原核生物的形态构造和功能
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。
原核生物的形态、构造和功能
第一章原核生物的形态、构造和功能1．微生物可分为原核生物（prokaryotes,包括真细菌和古生菌）、真核微生物和非细胞微生物三大类群。
2．原核生物即广义的细菌，指的是一大类细胞核无核膜包裹，只存在称作核区的裸露DNA 的原始单细胞生物，包括真细菌和古生菌两大类群。
其中除少数属古生菌外，多数原核生物都是真细菌。
第一节细菌狭义的细菌指的是一类细胞细短、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；广义细菌指的是所有原核生物。
一、细胞的形态、构造及其功能（一）形态和染色形态：量度细菌大小的单位是微米迄今为止的最大细菌：纳米比亚嗜硫珠菌染色：革兰氏染色：紫色，阳性菌；红色，阴性菌。
（二）构造1．一般构造（1）细胞壁主要功能：固定外形和提高机械强度；细胞生长、分裂及鞭毛运动所必需；阻拦大分子有害物质进入；赋予抗原性及对抗生素和噬菌体的敏感性。
1革兰氏阳性菌的细胞壁肽聚糖是真细菌细胞壁中的特有成分。
•双糖单位中的β-1，4糖苷键易被溶菌酶所水解。
•四肽尾由4个氨基酸分子按L和D型交替连接的方式连接而成，其中D型氨基酸一般仅在细菌细胞壁上见到。
•肽桥中的氨基酸种类很多，除与四肽尾中氨基酸重复外，还可出现甘氨酸、苏氨酸、丝氨酸和天冬氨酸，但从未发现过支链氨基酸、芳香氨基酸、含硫氨基酸和精氨酸、组氨酸、脯氨酸磷壁酸是一种结合在革兰氏阳性菌壁上的一种酸性多糖，主要成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。
磷壁酸的主要功能：1.分子上的大量负电荷浓缩细胞周围的两价阳离子，以提高细胞膜上的合成酶的活性；2.贮藏元素；3.调节细胞内的自溶素活力，防止自溶；4.噬菌体特异性吸附受体；5.表面抗原，菌种鉴定；6.增强某些致病菌的黏连，避免被白细胞吞噬，并有抗补体的作用。
2）革兰氏阴性的细胞壁差别：①四肽尾第三个氨基酸分子不是L-赖氨酸，而是被一种只存在于原核生物细胞壁上的特殊氨基酸——m-DAP（内消旋二氨基庚二酸）所代替②没有肽桥。
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。
原核生物的形态、构造和功能
外膜位于G-细菌细胞壁的外层，由脂
多糖（LPS）、磷脂和外膜蛋白等若干 蛋白质组成的膜
G－的特有的脂多糖（LPS）结构
类脂A 核心多糖 →G-内毒素的毒性中心; →三种独特的糖;
O-特异侧链 →可用血清学法加入鉴定
脂多糖（LPS）的功能
(1) 类脂A是G-细菌致病物质——内毒素 的物质基础; （2）与磷壁酸相似，也有吸附Mg2+，Ca2+ 等阳离子以提高这些离子在细胞表面的浓度 （3）由于LPS结构的变化，决定了G-细胞 表面抗原决定簇的多样性；
光学显微镜下所看到的革兰氏阳性菌和阴性菌
细胞壁以内的结构—原生质体 细胞质膜和间体 细胞质和内含物 核区 特殊的休眠结构—芽孢
（一）细胞质膜（质膜、细胞膜或内膜） 1、细胞膜结构：为一蛋白镶嵌磷脂双分子 层，具有流动性和高度选择透性。 一个磷脂分子由一个带正电荷且溶于水 的亲水基（极性头）和一个不带电荷、不溶 于水的疏水基（非极性尾）构成。亲水基在 外侧，疏水基在内侧构成磷脂双分子层。常 温下，磷脂双分子层呈液态，其中镶嵌许多 具运输功能的整合蛋白或内嵌蛋白；在磷脂 双分子层的表面“漂浮”着许多有酶促作用 的周边蛋白或膜外蛋白。
细菌通过结晶紫初染和碘液媒染之后，在细胞内 形成了不溶于水的结晶紫与碘的复合物（CVI）。 革兰氏阳性菌由于细胞壁厚，肽聚糖的含量高， 网状结构层次多和交联致密，网孔小。 故用乙醇（或丙酮）作脱色处理时，乙醇使细胞 壁脱水，肽聚糖的网孔变得更小，透性降低。再加 上它不含类脂，用乙醇处理也不会溶出缝隙，因此， 乙醇不能透过细胞壁而把结晶紫—碘复合染料抽提 出来，也就是说，乙醇不能进入细胞去脱色，故用 蕃红复染时仍为紫色。（实际是紫色加红色）
3、贮藏物：主要是贮存营养物质
原核生物的形态构造和功能细菌
（二）细菌细胞的特殊构造
糖 被
1 糖被
层次厚（大荚膜） 在壁上有固定层次 层次薄:微荚膜 包裹在单个细胞上 松散，未固定在壁上:粘液层 包裹在细胞群上：菌胶团
糖被的功能
大量极性基团可保护菌体免受干旱损伤；可防止噬菌体 的吸附和裂解；一些动物致病菌的荚膜可保护它们免受宿 主白细胞的吞噬； 贮藏养料以备营养缺乏时重新利用； 作为透性屏障和离子交换系统，以保护细菌免受重金属 离子的毒害； 表面附着作用； 细菌间的信息识别作用； 堆积代谢废物。
青霉素的作用
作用于肽聚糖肽桥的联结，即抑制肽聚糖的合成，故仅对生长着的菌有效，主要是G+菌。
2、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 磷脂 糖类 少量核酸
主要包括
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。
肽聚糖网格状结构
由肽聚糖和磷壁酸组成
磷壁酸：占40%。G+菌所特有,其主链由数十个磷酸甘油或磷酸核糖醇组成,有的还有由D-Ala和还原糖组成的侧链。
肽聚糖: 占30-70% ,不同菌种中 肽聚糖(肽链)组分不同
革兰氏阳性菌细胞壁
革兰氏阴性菌细胞壁 由外膜层和内壁层组成
细胞壁的结构 （ G+细菌与G﹣细菌细胞壁构造的比较） 革兰氏阳性细菌（G+） 革兰氏阴性细菌（G﹣） 肽聚糖 肽聚糖 外膜
单球菌
(2)双球菌 分裂后两个球菌成对排列的为双球菌. 如肺炎双球菌 (Diplococcus pneumoniae)
双球菌
链球菌
(3)链球菌 分裂是沿一个平面进行，分裂后细胞排列成链状. 如乳链球菌 （Streptococcus lactis）
原核生物的形态、构造和功能
原核生物的形态、构造和功能原核生物的形态、构造和功能原核生物（prokaryotes）指一大类细胞核无核膜包裹，只存在称作核区的裸露DNA的原始单细胞生物，包括真细菌（eubacteria）和古生菌（archaea）两大类。
广义的细菌。
原核生物包括细菌、放线菌、立克次氏体，支原体、衣原体及蓝细菌。
第一节细菌〖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、或液面漂浮白色气沫。
3、细菌与人类的关系与人类生产生活关系十分密切，有害也有利。
（1）害：人和动、植物多种传染病的病原微生物，引起食品、工农业产品腐烂变质。
（2）利：是微生物学的主要研究对象，并被广泛应用于食品生产、工业（化工、石油开采、冶金）、农业（杀虫剂、细菌肥料、沼气发酵、饲料青贮）、医学（抗生素、菌苗、类毒素、代血浆、医用酶类）、环境保护（三废处理）、环境监测（气象、考古）、生物工程等各个方面、是科学研究中重要的实验对象。
细菌（Bacteria）的形态构造及其功能（一）形态和染色1、细菌的个体形态：细菌的基本形态有球状、杆状、螺旋状2、细菌的大小3、细菌的染色紫色红色（二）细菌的细胞结构1、一般结构：球状、杆状和螺旋状是细菌的三种基本形态2、特殊构造：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。
球菌细胞分裂后常呈一定的空间排列形式，这些排列方式在分类上有一定的意义，根据细胞分裂后细胞的排列方式球菌又分为：单球菌:尿素微球菌（Micrococcus ureae）双球菌: 肺炎双球菌( Diplococcuspneumoniae)四联球菌: 四联微球菌( Micrococcus tetregenus)八叠球菌: 尿素八叠球菌( Sarcinaureae)链球菌：乳酸链球菌( Streptococcus lactis)葡萄球菌:金黄色葡萄球菌( Staphylococcus aureus)(1)单球菌：分裂后的细胞分散而单独存在的球菌.如尿素微球菌(2)双球菌：分裂后两个球菌成对排列的为双球菌.如肺炎双球菌(3)链球菌：分裂是沿一个平面进行，分裂后细胞排列成链状.如乳链球菌(4)四联球菌：分裂是沿两个相垂直的平面进行，分裂，分裂后每四个细胞在一起呈田字形.如四联微球菌(5)八叠球菌：按三个互相垂直的平面进行分裂后，每八个球菌在一起成立方体形.如藤黄八叠球菌(6)葡萄球菌：分裂面不规则，多个球菌聚在一起，像一串串葡萄。
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、构造和功能课后题
第一章原核生物的形态、构造和功能一、名词解释1.原核生物：即广义的细菌，指一大类细胞核无核膜包裹，只存在称作核区的裸露DNA的原始单细胞生物，包括真细菌和古生菌两大类。
2.细菌：狭义的细菌是指一类细胞细短、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；广义的细菌是指所有原核生物。
3.革兰氏染色法：细菌先经碱性染料结晶紫染色，经碘液媒染后，用酒精脱色，在一定条件下有的细菌被染成紫色，称革兰氏阳性细菌(G+)，有的被染成红色，称革兰氏阴性细菌(G-)。
4.（细菌）细胞壁：是位于细胞最外的一层厚实、坚韧的外被，主要成分为肽聚糖，具有固定细胞外形和保护细胞不受损伤等多种生理功能。
5.肽聚糖：是真细菌细胞壁的特有成分，是由乙酰氨基葡萄糖、乙酰胞壁酸与四到五个氨基酸短肽聚合而成的多层网状大分子结构。
6.磷壁酸：是结合在G+细菌细胞壁上的一种酸性多糖，主要成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。
7.脂多糖：是G—细菌细胞壁最外层的一层较厚的类脂多糖类物质，由类脂A、核心多糖、O-特异侧链3部分组成。
8.古生菌：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。
9.假肽聚糖：成分和结构与肽聚糖类似，但其多糖骨架是由N一乙酰塔罗糖胺糖醛酸和N 一乙酰葡萄糖胺以β—1，3糖苷键连接而成。
连在后一氨基糖上的肽尾由L—Glu、L—Ala 和L—Lys 3个L型氨基酸组成的肽尾，肽桥由L—Glu一个氨基酸组成。
10.抗酸细菌：是一类细胞壁中含大量分枝菌酸等蜡质的特殊G+细菌，因其被酸性复红染上色后，不能像其他G+细菌那样被盐酸乙醇脱色，故称抗酸细菌。
11.（细菌）原生质体：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。
12.荚膜：某些细菌表面的特殊结构，是包被于细胞壁外的一层较厚的透明胶状物质，是糖被的一种。
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。
原核生物的形态、结构和功能
原核⽣物的形态、结构和功能第⼀章原核⽣物的形态、结构与功能⼀、⽬的要求掌握原核微⽣物的基本形态、基本结构和特殊结构以及相应的功能。
⼆、教学内容1．细菌的形态构造及功能，群体特征2．放线菌3．蓝细菌4．其他原核微⽣物三、重点与难点内容细菌细胞壁结构与功能，细菌特殊结构与功能四、教学⽅法采⽤多媒体教学在有细胞构造的微⽣物中，按其细胞，尤其是细胞核的构造和进化⽔平上的差别，可把它们分为原核微⽣物和真核微⽣物两个⼤类。
近年来正在越来越深⼊研究的古细菌（archaebacteria）或古⽣菌（archaea），尽管其在进化谱系上与真细菌（eubacteria）和真核⽣物相互并列，但其在细胞构造上却与真细菌较为接近，同属于原核⽣物。
因此，有关古⽣菌细胞构造和功能的内容，拟放在原核微⽣物⼀节中加以讨论。
第⼀节细菌原核微⽣物是指⼀⼤类细胞核⽆核膜包裹，只有称作核区(nuclear region)的裸露DNA的原始单细胞⽣物，包括真细菌和古⽣菌两⼤群。
真细菌的细胞膜含由酯键连接的脂类，细胞壁中含特有的肽聚糖（⽆壁的⽀原体除外），DNA中⼀般没有内含⼦（但近年来也有例外的发现）。
细菌、放线菌、蓝细菌、枝原体、⽴克次⽒体和⾐原体等都属于真细菌。
以下就以最常见的细菌作主要代表详细阐述原核⽣物细胞的各部分构造和功能。
把⼀般细菌都有的构造称⼀般构造，⽽把部分细菌具有的或⼀般细菌在特殊环境下才有的构造称为特殊构造。
⼀、细菌的形状和⼤⼩1、细菌的基本形态基本外形：球状——球菌；杆状——杆菌；螺旋状——螺旋菌性状简介：a 球菌细胞呈球状或椭圆形。
根据这些细胞分裂产⽣的新细胞所保持的⼀定空间排列⽅式有以下⼏种情形：单球菌——尿素微球菌；双球菌——肺炎双球菌；链球菌——溶⾎链球菌；四联球菌——四联微球菌；⼋叠球菌——尿素⼋叠球菌；葡萄球菌——⾦黄⾊葡萄球菌b 杆菌：杆菌细胞呈杆状或圆柱形。
c 螺旋菌细胞呈弯曲杆状的细菌统称为螺旋菌。
第一章 原核生物的形态结构和功能
二、细胞膜
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磷脂分子结构
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细胞膜构造模式图
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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
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（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。
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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。
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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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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。
b.贮藏元素；
c.调节细胞内自溶素的活力，借以防止细胞因自溶而死亡；
d.作为噬菌体的特异性吸附受体； e.赋予G+细菌特异的表面抗原，因而可用于菌种鉴定；
f.增强某些致病菌（如A族链球菌）对宿主细胞的粘连，避免被 白细胞吞噬，并有抗补体的作用。
2) 革兰氏阴性菌 Gram negative 以大肠杆菌为例： （i）细胞壁构成：G-细菌细胞壁比G＋细菌细胞壁薄（15～20nm） 而结构较复杂 i）内壁层：厚2-3 nm，单（双）分子层，由肽聚糖构成。 与G+区别：交联低；DAP取代 L-Lys；无特殊肽桥。
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。
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。
（二）细菌大小
1、单位：um，亚细胞构造单位nm 2、表示：
c. 肽桥：短肽之间连接。 肽聚糖生理功能：是真细菌细胞壁中的特有成分，它构成了壁 的坚硬度，决定细胞的形态，并防止渗透压引起的裂解。 ii) 磷壁酸 teichoic acid (垣酸) G+特有成分。多元醇与磷酸复合物，通过磷酸二酯键与 NAM相连，分为壁磷壁酸和膜磷壁酸。
生理功能：
a.通过分子上的大量负电荷浓缩细胞周围的Mg2+，以提高细胞 膜上一些合成酶的活力；
第一节
细菌
第二节
第三节
放线菌
其它几类原核微生物
原核生物：即广义的细菌，指一大类细胞核无核膜包裹，只存在 称作核区的裸露DNA的原始单细胞生物，包括真细菌和古生菌 两大类群。
第一节
细菌 Bacteria
一、概述：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。
1、生境：温暖、潮湿、富含有机质的地方。 2、细菌对人类的危害： (1)有些细菌能引起传染病；
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。
革兰氏染色： 步 骤 革兰氏染色程序和结果 试剂 结 果 阴性（G-） 紫 色
阳性（G+） 初 染 媒染 脱 色 复 染 结晶紫 碘液 95%乙醇 蕃红（或复红） 紫 色
仍为紫色 保持紫色 仍显紫色
仍为紫色 脱去紫色 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+。
(2)不少腐败菌能引起工农业产品的腐败变质。
3、细菌对人类的贡献： (1) 工业上：利用细菌生产氨基酸、核苷酸、酶制剂、乙醇、丙 酮、丁醇、有机酸、抗生素等
(2) 农业上：生产生物杀虫剂、细菌肥料。 (3) 医药上：生产各种疫苗、类毒素、代血浆。 (4) 在环保、国防上： 二、细菌的形态和大小 （一）基本形态：球状、杆状、螺旋状。 1、球菌 Coccus：细胞呈球形或近似球形。 ① 单球菌: 分裂后的细胞分散而单独存在的为单球菌。 ② 双球菌: 分裂后两个球菌成对排列。 ③ 链球菌 分裂是沿一个平面进行，分裂后细胞排列成链状。 ④四联球菌 沿两个相垂直的平面分裂，分裂后每四个细胞 在一起呈田字形。 ⑤八叠球菌 按3个互相垂直的平面进行分裂后，每8个球菌 在一起成立方形。 ⑥ 葡萄球菌：分裂面不规则，多个球菌聚在一起，像一串串 葡萄。
细菌细胞的大小一般用显微测微尺测量，并以多个菌体的 平均值或变化范围表示。
球菌大小以直径表示；杆菌以宽×长表示；螺旋菌以宽× 弯曲长度表示。
（三）常用的细菌染色法：
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；
ii)外壁层（外膜）：由脂多糖、磷脂和外膜蛋白构成。 内层：脂蛋白层，以脂类部分与肽聚糖相连。 中层：磷脂层。 外层：脂多糖层，外壁重要成分，8-10 nm。 iii）周质空间：在G-细菌中，其外膜与细胞膜间的狭窄胶质 空间。 (ii) 脂多糖 lipopolysaccharide LPS，G-特有成分。 i）结构：类脂A + 核心多糖 + O-侧链 ii) 功能： a.内毒素物质基础； b.吸附镁、钙离子以提高它们在细胞表面的浓度； c.决定G-表面抗原多样性； d.噬菌体受体位点； e.具有某种选择性吸收功能 （iii）外膜蛋白：指嵌合在LPS层和磷脂层外膜上的20余种蛋 白。其中脂蛋白具有使外膜层与内壁肽聚糖层紧密连接的功能； 三聚体跨膜蛋白可控制分子量大于600的物质进入。
第一章 原核生物的形态、构造和功能
本章的学习目的与要求：
理解原核微生物的定义、类群及特点；熟 练握细菌的一般构造、特殊构造和功能及细菌 的菌落特征； 熟练掌握革兰氏染色的原理和一 般实验操作方法和步骤；掌握真细菌、古生菌 与真核生物细胞的主要特征区别；比较细菌、 支原体、立克次氏体、衣原体与病毒的主要特 征；掌握放线菌的形态构造、繁殖方式以及菌 落特征。
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）形态特征 1）光镜下观察：通过染色、质壁分离、制成原生质体。 2）电镜观察。
(3) 细胞壁的构成：
革兰氏阳性细菌与阴性细菌的细胞壁成分 (占细胞壁干重的%) 成 分 肽聚糖 磷壁酸 类脂质 蛋白质 革兰氏阳性细菌 含量很高（30-95） 含量较高（<50） 一般无（<2） 0 革兰氏阴性细菌 含量很低（5~20） 0 含量较高（约20）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。
b. 短肽：是连接在胞壁酸分子上的、由四个氨基酸以L、D交 替连接起来的短肽。含D-谷氨酸、D-和L-丙氨酸和二氨基庚二 酸或赖氨酸——L-Ala-D-Glu-L-Lys-D-Ala 。