《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、结构和功能学习要点1.1细菌杆菌第一，细菌的形态和大小1.基本形式(1)球菌：球形或近球形，根据空间排列分为单个、双、链、四个、八个、staphylococcus。不同的排列是因为细胞分裂的方向和分裂后的情况不同。(2) Bacillus:棒状或圆柱形，直径不同，短粗细。是细菌中最多的一种。(3)螺旋细菌(学名Spirillum):细胞通常统称为分散的弯曲杆状细菌。根据长度、螺旋数、螺距的差异，分为非布里奥非布里奥(菌只有一条曲线，c形)和螺旋(螺旋一次以上)。细菌的形态不是静态的，受环境条件(如温度、培养基浓度和成分、细菌年龄等)的影响。一般来说，如果年龄和生长条件合适，形状正常，整洁。在老龄化和异常生长条件下，会出现畸形、颓废型等异常形态。畸形是物理化学因素刺激，妨碍细胞发育。衰退形态是由于长时间的培养期、细胞老化、营养不足、粪便积累过多而引起的。2.细菌大小细菌是单细胞，大小约1m，可以在显微镜下看到它的形状。细菌大小可以用微米来测量。不同细菌大小，一般球菌直径0.5-1 m；细菌直径0.5-1m，直径1-数倍长；螺旋细菌直径0.3-1m，长度1-50m。细菌大小也不是静态的。第二，细菌细胞结构细菌是单个细胞的微生物，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的部分或一般结构，如细胞壁、细胞膜、核、核糖体等，对所有细菌细胞都通用。特殊结构是细胞的可变部分或特殊结构，如鞭毛、纤毛、胶囊、孢子、气泡等，只在某些细菌中发现。(a)细菌细胞的基本结构1.细胞壁：位于细胞表面，结构更坚硬，稍有弹性。(1)细胞壁的功能保护细胞不受机械损伤和渗透压的损伤，保持细胞形状。鞭毛运动支点；需要正常细胞分裂。特定障碍作用；噬菌体受体部位。与细菌的抗原性、致病性有关。(2)革兰染色克里斯蒂安格雷在1884年发明的细菌染色方法。由于每个细菌的细胞壁化学成分和结构不同，因此通过革兰染色法，所有细菌可以分为革兰阳性(g)和革兰阴性(g-)两大类，这两类在细胞壁的构成上有很大的差异。不能用乙醇脱色的青紫称为革兰阳性菌(g)。被乙醇脱色，被称为革兰阴性杆菌(g-)的利盐剂颜色革兰氏染色工艺：早期染色：结晶紫使细菌变成紫色。媒染：碘和结晶紫形成脂溶性大分子复合体，分子大，可被细胞壁在细胞内阻断。脱色：酒精的脱色，细胞壁成分和结构不同，反应不同。重新打印：黄褐色增加了脱色菌与背景的对比，与没有脱色的细菌区别。(3)革兰阳性细菌例如，Staphylococcus aureus:g细胞壁：由连续层、厚度20-80nm、微丝组成的网状骨骼和基质两部分组成，其化学成分主要是肽键和磷壁酸。肽聚糖：由许多亚单位的交联组成的大分子复合物，由双糖单位、短肽、肽腿组成。双糖单位是N-乙酰细胞壁酸(NAM)和N-乙酰葡萄糖胺(NAG)由-1，4糖苷结合形成的。短肽是l-ala-d-Glu-l-Lys-d-ala；肽腿由连接相邻短肽的5个甘氨酸组成。短肽全部或部分连接到NAM，短肽之间也连接，形成网状。胃蛋白酶是细菌细胞壁的特有成分，也是原核生物的固有成分(古生物没有)。溶菌酶在肽糖中切断糖苷链。青霉素阻碍了短肽之间肽键的形成。磷壁酸：大部分g特有的成分。通过磷酸二酯键与NAM连接，这是多元醇和磷酸二聚体，可以溶于水。主要功能是形成壁面负电荷环境，吸附二价金属离子，调节酶活性。保持壁硬度；受体部位在细胞表面形成噬菌体吸附；也是细胞壁深抗原物质。(4)革兰阴性细菌以大肠杆菌(E.coli)为例：g细胞壁的构成是不连续的层，包括外墙和内壁层。外墙层也称为外膜，8-10 nm由脂质多糖层、磷脂层和脂蛋白层组成，通过脂肪与肽聚糖连接。其中，脂多糖(LPS)是主要成分，也是由脂质a、核心组成的g-细菌的特有成分由多糖和O形侧链组成。脂多糖层功能：革兰阴性细菌病原物-内毒素的物质基础；镁、钙离子的吸附；确定G表面抗原。噬菌体受体部位。内壁层紧贴细胞膜，厚2-3纳米，由肽聚糖组成。与g的区别在于交联度低，肽链中的L-Lys经常被二氨庚酸(DAP)取代，没有特殊的肽腿。(5) g和g-细菌细胞壁的比较：革兰氏阳性菌革兰氏阴性杆菌细胞壁厚度更厚，20-80 nm更薄的10-15纳米细胞壁分层不分层层，包括外墙层和内墙层肽聚糖含量高内容(30-70%)只占成分的5-10%肽聚糖层数层数多低，一般1-2层交联高低水平印壁山ITZY无报告涤纶无有(外部胶片)达夫无ITZY(6)革兰染色机制g细胞壁厚，网状结构紧凑，肽聚糖含量高，分子交联度高，乙醇处理时，肽聚糖网因脱水而大幅收缩，渗透性低，因此细菌将结晶紫碘复合物保存在细胞膜内，使其看起来呈紫色。G-肽聚糖层薄，交联度松弛，含有更多脂质，用乙醇处理，脂质溶解，细胞壁孔径增大，渗透性提高，超染色结晶紫和碘复合物容易染色，细胞脱色，重新染色为沙黄色，然后变成红色。(7)古生物学古生物是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。除了热原体外，它们都是与真细菌相似的细胞壁，但化学成分没有肽聚糖，假肽聚糖、糖蛋白或蛋白质种类很多。(8)细胞壁缺陷细菌原生质体蛋白质组：人工条件下用溶菌酶去除细胞壁，或用青霉素抑制细胞壁合成的球形结构。通常由g形成。球形细胞：残余细胞壁的球形结构一般由g-形成。对渗透压力敏感。有鞭毛也不动。对噬菌体不敏感。细胞具有不能分裂等特征。细菌l型：自发突变，形成不完全细胞壁的变异型，在固体培养基表面形成“煎蛋卷”般的小群体。支原体：在没有细胞壁的情况下，经过长时间进化而形成的g-细菌。细胞膜(cell membrane)细胞膜是存在于细胞壁和细胞质之间的柔软而有弹性的反通透性膜。厚度5-10 nm。由蛋白质和磷脂组成，蛋白质含量达75%，种类很多。(1)膜结构假说：磷脂双层形成膜的基本骨架；磷脂分子在细胞膜上以多种形式持续运动使胶片流动性。膜蛋白是不规则的，在膜的磷脂层中分布到不同的深度。(2)细胞膜的功能：高渗透膜的选择，参与物质运输；渗透壁垒，保持正常渗透压。重要代谢活动中心，生物氧化合成；壁、胶囊合成；鞭毛有生点提供动能。3.简体(mesosome)肝体是细胞膜凹陷的形成。其功能是呼吸酶发达，形成线粒体结构。与壁合成、核裂变、孢子形成有关。4.细胞质和内容物细胞质是介于细胞膜和真核之间的无色透明明胶，原核和真核的细胞质组成不同。原核细胞的细胞质主要由水、蛋白质、核酸、脂质和少量糖和无机盐组成。不同的细菌细胞含有不同的内容物，是细胞的储藏物或代谢产物。贮存物:二元颗粒是通常储存物聚-羟基丁酸颗粒在很多细菌的细胞质中经常含有的碳源储藏物。另外，还有储存糖分、淀粉粒和黄液等碳源和硫元素的保管颗粒。磁筛：在水生蜗牛、柯波库斯等趋磁细菌中，该功能被发现具有导向作用。本身可以用来生产磁性定向药物或抗体，制造生物传感器。羧基酶：对azotobacter等自生生物来说是唯一的，可能是固定二氧化碳的地方。气泡：很多光能营养型，鞭毛运动水生细菌中存在的气泡型内容物，充满了气体。许多漂浮在湖泊和海水表面的细菌都有蓝色细菌般的气泡。核糖体：具有合成蛋白质功能的，没有胶片的粒状小器官。每个细胞都含有很多核糖体。原核生物具有70S核糖体，是自由存在的。真核生物有70，80S的核糖体，以玻璃存在，或与内质网等小细胞机结合。5.核(nuclear body)原核细胞的核结构简单，因此原核、准核物质和原核生物没有明显的核，只有一个核区域。细胞核的特点是无核膜，核仁，固定型。结构简单。细胞分裂前核裂变。一般单倍体。主要成分是环双链，超线圈结构的DNA。质粒(plasmid)质粒是细菌染色体外的遗传物质，是环状DNA分子。可以独立复制，稳定油田。质粒分子比染色体小得多，只有50-100个基因。细胞可以有一个或多个质粒。质粒可以控制抗生素的生成，可以在基因工程中用作目标基因载体。(b)细菌细胞的特殊结构1.胶囊(capsule)福特是复盖在特定细菌细胞壁外的透明粘性物质层。根据厚度和形态，可分为大胶囊、微胶囊、粘液层。福特是由90%以上的水和多糖或多肽的聚合物组成的。低折射率，可以用负染色方法观察。有干燥的阻力。从吞噬作用中加强致病性；积累一些代谢废物；养分储存及其他功能。鞭毛和真菌鞭毛是细菌运动器官，是特定细菌表面的细长波状丝状结构。鞭毛的直径为20-25纳米，是细菌的几倍多。鞭毛是通过电子显微镜或特殊染色观察到的。鞭毛由鞭毛、鞭毛钩和基质三部分组成，主要成分是蛋白质。鞭毛的运动具有光的主导性和化学主导性。鞭毛的位置和数量可以用作分类标准。也称为纤毛，是一些细菌表面存在的短而多的附属物。纤毛比鞭毛短、细、直、硬、数量多、没有运动功能，被用作附着在哺乳动物细胞或其他物体上的工具。成菌毛的结构和成分与细菌毛相同，但比菌毛长。数量至少有几个。性真菌一般见于革兰氏阴性细菌的雄性菌株。性真菌的功能与雌性菌株的性结合有关，在结合中传递遗传物质。3.孢子(spore，endospore)一些细菌在繁育后期在营养细胞内形成圆形或椭圆形，壁厚，水分含量很低，抵抗力很强的休眠体，称为孢子。孢子位于细菌的中间或末端。每个细胞形成一个孢子。相反，孢子发芽后只产生一种细菌。因此孢子没有繁殖功能，是细菌送坏环境的方式。(1)孢子的结构：孢子的外壁、孢子、皮层、核心由几层组成。(2)孢子形成过程：营养细胞的DNA富集作用于束质膜凹陷前孢子双膜形成合成DPA 皮层合成孢子合成孢子囊裂解。孢子是细菌分类、识别的重要形态指标及灭菌标准的重要参数。4.孢子测定几种芽孢杆菌，如苏云金杆菌，形成孢子，在孢子旁边形成钻石或双锥形碱性可溶性蛋白质晶体(内毒素)。这种昆虫对鳞翅目昆虫的幼虫有毒性影响，可以制造细菌杀虫剂。三、细菌繁殖和群体形态1.细菌的繁殖方法细菌的繁殖方法主要是分裂，少数性结合。细菌分裂过程：细菌肾、核裂变横向隔壁形成子细胞分离。殖民地形式菌落(colony)是单个或少数细胞在适当固体培养基的表面或内部生长，形成一定形态的子细胞群，以某种程度的肉眼可见。多个殖民地连接在一起，称为细菌苔藓。殖民地的形式包括大小、形状、隆起、边缘、表面状态、表面光泽、纹理、颜色等。细菌菌落的特性菌落和培养基的结合很小，可以用接种针容易刺激，表面光滑、湿润、粘、容易挑选、均匀，颜色也多种多样。1.2.放线菌(放线菌)放线菌是一种特殊的细菌群。因在固体培养基中呈放射状生长而得名的是思想分支细胞的细菌。核属于原核生物，直径为0.5-1.5 m，长度为50-600 m，细胞壁的化学成分与细菌相似，g，是通过无性生殖从细菌类进化而来的更高类。一般分布在水分含量低、有机物丰富的中性部分碱性土壤中，有特殊的托比林。大部分是腐败细菌，少数寄生，大部分从属营养，有氧。特出的特点是生产各种抗生素。1.形式和结构由菌丝体组成，直径为0.2-1.2m，没有横向，仍然是单细胞。菌丝体根据形态和功能分为营养菌丝、气体菌丝、孢子等。营养菌丝体也称为基本菌丝体，生长在培养基上，主要功能是吸收养分。气体菌丝体是由营养细菌排出培养基，延伸到空中的菌丝体，其功能是分化孢子生成。孢子分化出放线菌生长到一定阶段，在气相菌丝体上形成孢子的菌丝体，孢子形态多样，孢子发展到一定阶段，在其顶部形成分生孢子。孢子和孢子形状不同的放线菌的机舱菌丝体，气相菌丝体颜色不同的分类标准之一。2.繁殖放线菌通过无性孢子和菌丝体片段等繁殖，其中无性孢子占主导地位。大部分放线菌产生横膈膜，分裂孢子，成为分裂孢子。少数放线菌在菌丝体上产生孢子囊，