1、主要内容1.1.细菌细菌2 2.放线菌放线菌3 3.古细菌古细菌4.4.蓝细菌蓝细菌5 5.缺壁细胞缺壁细胞概述最古老的叠层石（澳大利亚）及最古老的叠层石（澳大利亚）及其其细菌细菌是地球最古老的居住者是地球最古老的居住者普遍认为，原核普遍认为，原核微生物是地球上微生物是地球上最早出现的细胞最早出现的细胞生物生物35亿年前的兰细菌化石概述5原核生物原核生物:细菌细菌和和古菌古菌 位于生命树位于生命树的的“根部根部”无机营养型无机营养型 嗜热的原核生物嗜热的原核生物概述6真核生物真核生物起源于原起源于原核生物核生物叶绿体起源叶绿体起源于蓝细菌于蓝细菌;线粒体起源线粒体起源于变形细菌于变形细菌7原核
2、生物在生物演化中的位置原核生物在生物演化中的位置原核生物是地球上最早出现的细胞生物，位于原核生物是地球上最早出现的细胞生物，位于生命进化树的根部；生命进化树的根部；原核生物具有真核生物不可比拟的多样性；原核生物具有真核生物不可比拟的多样性；真核生物由原核生物进化产生。真核生物由原核生物进化产生。概述据估计，原核生物的数量为据估计，原核生物的数量为51030（Whitman et al，1998），），当前原核微生物的数量还不足实际数量的当前原核微生物的数量还不足实际数量的1%。概述细菌细菌古菌古菌三域三域12原核生物原核生物(Prokaryotes)Prokaryotes)一类一类无真正细胞核
3、无真正细胞核的单细胞或类似的单细胞或类似于多细胞的简单组合结构的微生物，即于多细胞的简单组合结构的微生物，即细胞核和细胞器无膜包被的细胞生物细胞核和细胞器无膜包被的细胞生物。细菌和古菌两类单细胞生物组成原核生物。细菌和古菌两类单细胞生物组成原核生物。（Prof.Weigel)Prof.Weigel)概述微生物非细胞型细胞型（病毒）原核微生物真核微生物（Eukarya）古生菌（Archaea）真细菌（eubacteria）真菌（酵母、霉菌、蕈菌等）、单细胞藻类 原生动物等古生菌在进化谱系上与真细菌及真核生物相互并列，且与后者关系更近，而其细胞构造却与真细菌较为接近，同属于原核生物。概述（一）细菌
4、的形态和大小（一）细菌的形态和大小 1、细菌的个体形态和排列 基本形态球状杆状螺旋状自然界中分布最广、数量最大，与人类关系极为密切的一类微生物。一、细菌 细胞呈球形或椭圆形。依细胞分裂面的数目和分裂后新细胞的排列方式又可区分。不同种的球菌在细胞分裂时会形成不同的空间排列方式，常被作为分类依据。（一）细菌的形态和大小（一）细菌的形态和大小 一、细菌(1)(1)单球菌单球菌 分裂后的细胞分散而分裂后的细胞分散而单独存在的球菌单独存在的球菌.如尿素微球菌如尿素微球菌(Micrococcus ureaeMicrococcus ureae)球球 菌菌（一）细菌的形态和大小（一）细菌的形态和大小 一、细菌
5、 (2)(2)双球菌双球菌 分裂后两个球菌成对排分裂后两个球菌成对排列的为双球菌列的为双球菌.如肺炎双球菌如肺炎双球菌 (Diplococcus pneumoniaeDiplococcus pneumoniae)球球 菌菌（一）细菌的形态和大小（一）细菌的形态和大小 一、细菌 (3)(3)链球菌链球菌 分裂是沿一个平面进行，分裂是沿一个平面进行，分裂后细胞排列成链状分裂后细胞排列成链状.如乳链球菌如乳链球菌 （Streptococcus lactisStreptococcus lactis）球球 菌菌（一）细菌的形态和大小（一）细菌的形态和大小 一、细菌 (4)(4)四联球菌四联球菌 分裂是沿
6、两个相垂直的平分裂是沿两个相垂直的平面进行，分裂，分裂后每四面进行，分裂，分裂后每四个细胞在一起呈田字形个细胞在一起呈田字形.如四联微球菌如四联微球菌 Micrococcus tetragenusMicrococcus tetragenus球球 菌菌（一）细菌的形态和大小（一）细菌的形态和大小 一、细菌 (5)(5)八叠球菌八叠球菌 按三个互相垂直的平按三个互相垂直的平面进行分裂后，每八个面进行分裂后，每八个球菌在一起成立方体形球菌在一起成立方体形.如藤黄八叠球菌如藤黄八叠球菌 （Sarcina ureaeSarcina ureae)球球 菌菌（一）细菌的形态和大小（一）细菌的形态和大小 一、
7、细菌 (6)(6)葡萄球菌葡萄球菌 分裂面不规则，多个球分裂面不规则，多个球菌聚在一起，像一串串葡萄菌聚在一起，像一串串葡萄 如金黄色葡萄球菌如金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus)Staphylococcus aureus)球球 菌菌（一）细菌的形态和大小（一）细菌的形态和大小 一、细菌（1）球状球状菌球状球状菌（2）杆状杆状菌杆状杆状菌（3）螺旋状螺旋状菌（弧状）螺旋状螺旋状菌（弧状）（4）其他形态）其他形态（一）细菌的形态和大小（一）细菌的形态和大小 Micrococcus（微球菌）（微球菌）Staphylococcus（葡萄球菌）（葡萄球菌）霍乱弧菌Strepto
8、coccus（链球菌）（链球菌）杆杆 菌菌短杆菌短杆菌长杆菌长杆菌梭状芽孢杆菌梭状芽孢杆菌（一）细菌的形态和大小（一）细菌的形态和大小 其他形态的细菌其他形态的细菌丝状的亮发菌金黄色葡萄球菌是人类化脓感染中最常见的病原菌，可引起局部化脓感染，也可引起肺炎、伪膜性肠炎、心包炎等，甚至败血症、脓毒症等全身感染。一、细菌肺炎链球菌一、细菌肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae）简称肺炎球菌（pneumococcus）。1881年首次由巴斯德（Louis Pasteur）及G.M.Sternberg分别在法国及美国从患者痰液中分离出。为革兰染色阳性，菌体似矛头状，成双或成短链状排
9、列的双球菌，有毒株菌体外有化学成分为多糖的荚膜。5%10%正常人上呼吸道中携带此菌。有毒株是引起人类疾病的重要病原菌。此菌可引起大叶性肺炎、脑膜炎、支气管炎等疾病。一、细菌2.杆状细胞呈杆状或圆柱状。各种杆菌的大小和具体形状有显著差别，有些短粗为短杆菌，有的近似球菌，有些呈长圆柱形为长杆菌，有的稍弯曲，有的一端稍膨大，有的一端具分叉。形态单杆菌 链杆菌 枯草芽孢杆菌地衣芽孢杆菌铜绿假单胞菌（绿脓杆菌）结核分枝杆菌 结核病炭疽病的病原菌-炭疽杆菌Bacillus anthraci能引起羊、牛、马等动物及人类的炭疽病。平时，牧民、农民、皮毛和屠宰工作者易受感染。细菌可进一步侵入局部淋巴结或侵入血流
10、，引起败血症死亡。3.螺旋状弧菌螺旋菌螺旋体菌（一）细菌的形态和大小（一）细菌的形态和大小 弧菌：霍乱弧菌菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈，形似“C”字或逗号，鞭毛偏端生。螺旋菌：菌体回转如螺旋，螺旋数目和螺距大小因种而异。鞭毛二端生。细胞壁坚韧，菌体较硬。螺旋体菌：菌体柔软，借轴丝收缩运动。类似鞭毛的轴丝位于细胞外鞘内。梅毒密螺旋体（一）细菌的形态和大小（一）细菌的形态和大小 4.特殊形态柄菌柄细菌细胞呈杆状、梭状或弧状。在细胞的一端有鞭毛，另一端有一特征性的细柄可附着在基质上，如柄细菌属（Caulobacter）。（一）细菌的形态和大小（一）细菌的形态和大小 1.细菌的大小细菌细胞的大小一
11、般用显微测微尺测量，并以多个菌体的平均值或变化范围表示。长度单位为微米（m）。菌 名直径或宽长度（m）乳酸链球菌(Streptococcus latics)化脓链球菌(Streptococcus pyogenes)金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)最大八叠球菌(Sarcina maxima)大肠杆菌(Escherichia coli)普通变形杆菌(Proteus vulgaris)伤寒沙门氏菌(Salmonella typh)枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)炭疽芽胞杆菌(Bacillus anthrac)霍乱弧菌(Vibrio cholerae)迂回
12、螺菌(Spirillum volutans)0.510.610.8144.50.5130.51130.60.7230.81.21.2311.5480.30.6130.521020（一）细菌的形态和大小（一）细菌的形态和大小 细胞的大小细胞的大小球菌：直径；球菌：直径；杆菌：宽杆菌：宽*长长 螺旋菌：宽螺旋菌：宽*长长（一）细菌的形态和大小（一）细菌的形态和大小 2.细菌的体积单个细菌细胞的体积一般为0.15m3酵母菌为2050m3单细胞藻类为515103m3。细菌的大小和形态除随种类而变化外，同一种细菌的大小和形态还要受环境条件（如培养基成分、浓度、培养温度和时间等）的影响。（一）细菌的形态和
13、大小（一）细菌的形态和大小 基本结构指一般细菌都有的结构，例如细胞壁、细胞膜、细胞质、核质体和内含物等 特殊结构指某些细菌在生长的特定阶段所形成的结构，例如，芽孢、鞭毛和荚膜等（二）细菌的细胞结构（二）细菌的细胞结构一、细菌1.细胞壁1）概念细胞壁（cell wall）是位于细胞最外的一层厚实、坚韧的外被，主要由肽聚糖构成，有固定外形和保护细胞等多种生理功能。（二）细菌的细胞结构（二）细菌的细胞结构一、细菌2）细胞壁缺损的细菌 缺壁细胞 实验室中形成 人工方法去壁 自然界长期进化中形成：支原体 自发缺壁突变：L型细菌彻底除尽：原生质体 部分去除：球状体 原生质体与球状体主要有6个共同特点：无细
14、胞壁；细胞呈球状；对渗透压十分敏感；即使长有鞭毛也不能运动；对噬菌体不敏感；细胞不能分裂等。（二）细菌的细胞结构（二）细菌的细胞结构原生质体：指在人工条件下用溶菌酶除尽原有细胞壁或用青霉素抑制细胞壁的合成后，所留下的仅由细胞膜裹着的脆弱细胞，一般由革兰氏阳性菌形成 球状体或原生质球：指还残留部分细胞壁的原生质体，一般由革兰氏阴性细菌形成 L型细菌：一种由自发突变而形成细胞壁缺损的细菌，它的细胞膨大，对渗透压十分敏感，在固体培养基表面形成“油煎蛋”似的小菌落 支原体：在长期进化过程中形成的、适应自然生活条件的无细胞壁的原核生物。（二）细菌的细胞结构（二）细菌的细胞结构3）细胞壁的功能 固定细胞外
15、形；协助鞭毛运动；保护细胞免受外力的损伤；为正常细胞分裂所必需；阻拦大分子物质进入细胞（如革兰氏阴性细菌细胞壁可阻拦分子量超过800的抗生素透入）：与细菌的抗原性、致病性（如内毒素）和对噬菌体的敏感性密切相关。（二）细菌的细胞结构（二）细菌的细胞结构4）革兰氏染色与细胞壁 革兰氏阳性细菌与阴性细菌的细胞壁成分(占细胞壁干重的%)成 分革兰氏阳性细菌革兰氏阴性细菌肽聚糖磷壁酸类脂质蛋白质含量很高（3095）含量较高（50）一般无（2）0含量很低（520）0含量较高（约20）含量较高革兰氏阳性细菌的和革兰氏阴性细菌细胞壁构造（二）细菌的细胞结构（二）细菌的细胞结构（1）革兰氏阳性细菌特点：厚度大（
16、2080nm）化学组分简单，一般只含90%肽聚糖和10%磷壁酸。肽聚糖单体 双糖单位 短肽“尾”肽“桥”双糖单位A、肽聚糖（二）细菌的细胞结构（二）细菌的细胞结构OHCH3CCONHOOCHCH3CNHOCHCOHO(CH2)2CONHC(CH2)4HCNH2ONHCH3CHCOOHMG双糖单位四肽尾（前）（后）肽桥OCH2OHNH-CO-CH3OCH2OHNH-CO-CH311nL-AlaD-GluL-LysD-AlaMG=N-乙酰胞壁酸N-乙酰葡糖胺结构:以金黄色葡萄球菌为例：图中的箭头处表示溶菌酶的水解点）（二）细菌的细胞结构（二）细菌的细胞结构B、磷壁酸革兰氏阳性细菌细胞壁上特有的化学
17、成分，主要成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。壁磷壁酸，它与肽聚糖分子间发生共价结合，可用稀酸或稀碱进行提取，其含量有时可达壁重的50（或细胞干重的10），含量多少与培养基成分密切相关；（二）细菌的细胞结构（二）细菌的细胞结构主要生理功能：细胞壁形成负电荷环境，增强细胞膜对二价阳离子的吸收；贮藏磷元素（二）细菌的细胞结构（二）细菌的细胞结构一、细菌二价阳离子，特别是高浓度的Mg2+。的存在，对于保持膜的硬度，提高细胞膜上需Mg2+的合成酶的活性极为重要。增强某些致病菌对宿主细胞的粘连、避免被白细胞吞噬以及抗补体的作用；革兰氏阳性细菌特异表面抗原的物质基础；噬菌体的特异性吸附受体；能调节细胞内自溶素(a
18、utolysin)的活力，防止细胞因自溶而死亡。（二）细菌的细胞结构（二）细菌的细胞结构（2）革兰氏阴性细菌细胞壁 A、肽聚糖含量占细胞壁的10弱，一般由12层网状分子构成，在细胞壁上的厚度仅为23nm。与革兰氏阳性细菌差别在于 肽尾的第3个氨基酸为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甲肽尾的第4个氨基酸D丙氨酸的羧基与乙肽尾第3氨基酸（m-DAP）的氨基直接连接而成 以大肠杆菌为例：革兰氏阴性细菌特有的脂多糖（LPS）B、脂多糖 O特异侧链类脂A核心多糖脂多糖要维持其结构的稳定性需要足量Ca2+的存在。如果用螯合剂除去Ca2+，LPS就解体。这时，革兰氏
19、阴性细菌的内壁层肽聚糖就暴露出来，因而就可被溶菌酶所水解。（二）细菌的细胞结构（二）细菌的细胞结构主要功能：是革兰氏阴性细菌致病性内毒素的物质基础 与磷壁酸相似，也有吸附Mg2+、Ca2+等阳离子以提高这些离子在细胞表面浓度的作用 由于LPS结构的变化，决定了革兰氏阴性细菌细胞表面抗原决定簇的多样性 是许多噬菌体在细胞表面的吸附受体（二）细菌的细胞结构（二）细菌的细胞结构（3）革兰氏染色法 细菌染色法死菌活菌：正染色负染色：简单染色法鉴别染色法革兰氏染色法抗酸性染色法芽孢染色法姬姆萨染色法荚膜染色法等用美蓝或TTC（氧化三苯基四氮唑）等作活菌染色（二）细菌的细胞结构（二）细菌的细胞结构（3）革
20、兰氏染色法 1、初染：用碱性染料结晶紫对菌液涂片进行、初染：用碱性染料结晶紫对菌液涂片进行2、媒染：用碘溶液进行，其作用是提高染料和细、媒染：用碘溶液进行，其作用是提高染料和细 胞间的相互作用从而使二者结合得更牢固。胞间的相互作用从而使二者结合得更牢固。3、脱色：用乙醇或丙酮冲洗进行。在经历脱色后、脱色：用乙醇或丙酮冲洗进行。在经历脱色后 仍将结晶紫保留在细胞内的为革兰氏阳性细仍将结晶紫保留在细胞内的为革兰氏阳性细 菌，而革兰氏阴性细菌的结晶紫被洗掉，细菌，而革兰氏阴性细菌的结晶紫被洗掉，细 胞呈无色。胞呈无色。4、复染：用一种与结晶紫具有不同颜色的碱性染料对、复染：用一种与结晶紫具有不同颜色
21、的碱性染料对 涂片进行。例如沙黄，它使原来无色的涂片进行。例如沙黄，它使原来无色的 革兰氏阴性细菌最后呈现桃红到红色，而革革兰氏阴性细菌最后呈现桃红到红色，而革 兰氏阳性细菌继续保持深紫色兰氏阳性细菌继续保持深紫色染色操作：（3）革兰氏染色法 革兰氏染色法革兰氏染色法：菌体细胞菌体细胞 结晶紫（初染）结晶紫（初染）碘液（媒染）碘液（媒染）95%95%乙醇（脱色）乙醇（脱色）沙黄（复染）沙黄（复染）紫色紫色：革兰氏阳性菌（革兰氏阳性菌（G+G+）红色红色：革兰氏阴性菌（革兰氏阴性菌（G-G-）革兰氏染色具有重要的理论与实践意义革兰氏染色具有重要的理论与实践意义：通过革兰氏染色，：通过革兰氏染色，
22、可将几乎所有的细菌分为革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌两可将几乎所有的细菌分为革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌两个大类，是分类鉴定菌种的重要指标。个大类，是分类鉴定菌种的重要指标。（3）革兰氏染色法 革兰氏染色的机制：革兰氏染色的机制：机制机制：G+G+细菌与细菌与G-G-细菌主要由于其细胞壁化学成分的细菌主要由于其细胞壁化学成分的差异而引起了物理特性（脱色能力）的不同，从而差异而引起了物理特性（脱色能力）的不同，从而决定染色反应的不同。决定染色反应的不同。革兰氏阳性细菌中，革兰氏阳性细菌中，75%75%的肽聚糖单体纵横交错连的肽聚糖单体纵横交错连接，从而形成了紧密编织、质地坚硬和机械性强度接，从而形成了
23、紧密编织、质地坚硬和机械性强度很大的多层的三度空间网格结构很大的多层的三度空间网格结构。革兰氏阴性细菌只有革兰氏阴性细菌只有30%的肽聚糖单体彼此交织连的肽聚糖单体彼此交织连接，故其网状结构比较疏松。接，故其网状结构比较疏松。（3）革兰氏染色法 2.细胞膜与间体（1）细胞膜（cell membrane）1）概念：是紧贴在细胞壁内侧的一层由磷脂和蛋白质组成的柔软和富有弹性的半透性薄膜 2）观察的方法 质壁分离 选择性染色 原生质体破裂 电子显微镜观察（二）细菌的细胞结构（二）细菌的细胞结构一、细菌3）细胞膜结构的液态镶嵌立体模式图基本结构由两层磷脂分子整齐地排列而成 每一磷脂分子由1个带正电荷且
24、能溶于水的极性头（磷酸端）和1个不带电荷和不溶于水的非极性尾（烃端）所构成 极性头朝向膜的内外两个表面，呈亲水性 而非极性的疏水尾则埋藏在膜的内层，从而形成一个磷脂双分子层 磷脂双分子层通常呈液态，不同的内嵌蛋白和外周蛋白可在磷脂双分子层液体中作侧向运动，如浮在海洋中的冰山 一、细菌4）细胞膜的功能 控制细胞内外的物质（营养物质和代谢废物）的运送与交换；维持细胞内正常渗透压的屏障；合成细胞壁各种组分（LPS、肽聚糖、磷壁酸）和荚膜等大分子的场所；进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地；许多酶（半乳糖苷酶、细胞壁和荚膜的合成酶及ATP酶等）和电子传递链的所在部位；鞭毛的着生点和提供其运动所需的能量
25、一、细菌（2）间体（mesosome）由细胞膜内褶形成的一种管状、层状或囊状结构。一般位于细胞分裂部位或其邻近 间体示意图 一、细菌间体的生理功能：它们在细胞分裂时常位于细胞中部，因此认为在隔膜和壁的形成及细胞分裂中有一定的作用；作为细胞呼吸时的氧化磷酸化中心，起“拟线粒体”的作用；参与细胞内物质和能量的传递及芽孢的形成。一、细菌3.细胞质及其内含物（一）细胞质（cytoplasm）概念：是细胞质膜包围的除核区外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。主要成分 核糖体 贮藏物 多种酶类和中间代谢物 质粒 单体 类囊体 羧酶体 气泡及伴孢晶体（1）核糖体（ribosome）由RNA和蛋白质构成，呈
26、颗粒状亚显微结构。（2）贮藏物（reserve materials）由不同化学成分累积而成的不溶性颗粒，其种类和数量随环境条件而异。类型 糖原（glycogen）和淀粉(starch)聚羟基丁酸（poly-hydroxybutyric acid,PHB）异染粒（metachromatic granule）硫磺颗粒（Sulfur droplet）(a)细胞中的硫滴 (b)聚羟基丁酸颗粒碳素和能源贮存物质 与类脂相似的碳源和能源贮存物质 磷素贮藏养料 硫细菌贮存的能源物质 一、细菌（3 3）磁小体（磁小体（magnetosomemagnetosome）成分为Fe3O4，外有一层磷脂、蛋白或糖蛋白膜
27、包裹，是单磁畴晶体，无毒，大小均匀 功能是导向作用（4）羧酶体（carboxysome）在自养细菌的CO2固定中起着关键作用（5）气泡（gas vocuoles）功能是调节细胞比重以使细胞漂浮在最适水层中获取光能、O2和营养物质（6）质粒（plasmid）椰毒假单胞菌(Pseudomonas cocovenenans)的染色体(a，b)和质粒(b，箭头所指)4.4.核区（核区（nuclear region or areanuclear region or area）原核微生物原核微生物DNA的分子量的分子量 微生物类群 DNA的分子量（道尔顿）109 革兰氏阳性细菌芽细菌2.32.8球菌1.2
28、2.8革兰氏阴性细菌大肠杆菌2.12.9其他非光合性细菌1.02.9单细胞蓝细菌0.451.1丝状蓝细菌1.64.0支原体 3.55.9 2.1.2.2细菌细胞的特殊结构 1.芽孢（endospore,spore）（1）芽孢的特性 极强的抗热、抗辐射、抗化学药物和抗静水压等能力 休眠能力强 能产生芽孢的细菌：好氧性的芽孢杆菌属和厌氧性的梭菌属 不同着生位置的芽孢（显微照片）(a)终端；(b)近终端；(c)中央(引自Madigan et al.，2000)形成的位置、形状、大小因菌种而异（2）芽孢结构 细菌芽孢构造的模式图（3）芽孢形成芽孢形成 芽孢形成的七个阶段 芽孢和营养细胞的比较芽孢和营养
29、细胞的比较 项 目营养细胞芽 孢结构光学显微镜观察钙含量吡啶二羧酸多聚羟基丁酸多糖含量蛋白质含量某些种的伴孢晶体蛋白含硫氨基酸酶的活性新陈代谢（氧的吸收）大分子合成mRNA抗热性抗辐射能力抗化学药剂和抗酸能力染色溶菌酶能力典型革兰氏阳性细菌不折光低无有高低无低高高有有低低低可染色敏感有厚的芽孢皮层，有芽孢壳，有些有外胞壁折光高有无低高有高低低无含量低或无高高高用特殊方法可染色不敏感（4）芽孢的耐热机制芽孢的耐热机制芽孢衣对多价阳离子和水分的透性很芽孢衣对多价阳离子和水分的透性很差差皮层的离子强度很高，产生极高的渗透压夺取皮层的离子强度很高，产生极高的渗透压夺取芽孢核心的水分，结果造成皮层的充分
30、膨胀。芽孢核心的水分，结果造成皮层的充分膨胀。核心部分的细胞质却变得高度失水，核心部分的细胞质却变得高度失水，因此，具极强的耐热性。因此，具极强的耐热性。渗透调节皮层膨胀学说渗透调节皮层膨胀学说 合成合成DPA-Ca 渗透调节皮层膨胀学说渗透调节皮层膨胀学说一、细菌（5）芽孢的实践意义：）芽孢的实践意义：根据有无芽孢，细菌鉴定的一项形态学指标；根据有无芽孢，细菌鉴定的一项形态学指标；有利于此类菌种的筛选和保藏；有利于此类菌种的筛选和保藏；是否杀灭一些代表菌的芽孢成为各种消毒灭菌措施是否杀灭一些代表菌的芽孢成为各种消毒灭菌措施的主要指标。的主要指标。一、细菌2.伴孢晶体（parasporal c
31、rystal）苏云金芽孢杆菌的芽孢和菱形的伴孢晶体 3.糖被（glycocalyx）不同的名称 微荚膜（microcapsule）荚膜（capsule）粘液层（slime layer）一、细菌4.鞭毛和菌毛（1）鞭毛（flegellum）图2-17 细菌鞭毛的电镜照片 图2-18 鞭毛的光学显微镜照片（赖夫松鞭毛染色法）(a)周生鞭毛 (b)端生鞭毛 (c)丛生鞭毛图2-19 细菌鞭毛的超微结构示意图(a)G-细菌 (b)G+细菌（2）菌毛（pilus或fimbria）图2-20 细菌的鞭毛与菌毛表表2-5 细菌的鞭毛和菌毛细菌的鞭毛和菌毛项 目鞭 毛菌 毛 成 分大 小结 构数 目功 能着生
32、处菌 种鞭毛蛋白0.010.0270m一般由3股鞭毛蛋白链紧密绞成丝状1数百根运动通过钩形鞘与细胞壁内的鞭毛基体连接许多杆菌和少数球菌鞭毛蛋白0.0070.0090.520m 由菌毛蛋白亚基卷绕成中空螺旋 1数百根 附着，接合细胞质许多G-杆菌和球菌一、细菌一、细菌2.1.3细菌的繁殖孢子生殖 无性繁殖裂殖芽殖图2-21 细菌细胞的裂殖示正在分裂；示已经分裂图2-22 细菌细胞裂殖后的不同排列方式(a)细胞在一个平面分裂产生双球菌和链球菌(b)细胞在两个平面分裂产生四联球菌(c)细胞在三个平面分裂产生八叠球菌和葡萄球菌2.1.4细菌的群体形态细菌繁殖后的群体可在固体培养基的表面形成菌落，在斜面
33、培养基上形成菌苔，在培养液中可形成凝絮和液面上的菌膜。2.1.4.1菌落特征图2-23 细菌的菌落特征1.扁平 2.隆起 3.低凸起 4.高凸起 5.脐状 6.乳头状7.草帽状表面结构、性状及边缘 8.圆形，边缘完整9.不规则，边缘波浪 10.不规则颗粒状，边缘叶状11.规则，放射状，边缘叶状 12.规则边缘呈扇边状13.规则，边缘齿状 14.规则有同心环，边缘完整15.不规则，似毛毯状 16.规则，似菌丝状17.规则，卷发状，边缘波状18.不规则，呈丝状 19.不规则，根状一、细菌2.1.4.2其它培养特征半固体琼脂穿刺培养菌苔液体培养明胶穿刺培养图2-24 细菌的一些培养特征一、细菌2.1
34、.5工业上常见的细菌2.1.5.1革兰氏阴性无芽孢杆菌1.大肠埃希氏菌（Escherichia coli）菌体呈短杆或长杆状，革兰氏阴性，运动或不运动，无芽孢，一般无荚膜。菌落呈白色至黄白色，扩展，光滑，闪光。应用：（1）制取氨基酸（2）制备多种酶（3）作为基因工程受体菌（4）作为水和食品中微生物学检验的指示菌。2.醋酸杆菌（Acetobacter）椭圆至杆状，单个、成对或成链，革兰氏阴性，运动或不运动，不生芽孢。好气性，液体培养基形成皮膜 应用：（1）生产食醋（2）生产多种有机酸（3）制备葡萄糖异构酶（4）生产山梨糖（5）在酒精饮料中可使酒精氧化而变酸是其有害一面。一、细菌3.假单胞菌（Ps
35、eudomonas）革兰氏阴性，直或微弯杆菌，单个，卵圆到短杆，有的长杆，无芽孢，以极生鞭毛运动，有少数种不运动。应用：（1）生产维生素C（2）生产抗生素（3）制备多种酶（4）生产酶抑制剂（5）生产有机酸（6）用于从石油产品制造各种产品（7）消除环境污染（8）假单胞菌分布较广，引起食品腐败变质。4.沙门氏（Salmonella）革兰氏阴性，除少数种，有周身鞭毛，能运动，无芽孢，无荚膜，需氧或兼性厌氧。沙门氏菌是食品卫生检验中一个很重要的卫生指标菌。5.变形杆菌（Proteus）革兰氏阴性，无芽孢，周身鞭毛，运动性活跃杆菌。变形杆菌分解各种糖的能力较弱，可以分解蔗糖生成酸和气，分解蛋白质能力很强
36、，是好气性腐败菌的代表。能引起肉、蛋的腐败并产生腐败的气味。一、细菌2.1.5.2革兰氏阳性无芽孢杆菌 1.短杆菌（Brevibacterium）革兰氏阳性，大多数不远动，运动的种具有周毛或极毛，无芽孢。应用：（1）发酵生产多种氨基酸（2）发酵生产核苷酸类产物 2.棒状杆菌（Corynebacterium）多数种不运动。革兰氏阳性。多数好氧，由葡萄糖产酸，但不产气。少数由乳糖产酸。应用：（1）高产谷氨酸（2）生产其他多种氨基酸（3）生产5-核苷酸、水杨酸、棒状杆菌素等；（4）可分解土壤中2，4-D类除草剂。（5）棒状杆菌有的引起蔬菜和肉类制品的腐败，但不是重要的变质菌 3.乳酸杆菌（Lacto
37、bacillus）革兰氏阳性，形成长丝，单个或成链。无芽孢多数不运动。应用：（1）工业生产乳酸（2）发酵生产乳制品（3）生产其他乳酸发酵食品（4）生产药用乳酸菌制剂（5）生产乳酸菌类益生素一、细菌4.双歧杆菌（Bifidobacterium）革兰氏阳性，不形成芽孢，不运动，不抗酸，厌氧。应用：（1）生产微生态制剂（2）生产含活性双歧杆菌的乳制品 5.丙酸杆菌（Propionibacterium）革兰氏阳性，无芽孢，不运动。应用（1）生产丙酸（2）生产维生素B12（氰钴胺素）6.李斯特氏菌（Listeria）革兰氏阳性杆菌。直或稍弯，两端稍钝园，成单个，常呈V字型排列，偶有球状，双球状，兼性厌氧
38、，无芽孢。一般不形成荚膜 人主要是通过食入软奶酪、未充分加热的鸡肉、鲜牛奶、巴氏消毒奶、生牛排、羊排等而感染。一、细菌2.1.5.3革兰氏阳性芽孢杆菌直杆状，单个，着色均匀无荚膜，运动，革兰氏阳性。1.枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）应用：（1）生产各种制剂（2）发酵生产核苷（3）生产某些抗生素（4）生产各种多肽、蛋白质类药物和酶 （5）枯草芽孢杆菌也是粮食、面粉、化妆品、鲜乳及调味品中酱油制曲的污染菌。2.芽孢梭菌（Clostridium）细胞杆状，有芽孢大于菌体宽，芽孢囊梭状、棒状或鼓槌状。以周毛运动或不运动。一般为革兰氏阳性，少数为阴性或不定。应用：（1）工业生产丙酮丁
39、醇（2）产生丁酸或己酸（3）该菌广泛存在于土壤、下水污泥、海水沉淀物、腐败植物、食品、污染的药品、人和其他哺乳动物的肠道内。3.蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus）革兰氏阳性大杆菌，两端较平齐，多呈链状，芽孢小于菌体宽度，位于中央或稍偏端，呈椭圆型，无荚膜，有周身鞭毛，好氧。引起食品腐败的同时还产生下痢性毒素、肠毒素，引起人胃肠食物中毒。一、细菌2.1.5.4革兰氏阳性球菌1.微球菌（Micrococcus）细胞呈微球状，常呈不规则堆团。革兰氏阳性，但易变成阴性。少数种能运动，可产生色素。应用：（1）生产各种重要的氨基酸（2）生产多种酶类（3）生产有机酸（4）可引起乳、肉、鱼类、水产
40、品、大豆制品等食品腐败，引起冷藏食品变质。2.链球菌（Streptococcus）不运动，少数肠球菌运动。革兰氏阳性。无芽孢。应用：（1）生产某些抗生素（2）生产多种酶（3）生产乳制品 （4）生产乳酸菌制剂 3.明串珠菌（Leuconostoc）豆状和短杆状。常成对和链状排列。革兰氏阳性，不运动，不形成芽孢。应用：（1）生产右旋糖酐（Dextran）（2）生产葡萄糖异构酶 4.葡萄球菌（Staphylococcus）细胞呈球形，单个、成对、葡萄串状、无芽孢、无鞭毛的革兰氏阳性兼性厌氧菌。引起化脓性疾病、肺炎、败血症和心内膜炎，污染食品。一、细菌2.2.1放线菌的形态构造2.2.1.1菌丝的类型
41、及形态1.基内菌丝功能是吸收水分和营养物质 2.气生菌丝图2-25 链霉菌的一般形态和构造（模式图）2.2.1.2孢子形态图2-27 链霉菌的孢子表面图图2-26 链霉菌的各种孢子丝形态二、放线菌2.2.2放线菌的繁殖图2-28 横隔分裂方式形成孢子1.孢子丝形成横隔；2.沿横隔断裂而形成杆状孢子；3.成熟的孢子以无性方式繁殖，主要是形成孢子，也可通过菌丝断片繁殖。2.2.3放线菌的菌落特征一般为圆形，秃平或有许多皱褶和地衣状。由于放线菌的气生菌丝较细，生长缓慢，菌丝分枝相互交错缠绕，所以形成的菌落质地致密，表面呈较紧密的绒状，坚实，干燥，多皱，菌落较小而不延伸，菌落形态随菌种而不同。二、放线
42、菌放线菌的群体菌落放线菌的群体菌落二、放线菌 放线菌的生活史2.2.4工业上有重要用途的主要放线菌2.2.4.1链霉菌属（Streptomyces）1.生产多种重要的抗生素 链霉素：是种氨基糖苷类抗生素，用于治疗细菌性感染。卡那霉素：属氨基糖苷类广谱抗生素，其抗菌谱和庆大霉素相似，对耐链霉素的结核杆菌也有抑制作用。2.生产多种酶类葡萄糖异构酶：用于生产高果糖浆 溶菌酶：用于消炎、抗菌、抗感染、增效，抗胰酶：有抑制食道癌和乳癌的发生、抑制烧伤疼痛和水泡形成的作用 青霉素V酰化酶：由青霉素V制造半合成青霉素 3.生产各种酶类抑制剂淀粉酶抑制剂：用于抑制淀粉酶，治疗糖尿病、肥胖症和高血脂症等 亮肤酶
43、抑制剂：抑制胰酶，有抑制肌肉营养失调症的作用 唾液酸酶抑制剂：有抗流感病毒、调节机体功能的作用 糜蛋白酶抑制剂：抑制糜蛋白酶、木瓜酶和组织蛋白酶的作用 弹性蛋白酶抑制剂：可用于治疗肺气肿碱性磷酸酶抑制剂：用于癌的免疫疗法 二、放线菌2.2.4.2诺卡氏菌属（Nocardia）1.生产氨基糖苷类抗生素及其他抗生素 2.春日霉素（Kasugamycin）3.其他应用利福霉素（Rifamycin）：主要用于治疗结核分支杆菌感染和治疗革兰氏阳性菌所致胆道感染、脑膜炎、麻风病（麻风分支杆菌）和沙眼。产生菌为星状诺卡菌 石油脱蜡、烃类发酵、污水处理 2.2.4.3小单孢菌属（Micromonspora）庆
44、大霉素：广泛用于临床，对绿脓杆菌、肠道杆菌、金葡萄感染的疾病疗效显著 二、放线菌90三、古细菌（一）古细菌的细胞结构（一）古细菌的细胞结构细胞壁假肽聚糖 酸性杂多糖 蛋白和糖蛋白 细胞膜表表2-6 古细菌与真细菌和真核生物的主要性状比较古细菌与真细菌和真核生物的主要性状比较项 目真 细 菌古 细 菌真 核 生 物细胞结构细胞壁膜脂种类基因组RNA的聚合酶结构核糖体小亚基对利福平敏感性对氯霉素敏感性对白喉毒素敏感性原 核一般有，均含有肽聚糖脂肪酸甘油脂,胆固醇少见一条环状染色体DNA和质粒4个蛋白质亚单位30s+-原 核无,或含蛋白质,或假肽聚糖,无肽聚糖聚异戊烯或植烷甘油醚,胆固醇不清楚同真细
45、菌多个蛋白质亚单位30s-+真 核无，或含纤维素,几丁质等,无肽聚糖脂肪酸甘油酯,多有胆固醇多条与组蛋白结合的线状染色体多个蛋白质亚单位40s-+三、古细菌92n古菌是一群具有独特的基因结构或系统发育生物古菌是一群具有独特的基因结构或系统发育生物大分子大分子(16S rRNA)(16S rRNA)序列的序列的单细胞原核生物单细胞原核生物；n生活在地球上生活在地球上极端的生境或生命出现初期的自然极端的生境或生命出现初期的自然环境环境中，营自养和异养生活，具有中，营自养和异养生活，具有特殊的生理功特殊的生理功能能，如在超高温、高酸碱度、高盐及无氧状态；，如在超高温、高酸碱度、高盐及无氧状态；n具有
46、具有独特的细胞结构独特的细胞结构，细胞壁骨架为蛋白质或假，细胞壁骨架为蛋白质或假肽聚糖，细胞膜含甘油醚键，以及代谢中的酶。肽聚糖，细胞膜含甘油醚键，以及代谢中的酶。古菌的基本特征古菌的基本特征三、古细菌烟囱火叶菌烟囱火叶菌(Pyrolobus fumarii)方型嗜盐盒菌：方型嗜盐盒菌：2.0-5.2M NaCl嗜热嗜压嗜热嗜压产甲烷菌产甲烷菌 硫化叶菌硫化叶菌:65-85 C PH 1-5.5；三、古细菌古菌的细胞结构 除少数菌外（如Thermoplasma），绝大多数古菌都有细胞壁，但化学组成不同。古细菌细胞壁中没有肽聚糖。根据化学组成可将古菌的细胞壁分为两大类：一类是由假肽聚糖或酸性杂多
47、糖组成的；另一类是由蛋白质或糖蛋白亚单位组成的。有的古菌的细胞壁则兼有假肽聚糖和蛋白质外层。1古菌的细胞壁古菌的细胞壁在古菌中，除了热原体属（Thermoplasma）没有细胞壁外，其余都具有与真细菌类似功能的细胞壁。然而细胞壁的化学成分差别很大。已研究过的一些古细菌，他们细胞壁中没有真正的肽聚糖，而是由多糖（假肽聚糖，pseudopeptidoglycan）、糖蛋白或蛋白质构成的。（1）假肽聚糖细胞壁（2）酸性杂多糖（heteropolysaccharides）细胞壁（3）糖蛋白细胞壁（4）蛋白质细胞壁2 2古菌的细胞膜古菌的细胞膜 近二十年来古菌的细胞质膜越来越受到学术界的重视。它虽然在本
48、质上也是由磷脂组成，但它比细菌或真核生物的细胞质膜具有更明显的多样性（二）（二）古菌的繁殖古菌的繁殖古菌通过二分裂或多重分裂、片段化或出芽的方式进行无性繁殖，不发生古菌通过二分裂或多重分裂、片段化或出芽的方式进行无性繁殖，不发生减数分裂。古细菌细胞的分裂在细胞循环中受到严谨的控制。染色体复制后减数分裂。古细菌细胞的分裂在细胞循环中受到严谨的控制。染色体复制后，2 2个子代染色体分离，细胞分裂。在硫化叶菌属中，染色体从多个起始位个子代染色体分离，细胞分裂。在硫化叶菌属中，染色体从多个起始位点开始复制，使用类似真核生物相应的点开始复制，使用类似真核生物相应的DNADNA聚合酶。在广古生菌，细胞分裂
49、聚合酶。在广古生菌，细胞分裂蛋白在细胞周围形成收缩环，在细胞中央构建隔膜组分，类似于真细菌。但蛋白在细胞周围形成收缩环，在细胞中央构建隔膜组分，类似于真细菌。但古菌并不像细菌和真菌那样产生孢子。古菌并不像细菌和真菌那样产生孢子。97 极端微极端微生物不只生物不只是能够耐是能够耐受、而是受、而是依赖于极依赖于极端环境因端环境因子。子。What do you mean“extreme”?We love it here三、古细菌（三）古菌的生态环境（三）古菌的生态环境98研究古菌的意义研究古菌的意义1.了解并获得其特殊的酶，如嗜热、嗜了解并获得其特殊的酶，如嗜热、嗜冷、嗜酸、嗜盐的酶；冷、嗜酸、嗜盐
50、的酶；2.探索生命极限探索生命极限:生存的最高温度极限生存的最高温度极限 古菌古菌 121 细菌细菌 95 真核微生物真核微生物 62 三、古细菌研究古菌的意义研究古菌的意义3.研究生物的演化过程研究生物的演化过程4.作为真核生物遗传作为真核生物遗传 机制的研究模型机制的研究模型 原核生物原核生物 真核生物真核生物古古 菌菌古菌是细菌的形式，真古菌是细菌的形式，真核生物的内涵核生物的内涵 三、古细菌100古菌的类群古菌的类群 1.（嗜）泉古菌界（嗜）泉古菌界（Crenarchaeota):极端嗜热菌或嗜酸嗜热菌极端嗜热菌或嗜酸嗜热菌 2.广（域）古菌界广（域）古菌界(Euryarchaeota
