第二章原核微生物
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微生物学 第二章 原核生物
②磁小体(magnetosome): 成分为F3O4,外有一层磷脂、蛋白质或糖蛋白包裹， 具导向功能。
链状排列的磁性颗粒
分离的磁小体
趋磁水生螺菌 (Acuaspirillum magnetotacticum) 电镜照片 磁细菌在磁场中做波状迁移
③羧酶体（carboxysome）存在于一些自养细菌胞内的多角形或六角形内含物， 内含1，5二磷酸核酮糖羧化酶，是自养细菌固定二氧化碳的场所 。存在于硫 杆菌属（Thiobacillus）、贝日阿托氏菌属（Beggiatoa）、硝化细菌 和一些蓝细菌中。图示硫杆菌的羧酶体
(二) 细胞质膜（cytoplasmic membrane）
特点: 1.原核微生物的细胞膜一般不含胆固醇等甾醇 （支原体 除外） ，这一点与真核生物明显不同。多烯类抗生素因 可破坏含甾醇的细胞质膜，故可抑制支原体和真核生 物，但对其他的原核生物则无抑制作用。 2. 很多革兰氏阳性细菌可由细胞质膜内褶而形成囊 状构造-间体（mesosome） ，其中充满着层状或管状 的泡囊。间体与某些酶如青霉素酶的分泌有关，还可 能与DNA的复制、分配以及与细胞分裂有关。
糖被的主要成分：多糖、多肽或蛋白质，尤以多糖居多。
糖被的功能：①保护作用：其上大量极性基团可保护菌体免 受干旱损伤或防止噬菌体的吸附和裂解；一些动物致病菌的荚 膜还可保护它们免受宿主白细胞的吞噬，例如肺炎克雷伯氏菌 ( Klebsiella pneumoniae)的荚膜既可使其粘附于人体呼吸道并 定植，又可防止白细胞的吞噬；②贮藏碳源和能源养料，以备 营养缺乏时重新利用；③作为透性屏障或(和)离子交换系统，可 保护细菌免受重金属离子的毒害；④表面附着作用，例如引起 龋齿的唾液链球菌(Streptococcus salivarius)会分泌一种己糖 基转移酶，使蔗糖转变成果聚糖，从而使细菌牢牢粘附于牙齿 表面，可腐蚀牙表珐琅质层并引起龋齿；⑤细菌间的信息识别 作用;⑥堆积代谢废物。
第二章原核微生物
第二章：原核微生物真核微生物：有细胞核，有核膜，核仁，有染色体〔DNA〕原核微生物：是指一大类仅含有一个DNA分子的原始核区,而无核膜包裹的原始单细胞微生物。
无核膜、核仁，无染色体。
属于原核微生物的有：细菌，放线菌，立克次氏体，支原体，衣原体，兰细菌。
古细菌：20世纪70年代发现，在极端环境下的古老微生物。
古核细胞〔古核生物、古细菌、原细菌〕是20世纪80年代出现的名称。
古细菌：是一些生长在极端特不环境中的细菌，过往回属于原核细胞。
回属缘故：〔1〕形态、结构、DNA结构和根基生活方式与原核细胞相似。
〔2〕其16SrRNA与原核生物相差特别远。
〔产甲烷细菌〕种类：100多种，在特不环境中生活与人类关系不大。
〔高温、高盐〕第一节：细菌是一大类群结构简单、种类繁多、要紧以二分分裂法生殖和水生性较强的单细胞原核微生物。
一、细菌的形态与结构（一）细菌细胞形态1、细菌的大小：在显微镜下用测微尺测量，单位是：μm1〕球菌：测量直径，一般为：Φ=0.5-2μm2〕杆菌：测长度和宽度，一般为：长1-5μm，宽0.5-1μm表示方法：长×宽，即：1-5×μm3）旋菌：测量长度及宽度，在一定条件培养大小对比稳定。
细菌形态及大小受培养温度、时刻、培养基组成及浓度的碍事，也受染色方法等碍事，因此同一菌种在不同时期、形态、大小不同。
因此，同一菌种在同时期、不同培养条件其形态、大小不同。
2.细菌细胞的根基形态和排列方式外形〔细菌的根基形态〕1〕杆菌：细胞呈杆状或圆柱状〔短的：近似球形。
长的：呈丝状。
〕①数量：细菌中种类最多。
②长短：短的近似球形，长的呈丝状。
③两端：平齐〔如：炭疸芽孔杆菌〕，稍尖〔如：鼠疫巴斯德菌〕④菌体：有的直，有的弯排列方式：单个，链状，栅栏状，八字形。
多数分散存在。
如：E。
coli，少特不形态：链状——链杆菌。
2〕球菌：菌体呈球形或扁球形〔近似球形〕①单球菌：只有一个分裂面，分裂后细胞分散独立存在。
环境微生物学第2章原核微生物
– ② 荚膜保护致病菌免受宿主吞噬细胞的吞噬， 保护细菌免受干燥的影响。
– ③ 当缺乏营养时，荚膜可被用作碳源和能源， 有的荚膜还可作氮源。
– ④ 废水生物处理中的细菌荚膜有生物吸附作 用，将废水中的有机物、无机物及胶体吸附 在细菌体表面上。
2. 黏液层(slime layer)
不产荚膜的细菌在其表面分泌黏性的多糖，疏松 地附着在细菌细胞壁表面上，与外界没有明显边 缘，这叫黏液层。
• 菌胶团的形状有球形、蘑菇形、椭 圆形、分枝状、垂丝状及不规则形。
• 上述各种菌胶团在活性污泥中均有，
典型的有动胶菌属(Zoogloea )，它有
两 个 种 ： 生 枝 状 动 胶 菌 (Zoogloea
ramigera ) 和 垂 ( 悬 ) 丝 动 胶 菌
(Zoogloea
filipendula
氏菌，③、④在静止培养的活性污泥表面长满贝日阿托氏菌
丝状菌
硫细菌类 ①发硫菌 ② 亮发菌 ③ 透明颤菌
（二）细菌的大小
* 球菌（直径）：0.5～2.0μ m。 * 杆菌（其长与宽度）：( 0.5～1.0）μ m ×（1～5）μ m。 * 螺旋菌(宽度与弯曲长度):(0.25～1.7)μ m×(2～60)μ m。 * 海洋水系中有超微细菌（ultramicrobacteria）或称纳米细菌。 可通过0.2μ m的滤膜，某些海洋系统或土壤中每g(mL)含有1012～ 1013个细胞。 * 非洲有特大的细菌叫纳米比亚硫珍珠状菌（Thiomargarita namibiensis ），它的直径达100～300μ m，有时出现750μ m的细胞。
• 流动镶嵌模型：磷脂分子构成膜的基本骨架，
上下两层磷脂分子层平行排列，具有极性的磷脂 分子亲水基朝向膜的内、外表面的水相，疏水基 在中间。蛋白质镶嵌在磷脂层中或膜表面，有的 蛋白质由外侧升入膜的中间，有的穿透膜的两层 磷脂分子，膜表面的蛋白质还带有多糖。
– ③ 当缺乏营养时，荚膜可被用作碳源和能源， 有的荚膜还可作氮源。
– ④ 废水生物处理中的细菌荚膜有生物吸附作 用，将废水中的有机物、无机物及胶体吸附 在细菌体表面上。
2. 黏液层(slime layer)
不产荚膜的细菌在其表面分泌黏性的多糖，疏松 地附着在细菌细胞壁表面上，与外界没有明显边 缘，这叫黏液层。
• 菌胶团的形状有球形、蘑菇形、椭 圆形、分枝状、垂丝状及不规则形。
• 上述各种菌胶团在活性污泥中均有，
典型的有动胶菌属(Zoogloea )，它有
两 个 种 ： 生 枝 状 动 胶 菌 (Zoogloea
ramigera ) 和 垂 ( 悬 ) 丝 动 胶 菌
(Zoogloea
filipendula
氏菌，③、④在静止培养的活性污泥表面长满贝日阿托氏菌
丝状菌
硫细菌类 ①发硫菌 ② 亮发菌 ③ 透明颤菌
（二）细菌的大小
* 球菌（直径）：0.5～2.0μ m。 * 杆菌（其长与宽度）：( 0.5～1.0）μ m ×（1～5）μ m。 * 螺旋菌(宽度与弯曲长度):(0.25～1.7)μ m×(2～60)μ m。 * 海洋水系中有超微细菌（ultramicrobacteria）或称纳米细菌。 可通过0.2μ m的滤膜，某些海洋系统或土壤中每g(mL)含有1012～ 1013个细胞。 * 非洲有特大的细菌叫纳米比亚硫珍珠状菌（Thiomargarita namibiensis ），它的直径达100～300μ m，有时出现750μ m的细胞。
• 流动镶嵌模型：磷脂分子构成膜的基本骨架，
上下两层磷脂分子层平行排列，具有极性的磷脂 分子亲水基朝向膜的内、外表面的水相，疏水基 在中间。蛋白质镶嵌在磷脂层中或膜表面，有的 蛋白质由外侧升入膜的中间，有的穿透膜的两层 磷脂分子，膜表面的蛋白质还带有多糖。
第二章 原核微生物
11
细菌的大小 细菌的大小测量单位是μm
12
大小的测量方法
显微镜测微尺
显微照相后根据放大倍数进行测算
13
细菌的大小以微米（µm）计。 多数球菌的大小（直径）为0.5～2.0 µm； 杆菌（长×宽）为（1～5）×（0.5～1.0）µm； 螺旋菌（宽度×弯曲长度）为（0.25～1.7）×（2～ 60）µm；
49
由于芽孢具有上述本领，可以对不良环境：高温、干 燥、光线、化学药物有很强的抵抗力。例如： 细菌的营养细胞在70～80℃时10min就会死亡，可芽孢 在120～140℃时可生存几个小时。
特殊结构
鞭毛
螺旋丝
细胞壁结构 细胞膜功能 细胞壁功能
一般构造： 钩型鞘
基体
G﹣细菌鞭毛
螺旋丝
钩型鞘 L-环 外膜 外膜 P-环 肽聚糖 S-环
80%。
细胞质的主要成分为核糖体、内含颗粒、拟核、多 种酶类和中间代谢物、各种营养物等。
31
细胞质内含物 核糖体
核糖体是细胞质中的一种核糖、核蛋白的颗粒状物质 由核糖核酸RNA(60%)和蛋白质(40%)组成，常以游离 状态或多聚核糖状态分布于细胞质中。它是蛋白质的 合成场所。
32
细胞质内含物 内含颗粒
④膜上含有进行能量代谢的酶系，在细胞质膜上进行物 质代谢和能量代谢，是细胞的产能场所；
⑤细胞质膜上有鞭毛基粒，是鞭毛基体的着生部位和鞭 毛旋转的供能部位 ⑥ 维持细胞内正常渗透压。
30
细胞质和内含物
细胞质
细胞质（cytoplasm）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
A
（3）脱色（95%乙醇10-20S）
A
细菌的大小 细菌的大小测量单位是μm
12
大小的测量方法
显微镜测微尺
显微照相后根据放大倍数进行测算
13
细菌的大小以微米（µm）计。 多数球菌的大小（直径）为0.5～2.0 µm； 杆菌（长×宽）为（1～5）×（0.5～1.0）µm； 螺旋菌（宽度×弯曲长度）为（0.25～1.7）×（2～ 60）µm；
49
由于芽孢具有上述本领，可以对不良环境：高温、干 燥、光线、化学药物有很强的抵抗力。例如： 细菌的营养细胞在70～80℃时10min就会死亡，可芽孢 在120～140℃时可生存几个小时。
特殊结构
鞭毛
螺旋丝
细胞壁结构 细胞膜功能 细胞壁功能
一般构造： 钩型鞘
基体
G﹣细菌鞭毛
螺旋丝
钩型鞘 L-环 外膜 外膜 P-环 肽聚糖 S-环
80%。
细胞质的主要成分为核糖体、内含颗粒、拟核、多 种酶类和中间代谢物、各种营养物等。
31
细胞质内含物 核糖体
核糖体是细胞质中的一种核糖、核蛋白的颗粒状物质 由核糖核酸RNA(60%)和蛋白质(40%)组成，常以游离 状态或多聚核糖状态分布于细胞质中。它是蛋白质的 合成场所。
32
细胞质内含物 内含颗粒
④膜上含有进行能量代谢的酶系，在细胞质膜上进行物 质代谢和能量代谢，是细胞的产能场所；
⑤细胞质膜上有鞭毛基粒，是鞭毛基体的着生部位和鞭 毛旋转的供能部位 ⑥ 维持细胞内正常渗透压。
30
细胞质和内含物
细胞质
细胞质（cytoplasm）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
A
（3）脱色（95%乙醇10-20S）
A
微生物学 第二章 原核微生物
长度均为直径的几倍。0.2～1.25×0.7～8μm。 （3） 螺旋菌以长和宽表示：0.3～1×1～50μm（长
度是菌体两端间的距离，而不是真正的长度）。
细菌细胞大小的重要生物学意义
细菌菌体微小，大小随种类不同差别很大，有的与最大的病毒 粒大小相近，在光学显微镜下勉强可见，有的与藻类细胞差不 多，几乎肉眼就可辩认，但多数细菌属于二者之间。测量细菌 大小的常用单位是微米(micrometer μm) 。
细菌电子显微镜照片
普通光学显微镜下用测 微尺测细菌大小
不同细菌大小的比较
最小的细菌只有50nm，最大的 可长达200~500μm，但一般不超过 几微米。
引自Gregory N.Stephanopoulos ，2003
肺炎链球菌 Streptococcus pneumoniae
杆菌(bacillus)
杆状的细菌称为杆菌。
引自Gregory N.Stephanopoulos ，2003
杆状细菌的排列方式 常因生长阶段和培养 条件而发生变化，一 般不作为分类依据。
概述
细菌细胞（个体）的形态构造 及其功能
细菌的群体形态
〖概述〗
1、细菌（bacteria） 指真细菌。一类细胞细短（φ约0.5μm，长度约0.5～ 5μm）、结构简单、细胞壁坚韧、多以二分裂方式繁 殖和水生性较强的原核生物。
2、细菌在自然界的分布 细菌是微生物的一大类群，在自然界分布广、种类多。 到处寄生和腐生，尤其温暖潮湿、富含有机物的地方。 大量细菌活动、生长繁殖形成肉眼可见菌落、菌苔， 粘稠，具臭、酸败等气味；液体中生长会使液体变混 浊、或产生沉淀、或液面漂浮头白发色和气手沫指上。的细菌
其他形状的细菌
球菌(coccus)
度是菌体两端间的距离，而不是真正的长度）。
细菌细胞大小的重要生物学意义
细菌菌体微小，大小随种类不同差别很大，有的与最大的病毒 粒大小相近，在光学显微镜下勉强可见，有的与藻类细胞差不 多，几乎肉眼就可辩认，但多数细菌属于二者之间。测量细菌 大小的常用单位是微米(micrometer μm) 。
细菌电子显微镜照片
普通光学显微镜下用测 微尺测细菌大小
不同细菌大小的比较
最小的细菌只有50nm，最大的 可长达200~500μm，但一般不超过 几微米。
引自Gregory N.Stephanopoulos ，2003
肺炎链球菌 Streptococcus pneumoniae
杆菌(bacillus)
杆状的细菌称为杆菌。
引自Gregory N.Stephanopoulos ，2003
杆状细菌的排列方式 常因生长阶段和培养 条件而发生变化，一 般不作为分类依据。
概述
细菌细胞（个体）的形态构造 及其功能
细菌的群体形态
〖概述〗
1、细菌（bacteria） 指真细菌。一类细胞细短（φ约0.5μm，长度约0.5～ 5μm）、结构简单、细胞壁坚韧、多以二分裂方式繁 殖和水生性较强的原核生物。
2、细菌在自然界的分布 细菌是微生物的一大类群，在自然界分布广、种类多。 到处寄生和腐生，尤其温暖潮湿、富含有机物的地方。 大量细菌活动、生长繁殖形成肉眼可见菌落、菌苔， 粘稠，具臭、酸败等气味；液体中生长会使液体变混 浊、或产生沉淀、或液面漂浮头白发色和气手沫指上。的细菌
其他形状的细菌
球菌(coccus)
2、第二章 原核微生物
脂多糖组成：类脂A、核心多糖、O-特异侧链。
28
B、革兰氏阴性细菌外膜结构和细胞壁
29
C、外膜（脂多糖层）其主要功能：
a、（类脂A）是革兰氏阴性细菌致病物质—内毒素的 物质基础；
b、与磷壁酸相似，也有吸附Mg2+、Ca2+等阳离子以提
高阳离子在细胞表面的浓度的作用，从而提高细胞壁的稳
定性；
革兰氏染色法(Gram stain) 是由丹麦医生C.Gram于 1884年创立，因此称为革兰氏染色法。
其简要操作分初染、媒染、脱色和复染四步。 不同的细菌被染成不同的颜色原因： 因为细胞壁的结构和成分不同所造成的。经革兰氏 染色法染色后： 染成蓝紫色，称革兰氏阳性细菌（G+）， 染成浅红色，称革兰氏阴性细菌（G-）。
在革兰氏阳性菌中，间体较为明显。
46
3、细胞质及其内含物
（1）细胞质：
细胞质概念 细胞质（cytoplasm）:是细胞质膜包围的除核区外的一
切物质（半透明、胶状、颗粒状物质）的总称。 细胞质由流体部分和颗粒部分组成。 ① 流体部分（细胞溶质）：含水量80%，其中，水溶性物
质主要为可溶性酶类和RNA。 原核生物的细胞质是不流动的，这点和真核生物明显不同
脂磷壁酸
革兰氏阴性细菌
脂多糖
孔蛋白
磷脂
外膜
肽聚糖 周质空间
细胞膜
脂蛋白 膜蛋白
膜蛋白
34
革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌细胞壁成分比较
细胞壁
主要成分 肽聚糖层数
壁厚度 外膜 磷壁酸 脂蛋白 脂多糖 周质空间 孔蛋白
革兰氏阳性菌
肽聚糖、磷壁酸 20
20~80nm 无 + -
窄（有些认为无） 无
28
B、革兰氏阴性细菌外膜结构和细胞壁
29
C、外膜（脂多糖层）其主要功能：
a、（类脂A）是革兰氏阴性细菌致病物质—内毒素的 物质基础；
b、与磷壁酸相似，也有吸附Mg2+、Ca2+等阳离子以提
高阳离子在细胞表面的浓度的作用，从而提高细胞壁的稳
定性；
革兰氏染色法(Gram stain) 是由丹麦医生C.Gram于 1884年创立，因此称为革兰氏染色法。
其简要操作分初染、媒染、脱色和复染四步。 不同的细菌被染成不同的颜色原因： 因为细胞壁的结构和成分不同所造成的。经革兰氏 染色法染色后： 染成蓝紫色，称革兰氏阳性细菌（G+）， 染成浅红色，称革兰氏阴性细菌（G-）。
在革兰氏阳性菌中，间体较为明显。
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3、细胞质及其内含物
（1）细胞质：
细胞质概念 细胞质（cytoplasm）:是细胞质膜包围的除核区外的一
切物质（半透明、胶状、颗粒状物质）的总称。 细胞质由流体部分和颗粒部分组成。 ① 流体部分（细胞溶质）：含水量80%，其中，水溶性物
质主要为可溶性酶类和RNA。 原核生物的细胞质是不流动的，这点和真核生物明显不同
脂磷壁酸
革兰氏阴性细菌
脂多糖
孔蛋白
磷脂
外膜
肽聚糖 周质空间
细胞膜
脂蛋白 膜蛋白
膜蛋白
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革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌细胞壁成分比较
细胞壁
主要成分 肽聚糖层数
壁厚度 外膜 磷壁酸 脂蛋白 脂多糖 周质空间 孔蛋白
革兰氏阳性菌
肽聚糖、磷壁酸 20
20~80nm 无 + -
窄（有些认为无） 无
原核微生物
第二章原核微生物原核微生物：细菌，放线菌，蓝细菌，支原体，衣原体，立克次氏体（四菌三体）细胞型真核微生物:真菌、单细胞藻类、原生现代生物学将微生物分为病毒非细胞型亚病毒:朊病毒、类病毒、卫星病毒第一节细菌•原核微生物是指一大类没有核膜和核仁，仅含有一个由裸露的DNA分子构成的原始核区的单细胞生物。
细菌•细菌是一类细胞细而短，结构简单，细胞壁坚韧，以二等分裂方式繁殖，水生性较强的单细胞原核微生物。
一、细菌的形态与排列方式1、形态：基本形态：球状、杆状、螺旋状。
细胞的形态明显地影响着细菌的行为及其稳定性。
自然界存在的细菌中，杆菌最为常见，球菌次之，螺旋菌最少。
细菌形态的多变性•环境因素：培养温度、培养时间、培养基成分、渗透压、pH值等条件。
•典型的菌体形态：一般以在适宜条件下培养18～24小时的培养物。
•陈旧老化培养基或不适宜的环境中常出现不规则的形态，称为衰退型。
2、细菌细胞的大小：细菌的大小测量单位是um•一般细菌的大小范围：球菌：以直径表示0.5 ~ 2μm （直径）•杆菌：以宽度(或直径）×长度表示0.5~ 1 μm（直径）×1~ 5μm（长度）•螺旋菌：以宽度(或直径）×弯曲长度表示0.25~ 1.7 μm（直径）X 2~ 60 μm（长度）(弯曲长度是菌体两端点之间的距离，而非实际长度)•细菌大小的测量及表示方法如下图所示•利用显微镜测微尺，显微照相后根据放大倍数进行测算二、细菌的细胞结构（细菌是单细胞微生物）•基本结构（一般细菌共有）包括：细胞壁、细胞膜、核区、细胞质及其内含物（核糖体、气泡和储藏物）。
•特殊结构（某些细菌特有）包括：荚膜、鞭毛、纤毛、芽孢等一般结构：一般细菌都有的构造特殊结构：部分细菌具有的或一般细菌在特殊环境下才有的(1)、细胞壁细胞壁（cell wall）是位于细胞表面，内侧紧贴细胞膜的一层较为坚韧，略具弹性的细胞结构。
约占干重的10－25%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革兰氏阳性（G+）和革兰氏阴性（G‐）。
原核微生物
者致病的物质基础不同，又如大多数G＋对青霉素敏感， G－
（除脑膜炎球菌、淋球菌外）对青霉素不敏感而对链霉素敏 感，这些特性对指导临床用药有一定的参考意义。
G＋和G－细胞壁结构的共同成分：肽聚糖（大分子复合物， 原核微生物的特有成分）
G＋细胞壁结构的特有成分：磷壁酸（多糖，由几十个分子组
成长链穿插于肽聚糖中。与细菌的致病性有关）
根。
化学组成：90%以上为蛋白质（鞭毛蛋白），另有多糖等。 功能：鞭毛转动能推动细菌运动。与细菌的趋性运动（趋光、 趋氧、趋化、趋磁）有关。
与细菌的致病性也有一定关系：如霍乱弧菌，因鞭毛运动活 泼，可帮助细菌穿透小肠粘膜表层，使细菌粘附于小肠上皮
细胞并产生毒性作用，导致病变的发生。的特殊结构
芽孢
荚膜
鞭毛
菌毛
1. 芽孢
某些细菌（主要是革兰氏阳性菌）在一定的环境条件下，细 胞质、核质逐渐脱水浓缩、凝聚，在菌体内形成圆形或椭圆
形的小体，称为芽孢。
芽孢在菌体内成熟后，菌体崩溃，芽孢游离。壁厚，折光性 强，具有抗逆性。
芽孢具有菌体的酶、核质等各种成分，故能保持细菌的生命 活性。但其代谢缓慢，对营养物质需求降低，不能分裂繁殖， 是细菌的休眠体，也是细胞维持生命的特殊形式。
第二章 原核微生物
微 生 物
有细胞结 构微生物 生物
原核微生物：三菌（细菌、放线菌、 蓝细菌）、三体（支原体、衣原体、 立克次氏体） 真核微生物：真菌、单细胞藻类、 原生动物
无细胞结构微生物：病毒、亚病毒
原核微生物
指不具有真正细胞核的微生物
原核微生物：无细胞核，只有原核或拟核； 真核微生物：有细胞核、细胞器及复杂的内膜系统； 原核微生物大多为单细胞微生物
食品微生物学第二章 微生物的主要类群 第一节原核微生物
2.1.1.1 细菌的形态与排列方式 细菌种类繁多，就单个菌体而言，细菌有三种基本形态：
球状、杆状、螺旋状，分别称球菌、杆菌、螺旋菌。其中以 杆菌最为常见，球菌次之，螺旋菌较少。在一定条件下，各 种细菌通常保持其各自特定的形态，可作为分类和鉴定的依 据。(见图2-1)。
(1) 球菌 是一类菌体呈球形或近似球形的细菌，按分 裂后细胞的排列方式不同，可分为6种不同的排列方式。
除上述三种基本形态外，近年来，人们还发现了细胞呈 梨形、星形、方形和三角形的细菌。
微生物的主要类群
2.1.1.2 细菌细胞的大小
细菌的个体通常很小，常用微米(m)作为测量其长度、 宽度或直径的单位。由于细菌的形态和大小受培养条件的影 响，因此测量菌体大小时以最适培养条件下培养的细菌为准。 多数球菌的直径为0.5～2.0m；杆菌的大小(宽×长)为 （0.5～1.0）m×（1～5）m；螺旋菌的大小(宽×长)为 （0.25～1.7）m×（2～60）m。螺旋菌的长度是菌体两 端点间的距离，不是其实际的长度，所以在表示螺旋菌的长 度仅指其两端的空间距离。在进行形态鉴定时，测其直正的 长度按螺旋的直径和圈数来计算。
原核是重要的遗传物质，携带着细菌的全部遗传信息。 它的主要功能是决定细菌的遗传性状和传递遗传信息。
微生物的主要类群
除原核外，很多细菌还含有质粒。质粒为小型环状DNA 分子。根据其功能不同可分为三类：①致育因子(F因子)， 与有性接合有关；②抗药性质粒(R因子)，与抗药性有关； ③降解性质粒，与降解污染物有关。质粒既能自我复制，稳 定地遗传，也可插入细菌DNA中，或与其携带的外源DNA片断 共同复制；它既可单独转移，也可携带细菌DNA片段一起转 移。所以，质粒已成为遗传工程中重要的运载工具之一。质 粒的有无与细菌的生存无关。但是，许多次级代谢产物如抗 生素、色素等的产生，芽孢的形成，均受质粒的控制。
球状、杆状、螺旋状，分别称球菌、杆菌、螺旋菌。其中以 杆菌最为常见，球菌次之，螺旋菌较少。在一定条件下，各 种细菌通常保持其各自特定的形态，可作为分类和鉴定的依 据。(见图2-1)。
(1) 球菌 是一类菌体呈球形或近似球形的细菌，按分 裂后细胞的排列方式不同，可分为6种不同的排列方式。
除上述三种基本形态外，近年来，人们还发现了细胞呈 梨形、星形、方形和三角形的细菌。
微生物的主要类群
2.1.1.2 细菌细胞的大小
细菌的个体通常很小，常用微米(m)作为测量其长度、 宽度或直径的单位。由于细菌的形态和大小受培养条件的影 响，因此测量菌体大小时以最适培养条件下培养的细菌为准。 多数球菌的直径为0.5～2.0m；杆菌的大小(宽×长)为 （0.5～1.0）m×（1～5）m；螺旋菌的大小(宽×长)为 （0.25～1.7）m×（2～60）m。螺旋菌的长度是菌体两 端点间的距离，不是其实际的长度，所以在表示螺旋菌的长 度仅指其两端的空间距离。在进行形态鉴定时，测其直正的 长度按螺旋的直径和圈数来计算。
原核是重要的遗传物质，携带着细菌的全部遗传信息。 它的主要功能是决定细菌的遗传性状和传递遗传信息。
微生物的主要类群
除原核外，很多细菌还含有质粒。质粒为小型环状DNA 分子。根据其功能不同可分为三类：①致育因子(F因子)， 与有性接合有关；②抗药性质粒(R因子)，与抗药性有关； ③降解性质粒，与降解污染物有关。质粒既能自我复制，稳 定地遗传，也可插入细菌DNA中，或与其携带的外源DNA片断 共同复制；它既可单独转移，也可携带细菌DNA片段一起转 移。所以，质粒已成为遗传工程中重要的运载工具之一。质 粒的有无与细菌的生存无关。但是，许多次级代谢产物如抗 生素、色素等的产生，芽孢的形成，均受质粒的控制。
第二章 原核微生物c1
8）许多种类细胞质中有气泡，使菌体漂浮，保持在光线最充足 的地方，以利光合作用。
3、形态
蓝细菌可分为 单细胞和丝状体两 大类。单细胞类群 多呈球状、椭圆状 和杆状，单生或团 聚体，如粘杆蓝细 菌和皮果蓝细菌等 属；丝状体蓝细菌 是有许多细胞排列 而成的群体，包括； 有异形胞的，如鱼 腥蓝细菌属；无异 形胞的，如颤蓝细 菌属；有分支的， 如费氏蓝细菌属。
中第一个产氧的光合生物，对地球上 从无氧到有氧的转变、真核生物的进 化起着里程碑式的作用。
5）营养极为简单（光能自养型），不需要维生素，以硝酸盐或 氨作为氮源，多数能固氮，其异形胞（heterocyst）是进行固 氮的场所。 6）分泌粘液层、荚膜或形成鞘衣，因此具有强的抗干旱能力。
7）无鞭毛，但能在固体表面滑行，进行光趋避运动。
* 放线菌孢子丝的显微图片:
单轮生
螺旋状
三、放线菌的繁殖
放线菌的繁殖方式：
分生孢子：大多数放线菌 无性孢子 孢囊孢子：游动放线菌属 链孢囊菌属
菌丝断裂
•常见于液体培养中，工业发酵生产抗生素 时都以此法大量繁殖放线菌。 •诺卡氏菌属通过基内菌丝断裂成杆状细胞 的方式繁殖。
孢子丝通过横隔断裂形成分生孢子
通过这类方式进行繁殖的细菌，统称为芽生细菌(budding bacteria)。 芽生杆菌属 生丝微菌属 生丝单胞菌属 红微菌属 红假单胞菌属
五、细菌的群体特征 ★细菌在固体或液体培养基中经生长繁殖所形 成的细胞群体常构成某种特定的形态结构，它 们常是菌种分离及鉴定的依据。 ★平板培养和斜面培养——是实验室中用固体 培养培养微生物的两种最常用的培养方式。
蓝细菌的特化形态： 异形胞
位于丝状生长蓝细菌细胞链的中间 或末端，由营养细胞特化而来的形 大、壁厚、专司固氮功能的细胞 。
3、形态
蓝细菌可分为 单细胞和丝状体两 大类。单细胞类群 多呈球状、椭圆状 和杆状，单生或团 聚体，如粘杆蓝细 菌和皮果蓝细菌等 属；丝状体蓝细菌 是有许多细胞排列 而成的群体，包括； 有异形胞的，如鱼 腥蓝细菌属；无异 形胞的，如颤蓝细 菌属；有分支的， 如费氏蓝细菌属。
中第一个产氧的光合生物，对地球上 从无氧到有氧的转变、真核生物的进 化起着里程碑式的作用。
5）营养极为简单（光能自养型），不需要维生素，以硝酸盐或 氨作为氮源，多数能固氮，其异形胞（heterocyst）是进行固 氮的场所。 6）分泌粘液层、荚膜或形成鞘衣，因此具有强的抗干旱能力。
7）无鞭毛，但能在固体表面滑行，进行光趋避运动。
* 放线菌孢子丝的显微图片:
单轮生
螺旋状
三、放线菌的繁殖
放线菌的繁殖方式：
分生孢子：大多数放线菌 无性孢子 孢囊孢子：游动放线菌属 链孢囊菌属
菌丝断裂
•常见于液体培养中，工业发酵生产抗生素 时都以此法大量繁殖放线菌。 •诺卡氏菌属通过基内菌丝断裂成杆状细胞 的方式繁殖。
孢子丝通过横隔断裂形成分生孢子
通过这类方式进行繁殖的细菌，统称为芽生细菌(budding bacteria)。 芽生杆菌属 生丝微菌属 生丝单胞菌属 红微菌属 红假单胞菌属
五、细菌的群体特征 ★细菌在固体或液体培养基中经生长繁殖所形 成的细胞群体常构成某种特定的形态结构，它 们常是菌种分离及鉴定的依据。 ★平板培养和斜面培养——是实验室中用固体 培养培养微生物的两种最常用的培养方式。
蓝细菌的特化形态： 异形胞
位于丝状生长蓝细菌细胞链的中间 或末端，由营养细胞特化而来的形 大、壁厚、专司固氮功能的细胞 。
第二章 原核微生物 蓝细菌等
在活性污泥生物 处理厂，当控制不当 时，球衣菌的生长往 往造成一种称为“结 块”的有害状况，球 衣菌丝状体的缠结块 增加了污泥的体积， 以致使它不能正常沉 淀，因而出现污泥澄 清作用上的困难。
2.5.1.2 丝状硫细菌 在自然界分布广泛，大量存在于 湖泊、池塘和污水中，也常存在于含 硫磺的泉水、污染的溪流中。由于它 们将硫化物氧化为硫酸，因此通常对 低pH值的环境耐受力强。
支原体（Mycoplasma pneumoniae）扫描电镜图片
支原体（Mycoplasma pneumoniae）在固体培养基上的“油煎蛋状”菌落
2.5.4 衣原体 衣原体是介于立克次氏体和病毒之间、能通过细菌滤 器、专性活细胞寄生的一类原核微生物，过去曾认为它是 “大病毒”，以后，发现它们的性质更接近细菌而不同于 病毒。 形态：与细菌相似、菌体含RNA和DNA，多为球形 危害：引起人得沙眼、鹦鹉热、淋巴肉芽肿及粒性结膜炎 繁殖：二分裂，多寄生在浦乳动物及鸟类体内
2.3.3 蓝细菌的繁殖
通过无性方式繁殖。单细胞的种类进行 二分裂或多分裂。大多数丝状蓝细菌的细胞 分裂是单平面的，而分枝的丝状蓝细菌进行 多平面多方向的反裂。还有丝状蓝细菌通过 其丝状体断裂形成短片段－－段殖体方式繁 殖。
2.3.4 环境治理中的蓝细菌及其作用
蓝细菌包括单细胞和多细胞两类，根据 蓝细菌的形态特征可包它们分成五群。前两 群为单细胞或其团状聚合体，后三群则呈丝 状聚合体即细胞链的形式。
2.4 古菌
在过去很长时间内，古细菌一直隶属于细菌， 随着微生物技术和研究手段的不断发展，人们发 现古细菌具有不同于细菌的细胞结构、化学组成 和其特殊的生活环境，因此称其为古细菌。将其 与真细菌并列，叫古菌。
古细菌都存在于极端特殊的生态环境下。
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请对照两种细菌细胞壁的不同结构，说明为什么染色上会有区别？
•
革兰氏染色时差异显著 两种最常见的细菌细胞壁结构 1884年丹麦医师Gram所发明
(二)构造
1 细菌细胞的一般构造 (1)细胞壁 (2)细胞膜和间体 (3)细胞质 (4)核质体 2 细菌细胞的特殊构造 (1)荚膜 (2)鞭毛 (3)芽孢
混浊（中）
沉淀（粘重，如菌胶团、活性污泥）。
或产生絮状
Streptomyces coelicolor-1
铜绿假单孢 费氏志贺氏菌
沙门氏菌 粘质沙雷氏菌
•菌落形态是个体形态的集中表现
个体
球状体 杆状
群体
小、圆、隆起 大、圆、隆起 大、扁平 鞭毛 很大、不规则 芽孢 透明度差，皮肤 状皱褶 荚膜群体 透明度高，鼻 涕状，菌落大
2、菌悬液的稳定性
菌悬性的稳定性由菌体解离层的类型
决定，而不是细菌本身的固定性质。R
型的疏水易凝聚，S型的亲水菌悬液稳 定。
3、菌悬液的浑浊度
菌体是半透明的，当光线照射时，一部分被吸
收，一部分发生折射，故菌悬液呈现浑浊，
通过菌悬液浑浊度的测定可知菌液浓度。
4、细菌的比表面积
细菌体积微小----表面积巨大----利于吸附和吸收，
(3)细胞质
透明粘液状物质 核酸、蛋白质、脂类、糖 无机盐、水 C源 糖朊 有机 PHB(聚β -羟丁酸) 藻青素 储藏物 N源 核糖体 多肽 无机 异染颗粒 硫磺 气泡 类囊体
内含物
羧酶体
聚β -羟丁酸
由β -丁酸单位形 成的直链聚合物，集 合成高度折射性的小 球状物，随细胞老化 更加突出。
功能
代谢产物排泄快----繁殖快。
第二节 放线菌Actinomycetes
一 定义：是一类呈菌丝 状生长、主要以孢子 繁殖和陆生性较强的 原核生物。
固定→结晶紫染色→碘液媒染(细菌细胞壁内由于染色形成结晶紫与碘的复合物) →酒精脱色→石炭酸复红复染。
Gram positive or Gram negative?
细菌呈现第一次染色的效果 紫色，革兰氏阳性菌（紫 阳G＋）；
• 呈现第二次染色的效果红色； 称革兰氏阴性菌（红阴G -）
革兰氏染色实例
实际意义
筛选 利 保存菌种、鉴定菌种 灭菌指标：121℃，10‘ 食品工业：罐头发胖 害 发酵工业 产毒菌
二 细菌群体形态
菌苔(lawn)
大量细胞密集地接种到固 体培养基表面，结果长成的 “菌落”连成一片。
1、菌落
（三）菌落
定义——
固体培养基上的各种菌类的“村落”。
固体培养基——固体状态的培养细菌的基质 有的是天然物质，如土豆、馒头及其他各种固体食物，微生物 学研究中多使用人工制作的固体琼脂培养基。
鞭毛细丝：鞭毛球蛋白
三条丝状亚基 一条鞭毛 细丝
钩形鞘：蛋白质亚基组
成
基体：套管作用
• 鞭 毛 运 动 E. coli propels itself from place to place by rotating its flagella. To move A motile
forward, the flagella rotate counterclockwise and the organism "swims". But when flagellar rotation abruptly changes to clockwise, the bacterium "tumbles" in place and seems incapable of going anywhere. Then the bacterium begins swimming again in some new, random direction. Swimming is more frequent as the bacterium approaches a chemoattractant (food). Tumbling, hence direction change, is more frequent as the bacterium moves away from the chemoattractant. So it is a complex combination of swimming and tumbling that keeps them in areas of higher food concentrations.
无色硫细菌
蛭弧菌
(3)芽孢Endospore
某些细菌在其生长发 育后期，可在细胞内 形成一个圆形或椭圆 形抗逆性休眠体。
芽孢的形成
图示为苏云金芽孢杆菌。
芽孢的萌发
由休眠状态的芽孢变 为营养状态的细菌过程。
活化
出芽 生长
芽孢耐热机制
DPA-Ca 吡啶二羧酸钙 盐学说 皮层膨胀学说
菌落描述
细菌菌落具有一些共同的特征：小、湿润、粘稠、与 基质结合松散，易被剥离，质地均匀，各部位颜色一 致。但不同的细菌菌落也具有自己特有的特征。
霉菌（真菌）菌落 啤酒红酵母菌 （真菌）菌落
提问：在液体中群体细菌的生存会有哪些形式？ 随密度不同 或者在液体培养基表面形成
膜（轻）
使培养液
螺旋菌
弧菌(vibrio)<1圈 螺菌(spirillum)=2~6圈 螺旋体(spirochaete)>6 圈
畸形
异常形
物理化学因素影响(阻碍细胞发育)
营养条件影响
衰颓形：菌龄
弧菌（引起亚细亚霍乱色
(1)细菌染色法
(2)革兰氏染色
Procedures of Gram Staining
菌落的特征主要由各种微生物特殊的遗传特 性决定，同时也与培养基成分及培养条件有 关 可作为微生物鉴定的重要依据。
菌落形态
•有鞭毛的细菌则较大而扁平，边缘波状、锯 齿状等；(*?)
•有荚膜的细菌菌落较大并且表面光滑，而没
有荚膜的则表面较粗糙；(*?) •具有芽孢的细菌菌落表面常有褶皱并且不透 明。(*?) a.隆起 特征描 述 b.边缘 特征描 述 c.表面 特征描 述
(1)细胞壁
位于细胞最外的一层厚实、坚韧的 外被，主要由肽聚糖构成，有固定外 形和保护细胞等多种功能。
肽聚糖
肽聚糖单体 双糖单位 N-乙酰葡萄糖胺 (G) N-乙酰胞壁酸(M) 肽尾 短肽(4~5个氨基 酸) 肽桥 1~5个氨基酸
溶菌酶、青霉素对细菌细胞壁的作用
青霉素杀细菌
三、细菌的理化性质
1、细菌的表面电荷和等电点
等电点：在某一定的pH溶液中，细菌所带的电荷相等， 该pH值即为细菌的等电点。 带电原因：菌体蛋白由多种氨基酸组成，氨基酸是两性电 解质，在碱性溶液中带负电，在酸性溶液中带正电。 细菌的等电点在pH=2~5，G+：2~3，G-：4~5
问题：为什么细菌表面总是带负电？
Penicillin kills bacteria by interfering with the ability to synthesize cell wall. In this sequence, Escherichia coli were incubated in penicillin for 30 minutes. The bacteria lengthen, but cannot divide. Eventually the weak cell wall ruptures (last panel).
• 3．熟练掌握细菌的细胞结构及各细胞器的化学组成及功能。
• 4．了解细菌的理化性质（细菌表面电荷和等电点、多相胶体性质、 细菌悬液浑浊度、细菌的表面积、细菌的比重和重量）； • 5．掌握细菌的染色原理及染色方法 • 6．掌握放线菌的形态及大小，常见蓝藻的结构特点，螺旋体、立 克次氏体和枝原体的特点。 • 7．了解古菌的特点。
(1)荚膜capsule
某些细菌壁外存在 着一层厚度不定的 胶状物质。
微荚膜 种类 荚膜 粘液层 菌胶团 多糖 成 分 多肽
功能
非必需的 储藏养料，堆积代谢产物 保护作用 附着的物质基础
鉴定菌种 意义 制成代血浆或葡萄糖凝胶 污水处理
(2)鞭毛flegellum
某些细菌长在体表的 长丝状、波曲的附属物。
脂多糖
是一类
G-特有的 位于外壁外层 厚度8~10nm 类脂+各种多糖
(2)细胞膜
紧贴细胞壁内侧的一层由磷脂和蛋白质组成 的柔软、富有弹性的半透性薄膜
功能
渗透作用、层析作用 主动运输 合成基地 三基地 产能基地 酶基地 助鞭毛运动
间体mesosome
由细胞膜内褶形成的 一种管状、层状或囊状 结构，一般位于细胞分 裂部位或其邻近，其功 能主要是促进细胞间隔 的形成并与遗传物质的 复制及其相互分离有关。
第二章
原核微生物
一 研究形态和构造的意义：
形态是入门向导，构造是研究基础 提高定向筛选效率 掌握发酵进程、及时探测杂菌污染 分类鉴定中应用
二 原核微生物的类群
光能：蓝细菌 “三菌” 化能： 细菌 放线菌 “三体” 人工培养基：支原体 专门寄生： 立克次氏体 衣原体
要点：
• 1．了解细菌在整个微生物学界中所占有的地位、细菌在个体发育 过程中的大小变化。 • 2．掌握球菌、杆菌和螺旋菌的基本形态特征；
向“营养汤”中加入琼脂(约2％)加热到100℃，然后 再冷却就制成了人工固体培养基。
2、菌落形态
菌落的大小(mm) 形状: 隆起形状: 边缘:
(2)斜面菌苔特征
(3)液体培养特征