原核微生物的形態(tài)、構(gòu)造和功能

第一章原核生物的形態(tài)、構(gòu)造和功能(Prokaryotes)共二百一十一頁第一節(jié)細(xì)菌(xìjūn)第二節(jié)放線菌第三節(jié)藍(lán)細(xì)菌第四節(jié)支原體、立克次氏體和衣原體第一章目錄共二百一十一頁教學(xué)目的

從形狀(xíngzhuàn)、大小、細(xì)胞結(jié)構(gòu)及繁殖方式等方面掌握“三菌三體”的形態(tài)特征（尤其是細(xì)菌、放線菌），建立古生菌的概念。

教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析1、重點(diǎn)：原核生物與真核微生物的區(qū)別，細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能，細(xì)菌繁殖方式與群體特征。2、難點(diǎn)：細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能。共二百一十一頁第一節(jié)細(xì)菌(xìjūn)（Bacteria）一、細(xì)胞的形態(tài)構(gòu)造(gòuzào)及其功能二、細(xì)菌的群體形態(tài)定義：一類細(xì)胞細(xì)短，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，胞壁堅(jiān)韌，多以二分裂方式繁殖且水生性較強(qiáng)的原核生物。共二百一十一頁一、細(xì)胞的形態(tài)(xíngtài)構(gòu)造及其功能（一）形態(tài)和染色(rǎnsè)（二）細(xì)菌細(xì)胞的構(gòu)造（三）細(xì)菌的繁殖共二百一十一頁尿素(niàosù)微球菌（Micrococcusureae）Thecoccus共二百一十一頁Thediplococcusscanningelectronmicrographofadiplococcuspneumoniae

photomicrographofdiplococcuspneumoniae

共二百一十一頁

photomicrographofastreptococcus

transmissionelectronmicrographofStreptococcus

Thestrptpcoccus共二百一十一頁Micrococcustetragenus共二百一十一頁SarcinaArrangement

共二百一十一頁TheStaphylococcusElectronMicrographofStaphylococcusaureus,aStaphylococcus共二百一十一頁Esherichiacoli

大腸桿菌(dàchánɡɡǎnjūn)Bacillusanthracis

炭疽(tànjū)桿菌共二百一十一頁肉毒梭菌Clostridiumbotulinum破傷風(fēng)梭菌Clostridiumtetani共二百一十一頁Lactobacillus共二百一十一頁VibrioElectronMicrographofVibriocholerae,aVibrio

共二百一十一頁Spirillumvolutans(highpower)ElectronMicrographofLeptospirainterrogans共二百一十一頁

細(xì)菌形態(tài)(xíngtài)通常有球狀、桿狀、螺旋狀三類。自然界中桿菌最常見，球菌次之，螺旋菌最少。圖1-1細(xì)菌的三種基本(jīběn)形態(tài)（左為模式圖，右為顯微照片）（一）形態(tài)和染色共二百一十一頁細(xì)菌(xìjūn)三形的電鏡照片共二百一十一頁1.ThecoccusArrangementsofCocci細(xì)胞個(gè)體呈球形或橢圓形，不同(bùtónɡ)種的球菌在細(xì)胞分裂時(shí)會(huì)形成不同(bùtónɡ)的空間排列方式，Ф0.5—1.0μm共二百一十一頁共二百一十一頁共二百一十一頁2.Therodorbacillus

ArrangementsofBacilli共二百一十一頁桿狀細(xì)菌的排列方式常因生長(zhǎng)(shēngzhǎng)階段和培養(yǎng)條件而發(fā)生變化故難作為分類依據(jù)共二百一十一頁3.Thespiralla

SpiralForms共二百一十一頁4.ExceptionstotheaboveshapesSquare-shapedbacteriaCaulobactersp柄桿菌Spharotilusnatans鞘衣菌共二百一十一頁Anaveragecoccusisabout0.5-1.0micrometer(μm)indiameter.Anaveragebacillusis0.5-1.0μmwideby1.0-4.0μmlong.Spiralsrangeinsizefrom1μmtoover100μminlength.5.細(xì)菌(xìjūn)的大小共二百一十一頁thesmallestprokaryote？nanobacteria共二百一十一頁ScanningElectronMicrographofMycoplasmaCells共二百一十一頁Thiomargaritanamibiensiscomparedtoafruitfly,

Drosophila.Asinglecellcanreachadiameterof0.75mm.Thelargestprokaryote共二百一十一頁細(xì)菌大小的測(cè)量(cèliáng)單位是um共二百一十一頁細(xì)菌(xìjūn)染色法：6.細(xì)菌(xìjūn)染色法一種染色液二種以上染色液共二百一十一頁附：革蘭氏染色(rǎnsè)（GramStain

）方法HansChristianGramwasaDanishbacteriologist.HedevelopedtheGramstainin1884.Itremainsoneofthemostimportantstainingtechniquesinmicrobiologytoday.TheGramstainisoftenthefirsttestperformedintheidentificationofbacteria.共二百一十一頁涂片干燥固定染色鏡檢革蘭氏染色(rǎnsè)方法操作步驟共二百一十一頁GramstainofGram-

E.colicells

GramstainofGram+

Staphylococcuscells

共二百一十一頁革蘭氏染色(rǎnsè)機(jī)制？共二百一十一頁（二）細(xì)菌(xìjūn)細(xì)胞的構(gòu)造細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)模式圖共二百一十一頁1.細(xì)菌細(xì)胞的一般(yībān)構(gòu)造⑴細(xì)胞壁⑵細(xì)胞膜⑶細(xì)胞質(zhì)⑷細(xì)胞核共二百一十一頁⑴細(xì)胞壁(CellWall)細(xì)胞壁(cellwall)是覆蓋在細(xì)胞膜外表面的一個(gè)薄層結(jié)構(gòu)(jiégòu)。光鏡下可證實(shí)細(xì)胞壁的存在；電鏡下清晰可見。存在部位(bùwèi)及外形共二百一十一頁ElectronMicrographofaGram——NegativeCellWallElectronMicrographofaGram＋

PositiveCellWall電鏡下革蘭氏陰性(yīnxìng)細(xì)菌和革蘭氏陽性細(xì)菌的細(xì)胞壁共二百一十一頁G+細(xì)菌細(xì)胞壁G-細(xì)菌細(xì)胞壁共二百一十一頁細(xì)胞壁主要(zhǔyào)生理功能固定細(xì)胞外形和提高機(jī)械強(qiáng)度，保護(hù)細(xì)胞免受滲透壓等外力的損傷(sǔnshāng)；為細(xì)胞生長(zhǎng)、分裂和鞭毛運(yùn)動(dòng)所必需；阻攔大分子物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞，使細(xì)胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物質(zhì)的傷害賦予細(xì)菌特定的抗原性、致病性以及對(duì)噬菌體和抗生素的敏感性；共二百一十一頁肽聚糖(peptidoglycan)磷壁酸(teichoicacid)脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)外膜蛋白(outermembraneprotein)G＋和G－細(xì)菌(xìjūn)細(xì)胞壁中的這些成分有所不同。見P12表1-1細(xì)胞壁的主要(zhǔyào)成分（P12圖1-2）共二百一十一頁共二百一十一頁1）G＋細(xì)菌(xìjūn)的細(xì)胞壁特點(diǎn)(tèdiǎn)：厚度大（20～80nm）；化學(xué)組分簡(jiǎn)單，一般只含90%肽聚糖和10%磷壁酸。如圖:G＋細(xì)菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)模式圖共二百一十一頁G＋細(xì)菌(xìjūn)的肽聚糖（peptidoglycan）如圖所示結(jié)構(gòu)(jiégòu):三維網(wǎng)狀（圖1－3）組成：聚糖+短肽側(cè)鏈+肽橋共二百一十一頁

革蘭氏陽性細(xì)菌(xìjūn)肽聚糖單體的結(jié)構(gòu)左：簡(jiǎn)單的單體模型；右：?jiǎn)误w的分子結(jié)構(gòu)。圖中的箭頭處表示溶菌酶的水解點(diǎn)右圖少肽橋D-乳酰羧基(suōjī)共二百一十一頁磷壁酸(teichoicacid)又稱磷壁酸質(zhì)或垣酸（一種酸性多糖），為G+細(xì)菌細(xì)胞壁特有已知有五種磷壁酸，常見的有兩類，即甘油(ɡānyóu)磷壁酸和核糖醇磷壁酸，分別由甘油磷酸或核糖醇磷酸為亞基聚合而成（后圖）根據(jù)在細(xì)胞壁中的存在方式，可將磷壁酸分為壁磷壁酸和膜磷壁酸(又稱脂磷壁酸)兩類（見G＋細(xì)菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)模式圖）共二百一十一頁

RibitolTeichoicAcidGlycerolTeichoicAcid共二百一十一頁磷壁酸生理功能濃縮細(xì)胞周圍的Mg2+，增強(qiáng)細(xì)胞膜一些合成酶的活力；貯藏(zhùcáng)磷元素；能調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)自溶素(autolysin)的活力，防止細(xì)胞因自溶而死亡。噬菌體的特異性吸附受體；（可作為細(xì)菌分類、鑒定的依據(jù)）增強(qiáng)某些致病菌對(duì)宿主細(xì)胞的粘連、避免被白細(xì)胞吞噬并有抗補(bǔ)體（P295）的作用；革蘭氏陽性細(xì)菌特異表面抗原的物質(zhì)基礎(chǔ)；共二百一十一頁2）G-細(xì)菌(xìjūn)的

細(xì)胞壁特點(diǎn)：較薄，分肽聚糖層和外膜（外壁）兩層（見右圖）因肽聚糖層很?。?～3nm），機(jī)械強(qiáng)度較弱成分較復(fù)雜，由肽聚糖、脂多糖、磷脂(línzhī)和外膜蛋白構(gòu)成（見后圖）ElectronMicrographofaGram-NegativeCellWallElectronMicrographofaGram-PositiveCellWall共二百一十一頁G－細(xì)菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)模式圖共二百一十一頁G-細(xì)菌(xìjūn)的肽聚糖（peptidoglycan）結(jié)構(gòu)(jiégòu):三維網(wǎng)狀組成：聚糖+短肽側(cè)鏈G-細(xì)菌肽聚糖的立體結(jié)構(gòu)（片段）共二百一十一頁G－細(xì)菌(xìjūn)Peptidoglycan的亞單位E.coli

的Peptidoglycan亞單位＝雙糖單位＋四肽尾共二百一十一頁少個(gè)P共二百一十一頁Staphylococcusaureus與Escherichiacoli肽聚糖的比較(bǐjiào)比較項(xiàng)目StaphylococcusaureusEscherichiacoli肽聚糖層厚度約20～80nm，由40層左右網(wǎng)狀分子交織而成厚2～3nm,由1～2層肽聚糖網(wǎng)狀分子組成短肽的第三個(gè)氨基酸L-賴氨酸內(nèi)消旋二氨基庚二酸(m-DPA)短肽間連接方式-(Gly)5--CO·NH-短肽間的交聯(lián)度達(dá)到70％以上約30％左右共二百一十一頁處于革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞壁外膜的最外層，由類脂A、核心多糖(corepolysaccharide)、和O-特異側(cè)鏈(0-specificsidechain,或稱O-多糖或O-抗原)三部分(bùfen)組成為革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞壁所特有不同種類的細(xì)菌脂多糖的化學(xué)組成不同脂多糖(duōtánɡ)（lipopolysaccharide,LPS）共二百一十一頁共二百一十一頁共二百一十一頁外膜蛋白(outermembraneproteins)定義：嵌合在G-外膜層LPS和磷脂層上的

20余種蛋白,其功能大多未明。

脂蛋白(使內(nèi)壁層肽聚糖層與外膜層緊相連)幾種蛋白孔蛋白(控物通道,有特異與非特異之分)

其他蛋白(功能未明)共二百一十一頁外膜的生理功能控制細(xì)胞透性，增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)Mg2+等陽離子的吸附作用決定細(xì)胞壁抗原多樣性及對(duì)噬菌體的敏感性脂多糖中的類脂A是革蘭氏陰性細(xì)菌致病物質(zhì)──內(nèi)毒素的物質(zhì)基礎(chǔ)是控制某些(mǒuxiē)物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的部分選擇性屏障共二百一十一頁周質(zhì)空間(kōngjiān)

(periplasmicspace,periplasm)又稱壁膜間隙。一般指革蘭氏陰性細(xì)菌外膜與細(xì)胞膜之間的狹窄空間（寬約12～15nm），呈膠狀。在周質(zhì)空間中，存在著多種周質(zhì)蛋白（periplasmicproteins）如水解酶類、合成酶類、結(jié)合蛋白、受體蛋白。周質(zhì)空間是物質(zhì)(wùzhì)進(jìn)出細(xì)胞的重要中轉(zhuǎn)站和反應(yīng)場(chǎng)所共二百一十一頁

G＋細(xì)菌和G-細(xì)菌某些(mǒuxiē)特性的比較項(xiàng)目革蘭氏陽性細(xì)菌革蘭氏陰性細(xì)菌革蘭氏染色反應(yīng)紫色紅色細(xì)胞壁厚、單層薄、多層外膜無有磷壁酸多數(shù)含有無脂多糖無有對(duì)溶菌酶敏感不敏感對(duì)青霉素敏感不敏感對(duì)鏈霉、氯霉、四環(huán)素不敏感敏感對(duì)機(jī)械力的抗性強(qiáng)弱堿性染料的抑制強(qiáng)弱對(duì)干燥抗性強(qiáng)抗性弱產(chǎn)芽孢有的產(chǎn)不產(chǎn)共二百一十一頁3)古生菌(Archaea)的細(xì)胞壁關(guān)于古生菌：又稱“第三生物”，舊稱古細(xì)菌（archaebacteria）。上世紀(jì)70年代發(fā)現(xiàn)。古生菌是一類在進(jìn)化途徑上很早就與細(xì)菌和真核生物互為獨(dú)立的類群，成為生物界三域之一(真核生物域;真細(xì)菌域和古生菌域)。除某些(mǒuxiē)特征之外，在細(xì)胞結(jié)構(gòu)和代謝上，古生菌在很多方面接近真細(xì)菌，但在遺傳機(jī)制方面更接近真核生物。共二百一十一頁疵壁：細(xì)胞壁上不含肽聚糖，故稱為疵壁菌。細(xì)胞壁成分(chéngfèn)獨(dú)特多樣：或蛋白質(zhì)為主， 或雜多糖，或假肽聚糖等。三無：無胞壁酸、D型氨基酸和二氨基庚二酸。

古生菌細(xì)胞壁的特點(diǎn)(tèdiǎn)共二百一十一頁β-1,3糖苷鍵不被溶菌酶水解(shuǐjiě)N-乙酰葡糖胺和N-乙酰塔羅糖胺糖醛酸交替連接(liánjiē)而成，連在后一氨基糖上的肽尾由L-glu、L-ala和L-lys三個(gè)L型氨基酸組成，肽橋則由L-glu一個(gè)氨基酸組成。共二百一十一頁

古生菌的細(xì)胞形態(tài)(xíngtài)圖解共二百一十一頁4）缺壁細(xì)菌(xìjūn)

自發(fā)缺壁突變

L-型細(xì)菌*缺實(shí)驗(yàn)室內(nèi)形成徹底去盡

原生質(zhì)體壁人工方法去壁

G+/G-

細(xì)尚未去盡

球狀體菌自然界長(zhǎng)期演化中形成

枝原體**

原生質(zhì)體和球狀體更易融合并導(dǎo)入外源遺傳物質(zhì),故是研究遺傳(yíchuán)規(guī)律和進(jìn)行原生質(zhì)體育種的良好的實(shí)驗(yàn)材料共二百一十一頁共二百一十一頁

脫色處理時(shí)，革蘭氏陽性細(xì)菌細(xì)胞壁因乙醇(丙酮)的脫水作用造成肽聚糖層網(wǎng)架結(jié)構(gòu)間的孔徑縮小，通透性降低，使草酸銨結(jié)晶(jiéjīng)紫-碘復(fù)合物不易滲出細(xì)胞，從而被阻留；革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞壁的外膜層受到乙醇(丙酮)的溶脂和蛋白質(zhì)變性作用時(shí)變得疏松，通透性增加，結(jié)晶紫-碘復(fù)合物易于滲出細(xì)胞，不被細(xì)胞壁阻留。阻留染料的細(xì)菌，經(jīng)復(fù)染后仍呈紫色，為革氏染色陽性；不能阻留染料的細(xì)菌，復(fù)染后呈紅色，為革氏染色陰性。革蘭氏染色(rǎnsè)機(jī)制共二百一十一頁關(guān)于(guānyú)細(xì)胞壁的總結(jié)共二百一十一頁（2）細(xì)胞膜(cellmembrane)

緊貼細(xì)胞壁內(nèi)側(cè)、包圍著細(xì)胞質(zhì)的柔軟、脆弱(cuìruò)、富有彈性和半透性的一個(gè)薄層結(jié)構(gòu)，電鏡下呈明顯的兩暗層夾一亮層的“三明治”式結(jié)構(gòu)，厚約7~8nm。ElectronMicrographofaGram-NegativeCellWallElectronMicrographofaGram-PositiveCellWall存在部位(bùwèi)及外形

共二百一十一頁細(xì)胞膜的化學(xué)(huàxué)組成20％～30％磷脂＋50％～70％蛋白質(zhì)磷脂分子(fēnzǐ)的組成及結(jié)構(gòu)親水的極性端疏水的非極性端共二百一十一頁ˉR磷脂酸磷脂酰甘油磷脂酰乙醇胺磷脂酰膽堿磷脂酰絲氨酸磷脂酰肌醇等磷脂分子(fēnzǐ)的及種類細(xì)菌細(xì)胞膜中磷脂的種類(zhǒnglèi)及其含量因菌種而異。共二百一十一頁膜蛋白①呼吸酶━━與細(xì)菌產(chǎn)能代謝有關(guān)的酶，如NADH脫氫酶、琥珀酸脫氫酶、細(xì)胞色素氧化酶等電子傳遞系統(tǒng)及氧化磷酸化酶系；②合成酶━━與細(xì)胞膜上脂類合成及細(xì)胞壁上各種大分子物質(zhì)合成有關(guān)的酶類；③滲透酶━━選擇性地?cái)y帶各種物質(zhì)穿過細(xì)胞膜的酶。磷脂和蛋白質(zhì)是怎么(zěnme)構(gòu)成細(xì)胞膜的？共二百一十一頁細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)(jiégòu)——液態(tài)鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)1972年，辛格（J.S.Singer）和尼科爾森（G.L.Nicolson）中心思想(zhōnɡxīnsīxiǎnɡ)？共二百一十一頁細(xì)胞膜的生理功能①選擇性地控制胞內(nèi)外營(yíng)養(yǎng)物和代謝產(chǎn)物的運(yùn)送②是維持胞內(nèi)正常(zhèngcháng)滲透壓的結(jié)構(gòu)屏障③是合成細(xì)胞壁和糖被有關(guān)成分（LPS、肽聚糖、磷壁酸和莢膜多糖等大分子）的重要場(chǎng)所④細(xì)胞的產(chǎn)能基地。⑤鞭毛著生點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)能量的供給部。共二百一十一頁

間體（mesosome)定義：由細(xì)胞膜內(nèi)褶形成的管狀、層狀或囊狀結(jié)構(gòu)。位置：位于細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)側(cè)或深層、G+菌較明顯。數(shù)量：1～幾個(gè)(jǐɡè)。功能：可能與原核細(xì)胞分裂及某些酶分泌相關(guān)。共二百一十一頁古生菌的細(xì)胞膜磷脂分子中疏水尾與甘油通過醚鍵相連疏水尾是異戊二烯重復(fù)連接(liánjiē)組成的長(zhǎng)鏈烴存在單分子層膜或單、雙分子層混合膜共二百一十一頁古生菌的主要(zhǔyào)類脂和膜結(jié)構(gòu)共二百一十一頁單雙分子(fēnzǐ)層混合膜共二百一十一頁(3)細(xì)胞質(zhì)（Cytoplasm）

和內(nèi)含(nèihán)物(inclusionbody)共二百一十一頁細(xì)胞質(zhì)（Cytoplasm）被細(xì)胞膜包圍的除核之外的一切半透明、膠體狀、顆粒狀物質(zhì)(wùzhì)。細(xì)胞質(zhì)由水、蛋白質(zhì)、RNA、脂類、少量糖和無機(jī)鹽組成，分可溶性物質(zhì)和內(nèi)含物兩部分。細(xì)菌的蛋白質(zhì)合成、脂肪酸合成、糖酵解和核苷酸代謝等都在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行。共二百一十一頁細(xì)胞內(nèi)形狀較大(jiàodà)的顆粒狀構(gòu)造稱內(nèi)含物。內(nèi)含(nèihán)物(inclusionbody)貯藏物(reservematerials)磁小體(megnetosome)羧酶體(carboxysome)氣泡（gasvacuoles）共二百一十一頁一類(yīlèi)由某種化學(xué)成分聚集而成的不溶性顆粒，種類如下表：①貯藏(zhùcáng)物(reservematerials)共二百一十一頁微生物儲(chǔ)藏(chǔcáng)物的特點(diǎn)及生理功能1）不同微生物其儲(chǔ)藏性內(nèi)含物不同2）微生物合理利用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的一種調(diào)節(jié)方式3）儲(chǔ)藏物以多聚體的形式存在，有利于維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的平衡，避免(bìmiǎn)不適合的pH，滲透壓等的危害4）儲(chǔ)藏物在細(xì)菌細(xì)胞中大量積累，是重要的自然資源。共二百一十一頁

聚

-羥丁酸(poly-

-hydroxybutyrate)n＞106聚羥鏈烷酸(polyhydroxyalkanoate,PHA)聚羥鏈烷酸有什么(shénme)用？共二百一十一頁異染粒(metachromaticgranules)POHOn(2~106)HOOHCorynebacteriumdiphtheriae(Neisserstain)共二百一十一頁②磁小體(magnetosome)功能：在外磁場(chǎng)的作用下，借鞭毛引導(dǎo)菌體移至最佳生境(光線、營(yíng)養(yǎng)與氧溶度(rónɡdù)最適宜的泥水界面)。趨磁細(xì)菌(xìjūn)（Magnetotacticbacterium）？共二百一十一頁利用磁小體的超微性（納米級(jí)）、均勻性和無毒性，生產(chǎn)高清晰、高保真的大容量超高密度磁記錄材料。將抗體固定在磁小體微粒上，定性或定量地檢測(cè)多種蛋白抗原。把藥物或抗體等固定在磁小體上，在外磁場(chǎng)的作用下，變成“運(yùn)載火箭(yùnzàihuǒjiàn)”直接轟擊靶區(qū)～病灶，從而提高對(duì)癌細(xì)胞等的殺傷力。趨磁細(xì)菌還可望用于廢水處理、發(fā)酵工業(yè)、人體內(nèi)廢物“透析”，加工含鐵食品和飲料等領(lǐng)域已知趨磁細(xì)菌在高新技術(shù)(ɡāoxīnjìshù)中的用途共二百一十一頁③羧酶體(carboxysome)定義：又稱羧化體,一些自養(yǎng)(zìyǎnɡ)菌胞內(nèi)的多角形或六角形內(nèi)含物，大小約10nm,內(nèi)含1,5二磷酸核酮糖羧化酶，為CO2固定的關(guān)鍵酶Thiobacillusneapolitanus共二百一十一頁④氣泡(qìpào)(gasvacuoles)定義：多種水生光能型自養(yǎng)菌產(chǎn)生的泡囊狀含氣內(nèi)含物，大小為200~1000×75nm，囊內(nèi)有數(shù)排柱形小氣室。囊外包裹一層2nm厚蛋白質(zhì)膜。調(diào)節(jié)細(xì)胞比重,使其趨于最佳水層采光(cǎiguāng)、取養(yǎng)與氧等。含量：幾個(gè)至數(shù)百個(gè)/胞。共二百一十一頁（4）核區(qū)(nuclearregion)Feulgen染色，光學(xué)顯微鏡下的E.coli

細(xì)胞

又稱原核(prokaryon)、擬核（nucleoid）、核質(zhì)體(zhìtǐ)(nuclearbody)或核基因組(genome)，每個(gè)細(xì)胞可含有1-4個(gè)核質(zhì)體。

核區(qū)形狀多變。E.coli

細(xì)胞的擬核電鏡照片共二百一十一頁一個(gè)巨大的、高度折疊的環(huán)形雙鏈DNA分子(fēnzǐ)E.coli的DNA總長(zhǎng)為1.1~1.4mm、約4300個(gè)基因(4.64Mb)，可產(chǎn)生1000萬個(gè)蛋白質(zhì)分子。E.coli

細(xì)胞的擬核電鏡照片核區(qū)的結(jié)構(gòu)(jiégòu)及組成共二百一十一頁擬核（nucleoid）生理功能①貯存遺傳信息②通過復(fù)制把遺傳信息傳遞給子代③通過轉(zhuǎn)錄(zhuǎnlù)和翻譯調(diào)控細(xì)胞的全部生命活動(dòng)共二百一十一頁2.細(xì)菌(xìjūn)細(xì)胞的特殊構(gòu)造細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)模式圖共二百一十一頁（1）糖被(glycocalyx)定義：覆蓋某些(mǒuxiē)細(xì)菌細(xì)胞壁表面的一層厚度不定的膠狀物質(zhì)。觀察(guānchá)方法：常用負(fù)染色法共二百一十一頁photomicrographofdiplococcuspneumoniae

共二百一十一頁共二百一十一頁糖被的主要(zhǔyào)功能①保護(hù)作用②貯藏養(yǎng)料③表面附著作用④堆積代謝(dàixiè)廢物。共二百一十一頁研究(yánjiū)細(xì)菌糖被的實(shí)際意義用于菌種鑒定用于生產(chǎn)藥物和生化試劑(shìjì)用于生產(chǎn)工業(yè)原料用于污水處理共二百一十一頁（2）鞭毛(biānmáo)(flagellum,flagella)共二百一十一頁長(zhǎng)15—20μm，φ0.01—0.02μm鞭毛的形態(tài)(xíngtài)和存在部位共二百一十一頁觀察(guānchá)和判斷鞭毛存在的方法電鏡觀察(guānchá)光鏡觀察(亮視野、暗視野)培養(yǎng)觀察共二百一十一頁AelectronmicrographofPseudomonasfluorescensAelectronmicrographofEscherichiacoli各種鞭毛(biānmáo)細(xì)菌共二百一十一頁Salmonellawithaperitrichousarrangementofflagella

共二百一十一頁MonotrichousFlagellumofVibriocholerae共二百一十一頁Spirillumvolutans,Polaramphitrichousflagella,共二百一十一頁SpirillumwithLophotrichousArrangementofFlagella

共二百一十一頁共二百一十一頁基體(jītǐ)（basalbody）、鉤形鞘(hook)、鞭毛絲(filament)細(xì)菌鞭毛(biānmáo)的構(gòu)造共二百一十一頁G-細(xì)菌鞭毛(biānmáo)的構(gòu)造共二百一十一頁鞭毛(biānmáo)運(yùn)動(dòng)方式的證明1974年，美國(guó)學(xué)者西佛曼（M.Silverman）和西蒙（M.Simon）設(shè)計(jì)(shèjì)的“栓菌試驗(yàn)”tethered-cellexperiment共二百一十一頁MOTILITYTESTOrganismTestResultPseudomonasaeruginosaMotile2.StaphylococcusaureusNon-motile3.BacillussubtilisMotile鞭毛(biānmáo)的功能共二百一十一頁鞭毛(biānmáo)的功能運(yùn)動(dòng)原核生物實(shí)現(xiàn)其趨性（taxis）即趨向性的最有效方式。趨化作用(zuòyòng)（chemotaxis）：細(xì)菌對(duì)某化學(xué)物質(zhì)敏感，通過運(yùn)動(dòng)聚集于該物質(zhì)的高濃度區(qū)域或低濃度區(qū)域光趨避運(yùn)動(dòng)或趨光性（phototaxis）：有的細(xì)菌能區(qū)別不同波長(zhǎng)的光而集中在一定波長(zhǎng)光區(qū)內(nèi)趨磁運(yùn)動(dòng)或趨磁性（magnetotaxis），趨磁細(xì)菌根據(jù)磁場(chǎng)方向進(jìn)行分布。共二百一十一頁鞭毛菌的運(yùn)動(dòng)(yùndòng)方式共二百一十一頁鞭毛菌的運(yùn)動(dòng)(yùndòng)能力物種 速率(sùlǜ)（米/秒）體長(zhǎng)的倍數(shù)/秒獵豹 30.5 25人（世界記錄） 10.44 5.32細(xì)菌 0.00002-0.00008

20-30

共二百一十一頁共二百一十一頁4、總結(jié)鞭毛由蛋白質(zhì)構(gòu)成，從細(xì)菌細(xì)胞膜生出，穿過細(xì)胞壁，呈波曲形、長(zhǎng)絲狀。具有運(yùn)動(dòng)(yùndòng)功能。數(shù)目為一至數(shù)十條，長(zhǎng)度一般為15～20μm，直徑為0.01～0.02μm。根據(jù)鞭毛著生的位置及數(shù)量可將鞭毛細(xì)菌分為單端單生鞭毛菌、單端叢生鞭毛菌、雙端單生鞭毛菌、雙端叢生鞭毛菌和周生鞭毛菌。共二百一十一頁附①菌毛（fimbria,fimbriae）又稱纖毛(xiānmáo)、繖毛等。細(xì)菌體表的纖細(xì)、中空、短直的附屬物，數(shù)量較多(250～300條)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，常見于G－菌。菌毛使細(xì)菌較牢固地粘連在物體表面。共二百一十一頁附②性毛（pili,pilus）共二百一十一頁肉毒梭菌Clostridiumbotulinum破傷風(fēng)梭菌Clostridiumtetani(3)芽孢(yábāo)（spore,endospore)①芽孢的存在(cúnzài)部位及形狀共二百一十一頁Bacillussubtilis

共二百一十一頁炭疽芽孢桿菌SporosarcinaBacillusanthracis共二百一十一頁脫硫腸狀菌屬(Desulfotomaculum)共二百一十一頁芽孢在細(xì)胞(xìbāo)中的著生位置共二百一十一頁②芽孢的構(gòu)造(gòuzào)及組成1-12共二百一十一頁③芽孢(yábāo)的功能芽孢(yábāo)有很強(qiáng)的抗逆性，抗熱、抗干燥、抗輻射、抗化學(xué)藥物和抗靜水壓的能力十分突出，休眠能力驚人。琥珀中蜜蜂腸道芽孢菌已存活達(dá)2500~4000萬年！共二百一十一頁EndosporestainofBacillusmegaterium

EndosporestainofClostridiumtetani

實(shí)例(shílì)：肉毒梭菌的芽孢(yábāo)沸水浴5.0~9.5h才被殺死巨大芽孢菌抗輻射能力為E.coli的36倍共二百一十一頁芽孢的抗熱機(jī)制——

滲透調(diào)節(jié)皮層膨脹(péngzhàng)學(xué)說芽孢衣對(duì)多價(jià)陽離子和水分的透性很差，而皮層的離子強(qiáng)度(qiángdù)很高，產(chǎn)生極高的滲透壓奪取芽孢核心的水分，結(jié)果造成皮層的充分膨脹，核心部分的細(xì)胞質(zhì)卻變得高度失水，因此就具有極強(qiáng)的耐熱性。共二百一十一頁DPA-Ca學(xué)說(xuéshuō)：？共二百一十一頁④芽孢的形成──原核細(xì)胞分化(fēnhuà)實(shí)例共二百一十一頁StageⅠDNA軸絲形成StageⅡ胞膜內(nèi)陷形成前芽孢（forespore）StageⅢ前芽孢成熟StageⅣ皮層形成StageⅤ孢子外殼層形成StageⅥ芽孢成熟StageⅦ芽孢釋放芽孢形成(xíngchéng)的七個(gè)階段共二百一十一頁好氧性的芽孢桿菌屬(Bacillus)和厭氧性的梭菌屬(Clostridium)——革蘭氏陽性桿菌。芽孢八疊球菌屬(Sporosarcina)。螺菌中的孢螺菌屬(Sporospirillum)。少數(shù)(shǎoshù)其他桿菌，如芽孢乳桿菌屬（Sporolactobacillus）、脫硫腸狀菌屬(Desulfotomaculum)、考克斯氏體屬(Coxiella)、鼠孢菌屬（Sporomusa）和高溫放線菌屬（Thermoactinomyces）等。芽孢的有無、形態(tài)、大小和著生位置是細(xì)菌分類和鑒定中的重要指標(biāo)。

⑤芽孢(yábāo)菌的種類共二百一十一頁研究(yánjiū)芽孢的意義芽孢的有無、形態(tài)、大小和著生位置是細(xì)菌分類和鑒定中的重要指標(biāo)有利于芽孢細(xì)菌的篩選和保藏(bǎocáng)作為衡量滅菌程度的最重要的指標(biāo)共二百一十一頁孢囊（cyst，由固氮菌產(chǎn)生）粘液(zhānyè)孢子（myxospore，由粘球菌產(chǎn)生）蛭孢囊(bdellocyst，由蛭弧菌產(chǎn)生)外生孢子(exospore,由嗜甲基細(xì)菌和紅微菌產(chǎn)生)

附：細(xì)菌的其他休眠(xiūmián)構(gòu)造共二百一十一頁ThemicrographsshowscystsandcellsofAzotobactervinelandiiat1000Xmagnification.Thecystsarethephasebrightobjects,whilethecellsaredarker.棕色固氮菌(Azotobactervinelandii)的營(yíng)養(yǎng)(yíngyǎng)細(xì)胞和孢囊(cyst)抗干旱(gānhàn)但不抗熱共二百一十一頁芽孢定義：某些細(xì)菌在其生長(zhǎng)發(fā)育后期，從細(xì)胞內(nèi)開始分化(fēnhuà)形成的一個(gè)厚壁的圓形或橢圓形的休眠細(xì)胞。一個(gè)細(xì)胞只形成一個(gè)芽孢，故它無繁殖功能。芽孢有很強(qiáng)的抗逆性，抗熱、抗干燥、抗輻射、抗化學(xué)藥物和抗靜水壓的能力十分突出，休眠能力驚人。關(guān)于芽孢(yábāo)的總結(jié)共二百一十一頁伴孢晶體(jīngtǐ)（parasporalcrystal）FormationofthetoxicparasporalcrystalintheinsectpathogenBacillusthuringiensis.Electronmicrographofathinsection.

定義：伴隨芽孢(yábāo)形成的一顆菱形的堿溶性蛋白晶體——δ內(nèi)毒素。共二百一十一頁特點(diǎn)：對(duì)蛋白酶類不敏感；不溶于水，易溶于堿性溶劑。毒殺機(jī)理(jīlǐ)：伴孢晶體→幼蟲口服→伴孢晶體在腸道迅速溶解（中腸pH為9.0-10.5）→吸附于上皮細(xì)胞，引起滲透性喪失，腸道穿孔→腸道中的堿性溶液進(jìn)入血液，后者pH升高，昆蟲全身麻痹而死亡。伴孢晶體(jīngtǐ)的特點(diǎn)及毒殺機(jī)理共二百一十一頁(三)細(xì)菌(xìjūn)的繁殖什么(shénme)叫繁殖？繁殖的生物學(xué)意義細(xì)菌繁殖的特點(diǎn)共二百一十一頁細(xì)菌繁殖(fánzhí)的方式裂殖(fission)

芽殖(Budding)共二百一十一頁1.裂殖（fission）概念：一個(gè)細(xì)胞通過分裂形成子代細(xì)胞的過程一般(yībān)細(xì)菌均進(jìn)行橫分裂，少數(shù)進(jìn)行縱分裂。裂殖的方式有二分裂、三分裂、復(fù)分裂等類型，見教材P27頁。

共二百一十一頁⑴Binaryfission-growthcycleE.coli,dividingbybinaryfission(TEMx92,750).共二百一十一頁Caulobactercell:unequalbinaryfission

共二百一十一頁P(yáng)elodictyonclathratiformeBars=10μmPelodictyonphaeoclathhratiforme⑵Pelodictyoncell:trinaryfission三維網(wǎng)格(wǎnɡɡé)狀共二百一十一頁⑶Bdellovibriocell:multiplefission1.吸附(xīfù)2.穿透(chuāntòu)捕獲物的膜壁空間3.蛭質(zhì)體中蛭弧菌的伸長(zhǎng)4.捕獲物裂解共二百一十一頁蛭弧菌(Bdellovibrio)吸附和穿透一個(gè)捕食(bǔshí)細(xì)胞的步驟共二百一十一頁２．芽殖（budding）細(xì)胞表面形成小突起，待其長(zhǎng)大后與母細(xì)胞相互分離的一種(yīzhǒnɡ)繁殖方式，此類細(xì)菌統(tǒng)稱芽生細(xì)菌（buddingbacteria）。芽生細(xì)菌包括芽生桿菌屬；生絲微菌屬；生絲單胞菌屬；硝化桿菌屬；紅微菌屬等。共二百一十一頁P(yáng)hotomicrographsofcellsofHyphomicrobiumAnelectronmicrographofPlanctomycesmaris海洋(hǎiyáng)浮霉?fàn)罹?共二百一十一頁二、細(xì)菌的群體(qúntǐ)形態(tài)

(一)固體培養(yǎng)時(shí)的形態(tài)菌落(jūnluò)、菌苔？個(gè)體形態(tài)與菌落形態(tài)的相關(guān)性？菌落形態(tài)特征:較粘稠、濕潤(rùn)、光滑、透明、易挑取、質(zhì)地均勻、正反面顏色一致Bacterialcoloniesgrowingonaplateofnutrientagar原因：非絲狀單細(xì)胞生物的集合，其細(xì)胞間隙中充滿毛細(xì)管水。共二百一十一頁菌落(jūnluò)形態(tài)共二百一十一頁(二)在半固體(gùtǐ)培養(yǎng)基內(nèi)的群體形態(tài)共二百一十一頁(三)液體培養(yǎng)(péiyǎng)時(shí)的群體形態(tài)Termstodescribedgrowthpatternsofbacterialculturesinbroth:1.uniformturbidity,ordiffusegrowth

2.flocculent(clumps)

3.sediment

4.ringorpelliclegrowthonsurfaceLefttoRight:Pellicleonsurface

Sediment(onthebottom,whichishardtoseeinthisphoto)

UniformTurbidity

withoutgrowth共二百一十一頁第二節(jié)：放線菌(Actinomyces)定義：一類(yīlèi)呈絲狀生長(zhǎng)、以孢子繁殖的革蘭氏陽性真細(xì)菌。分類學(xué)上位置真細(xì)菌界，厚壁菌門，放線細(xì)菌組，放線細(xì)菌綱，放線菌目

——《伯杰氏系統(tǒng)(xìtǒng)細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》第二版

共二百一十一頁①原核；②大小相近；③胞壁成分相同；④鞭毛類型相同；⑤噬菌體形狀(xíngzhuàn)相似；⑥最適生長(zhǎng)pH相近；⑦DNA重組方式相同；⑧核糖體同為70s；⑨對(duì)溶菌酶、抗生素的敏感性相同。為什么把放線菌歸為真細(xì)菌(xìjūn)？共二百一十一頁①抗生素的主要產(chǎn)生菌；②固氮：弗蘭克氏放線菌屬；③生產(chǎn)維生素、酶制制；④參與堆肥腐解，有機(jī)質(zhì)礦化；⑤人和動(dòng)植物的致病菌；此外，在甾體轉(zhuǎn)化、石油脫蠟、烴類發(fā)酵、污水處理(wūshuǐchǔlǐ)等方面也有應(yīng)用。放線菌與人類(rénlèi)關(guān)系：共二百一十一頁一、放線菌的形態(tài)(xíngtài)構(gòu)造個(gè)體(gètǐ)為分枝絲狀體——菌絲體,由分枝發(fā)達(dá)的菌絲組成,菌絲直徑與桿菌類似，約1μm原核細(xì)胞結(jié)構(gòu)，多核以產(chǎn)生分生孢子或菌絲斷裂進(jìn)行繁殖共二百一十一頁（一）典型(diǎnxíng)放線菌——鏈霉菌的形態(tài)構(gòu)造固體培養(yǎng)(péiyǎng)時(shí)的形態(tài)構(gòu)造:共二百一十一頁垂直單輪(無螺旋)彎曲叢生松環(huán)、初級(jí)螺旋鉤狀松螺旋緊螺旋單輪(有螺旋)雙輪(無螺旋)雙輪(有螺旋)鏈霉菌(méjūn)的各種孢子絲形態(tài)共二百一十一頁電鏡下的孢子(bāozǐ)絲與孢子(bāozǐ)鏈共二百一十一頁P(yáng)hotomicrographsofseveralspore-bearingstructuresofactinomycetes.(a)Streptomyces,amonoverticillatetype.(b)Streptomyces,aspiraltype.Filamentsareabout0.8umwideinbothcases.ab共二百一十一頁Streptomyces

plicatosporus

Streptomyces

avermitilis

Streptosporangium

nondiaststicumHerbidospora

cretacea共二百一十一頁1.基質(zhì)(jīzhì)菌絲斷裂產(chǎn)生桿菌狀分生孢子的放線菌（二）其他放線菌特有的形態(tài)(xíngtài)構(gòu)造Nocardia（諾卡氏菌屬）共二百一十一頁2.菌絲頂端形成(xíngchéng)少量孢子的放線菌Micromonospora(小單孢菌屬)Microbispora(小雙孢菌屬)共二百一十一頁Microtetraspora共二百一十一頁Streptosporangium（孢囊鏈霉菌(méjūn)屬）Streptosporangium

nondiaststicum3.產(chǎn)生(chǎnshēng)孢囊孢子的放線菌共二百一十一頁共二百一十一頁4.由孢囊產(chǎn)生(chǎnshēng)游動(dòng)孢囊孢子的放線菌Actinoplanes共二百一十一頁SporangialdevelopmentinActinoplanes共二百一十一頁二、放線菌的繁殖(fánzhí)固體培養(yǎng)時(shí)——孢子和菌絲片段(piànduàn)繁殖液體培養(yǎng)時(shí)——菌絲片段繁殖1、孢子繁殖孢子絲分化形成著生在孢子梗上的分生孢子共二百一十一頁1.孢子(bāozǐ)絲的兩核間形成橫隔；2.沿橫隔斷裂而形成孢子；3.孢子分離電鏡超薄切片觀察表明(biǎomíng)孢子絲以橫割分裂方式進(jìn)行細(xì)胞分裂形成孢子(無凝聚分裂)。孢子絲分化形成孢子的方式橫隔分裂共二百一十一頁共二百一十一頁放線菌孢子(bāozǐ)的形態(tài)學(xué)特征共二百一十一頁三、放線菌的生活史共二百一十一頁四、放線菌的群體(qúntǐ)特征菌落大小與細(xì)菌相仿菌絲體與培養(yǎng)基結(jié)合緊密質(zhì)地致密、表面干燥(gānzào)、皺褶，成熟菌落呈粉狀（一）在固體培養(yǎng)基上（二）液體培養(yǎng)中靜止時(shí)成膜攪拌時(shí)液清不混而成球或球沉底現(xiàn)象等。

共二百一十一頁共二百一十一頁五、工業(yè)(gōngyè)上常用的放線菌

鏈霉菌屬Streptomyces

生產(chǎn)抗生素、維生素、酶及酶抑制劑諾卡氏菌屬Nocardia

生產(chǎn)抗生素，石油(shíyóu)脫蠟、烴類發(fā)酵，處理含氰廢水小單孢菌屬M(fèi)icromonospora

慶大霉素孢囊鏈霉菌屬Streptosporanium

多霉素共二百一十一頁第三節(jié)藍(lán)細(xì)菌(Cyanobacteria)

—Architectsofearth'satmosphere一、概述：1、定義：藍(lán)細(xì)菌是一類含有葉綠素a，無鞭毛，具有放氧性光合作用的大型原核生物2、分布：廣泛分布于河流、湖泊、海洋及各類植物(zhíwù)葉腔中，具有固氮能力和強(qiáng)抗干旱能力，因此可在沙質(zhì)海灘及荒漠上找到，因此又有“先鋒生物”的美稱。共二百一十一頁二、藍(lán)細(xì)菌的形態(tài)(xíngtài)1、單細(xì)胞球狀或桿狀：直徑3~10μm，裂殖后，子細(xì)胞立即分離。2、單細(xì)胞群體(qúntǐ)：裂殖，分裂面多個(gè)并且不規(guī)則，子細(xì)胞包含在同一個(gè)膠質(zhì)鞘中，形成群體(qúntǐ)。3、絲狀體：在一個(gè)平面反復(fù)裂殖，子細(xì)胞連成絲狀，稱“藻絲”，加上衣鞘，稱“絲狀體”。共二百一十一頁Gloeotheceasp第一(dìyī)群：色球藍(lán)細(xì)菌群二分裂成單細(xì)胞共二百一十一頁第二(dìèr)群：厚球藍(lán)細(xì)菌群復(fù)分裂成單細(xì)胞Dermocarpa共二百一十一頁第三(dìsān)群：無異形胞絲狀藍(lán)細(xì)菌群無異形胞的菌絲Oscillatoriaprinceps200x最大藍(lán)細(xì)菌Oscillatoria共二百一十一頁anabaena第四群：有異形(yìxínɡ)胞絲狀藍(lán)細(xì)菌群含異形胞的菌絲共二百一十一頁第五(dìwǔ)群：多分裂的有異形胞絲狀藍(lán)細(xì)菌群分枝狀菌絲共二百一十一頁三、藍(lán)細(xì)菌細(xì)胞(xìbāo)結(jié)構(gòu)藍(lán)細(xì)菌肽類囊體藻膽素共二百一十一頁雙層壁：同于G-細(xì)菌、細(xì)胞壁含肽聚糖與外壁膜粘質(zhì)糖被或鞘：許多藍(lán)細(xì)菌分泌粘質(zhì)構(gòu)成糖被或絲狀體的鞘,營(yíng)集聚與滑行運(yùn)動(dòng)。類囊體(thylakoid)：是光合作用的部位，平行于細(xì)胞膜，含葉綠素a和藻膽素等光合色素 儲(chǔ)藏物：細(xì)胞內(nèi)有各種功能的內(nèi)含物。如羧酶體與氣泡，糖原、PHB有和藍(lán)細(xì)菌肽及聚磷酸鹽等。特殊脂肪酸：常含2~幾個(gè)雙鍵的不飽和脂肪酸(一般原核(yuánhé)生物只含飽和或單雙鍵的不飽和脂肪酸) 共二百一十一頁四、藍(lán)細(xì)菌的特化細(xì)胞(xìbāo)異形胞(heterocyst)靜息孢子(akinete)鏈絲段(hormogonium)內(nèi)孢子共二百一十一頁位于細(xì)胞(xìbāo)鏈的中間或末端，大、壁厚、色淺、固氮，只具PSⅠHeterocystsinthecyanobacteriumAnabaenasp.Heterocystsarethesolesiteofnitrogenfixationinheterocystouscyanobacteria（1）異形(yìxínɡ)胞（Heterocysts）共二百一十一頁（2）靜息(jìnɡxī)孢子（Akinete）

細(xì)胞鏈中間(zhōngjiān)或末端的形大、壁厚、色深、抵御不良環(huán)境的休眠細(xì)胞，富含貯藏物，能抵御干旱等不良環(huán)境Akinete(restingspore)ofAnabacnasp.byphasecontrast.共二百一十一頁（3）鏈絲段（hormogonium）又稱連鎖體或藻殖段，是由長(zhǎng)細(xì)胞(xìbāo)鏈斷裂而成的短鏈段，具繁殖功能。aunitofdispersalandasexualreproduction共二百一十一頁（4）內(nèi)孢子(bāozǐ)少數(shù)種類如Chamaesiphon(管孢藍(lán)細(xì)菌屬)能在細(xì)