第二章原核微生物的详解2
2第二章 原核生物
如果泛指某一属的微生物，或某菌种，知 其属但种名未定，可用“sp” “spp”作加词 如 Bacillus sp：一个尚未定名的芽胞杆菌 Bacillus spp：泛指芽胞杆菌属的菌种
同一菌种在一篇文章中首次出现时写全称， 第二次出现时，属名可缩写： Escherichia coli 缩写为E. coli
一、生物的系统发育与进化计时 形态学特征分类存在的问题： 1、微生物可利用的形态特征少，很难将所 有生物放在同一水平上比较。 2、形态特征在不同类群中进化速度差异很 大。
生物进化计时器：蛋白质、DNA、RNA 选择合适分子标尺： 1、普遍存在与各个生物类群中。 2、各个生物中功能同源的大分子。 3、既有保守序列又有可变序列。 4、序列变化缓慢，变化进程应覆盖整个进化 历史。 5、大小适中。
（三）分子分类法
G+C百分比测定 核酸杂交：DNA与DNA杂交 16SrRNA碱基测序 RAPD （随机扩增多态性DNA） 遗传重组：接合、转化等重组方式只 发生在同源的染色体之间，如：转化 通常只在同属内的不同种之间发生， 很少在属间出现
数据库和计算机程序的应用 数据库： NCBI GenBank EMBL 分析软件： Vector NTI ; Winplas ; ClustalX; 生物软件网 Emboss
（二）三名法
学名=属名+种加词+符号subsp.或var.+亚种或变种加词
斜体字
正体字（一般省略）
斜体字
例1.苏云金芽孢杆菌腊螟亚种
Bacillus thuringiensis subsp. galleria
例2. 丁香假单胞烟草致病变种 Pseudomonas syringae pv. tabaci
02-2第二章原核生物(其它微生物)110223_815005920
第二章第二节放线菌1一、放线菌的一般特性•至今发现的放线菌都是G+陆生性强的原核生物（一）放线菌的基本特征2（二）放线菌的分布与生长环境“泥腥味3（三）放线菌的应用最常见的是链霉菌属streptomyces分解纤维素、石蜡、琼脂、角蛋白、橡胶4二、放线菌的形态结构营养菌丝（培养基内部）气生菌丝(567三、放线菌的繁殖与生理特性借孢子分生孢子：最常见孢囊孢子89•对氧的需求：•温度条件：•pH 条件：•对水分要求：•营养特点：微量营养元素对其生长影响显著（参见教科书）一般生理特性四、常见的放线菌诺卡氏菌属(Nocardia)（又名原放线菌属）(Proactinomyces)1011五、放线菌的群体特征（一）菌落特征121314（二）液体培养特征静置培养：振荡培养：第三节丝状菌在第十章讲15生物统称丝状菌，如丝状细菌常见的丝状细菌16球衣细菌17丝状细菌与污泥膨胀污泥膨胀18第四节光合细菌19一、光合细菌的一般特性非产氧光合作用•对氢的利用特性：•细胞颜色：•细胞形态：•对水分的要求：2021102~103cell/ml 1~10cell/ml 105~106cell/g 103~104cell/g 106~107cell/g湖泊（BOD 10ppm ）江河（BOD<1.0ppm ）水稻土海滨土曝气池二、光合细菌的分类：<红螺菌目Rhodospirillal> 共4科1、Rhodospirillaceae科<红螺菌科> 红色无硫菌科•碳源和氢源：属于光能异养型细菌•存在环境：•能量获取形式：呼吸方式获取能量•好氧黑暗条件下：22红色无硫菌的培养232、Chromatiaceae科—着色菌科（红硫菌科）•碳源和氢源：（光能自养型）；•存在环境：•能量获取形式：光合作用；3、Chlorobiaceae科—绿菌科（光能自养型）；244、Chloroflexaceae科（绿弯菌科）•碳源和氢源：光能异养型2526＋－－＋有机物＋－－＋有机物±－－－有机物厌氧，黑暗（脱氮或发酵）H 2S+CO 2H 2S+CO 2无光合色素有光合色素－±－－好氧，光照或黑暗（呼吸作用）－＋＋＋厌氧，光照（光合作用）红螺菌科（Rhodospirillacea e)着色菌科（Chromatiaceae ）绿菌科（Chlorobiaceae ）绿色丝状菌科（Chloroflexaceae）培养条件细菌科名27非循环光合磷酸化的基本过程：O 1、绿色植物的光合作用：非循环光合磷酸化三、光合细菌的生理特性IIII28非循环光合磷酸化的特点：反应中同时产生、还原能力29302、循环光合磷酸化（cyclic photophosphorylation ）菌绿素+菌绿素*e －铁氧还蛋白泛醌eCyt.fCyt.b ADP+PiATP核酮糖—5－磷酸核酮糖二磷酸2H A 2A Glucose循环光合磷酸化的特点NADPH3132载色体，绿色泡囊CO 2或有机物H 2、H 2S,其他硫化物，有机物不产生（除蓝绿细菌外）无（除蓝绿细菌外）有菌绿素细菌类囊体CO 2H 2O 产生有有叶绿素高等植物细胞器碳源供氢体氧气非环式磷酸化过程（Ⅱ型光反应中心）环式磷酸化过程（Ⅰ型光反应中心）光合色素33四、光合细菌的应用1、制造单细胞蛋白（single cell protein ）—SCP 细菌62~73%10~15%10%6~12%11~13110~1304.8~7.60.11~0.17酵母54%10%26%7%2~2030~6040~50——红色无硫细菌66%7%23%4%12μg/g 50521蛋白质脂肪碳水化合物灰分B1B2B6B122、产氢气3、提取色素344、提取辅酶Q（UQ—10）UQ－10是治心脏病的药物成分之一。
微生物学第二章原核微生物2
芽孢有多层结构，主要包括孢外壁、芽孢衣、皮层和核
•
(二)细胞膜
• 细胞膜是紧贴细胞壁内侧包围细胞质的一
层柔软、富有弹性的半透明薄膜。 ①细胞膜的化学组成
蛋白质
主要包括 磷脂
糖类
少量核酸
•
②细胞膜的结构
•
1972年Singer和Nicolson提出的细胞膜液态镶嵌模型。
细胞膜液态镶嵌模型
认为：膜是由球形蛋白 与磷脂按照二维排列方 式构成的流体镶嵌式， 流动的脂类双分子层构 成了膜的连续体，而蛋 白质象孤岛一样无规则 地漂流在磷脂类的海洋 当中。
•采用免疫电镜技术观察蓝细菌 •中的羧酶体.
•
（五）拟核（核区）和质粒
•拟核：由大型环状双链DNA纤丝不规则地折
叠或缠绕而构成的无核膜、核仁的区域。
•
拟核
•细菌DNA：
长度：一般为：1—3mm 例：大肠杆菌的DNA长约1mm 。 生长迅速的细菌在核分裂之后细 胞往往来不及分裂,所以细胞中常 有2—4个核，而生长缓慢的细菌 细胞中一般只有1—2个核，不在 染色体复制时期一般是单倍体。
•
（三）间体
•由细胞膜内褶形成的一种管状、层状或串状物， 一般位于细胞分裂的部位或附近。
间体
间体的功能:
▪参与隔膜形成 ▪与核分裂有关 ▪分泌胞外酶的地点
•
（四）细胞质及其内含物
•细胞质：是在细胞膜内除核区以外的细胞物质。
•主要成分： •
•细胞质功能： •细胞质中含有丰富的酶系 ，是营养物质合成、转化 、代谢的场所。
•
①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。
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。
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。
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。
第二章 原核微生物
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
(2)第二章 原核微生物(2)第三节-第五节 蓝细菌、放线菌、其他原核微生物
属）生长形成的化石化的叠层岩（约35亿年）中得到证实。 蓝细菌对于研究生物进化有重要意义。 蓝细菌有固氮作用，由于有固氮蓝细菌及根瘤菌、固 氮菌的共同作用，每年可固定全球1.7×108t氮，有效地利 用了氮气。地球上的氮气恒定在体积百分数78％。
一、蓝细菌的形态大小
蓝细菌的形态 单细胞：呈杆状和球状。
微囊蓝细菌（微囊藻）引起太湖水华
太湖湖面覆盖微囊蓝细菌(微囊藻) 的情景
采 水 样
微囊蓝细菌（微囊藻） 和螺旋蓝细菌（螺旋藻）
微囊蓝细菌（微囊藻）
微囊蓝细菌（微囊藻）引起太湖水华
蓝细菌引起太湖水华（赤潮） 2007.7.现场情景
第四节 放线菌
一、放线菌的个体形态、大小和结构 二、放线菌的菌落形态 三、放线菌的繁殖 四、放线菌的分类
第二亚组 第二亚群
湖丝蓝细菌属 拟筒孢蓝细菌属
Dactylococcopsi s
粘杆菌属
Limnothrix
Cylindrospermopsi s
Nostochopsis
真枝蓝细菌属
Gloeobacter
粘球蓝细菌属
拟色球蓝细菌属 鞘丝蓝细菌属 筒孢蓝细菌属 Chroococcidio Lyngbya Cylindrospermum psis
集胞蓝细菌属
Spirulina
Starria
Rivularia
Tolypothrix
斯塔尼尔氏蓝细菌属 单歧蓝细菌属 束蓝细菌属
Synechocystis
Symploca
束毛蓝细菌属
Trichodesmium
浅灰蓝细菌属
Tychonema
14 7 17 12 6
2、第二章 原核微生物
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
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
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。
2-1原核微生物-细菌
细菌的基本形态
球
状
杆
状
螺旋状
11
扫描电镜照片（2500， 1250， 4000）
（1）球菌
球菌：菌体呈球形或
近似球菌的细菌。 根据分裂方向及相互 间连接方式又分为单
球菌、双球菌、链球
菌、四联球菌、八叠
葡萄球菌
12
球菌、葡萄球菌等。
单球菌
– 细胞沿一个平面进行分裂 – 分裂后子细胞分散而单独而单独存在的球菌 – 如尿素小球菌(Micrococcus ureae)
54
细胞壁与革兰氏染色
革兰氏染色法
初染 → 媒染 → 脱色 → 复染 结果？
55
1
2
3
4
56
阳性菌
阴性菌
57
革兰氏染色
革兰氏染色的机理 – 与细胞壁的化学组成有关 – 与细菌细胞壁的结构有关
58
革兰氏染色机制：
（1）与等电点有关： 革兰氏阳性菌pH2～3，阴性菌pH4～5，加I－KI媒染，等电点降低，阳性菌降低的更低，与 结晶紫结合得更牢固；阴性菌结合力弱，易被乙 醇脱色。
也称为鉴别染色法。
48
细胞壁的化学组成
革兰氏阳性菌的主要成分
– 肽聚糖（90%）、壁磷壁酸、膜磷壁酸（10%）
– 特点：厚度大（20～80nm)、化学成分简单
革兰氏阴性菌的主要成分
– 外膜蛋白、孔蛋白、脂多糖、磷脂、脂蛋白、
肽聚糖等 – 特点：壁薄(10～20nm)、成分复杂
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G+的细胞壁的化学组成
应
61
2. 细胞质膜（protoplasmic membrane）
（1）细胞膜结构和主要成分
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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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。
①30S ②50S ③70S ④80S9. 在放线菌发育过程中，吸收水分和营养的器官为①。
①基质菌丝②气生菌丝③孢子丝④孢子10. 只在液体表面出现菌膜的微生物属③。
①厌氧型微生物②兼性厌氧型微生物③好氧型微生物④微需氧型微生物11. 放线菌属于②。
①病毒界②原核生物界③真菌界④真核生物界12. 菌苔是微生物在②上的培养特征。
①固体平板②固体斜面③液体表面④明胶穿刺13. 放线菌的形态是①。
①单细胞②多细胞③单或多细胞④非细胞14. 革兰氏染色结果中,革兰氏阳性菌应为③。
①无色②红色③紫色④黄色15. 大肠杆菌经革兰氏染色后，菌体应呈②。
①无色②红色③黑色④紫色16. 细菌细胞壁的主要成分为①。
①肽聚糖②几丁质③纤维素④葡聚糖和甘露聚糖17. 属于细菌细胞的特殊结构部分为②。
①细胞壁②芽孢③细胞膜④原生质18. 革兰氏染色的关键步骤是③。
①结晶紫(初染) ②碘液(媒染) ③酒精(脱色) ④蕃红(复染)19. 微生物在固体斜面上生长的群体称为②。
①菌落②菌苔③菌膜④凝絮物20. 放射菌是抗生素的主要产生菌，许多常用的抗生素都是①的次生代谢产物。
①链霉菌②小单孢菌③诺卡氏菌④放线菌21. 固定细菌细胞外形的为①。
①细胞壁②细胞膜③细胞质④细胞壁和细胞膜22. 细菌鞭毛运动所需能量ATP来源于②。
①细胞壁②细胞膜③细胞质④间体23. 土壤环境中最普遍的细菌是②。
①球菌②杆菌③螺旋菌④丝状菌24. ④可用作细菌的分类鉴定指标。
①芽孢②鞭毛③荚膜④以上都是三、填空题1．芽孢是芽孢杆菌的__内生孢子____。
2. 大肠杆菌长为1.9μm，宽为0.7μm，其大小表示为___1.9μm×0.7μm___。
3. 半固体琼脂穿刺试验是用来观察细菌是否有____鞭毛____。
4. 鞭毛的化学成分为___鞭毛蛋白_____。
5. 来源于一个细胞在固体平板培养基上形成的群体称____菌落_________。
6. 在琼脂培养基表面上，产荚膜菌形成__光滑型____菌落。
7. 在明胶试管培养基内穿刺接种某种细菌，培养后发现细菌向接种线向周围扩展，表明该菌能形成___鞭毛___ 。
8. 细菌细胞的基本结构包括细胞壁、细胞质膜、细胞质及其内含物和拟核；特殊结构主要有芽孢、鞭毛、荚膜。
9. G-细菌细胞壁分为内壁层和外壁层，内壁层由肽聚糖组成，外壁层可再分为内、中、外三层，它们的化学成分分别是_____脂蛋白____、___磷脂层_____ 、___脂多糖_____。
10. 细菌细胞的细胞质的主要化学成分是___蛋白质___、____核酸__ 、__多糖、___脂质____、___无机盐__ 、_____水___。
11. 放线菌的细胞壁的主要成分为____肽聚糖___ ，绝大多数革兰氏染色后呈紫色。
12. 有些细菌细胞质内含有聚β-羟基丁酸，这是碳源和能源贮藏物质，而异染颗粒主要成分是多聚偏磷酸，它是一种磷源的贮藏物质。
13. G-细菌细胞壁特有成分是脂多糖，G+细菌细胞壁特有成分是磷壁酸。
14. 细菌芽孢抗热性强，其主要原因在于它含有一种 2,6-吡啶二羧酸的物质。
15. 放线菌的菌丝包括营养菌丝、气生菌丝和孢子丝。
四、判断题1. 原核微生物的主要特征是细胞内无核。
（错）2. 细菌体内芽孢的生成是细菌繁殖的表现。
（错）3. 甲烷细菌属于厌氧性的微生物。
（对）4. 鞭毛是鞭毛细菌的运动器官。
（对）5. 革兰氏染色结果,菌体呈紫红色者为革兰氏阴性菌。
（错）6. 放线菌是一类具有丝状分枝的单细胞原核微生物。
（对）7. 蓝细菌以往被称作蓝藻或蓝绿藻，它是一类含有叶绿素，具有放氧性光合作用的原核生物。
（对）8. 细菌的核糖体是分散于细胞质中，沉降系数为70S。
（对）9. 磷壁酸是G+细菌细胞壁特有的成分。
（对）10. 所有的放线菌革兰氏染色反应为阳性。
（错）11. 一般情况下，有荚膜的细菌其菌落往往十分干燥，而产芽孢的细菌其菌落往往很光滑。
（错）12. 所有的细菌细胞都有鞭毛。
（错）五、简答题1．细菌的个体形态有哪几种？各举一种细菌为代表。
答：细菌有4种形态：球状、杆状、螺旋状和丝状，分别称为球菌、杆菌、螺旋菌和丝状菌。
球菌有金黄色葡萄球菌；杆菌有芽孢杆菌、乳酸杆菌；螺旋菌有紫硫螺旋菌；弧菌有霍乱弧菌；丝状菌有浮游球衣菌、铁细菌。
2．细菌有哪些一般结构和特殊结构？它们各自有什么生理功能？答：答：细菌的一般结构有细胞壁、细胞质膜、细胞质及其内含物、拟核。
特殊结构有芽孢、鞭毛、荚膜、黏液层、衣鞘及光合作用层片。
细胞壁的生理功能：a、保护原生质体免受渗透压引起的破裂；b、维持细菌的细胞结构；c、细胞壁是多孔结构的分子筛，阻挡某些分子进入和保留蛋白质在间质；d、细胞壁为鞭毛提供支点，使鞭毛运动。
细胞膜的生理功能：a、维持渗透压的梯度和溶质的转移；b、细菌质膜上有合成细胞壁和形成横隔膜组分的酶，故在膜的外表面合成细胞壁；c、膜内陷形成的中间体含有细胞色素，参与呼吸作用。
中间体与染色体的分离和细胞分裂有关，还为DNA提供附着点；d、细胞质膜上有琥珀酸脱氢酶、NADH脱氢酶、细胞色素氧化酶、电子传递系统、氧化磷酸化酶及腺苷三磷酸酶。
在细胞之抹上进行物质代谢和能量代谢；e、细胞质膜上有鞭毛基粒，鞭毛由此长出，即为鞭毛提供附着点。
细胞质及内含物的生理功能：a、核糖体是蛋白质合成的场所；b、当营养过剩时，细胞内形成各种内含颗粒，是碳源、磷源、能量等贮藏颗粒。
荚膜、粘液层、菌胶团和衣鞘：荚膜的生理功能：a、具有荚膜的S-型肺炎链球菌毒力强，有助于肺炎链球菌侵染人体；b、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；c、当缺乏营养时，有的荚膜还可作氮源；d、废水处理中的细胞荚膜有生物吸附作用，将废水中的有机物、无机物及吸附在细菌体表面上。
粘液层的生理功能：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，以致增加水中有机物，它可被其他微生物利用。
芽孢的生理功能：抵抗外界不良化境（原因是大多数酶处于不活动状态，代谢力极低）鞭毛的生理功能：能让细菌运动（靠细胞质膜上的ATP酶水解ATP提供能量）。
3．革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌的细胞壁组成上有什么差异？为什么它们会在革兰氏染色中表现出不同的结果？答：细菌分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌两大类，两者的化学组成和结构存在不同之处。
革兰氏阳性菌的细胞壁厚，其度为20~~80nm，结构较简单，含肽聚糖（包括三种成分：D-氨基酸、胞壁酸和二氨基庚二酸）、磷壁酸、少量蛋白质和脂肪。
革兰氏阴性菌的细胞壁较薄，厚度为10nm，其结构较复杂，为外壁层和内壁层，外壁层又分三层：最外层是脂多糖，中间是磷脂层，内层为脂蛋白。
内壁层含肽聚糖，不含磷壁酸。
在革兰氏染色中，阳性菌呈紫色反应，阴性菌呈红色反应，主要两个原因：一方面，两类细菌表面带的电荷不同。
革兰氏阳性菌的等电点为pH2~3，革兰氏阴性菌的等电点为pH4~5。
因此革兰氏阳性菌带的负电荷比革兰氏阴性菌的多，因此革兰氏阳性菌对草酸铵结晶紫的结合力大。
用碘-碘化钾媒染后，两者的等电点均得到降低，但革兰氏阳性菌降得更低，因此与草酸铵结晶紫结合更加牢固，更不易被乙醇脱色，因此菌体一直呈现紫色。
而革兰氏阴性菌与草酸铵结晶紫结合力弱，草酸铵结晶紫、碘-碘化钾复合物被乙醇提取，菌体由紫色变为无色，用番红复染后呈混血儿。
另一方面，从细胞壁组成的角度来看，由于革兰氏阴性菌脂质含量高，肽聚糖含量低，在用乙醇脱色时，脂质被乙醇溶解，细胞壁的通透性增大，因此乙醇很容易进入细胞并将草酸铵结晶紫、碘-碘化钾复合物提取出来，使细菌呈现无色。
革兰氏阳性菌几乎不含脂质，肽聚糖含量高，由于乙醇既是脱色剂又是脱水剂，可以使肽聚糖脱水缩小，缩小细胞孔径，降低细胞壁的通透性，乙醇不易进入，因此细胞仍显紫色。
4．细胞膜的组成和结构是什么？它与细胞膜的功能有什么联系？答：细胞膜的组成和特点：细胞质膜是紧贴在细胞壁的内侧而包围细胞质的一层柔软而富有弹性的薄膜。
它是半渗透膜。
它的质量占菌体的10%，含有60%-70%的蛋白质，含30%-40%的脂质和约2%的多糖。
蛋白质与膜的透性及酶的活性有关。
脂质是磷脂，有磷酸、甘油、脂肪酸和含胆碱组成，形成细胞膜的骨架。
细胞膜由上下两层致密的着色层，中间夹一个不着色层组成。
不着色层是由具有正、负电荷，有极性的磷脂双分子层组成，是两性分子。
亲水基朝着膜的内、外表面的水相，疏水基（由脂肪酰基组成）在不着色区域。
蛋白质主要结合在膜的表面，有的位于均匀的双层磷脂中，疏水键占优势。
有的蛋白质有外侧伸入膜的中部，有的穿透两层磷脂分子，膜表面的蛋白质还带有多糖。