原核生物的形态、构造及功能
《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。
第一章 原核生物
蓝细菌
巨大芽孢杆菌
大肠杆菌 肺炎球菌 嗜血流感菌
nanobacteria 50nm
纳米细菌
How to comprehend bacterial size?
A、芝麻（3毫米）= ？ 个E.coli 长度。 1500个
B、头发直径（60微米）= ？ 个E.coli “肩并肩”紧挨在一块。 120
3、螺旋菌（spirilla）
弧菌 螺菌 螺旋体菌
弧菌：
蛭 弧 菌
菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈， 形似“C”字或逗号，鞭毛偏端生。
霍乱弧菌
螺菌
菌体回转如螺旋，螺
旋数目和螺距大小因
（a）具有可见的双极生鞭毛的迂回螺菌（×4种50）而异。鞭毛二端生
（b）迂回螺菌；相差显微镜（ ×550）
细胞壁坚韧，菌体较 硬。
蜡样芽胞杆菌L型的镜下形态（多形性）
细菌L型生长缓慢，营养要求高，对渗透压敏感，普通营养基上 不能生长，培养时必须用高渗的含血清的培养基。
细菌L型在高渗的含血清的培养基上生长后形成三种类型的菌落
油煎蛋样菌落 （典型L型菌落）
颗粒型菌落
丝状菌落
原生质体（protoplast)：是指在人为条件 下，用溶菌酶除尽原有细胞壁或用青霉素 抑制新生细胞壁合成后，所得到的仅有一 层细胞膜包裹着的圆球状渗透敏感细胞， 一般由革兰氏阳性细菌形成。
革兰阴性菌细胞壁特殊组分
周质空间（periplasmic space）
在革兰氏阴性细菌中，一般指其外膜与细胞膜之 间的狭窄空间（宽约12~15nm），呈胶状。
在周质空间中，存在着多种周质蛋白 （periplasmic proteins），包括： ①水解酶类，例如蛋白酶、核酸酶等； ②合成酶类，例如肽聚糖合成酶； ③结合蛋白（具有运送营养物质的作用）； ④受体蛋白（与细胞的趋化性相关）。
原核微生物的形态结构和功能
第一章原核微生物的形态结构与功能第一节细菌细菌（Bacteria）是一类个体微小、具有细胞壁的单细胞原核微生物一、细菌的个体形态1、球菌（Coccus）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。
（1）单球菌如尿素微球菌（Micrococcus urea）e。
（2）双球菌如肺炎双球菌（Diplococcus pneumoniae）。
（3）链球菌如乳链球菌（Streptococcus lactis）。
（4）四链球菌如四链微球菌（Micrococcus tetragehus）。
（5）八叠球菌如尿素八叠球菌（Sarcina ureae）。
（6）葡萄球菌如金黄色葡萄球菌（Staphylococcusaureus）。
2、杆菌（Bacillus）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。
3、螺旋菌（Spirilla）包括：弧菌、螺菌、螺旋体。
4、细菌的特殊形态柄细菌、肾形菌、臂微菌、网格硫细菌、贝日阿托氏菌（丝状）、具有子实体的粘细菌、三角形、方形等特殊形态的细菌。
二、细菌的个体大小细菌大小的测定：（1）测量：测微尺（2）长度单位：微米（ m）（3）表示：球菌：直径杆菌：宽义长螺菌：宽、长、螺距细菌大小测量结果的影响因素：个体差异；干燥、固定后的菌体会一般由于脱水而比活菌体缩短1/3-1/4；染色方法的影响，一般用负染色法观察的菌体较大；幼龄细菌一般比成熟的或老龄的细菌大；环境条件，如培养基中渗透压的改变也会导致细胞大小的变化。
细菌细胞的重量约为1义10 -9〜1X10—10mg,即每克细菌约含1〜10万亿个菌体细胞三、细菌的细胞结构与功能（一）细菌细胞的基本结构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。
（1）实细胞壁存在的方法：1）细菌超薄切片的电镜直接观察；2）质、壁分离与适当的染色，可以在光学显微镜下看到细胞壁；3）机械法破裂细胞后，分离得到纯的细胞壁；4）制备原生质体，观察细胞形态的变化。
微生物 第二章 原核生物细胞的形态与结构
第二章原核生物的形态、构造和功能P12-41第一节细菌细菌：是一类细胞细短（直径约0.5um,长0.5~5um）、结构简单、胞壁坚韧、二分裂繁殖、水生性强的单细胞原核生物(周德庆版P13)生活特性：喜温暖、潮湿、富含有机物微碱环境（大多数）腐生或寄生，好氧或厌氧，自养或异养一、细菌的形态与大小P121、基木形态：3种（球状杆状、螺旋状）在自然界中，杆菌最常见，球菌次之，而螺旋状的最少。
2、大小：度量细菌大小的单位是微米级（um）球状：0.5~1mm（直径)光学显微镜、油镜观察）杆状：0.2~1mm（直径）X1~80mm（长度）螺旋状：0.3~1mm（直径）X1~50mm（长度）(长度是菌体两端点之间的距离，而非实际长度）3、测定方法：显微镜测微定:显微照相后根据放大倍数进行测算4、细菌大小测量结果的影响因素1)个体差异；2)干燥、固定后的菌体会一般由于脱水而比活菌体缩短1/3-1/4；3)染色方法的影响，一般用负染色法观察的菌体较大；4)幼龄细菌一般比成熟的或老龄的细菌大；5)环境条件，如培养基中渗透压的改变也会导致细胞大小的变化。
简单染色法正染色革兰氏染色法鉴别染色法抗酸性染色法芽孢染色法死菌姬姆萨染色法负染色：荚膜染色法等细菌染色法周德庆版P15活菌：用美蓝或TTC（氧化三苯基四氮唑）等作活菌染色二、细菌的细胞结构与功能P14一般构造（一）细胞壁概念：是紧贴细胞质膜外侧的一层厚实、坚韧的外被。
主要成分：肽聚糖构成细胞壁的功能：1）固定细胞外形和提高机械强度，保护细胞免受渗透压等外力损伤2）为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需；3）渗透屏障，阻拦大分子有害物质（水解酶和某些抗生素）进入细胞；4）赋予细菌特定的抗原性、致病性和对抗生素和噬菌体的敏感性。
1、革兰氏阳性细菌细胞壁特点：厚度大（20-80nm）化学组分简单，一般只含90%肽聚糖和10%磷壁酸。
（1）肽聚糖（peptidoglycan，金黄色葡萄球菌为例）特点：由25-40层左右的网格状分子，交联度75%，厚20~80nm。
第一章原核生物的形态结构和功能
第一章原核生物的形态结构和功能原核生物是生物界中最原始的一类生物，包括细菌和古细菌两大类，它们与真核生物相比，形态结构和功能上存在着一些差异。
本文将从细胞结构、细胞壁、细胞核以及细胞器等方面对原核生物的形态结构和功能进行详细介绍。
首先，原核生物的细胞结构相对简单，通常由一个细胞质和一个细胞膜组成。
细胞质主要由水、有机分子和无机离子组成，其中最显著的特点是缺乏明显的细胞器。
与之相比，真核生物的细胞结构相对复杂，包含多个细胞器如线粒体、内质网和高尔基体等。
这种差异使得原核生物在一些基础代谢和调控过程上与真核生物存在一定的差异。
其次，原核生物的细胞壁在形态结构和组成上与真核生物也存在差异。
细菌的细胞壁主要由肽聚糖和多肽组成，可以分为两类：革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌。
革兰氏阳性细菌的细胞壁较厚，同时含有较多的脂质和肽聚糖，而革兰氏阴性细菌的细胞壁相对较薄，肽聚糖含量较低。
古细菌的细胞壁则由一种叫做休眠理论的特殊聚酯类物质组成，与细菌的细胞壁有很大的区别。
真核生物的细胞壁则是由纤维素和壳聚糖构成。
再次，原核生物的细胞核也与真核生物有所不同。
细菌的细胞核一般是一个圆形或椭圆形的结构，内部没有核膜，其中含有DNA和少量的RNA。
古细菌的细胞核则构成了一个类似于真核细胞的核膜，内外分别含有DNA和RNA。
而真核生物的细胞核则具有明显的核膜，内部还有核仁、染色质和核糖体等。
最后，原核生物的细胞器相对简单，通常只有核糖体等。
核糖体是原核生物中重要的蛋白质合成工厂，由rRNA和蛋白质组成。
与之不同，真核生物的细胞器更为复杂，包括线粒体、内质网、高尔基体等。
这些细胞器在生物代谢和细胞功能中扮演着重要的角色。
综上所述，原核生物的形态结构和功能与真核生物存在显著差异。
原核生物的细胞结构相对简单，缺乏明显的细胞器；细胞壁的组成和形态也与真核生物不同；细胞核的结构也与真核生物存在差异；原核生物的细胞器相对简单，只包括核糖体等。
原核生物的形态、构造及功能
原核生物在生态系统中的作用
生产者：原核生物通过光合作用、化能 合成等方式制造有机物，为生态系统提 供能量和物质基础。
消费者：部分原核生物如细菌、原生动 物等可作为消费者，参与生态系统的食 物链。
分解者：原核生物中的某些种类如细菌、 放线菌等可以分解动植物遗体和有机物， 为生态系统提供物质循环和能量流动。
在农业上的应用
固氮作用：原核 生物能够将空气 中的氮气转化为 植物能够利用的 氮素，促进植物
生长
生物防治：一些 原核生物能够产 生具有抗菌、抗 病毒作用的物质， 用于防治植物病
害
促进植物生长： 一些原核生物 能够产生生长 素等植物激素， 促进植物生长
生物固碳：原核 生物能够吸收大 气中的二氧化碳， 并将其固定在生 物体内或土壤中， 有助于减缓气候
蓝藻的构造
细胞壁：由肽聚 糖构成，具有保 护作用
细胞膜：由磷脂 和蛋白质组成， 具有选择透过性
细胞质：含有核糖 体、叶绿素等细胞 器，进行蛋白质合 成和光合作用
细胞核：由DNA 和蛋白质组成，控 制细胞生长和分裂
原核生物的构造特点
细胞壁：由肽聚糖构成，具有保 护作用
细胞膜：由磷脂双分子层构成， 具有通透性
原核生物的应用
在医学上的应用
疫苗生产：利用原核生物表达系统生产疫苗，如大肠杆菌表达的流感疫苗 基因治疗：通过原核生物载体将目的基因导入人体，治疗遗传性疾病和癌症 生物制药：利用原核生物表达系统生产具有生物活性的蛋白质药物，如胰岛素 诊断试剂：利用原核生物表达系统生产诊断试剂，用于检测疾病和病原微生物
功能上的区别
细胞壁成分：原 核生物细胞壁成 分主要是肽聚糖， 而真核生物细胞 壁成分主要是纤
维素。
细胞膜成分：原 核生物细胞膜成 分主要是磷脂和 蛋白质，而真核 生物细胞膜成分 主要是磷脂、蛋 白质和胆固醇。
原核生物的结构和功能
原核生物的结构和功能原核生物是地球上最古老的生命形式之一，其结构和功能在生物进化中起着重要的作用。
本文将就原核生物的结构和功能展开论述。
一、细胞结构原核生物的细胞结构相对简单，通常由一个单细胞组成，没有真正的细胞核。
原核生物的细胞主要由两个重要的部分组成：细胞质和核区。
1. 细胞质细胞质是原核生物细胞的主要部分，包含许多细胞器和细胞溶液。
细胞质内含有原核生物进行各种生命活动所需的物质和能量。
此外，细胞质还具有细胞质基质和细胞质骨架，提供细胞结构的支持和维持细胞形态。
2. 核区原核生物的核区类似于真核生物的细胞核，但没有真正的核膜将其与细胞质分开。
核区主要包含原核生物的遗传物质——DNA（脱氧核糖核酸）。
DNA是原核生物的遗传信息的储存库，控制细胞的生命活动和传递遗传信息。
二、细胞功能原核生物的细胞拥有一系列重要的功能，下面将重点介绍其呼吸作用、光合作用和运动功能。
1. 呼吸作用原核生物的呼吸作用通常是通过无氧呼吸或厌氧呼吸完成的。
无氧呼吸是指细胞在氧气缺乏的情况下进行代谢作用，产生能量和废物（通常为乳酸或酒精）。
厌氧呼吸则是指细胞在完全缺乏氧气的情况下进行能量代谢，产生废物（通常为硫化氢、甲烷等）。
呼吸作用为原核生物提供所需的能量。
2. 光合作用某些原核生物如蓝藻和细菌等通过光合作用来获取能量。
光合作用是指原核生物利用阳光能将水和二氧化碳转化为有机物和氧气的过程。
这种能量转化对地球生态系统的平衡起着重要作用，同时释放的氧气也为其他生物提供了呼吸所需的氧气。
3. 运动功能原核生物的运动功能通常是通过鞭毛或纤毛来实现的。
鞭毛和纤毛是一种细长的细胞器，能够帮助细胞在液体介质中移动。
它们通过周期性的摆动或扭曲运动来推动细胞的移动，使原核生物能够在不同的环境中寻找适宜的生存条件。
结论原核生物的结构和功能在生物界起着重要的作用。
虽然其细胞结构相对简单，但原核生物通过呼吸作用、光合作用和运动功能等，能够适应不同的环境并进行各种重要的生命活动。
原核生物的形态构造及功能
原核生物的形态构造及功能原核生物是一类单细胞生物，其形态构造相对简单，但在其细胞结构和功能上有许多独特之处。
首先，原核生物的细胞结构较为简单，由细胞质、细胞壁和细胞核组成。
细胞质是细胞内的胞质基质，包含有机分子、无机盐和许多细胞器。
细胞壁是位于细胞质外侧的一层坚硬的壁，为细胞提供保护和稳定的支持。
相对于真核生物，原核生物的细胞壁构造较为简单，一般分为两类：细菌的细胞壁主要由肽聚糖和肽聚肽构成，而蓝藻细菌的细胞壁则由多糖构成。
细胞核是原核生物的遗传物质DNA的储存和复制中心，通常位于细胞质的一侧，并未有膜包围，称为核区。
其次，原核生物的功能和真核生物有很大的差异。
原核生物的细胞呼吸和糖酵解等能力相对较弱，因此它们通常采取靠周围环境中的有机物或无机盐进行代谢的方式。
另外，原核生物的光合作用也存在一定差异。
光合作用在许多细菌中存在，但与植物细胞的光合作用相比较，原核生物的光合作用通常较为简单，仅具备基本的光合色素和单位的光合酶等。
这些特性导致原核生物的菌落、数量和代谢多样性较低。
此外，原核生物的染色体结构也不同于真核生物。
原核生物的染色体通常为环状，不与蛋白质进行关联，而真核生物的染色体为线性，与蛋白质形成染色质复合物。
最后，原核生物还通过一些特殊的结构来完成其他的功能需求。
例如，一些细菌利用纤毛或鞭毛来进行运动，这些结构由蛋白质组成并通过细胞膜延伸到细胞外。
纤毛和鞭毛能够有效地推动细菌前进或使其趋向化学物质。
此外，一些原核生物如细菌通过草酰乙酸、草酸盐或氮酸盐等在环境中获取能量和碳源，并通过化学过程进行代谢。
综上所述，原核生物在细胞结构和功能上与真核生物有很大的差异。
虽然形态构造相对简单，但原核生物通过其特殊的细胞结构和功能适应了各种环境并完成了多样的生物功能。
第一章 原核生物的形态、构造和功能1
古生菌（ Archaea）的细胞壁
•古生菌又称古细菌（ Archaebacteria）或称古菌，是一类在进化途径上 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。
在古生菌中，除 Thermoplasma没有细胞壁外，其余都具有与真细菌功 能相似的细胞壁。然而，从化学成分来看，真细菌与古生菌的差别甚大。 据已被研究过的一些古生菌而言，其细胞壁中都不含真正的肽聚糖， 有些含假肽聚糖。
(2)细胞膜（cell membrane）
又称细胞质膜（ cytoplasmic membrane）、质膜（plcell membrane （ inner membrane），是一层紧贴在细胞壁内侧，包围着细胞质的柔软、 脆弱、富有弹性的半透性薄膜，厚7～8nm，由磷脂（占20％～－30％）和 蛋白质（占50％－70％）组成。
原生质体（ protoplast）
指在人为条件下，用溶菌酶除尽原有细胞壁或用青霉素抑制新生细胞壁
合成后，所得到的仅有一层细胞膜包裹的圆球状渗透敏感细胞，它们只能用
等渗或高渗培养液保存或维持生长。 G+细菌最易形成原生质体，这种原生质体除对相应的噬菌体缺乏敏感 性，不能进行正常的鞭毛运动和细胞不能分裂外，仍保留着正常细胞所具
细菌的染色
细菌细胞既微小又透明，故需经过染色才能作显微观察，常用的为革兰
氏染色法 简单染色法 正染色 鉴别染色法 死菌 细菌染色法 负染色：荚膜染色法等 活菌：用美蓝（即亚甲蓝）或 TTC（氯化三苯基四氮唑） 等作活菌染色 革兰氏染色法 抗酸性染色法 芽孢染色法 吉姆萨染色法
革兰氏染色（Gram stain）
原核生物的形态、构造和功能知识点整理
原核生物的形态、构造和功能知识点整理一、原核生物：无真正的细胞核结构，细胞核被称作拟核。
不进行有丝分裂二、细菌1.基本特征：二分裂、水生性强（偏碱）2.形态大小1)群体形态●在固体培养基上●观察形态特征：大小、形态、隆起情况、边缘情况、颜色和透明度等●影响菌落形态特征因素：临近菌落、组成菌落的细胞结构和生长行为、培养条件和培养时间●细菌的菌落特征：湿润、粘稠、较光滑、较透明、易挑取、质地均匀、菌落各部分颜色一致、菌落较小等●在半固体培养基上的群体形态●半固体琼脂培养基：判断细胞的呼吸类型和运动能力●明胶半固体培养基：细菌是否产蛋白酶●在液体培养基上的群体形态2)细胞的个体形态●球菌：球状（单个）或近似球状（几个连在一起，稍扁），●杆菌：单杆、双杆、链状、栅状、八字状●工业常用：●致病杆菌：●螺旋菌●弧菌：螺旋不满一圈●螺菌：螺旋2~6环，菌体坚硬●螺旋体：旋转6环以上，菌体柔软●异常形态：处于幼龄或生长条件适宜时为正常整齐形态，处于较老或异常条件下，细胞出现异常形态●畸形●衰退形3)大小●表达方法●球状：直径表示●杆状和螺旋菌：宽度×长度●细菌大小测量结果差异规律：干燥的比活菌短、液体培养的大于固体培养的、幼龄比老龄和成熟的大、培养基渗透压变大细胞变小3.细菌的细胞构造1)一般结构●细胞壁●主要成分：肽聚糖●主要功能：固定外形和提高机械强度、细胞生长分裂和鞭毛运动所必须、阻止大分子有害物质、赋予细菌特定抗原性以及抗生素噬菌体敏感性。
●青霉素●作用于G+菌抑制细胞壁肽聚糖合成●应用：配合溶菌酶制备原生质体、制备细胞壁缺失细胞有利于代谢产物和合成酶渗漏、制备青霉素抗性标记、检验营养缺陷型菌株淘汰野生菌株●溶菌酶：破坏β-1，4-糖苷键●缺壁细胞●人工去壁●原生质体：人为条件下溶菌酶除去细胞壁，青霉素抑制新壁合成所得到的渗透状态敏感细胞，一般为革兰氏阳性菌●球状体：原生质体处理后还剩下部分残余细胞壁的圆球型原生质体，多为革兰氏阴性菌●共同点：无完整细胞壁、细胞呈圆球状、对渗透压极其敏感、革兰氏染色为阴性、不能运动、细胞不分裂、对噬菌体不敏感●自生进化或突变●L型菌：自发突变使细胞壁缺损●支原体：细胞膜具有较高机械强度●细胞膜●概念：包围着细胞质的半透性薄膜，由磷脂和蛋白质构成●生理功能：维持细胞渗透压稳定、选择性控制细胞的物质进出、合成细胞壁的场所、鞭毛着生和供能部位、产能场所●间体：细胞膜内褶形成的囊状结构●表层间体与某些酶分泌有关●深层间体与DNA复制、分配及细胞分裂有关●细胞质和包含体●定义：①、被细胞膜包围除核区外的部位②、细胞质内显微镜下可见的大分子物质●质粒：游离于原核生物核基因以外的具有独立复制能力的小型共价闭环DNA分子●典型质粒：F质粒（性别和转移）、R质粒（抗药性）、Col质粒（抑制杀死近源细菌）、Ti质粒和Ri质粒（诱癌）、Mega质粒（巨大质粒，共生固氮）、降解性质粒●特点：可自我复制能稳定遗传、基因工程载体、可自行消失但不能自发产生、存在与否不影响细菌生存●贮藏物：一类由不同化学物质积累的不溶性颗粒，用于贮藏营养物，以多聚物存在●聚-β-羟丁酸：脂质碳源贮藏物，生产生物降解塑料的良好原料●多糖类贮藏物：包括糖原和淀粉粒●异染粒：贮藏磷元素和能量，降低细胞渗透压2)特殊结构●鞭毛：细菌体表的丝状蛋白质附属物、具有运动功能（但非生物所必须）●着生方式：●糖被：包被于细胞壁外厚度不定的胶状物质。
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 原核生物的形态结构和功能
二、细胞膜
61
62
磷脂分子结构
63
细胞膜构造模式图
64
液态镶嵌模型(fluid mosaic model)
膜的主体是脂质双分子层 脂质双分子层具有流动性 整合蛋白疏水端溶于脂质双分子层疏水内层 外周蛋白含亲水基团-极性头端，侧向运动， 完成功能 脂质分子间或脂质与蛋白质间无共价结合 海洋—冰山 不同生活时期，蛋白种类、数量不同
37
（二）G-的细胞壁
壁薄、层次多、成分复杂、肽聚糖层薄 E coli中，四肽尾的第三个氨基酸不是LLys, 而是二氨基庚二酸（m-DAP） 没有特殊肽桥，通过甲四肽尾的第四个 D-Ala的羧基与乙四肽尾的第三个氨基酸 m-DAP相连，形成稀疏、机械强度较差 的肽聚糖网套。
39
1. G-细菌——E.coli肽聚糖结构
3
放线菌
霍乱弧菌
4
原核生物分为
细菌 放线菌 蓝细菌 支原体 立克次氏体 衣原体
5
6
第一节 细菌
细菌：是一类细胞细而短（细胞直径约
0.5um,长度约0.5~5um)、结构简单、细胞 壁坚韧、以二等分裂方式繁殖和水生性较 强的原核微生物。
7
细菌的菌落 及菌苔
微生物的种类
•
双糖单位 由一个N-乙酰葡糖胺
•
•
与一个N-乙酰胞壁酸分子通过1,4-糖苷键连接而成； 短肽尾 由四个氨基酸连在N-乙 酰胞壁酸上，即L-丙氨酸 D谷氨酸 L-赖氨酸 D- 丙氨酸； 肽桥 氨基端与前肽聚糖肽尾的 第4氨基酸—D-丙氨酸的羧基相 连，它的羧基端与后一肽聚糖肽 尾的第3氨基酸—L-赖氨酸的氨 基相连，使两个肽聚糖交联。
原核生物的形态、构造和功能
原核生物的形态、构造和功能2细菌是一类细胞细短、结构简单，胞壁坚韧，多以二分裂方式繁殖和水生性较强的原核生物。
一、细菌的形态构造及其功能：（一）形态与染色1、基本外形：球状——球菌；杆状——杆菌；螺旋状——螺旋菌。
（1）球菌：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。
细胞呈球状或椭圆形。
（2）杆菌：杆状或圆柱形，径长比不同，短粗或细长。
细菌中种类最多。
（3）螺旋菌：细胞呈弯曲杆状的细菌统称为螺旋菌。
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（菌体只有一个弯曲，形似C字）和螺旋菌（螺旋状，超过1圈）。
与螺旋体，区别：无鞭毛。
弧菌：偏端单生鞭毛或丛生鞭毛螺旋菌：两端都有鞭毛细菌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）。
异常形态：一般，幼龄，生长条件适宜，形状正常、整齐。
老龄，不正常，异常形态。
畸形：由于理化因素刺激，阻碍细胞发育引起。
衰颓形：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。
2、细菌染色法由于细菌细胞既小又透明，故一般先要经过染色才能作显微镜观察。
二、细菌的细胞构造（一）细菌细胞的一般构造基本结构是细胞不变部分，每个细胞都有，如细胞壁、细胞膜、细胞核。
1、细胞壁①概念：细胞壁：是细胞质膜外面具有一定硬度和韧性的壁套，使细胞保持一定形状，保障其在不同渗透压条件下生长，即使在不良环境中也能防止胞溶作用。
真细菌的细胞壁由肽聚糖构成，而古细菌细胞壁组成物质极为多样，从类似肽聚糖的物质、假肽聚糖，到多糖、蛋白质和糖蛋白。
真细菌细胞壁由肤聚糖构成，肤聚糖是N-乙酰氨基葡萄糖(NAG)和带有交替排列的D-型或L-型氨基酸侧链的N-乙酰胞壁酸(NAM)的多聚体。
它是高度的交联的分子，使得细胞具有刚性、强度和保护细胞抵抗渗透压的裂解。
肽聚糖有许多独特的特性，如D-型氨基酸，它可作为抗生素攻击肽聚糖的靶目标(抗生素通过抑制或干扰肽聚糖合成而使细胞壁缺损)。
原核生物的形态,构造和功能
，螺旋数目2-6环。鞭毛二
端生。细胞壁坚韧，菌体 较硬。 螺旋体：螺旋数目大于6环 ，菌体柔软，无鞭毛，大 多数是致病菌。
螺旋菌与疾病
1、霍乱弧菌
Picture 1
2、梅毒螺旋体
Picture 2
4. 特殊形态
1）柄杆菌（prosthecate bacteria）
细胞上有柄(stalk), 菌丝(hyphae),附器 (appendages)等细胞 质伸出物，细胞呈杆 状或梭状，并有特征 性的细柄。
式常因生长 阶段和培养 条件而发生 变化，一般 不作为分类
链状杆菌
球杆菌
依据。
杆菌与疾病
1、结核分枝杆菌
Picture 1
2、炭疽杆菌
Picture 2
3、破伤风梭菌
Picture 3
3. 螺旋菌
螺旋状的细菌，称为螺旋菌。
螺旋菌形态
弧菌：菌体只有一个弯曲，
其程度不足一圈，形似 C 字 或逗号，鞭毛偏端生。 螺旋菌：菌体回转如螺旋
Cell wall
分离获得纯细胞壁
细菌细胞结构
1）细胞壁的功能：
（1）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。 （2）为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需;
（3）阻拦大分子有害物质（某些抗生素和水解酶）进入细 胞。 渗透屏障，阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物质 （分子量大于800）进入细胞，保护细胞免受溶菌酶、 消化酶和青霉素等有害物质的损伤;Fra bibliotek肽聚糖
外膜
肽聚糖 周质空间 膜蛋白
脂类
细胞膜
G＋
G－
G Cell Wall
-
A 肽聚糖
埋藏在外膜层之内，是仅由1~2层肽聚糖
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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。
PHB无毒、可塑、易降解， 被认为是生产医用塑料、 聚-β-羟丁酸 生物降解塑料的良好原料。
Ⅱ. 多糖类贮藏物 糖原粒
淀粉粒
在真细菌中以糖原为多
糖原粒较小，不染色需用电镜观察， 用碘液染成褐色，可在光学显微镜下看到。 有的细菌积累淀粉粒，用碘液染成深蓝色。
生长迅速的细菌，DNA复制先于分裂，细胞含有2～4个核。
细菌细胞的一般构造——小结
G＋细菌的细胞壁 细胞壁 G－细菌的细胞壁 古生菌 缺壁细菌 细胞膜 细胞质 核区 间体 细胞内含物 核基因组
2. 细菌细胞的特殊构造
仅在部分细菌中才有的或在特殊环境
条件下才形成的构造。
（1）糖被 （2）鞭毛 （4）性毛 （5）芽孢
（4）核区（nuclear region or area）
核区指原核生物所
特有的无核膜包裹、无 固定形态的原始细胞核。
功能：负载遗传信息。
拟核（nucleoid） 核质体（nuclear body）
核区
原核（prokaryon） 核基因组（genome）
核区的化学成分是一 大型的环状双链DNA分子， 一般不含蛋白质，长度为
细胞膜的生理功能
① 选择性地控制营养物质和代谢产物的运送； ② 是维持细胞内正常渗透压的屏障； ③ 合成细胞壁和糖被的重要基地； ④ 膜上含有能量代谢的酶系，是细胞的产能场所； ⑤ 是鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位。
间体（或中体，mesosome）
细胞膜内褶而形 成的囊状构造，其中 充满着层状或管状的
时，在细胞内以折光性很
强的硫粒形式积累硫元素。
当环境中还原性硫缺乏时， 可被细菌重新利用。
微生物贮藏物的特点及生理功能：
不同微生物其贮藏性内含物不同； 例如，厌气性梭状芽孢杆菌只含PHB， 大肠杆菌只贮藏糖原， 但有些光合细菌二者兼有。
微生物合理利用营养物质的一种调节方式。
环境中缺乏能源而碳源丰富时，细胞贮藏较多的碳
源类内含物，甚至达细胞干重的50%，如果把这样的细胞
移入有氮的培养基时，这些贮藏物将被作为碳源和能源而
用于合成反应。
以多聚体的形式存在，有利于维持细胞内环境的平 衡，避免不适合的pH、渗透压等的危害； 例如，羟基丁酸分子呈酸性， 当其聚合成聚 -β- 羟丁酸（PHB）就成为中性脂肪酸， 这样能维持细胞内中性环境，避免菌体内酸性增高。
（3）菌毛
（6）伴孢晶体
（1）糖被（glycocalyx）
① 糖被的概念 ② 糖被的分类 ③ 糖被的功能
④ 糖被的应用
① 糖被的概念
包被于某些细菌细胞壁外的一层厚 度不定的胶状物质。
葡聚糖
纯多糖 多糖 杂多糖 糖被成分
果聚糖
纤维素
……
海藻酸 透明质酸
……
多肽
聚-D-谷氨酸 ……
多肽和多糖 蛋白质
或膜外蛋白(extrinsic protein)
膜蛋白占细菌细胞膜的50%～70%，
比任何一种生物膜都高， 而且种类也多。
——细胞膜是一个重要的代谢活动中心。
细胞膜的结构模型
1972年，辛格（J.S.Singer）和尼科尔森（G.L.Nicolson）
液态镶嵌模型（fluid mosaic model）
⑥ 核糖体（ribosome）
核糖体是分散在细胞质中的颗粒状结构，由核糖 体核酸（占60%）和蛋白质（占40%）组成。
细菌的核糖体沉降系数为： 50 S 大亚基 30 S 小亚基
70 S
功能：是细胞合成蛋白质的机构。
原核微生物核糖体
⑦ 质粒（plasmid）
质粒：细菌染色体外的遗传物质， 由共价闭合环状双链DNA
② 磁小体
③ 羧酶体
④ 气泡
⑤ 载色体
⑥ 核糖体
⑦ 质粒
① 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。 碳源类
贮 藏 物
氮源类 能源类 磷、硫源
糖原： 大肠杆菌、克雷伯氏菌、 芽孢杆菌和蓝细菌等 碳源及能源类 固氮菌、产碱菌 聚-β-羟丁酸（PHB）： 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 氮源类 藻青蛋白：蓝细菌 磷源（异染粒）： 迂回螺菌、白喉棒杆菌、
贮藏物在细菌细胞中大量积累，还可以被人们利用！
② 磁小体（magnetosome）
趋磁细菌细胞中含有大小 均匀、数目不等的 Fe3O4 颗粒，
外有一层磷脂、蛋白或糖蛋白
膜包裹。
磁小体的功能：
导向作用，借鞭毛游向对 该菌最有利环境处生活。
实用前景：
生产磁性定向药物或抗体，
以及制造生物传感器等。
③ 羧酶体（carboxysome）
Ⅳ. 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。
通常存在于蓝细菌中。
由含精氨酸和天冬氨酸 残基（1:1）的分支多
肽所构成，相对分子质量
为25 000～125 000。
Ⅴ. 硫粒（sulfur globule）
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。 当环境中还原性硫素丰富
羧酶体又称羧化体，是存在于一些自养细
菌细胞内的多角形或六角形内含物。
羧酶体大小约10 nm， 内含 1, 5－二磷酸核
酮糖羧化酶，在自养
细菌的CO2固定中起 着关键作用。
采用免疫电镜技术观察
蓝细菌
Chlorogloeopsis fritischii
中的羧酶体
④ 气泡（gas vacuole）
许多光合营养型、无鞭毛
物质。厚度＞200 nm。
荚 膜
B. 微荚膜
微荚膜指包裹在 单个细胞壁外的、具
有一定外形的、固定
层次的、粘液状物质，
但其层次较薄，与细
胞壁结合比较紧密，
厚度 ＜ 200 nm。
C. 粘液层
粘液层是指包裹在 单个细胞壁外的粘液状 物质，其结构很松散， 未固定在其细胞壁上，
无边缘，向四周扩散，
使培养基变粘。
0.25～3.00 mm。
拟核
原核生物所特有的
无核膜结构、
无固定形态的 原始细胞核。
现代同位素放射性显影术
观察方法
重金属投影术
电镜
光镜
富尔根（Feulgen）染色法 姬姆萨（Giemsa）染色法
核区是一反差极弱的区域，没有核膜， 内含丝状物，即DNA分子。
生长缓慢的细菌，一般一个细胞里只有1～2个核；
细胞质的组成
细胞质的主要成分: 核糖体
少数细菌还有:
类囊体质粒
各种营养物和大分子的单体等
细胞内含物（inclusion body）
细胞内含物指细胞质内一些形状较大的 颗粒状构造，颗粒状内含物的多少因细菌的 种类、菌龄及培养条件不同而改变。
细胞内含物包括： ① 贮藏物
泡囊，多见于G+细菌。
间体的功能:
参与隔膜形成
与核分裂有关 类线粒体功能
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) 细胞质
细胞质的概念 细胞质的组成
细胞内含物
细胞质的概念
细胞质（cytoplasm） 是细胞膜包围的除核区外 的一切半透明、胶状、颗 粒状物质的总称，含水量 约 80%。
能吸收适宜的光线和营养进行
光合作用，又可避免直接与氧
接触。
例如，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。
⑤ 载色体 （chromatophore）
光合细菌进行光 合作用的部位，相当 于绿色植物的叶绿体。
运动的水生细菌中存在充满
气体的泡囊状内含物，大小为 （0.2～1.0）m×75 nm，内 由数排柱形小空泡组成，外有 2 nm厚的蛋白质膜包裹。 泡囊状内含物