背景知识二：细胞微生物

微生物技术应用背景知识二：细胞微生物细胞微生物知识节点一细菌知识节点二放线菌知识节点三酵母菌知识节点四霉菌细菌(bacterium)是一类细胞细短、结构简单、具有细胞壁、多以二分裂方式繁殖和水生性较强的单细胞原核生物。细菌的形态与结构一、细菌的大小和形态(一)细菌的大小测量单位是微米，符号为μm各种细菌大小不一，同种细菌也可因菌龄和环境影响而有所差异

知识节点一细菌1(二)细菌的形态细菌的基本形态有球状、杆状和螺旋状三种，分别称为球菌、杆菌和螺形菌.球菌球菌(coccus)呈球形或近似球形(如豆形、肾形、矛头形等)，直径约0.8～1.2μm双球菌链球菌葡萄球菌四联球菌八叠球菌2杆菌呈杆状或球杆状。在细菌中杆菌种类最多。各种杆菌的长短、大小、弯度、粗细差异较大，—般长2～10μm，宽0.5～1.5μm3螺形菌

(1)弧菌(vibrio)菌体有一个弯曲，呈弧状或逗点状

(2)螺菌(spirillum)菌体有数个弯曲

（一）基本结构细菌的基本结构有细胞壁、细胞膜、细胞质和核质。表层结构：包括荚膜、细胞壁、细胞膜等；内部结构：包括细胞质、核蛋白体、核质、质粒及芽孢等；外部附件：包括菌毛、鞭毛等细菌细胞的模式构造二、细菌的结构

(一)基本结构细菌的基本结构有细胞壁、细胞膜、细胞质和核质。1细胞壁细胞壁是细菌细胞最外一层坚韧而有弹性的外被，主要成分为肽聚糖，其主要功能是维持菌体固有形态并起保护作用。厚度因菌种不同而异，平均为15～30nm，占菌体干重的10％～25％。

(一)细胞壁

CellWall革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌细胞壁的构造细胞壁类型：革兰氏阳性细菌细胞壁、革兰氏阴性细菌细胞壁革兰氏染色

(1)肽聚糖：肽聚糖是由多糖链经短肽相交联而形成的网络状分子，是真细菌细胞壁特有的成分，构成细菌细胞壁坚硬的骨架部分。多糖链n（M）（G）革兰氏阳性细菌细胞壁肽聚糖的单体图解左：简化的单体分子间的连接；右：单体的分子构造。箭头示溶菌酶的水解位点（2）磷壁酸磷壁酸是结合在革兰氏阳性细菌细胞壁上的一种酸性多糖，是革兰氏阳性细菌所特有的成分之一。甘油磷壁酸的结构模式（左）及其单体（右）磷壁酸类型：

根据糖成分：甘油磷壁酸核糖醇磷壁酸根据与壁中结合部位及分布：壁磷壁酸膜磷壁酸

磷壁酸的主要生理作用：①因带负电荷，故可与环境中的Mg2+等阳离子结合，提高这些离子的浓度②对一些革兰氏阳性致病菌(如A族链球菌)而言，可借此(主要为膜磷壁酸)与其宿主粘连；③赋予革兰氏阳性菌以特异的表面抗原；④是某些噬菌体特异性吸附受体。革兰氏阴性细菌细胞壁结构特点：肽聚糖层很薄（仅2--3nm），在肽聚糖层外还有一个外膜，成分较复杂，整个壁厚度较G+菌薄，机械强度较G+菌弱。(1)肽聚糖层：特点（以大肠杆菌为例）：肽聚糖层薄（2-3nm）四肽尾的第三个不是L-Lys，而是内消旋二氨基庚二酸（M－DAP）没有特殊的肽桥，其前后两个单体间的联系仅由前一肽尾的第4个氨基酸即D－丙氨酸的羧基与后一肽尾第3个氨基酸即M－DAP的氨基直接连接。G-菌外膜(2)外膜：脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)沙门氏菌属脂多糖中的类脂A结构成分革兰氏阳性细菌革兰氏阴性细菌革兰氏染色反应肽聚糖含量肽聚糖结构细胞壁厚度及层次磷壁酸脂多糖与类脂质脂蛋白质对溶菌酶对青霉素和磺胺与细胞膜的关系菌体呈紫色含量高，占细胞壁干重的30～95%)多层,紧密20-80nm,单层多数有,含量较高(<50)一般无一般无敏感敏感不紧密经脱色、复染后菌体呈红色含量低，占细胞壁干重的5～20%1-2层,疏松10nm左右(其中外壁层约8nm),多层无含量较高（分布在外壁层）含量较高（分布在外壁层）不敏感不敏感紧密表：革兰氏阳性细菌与阴性细菌细胞壁成分的比较(3)革兰阳性菌的特有成分：

磷壁酸(teichoicacid)磷壁酸与细菌的表面抗原和致病性有关。(4)革兰阴性菌的特有成分：外膜溶菌酶、青霉素等药物，对革兰阴性菌无明显抗菌作用，就是因为肽聚糖外侧有外膜层的存在并起保护作用。

2、细胞膜细胞膜（cellmembrane）是位于细胞壁内侧紧包在细胞质外面的一层具有半渗透性的生物膜。其厚度约为5～l0nm，结构与其他生物细胞膜基本相同，是平行的脂质双层，其间镶嵌多种蛋白质。(2)质周间隙(periplasmicspace)为革兰阴性菌细胞膜和细胞壁之间的空隙，其中可见有一个或多个质周体(periplast).其性质与功能尚未确定。质周间隙含有丰富的蛋白质和酶类，如碱性蛋白酶、磷脂酶等

革兰阴性菌的质周间隙及质周体3细胞质细胞质(cytoplasm)是细胞膜包围的，除核区之外的物质的总称。细菌细胞质由流体部分（细胞溶质）和颗粒部分构成。流体部分主要含可溶性酶类和RNA。颗粒部分主要为质粒、核蛋白体、胞质颗粒以及核质等细胞质是细菌的内环境，含丰富的酶系统。细胞吸收营养物质后，在细胞质内进行合成、分解代谢，故细胞质是细菌蛋白质和酶类生物合成的重要场所。(1)质粒(plasmid)是染色体外遗传物质，为闭环双链DNA分子，约含1×103～200×103个碱基对。质粒在遗传工程中常被用作目的基因的载体。(2)核蛋白体细菌核蛋白体又称核糖体（ribosome），为70S核糖体，它由30S和50S两个亚基组成。(3)胞质颗粒细胞质中含有多种颗粒，多数为细菌储存的营养物质，包括多糖(如糖原、淀粉)、脂类、多偏磷酸盐等。胞质颗粒又称内含物，较为常见的是异染颗粒。(4)核质细菌是原核细胞，无成型的核，也无核膜和核仁，故称核质或拟核。细菌的核质是由一条细长的环状双链DNA反复盘绕卷曲而成的块状物，呈球状、棒状或哑铃状。细菌的核质(二)特殊结构细菌的特殊结构有芽孢、糖被、鞭毛和菌毛。1芽孢某些细菌(主要是革兰阳性杆菌)在一定环境条件下，细胞质、核质逐渐脱水浓缩、凝聚，在菌体内形成圆形或椭圆形的小体，称为芽孢(spore)。芽孢是细菌的休眠体，菌体才是繁殖体

细菌芽孢的相差显微照片成熟的芽孢具有多层结构由外到内依次为，①芽孢外壁;②一层或几层芽孢衣;③皮层。芽孢含特殊耐热成分2，6—吡啶二羧酸（dipicolinicacid，DPA）。芽孢萌发后，DPA减少，耐热性也随之降低。芽孢的结构模式图细菌细胞壁以外的构造———糖被（glycocalyx）包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质。糖被按其有无固定层次、层次厚薄又可细分为荚膜（capsule或macrocapsule，大荚膜）、微荚膜(microcapsule)、粘液层(slimelayer)和菌胶团(zoogloea)。荚膜粘液层菌胶团荚膜的观察特殊染色荧光显微镜下的荚膜负染色鞭毛某些细菌细胞表面着生的一至数十条长丝状、螺旋形的附属物，具有推动细菌运动功能，为细菌的“运动器官”。鞭毛的长度：一般为15—20µm，最长可达70µm。鞭毛的直径：为0.01—0.02µm.鞭毛的观察：

1)从固体培养基上的菌落形态判断

2)光学显微镜（悬滴法）

3)光学显微镜特殊鞭毛染色

4)电镜

5)半固体穿刺培养单端鞭毛端生丛毛两端生鞭毛周生鞭毛鞭毛的着生方式菌毛某些菌体表面存在的短而多的附属物。菌毛毛比鞭毛更短、更细，且又直又硬。数量很多，不具有运动功能，但与细菌的致病性．吸附等有关。功能：作为噬菌体的吸附位点,作为附着到哺乳动物细胞或其他物体的工具。菌毛是由一根丝状的蛋白质亚基绕成中空的螺旋性毛(pili,单数pilus)构造和成分与菌毛相同，但比菌毛长，数量仅一至少数几根。性毛一般见于革兰氏阴性细菌的雄性菌株（即供体菌）中，其功能是向雌性菌株（即受体菌）传递遗传物质。有的性毛还是RNA噬菌体的特异性吸附受体。三、细菌的繁殖方式繁殖方式简单，一般为无性繁殖，主要方式为裂殖。细菌的裂殖分三个阶段：核分裂、形成隔膜、子细胞分离。细菌细胞分裂的电镜超薄切片图杆菌二分裂模式图八叠球菌链球菌葡萄球菌四、细菌的群体形态1．在固体培养基上（内）的群体形态菌落（colony）：是指在固体培养基上，由一个细菌或孢子生长、繁殖形成的肉眼可见的群体。

菌落特征:

湿润,较光滑，较透明，较粘稠，易挑起，质地均匀，菌落正反面及边缘与中央部位的颜色一致。

生物学意义:微生物分类鉴定的指征之一。菌苔（bacteriallawn）：是指在固体培养基上由许多细菌或孢子生长、繁殖形成的肉眼可见、相互连成一片的大量菌落群体。如何描述菌落特征？菌落特征包括大小，形状，隆起形状，边缘情况，表面状态，表面光泽，质地，颜色，透明度等第一节细菌弗氏志贺氏菌的菌落粘质沙雷氏菌的菌落沙门氏菌的菌落铜绿假单孢菌落2在半固体培养基上（内）的群体形态

纯种细菌在半固体培养基上生长时，会出现许多特有的培养性状，对菌种鉴定十分重要。

3在液体培养基上（内）的群体形态多数表现为混浊，部分表现为沉淀，一些好氧性细菌则在液面上大量生长，形成有特征性的、厚薄有差异的菌膜。液体培养基中沉淀生长混浊生长表面生长1.什么是放线菌？2.放线菌的生长与繁殖？3.放线菌特征？4.常见的放线菌有哪些？知识节点二放线菌放线菌概念在形态上具有分枝状菌丝、菌落形态与霉菌相似，以孢子进行繁殖。“介于细菌与丝状真菌之间又接近细菌的一类丝状原核生物”近代生物学技术放线菌实际上是属于细菌范畴内的原核微生物，只不过其细胞形态为分枝状菌丝。放线菌是具有菌丝、以孢子进行繁殖、革兰氏染色阳性的一类原核微生物，属于真细菌范畴。形态与结构单细胞，大多由分枝发达的菌丝组成；菌丝直径与杆菌类似，约1mm；细胞壁组成与细菌类似，革兰氏染色阳性（少数阴性）；细胞的结构与细菌基本相同，按形态和功能可分为营养、气生和孢子丝三种。（1）营养菌丝匍匐生长于培养基内，吸收营养，也称基内菌丝。一般无隔膜，直径0.2-0.8µm，长度差别很大，有的可产生色素。（2）气生菌丝营养菌丝发育到一定阶段，伸向空间形成气生菌丝，叠生于营养菌丝上，可覆盖整个菌落表面。在光学显微镜下观察，颜色较深，直径较粗（1-1.4µm），有的产色素。（3）孢子丝气生菌丝发育到一定阶段，其上可分化出形成孢子的菌丝，即孢子丝，又称产孢丝或繁殖菌丝。其形状和排列方式因种而异，常被作为对放线菌进行分类的依据。二、放线菌营养菌丝匍匐生长于培养基内，吸收营养营养菌丝发育到一定阶段，伸向空间形成气生菌丝气生菌丝发育到一定阶段，其上可分化出形成孢子的菌丝，即孢子丝孢子在适宜的条件下萌发，长出1-3个芽管生长与繁殖营养菌丝气生菌丝繁殖菌丝（孢子丝）孢子丝释放孢子放线菌孢子形成的方式◆横隔分裂形成分生孢子

链霉菌孢子、诺卡氏菌◆形成孢子囊产生孢囊孢子链孢囊菌和游动放线菌◆在菌丝顶端形成少量孢子

小单孢菌、小双孢菌和小四孢菌3.1菌落形态菌落形态能产生大量分枝和气生菌丝的菌种（如链霉菌)）不能产生大量菌丝体的菌种（如诺卡氏菌）菌落质地致密，与培养基结合紧密，小而不蔓延，不易挑起或挑起后不易破碎。粘着力差，粉质，针挑起易粉碎链霉菌诺卡氏菌放线菌的菌落A诺尔斯氏链霉菌B皮疽诺卡氏菌C酒红指孢囊菌D游动放线菌E小单胞菌F皱双孢马杜拉放线菌产抗菌素的放线菌的菌落特征A：卡特利链霉菌；B：弗氏链霉菌；C：吸水链霉菌金泪亚种；D：卡那霉素链霉菌；E：除虫链霉菌；F：生磺酸链霉菌

凡是细胞核具有核膜、能进行有丝分裂、细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等细胞器的微小生物，都称为真核微生物。

酵母菌霉菌蕈类｛

真菌显微藻类原生动物

｛真核微生物知识节点三酵母菌酵母菌酵母菌（yeast）是一群单细胞的真核微生物。这个术语也是无分类学意义的普通名称，通常用于以芽殖或裂殖来进行无性繁殖单细胞真菌，以与霉菌区分开。有些可产生子囊孢子进行有性繁殖。

酵母菌是一类单细胞真菌的俗称，分类学上分属于子囊菌纲和半知菌类。特征:

1.

个体一般以单细胞状态存在；

2.

多数营出芽生殖，有的裂殖；

3.

能发酵糖类产能；

4.

细胞壁常含有甘露聚糖；

5.

喜在含糖量较高、酸度较大的水生环境中生长。分布：偏酸性的含糖环境。水果、蔬菜、蜜饯的表面，果园土壤中与环境有关。种类：据1982年的资料，已知的酵母有56属，500多种。酵母菌与人类的关系极其密切。分布及与人类的关系(1)多分布在含糖的偏酸性环境，也称为“糖菌”。如水果、蔬菜、叶子、树皮等处，及葡萄园和果园土壤中等。(2)重要的微生物资源；(3)重要的科研模式微生物；啤酒酵母（Saccharomycescerevisae）第一个完成全基因组序列测定的真核生物（1997）(4)有些酵母菌具有危害性；酵母菌是人类的第一种“家养微生物”有些酵母菌能引起皮肤、呼吸道、消化道、泌尿生殖道疾病形态结构卵圆、圆、圆柱、梨形等单细胞，其细胞直径一般比细菌粗10倍左右。有的酵母菌子代细胞连在一起成为链状，称为假丝酵母。酵母菌的细胞结构与其他真核生物基本相同，右图是电子显微镜下的酿酒酵母细胞结构示意图。酵母的细胞结构外层：甘露聚糖（约占30%，以α-糖苷键联结（并非所有酵母菌都有）内层：葡聚糖（约占30-40%，由D-葡萄糖以β-糖苷键联结）中间层：蛋白质（含6-8%，多为酶类）

细胞壁(1)细胞壁结构：酵母细胞壁呈“三明治”结构细胞壁（2）壁外成分：有些菌壁外含有由多糖构成的类似荚膜的结构。包括异多糖、甘露聚糖和淀粉类物质。

细胞壁的少量组分—脂类和几丁质（chitin)：为聚乙酰氨基葡萄糖几丁质并不是所有的酵母菌中都有，其含量也因种而异。裂殖酵母一般不含几丁质，酿酒酵母含1～2%，有的假菌丝酵母含量超过了2%。菌落特征与细菌菌落类似，但一般较细菌菌落大且厚，表面湿润，粘稠，易被挑起，多为乳白色，少数呈红色。啤酒酵母

菌落形态特征：大而厚，圆形，光滑湿润，粘性，颜色单调。常见白色、土黄色、红色。2.液体培养在液体培养基上，不同的酵母菌生长的情况不同。好气性生长的酵母可在培养基表面上形成菌膜或菌醭，其厚度因种而异。有的酵母菌在生长过程中始终沉淀在培养基底部。有的酵母菌在培养基中均匀生长，使培养基呈浑浊状态。1、霉菌是什么？2、霉菌是什么样的？（形态和结构）3、霉菌的群体形态是怎样的？4、霉菌怎样进行繁殖的？5、常见霉菌有什么特点？6、真菌的防治原则知识节点四霉菌霉菌概念霉菌（mould）是一些“丝状真菌”的统称，不是分类学上的名词。霉菌菌体均由分枝或不分枝的菌丝（hypha）构成。许多菌丝交织在一起，称为菌丝体（mycelium）。分布特点及与人类的关系在自然界分布极广；霉菌同人类的生产、生活关系密切，是人类实践活动中最早认识和利用的一类微生物。

霉菌的菌体由分枝或不分枝的菌丝（hyphae)构成。菌丝是真菌营养体的基本单位。

菌丝是中空管状结构，直径一般3～10μm，有分枝，有隔膜或无隔膜。根据菌丝有无隔膜，可以将真菌分成低等真菌（鞭毛菌亚门和接合菌亚门）和高等真菌（子囊菌亚门、担子菌亚门和半知菌亚门）两大类。许多菌丝分枝连接，相互交织在一起所构成的形态称菌丝体（mycelium)。形态结构霉菌菌丝类型无隔菌丝：为长管状单细胞，细胞质内含多个核。其生长表现为菌丝的延长和细胞核的增多。这是低等真菌所具有的菌丝类型。有隔菌丝菌丝中有隔膜，被隔膜隔开的一段菌丝就是一个细胞，菌丝由多个细胞组成，每个细胞内有一至多个核。隔膜上有单孔或多孔，细胞质和细胞核可自由流通，每个细胞功能相同。这是高等真菌所具有的类型。菌丝功能营养菌丝气生菌丝繁殖菌丝霉菌菌丝直径约为2~10mm，比一般细菌和放线菌菌丝大几到几十倍。按分化程度分：依形态分：1)营养菌丝(Vegetat