01第一章原核微生物学 细菌特殊结构
齐鲁工业大学 周德庆微生物学 课件 第一章原核生物
短杆菌
链杆菌
大肠杆菌
梭状芽孢杆菌
双歧杆菌
螺旋菌
细胞弯曲成弧状或螺旋状，根据弯曲的不同可以 分成
（1） 弧菌：菌体只有一个弯曲，呈弧状 。霍乱 弧菌
（2） 螺旋菌：菌体弯曲多，2—6环，两端鞭毛， 菌体有坚硬的细胞壁。 产甲烷螺旋菌。
（3） 螺旋体：螺旋6环以上，菌体无鞭毛，体 柔软，有收缩运动的轴丝，无细胞壁或薄。是介 于细菌与原生动物之间的单细胞生物。 梅毒密
螺旋体。
霍乱弧菌
螺旋菌
螺旋体
螺旋体-2
古细菌的形态
在显微镜下，古细菌与细菌具有类似 的个体形态，但它们多生活于一些生 存条件十分恶劣的极端环境中，例如 厌氧、高酸、高碱、高盐、高寒等
所谓的极端微生物
第一节 细菌
一、细菌的个体形态和大小 2、细菌的大小 细菌的大小可以用测微尺在显微镜下直接测量。一般直径
直接相连
肽聚糖整体 结构示意图
1．革兰氏阳性菌的细胞壁 肽聚糖 (peptidoglycan)的结构
革兰氏阳性菌与阴性菌肽聚糖结构的不同点
G+
G-
位置
细胞最外层
外膜层之内
厚度
20—80nm
2-3nm
层数
约40层
1-2层
肽桥
有（5个甘氨酸） 无（直接连接）
肽尾第三个氨基酸 L-赖氨酸
M-二氨基庚二酸
（一）细胞壁
细胞壁的结构与化学组成： 革兰氏阳性菌：肽聚糖（50-90%）
磷壁酸质＜50% （阳性菌所特有） 革兰氏阴性菌：肽聚糖（5-10%）
脂多糖 （阴性菌所特有） 磷脂 蛋白质
酞 聚 糖
壁膜间隙
质 膜
类脂壁酸（质）
微生物第一章1
葡萄球菌L型回复后
基本结构
2 细胞膜 (cell membrane)
• 细菌细胞膜是围绕细胞质外面的双层膜结构， 是一个高度可选择渗透性的屏障，由磷脂和多 种蛋白质组成，但不含胆固醇。 • 细菌细胞膜不仅仅使分隔细胞内部与外界的屏 障，它还有重要的功能：主要有物质转运、生 物合成、分泌和呼吸等作用。
细菌是原核细胞，不具有成形的核。细菌 的遗传物质称为核质或拟核，无核膜、核 仁和有丝分裂器，只有一个核质体或称染 色质体。没有固定形态，结构也很简单。 功能与真核细胞的染色体相似。这是原核 生物与真核生物的主要区别之一。 核质由单一密合闭环状DNA分子反复回旋 卷曲盘绕组成松散网状结构。
核质特点
核区丝状物是由双链、环状的 DNA 分子折叠缠绕 而成。拉直后，其长度比细胞长度大若干倍。丝 的长度却是 1100 ～ 1400 微米 ! 可见，细胞内的 DNA 必然是一种高度折叠缠绕、错综复杂的“超 线圈”结构。这对于遗传性状的传递起着重要作 用。 正常情况下，一个菌体内具有一个核；而细菌处 于活跃生长时，由于 DNA 的复制先于细胞分裂， 一个菌体内往往有2-4个核。
细菌细胞壁缺陷型
• 细胞壁受损后仍能生长和分裂的细菌。在一般环境中 不能耐受菌体内的高渗透压而将会涨破死亡。 • L型(bacterial L form)：通过自发突变而形成的遗传性 稳定的细胞壁缺损菌株 • 加溶菌酶或在含青霉素等的培养基中培养革兰阳性菌 使细胞壁缺失后，原生质仅被一层细胞膜包住——原 生质体(protoplast)。 • 革兰阴性菌肽聚糖层受损后尚有外膜保护——原生质 球(spheroplast)。 • 某些L型仍有一定的致病力，通常引起慢性感染。
细菌的基本结构和特殊结构
细菌的基本结构和特殊结构细菌是一类微生物，属于原核生物。
它们是一种非常小的生物体，无法直接被肉眼观察，通常需要借助显微镜才能看到。
细菌在自然界中广泛存在于各种环境中，包括土壤、水体、空气、动植物体内等。
细菌的基本结构主要包括细胞壁、细胞膜、质粒和核酸组成的染色质。
首先，细菌的细胞壁是由多糖和蛋白质组成的，可以分为厚壁和薄壁两种类型。
细胞壁不仅为细菌提供了机械强度，还保护了其免受环境的侵害。
另外，细菌的细胞壁还对细菌的形状、大小和运动方式有一定影响。
细菌的细胞膜是由磷脂双层组成的，其结构类似于其他生物体的细胞膜。
细胞膜对细菌的生存和生长至关重要，它起到了选择性通透和物质交换的作用。
通过细胞膜，细菌能够控制进出细胞的物质，并保持内外环境的平衡。
细菌的质粒是一种环形的DNA分子，也被称为细菌的外源染色体。
质粒可以携带一些特殊的基因，包括抗生素抗性基因和其他有利于细菌在环境中存活和繁殖的基因。
质粒可以复制自身，并在细胞分裂时通过水平基因转移的方式传递给其他细菌。
另外，细菌的染色质是由DNA组成的，这些DNA分子包含了细菌的遗传信息。
细菌的染色质通常呈环形，并位于细菌的细胞腔内。
细菌的染色质编码了细菌生存和繁殖所需的基本蛋白质和酶，控制了细菌的生长和发育。
除了基本结构外，细菌还可以具有一些特殊结构，这些结构可以帮助细菌完成特定的功能。
首先，有些细菌具有鞭毛或纤毛结构，它们位于细菌的表面，可以用来帮助细菌的运动。
鞭毛和纤毛是由蛋白质组成的纤维性结构，通过扭动和摆动的运动方式，细菌可以随意改变自身的运动方向。
其次，有些细菌的细胞表面还具有胶囊结构。
胶囊是由多糖或蛋白质组成的保护性结构，可以保护细菌免受免疫系统的攻击。
胶囊还可以帮助细菌附着在宿主细胞表面，从而在某些病原细菌中起到了关键的作用。
此外，一些细菌具有菌毛结构，菌毛是一种触毛状的结构，常常位于细菌的一端，用来探测周围环境和细菌之间的相互作用。
细菌的结构和特殊结构使其具有了广泛适应各种生存环境的能力。
原核生物的形态、构造及功能
D. 菌胶团
菌胶团是指包裹在
细胞群体上的透明胶状
物质，即有多个细菌的
荚膜互相连在一起。
4类糖被特点
种类
荚膜
外形
厚度
与细胞壁 包裹细胞数 量 结合情况 牢固 较牢固 松散 松散 单个细胞 单个细胞 单个细胞 细胞群
多 糖 类 贮 藏 物
Ⅲ. 异染粒（metachromatic granule）
颗粒大小为0.5～1.0 m，是无机偏磷酸的聚合
物，一般在含磷丰富的环境下形成。
功能：贮存磷元素和能量，降低渗透压。
用美蓝染色成红色
在暗视野显微镜下看到的 迂回螺菌(Spirillum volutans)
异染粒（迂回体）
分子组成。相对分子质量为
（2～100）×106 。携带1～ 100个基因，一个细菌细胞 可有 一至数个质粒。
质粒的特点：
可自我复制，稳定遗传。复制与染色体分开，但同步进行。
对生存不是必要的。
不同质粒携带不同遗传信息。 无质粒细菌可通过接合等方式获得，不能自发产生。
质粒（plasmid）
脂肪酸的结构和相对含量。
膜上长链脂肪酸的链长和饱和度因细菌种 类和生长温度而异，通常生长温度要求越高的 种，其饱和度也越高，反之则低。
固醇类物质
在磷脂双分子膜中加入固醇类物质可提高膜的稳定性。
固醇的一般结构
真核生物细胞膜中一般含有胆固 醇等固醇，含量为5%～25%。
原核生物细胞膜中一般不含胆 固醇，而是含有类固醇(藿烷类
PHB不溶于水，
易被脂溶性染料
（如苏丹黑）着色。
PHB于1929年被发现，
至今已发现60属以上 的细菌能合成并贮藏。
《微生物学教程(周德庆)》各章复习重点
第一章原核生物的形态、构造和功能学习要点1.1. 细菌Bacteria一、细菌的形态和大小1. 基本形态（1）球菌（Coccus）：球形或近球形，根据空间排列方式不同又分为单、双、链、四联、八叠、葡萄球菌。
不同的排列方式是由于细胞分裂方向及分裂后情况不同造成的。
（2）杆菌（Bacillus）：杆状或圆柱形，径长比不同，短粗或细长。
是细菌中种类最多的。
（3）螺旋菌（Spirillum）：是细胞呈弯曲杆状细菌的统称，一般分散存在。
根据其长度、螺旋数目和螺距等差别，分为弧菌Vibrio（菌体只有一个弯曲，形似C字）和螺旋菌（螺旋状，超过1圈）。
细菌的形态不是一成不变的，受环境条件影响（如温度、培养基浓度及组成、菌龄等）。
一般在幼龄和生长条件适宜时，形状正常、整齐。
而在老龄和不正常生长条件下会表现出畸形、衰颓形等异常形态。
畸形是由于理化因素刺激，阻碍细胞发育引起；衰颓形是由于培养时间长，细胞衰老，营养缺乏，或排泄物积累过多引起的。
2. 细菌大小细菌是单细胞的，大小在1μm左右，在显微镜下才能看到其形状。
可用显微测微尺测量细菌大小，不同细菌大小不同，一般球菌直径0.5-1μm；杆菌直径0.5-1μm ，长为直径1-几倍；螺旋菌直径0.3-1μm，长1-50μm。
细菌大小也不是一成不变的。
二、细菌细胞结构细菌是单细胞的微生物，其细胞结构分为基本结构和特殊结构。
基本结构是细胞不变部分或一般结构，如细胞壁、细胞膜、细胞核、核糖体等为全部细菌细胞所共有。
特殊结构是细胞可变部分或特殊结构，如鞭毛、纤毛、荚膜、芽孢、气泡等，只在部分细菌中发现。
（一）细菌细胞的基本结构1. 细胞壁(cell wall)：位于细胞表面，较坚硬，略具弹性的结构。
（1）细胞壁的功能①保护细胞免受机械损伤和渗透压的破坏，维持细胞形状；②鞭毛运动支点；③正常细胞分裂必需；④一定的屏障作用；⑤噬菌体受体位点所在。
另外与细菌的抗原性、致病性有关。
（2）革兰氏染色Cristein Gram于1884年发明的一种细菌染色方法。
细菌的形态结构与功能
比鞭毛更为纤细、短而直的丝状蛋白附属物。 分为普通菌毛、性菌毛
42
鞭毛的种类
43
鞭毛的结构
1.基础小体 2.钩状体 3.丝状体
化学本质为蛋白质
44
鞭毛功能
细菌的运动器官 抗原性 有些与致病性有关。 鉴别细菌
45
鞭毛的检查(Ⅰ)
46
鞭毛的检查(Ⅱ)
1.核糖（蛋白）体 2.质粒 3.内含体
31
核糖（蛋白）体 （ribosome）
细菌合成蛋白质的场所。 在胞质中数目可达数万，由RNA和蛋白质组成。
其沉降系数为70S，常与正在转录mRNA相连，成 为多聚核糖体。 氨基糖苷类和大环内酯类抗生素的作用位点。 与真核细胞核糖体不同，故抑制细菌蛋白合成的 抗菌药物对人体是无害的。
厚度
外膜 周浆间隙 孔蛋白 分子渗透性
革兰阳性
15 ～50 肽聚糖 磷壁酸
厚
(20~80nm) 无
存在于某些菌种 无
高渗透性
革兰阴性
1～2 外膜 肽聚糖 薄
(10~15nm) 有
存在于全部菌种 有
低渗透性
19
20
细胞壁的功能
1.维持细菌细胞固有外形，保护细菌。 2.和细菌细胞膜共同完成物质的交换。 3.细胞壁上的多种抗原决定簇，决定了
I II
51
芽胞的功能和作用
1.对热力、干燥、辐射、化学消毒剂等具有 强大抵抗力；
2.可以是否杀死芽胞作为物品消毒灭菌判断效 果的指标；
3.芽胞在菌体的位置和直径大小随菌种不同有 助于细菌鉴别。
52
芽胞的种类（Ⅰ）
53
芽胞的种类（Ⅱ）
微生物细菌的特殊结构
鞭毛推动细菌运动的特点 1） 速度快 大肠杆菌鞭毛旋转可达270转/秒，弧菌平均可达1100转/秒。 2） 细菌的趋避运动 鞭毛的功能是运动，这是原核生物实现其趋性（taxis），即 趋向性的最有效方式。 化学趋避运动或趋化作用（chemotaxis）：细菌对某化学物质 敏感，通过运动聚集于该物质的高浓度区域或低浓度区域。
附属物，具有推动细菌运动功能，为细菌的“运动器官”。
哪些细菌有鞭毛呢？
所有弧菌、螺菌 和假单胞菌，约 半数杆菌和少数 球菌有鞭毛
鞭毛的着生方式
鞭毛着生方式
端生 单端 一根 周生 双端 一束 侧生
一束 一根
鞭毛(flagellum,复flagella)
2）观察和判断细菌鞭毛的方法 电子显微镜直接观察
The flagellum of a G+菌鞭毛基体仅有S,M环 Gram-negative bacterium
键钮 马达转子 马达定子 细胞信号
运动机制
鞭毛的运动机制是通过“栓菌”试验验证的。
鞭毛逆时针旋转推动细菌向前运动； 鞭毛顺时针旋转，菌体停止并翻滚（周 生鞭毛菌）或改变运动方向（极生鞭毛 菌，拉细胞代替了推细胞），然后回到 逆时针旋转推动细菌向前运动。 细菌也可不通过鞭毛旋转来运动。蓝 藻类细菌、粘细菌和一些支原体存在滑 动的运动方式，这些细菌可以3m/s的 速率沿着固体表面滑动。
糖被（glycocalyx）
概念： 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、层次厚薄可细分： 层次厚：（大）荚膜 包裹在单个细胞上 在壁上有固定层 层次薄：微荚膜
糖被
松散，未固定在壁上：粘液层 包裹在细胞群上： 菌胶团
粘液层
荚膜
菌胶团
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‐）。
微生物学第一章
细胞膜（ membrane） 细胞膜（cell membrane）
或称胞质膜 细胞壁内侧，包绕细胞质 结构：磷脂、蛋白质， 不含胆固醇 功能：物质转运、生物合成、分泌和呼吸、信号 转导等
中介体（mesosome） 中介体（mesosome）
是部分细胞膜内陷、折叠、 卷曲形成的囊状物，多见 于革兰阳性细菌。
最外层，由数个至数十个低聚糖重复单位所构 成的多糖链。 菌体抗原（O抗原），种特异性 缺失，细菌变为粗糙型
革兰阳性菌
革兰阴性菌
G+ 菌与G- 菌细胞壁的比较 细胞壁 强度 厚度 肽聚糖层数 肽聚糖含量 磷壁酸 外膜 革兰阳性菌 较坚韧 20～80nm 可多达50层 50%～80% 有 无 革兰阴性菌 较疏松 10～15nm 1～2层 5%～10% 无 有
I
大肠埃希菌 产气杆菌 + -
M
+ -
Vi
+
C试验 C试验
+
（二）合成代谢产物
热原质（pyrogen） 热原质（pyrogen） –细菌合成的一种注入人体或动物体内能引起发热反 应的物质。本质：LPS –耐高温 –去除方法：250℃干烤、蒸馏、吸附剂等 –制备和使用注射药品过程无菌操作 毒素与侵袭性酶 色素 抗生素 某些微生物代谢过程中产生的一类能抑制或 杀死某些微生物或肿瘤细胞的物质 细菌素 维生素
（二）细菌的特殊结构 荚膜（capsule） 荚膜（capsule）
概念：某些细菌在其细胞壁外包绕一层黏液性物质， 为疏水性多糖或蛋白质的多聚体，用理化方法去除后 并不影响菌细胞的生命活动。 化学组成：多糖/多肽。 形成条件：营养丰富。 染色：不易着色，负染（墨汁）。
光学显微镜下荚膜
电子显微镜下荚膜
原核微生物的形态、构造和功能要求重点掌握细菌的概念
三、细菌细胞结构 （一）基本结构：一般细菌都具有的构造。 1、细胞壁 cell wall： 细胞壁在细菌菌体的最外层。为坚韧、略具有弹性的结构。 （1）功能： 1）维持细胞外形； 2）保护细胞免受机械损伤和渗透压危害； 3）鞭毛运动支点； 4）正常细胞分裂必需； 5）一定的屏障作用； 6）噬菌体受体位点所在。 7) 与细菌的抗原性、致病性有关。
2、杆菌 Bacillus (Bacterium)： (1) 形态：短杆状、纺锤状、棒状、梭状、月亮状、分枝状、竹节状等 (2) 排列方式：链状、栅状、“八”字状及有鞘衣的丝状等。 3、螺旋菌 Spirillum：是细胞呈弯曲杆状细菌统称，一般分散存在。根据其长度、螺旋数目和螺距等差别，分为弧菌、螺菌和螺旋体。 ①弧菌：菌体弯曲呈弧形或逗号形，螺旋不足一环。 ②螺菌：菌体回转如螺旋，螺旋为2-6环。 ③螺旋体：螺旋超过6环。
伴孢晶体：少数芽孢杆菌在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形、方形或不规则形的碱溶性蛋白质晶体，称为伴孢晶体（即ð内毒素）。 质粒：
蕃红（或复红）30～60s
仍显紫色
红 色
革兰氏染色中最关键的一步是脱色，如果脱色过度，会将G+误认为G-；如果脱色不足，会将G-误认为G+。
1）革兰氏阳性菌 Gram positive 以金黄色葡萄球菌为例 （i）细胞壁构成：一连续层，厚20-80nm 两部分： 网状骨架：微纤丝组成 基质：骨架埋于基质中 (ii) 化学组成：主要是肽聚糖（网状骨架）和磷壁酸（基质） i）肽聚糖 peptidoglycan (粘肽、胞壁质)：是真细菌细胞壁中的特有成分。是呈多层网状结构的大分子复合体，由许多亚单位（肽聚糖单体）交联而成。 亚单位 a. 双糖单位：N-乙酰胞壁酸（NAM）和N-乙酰葡萄糖胺（NAG）通过β-1，4糖苷键相连而成。M和G交替连接，从而形成了肽聚糖层的骨架 ——聚糖。
微生物学-第一章
第一节 细菌 第二节 放线菌 第三节 蓝细菌 第四节 支原体、衣原体和立克次氏体
第一章 原核微生物的形态、构造和功能
原核生物（procaryotes ）：细菌，放线菌，蓝细菌， 立克次氏体，支原体和衣原体。
真核微生物（eucaryotic microorganisims ）：真菌： 酵母菌、丝状真菌——霉菌、大型真菌— —蕈菌；显微藻类 ；原生动物。
细菌的DNA为共价、闭合、环状、双链。
第一节 细 菌
⑵ 质粒（plasmid） 质粒：是存在于细胞质中的一种染色体
以外的遗传成分，为小型环状 DNA 。 质粒已成为基因工程的重要工具。
第一节 细 菌
6、荚膜（capsule）：某些细菌细胞壁外存在一层厚度 不定的胶状物质，称为荚膜。
◆ 大荚膜 ：较厚，约 200nm，与细胞壁结合紧 密。
第一节 细 菌
第一节 细 菌
◆ 磷壁酸（又称垣酸）：是 G＋菌细胞壁所特有的成分。
G＋细菌细胞壁构造
第一节 细 菌
（2）革兰氏阴性菌（G－）细胞壁的构造 G－较 G＋细胞壁复杂，可分两层： ◆ 内壁层：由肽聚糖组成，较薄，约 1－2 层，占细胞干重不到 10 ％。 紧贴细胞膜，其肽聚糖组成仅具多糖链和短肽。 肽聚糖： 多糖链: G – M – G – M….. 短肽: L-Ala － D-Glu － DAP － D-Ala ★ 没有肽“桥”，直接由Ala－DAP连接。 ◆ 外壁层：由脂多糖（LPS）构成，是G－所特有的，位于细胞壁最 外层的类脂多糖类物质。
第一节 细 菌
G－菌：
因其壁薄，肽聚糖含量低，交联松散，故遇乙醇后，肽聚糖 网孔不易收缩，加上它的类脂含量高，所以当乙醇将类脂溶解后， 在细胞壁上会出现较大的缝隙，结晶紫与碘的复合物就极易被溶 出细胞壁，因此，乙醇脱色后，细胞呈无色。再经番红或沙黄等 红色染料进行复染，使 G－菌获得了一层新的颜色 —— 红色，而 G＋菌仍呈紫色。
第一章原核细胞型微生物
微绒毛上
• 霍乱肠毒素
螺旋体菌：
菌体柔软，用于运动的类似鞭毛的轴丝位于细胞外鞘内。
梅毒密螺旋体
细菌的结构(Structure of Bacteria)
细菌的基本结构: 细胞壁、细胞膜、细胞质、核质 细菌的特殊结构: 荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞
细菌的结构特点
功能
中介体（mesosome） 是部分细胞膜内陷、 折叠、卷曲形成的囊 状物，多见于革兰阳 性细菌
B.功能
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。 青霉素酶分泌、DNA复制、分配以及细胞分裂有关
“间体”仅是电镜制片时因脱水操作而引起的一种赝像
3.细胞浆 细胞膜内包含着细胞浆。这 是一种无色透明、均质的粘稠胶体，主 要成分是水、蛋白质、类脂质、多糖类， 核糖核酸和少量无机盐类等， 4.核体 细菌的核体没有核膜与细胞浆 相隔，由均匀的核质折叠缠绕而成，主 要 成 分 为 脱 氧 核 糖 核 酸 （ DNA ） ， 形 成一个环状染色体，细菌的基因 （Gene）就在其内。细菌进行分裂繁 殖时，核体也一个分成两个。细菌的核 体是控制细菌生长繁殖遗传变异的小器 官。
（a）肽聚糖的结构
肽桥的氨基端与前一肽聚糖单 体肽尾中的第四氨基酸—D-丙 氨酸的羧基相连接，而它的羧 基端则与后一肽聚糖单体肽尾 中的第三个氨基酸碱性氨基酸 L-赖氨酸的氨基相连接，从而 使前后两个肽聚糖单体交联起 来。
目前所知的肽聚糖已超过100种， 在这一“肽聚糖的多样性”中，主 要的变化发生在肽桥上。
常见杆菌
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。
结核分枝杆菌
3.螺旋状菌 （spiral bacterium）
原核微生物形态结构
原核微生物形态结构原核微生物（Prokaryotes）是一类最原始的微生物，最主要的特点是没有真核细胞的细胞核和复杂的细胞器。
原核微生物包括细菌（Bacteria）和古细菌（Archaea），它们的形态结构多样，适应了各种生存环境，并发展出了不同的细胞结构和形态。
细菌的形态结构包括球菌、杆菌、弯曲菌、螺旋菌和分枝杆菌等。
球菌是球状的细菌，如葡萄球菌。
杆菌是长条状的细菌，如大肠杆菌。
弯曲菌是弯曲的细菌，如弯曲菌属。
螺旋菌是螺旋状的细菌，如梭菌属。
分枝杆菌是呈分枝状的细菌，如枝状放线菌。
古细菌的形态结构也多种多样。
一些古细菌形状类似球菌，如耐热菌属（Thermus）。
还有一些古细菌形状类似杆菌或链球菌，如乳杆菌属（Lactobacillus）。
还有一些古细菌形状类似弯曲菌，如泛酸弧菌属（Halobacterium）。
此外，还有一些古细菌形状类似分枝杆菌，如大道菌属（Cyanobacteria）。
细菌和古细菌的形态结构主要包括细胞壁、细胞膜、胞质和细胞质内的细胞质器。
细胞壁是细菌和古细菌的外层结构，它保护细胞免受外界环境的伤害，并维持细胞的形状。
细胞壁主要由多糖和肽聚糖构成，形成一个网状结构。
细胞壁在球菌中比较厚，给细菌提供了保护，同时也增加了细菌的抗药性。
在杆菌和弯曲菌中，细胞壁相对较薄。
细胞膜是位于细胞壁内部的一个薄膜，由脂质和蛋白质构成。
细胞膜起到了隔离细胞内外环境的作用，同时也是原核生物中进行分子运输和能量产生的场所。
细胞膜上有一些突起，称为绒毛，绒毛可以帮助细菌附着在宿主上。
胞质是原核微生物细胞内部的液体，包含了细菌或古细菌的遗传物质和其他细胞器。
细菌的遗传物质主要是以环状DNA的形式存在，称为细菌染色体。
古细菌的遗传物质也是以环状DNA的形式存在，但与细菌的染色体有所不同。
细菌和古细菌的遗传物质都没有包膜，与真核生物中存在的细胞核略有不同。
原核微生物的细胞质还包含了一些细胞质器，如核糖体、溶酶体和质膜等。
原核微生物-细菌
断感染性疾病。
预防与治疗
利用抗生素等药物杀死或抑制细菌 的生长，预防和治疗感染性疾病。
生物治疗
利用基因工程改造细菌，使其表达 治疗性蛋白或基因，用于治疗遗传 性疾病或癌症。
在农业领域的应用
生物肥料
利用有益细菌改善土壤肥力，提高作物产量和品 质。
细菌通过改变自身靶蛋白结构，使药物无法 结合。
形成生物被膜
细菌形成生物被膜，保护自身免受抗生素的 攻击。
抗药性的检测与控制
药敏试验
通过药敏试验检测细菌对抗菌药物的 敏感性和抗药性。
限制抗生素使用
合理使用抗生素，避免滥用和过度使 用。
开发新型抗菌药物
针对抗药性机制，开发新型抗菌药物。
加强国际合作与交流
原核微生物-细菌
目 录
• 细菌的概述 • 细菌的生理特性 • 细菌的致病性 • 细菌的抗药性 • 细菌的应用
01 细菌的概述
定义与分类
定义
细菌是一类单细胞微生物，是所 有生物中最简单的形式。它们具 有细胞壁、细胞膜、细胞质和核 区等基本结构。
分类
细菌属于原核生物界，根据其形 态、染色性、抗原构造等特征， 可分为球菌、杆菌、螺形菌和弧 菌等。
致病性细菌的分类
01
02
03
04
革兰氏阳性菌
如葡萄球菌、链球菌等，通常 具有较厚的细胞壁，对某些抗
生素有抵抗力。
革兰氏阴性菌
如大肠杆菌、沙门氏菌等，细 胞壁较薄，对抗生素较为敏感
。
厌氧菌
在缺氧环境下生长的细菌，如 破伤风梭菌、脆弱拟杆菌等。
分枝杆菌
如结核分枝杆菌、麻风分枝杆 菌等，生长缓慢，致病性较强
微生物考证课件 第一次课 第一章微生物的形态结构 第一节细菌
B、质粒(circular covalently closed DNA )
细菌细胞质中，除染色体外还有一段 环状DNA物质，叫质粒或附加体
第一部分 微生物的形态结构 第二部分 微生物生长代谢繁殖 第三部分 微生物检验技术
第一部分 微生物的形态结构
• 一、细菌 • 二、放线菌 • 三、酵母菌 • 四、霉菌 • 五、病毒
个体形态：形状和大小 细胞结构：基本和特殊结构 菌落特征：菌种鉴定
形态特征、繁殖过程、 噬菌体、噬菌斑
原核生物 细菌
• 意义：缩小了鉴别细菌的范围
G+菌----紫色
链 球 菌
G-菌----淡红色
大 肠 杆 菌
（3）细胞壁的功能
维持细菌固有形态√ 调节胞内外物质交换 影响细菌的染色特性 对抗生素药物的敏感性不一样 是菌体抗原成分，称O抗原 决定G－菌的内毒素（脂多糖）
2、细胞膜
Structure of Cytoplasmic Membrane
大
中
小
炭疽芽胞杆菌 3-10μm
大肠杆菌 2-3μm
布氏杆菌 0.6-1.5μm
杆菌的形态多样
两端齐平
两端尖细
炭疽芽胞杆菌
白喉棒状杆菌
杆菌的形态多样
分枝杆菌
双歧杆菌
电子显微镜细菌照片
3.螺旋菌（Spirlla)
菌体呈弯曲呈螺旋状的细菌统称螺旋菌或 螺菌。根据弯曲螺旋的程度不同,可再分为 弧菌与螺旋菌两种状态。 弧菌 :菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈， 犹如“C”字(霍乱弧菌)。 螺旋菌: 菌体有两个以上的弯曲,捻转呈螺 旋状(鼠咬热螺菌)。
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渗透调节皮层膨胀学说
8、芽孢的应用
（1）灭菌指标：
例1： 罐头灭菌：肉毒梭菌，它的芽孢耐热性？
在100℃下煮沸5.0~9.0小时才能杀死；
要115℃需10~40分钟。
121℃需10分钟；
生产上灭菌采取：121℃ 20分钟以上
2、特性
• A、芽孢的着生位置、大小、形状因种而异，可
作鉴定依据
中央芽孢
末端芽孢
偏端芽孢
游离芽孢
芽孢染色结果
（芽孢呈绿色，营养体及芽孢囊呈红色）
• B、芽孢具有较强的抗热、抗辐射、抗静水压和
抗化学药物的能力。
• C、含水量低、壁厚而致密，通透性差,不易着色，
折光性强。
• D、芽胞内新陈代谢几乎停止，处于休眠状态，
（五）糖被
包被于某些细菌细胞壁外的一层 厚度不定的粘液性胶状物质， 称为~。
1、糖被的类型
荚膜：粘液状物质具有一定外形，相对稳定地附 着在细胞壁外，厚度：＞0.2µm。
微荚膜（microcopsule)：粘液状物质较薄，厚度： ＜0.2µm ， 与细胞表面牢固结合。
粘液层(slime layer)：粘液物质没有明显的边缘， 比荚膜松散,可向周围环境中扩散,增大黏性。
2、 Bacillus subtilis（枯草芽孢杆菌)
(1) shape: 杆状，0.7~0.8 ×2~3µm，革兰氏
阳性，在细胞中央部位形成芽孢，芽孢为椭圆 形，能运动，细胞侧生鞭毛。
(2) Colony characteristics:固体培养上菌落为乳 白色，为圆形或不规则形状，边缘整齐，肉汁 培养基中稍混浊或不混浊，生成醭。
(前芽孢的双层隔壁形成，这时抗辐射性提高)
4, Cortex formation两层隔壁间充填芽孢肽
聚糖后，合成DPA，累积钙离子，开始形成皮 层，折光率增高
5, Coat synthesis芽孢衣合成结束 6, Completion of coat synthesis,
Increase in refractility and heat resistance皮层合成完成，芽孢成熟，抗热
1、 Escherichia coli（大肠埃希氏杆菌,简称大肠杆菌)
(1) 形态: 杆状，0.5× 1.0~3.0µm，革兰氏阴
性，能运动或不运动，运动者周生鞭毛。
(2) 菌落特征:固体培养上菌落为白色，边缘整齐， 湿润，光滑，均匀扩展，肉汁培养基中混浊，产 生大量灰色沉淀，不生成醭。
(3) 应用: 常用于生产谷氨酸脱羧酶、天冬酰胺 酶和Asp、Thur 、Val等；同时也是食品业 和饮用水卫生检验的指示菌。
4、芽孢的构造：
细菌芽孢构造
2,6—吡啶二羧酸（DPA）
Stages in endospore formation
1, Axial filament formation
束状染色质形成
2, Septum formatiom
隔壁的形成(其中小体积部分即为前芽孢)
3, Engulfment of forespore前芽胞被吞入
（2）菌种鉴定 （3）菌种保藏
8、伴胞晶体（parasporal crystal）
少数芽孢杆菌，如Bacillus thuringiensis （苏云金芽孢杆菌Bt）在形成芽孢的同时， 会在芽孢旁形成一个菱形或双锥形的碱溶性 蛋白晶体（即δ内毒素）称为伴胞晶体。它 的干重可达芽孢囊的约30%，由18种氨基酸 组成，大小约0.6＊2.0μm。伴胞晶体对200 多种昆虫尤其是鳞翅目昆虫的幼虫有毒杀作 用，因此可以用做生物农药。
Caption：
Photocomposite - E. coli on the surface of human skin and hair follicle. Escherichia coli (E. coli) - Gram-negative, facultatively anaerobic, rod prokaryote. Part of human and animal microbiota. E. coli can cause urinary tract infections, traveler‘s diarrhea（腹泻）
性出现
7, Lysis of sporangium, spore liberation芽孢囊裂解，芽孢游离
芽孢形成可分为七个阶段
6、芽孢的萌发：
活化——出芽——生长
“渗透调节皮层膨胀”学说。 芽孢的耐热性在于芽孢衣对多价阳
离子和水分的透性很差和皮层的离子强度很高，从而使皮层产生极高的渗透压去夺取 芽孢核心的水分，其结果造成皮层的充分膨胀，而核心部分的细胞质却变得高度失水， 因而具有极强的耐热性。
(2)荚膜的形成与组成明显受培养基成分 和培养条件的影响（与环境密切相关）。
如肠膜明串珠菌(Leuconosto mesenterondes)以蔗 糖为碳源时合成葡聚糖成分： 例1：人们可以从肠膜明串珠菌的糖被中提 取葡聚糖以制备“代血浆”或葡聚糖。
例2：利用野油菜黄单胞菌的粘液层可提取 黄原胶。它是优良的食品添加剂，又是石 油开采中优良的压浆剂.
例2：外科器械灭菌中，常以破伤风梭菌和产气 荚膜梭菌这两类致病菌的芽孢耐热性作为灭菌 指标。
即121℃加压10分钟或115度灭菌30分钟。
例3：实验室或在发酵工业中，则要以是否能杀死 自然界中存在的耐热性最强的嗜热脂肪芽孢杆菌为 标准，这种细菌的芽孢在121℃下一般需要超过12 分钟才能杀死。
规定湿热灭菌至少要在121℃下维持15分钟。
人，每秒运动体长的30倍，应该达到 ？/秒 51米/秒
西佛曼（M.Silverman）和西蒙（M.Simon）的“拴菌”试验 (tethered-cell experiment)
5、鞭毛的结构
由鞭毛丝．鞭毛钩．基体三部分组成：
鞭毛丝：中空螺旋状、丝状 结构，球蛋白亚基螺旋排列。
鞭毛钩：又称钩形鞘，是连 接鞭毛丝和基体的一个弯曲 筒状部分，蛋白质亚基组成。
1、 菌落特征 colony characteristics
1）菌落colony
单个微生物在适宜的固体培养基或内部生 长、繁殖到一定程度可以形成肉眼可见的、 有一定形态结构的子细胞生长群体称~。
2)菌苔(lawn)：如果将某一纯种的大量细胞密集地 接种到固体培养基表面，结果长成的各“菌落” 互相连成一片，这就是菌苔。
4） 细菌的菌落特征
菌落比较小， 表面湿润、 光滑、比较 粘稠、用接 种环容易挑 起，菌落颜 色十分多样。
2、细菌的琼脂斜面培养
• 在试管斜面固体培养
基的表面以划线法将 菌株接入培养，2～5 天后可以看到因种而
异的群体生长特征。
• 细菌在琼脂斜面划线
培养的生长特征
3、细菌的琼脂柱穿刺培养
4、细菌的明胶柱穿刺培养
基体：由若干个盘状物即 环组成。
G–菌：L环、P环、S环、M环 G+菌：S环，M环
The E. coli Flagellar Structure
G﹣细菌鞭毛
外膜
细胞质膜
外膜
细胞质膜
螺旋丝
钩型鞘 L-环
P-环 肽聚糖 S-环 M-环
G+细菌鞭毛
肽聚糖
细胞质膜
（八） 菌毛
又称纤毛、伞毛、线毛或须毛 等，是一种长在细菌体表的纤 细、中空、短直、数量较多的 蛋白质附属物，具有使菌体附 着于物体表面的功能。
4.荚膜与菌落形态
光滑（Smooth,S-)型菌落——产荚膜的细菌在 固体培养基上形成的菌落表面湿润、有光泽、 呈粘液状，称S-型菌落。 粗糙（Rough,R-)型菌落——不产荚膜的细菌 形成的菌落表面干燥、粗糙、称R-型菌落。
5.荚膜的形成条件
（1）荚膜的形成是微生物的遗传特征之 一，是“种”的特征。但不是细菌的必要 结构，失去荚膜的菌株照样能够生活。
细菌细胞的结构模式图
（九）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。 其功能是向雌性菌株（即受体菌）传 递遗传物质。
细菌细胞的结构模式图
（七）芽孢（Spore)
1、Definition
某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成一 个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性 极强的休眠体，称芽孢
7、芽孢的耐热机制：
——渗透调节皮层膨胀学说
• 芽孢的抗热性在于芽孢衣对多价阳离子和水分透性差及皮
层的离子强度高，从而使皮层有极高的渗透压去夺取核心 部分的水分，其结果造成皮层的充分膨胀，而核心部分的 生命物质却形成高度失水状态，因而产生极强的耐热性。
皮层含有DPA-Ca和大量的交联度低（约6%）、负电荷
但保持潜在萌发力。
• E、一个芽孢萌发只产生一个营养状态的细胞。
• 注意：芽孢没有繁殖意义，仅是一个休眠体
3、产芽孢细菌的种类
在杆菌中能形成芽孢的种类较多，在球菌和螺旋 菌中只有少数菌种可形成芽孢。
• 好氧性的芽孢杆菌属(Bacillus)
• 厌氧性的梭菌属（Clostridium):
• 少数其他杆菌
伴孢晶体 鳞翅目幼虫口服 伴孢晶体在肠道迅速溶解（中肠 pH 为9.0-10.5）
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 pH升高，昆虫全身麻痹而死亡
Bacillus thuringiensis viewed by phase contrast microscopy. The vegetative cells contain endospores (phase bright) and crystals of an insecticidal protein toxin (delta endotoxin). Most cells have lysed and released the spores and toxin crystals (the structures with a bipyramidal shape).