第二章 原核微生物1(细菌)

第二章原核微生物12.1细菌

2.1.1细菌的形态和大小细菌：是一类结构简单、细胞壁坚韧、主要以二分裂方式繁殖和水生性较强的原核微生物，也是原核微生物中最具代表性的一类。图1-1常见的三种细菌典型形态A.球菌B.杆菌C.螺旋菌22.1.1.1形态

（一）球菌球菌就是球形的细菌，它是这类细菌的总称，细胞呈球形或椭圆形。l．单球菌2．双球菌3．链球菌4．四联球菌5．八叠球菌6．葡萄球菌图1-23球菌的直径一般在0.5～1um之间，以下是一些球菌的电镜照片。链球菌这种菌为志贺氏菌属，能够引起细菌性痢疾单球菌和双球菌45（二）杆菌细胞呈杆状或圆柱状，菌体直或稍弯，粗短或细长。末端钝圆、尖、膨大或平裁状。杆菌细胞常沿一个平面分裂，菌体单个分散存在，或以短键状、长链状、栅栏状、丝状等方式排列。直径在0.5～1um×1～5um（宽径×长）十分长的杆状细菌又称为丝菌。大肠杆菌6形态：

1．单杆菌、双杆菌、链杆菌

2．长杆菌、短杆菌、梭杆菌、芽孢杆菌梭状杆菌链状杆菌属于炭疽热杆菌，引起皮肤恶疮及肺部损害7梭状芽孢杆菌属与肉毒杆菌属，可引起食物中毒8细胞两端形状杆菌的两端常呈各种小同的形状，有半圆形的，有钝圆形的，还有平截的和略尖的，也有一端大另一端小的。对同一种杆菌的成熟细胞来说，细胞两端的形状是稳定的。9杆菌的排列杆菌细胞常沿一个平面分裂。大多数茵体分散为单个或成对存在，也有呈长短不同的链状、栅状或八字形的排列的，这些排列方式，有时并非形态学特征，而是由生长阶段或培养条件等原因造成的，往往是不稳定的。因此，杆菌的排列在分类鉴定中仅作参考。10（三）螺旋菌

螺旋菌细胞呈螺旋形，其中若菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈，又称为弧菌。直径在0.5～5um，长度不等。根据弯曲的程度分为弧菌和螺旋菌。

弧菌螺旋菌11弧菌：菌体略弯曲，弧形不足一周，呈香蕉状，往往偏端单生或丛生鞭毛，与略弯曲的杆菌在形态上不易区分。

螺旋菌：菌体会转为螺旋状，一般旋转2～6周，两端生有鞭毛。12（四）细菌的特殊形态

除了球状、杆状和螺旋状以外，自然界中还有其他形态的细菌，如柄细菌，其细胞为杆状或梭状，且细胞上有柄、菌丝等伸出物。近年来，还陆续发现少数三角形、方形和圆盘形等形态的细菌。132.1.1.2细菌细胞的大小细菌大小的度量单位是μm，度量其亚细胞构造则用nm。球菌大小以其直径表示，杆菌和螺旋菌以其长度和宽度表示。通常，球菌直径多为0.5～1μm；小型杆菌（0.2～0.4）μm×（0.7～1.5）μm

；中杆菌（0.5～1）μm×（2～3）μm；大型杆菌（1～1.25）μm

×（3～8）μm；螺旋菌（0.3～1）

μm×（1-50）μm。14

细菌细胞一般包括：细胞壁、细胞膜、细胞质和核质体等。2.1.2细菌的细胞结构

2.1.2.1细菌的一般结构图1-3细菌的结构15（－）细胞壁细胞壁位于菌体外表面，较坚韧而富有弹性。其功能主要有：①固定细胞外形；②保护细胞免受外力的损伤；③阻拦大分子物质进人细胞；④协助鞭毛运动；⑤使细胞具有致病性及对噬菌体的敏感性。

①革兰氏染色

细胞壁在细菌分类鉴别中有着十分重要的地位。在细菌染色中有一种常用的染色方法称为革兰氏染色，所有的细菌通过革兰氏染色被区分为两类革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。161.结晶紫染液染色

2.碘-碘化钾溶液浸湿

3.95%乙醇溶液进行颜色洗脱

4.红色的藩红染液第二次染色

染色的结果有两种，一种情况，细菌呈现第一次染色的效果紫色，称阳性反应（G+），这一类细菌称革兰氏阳性菌；另一种情况，细菌呈现第二次染色的效果红色；称阴性反应（G-），这类细菌称革兰氏阴性菌。

不同种类的细菌的革兰氏染色反应是特定的，这种区别主要是由于两类细菌的细胞壁有着很大的区别。如图

革兰氏染色法17G+菌细胞壁G-菌细胞壁G-菌细胞壁结构图解18机理

G+细菌的细胞壁厚度在20～25nm，结构简单只有一层，化学组成中为75%肽聚糖，其余为胞壁酸，肽聚糖是由肽链中的氨基酸残基与糖链中的单糖分子连接而成，纵横交错连接，结构致密；磷壁酸是由磷酸与多糖通过脂键形成的磷酸多糖，为革兰氏阳性菌所特有。在第一次染色时，细菌吸附染料分子显示紫色，当用95%乙醇处理时，由于两种物质均不被溶解，而且细胞壁被乙醇吸去了结合水，变得更为致密，细胞内的染料分子没有被析出，细菌仍呈紫色，第二次染色染不上去新颜色。最终显示为G+。

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G-细菌的细胞壁结构较为复杂，分为内壁层和外壁层。内壁层紧贴细胞膜，由肽聚糖组成，且网状结构较疏松。外壁层可再分为内、中、外三层，内层为脂蛋白层，中间为磷脂层，最外层为脂多糖层。某些细菌的脂多糖是毒素的主要成分。在第一次染色时，细菌吸附染料分子显示紫色，当用95%乙醇处理时，部分细胞壁中的脂类物质被溶解，细胞壁出现孔洞，细胞内的染料分子被析出，细菌呈无色透明，第二次染色时又吸附新的颜色呈红色。最终显示为G-。

2021（二）细胞膜

细菌的细胞膜与其他生物的结构与组成类似，为磷脂双分子层与蛋白质形成的镶嵌结构22细胞膜的化学组成与结构

基本成分是整齐排列的两层磷脂分子。每一磷脂分子有一个带正电荷的极性头和一个不带电荷的非极性头。各种蛋白质分子镶嵌在磷脂双分子层，深浅不一。23细胞膜的功能

①可控制细胞内外物质（营养物质和代谢物质）的运输

②起维持细胞内正常渗透压的屏障作用

③是合成细胞壁各种组分（脂多糖、肽聚糖、磷壁酸）和荚膜等大分子物质的场所

④是进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地

⑤拥有许多酶

⑥是电子传递链的所在部位

⑦是鞭毛的着生点

⑧提供鞭毛运动所需要的能量24（三）间体是细胞膜经内褶或反转形成的一种管状、层状或束状的内突结构，位于细胞质中。其化学组成和结构等同于细胞膜，是一般原核生物内惟一由单位膜形成的细胞器。间体起着相当于真核细胞多种细胞器的功能，相当于真核细胞的线粒体，还有类似真核细胞内质网的功能，可将胞外酶分泌到细胞外，而最主要的功能是促进细胞间隔的形成并与遗传物质的复制及其分离相关。25（四）细胞质被细胞膜包围着的除核质体外的一切透明、胶状及颗粒状的物质，总称为细胞质。主要包括核糖体、贮藏性颗粒、各种酶类、中间代谢物、无机盐、载色体和质粒等。26核糖体

原核微生物的核糖体是分散在细胞质中的亚微颗粒，是合成蛋白质的部位。它由核糖核酸（RNA）蛋白质组成，其中RNA占60％，蛋白质占40％。27这些颗粒通常较大，为单层膜所包围，在营养过剩是积累，在营养物质贫乏时消耗。一般而言，一种细菌只有一种贮藏性颗粒，也有两种或多种贮藏性颗粒存在的细菌。贮藏性颗粒28聚

-羟基丁酸（poly一hydroxybutyricacid简称PHB）颗粒

聚

-羟丁酸是

-羟丁酸的多聚体，是脂类代谢产物酮体的一种，不溶于水，易被脂溶性染料着色，光学显微镜下可见。羟基丁酸分子呈酸性，当其聚合为聚

-羟基丁酸时，成为中性脂肪酸，从而维持细胞内环境中性。它是碳源和能量的贮存物，相当于动物的脂肪，可直接或间接用作还原力。在许多细菌细胞质内经常可发现PHB颗粒。29异染颗粒异染颗粒是偏磷酸盐的聚合物。用蓝色染料染色后，不呈蓝色而呈紫红色，故称异染粒。它是磷源和能源性贮藏物，并有降低渗透压的功能。在菌种鉴定上有一定意义。30硫粒硫粒就是硫磺颗粒，硫磺细菌生活在含H2S的环境中时，如腐臭的污泥中，它们细胞内积累折光性很强的硫粒，作为硫素贮藏物质；硫粒也是某些化能自养型硫细菌，如氧化硫硫杆菌贮存的能源物质，能通过氧化元素硫为硫酸而获取能量。这些颗粒不是所有细菌都同样具有，通常，一种细菌只含有一种或两种内含颗粒。31

又称羧酶体，某些化能自养细菌菌体中含有一类多角形的细胞内含物，它的大小与噬菌体相仿。羧化体许多营光合作用、无鞭毛运动的水生细菌的细胞内，常含有为数众多的充满气体的小泡囊，称为气泡。气泡由厚约2nm的蛋白质膜所包围，相当于鱼的鱼漂，具有调节细胞比重使其飘浮在合适水层中的作用。气泡32（五）核质体

核质体是原核生物所特有的原始细胞核。细菌的核质体是一个大型环状的双链DNA分子，长度0．25mm~3mm，为细菌遗传物质，卷曲折叠于核区。核区没有外膜，这是原核生物与真核生物一个主要的区别之处。核质体332.1.2.2细菌细胞的特殊结构(一)荚膜是某些细菌在新陈代谢过程中形成的，分泌于细胞壁外的粘液状物质。厚约200nm，称为荚膜或大荚膜；厚度小于200nm称为微荚膜；无明显边缘，疏松地向周围环境扩散的，称为粘液层。若粘液层局限化于细胞一端，就称为粘接物，可使细胞特异性地附着在物体表面。34多个菌体外面的荚膜物质互相融合，连为一体，组成共同的荚膜，菌体包埋其中，即成为菌胶团。351.荚膜的化学组成

荚膜的含水率在90％~98％，细菌荚膜有的含多糖、糖蛋白；还有的含脂类或脂类蛋白的复合体。2.染色观察荚膜含水率太高，很难着色，可用负染色法(亦称衬托法)染色观察，先用染料染菌体，然后用墨汁将背景涂黑。这样就可衬托出菌体和背景之间的透明区，这透明区就是荚膜。3.荚膜的功能①当缺乏营养时，荚膜可被用作碳源和能源，含蛋白质的荚膜还可作氮源；②废水生物处理中的细菌荚膜有生物吸附作用，将废水中的有机物、无机物及胶体吸附在细菌体表面上；③病原菌具有荚膜有助于其侵染人体；④荚膜保护致病菌免受宿主吞噬细胞的吞噬，同时保护细菌免受干燥的影响。36（二）鞭毛①形状与着生位置

鞭毛