ch2 微生物的形态结构

Chapter2微生物的形态结构第一节、细菌细菌是自然界中最常见的一类微生物，属于原核生物一、细菌的形态与大小：细菌的基本形态有：（一）、球菌：球形和近球形球菌分裂繁殖后产生的细胞通常保持一定的排列方式。

1、单球菌：分裂后的细胞分散而独立存在，如尿素小球菌Micrococcus.ureae。

2、双球菌:分裂后的两个新细胞成对排列，如肺炎双球菌Diplococcuspneumoniael。

3、四联球菌：一个细胞经二次相互吹垂直的分裂产生的四个细胞排列形成，如四联小球菌Micrococcustetragenus。

4、八叠球菌：一个细胞经相互垂直的三次分裂而形成的立体状排列方式，如尿素八叠球菌Sarcinaureae。

5、链球菌：分裂后的细胞排列成链状，如乳酸链球菌Straptococcuslactis。

6、葡萄球菌：细胞分裂不规则，分裂后的多个细胞聚集在一起，如金黄色葡萄球菌Staphylococcusaureus。但是，无论何种排列方式的菌均有游离菌体存在。第一节、细菌（二）、杆菌：

杆菌在细菌中种类最多，各种杆菌有自己的特点，有的长宽比大，有的小，有的两端钝，有的平头，有的尖。在一定的条件下，其形态和大小均具有相对稳定性。从排列方式看，有链状、栅状、“八”字型；有的杆菌可形成分枝，如分枝杆菌；有的呈鼓槌状，如棒杆菌；有的呈梭状，如芽孢杆菌。第一节、细菌图1-1常见的三种细菌典型形态A.球菌B.杆菌C.弧菌图1-2鼠疫杆菌（三）、螺旋菌与弧菌细胞形状呈弯曲状的细菌通称为螺旋菌，根据弯曲程度不同分为：弧菌：其弯曲程度不足一圈或呈弧状，如逗号弧菌（Vibriocomma）螺旋菌：菌体迴转如螺旋，弯曲在一圈或一圈以上。螺旋菌具有坚硬的细胞壁，菌体较硬。

第一节、细菌

弧菌螺旋菌细菌的形态受环境条件的影响，如温度、培养时间、营养状况、营养物质的成分及含量、菌龄、pH值的不同菌体形状均发生变化。二、细菌的大小细菌的大小一般是在显微镜下经测微尺测量而得的。一般长为1-5µm，宽0.5-2µm，螺旋体一般为0.5-µ2m。第一节、细菌二、细菌的细胞结构第一节、细菌二、细菌的细胞结构细菌细胞主要由细胞壁、细胞膜、细胞质、核糖体及各种细胞内含物组成，有些细菌还有类脂，粘液层，有的有鞭毛、芽孢。

（一）、细胞壁（cellwall）细胞壁是包在细胞表面的较为坚韧而略带弹性得结构，细菌细胞壁约占体重的10-25％，G+20-80nm,G-8-10nm。第一节、细菌

细胞壁功能提问：哪些功能？①固定细胞外形；②保护细胞免受损伤；外力的③阻拦大分子物质进人细胞；④使某些细菌具有致病性及对噬菌体的敏感性。伤寒杆菌细胞壁中含毒素1、功能：

1).保持细胞的一定外形，控制防止渗透压的破坏；

2).壁上某些化学成分与细菌抗原性、致病性和对噬菌体的感染性有关；

3).固定和支撑鞭毛，保证其作用；

4).控制化学物质进出。第一节、细菌第一节、细菌2、组成和结构：细菌：主要成分为肽聚糖、胞壁酸。肽聚糖由N－乙酰葡萄糖胺，N－乙酰胞壁酸及短肽聚合而成的网状分子结构。酵母菌：主要成分为葡聚糖和甘露聚糖，蛋白质，几丁质霉菌：几丁质3、原核微生物细胞壁特有成分：

1).垣酸，又称磷壁酸或磷壁质，是G+细菌特有的成分；垣酸是磷酸二脂链结合于肽聚糖的胞壁酸上。

2).胞壁酸

3).D-型aa4).二氨基庚二酸第一节、细菌第一节、细菌4、细胞壁与革兰氏染色：革兰氏染色（GramStaining）是细菌最常用的染色法之一，方法是：

1).草酸铵结晶紫染

2).加碘液媒染，细菌着色。

3).酒精脱色

4).蕃红或复红（碳酸复红）染色结果分两类：

1紫色菌：经酒精脱色后紫色不褪为G+2红色菌：经酒精脱色后紫色褪掉为G-。G-

与G+细菌主要特征比较：特征G+G-细胞壁脂含量低1-4％高11-22％细胞壁肽聚糖高40-49％低1-10％对青霉素的反应敏感不敏感碱性染料的抑制高低营养要求大多数复杂简单对物理因素破坏作用的抗性强弱5、原生质体与球形体以适当方法，如溶菌酶除去G+细菌的细胞壁，剩下的部分就是原生质体。而G-细菌用同样的方法处理仍有部分细胞生物质未除去，所得的部分为球形体。第一节、细菌（二）、细胞质膜（cell/plasmamembrane）

细胞质膜是紧靠在细胞壁内侧柔软而有弹性的薄膜，经质壁分离后的细菌细胞用中性或碱性染料染色，可看到质膜。

1.组成与结构：细菌的质膜与其他生物类似，重量约占细胞干重的10％，由脂类20-30％，蛋白质60-70％及多糖2％组成，脂类主要是指磷脂，由磷酸，甘油，脂肪酸组成。整个生物膜都是在不断运动中发展的，蛋白质与酶的活性，膜的通透性有关。第一节、细菌第一节、细菌细胞质膜结构模型(plasmicmembrane)2.功能：1）选择透性功能

2）代谢活动中心的功能：丰富的代谢酶种类，脱氢酶、氧化酶、呼吸链中电子传递的各种酶、合成细胞壁有关的酶，与ATP的产生直接联系的酶等。***中间体：除细菌细胞质膜外，有些细菌含有一个或几个较大的不规则的、紧靠细胞膜的、由细胞膜内隔形成的片层管状、囊状结构，称为中间体。其结构与膜相同，功能复杂：1）、参与代谢；2）、参与DNA复制；3）、参与细胞分裂时细胞壁的形成；4）、参与芽孢的形成作用。第一节、细菌（三）、核质体(nucleoid)细菌细胞不像高等生物那样有一个具有核膜的细胞核，只有一团形状不规则，没有固定形状，没有完整结构的核质体。组成；大量DNA、少量RNA及Pr，又称细菌染色体。形状：单链、环状、链状，卵圆形或纺锤形，实际上是由一个很大的DNA分子缠绕而成的。长度：电镜下观察细菌DNA为丝状结构，双链完全拉直，可达1mm。E.coli的DNA比菌体长1000倍。第一节、细菌核质体真核生物细胞细胞核核质体核膜***质粒(plasmid)质粒是细菌染色体外的遗传物质，是一环状DNA分子，能自我复制，独立存在，稳定遗传，它的存在与否对细菌的生存不起决定性作用和影响，分子量一般为染色体的0.3-3％。数量：一般1-2个，多则几十个。特点：能插入，附着于染色体上与之一同复制，也能进行重组，可通过转导，转化，接合等方式从一个细胞转入到另一个细胞。功能：与代谢产物如抗生素、色素的产生有关，与细菌对某些药物及抗生素的抗性有关。第一节、细菌第一节、细菌半保留复制：细菌DNA分裂过程中的自我复制是将双链打开成单股，然后在打开的链上按碱基互补原则复制成两条新的双链，其中每条新的双链都会有原来的一条单链。（四）、细胞质及其内含物(plasma)：除细胞核质外，包在细胞质膜以内的所有物质均称为细胞质（Cytoplasm），细胞质为无色透明的粘稠状胶体。细胞质的主要成分为Pr，水，核酸，脂类，并有少量的多糖和无机盐。由于细胞质富含核酸，因而易被碱性燃料染色——嗜碱性。幼龄菌体胞质稠密均匀，碱性燃料着色均匀；老龄菌体胞质中常出现液泡和气泡颗粒体等物质，着色不均匀。细胞质是细菌的内在环境，具有各种生命活动特征，含有各种内含物，包括各种酶类。第一节、细菌

1、核糖体（Ribosome）：细菌核糖体分散于细胞质中，其沉降系数为70S（由30S和50S两个亚单位组成），主要成分为RNA（60％）和Pr（40％）。细胞生长旺盛时期，核糖体串联形成多聚核糖体（由mRNA为绳结构），是蛋白质合成的场所。

2、液泡和气泡：许多老龄的细菌细胞和高等植物一样，具有液泡和气泡，主要成分为水和无机盐，有时有少量不溶性颗粒。液泡的作用在于调节细胞内的渗透压。气泡：如盐细菌、蓝细菌等，通常含有气泡，它们的作用可能与代谢呼吸作用有关，也可能与水环境中存在时只溶于表面有关。第一节、细菌3、颗粒状内含物：多为贮藏物质，以便在不良环境下生存。

1）、异聚颗粒（metachromicgranules）可用甲基蓝类燃料染成紫红色，是一种多聚偏磷酸盐，一般产生于细菌旺盛生长后期。

2）、多聚－ß-羟基丁酸（Poly-hydroxybutyricacid简称PHB）为细菌细胞特有的成分，易被脂溶性燃料如苏丹黑染色，是细菌特殊的碳源和能源贮藏物。

3）、肝糖（glycogen）及淀粉（starch）为细菌的碳源贮藏物，可被碘液染成红褐色或蓝色。

4）、硫粒：紫色硫细菌及非光合硫细菌中的贝氏硫细菌、丝硫细菌可氧化H2S，使细胞中积累硫磺。第一节、细菌（五）、细菌细胞的特殊结构：

1、荚膜与粘液层(capsul)：有些细菌细胞表面覆盖一层质地疏松的粘稠状物质，它们具有一定的外形，相对稳定地附着于细胞壁外，称为荚膜。没有明显边缘，可扩散到周围环境中去的这类物质则称粘液层。荚膜一般为200nm厚，通常一菌一膜，有的多菌一膜，这许许多多的细菌包围在一个荚膜中，被称为菌胶团。

第一节、细菌

产荚膜的细菌形成的菌落光滑透明，称光滑型菌落（S型）不产荚膜的细菌形成的菌落表面粗糙，称粗糙型菌落（R型）荚膜的产生受遗传和环境因素的控制。主要成分为水90％，多糖及多肽类聚合物。荚膜的功能：

1）、对细胞的保护作用，抗干燥、抗吞噬及噬菌体。

2）、作为胞外贮藏物质。

3）、与细菌的抗原性有关。第一节、细菌*菌胶团在环境卫生及给排水污水处理中的作用：凡能形成菌胶团的细菌称为菌胶团细菌，菌胶团的形成和种类因细菌中来差异而不同。由于细菌存在于菌胶团内，能抵御噬菌体吞噬作用及不良环境。菌胶团是活性污泥的重要组成部分，有较强的吸附能力、氧化有机物的能力，在废水处理中有较为重要的作用。

第一节、细菌第一节、细菌

生活污水的处理，其活性污泥性能的好坏，主要依据就是菌胶团的数量、大小及结构的紧密程度。新生菌胶团颜色浅，或无色透明，生命力旺盛，分解能力强。老化菌胶团色深，看不到单个菌体，生命力差。一般要求菌胶团结构紧密，吸附、沉降能力好。2、鞭毛与繖毛flagella&pili

有些细菌如杆菌、螺旋菌表面着生着从细胞内，由细胞膜内基粒伸出的纤细丝状体，体外呈波浪状或弯曲，这是细菌的运动器官——鞭毛。除少数细菌靠滑动、颤动外，多数细菌靠鞭毛运动。鞭毛直径一般在10－20nm之间，长度一般比菌体本身长，结构为空心丝状。鞭毛着生方式是细菌种的特征，主要有2类，即周生与极生鞭毛。肠杆菌及芽孢杆菌多具周生鞭毛，螺旋菌假单胞菌多为极生。第一节、细菌2.菌毛纤细、中空、短直、数量较多（250根～300根）相当于各类禽兽的体表的毛发，如兔毛、狗毛、鸭毛等等，故称为菌毛。鸡毛掸子的作用提问：功能？主要与吸附营养物、有性生殖有关菌毛性菌毛或称性丝，每一个有性细菌有1根～4根，参与细菌有性生殖时细菌间传递遗传物质。鞭毛运动方式鞭毛结构

极生鞭毛：偏极单生霍乱弧菌两极单生鼠疫热螺旋体偏极丛生铜绿假单胞菌两极丛生红色螺菌周生鞭毛：大肠杆菌组成：鞭毛主要为Pr，少量糖类或可能有脂类。鞭毛的主要作用在于运动，其次它还具有抗原特异性（H抗原）第一节、细菌繖毛：多数G+少数G-细菌有，在电镜下观察，它比鞭毛更细、更短及硬，数量更多的细丝，中空。直径一般7－20nm，主要由Pr组成。功能：

1）、细菌结合时遗传物质的通道，如E.coli的sexpili。

2）、细菌被噬菌体吸附的位点。

3）、细胞附着于其他物体、生物上的工具。第一节、细菌繖毛的附着方式3、芽孢和体胞晶体(spore)：芽孢：有些细菌在其生活史的一定阶段，细胞质浓缩凝集，形成圆形或椭圆形的内生孢子，为了与霉菌的孢子相区别，称之为芽孢。分类学上把凡能产生芽孢的细菌都归属于芽孢杆菌科，少数球菌及极少数种类的螺旋菌也能产生芽孢。芽孢有较厚的细胞壁和较高的折光性，普通燃料不易着色，通常要经强燃料长时间高温染色才能成功；但一旦染色很难褪去。第一节、细菌1．多层结构功能由内至外，依次为①芽孢外壁

②一层或几层芽孢衣

主要成分是角蛋白，非常致密，通透性差，能够阻止各类化学物质包括杀菌剂的进入；由蛋白质、脂类和糖组成类似于“蚕结茧变蛹”茧壳蛹壳第一节、细菌多层作用—使芽孢对高温、干燥、辐射、酸、碱和有机溶剂等杀菌因子具有极强抵抗能力芽孢“复苏”—合适的环境中，恢复普通的细胞结构，失去各类抵抗功能。芽孢≠孢子或种子（孢子：繁殖体（种子）1→多）能否形成芽孢，芽孢的形状、大小及其在细胞内的位置（如图），是细菌种的特征，在分类鉴定上有一定意义。结构致密，染料不能渗入，不着色第一节、细菌位置和形状：

1.多数杆菌由于不良环境在营养细胞中央形成一个比本身直径大的梭状，呈两头尖、中间大，是厌气性细菌芽孢的特点，称梭状芽孢细菌；

2.鼓槌状：芽孢位于营养细胞一端，直径比营养体3.芽孢与营养体直径相同，枯草芽孢杆菌。第一节、细菌第一节、细菌成分：与营养体相比，芽孢有其独特的化学成分和生理特点

1.含水量低40％，原生质高度浓缩；

2.2，6－吡啶二羧酸（Dippcolinieacid，DPA）5-15％；

3.生理上耐热性强，DPA是主要因素，70-80°C10分钟不死，少数可耐100°C1－2小时。

4.对干燥，X射线，紫外线，化学药物等不良环境有抗性

5.为休眠体，代谢缓慢。体胞晶体：有些昆虫病原菌在形成芽孢时，常在其残留的营养体部分形成具有毒性的体胞晶体，一般为1-2个，方形、长斜形、斜形和不规则形。体胞晶体的主要成分为蛋白质，但它们对胰Pr－E，糜Pr－E等不敏感。体胞晶体的形成与芽孢的形成密切相关。第一节、细菌三、细菌的繁殖和菌落形成

（一）、细菌的繁殖方式：细菌最常见的繁殖方式为无性分裂繁殖。同形分裂：分裂后所形成的两个子细胞个体大小基本相同。异形分裂：分裂后所形成的两个子细胞个体大小不同，一个大，一个小。有性生殖：有少数细菌能在细胞结合过程中转移遗传物质。第一节、细菌

（二）、分裂过程：第一步：核质分裂，DNA复制，细胞赤道附近的膜内陷，核质体内向两端移动，膜内闭形成环。第二步：细胞壁分裂，内隔膜内陷处产生新的细胞壁。第三步：两个细胞完全分开。第一节、细菌（一）无性生殖细菌的繁殖方式很多，主要是以无性的二分裂繁殖第三节细菌的繁殖形成横隔，尚未分裂的球菌(二)有性生殖研究表明各类细菌普遍具有有性生殖能力

1．质粒复制转移2．部分染色体复制转移极少数个体可以进行，大约只占0.1~1%。但这却有着十分重要的生物学意义。

提问：有性生殖意义何在呢？种内进化、种间合作共生特有的抗性基因可以传递给另一些种类的细菌；（三）、细菌菌落特征：菌落：由一个和少数几个细胞分裂反正成成千上万个细胞，大量细胞由于固体培养基限制其扩散，聚集在一起形成肉眼可以看见的群落，称为菌落。每一细菌在一定培养条件下都有其独特的菌落特征，相同条件下菌落特征的变化表明细菌生理状态发生变化。菌落特征是指菌落的大小、形状、光泽、颜色、质地硬度、透明度等。培养条件、时间、基质成分、邻近菌落等都影响菌落特征。第一节、细菌（三）菌落定义——固体培养基上的各种菌类的“村落”。固体培养基——固体状态的培养细菌的基质有的是天然物质，如土豆、馒头及其他各种固体食物，微生物学研究中多使用人工制作的固体琼脂培养基。

向“营养汤”中加入琼脂(约2％)加热到100℃，然后再冷却就制成了人工固体培养基。

常用的固体培养基容器称为培养皿。培养皿通常称平板细菌在培养基上生长，会形成各种颜色和外观的菌落。纯化的菌落是菌种鉴定、通过诱变技术或基因工程改良的前提。

菌落形态菌落的特征主要由各种微生物特殊的遗传特性决定，同时也与培养基成分及培养条件有关当固定培养基成分及培养条件相同时，不同种类微生物形成的菌落特征是固定的，可作为微生物鉴定的重要依据。菌落描述a.隆起特征描述b.边缘特征描述c.表面特征描述没有鞭毛不运动的细菌，特别是球菌，常形成较小、较厚、边缘较整齐的菌落；有鞭毛的细菌则较大而扁平，边缘波状、锯齿状等；有荚膜的细菌菌落较大并且表面光滑，而没有荚膜的则表面较粗糙；具有芽孢的细菌菌落表面常有褶皱并且不透明。细菌菌落具有一些共同的特征：小、湿润、粘稠、与基质结合松散，易被剥离，质地均匀，各部位颜色一致。但不同的细菌菌落也具有自己特有的特征。霉菌（真菌）菌落啤酒红酵母菌（真菌）菌落四、常见细菌简介：（一）、革兰氏阴性好气细菌假单胞菌科：Pseudomonadaceae

直或弯杆状，端丛生鞭毛，化能有机营养，呼吸代谢，不发酵，不固氮，以一碳以外的有机物为碳源，绝对好气，无芽孢。接触酶＋，氧化酶＋，生长温度4-43。C，（G＋C）%克分子为58-70％。代表种群有：假单胞菌属醋酸菌属粪单胞菌属动胶细菌属葡萄糖胶细菌属第一节、细菌（二）、革兰氏阴性兼厌气性细菌肠杆菌科:Enterobaeteriaceae

细胞多为短而直的杆状（小杆菌），周生鞭毛运动或不动，无芽孢，好气或兼厌气，有机营养，呼吸代谢，发酵作用，葡萄糖产酸，接触酶＋，氧化酶－，还原硝酸，（G＋

C）%克分子为39-59％。代表种群有：大肠杆菌属沙门氏杆菌属志贺氏杆菌属赛氏杆菌属克氏杆菌属变形杆菌属肠杆菌属欧文氏杆菌属第一节、细菌（三）、芽孢杆菌：芽孢杆菌科：BacillaceaeRiscier细胞杆状，有一属为球菌，产生内生孢子。芽孢一般不易染色，有抗热性，含吡啶二羧酸（5-15％），大部分G＋侧生或周生鞭毛或不运动，好气性或兼厌气性。代表种群有：芽孢杆菌属反硫化芽孢杆菌属芽孢乳酸杆菌属八叠芽孢球菌属梭菌属第一节、细菌（四）、革兰氏阳性无芽孢杆菌乳酸杆菌科:Laetobacillaceae

杆状、直或微弯，单体或成链，不运动（极少菌运动），无芽孢，厌气或兼性厌气，营养要求完全，发酵糖类产物中有一类以上的乳酸，厌气条件下不分解乳酸，接触酶－。代表种群有：乳酸杆菌属植物乳杆菌李斯特细菌属丹毒丝细菌属第一节、细菌（五）、化能无机营养型细菌这类细菌包括三个科。

1、能氧化铵和亚硝酸盐的细菌硝化杆菌科：Nitrobacteraceae

杆状，长圆形、球形，螺旋状及裂片状，无芽孢，G－，极生或周生鞭毛运动，好气，氧化铵或亚硝酸取得能量同化CO2，只有硝化细菌属中一个种里少数菌株为兼性有机营养，不寄生，常发现于土壤、海水、淡水中，有细胞色素，无其他色素，如果培养基中有机质过多则会产生毒害作用。本科细菌分为两类、七属。第一节、细菌

1）、使亚硝酸氧化为硝酸硝化细菌属硝化刺状细菌属硝化球菌属

2）、使铵氧化为亚硝酸亚硝化细菌属亚硝化螺菌属亚硝化球菌属亚硝化裂片菌属这类微生物在废水及垃圾物的含N有机物的分解过程中起着十分重要的作用。第一节、细菌2、能氧化硫及硫化物的细菌

1）、硫化细菌科：Thiobacteraceae

形态各异，多化能自养，无光合色素，不进行光合作用，能氧化硫及H2S，SO32-为硫酸从中获得能量同化CO2，能运动者有极生鞭毛，G－。有两类硫化细菌。

A.由还原性硫化物氧化取得能量，细胞不含硫粒。硫杆菌属Thiobacillus：细胞杆状，端生单鞭毛，使还原性硫化物氧化成硫酸，绝对好气（除一个种外），适温20-30。C，适应强酸环境，最适pH为2-3.5，在环境的物质转化种作用最大，常常造成给排水管道腐蚀，G＋C克分子为50-68％。硫裂片菌属SulfolabusB.细菌含硫粒：硫细菌属大单胞硫细菌属硫卵菌属硫螺菌属

*2）、贝氏硫细菌科Beggiatoaceae

特点：细胞连成丝状

1贝氏硫细菌

2丝硫细菌特点：细胞丝状体为成串细胞相连而成的为一共同的鞘所包围，丝状体不分支，细胞无鞭毛，滑动，内含硫粒，常见于池沼中。

当环境中存在大量H2S时，则S的积累速度比其被氧化的速度快，细胞中有S存在；当H2S量减少时无S存在，细菌死亡或进入休眠。3、能氧化铁及锰的细菌这类细菌形态各异，生理上为化能自养型，以氧化低价铁或锰取得能量同化CO2。

1）、铁细菌属Crenothrix：属于鞘细菌部，菌体外有鞘套，不能滑动

2）、加荣氏细菌属Gallionella：属于芽生细菌属，细菌分泌有附属物或吸盘行二分分裂生殖，且可不均匀繁殖。

3）、铁合细菌属Sidtrocapsaceae：属革兰氏阴性化能无机营养细菌部，细胞球形、长圆形或杆状，有荚膜，积累铁或锰，发现于含铁高处。第一节、细菌水中常见的铁细菌：多孢锈铁细菌Grenothrixpolyspora：铁细菌属，丝状体部分支，附着于坚硬的物质上，无色，胞壁厚，为铁所包围，细胞圆筒形、球形，产生球形分生孢子。含铁加氏铁柄杆菌Gallionellaferruginen：属加荣氏菌属，细胞有