第二章原核微生物特殊结构
第二章 原核微生物 第一节 细菌(2)
质粒
羧酶体
各种营养物和大分子的单体等
气泡 伴孢晶体等
2）颗粒状贮藏物（reserve materials）
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，主要功能是贮存营养物。
（参见P21）
碳源及能源类
贮 藏 物
氮源类
糖原：大肠杆菌、克雷伯氏菌、 芽孢杆菌和蓝细菌等
聚β-羟丁酸（PHB）： 固氮菌、产碱菌和肠杆菌等
硫粒： 紫硫细菌、丝硫细菌、 贝氏硫杆菌等
藻青素：蓝细菌
藻青蛋白：蓝细菌
磷源（异染粒）：迂回螺菌、白喉棒杆菌、 结核分枝杆菌
① 聚-β-羟丁酸（poly-β-hydroxybutyrate, PHB） （参见P21）
类脂性质的碳源类贮藏物
巨大芽孢杆菌 （Bacillus megaterium） 在含乙酸或丁酸的培养 基中生长时，细胞内贮 藏的PHB可达其干重的 60%。
芽孢是细菌的休眠体，在适宜的条件下可以重新转
变常成为规营加养压态蒸细汽胞灭；产菌芽的孢条细件菌：的1保21藏℃多，用15其m芽in孢以。上
115℃，30 min以上 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 学显微镜下观察。（相差显微镜直接观察；芽孢染色）
蓝细菌生长时依靠细胞内的气泡而漂浮于湖水表面，并随风聚集 成块，常使湖内出现“水花”。
气泡的膜只含蛋白质而无磷脂。二种蛋白质相互 交连，形成一个坚硬的结构，可耐受一定的压力。膜 的外表面亲水，而内侧绝对疏水，故气泡只能透气而 不能透过水和溶质。
6）载色体 （Chromatophore）
光合细菌进行光合作用的部位
《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。
第二章 微生物的形态、结构与功能
（一）细菌细胞的基本结构
（1）细胞壁的结构
1）革兰氏阳性菌的细胞壁 G+菌细胞壁是一层，厚约 20～80nm ，由肽聚糖网架 结构填充磷壁质和少量脂类 组成。其中肽聚糖含量高， 约占细胞壁重的40%～90%， 且网状结构致密。 肽聚糖（peptidoglycan）： 由N-乙酰葡萄糖胺(NAG)、 N-乙酰胞壁酸(NAM)和短肽 聚合而成的多层网状结构的 大分子化合物。
真正的核，有核膜、核仁 1至数条，与RNA、组蛋白合 80S(细胞质中),70S(细胞器中) 有丝分裂,减数分裂 有 线粒体、高基体、内质网等 线粒体上 多聚糖,几丁质 10～100μ m
第二章 微生物的形态、结构和功能
原核微生物 “三菌”、“三体”和古生菌 真核微生物 真菌、原生动物和单细胞藻类 非细胞生物 病毒、类病毒、朊病毒等
原核微生物与真核微生物 在细胞结构上的区别
原核微生物与真核微生物 在细胞结构上的根本区别
Table2-1
原核微生物
拟核，无核膜、核仁 1条 70S 二分裂 无 无 细胞膜上 肽聚糖、磷壁质 1～10μ m
生物性状
核 DNA 核糖体 细胞分裂 有性生殖 细胞器 呼吸链 细胞壁成分 大小
真核微生物
三、细菌细胞结构及其功能
细菌的结构可分为一般 结构和特殊结构两部分 基本结构： 细胞壁 细胞膜 拟核 细胞质 内含物 特殊结构： 荚膜、芽孢、鞭毛和纤毛 等部分。
（一）细菌细胞的基本结构
1．细胞壁（cell wall） 细胞壁是位于细胞最外层的一层坚韧而略具弹性 的结构。约占细胞干重的10%～25%；在一般光学显微 镜下不易观察到。
（二）杆菌(Bacillus)
第二章微生物的形态构造汇总
6. 细菌及与之相近的原核微生物细胞
壁中所特有的一些成分:
胞壁酸
磷壁酸
二氨基庚二酸 D-氨基酸
细胞膜
为单位膜结构，半透性膜。由磷脂双分子层和蛋白质 构成。
内膜系统: 由细胞膜向内凹陷和折叠形成的特殊结构,
它们大多数在结构上与细胞膜没有完全分开, 因而不同于 细胞器.
内 膜 系 统
间体 类囊体 载色体 羧酶体
(1)保护作用
(2)屏障作用
(3)鞭毛运动的支点
(4)与细菌的抗原性、致病性及对噬菌体
的敏感性有关
5. 细胞壁缺陷型细菌
在某些时候, 通过人为处理或自然变异,细菌可
失去完整的细胞壁,成为细胞壁缺陷型细菌.
(1)原生质体:细菌完全失去细胞壁. (2)原生质球:革兰氏阴性菌失去内壁层, 保留外壁层. (3)L-型细菌:是某些细菌在特定的环境下基因突变 而产生的, 无完整而坚韧的细胞壁,一般呈多形态.
磷脂
蛋白质 极性基
脂肪酸链
细胞膜模式图
原 核 细 胞 部 分 结 构 模 式 图
质粒
间体
核
核糖体
间体: 又称中体或中间体, 由细胞膜向内凹陷形 成的层状、管状或囊状结构。
间体的功能：
1. 相当于高等生物的线粒体, “拟线粒体” 2.具有合成细胞壁特别是横隔壁所需酶类. 3.与核分裂有关. 4.与真核生物的内质网相似. 5.与芽孢的形成有关.
1.营养细胞
2. 轴丝形成
3.隔膜形成
5.皮层形成
4.前芽胞逐渐形成
6.胞子衣形成
7.芽胞成熟
8.芽胞的释放
芽胞的作用
有助于抵抗不良环境，尤其对干燥、高温有 很强的抗性。
芽胞耐热的机制：
第二章原核微生物的详解2
第二章原核微生物一、名词解释1、荚膜：一些细菌在其细胞表面分泌的、把细胞壁完全包围封住的一种粘性物质，一般成分为多糖，少数为多肽或多糖与多肽的复合物。
荚膜具有保护、贮藏、附着和堆积代谢废物等生理功能。
2、芽孢：某些细菌在它的生活史中的某个阶段或某些细菌遇到不良环境时，在其细胞内形成的一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量低、抗逆（抗热、抗药物、抗辐射等）极强的内生休眠孢子。
产芽孢的细菌主要有好氧的芽孢杆菌属和厌氧的梭菌属。
3、鞭毛：由细胞质膜上的鞭毛基粒长出的穿过细胞壁神像体外的一条纤细的波浪状的丝状物。
4、菌落：由一个细菌繁殖起来的，由无数细菌组成具有一定形态特征的细菌集团。
5、菌苔：细菌在斜面培养基接种线上长成的一片密集的细菌群落。
6、丝状菌：细菌的一种形态，分布在水生境、潮湿土壤和活性污泥中，由柱状或椭圆状的细菌细胞连接在一起，外围有鞘。
如铁细菌，丝状硫细菌等。
7、菌胶团：有些细菌由于其遗传特性决定，细菌之间按一定的排列方式互相黏集在一起，被一个公共荚膜包围形成一定形状的细菌集团叫菌胶团。
8、衣鞘：球衣菌属、纤发菌属、发硫菌属、亮发菌属、泉发菌属等丝状体表面的粘液层或荚膜硬质化，形成一个透明坚韧的空壳，叫衣鞘。
9、黏液层：有些细菌的表面分泌的黏性的疏松地附着在细菌细胞壁表面上的，与外界没有明显边缘的多糖。
二、选择题1.革兰氏阴性菌细胞壁的⑤成分比阳性菌高。
①肽聚糖②磷壁酸③类脂质④蛋白质⑤类脂质和蛋白质2. ②可作为噬菌体的特异性吸附受体，且能贮藏磷因素。
①脂多糖②磷壁酸③质膜④葡聚糖3. 噬菌体属于病毒类别中的①。
①微生物病毒②昆虫病毒③植物病毒④动物病毒4. 下列微生物中，属于革兰氏阴性菌的是①。
①大肠杆菌②金黄色葡萄球菌③芽孢杆菌④枯草杆菌5. 革兰氏阳性菌对青霉素②。
①不敏感②敏感③无法判断6. 聚－β－羟丁酸可用④染色。
①碘液②伊红③美蓝④苏丹黑7. 属于细菌细胞基本结构的为②。
①荚膜②细胞壁③芽胞④鞭毛8. 原核微生物细胞核糖体大小为③。
环境工程微生物学第二章-原核微生物(2)
（三）细胞的结构
3、细胞质和内含物
5）气泡（gas vocuoles）
（三）细胞的结构
3、ห้องสมุดไป่ตู้胞质和内含物
6）核糖体（ribosome）
略
（三）细胞的结构
4、核区（nuclear region or area）
原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核
（三）细胞的结构
4、核区（nuclear region or area）
核心部分的细胞质却变得高度失水， 因此，具极强的耐热性。
渗透调节皮层膨胀学说
5、特殊的休眠构造——芽孢 6）伴孢晶体（parasporal crystal）
（三）细胞的结构
少数芽孢杆菌，例如苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)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 性蛋白晶体——δ内毒素，称为伴孢晶体。 特点：不溶于水，对蛋白酶类不敏感；容易溶于碱性溶剂。
专性好氧的盐杆菌属（Halobacterium）的细菌，却生活在含氧极少的饱 和盐水中，它们细胞中气泡显著，其作用被认为是使菌体浮于盐水表面， 以保证细胞更接近空气。 有些厌氧性光和细菌利用气泡集中在水下10-30米深处，这样既能吸收适宜 的光线和营养进行光和作用，又可以避免直接与氧接触。
蓝细菌生长时依靠细胞内的气泡而漂浮于湖水表面，并随风聚集成块，常使 湖内出现“水花”。
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。
由含精氨酸和天冬氨 酸残基（1:1）的分枝 多肽所构成，分子量 在25000～125000。
3、细胞质和内含物
2）贮藏物(reserve materials)：
⑤硫粒（sulfur globules） 很多真细菌在进行产能代谢或生物合成时，常涉及对还原性 的硫化物如H2S，硫代硫酸 盐等的氧化。 在环境中还原性硫素丰富时， 常在细胞内以折光性很强的 硫粒的形式积累硫元素。 当环境中环境中还原性硫缺 乏时，可被细菌重新利用。
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
002-1 原核微生物形态-细菌的形状和大小
第 二 章 原 核 微 生 物 形 态
2、原核细胞和真核细胞的区别
1）核、核膜、染色体
原核生物细胞无核膜，有一个明显的核区， 核区集中了主要遗传物质，由一条与类组 蛋白相联系的双链DNA构成的染色体组成。 真核生物细胞则是由一条或一条以上的双链 DNA与组蛋白等结合成的染色体，并由核 膜包围。
第 二 章 原 核 微 生 物 形 态
杆菌有的笔直,有的弯曲,杆菌两端的情况 在分类上很重要。
杆菌两端： 有的象刀切一样整齐(eg.炭疽杆菌）； 有的是钝圆(eg.枯草杆菌)； 有的是尖的(eg.鼠疫巴斯德氏菌）。
杆 状 细 菌 的 排 列 方 式 与 形 态
单杆菌 Note: 杆状细
双杆菌
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
分化：形态和功能的变化，甚至出现特殊结
构； 信号传导：微生物之间及与其它生物间通过 化学信号交流； 进化：细胞适应环境条件而不断地进化。
第 二 章 原 核 微 生 物 形 态
Prokaryotic Cell (Bacillus megaterium)
第 二 章 原 核 微 生 物 形 态
Eukaryotic Cell (L-Cell)
最大和最小细菌的个体大小悬殊：
（Thiomargarita namibiensis）（0.3~1 mm）
10亿 ~ 100 亿倍
（nanobacteria）（50 nm）
第 二 章 原 核 微 生 物 形 态
第 二 章 原 核 微 生 物 形 态
单球菌：细胞沿一个平面进行分裂，分裂后子细胞 分开单独 存在。Eg.尿素微球菌
双球菌：如果子细胞成双成对排列，就是～。Eg.肺 炎双球菌
原核微生物
4）、核区（nuclear region or area）
原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的原 始细胞核。没有核膜和核仁。 它由DNA高度折叠组成。例如：大肠杆菌体长为 1～2微米，但其DNA长度为1100微米，等于菌体 的1000倍，由于高度折叠而只占菌体的很小一部 分。
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）
（3）芽孢的抵抗机制
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。 1.含水率低，38～40％。 （细菌平均含水率在70～90％。） 2.芽孢壁厚而致密。分为三层，外层为蛋白质性质， 中层为皮层，由肽聚糖构成。内层为孢子壁，肽聚 糖构成。芽孢萌发时，孢子壁形成细胞壁。 3.含有耐热性的2，6—吡啶二羧酸。 芽孢变成细胞时， 2，6—吡啶二羧酸消失。 4.含有耐热性的酶。
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；
另外，细菌的大小与个体的发育情况有 关，刚分裂的新细菌小，随发育逐渐变 大，老化后又变小。
二、细胞的结构
另外有的细菌还存在：三分裂和复分裂。
（三）细菌的繁殖 1、裂殖 （fission） 1）、二分裂（binary fission）
四、细菌的群体形态 （一）、在固体培养基上（内）的培养特征
固体培养基：含有1.5～2.0％琼脂
细菌在固体培养基上的培养特征为菌落特征。 菌落：将单个细胞接种到培养基上，给予一定的培养 条件，细菌就会在固体培养基上迅速繁殖形成一个由 无数细菌组成的群落。 不同的菌落的特征有所不同。包括形态、大小、颜色、 透明度等
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
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。
微生物学复习资料
微生物学复习资料第一章原核微生物的形态、构造和功能伴孢晶体：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、方形或不规那么形的碱溶性蛋白质晶体，称为伴孢晶体〔即ð内毒素〕。
L型细菌：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。
1．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“滤过型细菌〞。
对渗透敏感，在固体培养基上形成“油煎蛋〞似的小菌落〔直径在左右〕古生菌：又称古细菌，是一个在进化途径上很早就与真细菌和真核生物相互独立的生物类群，主要包括一些独特生态类型的原核生物，如产甲烷菌及大多数嗜极菌。
革兰氏染色机制：结晶紫液初染和碘液媒染：在细菌的细胞膜内可形成不溶于水的结晶紫与碘的复合物。
乙醇脱色：G＋细胞壁较厚、肽聚糖网层次多和交联致密且不含类脂，把结晶紫与碘的复合物牢牢留在壁内，使其保持紫色；G-细胞壁薄、外膜层类脂含量高、肽聚糖层薄和交联度差，结晶紫与碘复合物的溶出，使细胞退成无色。
复染: G-细菌呈现红色，而G+细菌那么仍保存最初的紫色。
重要性: 革兰氏染色有着十分重要的理论与实践意义。
通过这一染色，几乎可把所有的细菌分成革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌两个大类，因此它是分类鉴定菌种时的重要指标。
又由于这两大类细菌在细胞结构、成分、形态、生理、生化、遗传、免疫、生态和药物敏感性等方面都呈现出明显的差异，因此任何细菌只要通过简单的革兰氏染色，就可提供不少其他重要的生物学特性方面的信息。
第二章真核微生物的形态、构造和功能1子实体：是指在其里面或上面可产生无性或有性孢子，有一定形状和构造的任何菌丝体组织2 菌物界：指与动物界，植物界相并列的一大群无叶绿素，依靠细胞外表吸收有机养料，细胞壁一般含几丁质的真核微生物3 二级菌丝：又称气生菌丝，由基内营养菌丝长出培养基外伸向空间的菌丝。
它是担子菌中由相应的异性的初生菌丝进行体细胞接合而形成的菌丝。
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。
课件-原核微生物PPT课件
防治方法
包括加强监测、提高公众卫生意识、加强环境卫 生管理、实施消毒灭菌等措施。
防治策略
制定科学合理的防治策略，加强国际合作与交流， 共同应对原核微生物的威胁。
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药物筛选
原核微生物可用于筛选具 有抗癌、抗炎等活性的药 物，为新药研发提供有力 支持。
农业领域
生物肥料
原核微生物可用于生产生物肥料， 提高土壤肥力和植物抗病能力。
生物农药
原核微生物可用于生产生物农药， 有效防治植物病虫害，减少化学农 药的使用。
生物固氮
原核微生物可通过固氮作用将空气 中的氮气转化为植物可利用的氮肥， 提高土壤氮素含量。
用。
古菌
01
古菌是一类特殊的原核 微生物，与细菌和真核 生物在进化上都有较大 的差异。
02
古菌的细胞结构较为简 单，一般不含叶绿素和 光合色素，也不进行光 合作用。
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古菌在极端环境下生存 能力较强，如高温、高 压、高盐度等极端环境。
古菌在地球上的分布范 围较广，尤其在温泉、 火山口等地区较为常见。
放线菌
放线菌是一类呈辐射状排列的、具有丝状生长方式的原 核微生物。
放线菌能产生多种抗生素和其他生物活性物质，对人类 和动植物的病害具有一定的防治作用。
放线菌主要生活在土壤中，对土壤中的动植物残骸进行 分解和转化。
放线菌在农业、医药等领域具有广泛的应用价值。
03 原核微生物的生态与环境 影响
土壤中的原核微生物
化学品生产
原核微生物可用于生产燃 料、塑料、溶剂等化学品， 具有环保、可持续等优点。
环境工程(细菌、古菌)2.1
w 或称性丝，每一个有性细菌有1根～4根，参与细 菌有性生殖时细菌间传递遗传物质。
8. 芽孢
某些细菌当环境恶劣时，细胞质浓缩凝集，逐步形成 一个圆形、椭圆形或圆柱形的休眠体，称为芽孢。
w类似（于1）“芽蚕结孢茧的变多蛹层”结构 w 由外至内，依次为 w ①芽孢外壁
由蛋白质、脂类和糖组成
w ②一层或几层芽孢衣
w 细菌：单细胞不分枝的原核微生物。 w 细菌细胞微小而透明，通常用适当染料染色后显微镜观察
（一）细菌的外形与大小
球菌
w 球菌就是球形的细菌，
它是这类细菌的总称， 细胞呈球形或椭圆形。
w l ．单球菌
w 2 ．双球菌
w 3．链球菌
图1-2
w 4 ．四联球菌
w 5．八叠球菌
w 6 ．葡萄球菌
杆菌
膜 菌w 膜或者在液体培养基表面形成 （轻）
w 使培养液混浊（中）
沉淀 w 或产生絮状
（粘重，如菌胶团、活性污泥）。对照
菌沉淀
均匀浑浊
细菌的物理化学性质 小结
（一）细菌表面电荷和等电点(P52-53) 细菌表面带负电荷 ；由细菌表面的蛋白质（两性电解质） 的等电点和外界的pH值所决定。
（二）细菌染色原理及染色方法 1.染色原理 通过染色，可增加菌体与背景的反差，在显 微
w 多层作用—使芽孢对高温、干燥、辐射、酸、碱和 有机溶剂等杀菌因子具有极强抵抗能力
w 芽孢“复苏”—合适的环境中，恢复普通的细胞结构， 失去各类抵抗功能。
能否形成芽孢，芽孢的形状、大小及其在细胞内的位置（如图 ），是细菌种的特征，在分类鉴定上有一定意义。
芽孢结构致密，染料不能渗入，不易着色。
芽胞的特点（P48-49）：
原核微生物—细菌的形态结构及应用
G+细菌的细胞壁结构（Staphylococcus aureus）
肽聚糖(Peptidoglycan）
又称粘肽(mucopeptide)、胞壁质 (murein)或粘质复合物 (mucocomplex)，是细菌细胞壁中 的特有成分。
模块二 原核微生物
Prokaryotic microorganisms
任务一 细菌的形态结构及应用
任务内容
1
发酵工业常用的细菌
2
枯草芽孢杆菌
3
大肠杆菌
4
乳酸杆菌
5
丙酮丁醇梭菌
6
醋酸杆菌
7
棒状杆菌
发酵工业常用的细菌
1、枯草芽孢杆菌 革兰氏阳性菌，形成芽孢，无荚膜，周生鞭毛能运动。生长温度30-39℃。 用途：生产中性蛋白酶、α-淀粉酶。可用于酱油、食醋及饴糖的发酵生产。
构造和成分与菌毛相同，但比菌毛长。 数量仅一至少数几根。 性毛一般见于Ｇ-菌的雄性菌珠中。 其功能是向雌性菌珠（受体菌）传递遗传物质。
鞭毛
菌毛
｝性毛 糖被
一.细菌的特殊结构
5、特殊的休眠构造——芽孢
芽孢Bacillus subtilis
一.细菌的特殊结构
5、特殊的休眠构造——芽孢
概念：某些细菌（主要是G+的两个属----好氧性的芽孢杆菌属和厌氧性 的梭菌属）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，称为芽孢（endospore或spore，偶 译“内生孢子”）。
模块二 原核微生物
Prokaryotic microorganisms
任务一 细菌的形态结构及应用
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荚膜的化学组成：
– 荚膜的含水率在90％—98％， – 其余为多糖、多肽、蛋白质、脂蛋白等。
如肠膜状明串珠菌的荚膜主要成分为葡 聚糖，炭疽杆菌的荚膜含多肽(单体为 D—谷氨酸)，巨大芽孢杆菌的荚膜由蛋 白质与多糖组成。
第二章原核微生物特殊结构
荚膜的功能：
①荚膜的含水率超过90％，具有保护细菌免受外界 干燥的影响； ②荚膜能保护致病菌免受宿主吞噬细胞的吞噬，增 强其致病力，如具有荚膜的S型肺炎链球菌毒性和 致病力均比失去荚膜的R型菌株强； 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菌体表面。
芽孢壁以内的区域的成分与一般细胞相似，称为芽孢的 核心（core）区域，芽孢萌发后孢子壁变为营养细胞的 细胞壁。
第二章原核微生物特殊结构
（2）芽孢的含水率低，约38％～40％， 其中的核心部位的含水率更低，约10 ％～25％。 （3）芽孢中的酶具有耐热性。
第二章原核微生物特殊结构
（4）芽孢中的2,6－吡啶二羧酸 (dipicolinic acid简称DPA)含量高，为 芽孢干重的5％～15％。在芽孢中合成 大量营养细胞和不产芽孢的细菌体内没 有的DPA－Ca，不少学者认为，芽孢形 成过程中，Ca2＋与DPA随即螯合使芽 孢中的生物大分子形成一种稳定而强耐 热的凝胶，芽孢表现耐热性，而当芽孢 萌发形成营养细胞时，DPA消失，耐热 性也随之丧失。
(二)细菌的特殊结构
1．芽孢(Spore)
产生：某些细菌在它的生活史中的某个阶段 或某些细菌为抵御外界不良环境时，在其细 胞内形成一个圆形或椭圆形的内生孢子 （endospore）叫芽孢。 芽孢是抗逆性极强的休眠体，一般的芽孢在 普通条件下可存活几年甚至几十年。
在英国，一种环状芽孢杆菌（B. circulans）
(zoogloea itzigsohn)形成的细菌团块
称为菌胶团，实际上是一种泛称，它有
两个种：枝状动胶菌(Zoogloea ramigera)和垂(悬)丝状动胶菌 (Zoogloea fi第l二ie章原n核d微生u物l特a殊)结。构
能否形成菌胶团是由细菌的遗传特性决定， 同时还受到培养过程中环境条件变化的影响 （如充氧情况、搅拌方式以及水质等 ）。
芽孢耐热机制
DPA-Ca 吡啶二羧酸钙盐 学说
皮层膨胀学说
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 发酵工第业二章原核微生物特殊结构 产毒菌
2.荚膜(Capsule)
荚膜是由一些细菌细胞膜分泌的包封于 细胞壁表面的一种粘性物质 荚膜能相对稳定地附着在细胞壁表面， 使细菌与外界环境有明显的边缘 一般很厚，可达200nm，有的细菌荚膜 很薄，在200nm以下，称微荚膜 （microcapsule）。
图2－13 细菌荚膜
第二章原核微生物特殊结构
是否能形成荚膜是由微生物的遗传决定的， 但还受到环境条件和营养条件的影响。 荚膜并不是细菌的必要结构，荚膜的有无并 不影响细菌的生存 。 一般认为，在碳氮比高和强的通气条件的培 养基中有利于好氧细菌荚膜形成，有些细菌 甚至要求在较低的温度条件下，如大肠杆菌。
第二章原核微生物特殊结构
芽孢位于 菌体中部
枯草芽孢杆菌 梭状芽孢杆菌
芽孢位于菌体 中部与端头之
间
第二章原核微生物特殊பைடு நூலகம்构
芽孢位于菌 体一端
破伤风杆菌
芽孢的形成
图示为苏云金芽孢杆菌。
第二章原核微生物特殊结构
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
第二章原核微生物特殊结构
的芽孢在植物标本上已保存了200～300
第二章原核微生物特殊结构
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。
第二章原核微生物特殊结构
芽孢具有以下特点
（1）芽孢壁厚而致密，分三层：
– 外层是芽孢外壳，为蛋白质性质。 – 中层为皮层，由肽聚糖构成，含大量2，6－吡啶二羧酸。 – 内层为孢子壁，由肽聚糖构成，包围芽孢细胞质和核质,
第二章原核微生物特殊结构
3．粘液层(Slime layer)
产生：有些细菌不产荚膜，其细胞表面 仍可分泌粘性的多糖，疏松地附着在细 菌细胞壁表面上，与外界没有明显边缘， 这叫粘液层 在废水生物处理过程中有生物吸附作用， 在曝气池中因曝气搅动和水的冲击力容 易把细菌粘液冲刷入水中，以致增加水 的粘度，同时可被其他微生物作为营养 利用。
芽孢着生的位置依细菌种的不同而不同 能产生芽孢的细菌属不多，最主要是好氧的 芽孢杆菌属(Bacillus)和厌氧的梭状芽孢杆菌 属(Clostridium)，其中的所有细菌都是具有 芽孢的革兰氏阳性杆菌。 球菌中只有芽孢八叠球菌属(Sporosarcina) 产芽孢。 弧菌中只有芽孢弧菌属(Sporovibrio)产芽孢。 螺菌中的孢螺菌属（Sporospirillum）也产 芽孢。 芽孢的有无、形态、位置及大小是细菌分类 鉴定依据之一。
第二章原核微生物特殊结构
被粘液层包裹的细胞
第二章原核微生物特殊结构
固氮菌自由生长形成的粘液层
生长在含碳氢化合物的培养基上的菌落
第二章原核微生物特殊结构
4．菌胶团
定义：狭义的菌胶团是指多数细菌按一 定的排列方式粘集在一起，共同由一个 荚膜包围形成具有一定形状的细菌聚集 体。 在微生物学领域里，习惯将动胶菌属
第二章原核微生物特殊结构
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
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Sephadex 污水处理
三次采油
菌胶团
成分
多糖 多肽
第二章原核微生物特殊结构
负染色相差显微照片
电镜切片图
第二章原核微生物特殊结构
研究芽孢的意义在于：
– 芽孢的有无、形态、大小和着生位置是细菌分类 和鉴定中的重要指标；
– 以是否能消灭芽孢作为衡量各种消毒灭菌手段合 理性的最重要的指标；
– 菌种保藏中多用产芽孢细菌的芽孢作为保藏对象， 方便长期保存。
芽孢不易着色，但可用孔雀绿染色。
第二章原核微生物特殊结构