结构比细胞壁的组成和结构比G G+更复杂。主要成份为：脂多更复杂。主要成份为：脂多糖糖、磷脂、脂蛋白、肽聚糖。磷脂、脂蛋白、肽聚糖。G G-有肽聚糖，仅占细胞壁干重的有肽聚糖，仅占细胞壁干重的5-10%5-10%。肽聚糖结构与。肽聚糖结构与G G+相同，相同，但短肽尾中的号位上但短肽尾中的号位上L-LysL-Lys往往被其他二氨酸取代往往被其他二氨酸取代 外壁层是外
13、壁层是G G细菌细胞壁所特有的结构，位于壁的最外细菌细胞壁所特有的结构，位于壁的最外层，化学成分为脂多糖、磷脂和若干种外膜蛋白。层，化学成分为脂多糖、磷脂和若干种外膜蛋白。外壁层：外壁层：位于肽聚位于肽聚糖层的外部糖层的外部内壁层：紧贴胞膜内壁层：紧贴胞膜,仅仅由由12层肽聚糖分子构层肽聚糖分子构成成,占细胞壁干重占细胞壁干重5 10%,无磷壁酸。无磷壁酸。包包括括 脂多糖脂多糖蛋白质层蛋白质层磷脂磷脂脂蛋白脂蛋白基质蛋白基质蛋白外壁蛋白外壁蛋白是是一一类类G G-特有的特有的位于外壁外层位于外壁外层厚度厚度8-10nm8-10nm类脂类脂+各种多糖各种多糖脂多糖脂多糖脂多糖脂多糖功功功功能能
14、能能保护作用、屏障作用保护作用、屏障作用保护作用、屏障作用保护作用、屏障作用浓缩阳离子浓缩阳离子浓缩阳离子浓缩阳离子MgMgMgMg2+2+2+2+、CaCaCaCa2+2+2+2+噬菌体吸附位点噬菌体吸附位点噬菌体吸附位点噬菌体吸附位点G G G G-表面抗原表面抗原表面抗原表面抗原内毒素物质基础内毒素物质基础内毒素物质基础内毒素物质基础细胞壁厚度细胞壁厚度 较薄较薄10-15nm10-15nm细胞壁分层细胞壁分层 分层：分层：外壁层外壁层 6-10nm6-10nm 内壁层内壁层2-3nm2-3nm肽聚糖含量肽聚糖含量 只占组分的只占组分的5-10%5-10%肽聚糖层数肽聚糖层数 低，一般低
15、，一般1-21-2层层肽聚糖交联度肽聚糖交联度 较低较低磷壁酸磷壁酸 有（在外膜层）有（在外膜层）脂多糖脂多糖 有有 抗原决定因子抗原决定因子 O-O-抗原抗原 (3)G+细菌与细菌与G细菌细胞壁的比较细菌细胞壁的比较(4)革兰氏染色革兰氏染色C.Gram（革兰）于革兰）于1884年发明的一种鉴别不同年发明的一种鉴别不同类型细菌的染色方法。类型细菌的染色方法。基本步骤：基本步骤：涂片固定涂片固定-结晶紫初染结晶紫初染1-2min(水洗水洗)-碘液媒染碘液媒染1-2min(水洗水洗)-95%乙醇脱色乙醇脱色20-25s(立即水洗立即水洗)-番红复染番红复染2-3min(水洗水洗)-镜检镜检-干燥
16、干燥后置油镜观察后置油镜观察结果结果:革兰氏阳性菌革兰氏阳性菌紫色紫色 革兰氏阴性菌革兰氏阴性菌红色红色用碱性染料结晶紫对用碱性染料结晶紫对菌液涂片进行初染菌液涂片进行初染用碘溶液进行媒染，其用碘溶液进行媒染，其作用是提高染料和细胞间作用是提高染料和细胞间的相互作用从而使二者结的相互作用从而使二者结合得更牢固。合得更牢固。用乙醇或丙酮冲洗进行脱色。用乙醇或丙酮冲洗进行脱色。在经历脱色后仍将结晶紫保留在在经历脱色后仍将结晶紫保留在细胞内的为革兰氏阳性细菌，而细胞内的为革兰氏阳性细菌，而革兰氏阴性细菌的结晶紫被洗掉，革兰氏阴性细菌的结晶紫被洗掉，细胞呈无色。细胞呈无色。用一种与结晶紫具有不同颜色的
17、碱性染料对涂片进行复染。例如沙黄，用一种与结晶紫具有不同颜色的碱性染料对涂片进行复染。例如沙黄，它使原来无色的革兰氏阴性细菌最后呈现桃红到红色，而革兰氏阳性细菌它使原来无色的革兰氏阴性细菌最后呈现桃红到红色，而革兰氏阳性细菌继续保持深紫色继续保持深紫色GG-肽聚糖层薄，交联松散，乙醇脱色不能使其结肽聚糖层薄，交联松散，乙醇脱色不能使其结构收缩，因其含脂量高构收缩，因其含脂量高,乙醇将脂溶解，缝隙加大，乙醇将脂溶解，缝隙加大，结晶紫结晶紫-碘复合物溶出细胞壁，酒精将细胞脱色，碘复合物溶出细胞壁，酒精将细胞脱色，细胞无色，沙黄复染后呈红色。细胞无色，沙黄复染后呈红色。革革兰兰氏氏染染色色原原理理：
18、G G+-细胞壁厚，肽聚糖含量高，交联度大，当乙醇脱细胞壁厚，肽聚糖含量高，交联度大，当乙醇脱色时，肽聚糖因脱水而孔径缩小，故结晶紫色时，肽聚糖因脱水而孔径缩小，故结晶紫-碘复合碘复合物被阻留在细胞内，细胞不能被酒精脱色，仍呈紫物被阻留在细胞内，细胞不能被酒精脱色，仍呈紫色。色。(5)古生菌的细胞壁古生菌的细胞壁 大多为嗜极菌大多为嗜极菌 除热原菌属没有细胞壁以外，其余都具有与真细除热原菌属没有细胞壁以外，其余都具有与真细 菌功能相似的细胞壁菌功能相似的细胞壁 细胞壁中含有假肽聚糖、糖蛋白或蛋白质细胞壁中含有假肽聚糖、糖蛋白或蛋白质-1,3糖苷键不被糖苷键不被溶菌酶水解溶菌酶水解N-乙酰葡糖胺
19、和乙酰葡糖胺和N-乙乙酰塔罗糖胺糖醛酸交酰塔罗糖胺糖醛酸交替连接而成，连在后替连接而成，连在后一氨基糖上的肽尾由一氨基糖上的肽尾由L-glu、L-ala和和L-lys三个三个L型氨基酸组成，型氨基酸组成，肽桥则由肽桥则由L-glu一个氨一个氨基酸组成。基酸组成。N-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺N-乙酰塔罗糖乙酰塔罗糖胺糖醛酸胺糖醛酸甲甲 烷烷 菌菌 属属(6)细胞壁缺陷细菌：细胞壁缺陷细菌：缺壁突变缺壁突变L型细菌型细菌人工去壁人工去壁基本去尽基本去尽原生质体（原生质体（G+）部分去除部分去除球状体（球状体（G-）实验室或宿实验室或宿主体内形成主体内形成在自然界长期进化中形成在自然界长期进化中形成枝原
20、体枝原体缺缺壁壁细细菌菌4141a.L型细菌（型细菌（L-form of bacteria）细菌在某些环境条件下（实验室或宿主体内）通过细菌在某些环境条件下（实验室或宿主体内）通过自发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷变异型。自发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷变异型。因英国李斯德（因英国李斯德（ListerLister）预防研究所首先发现而得名预防研究所首先发现而得名（19351935年，念珠状链杆菌年，念珠状链杆菌 Streptobacillus moniliformisStreptobacillus moniliformis）大肠杆菌、变形杆菌、葡萄球菌、链球菌、分枝大肠杆菌、变形杆菌
21、、葡萄球菌、链球菌、分枝杆菌和霍乱弧菌等杆菌和霍乱弧菌等20多种细菌中均有发现，被认多种细菌中均有发现，被认为可能与针对细胞壁的抗菌治疗有关。为可能与针对细胞壁的抗菌治疗有关。特点：特点：没有完整而坚韧的细胞壁，细胞呈多形态；没有完整而坚韧的细胞壁，细胞呈多形态；有些能通过细菌滤器，故又称有些能通过细菌滤器，故又称“滤过型细菌滤过型细菌”；对渗透敏感，在固体培养基上形成对渗透敏感，在固体培养基上形成“油煎蛋油煎蛋”似的小菌落（直径在似的小菌落（直径在0.1mm左右）；左右）；3737b.原生质体（原生质体（protoplast）在人为条件下，用溶菌酶处理或在含青霉素的培养基中培养而在人为条件下
22、，用溶菌酶处理或在含青霉素的培养基中培养而抑制新生细胞壁合成而形成的仅由一层细胞膜包裹的，圆球形、抑制新生细胞壁合成而形成的仅由一层细胞膜包裹的，圆球形、对渗透压变化敏感的细胞，一般由革兰氏阳性细菌形成。对渗透压变化敏感的细胞，一般由革兰氏阳性细菌形成。特点：特点：对环境条件变化敏感，低渗透压、振荡、离心甚至对环境条件变化敏感，低渗透压、振荡、离心甚至通气等都易引起其破裂；通气等都易引起其破裂；有的原生质体具有鞭毛，但不能运动，有的原生质体具有鞭毛，但不能运动，也不被相应噬菌体所感染；也不被相应噬菌体所感染；在适宜条件（如高渗培养基）可生长繁殖、形成菌在适宜条件（如高渗培养基）可生长繁殖、形成
23、菌落，形成芽孢，并可恢复成有细胞壁的正常结构。落，形成芽孢，并可恢复成有细胞壁的正常结构。比正常有细胞壁的细菌更易导入外源遗传物质，是比正常有细胞壁的细菌更易导入外源遗传物质，是研究遗传规律和进行原生质体育种的良好实验材料。研究遗传规律和进行原生质体育种的良好实验材料。3737c.球状体球状体(sphaeroplast)采用上述同样方法，针对革兰氏阴性细菌处理后而获采用上述同样方法，针对革兰氏阴性细菌处理后而获得的残留部分细胞壁（外壁层）的球形体。与原生质得的残留部分细胞壁（外壁层）的球形体。与原生质体相比，它对外界环境具有一定的抗性，可在普通培体相比，它对外界环境具有一定的抗性，可在普通培养
24、基上生长。养基上生长。37372 2）、细胞膜与间体）、细胞膜与间体（1）细胞膜的概念：）细胞膜的概念：细胞质膜（细胞质膜（cytoplasmic membrane），），又称质膜（又称质膜（plasma membrane）、）、细胞膜（细胞膜（cell membrane）或内膜（或内膜（inner membrane），），是是紧贴在细胞壁内侧、包围着细胞质的一层柔软、脆弱、富有弹性的半透性紧贴在细胞壁内侧、包围着细胞质的一层柔软、脆弱、富有弹性的半透性薄膜薄膜，厚约，厚约78nm，由磷脂（占由磷脂（占20%30%）和蛋白质（占）和蛋白质（占50%70%）组成。组成。图图1-28 细胞质膜结构
25、细胞质膜结构（2）细胞膜的化学组成与结构模型：）细胞膜的化学组成与结构模型：a.磷脂磷脂亲水的极性端亲水的极性端疏水的非极性端疏水的非极性端图图1-29磷脂的分子结构磷脂的分子结构b.液态镶嵌模型液态镶嵌模型(fluid mosaic model)膜的主体是脂质双分子层；膜的主体是脂质双分子层；脂质双分子层具有流动性；脂质双分子层具有流动性；整合蛋白因其表面呈疏水性，故可整合蛋白因其表面呈疏水性，故可“溶溶”于脂质双分子层的疏水性内层中；于脂质双分子层的疏水性内层中；周边蛋白表面含有亲水基团，故可通周边蛋白表面含有亲水基团，故可通过静电引力与脂质双分子层表面的极性过静电引力与脂质双分子层表面的
26、极性头相连；头相连；脂质分子间或脂质与蛋白质分子间无脂质分子间或脂质与蛋白质分子间无共价结合；共价结合；脂质双分子层犹如一脂质双分子层犹如一“海洋海洋”，周边蛋白可在其上作，周边蛋白可在其上作“漂浮漂浮”运动，运动，而整合蛋白则似而整合蛋白则似“冰山冰山”状沉浸在其中作横向移动。状沉浸在其中作横向移动。19721972年，辛格（年，辛格（J.S.SingerJ.S.Singer）和尼科尔森（和尼科尔森（G.L.NicolsonG.L.Nicolson）（3）细胞膜的生理功能：）细胞膜的生理功能：选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送；选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送；
27、是维持细胞内正常渗透压的屏障；是维持细胞内正常渗透压的屏障；合成合成细胞壁和糖被的各种组分（肽聚糖、磷壁酸、细胞壁和糖被的各种组分（肽聚糖、磷壁酸、LPS、荚膜多糖等）的重要基地；荚膜多糖等）的重要基地；膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系酶系，是细胞的是细胞的产能场所产能场所；是鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位；是鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位；三基地：三基地：合成基地合成基地产能基地产能基地酶基地酶基地（4）间体（）间体（mesosome，或中体）：或中体）：细胞质膜内褶而形成的囊状构造，细胞质膜内褶而形成的囊状构造，其中充
28、满着层状或管状的泡囊。其中充满着层状或管状的泡囊。多见于革兰氏阳性细菌。多见于革兰氏阳性细菌。每个细每个细胞含一至少数几个。胞含一至少数几个。青霉素酶分泌、青霉素酶分泌、DNA复制、分配以复制、分配以及细胞分裂有关及细胞分裂有关“间体间体”仅是电镜仅是电镜制片时因脱水操作制片时因脱水操作而引起的一种赝像而引起的一种赝像图图1-30间体结构间体结构着生部位可在表层或深着生部位可在表层或深层，前者与某些酶如青层，前者与某些酶如青霉素酶的分泌有关，后霉素酶的分泌有关，后者与者与DNADNA的复制、分配以的复制、分配以及与细胞分裂有关。及与细胞分裂有关。近年来也有学者提出近年来也有学者提出不同的看法，
29、认为不同的看法，认为“间体间体”仅是电镜制片仅是电镜制片时因脱水操作而引起时因脱水操作而引起的一种赝像。的一种赝像。细胞质的主要成分为核细胞质的主要成分为核糖体、贮藏物、多种酶糖体、贮藏物、多种酶类和中间代谢物、质粒、类和中间代谢物、质粒、各种营养物和大分子的各种营养物和大分子的单体等，少数细菌还有单体等，少数细菌还有类囊体、羧酶体、气泡类囊体、羧酶体、气泡或伴孢晶体等。或伴孢晶体等。3 3）、）、细胞质和内含物细胞质和内含物（1）概念：）概念：细胞质（细胞质（cytoplasm）是细胞质膜包围的除核区外的一切是细胞质膜包围的除核区外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。含水量约半透明、胶状、
30、颗粒状物质的总称。含水量约80%。透明粘液状物质透明粘液状物质核酸、蛋白质、脂类、糖核酸、蛋白质、脂类、糖无机盐、水无机盐、水内含物内含物储藏物储藏物气泡气泡类囊体类囊体羧酶体羧酶体有机有机无机无机C C源源N N源源异染颗粒异染颗粒硫磺硫磺PHB(PHB(聚聚-羟丁酸羟丁酸)糖朊糖朊藻青素藻青素核糖体核糖体多肽多肽细细胞胞质质核糖体是细胞质中的一核糖体是细胞质中的一种核糖核蛋白的颗粒状种核糖核蛋白的颗粒状物质，由核糖核酸物质，由核糖核酸(60%)和蛋白质和蛋白质(40%)组成，常组成，常以游离状态或多聚核糖以游离状态或多聚核糖状态分布于细胞质中。状态分布于细胞质中。其沉降系数均为其沉降系数均
31、为70s。它它是蛋白质的合成场所。是蛋白质的合成场所。(2)(2)核糖体核糖体(ribosomes)ribosomes)（3）贮藏物）贮藏物(reserve materials)：聚聚-羟丁酸羟丁酸(poly-hydroxybutyrate,PHB)巨大芽孢杆菌（巨大芽孢杆菌（Bacillus Bacillus megateriummegaterium）在含乙酸或在含乙酸或丁酸的培养基中生长时，丁酸的培养基中生长时，细胞内贮藏的细胞内贮藏的PHBPHB可达其可达其干重的干重的60%60%。(固氮菌固氮菌)贮藏物是一类由不同化学成分累积而成的不贮藏物是一类由不同化学成分累积而成的不溶性沉淀颗粒，
32、主要功能是贮存营养物。溶性沉淀颗粒，主要功能是贮存营养物。类脂性质的碳源类贮藏物类脂性质的碳源类贮藏物 由由-丁酸单位形成的丁酸单位形成的直链聚合物，集合成高度直链聚合物，集合成高度折射性的小球状物，随细折射性的小球状物，随细胞老化更加突出。胞老化更加突出。功能功能:储藏能源和碳源储藏能源和碳源维持细胞中性环境，维持细胞中性环境，避免酸性增高避免酸性增高降低细胞渗透压降低细胞渗透压多糖类贮藏物多糖类贮藏物在真细菌中以糖原为多在真细菌中以糖原为多糖原粒较小，不染色需用电糖原粒较小，不染色需用电镜观察，用碘液染成褐色，镜观察，用碘液染成褐色，可在光学显微镜下看到。可在光学显微镜下看到。有的细菌积累
33、淀粉粒，有的细菌积累淀粉粒，用碘液染成深兰色。用碘液染成深兰色。糖原粒糖原粒淀粉粒淀粉粒异染粒异染粒(metachromatic granules)颗粒大小为颗粒大小为0.50.51.01.0mm，是无机偏磷酸的聚合是无机偏磷酸的聚合物，一般在含磷丰富的环境下形成。物，一般在含磷丰富的环境下形成。功能：贮藏磷元素和能量，并可降低细胞的渗功能：贮藏磷元素和能量，并可降低细胞的渗透压，并可用于菌种鉴定。透压，并可用于菌种鉴定。在暗视野显微镜下看到的迂回螺菌在暗视野显微镜下看到的迂回螺菌(SpirillumSpirillum volutansvolutans)异染粒（迂回体）异染粒（迂回体）主要成分
34、：偏聚磷酸盐多聚磷酸盐异染现象：这些颗粒可以用很多碱性染料染色。如异染现象：这些颗粒可以用很多碱性染料染色。如用甲苯胺蓝染色时同多聚磷酸盐结合成淡红紫色用甲苯胺蓝染色时同多聚磷酸盐结合成淡红紫色藻青素（藻青素（cyanophycin）一种内源性氮源贮藏物，同时还兼有贮存能源的作用。一种内源性氮源贮藏物，同时还兼有贮存能源的作用。通常存在于蓝细菌中。通常存在于蓝细菌中。由含精氨酸和天冬氨由含精氨酸和天冬氨酸残基（酸残基（1:1）的分枝）的分枝多肽所构成，分子量多肽所构成，分子量在在25000125000。硫粒（硫粒（sulfur globules）很多真细菌在进行产能代很多真细菌在进行产能代谢或
35、生物合成时谢或生物合成时,常涉及对还常涉及对还原性的硫化物如原性的硫化物如H2S,硫代硫酸硫代硫酸盐等的氧化。盐等的氧化。在环境中还原性硫素丰富在环境中还原性硫素丰富时时,常在细胞内以常在细胞内以折光性很强折光性很强的硫粒的形式积累的硫粒的形式积累硫元素硫元素。当环境中还原性硫缺乏时当环境中还原性硫缺乏时,可被细菌重新利用。可被细菌重新利用。（4）气泡（）气泡（gas vocuoles）许多光合营养型、无鞭毛运动的水生细菌中存在的充满气体的许多光合营养型、无鞭毛运动的水生细菌中存在的充满气体的泡囊状内含物泡囊状内含物，大小为，大小为0.21.0m75nm，内由数排柱形小空内由数排柱形小空泡组成
36、，外有泡组成，外有2nm厚的蛋白质膜包裹。厚的蛋白质膜包裹。功能：调节细胞功能：调节细胞比重以使细胞漂比重以使细胞漂浮在最适水层中浮在最适水层中获取光能、获取光能、O2和和营养物质营养物质由蛋白质膜构成的充满气体的泡状物。有些由蛋白质膜构成的充满气体的泡状物。有些细菌细胞质中含有几个或多个气泡细菌细胞质中含有几个或多个气泡4）、核区（）、核区（nuclear region or area）原核生物所特有的无核原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的膜结构、无固定形态的原始细胞核原始细胞核由大型环状双链由大型环状双链DNA纤丝不规则地纤丝不规则地折叠或缠绕而构成的无核膜、核仁折叠或缠绕而构成的无
37、核膜、核仁的区域。的区域。细菌细菌DNADNA：长度：一般为：长度：一般为：1 1-3mm3mm例：大肠杆菌的例：大肠杆菌的DNADNA长约长约1mm1mm。生长迅速的细菌在核分裂之后细胞往往来不及分生长迅速的细菌在核分裂之后细胞往往来不及分裂裂,所以细胞中常有所以细胞中常有2 2-4 4个核，而生长缓慢的细菌个核，而生长缓慢的细菌细胞中一般只有细胞中一般只有1 1-2 2个核，不在染色体复制时期个核，不在染色体复制时期一般是单倍体。一般是单倍体。功能：负载遗传信息。功能：负载遗传信息。2、细菌细胞的特殊结构、细菌细胞的特殊结构1）、糖被（）、糖被（glycocalyx）（1)概念概念包被于某
38、些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质。包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质。糖被按其有无固定层次、层次厚薄又可细分为：糖被按其有无固定层次、层次厚薄又可细分为：荚膜（荚膜（capsulecapsule或或macrocapsulemacrocapsule，大荚膜）大荚膜）微荚膜微荚膜(microcapsule)microcapsule)粘液层粘液层(slimelayer)slimelayer)菌胶团菌胶团(zoogloea)zoogloea)荚膜荚膜粘液层粘液层菌胶团菌胶团两者的区别：荚膜向两者的区别：荚膜向外一面有明显的界限，外一面有明显的界限，质地均匀，是细胞构质地均匀，是细胞构
39、造的一部分；而粘液造的一部分；而粘液层在靠近细胞处比较层在靠近细胞处比较稠密，远离细胞处比稠密，远离细胞处比较稀疏，且无明显边较稀疏，且无明显边缘，可看作是细胞的缘，可看作是细胞的分泌物。分泌物。有些细菌由有些细菌由于其遗传特性决于其遗传特性决定，细菌之间按定，细菌之间按一定的排列方式一定的排列方式互相粘集在一起，互相粘集在一起，被一个公共荚膜被一个公共荚膜包围形成一定形包围形成一定形状的细菌集团状的细菌集团 （2）特点）特点a.主要成分是多糖、多肽或蛋白质，主要成分是多糖、多肽或蛋白质，尤以多糖居多。经特殊的荚膜染色，尤以多糖居多。经特殊的荚膜染色，特别是负染色（又称背景染色）后可特别是负染
40、色（又称背景染色）后可在光学显微镜清楚地观察到它的存在。在光学显微镜清楚地观察到它的存在。b.产生糖被是微生物的一种遗传特产生糖被是微生物的一种遗传特性，其菌落特征及血清学反应是细菌性，其菌落特征及血清学反应是细菌分类鉴定的指标之一。分类鉴定的指标之一。c.荚膜并非细胞生活的必要结构，但它荚膜并非细胞生活的必要结构，但它对细菌在环境中的生存有利。对细菌在环境中的生存有利。d.细菌糖被与人类的科学研究和生产实细菌糖被与人类的科学研究和生产实践有密切的关系。践有密切的关系。（3）功能）功能保护细菌免受干燥的影响；保护细菌免受干燥的影响；贮藏养料，以备营养缺乏时重新利用；贮藏养料，以备营养缺乏时重新
41、利用；与病原菌的毒性密切相关；与病原菌的毒性密切相关；能抵抗吞噬细胞的吞噬能抵抗吞噬细胞的吞噬。2）、）、鞭毛鞭毛(flagella)（1)概念概念 某些细菌细胞表面着生的一至数十条长丝状、波曲的蛋白质某些细菌细胞表面着生的一至数十条长丝状、波曲的蛋白质附属物，具有推动细菌运动功能，为细菌的附属物，具有推动细菌运动功能，为细菌的“运动器官运动器官”。一般一般构造构造螺旋丝螺旋丝钩型鞘钩型鞘基体基体外膜外膜外膜外膜细胞质膜细胞质膜细胞质膜细胞质膜细胞质膜细胞质膜肽聚糖肽聚糖肽聚糖肽聚糖钩型鞘钩型鞘螺旋丝螺旋丝L-环环P-P-环环S-环环M-M-环环G+G 根据鞭毛的数量和排列情况，细菌分为以下五
42、种类型：根据鞭毛的数量和排列情况，细菌分为以下五种类型：偏端单毛菌偏端单毛菌如：荧光假单胞如：荧光假单胞两端单毛菌两端单毛菌如：鼠咬热螺旋体如：鼠咬热螺旋体偏端丛毛菌偏端丛毛菌如：丁香假单胞如：丁香假单胞两端丛毛菌两端丛毛菌如：红色螺菌如：红色螺菌周生鞭毛菌周生鞭毛菌如：大肠杆菌如：大肠杆菌（2）观察和判断细菌鞭毛的方法）观察和判断细菌鞭毛的方法t电子显微镜观察电子显微镜观察鞭毛长度：鞭毛长度：15152020mm；直径：直径：0.010.010.020.02mmt光学显微镜下观察：鞭毛染色光学显微镜下观察：鞭毛染色(银盐染色)t根据培养特征判断：半固体根据培养特征判断：半固体穿刺、菌落（菌苔
43、）形态穿刺、菌落（菌苔）形态（负染的方法）（负染的方法）3 3）菌毛）菌毛(fimbriae)fimbriae)菌毛又称纤毛、伞毛、菌毛又称纤毛、伞毛、线毛或须毛，是一种长在线毛或须毛，是一种长在细菌体表的纤细、中空、细菌体表的纤细、中空、短直且数量较多的蛋白质短直且数量较多的蛋白质类附属物，具有使菌体附类附属物，具有使菌体附着于物体表面上的功能。着于物体表面上的功能。菌毛比鞭毛简菌毛比鞭毛简单，无基体等构造，单，无基体等构造，直接着生于细胞质直接着生于细胞质膜上。直径一般为膜上。直径一般为3-10nm3-10nm。每个细菌约有每个细菌约有250250300300条菌毛。条菌毛。有菌毛的细菌一
44、般有菌毛的细菌一般以革兰氏阴性致病以革兰氏阴性致病菌居多，借助菌毛菌居多，借助菌毛可把它们牢固地粘可把它们牢固地粘附于宿主的呼吸道、附于宿主的呼吸道、消化道、泌尿生殖消化道、泌尿生殖道等的粘膜上，进道等的粘膜上，进一步定植和致病。一步定植和致病。4 4）性毛）性毛(pilus)pilus)(性菌毛性菌毛)构造和成分与菌毛构造和成分与菌毛相同，但比菌毛长，数相同，但比菌毛长，数量仅一至少数几根。量仅一至少数几根。性毛一般见于革兰性毛一般见于革兰氏阴性细菌的雄性菌株氏阴性细菌的雄性菌株（即供体菌）中，其功（即供体菌）中，其功能是向雌性菌株（即受能是向雌性菌株（即受体菌）传递遗传物质。体菌）传递遗传
45、物质。有的性毛还是有的性毛还是RNARNA噬菌体噬菌体的特异性吸附受体。的特异性吸附受体。5 5）特殊的休眠构造）特殊的休眠构造-芽孢芽孢（1 1）概念）概念 某些细菌在其生长发某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成一育后期，在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强含水量极低、抗逆性极强的休眠体，称为芽孢的休眠体，称为芽孢（endospore或或spore，偶偶译译“内生孢子内生孢子”）。）。芽孢是生命世界中抗逆性最强芽孢是生命世界中抗逆性最强的一种构造，在抗热、抗化学药物的一种构造，在抗热、抗化学药物和抗辐射等方面，十分突出。和抗辐射等方面，十分突出。
46、枯草杆菌芽孢的超薄切片电枯草杆菌芽孢的超薄切片电镜照片（标尺：镜照片（标尺：0.2m0.2m）（2）细菌芽孢的特点）细菌芽孢的特点整个生物界中抗逆性最强的生命体，是否能消灭芽孢是衡整个生物界中抗逆性最强的生命体，是否能消灭芽孢是衡量各种消毒灭菌手段的最重要的指标。量各种消毒灭菌手段的最重要的指标。芽孢是细菌的休眠体，在适宜的条件下可以重新转变成为芽孢是细菌的休眠体，在适宜的条件下可以重新转变成为营养态细胞；产芽孢细菌的保藏多用其芽孢。营养态细胞；产芽孢细菌的保藏多用其芽孢。产芽孢的细菌多为杆菌，也有一些球菌。芽孢的有无、形产芽孢的细菌多为杆菌，也有一些球菌。芽孢的有无、形态、大小和着生位置是细
47、菌分类和鉴定中的重要指标。态、大小和着生位置是细菌分类和鉴定中的重要指标。芽孢与营养细胞相比化学组成存在较大差异，容易在光学芽孢与营养细胞相比化学组成存在较大差异，容易在光学显微镜下观察。（相差显微镜直接观察；芽孢染色）显微镜下观察。（相差显微镜直接观察；芽孢染色）（3）芽孢的）芽孢的形成与芽孢的形成与芽孢的萌发过程萌发过程细菌芽孢的各种类型细菌芽孢的各种类型端位端位近端位近端位中央位中央位（4）芽孢的耐热机制）芽孢的耐热机制芽孢与母细胞相比不论化学组成、细微结构、生理功能等方面都完全不同芽孢与母细胞相比不论化学组成、细微结构、生理功能等方面都完全不同渗透调节皮层膨胀学说渗透调节皮层膨胀学说芽
48、孢衣对多价阳离子和水分的透性很差芽孢衣对多价阳离子和水分的透性很差皮层的离子强度很高，产生极高的渗透压夺取皮层的离子强度很高，产生极高的渗透压夺取芽孢核心的水分，结果造成皮层的充分膨胀。芽孢核心的水分，结果造成皮层的充分膨胀。核心部分的细胞质却变得高度失水，核心部分的细胞质却变得高度失水，因此，具极强的耐热性。因此，具极强的耐热性。（6）伴孢晶体（）伴孢晶体（parasporal crystal）少数芽孢杆菌，如苏云金芽孢杆菌少数芽孢杆菌，如苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)在在其形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶其形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一
49、颗菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体性蛋白晶体内毒素，称为伴孢晶体。内毒素，称为伴孢晶体。伴孢晶体对伴孢晶体对200多种昆虫尤其是鳞翅目的幼虫有毒杀作用，多种昆虫尤其是鳞翅目的幼虫有毒杀作用，因而可将这类产伴孢晶体的细菌制成有利于环境保护的生因而可将这类产伴孢晶体的细菌制成有利于环境保护的生物农药物农药细菌杀虫剂。细菌杀虫剂。特点：不溶于水，对蛋白酶类不敏感；容易溶于碱性溶剂。特点：不溶于水，对蛋白酶类不敏感；容易溶于碱性溶剂。伴孢晶体毒杀机理：伴孢晶体毒杀机理：伴孢晶体伴孢晶体鳞翅目幼虫口服鳞翅目幼虫口服伴孢晶体在肠道迅速溶解（中肠伴孢晶体在肠道迅速溶解（中肠 pH 为为9.0-10.5）吸附于上
50、皮细胞，引起渗透性丧失，肠道穿孔吸附于上皮细胞，引起渗透性丧失，肠道穿孔肠道中的碱性溶液进入血液，后者肠道中的碱性溶液进入血液，后者 pH升高，昆虫全身麻痹而死亡升高，昆虫全身麻痹而死亡2.1.2 2.1.2 细菌的繁殖细菌的繁殖细菌主要是通过无性繁殖产生后代。其繁殖细菌主要是通过无性繁殖产生后代。其繁殖方式是方式是二分裂二分裂（binary fissionbinary fission），简称，简称裂殖裂殖（fissionfission）。核的分裂和隔膜的形成；核的分裂和隔膜的形成；横隔壁形成；横隔壁形成；子细胞分裂。子细胞分裂。另外有的细菌还存在另外有的细菌还存在三分裂三分裂和和复分裂复分裂