江汉湖第三版02第二章 原核微生物形态结构与分类

肽聚糖的结构可以概括成：
• ①聚糖部分：由双糖单位构成，只有N-乙 酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸这两种糖，并且 这些糖总是以β-1,4-糖苷键相连接
• ②四肽尾或四肽侧链：重复单位的四肽只 有一个氨基酸表现出变化即赖氨酸和二氨 基庚二酸交替转换。
• 有肽桥或肽间桥（peptide interbridge）：
1、形态(shapes)
就单个细菌，基本形态有三种：
球状 杆状 螺旋状
球菌
杆菌
螺旋菌
Bacterial shape
1、形态(shapes)
球菌( Coccus ) ：细胞球形、椭圆形、单球菌、双球菌、 链球菌、葡萄球菌等。 杆菌( Bacillus )：细胞杆状或原柱形、双杆菌、单杆菌、 链杆菌等。 螺旋菌( Spirills )：细胞弯曲或螺旋状、弧菌( Vivrio)： 如霍乱弧菌( Vibrio cholerae ) 、螺菌（Spirillum） 其他：柄杆菌属、球衣菌、双歧杆菌。 异常：畸形 如巴氏醋杆菌, 衰颓形 如乳酪芽孢杆菌
2、影响细菌形态的因素
环境引发的细胞常出现的不规则形态统称异常形态， 因引发原因不同分为畸形和衰颓型。
畸形：由于化学或者物理因子的刺激，阻碍了细胞 的发育而引起的异常形态。图2-3
衰颓形：由于培养时间过久、细胞衰老、营养缺乏 或自身的代谢产物积累过多等原因引起的异常形 态。图2-4
3、大小(sizes)
革兰氏阳性菌细胞壁：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。
肽聚糖网格状结构
概念： 肽聚糖是由 N—乙酰胞壁酸（NAM）和 N—乙酰葡糖胺（NAG）以及 短肽链（主要是四肽）组成 的亚单位聚合而成的大分子 聚合物。
大小与染色法、菌龄、渗透压有关。 一般为 0.2—10μm，多为几个μm。
细菌大小的测定： (1)测量： 测微尺 (2)长度单位：微米(μm) (3)表示：
球菌：直径 0.2—1.25 μm 杆菌： 宽×长 螺菌： 宽、长、螺距
3、大小(sizes)
• 细菌很小，但大小差异很大。 • 个体最大的细菌 ,一种硫细菌( sulfur bacterium )，
甘油磷壁酸的结构模式（左）及其单体（虚线范围内）的分子结构（右）
磷壁酸的主要功能：
• ⑴使细胞膜带负电荷，可与环境中的阳离子结合，提高这 些离子的浓度，可保证细胞膜上一些合成酶维持高活性的 需要；
• ⑵保证革兰氏阳性致病菌与其宿主的粘连（主要为膜磷壁 酸）；
• ⑶赋予革兰氏阳性菌以特异的表面抗原； • ⑷提供某些噬菌体以特异的吸附受体。 • (5)贮藏磷元素； • (6)能调节细胞内自溶素(autolysin)的活力，借以防止细胞
• 其结构单体与革兰氏阳性菌基本相同， 不同之处:一在于四肽尾的第三个氨基酸不是L-lys，
而是被一种只有在原核微生物细胞壁上才有的内消旋二氨 基庚二酸（m-DAP）所代替；
二在于没有特殊的肽桥，前后两个单体间 的连接仅通过甲四肽尾的第四个氨基酸-D-Ala的羧基与乙 四肽尾的第三个氨基酸-m-DAP的氨基直接相连，因而只 形成较为疏稀、机械强度较差的肽聚糖网套。
是一类个体极其微小、具有细胞壁的单细胞原核 微生物。（细菌的个体是由一个原核细胞组成） 在自然界中分布广、种类多、数量大。
食品中常见的细菌
一 有益菌
1 乳杆菌属（LactobacilluBiblioteka Baidu）：干酪乳杆菌（L. casei） 嗜酸乳杆菌（L. acidophilus）植物乳杆菌（L. plantarum）瑞士乳杆菌（L. helveticus）
杆菌端部特征
Rod-Shaped Bacterium, hemorrhagic E. coli, strain 0157:H7
Bacillus megabacterium
(causes anthrax), Legionella pneumophila Bacillus anthracis (causes Legionnaires Disease)
革兰氏阴性细菌-大肠杆菌的肽聚糖（左：网的一部分，右：肽桥的连接方式）
脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）
• 位于革兰氏阴性细菌细胞壁最外层的一层 较厚（8～10nm）的类脂多糖类物质，由 类脂A、核心多糖和O-特异侧链（Ospecific side chain，或O-多糖或O-抗原） 三部分组成。
革兰氏阴性细菌的细胞壁
大肠杆菌为典型的革兰氏阴性细菌
• 除了肽聚糖，革兰氏阴性菌还有一层壁物 质由脂多糖（lipopolysaccharide）组成， 这一层是脂双层结构。脂类和多糖紧密相 连在外层形成特异的脂多糖结构。因为脂 多糖的存在，外层通常称为脂多糖层或简 称LPS。
肽聚糖
• 位于细胞壁的内层，仅由1～2层肽聚糖网状分子组成的薄 层（2～3nm），含量约占细胞壁总重的10％，故对机械 强度的抵抗力较革兰氏阳性菌弱
细菌之间）
衣原体（elementory body）：寄生
2原核微生物与真核微生物细胞的区别(cell distiguish)
核 DNA
核糖体
细胞分裂 有性生殖 细胞器 呼吸链 细胞壁成分 运动器官 大小
原核微生物 (procaryotic)
真核微生物(eucaryotic)
拟核，无核膜、核仁 一条
原核生物界:细菌/ 放线菌/蓝细菌/衣原体/支原体/立克次氏体
1、原核微生物的主要种类(basic shapes of procaryotic cell) 细菌（Bacteria ）:乳酸菌、醋酸菌、沙门氏菌等
放线菌（actinomycetes）：小单孢菌属等 蓝细菌（spirulina）：蓝藻 立克次氏体（rickettsia）：寄生 支原体（mycoplasma）：无细胞壁（介病毒和
(4)革兰氏染色与细胞壁结构 1884丹麦Christian gram发明 A. 染色方法：涂片 →干燥 →火焰固定→结晶
紫染色 →水洗 →路戈氏典液媒染→水洗 →95％ 酒精脱色 →立即水洗 →番红复染 →水洗 →干燥
G+：Gram-positive bacteria 紫色 G-：Gram-negative bacteria 红色
磷壁酸 :
• 定义:革兰氏阳性菌通常具有与细胞壁相连 的酸性多糖，称为磷壁酸（teichoic acid）。
• 磷壁酸包括于所有磷酸甘油或核糖醇磷酸 盐残基的壁、膜或荚膜多聚体。这些聚醇 以磷酸酯连接，而且通常连接有其它糖类 和D-丙氨酸。
• 磷壁酸带负电荷，所以使整个细胞表面带 部分负电荷，影响着离子穿过细胞壁的途 径。
球菌 形态
单球菌 链球菌
四联球菌
葡萄球菌 八叠球菌
短杆菌
杆
菌
螺
旋
菌
长杆菌
形
态
螺旋体
弧菌 弧菌
梭状芽孢杆菌
螺旋菌 螺旋菌
杆菌(bacillus)及其排列状态
◆Rod shape is called Bacillus. ◆ Two bacilli together Diplobacilli ◆Chains of bacilli are called Streptobacilli ◆ Palisades - Rods side by side or in X, V or Y figures
其大小一般在0.1～0.3mm，但有些可达0.75mm， 能够清楚地用肉眼看见。（1997年） • 个体最小的细菌,纳米细菌(nanobacteria),宽为几 十纳米,长为几百（1988年）
4、细胞结构(cell structure)
4、细胞结构(cell structure)
图1-6 细菌细胞构造的模式图
发酵乳杆菌（L. fermentum） 弯曲乳杆菌（L. curvatus） 米酒乳杆菌 (L.
sake) 保加利亚乳杆菌（L. bulgaricus） 2链球菌属、3片球菌属、4明串珠菌属、5双歧杆菌属、6丙酸杆菌、7醋 酸杆菌属
一 有害菌
1假单胞菌属、 ２ 产碱杆菌属、３ 黄色杆菌属、４ 无色杆菌属、 ５ 盐杆菌属、６埃希氏杆菌属、７肠杆菌属、８沙门氏菌属、 ９志贺氏菌属、10 变形杆菌属、11 弧菌属、12 微球菌属、 13 葡萄球菌属、14 芽孢杆菌属、15 梭状芽孢杆菌属
4、细胞结构(cell structure)
基本结构： 细胞壁 细胞膜及间体 细胞质 核区
特殊结构：
荚膜 鞭毛 菌毛 芽孢 伴胞晶体
4、1 基本构造(basic structure)
4、1、1 细胞壁( cell wall )
占细胞干重的10-20%，细菌外表面坚韧而具有 弹性的结构层，厚度为10-80nm。
第二 章 原核微生物形态结 构与分类
Chapter 2 Procaryotic Cell Shape Structure and Classify
授课内容
一、原核微生物简介与比较 二、细菌 三、放线菌 四、蓝细菌 五、其 他 原 核 微 生 物
一、原核微生物简介与比较
原核微生物是指一类不具有细胞核膜，只有 核区（nuclear region）的裸露DNA的原始 单细胞生物，核区内只有一条双螺旋结构的 脱氧核糖核酸构成的染色体。
细菌 特殊形态
2、影响细菌形态的因素：
培养时间、培养温度、培养基成分、浓度、pH值等环境 条件对细菌形态都有明显的影响。
一般处于幼龄阶段和生长条件适宜时，细菌形态正常、 整齐，表现出特定的形态。
在较老的培养物中，或不正常的条件下，细胞常出现不 正常形态，尤其是杆菌，有的细胞膨大，有的出现梨 形，有的产生分枝，有时菌体显著伸长以至呈丝状等 异常形态。若将它们转移到新鲜培养基中或适宜的培 养条件下又可恢复原来的形态。
70S
横二分裂 无 无 细胞膜上 肽聚糖、磷壁质 中空管状 1—10μm
真正的核，有核膜核仁 1 至 数 条 ， 与 RNA 、 组 蛋 白 结合 80S(细胞质中) 70S(细胞器中) 有丝分裂,减数分裂 有 有 线粒体上 多聚糖,几丁质
9+2
10—100μm
二、 细 菌
Section 2 Bacteria
(1) 观察
质壁分离+染色。如阿拉法染色：磷钼酸+ 甲基绿(质不着色，壁呈绿色)。
(2) 功能(function)
固定细胞外形；
协助鞭毛运动； 保护细胞免受外力的损伤（如革兰氏阳性细菌可 抵抗15～25atm的渗透压，革兰氏阴性细菌为5～ 10atm）； 为正常细胞分裂所必须； 阻挡有害物质进入细胞（例如革兰氏阴性细菌细 胞壁可阻挡分子量超过800的抗生素进入）； 与细菌的抗原性、致病性（如内毒素）和对噬菌 体的敏感性密切相关。
因自溶而死亡。因为在细胞正常分裂时，自溶素可使旧壁 适度水解并促使新壁不断插入，而当其活力过强时，则细 菌会因细胞壁迅速水解而死亡。
革兰氏阴性细菌细胞壁
内壁层：厚1～2nm， 占壁重5-10%，为肽聚糖， 30%亚单位交错疏松。
外壁层：厚8～10nm， 脂蛋白(内层), 磷脂(中层), 脂多糖 (外层)，毒性成分
(3)化学组成及结构
A. 肽聚糖：由单体组成的聚合物。
单 N-乙酰葡萄糖胺(NAG) 体 N-乙酰胞壁酸(NAM)
短肽
B.磷壁酸（teichoic acid，即垣酸）：G+菌特有。 多元醇（核糖醇或甘油）+磷酸
C.脂多糖、磷脂、脂蛋白：G-菌特有。
革兰氏阳性G+（左）和革兰氏阴性G-（右）细菌 细胞壁构造的比较
螺旋菌(spirilla)
螺旋状的细菌称为螺旋菌。 根据其弯曲情况分为：
弧菌（vibrio)：螺旋不满一圈，菌体呈弧形或逗号形 例：霍乱弧菌、逗号弧菌
螺旋菌(spirillum)：螺旋满2—6环，螺旋状 例：干酪螺菌
螺旋体(spirochaeta)：旋转周数在6环以上，菌体柔软。
例：梅毒密螺旋体
Vibrio cholerae
阳性菌
阴性菌
革兰氏染色法（Gram Staining）
步骤：
涂片固定
结晶紫初染
30s
碘液媒染
60s
乙醇脱色
10-30s
番红复染
30-60s
结果:
阳性菌——紫色 阴性菌——红色
B. 细菌细胞壁的结构 G+细菌细胞壁 肽聚糖：占细胞壁物质的50-90%，其中75%的亚
单位紧 密交错成网状。如枯草芽孢杆菌20层。 磷壁酸：分甘油型和核糖醇型。