《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。不同的细菌，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细菌分为革兰氏阳性（G＋）与革兰氏阴性（G－）两大类，两者在细胞壁组成上具有明显差异。凡是不能被乙醇脱色，呈蓝紫色，称为革兰氏阳性菌(G＋)；凡是经乙醇脱色，呈复染剂颜色，称为革兰氏阴性菌(G－)

革兰氏染色的过程：

①初染：结晶紫使菌体着上紫色；②媒染：碘和结晶紫形成脂溶性大分子复合物，分子大，能被细胞壁阻留在细胞内；③脱色：酒精脱色，细胞壁成分和构造不同，出现不同的反应；

④复染：沙黄复染，增加脱色菌与背景的反差并区别于未脱色菌。

（3）革兰氏阳性菌

以金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）为例：

G＋细胞壁：是连续层，厚20-80nm，由微纤丝组成的网状骨架和基质两部分构成，其化学组成主要是肽聚糖和磷壁酸。

①肽聚糖（peptidoglycan）：是由许多亚单位交联而成的大分子复合体，由双糖单位、短肽、肽桥组成。

双糖单位是N-乙酰胞壁酸（NAM）和N-乙酰葡萄糖胺（NAG）通过β-1，4糖苷键相连而成；

短肽为L-Ala-D-Glu-L-Lys-D-Ala；肽桥由5个甘氨酸组成，连接相邻的短肽。短肽全部或部分连至NAM上，短肽之间也有连接，组成一网状结构。肽聚糖是细菌细胞壁特有的成分，也是原核微生物的特有成分（古生菌没有）。

溶菌酶使肽糖中的糖苷链断裂，而青霉素是干扰短肽之间肽键的形成。

②磷壁酸（teichoic acid）：是大多数G＋的特有成分。通过磷酸二酯键与NAM相连，它是多元醇和磷酸的聚合物，能溶于水。其主要功能是：使壁形成负电荷环境，吸附二价金属离子，调节酶的活性；维持壁硬度；在细胞表面形成噬菌体吸附的受体位点；也是细胞壁深层的一种抗原物质。

（4）革兰氏阴性菌

以大肠杆菌（E.coli）为例：

G－细胞壁的构成是非连续层，包括外壁层和内壁层；外壁层又称为外膜，8-10 nm，由

脂多糖层、磷脂层和脂蛋白层组成，以脂类部分与肽聚糖相连；其中脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）是其主要成分，也是G－细菌的特有成分，它由类脂A、核心多糖和O-侧链组成。

脂多糖层的功能：①是革兰氏阴性细菌致病物质－内毒素的物质基础；②吸附镁、钙离子；

③决定G-表面抗原；④噬菌体受体位点。内壁层紧贴细胞膜，厚2-3 nm，由肽聚糖组成。与G＋区别在于：交联低，肽链中的L-Lys往往被二氨庚二酸取代（DAP），无特殊肽桥。

（6）革兰氏染色机制

G＋细胞壁厚，网状结构致密，肽聚糖含量高，分子交联度紧密，用乙醇处理后，肽聚糖网孔会因脱水而明显收缩，透性降低，故细菌仍保留结晶紫-碘复合物在细胞膜内使其呈现紫色。G－肽聚糖层较薄，肽聚糖含量低，交联度松散，且含较多类脂质，故用乙醇处理后，类脂质被溶解，细胞壁孔径变大，通透性增加，使初染的结晶紫和碘的复合物易于渗出，细胞被脱色，经沙黄复染后呈红色。

（7）古生菌

古生菌是一群具有独特基因结构或系统发育生物大分子序列的单细胞生物，主要包括一些独特生态类型的原核生物。除热源体属Thermoplasma外，均有与真细菌类似细胞壁，但化学成分差别很大，不含肽聚糖，而含假肽聚糖、糖蛋白或蛋白质。

（8）细胞壁缺陷细菌

①原生质体protoplast：人工条件下用溶菌酶除去细胞壁或用青霉素抑制细胞壁合成后形成的球形结构。一般由G＋形成。

②球形体spheroplast：残留部分细胞壁的球形结构，一般由G－形成。具有对渗透压敏感；有鞭毛也不运动；对噬菌体不敏感；细胞不能分裂等特点。

③细菌L型：一种由自发突变形成无完整细胞壁的变异型，在固体培养基表面形成“油煎蛋”状小菌落。

④支原体：长期进化形成的无细胞壁、形态多变的G－细菌。

2. 细胞膜（cell membrane）

细胞膜是存在于细胞壁与细胞质之间的一层柔软而富有弹性的半透性膜。厚5－10nm。