原核微生物形态结构

1、第二章微生物主要类群的形态、结构和功能，微生物可分为细胞球型微生物和非细胞球型微生物，具有细胞球形态的微生物统称为细胞球型微生物，细胞球型微生物按细胞球结构分为原核微生物和真核微生物。 本章主要介绍与食品工业关系密切的几个微生物类群的形态结构、功能和繁殖方式。 这些个的主要分类群包括细菌、放线菌、霉菌、酵母菌、细小病毒。 第一节细菌(Bacteria )，细菌是个体微小、形态简单、具有细胞贴壁的单细胞球原核微生物。 在自然段细菌是最广泛、分布最多的生物，与食品关系最密切。 是食品理论、工业发酵和酿造研究的主要对象，也是导致食品的腐败的主要群体。 一、细菌的基本形态和空间序列二、细菌大小及其测定

2、方法三、细菌的细胞结构及其功能四、细菌的繁殖方式和过程五、细菌的菌落形态及其意义、一、细菌的基本形态和空间序列、细菌的基本形态为球状、棒状和螺旋状，分别称为球菌、细菌和螺旋菌。 各组的基本形态比较稳定。 菌体细胞球的形态和序列有种类专一性，是进行分类和鉴定的依据之一。 (1)球菌(Coccus )是菌体呈球形或椭圆形的细菌。 根据繁殖时的细胞分裂面的方向和分裂后的菌之间的粘接程度和组合状态，可以分为6种不同的排列方式。 1尿素球菌(Micrococcus ureae )等单球菌。 2肺炎奈瑟氏菌(Diplococcus pneumoniae )等奈瑟氏菌。 3链球菌(Streptococcus

3、 lactis) 4)之类的链球菌4链球菌(Micrococcus tetragenus )之类的链球菌。 5-8日式榻榻米球菌为干酪八日式榻榻米球菌(Sarcina casei) 6葡萄球菌为金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus )，菌细胞呈棒状的细菌被称为杆菌。 农杆菌3360 (长3360宽2 )农杆菌3360 (长3360宽=2)农杆菌3360 (长3360宽2 )两端为钝圆状或半圆状3360两端为平截面状或切断状3360菌体的一端庞大(棒状) 杆菌是培养条件，如大肠菌群(Escherichia coli，E.coli )等呈单一存在的枯草芽孢杆菌(Bacillu

4、s subtilis )等链状排列的杆菌，也有棒状杆菌(Corynebacterium )、芽孢杆菌(Bacillus subtilis ) 芽孢杆菌(Bacillus )、结账台军团菌嗜肺结账台军团菌、芽孢杆菌Bacillusmerium芽孢杆菌Bacillus authracis炭疽病毒、Clostridium botulinum肉毒梭状芽孢杆菌、(二)杆菌、大肠菌群、 根据其弯曲情况，可分为弧菌(Vibrio )和尖晶石(Spirillum种。 1弧菌菌体只有一个弯曲，呈弧形或逗号形如霍乱弧菌(Vibrio cholerae )。 2螺旋菌菌体有多个弯曲，旋转呈螺旋状。 在自然段杆菌最为

5、常见，球菌次多，但螺旋菌少。 细菌的形态受环境条件的影响，如：的培养温度、培养时间、培养基的成分和浓度等变化就会引起细菌形态的变化。 细菌在幼年和适宜的环境条件下显示正常的形态，随着培养条件变化或菌体年老之际，在细胞球呈现出反常的形态。 二、细菌的大小及其测定方法，(一)细菌的大小及其显示方法细菌个体小，通常以微米(m )为测定单位的细菌大小的显示方法，不同形态的细菌不同，球菌3360以其直径显示，通常0 .位于2.1.2.5 m之间的杆菌3360以其长度和菌细胞的直径(宽度) 长度和宽度之间用一系列的文字连接，杆菌的大小差异很大，一般的杆菌大小为0.21.250.38.0m的螺旋菌：大小表示

6、方法与杆菌相同，螺旋菌的长度只表示两端的空间距离。一般在进行形态鉴定时，需要测定菌细胞的螺旋度、螺距等指标。 0.31.050m值得注意的是，尽管菌体大小具有种的稳定性，但也受染色方法、培养基、菌龄、渗透压等外部因素的影响。 关于细菌大小的描述通常是平均值或代表性的数字。 (二)细菌的大小测量技术显微尺度法：物镜的微尺度有1mm长的刻度线，刻有100个单元，也就是说，在每个单元代表10m的目镜的千分尺上也刻有100个单元，以该各单元为代表的长度成对然后可以用显微镜测定细菌细胞球。 显微照片法：几种细菌大小菌种的大小(m )链球菌(Streptococcus lactis) 0.81金黄色葡萄球

7、菌(Staphylococcus aureus) 1.01.5尿素小球菌(Micrococcus ureae) 0.50.8大肠菌群(esccus ) 1.2.3、0.0、8.1、纳豆菌460.8.1、2肉毒杆菌素130.3.0 6霍乱弧菌1.3 21.01.5红色螺旋菌120.5，三、细菌的细胞结构及其功能，细菌的结构分为基本结构和特殊结构两个基本结构，在任何细菌中都有。 含有细胞贴壁、胞质膜、细胞质和核质体的特殊结构，是只有特定种类的细菌且生命活动细菌不需要的结构，包括荚膜、芽胞、鞭毛、菌毛等部分。 (1)细菌细胞球的基本结构，一细胞贴壁(cell wall )细胞贴壁是位于细胞球最外层的

8、强韧有弹性的结构。 厚度1080nm约占细胞球干重的10%，用一般的光学显微镜难以观察。 (1)细胞贴壁结构、革兰氏染色实验：结晶紫(1min )水洗碘元素液(1min )水洗95%乙醇处理30s水洗藩红染色(2 min )水洗大镜检查，兰紫：革兰阳性菌红：革兰氏阴性细菌差异的根本原因在于细胞贴壁结构的差异。 (1)细胞贴壁结构，(1)革兰阳性菌细胞贴壁g菌细胞贴壁一层，厚度约2080nm，肽多孔网架结构中充满了磷壁质和少量脂质。 其中肽聚糖含量高，约占细胞贴壁重量的40%，且网状结构强韧致密。 聚肽(peptidoglycan):N-乙酰氨基葡萄糖(NAG )、n-乙酰瓜氨酸(NAM )与肽

9、聚合而成的多层网状结构的高分子化合物。 肽多边形(peptidoglycan )、肽多边形是以二糖四肽为重复单元连接的网状结构。 N-乙酰氨基葡萄糖、N-乙酰瓜氨酸、D-乳酸、- 1，4糖苷键、(1)细胞贴壁结构、二氨基庚二酸(meso-DAP )、肽多多聚体的亚单位由二糖单位、肽尾和肽桥构成，这些个的亚单位相互连接，缠绕在网状结构上关于肽聚合物中二糖单位，N-乙酰葡萄糖和N-乙酰葡萄糖为-1， 用4个糖苷键连接的肽尾是革兰氏阳性和革兰氏阴性的肽聚蛋白氨基酸组成不同，在革兰阳性菌，肽尾是L-丙氨酸-D-谷氨酸-L-赖氨酸-D-丙氨酸(L-Ala-D-Glu-L-Lys-D-Ala ) 革兰氏阴

10、性细菌中的肽尾为l -丙氨酸d -谷氨酸-meso-二氨基庚二酸d -丙氨酸(laladglumesodapdala )、(1)细胞贴壁的结构、磷酸壁酸：多元醇(核糖醇和甘油)与磷酸的复合物。 根据多元醇的种类，可分为核糖醇型磷壁质和甘油型磷壁质2种。 一般情况下，只有g菌的肽聚糖层的网架结构中填充了磷酸。 磷壁酸的主要生理机能，带负电荷，吸附环境中的Mg2等正络离子，是保持膜强度，提高胞质膜上合成酶催化剂活性非常重要的特异表面抗原物质噬菌体吸附部位，调节细胞球内的自溶解活性，防止细胞球自溶解死，保证g致病菌与宿主之间的粘连(1) 细胞贴壁的结构，2 )革兰氏阴性细菌的细胞贴壁g菌细胞贴壁分为

11、2层，厚度约1015nm，外层为脂蛋白和脂粗多糖层，内层为肽聚糖层。肽聚糖含量低，约占细胞贴壁干重的5 %，且网状结构稀疏，交联度2530%。 外层为载脂蛋白粗多糖(LPS )。 脂质多糖体结构很复杂，是革兰氏阴性细菌细胞球外膜中的主要成分，也是革兰氏阴性细菌细胞贴壁特有的成分。 脂质多糖体含有脂质和糖类，由脂质a、核心多糖体、o侧链三部分组成。 (1)细胞贴壁结构，(3)革兰阳性菌细胞贴壁和革兰氏阴性细菌细胞贴壁结构的比较，(2)革兰氏染色原理、革兰氏染色原理，与细菌细胞贴壁的化学组成和结构有密切的关系。 首先，碱性染料的结晶紫将细胞质染色，并难以将碘元素能量和结晶紫作为结晶紫-碘元素复合物

12、提取。 当对95%的乙醇进行脱色处理时，发生细胞贴壁脱水，g菌的肽多卫星含量多，脂质含量少，乙醇的细胞贴壁孔径缩小，渗透性显着降低，且难以提取结晶紫碘元素复合物，因此保持初始染色液的颜色。 G-菌脂质含量高，可溶于乙醇，细胞贴壁各层结构松弛，但肽多聚物含量少，经乙醇处理，由于肽多聚物网眼不易收缩，细胞贴壁有一盏茶空隙，乙醇进入细胞质溶解，并染上重染色液藩红的颜色。 (3)细胞贴壁的生理机能、细胞贴壁对细胞球的作用包括以下几点：保持细胞球形状。 细胞球的形状由细胞贴壁决定。 无论是什么形状，去除了细胞贴壁的原生质体都是球形的。 保护菌体。 保护菌体免受机械渗透压。 细胞贴壁的强韧结构使细胞球能够

13、承受内外的渗透压差，从而避免发生渗透分裂。 细胞贴壁发挥着物质交换屏障的作用。 阻止细胞球内外的大分子或颗粒状物质通过，细胞贴壁的许多小孔允许水分、空气和小分子物质通过。 协助鞭毛运动，为鞭毛运动提供支点。 与细菌的抗原性、致病性和噬菌体的感染有关。 (4)细胞贴壁缺陷细菌、原生质体：革兰阳性菌经溶血工作团队和青霉素处理后，细胞贴壁完全缺损后残留胞质膜所包裹的部分称为原生质体。 由于原生质体不受细胞贴壁束缚，在高渗或等渗溶液中呈球形，对外力，如离心力、搅拌、振动等敏感，就会云同步，而原生质体则因噬菌体吸附部位不足，不再感染噬菌体。 有鞭毛的细菌形成原生质体后仍有鞭毛，但不能运动。 原生质体的其

14、他生物活性依然存在，它可以在适当的条件下继续繁殖，形成小菌落。 原生质体：革兰氏阴性细菌在青霉素处理后仍保留其外膜，称为球体或原生质体，并保留了细胞贴壁的一部分。 l型细菌(bacterial L-form ) :细菌在某种环境条件下自发的突然变异形成的细胞贴壁缺陷型。 最初是在英吉利的星空卫视医学研究所发现的，所以叫做l型细菌。 2胞质膜(cell membrane )、胞质膜与细胞贴壁内层紧密接触，是一种包围细胞质的柔软弹性薄膜。 占细胞球干重的约10%，用电子显微镜观察了厚度约710nm。 其基本结构为双单位膜：内外双磷脂复合物分子，含量200%； 蛋白质通过磷脂复合物层，位于表面，含量

15、为50p%； 另外还有少量的多糖体(约2% )。 胞质膜中的磷脂复合物主要为甘油磷脂复合物，由甘油、脂肪酸、磷酸和含氮盐化学基组成。 磷脂酰胆碱卵磷脂(lecithin )、胞质膜的生理机能、胞质膜对细胞球内外物质交换发挥选择性屏障作用，在胞质膜嵌入大量渗透蛋白质(渗透酶催化剂)控制营养物质和代谢产物的进出。 是原核生物细胞球产生能量的主要场所，胞质膜上分布着大量的呼吸酶系统和ATP合成酶催化剂。 含有合成胞质膜脂质分子和细胞贴壁的各种化合物的酶催化剂类，参与胞质膜和细胞贴壁的合成。 传达信息。 膜上的某些蛋白质接受光、电、化学物质等刺激信号。鞭毛基体的附着部位提供鞭毛旋转运动的能量。 3 .

16、空间体是通过说唱乐胞质膜内而形成的层状、管状或囊状物。 另外也称为中间体。 与细胞球表面的胞质膜相比，嵌入间体的酶催化剂蛋白更多。 细菌细胞球的能量代谢主要在中间体进行，因此人类称中间体为伪腺粒体。 间体的生理机能与复制和分离参与细胞贴壁合成和细胞分裂一定作用的DNA和细胞分裂细菌呼吸作用的中心参与细胞球内物质和能量传递的芽胞形成有关，4 .核区拟核(nucleoid )，细菌核结构和形态比真核生物简单， 只有核区的无核膜、核仁和固定形态，一般在位于细胞球中央部的球状、棒状或哑铃状的核区域内，只有一个封闭的环状双链DNA高分子，形成高度折叠日式榻榻米交织的超螺旋结构，不与组蛋白结合，而是与Mg

17、2等阳络离子和胺类等有机盐化学基结合，形成磷核区是细菌的遗传信息中心，决定细菌细胞球的遗传和变异。 5质粒(plasmid )是存在于染色体外或与染色体整合的共价键环状双链DNA分子。 一个质粒包含几个到几百个基因，一个菌体内有一个或多个质粒。 质粒的主要特征可独立存在于细菌染色体外，可与自我复制、稳定的遗传和表达整合，在一定条件下可与染色体整合，可通过物理化学手段去除，可通过重金属、吖啶类染料及高温处理去除质粒，在一定范围内许多次级代谢产物(抗生素、色素、芽胞等)的合成一般由质粒控制。 质粒虽然对细菌的生命活动并不重要，但具有决定细菌遗传特性的基因，是遗传工程科学的重要载体。 细菌的特殊结构，6 .核糖体，核糖体是细胞球中核糖体的颗粒状结构。 原核生物核糖体为沉降系数70S的颗粒，由30S和50S的亚单位组成的真核生物核糖体为沉降系数80S的颗粒，由40S和60S的亚单位组成的核糖体是蛋白质合成场所，化学成分为蛋白质(35% )和RNA(65% )。 7细胞质(cytoplasm )及其内含物、细胞质为胞质膜内模拟核以外的果冻状液体基质和颗粒状物质。 主要成分为蛋白质、核酸、脂质、多糖