微生物學-2008-01-09復習資料-蔣冬花-發(fā)鄧剛

1、微 生 物 學 復 習 資 料 第1章 緒 論 課堂教學基本信息課程名稱：微生物學； 課程類別：專業(yè)基礎課；授課班級：2006生物技術（非師范28人，行知74人）；上課地點：16-505；授課時間：2007年下半年；星期二13節(jié)非師范，69行知。一、教材1、微生物學，沈萍，高等教育出版社，2000（第一版）；2006（第二版）2、參考書：（1）微生物學教程，周德慶，高等教育出版社，1993。（2）“Brocks Biology of Microorganism 9TH”， Michael T. Madigan John M. Martinko Jack Parker，Prentice Hall

2、，1999。（3）“Microbiology”， Lansing M. Prescott, Donald Klein, John Harley，McGraw-Hill Higher Education，2000。3、參考雜志：“微生物學報”、 “微生物學通報”、“微生物學雜志”。二、微生物與我們微生物既是人類的敵人，更是人類的朋友！1、微生物是人類的朋友！ 1）微生物是自然界物質循環(huán)的關鍵環(huán)節(jié)；2）體內的正常菌群是人及動物健康的基本保證；幫助消化、提供必需的營養(yǎng)物質、組成生理屏障。3）微生物可以為我們提供很多有用的物質；如有機酸、酶、各種藥物、疫苗、面包、奶酪、啤酒、醬油等等4）基因工程為代表

3、的現(xiàn)代生物技術。2、少數(shù)微生物也是人類的敵人！鼠疫；天花；艾滋?。化偱２。ú≡w？變異普里昂蛋白）；羊搔癢癥（病原體？變異普里昂蛋白）；埃博拉病毒；SARS病毒。3、微生物的重要性可以說，微生物與人類關系的重要性，你怎么強調都不過分，微生物是一把十分鋒利的雙刃劍，它們在給人類帶來巨大利益的同時也帶來“殘忍”的破壞。它給人類帶來的利益不僅是享受，而且實際上涉及到人類的生存。三、微生物的發(fā)現(xiàn)和微生物學的建立與發(fā)展（一）古代人民對微生物的認識（二）微生物的發(fā)現(xiàn)（列文虎克）1676年，微生物學的先驅荷蘭人列文虎克（Antony van leeuwenhoek，微生物的發(fā)現(xiàn)者）首次觀察到了細菌。（三）微

4、生物學的奠基1、法國人巴斯德（Louis Pasteur）（18221895）(1) 發(fā)現(xiàn)并證實發(fā)酵是由微生物引起的；(2) 徹底否定了“自然發(fā)生”學說：著名的曲頸瓶試驗無可辯駁地證實，空氣內確實含有微生物，是它們引起有機質的腐??；(3) 免疫學預防接種：巴斯德研究了幾種對人類和牲畜危害很大的疾病，如雞瘟、牛羊炭疽病、人的狂犬病等，并發(fā)現(xiàn)引起這些病害的病原體，制成疫苗，用以預防和治療疾病，為免疫學奠定基礎。（挽救了許多人、畜生命）； (4)其他貢獻如巴斯德消毒法：6065作短時間（15-20min）加熱處理，殺死有害微生物的方法。2、德國人柯赫（Robert Koch）（ 18431910）（

5、1）微生物學基本操作技術方面的貢獻a）細菌純培養(yǎng)方法的建立；b）設計了各種培養(yǎng)基，實現(xiàn)了在實驗室內對各種微生物的培養(yǎng)；c）流動蒸汽滅菌；d）染色觀察和顯微攝影；（2）對病原細菌的研究作出了突出的貢獻a）具體證實了炭疽桿菌是炭疽病的病原菌；b）發(fā)現(xiàn)了肺結核病的病原菌（1905年獲諾貝爾獎）；c）證明某種微生物是否為某種疾病病原體的基本原則著名的柯赫原則（四）微生物學發(fā)展過程中的重大事件1928 Griffith發(fā)現(xiàn)細菌轉化；1929 Fleming 發(fā)現(xiàn)青霉素；1953 Watson和Crick提出DNA雙螺旋結構； 1977 Woese提出古生菌是不同于細菌和真核生物的特殊類群；1982198

6、3 Prusiner發(fā)現(xiàn)朊病毒(prion)1995 第一個獨立生活的細菌(流感嗜血桿菌)全基團組序列測定完成；1997 第一個真核生物(啤酒酵母)基因組測序完成。（五）20世紀的微生物學1、十九世紀中到二十世紀初微生物學研究作為一門獨立的學科已經(jīng)形成。微生物學研究熱點：鑒定病原菌、研究免疫學及其在預防疾病中的作用、尋找化學治療藥物、分析微生物的化學活性。2、20世紀40年代后微生物自身的特點使其成為生物學研究的“明星”，微生物學很快與生物學主流匯合，并被推到了整個生命科學發(fā)展的前沿，獲得了迅速的發(fā)展，在生命科學的發(fā)展中作出了巨大的貢獻。微生物學的主要分支學科：按研究對象分：細菌學；病毒學；真

7、菌學；菌物學；原生動物學等（六）我國微生物學的發(fā)展湯飛凡：沙眼病原體的分離和確證（國際領先）；陳華癸等：根瘤菌固氮作用的研究（開創(chuàng)農(nóng)業(yè)微生物學）；抗生素的總產(chǎn)量已耀居世界首位；兩步法生產(chǎn)維生素C的技術居世界先進水平（七）21世紀微生物學展望1、微生物自身的特點（共性和特性）將會更加受到關注和利用。共性：微生物具有其他生物共有的基本生物學特性。生長、 繁殖、代謝、共用一套遺傳密碼等，甚至其基因組上含有與高等生物同源的基因，充分反映了生物高度的統(tǒng)一性。特性：微生物具有其它生物不具備的生物學特性。例如可在其他生物無法生存的極端環(huán)境下生存和繁殖，具有其他生物不具備的代謝途徑和功能，反映了微生物極其豐富

8、的多樣性。2、與其他學科實現(xiàn)更廣泛的交叉，獲得新的發(fā)展四、微生物的類群及特點微生物：是微小生物的總稱，一般只有借助顯微鏡才能其進行觀察。微生物類群：病毒；原核生物（真細菌、古生菌）；真核生物（真菌：酵母、霉菌、蕈菌；單細胞藻類；原生動物等）微生物的特點：個體小、結構簡、胃口大、食譜廣、繁殖快、易培養(yǎng)、數(shù)量大、分布廣、種類多、級界寬、變異易、抗性強、休眠長、起源早、發(fā)現(xiàn)晚1、個體小測量單位：微米或納米；最?。夯鹦请E石中發(fā)現(xiàn)的細菌化石（直徑 10 nm）；最大：德國科學家H. N. Schulz等1999年在納米比亞海岸的海底沉積物中發(fā)現(xiàn)的一種硫磺細菌（sulfur bacterium），其大小可

9、達0.75 mm，Thiomargarita namibiensis，-“納米比亞硫磺珍珠”。2、結構簡：無細胞結構（病毒）；單細胞；簡單多細胞；3、胃口大：4、食譜廣：微生物獲取營養(yǎng)的方式多種多樣，其食譜之廣是動植物完全無法相比的！5、繁殖快：大腸桿菌一個細胞重約10 12 克，平均20分鐘繁殖一代；6、易培養(yǎng)：很多細菌都可以非常方便地進行人工培養(yǎng)；7、數(shù)量大：在自然界中（土壤、水體、空氣，動植物體內和體表）都生存有大量的微生物！8、分布廣：人跡可到之處，微生物的分布必然很多，而人跡不到的地方，也有大量的微生物存在！9、種類多：微生物的生理代謝類型多；代謝產(chǎn)物種類多；微生物的種數(shù)“多”；10

10、、級界寬：Whittaker的五界分類系統(tǒng)；魏泰克（R.whittaker）于是1969年提出的五界系統(tǒng)（細胞生物）。細胞生物 ：原核生物界；原生生物界；真菌界；植物界；動物界 Woese三原界分類系統(tǒng)：真細菌界；古生菌界；真核生物界11、變異易：微生物個體一般單細胞，且常為單倍體，加之繁殖快，故極易發(fā)生變異。如青霉素產(chǎn)生菌產(chǎn)黃青霉（Penicillum chrysoysenum）產(chǎn)量變異：1943年，20單位/ ml發(fā)酵液，現(xiàn)在達1000050000單位/ ml發(fā)酵液。12、抗（逆）性強：A 抗熱：有的細菌能在265個大氣壓，250 的條件下生長；自然界中細菌生長的最高溫度可以達到113 ；

11、有些細菌的芽孢，需加熱煮沸8小時才被殺死；B 抗寒：有些微生物可以在12 30的低溫生長；C 抗酸堿：細菌能耐受并生長的pH范圍：pH 0.5 13；D 耐滲透壓：蜜餞、腌制品，飽和鹽水（NaCl, 32%）中都有微生物生長；E 抗壓力：有些細菌可在1400個大氣壓下生長；第2章 純培養(yǎng)和顯微技術第一節(jié) 微生物的分離和純培養(yǎng)一、無菌技術（aseptic technique）在分離、轉接及培養(yǎng)純培養(yǎng)時防止其被其他微生物污染的技術。1、微生物培養(yǎng)的常用器具及其滅菌1）用于分離、培養(yǎng)微生物的器具事先不含任何微生物；2）常用的器具有：試管、瓶子、培養(yǎng)皿（Petri dish）等3）常用的滅菌方法：高壓

12、蒸汽滅菌；高溫干熱滅菌。t操作過程：在轉接、培養(yǎng)微生物時防止其它微生物的污染。2、接種操作操作過程：在轉接、培養(yǎng)微生物時防止其它微生物的污染。無菌操作：1）火焰附近（酒精燈、煤氣燈）進行。2）在無菌箱或操作室內無菌的環(huán)境下進行。二、用固體培養(yǎng)基分離純培養(yǎng)培養(yǎng)物：在一定的條件下培養(yǎng)、繁殖得到的微生物群體； 混合培養(yǎng)物：含有多種微生物的培養(yǎng)物；純培養(yǎng)物：只有一種微生物的培養(yǎng)物。菌落（colony）：單個（或聚集在一起的一團）微生物在適宜的固體培養(yǎng)基表面或內部生長、繁殖到一定程度可以形成肉眼可見的、有一定形態(tài)結構的子細胞生長群體。菌苔（lawn）：眾多菌落連成一片。不同微生物在特定培養(yǎng)基上生長形成的

13、菌落或菌苔一般都具有穩(wěn)定的特征（形狀、顏色等），可以成為對該微生物進行分類、鑒定的重要依據(jù)。1、稀釋倒平板法：操作較麻煩，對好氧菌、熱敏感菌效果不好！2、涂布平板法：使用較多的常規(guī)方法，但有時涂布不均勻！3、平板劃線法：4、厭氧微生物的分離：厭氧罐；厭氧手套箱；稀釋搖管法。三、用液體培養(yǎng)基分離純培養(yǎng)稀釋法進行液體分離必須在同一個稀釋度的許多平行試管中，大多數(shù)（一般應超過95%）表現(xiàn)為不生長。四、單細胞（孢子）分離五、選擇培養(yǎng)分離抑制大多數(shù)其它微生物的生長；使待分離的微生物生長更快。1、利用選擇平板進行直接分離1）待分離的微生物生長，其它微生物的生長被抑制如：高溫下培養(yǎng)：分離嗜熱細菌；培養(yǎng)基中不

14、含氮：分離固氮菌；培養(yǎng)基加抗生素：分離抗性菌； 2）待分離的微生物的生長特征明顯不同于其它微生物如：牛奶平板：分離蛋白酶產(chǎn)生菌；顏色反應：分離特定的菌株；利用特定細菌的滑動特點進行分離純化2、富集培養(yǎng)如：配制以對羥基苯甲酸為唯一碳源的培養(yǎng)基可富集能降解對羥基苯甲酸的微生物。六、二元培養(yǎng)物：如：病毒和宿主細胞；大腸桿菌和蛭弧菌第二節(jié) 顯微鏡和顯微技術幾個基本概念：放大；分辨率（能辨別兩點之間最小距離的能力）；反差（被觀察物區(qū)別于背景的程度）。一、顯微鏡的種類及原理1. 普通光學顯微鏡光學顯微鏡一般配置的最大放大倍數(shù)是多少？為什么？目鏡：10 15；物鏡： 100；總放大倍數(shù)10001500如何實

15、現(xiàn)光學顯微鏡一般配置的最大放大倍數(shù)？其原理？使用油鏡，即在100物鏡和載玻片之間滴加香柏油；分辨率（最小可分辨距離）= 0.5 l/ n sinN：玻片與物鏡間介質的折射率空氣 (n=1.0)、水 (n=1.33)、香柏油 (n=1.52)、玻璃 ( n=1.54)人眼的分辨能力在0.2 mm左右，因此光學顯微鏡的最大有效放大倍數(shù)（使用油鏡）是1,000到1,500。2. 暗視野顯微鏡；3. 相差顯微鏡；4. 熒光顯微鏡；5. 透射電子顯微鏡；6. 掃描電子顯微鏡；7. 掃描隧道顯微鏡二、顯微觀察樣品的制備第二章 思考題1、為什么說Koch等建立的微生物純培養(yǎng)技術是微生物學建立與發(fā)展的基石？2

16、、一般可用哪些方法獲得微生物的純培養(yǎng)？3、微生物的最顯著特征就是個體微小，通常只能通過顯微鏡進行觀察。試列舉在顯微觀察中通過改變樣品的反差以改善觀察效果的技術及方法。第3章 微生物類群與形態(tài)結構古生菌在進化譜系上與真細菌及真核生物相互并列，且與后者關系更近，而其細胞構造卻與真細菌較為接近，同屬于原核生物。真細菌包括：普通細菌、放線菌、藍細菌、枝原體、立克次氏體和衣原體等第一節(jié) 真細菌（Eubacteria）一、一般形態(tài)及細胞結構（一）個體形態(tài)和排列 (P28)：基本形態(tài)：球狀；桿狀；螺旋狀1、球狀1）概念：細胞個體呈球形或橢圓形。2）排列：不同種的球菌在細胞分裂時會形成不同的空間排列方式，常被

17、作為分類依據(jù)。單球菌、雙球菌、鏈球菌、四聯(lián)球菌、八疊球菌、葡萄球菌等。單球菌：一個分裂面，分裂后單個分散。如尿素微球菌（Micrococcus ureae）雙球菌：一個分裂面，分裂后成對排列，稱為雙球菌。常見的致病性雙球菌有：肺炎球菌、腦膜炎球菌、淋球菌等。 鏈球菌（Strptococcus）：一個分裂面，分裂后多個菌體相連成鏈狀。如：溶血性鏈球菌，乳鏈球菌（Strptococcus lactzs）一般而言，在液體培養(yǎng)基內其鏈較長，在固體培養(yǎng)基上較短，搖振，涂片等操作也可使鏈斷短。四聯(lián)球菌（Micrococcus tetragentus）：有相互垂直的二個分裂面，分裂后四個菌體呈甲字形。如：四

18、聯(lián)微球菌（Micrococcus tetragentus）八疊球菌（Sarcina）：有三個相互垂直的分裂面，分裂后八個菌體呈立方體。如：尿素八疊球菌（Sarcina ureae）葡萄球菌：有多個不同角度的分裂面，分裂后菌體堆積呈葡萄串狀。如：金黃色葡萄球菌（Straphylococcus aureus）2、桿狀1）概念：細胞呈桿狀或圓柱形，一般其粗細（直徑）比較穩(wěn)定，而長度則常因培養(yǎng)時間、培養(yǎng)條件不同而有較大變化。2）排列：桿狀細菌的排列方式常因生長階段和培養(yǎng)條件而發(fā)生變化，一般不作為分類依據(jù)。3）例子：A 枯草芽孢桿菌；B 地衣芽孢桿菌；C 銅綠假單胞菌（綠膿桿菌）；D 結核分枝桿菌；E

19、炭疽病的病原菌（炭疽桿菌）；F 破傷風梭菌3、螺旋狀：弧菌、螺旋菌、螺旋體菌弧菌：菌體只有一個彎曲，其程度不足一圈，形似“C”字或逗號，鞭毛偏端生。例子：霍亂弧菌；寄生性弧菌（蛭弧菌）螺旋菌：菌體回轉如螺旋，螺旋數(shù)目和螺距大小因種而異。鞭毛二端生。細胞壁堅韌，菌體較硬。螺旋體菌：菌體柔軟，用于運動的類似鞭毛的軸絲位于細胞外鞘內。例子：梅毒密螺旋體4、其它形狀柄桿菌（prosthecate bacteria）：細胞上有柄（stalk）、菌絲（hyphae）、附器（appendages）等細胞質伸出物，細胞呈桿狀或梭狀，并有特征性的細柄。星形細菌（star-shaped bacteria ）；方形

20、細菌（square-ahaped bacteria）等。5、異常形態(tài)A 環(huán)境條件的變化：物理、化學因子的刺激阻礙細胞正常發(fā)育；B 培養(yǎng)時間過長：細胞衰老；營養(yǎng)缺乏；自身代謝產(chǎn)物積累過多。環(huán)境條件恢復正常，異常形態(tài)恢復為正常形態(tài)（二）大小1、范圍：最?。号c無細胞結構的病毒相仿（50 nm）；如nanobacteria；最大：肉眼可見（0.75 mm），（Thiomargarita namibiensis）（0.75mm）； 最大和最小細菌的個體大小懸殊：一般細菌的大小范圍：球菌：0.5 1 m （直徑）；桿菌：0.2 1 m （直徑） X 1 80 m（長度）；螺旋菌：0.3 1 m （直徑）

21、X 1 50 m（長度）(長度是菌體兩端點之間的距離，而非實際長度)。2、測量方法：顯微鏡測微尺；顯微照相后根據(jù)放大倍數(shù)進行測算；3、細菌大小測量結果的影響因素（參見 P 31）（三）細胞的結構一般構造：一般細菌都有的構造；特殊構造：部分細菌具有的或一般細菌在特殊環(huán)境下才有的構造。1、細胞壁1）概念：細胞壁（cell wall）是位于細胞表面，內側緊貼細胞膜的一層較為堅韌，略具彈性的細胞結構。2）證實細胞壁存在的方法：（1）細菌超薄切片的電鏡直接觀察；（2）質、壁分離與適當?shù)娜旧?，可以在光學顯微鏡下看到細胞壁；（3）機械法破裂細胞后，分離得到純的細胞壁；（4）制備原生質體，觀察細胞形態(tài)的變化。

22、3）細胞壁的功能：（1）固定細胞外形和提高機械強度；（2）為細胞的生長、分裂和鞭毛運動所必需；（3）滲透屏障，阻攔酶蛋白和某些抗生素等大分子物質（分子量大于800）進入細胞，保護細胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物質的損傷；（4）細菌特定的抗原性、致病性以及對抗生素和噬菌體的敏感性的物質基礎；4）革蘭氏染色與細胞壁：（1）革蘭氏染色： Gram（革蘭）于1884年發(fā)明的一種鑒別不同類型細菌的染色方法。1、初染：用堿性染料結晶紫對菌液涂片進行初染；2、媒染：用碘溶液進行媒染，其作用是提高染料和細胞間的相互作用從而使二者結合得更牢固；3、脫色：用乙醇或丙酮沖洗進行脫色。在經(jīng)歷脫色后仍將結晶紫保留

23、在細胞內的為革蘭氏陽性細菌，而革蘭氏陰性細菌的結晶紫被洗掉，細胞呈無色；4、復染：用一種與結晶紫不同顏色堿性染料對涂片進行復染。例如沙黃，它使原來無色的革蘭氏陰性細菌最后呈現(xiàn)桃紅到紅色，而革蘭氏陽性細菌繼續(xù)保持深紫色。革蘭氏染色法（Gram staining）：該染色法是由丹麥醫(yī)生C.Gram于1884年創(chuàng)立的。通過G染色可將所有細菌分成G+和G-兩大類，它是鑒別細菌的重要方法。染色步驟：初染、媒染、脫色、復染脫色著色初染 深紫色G+復染媒染結晶紫染液碘液（媒染劑）乙醇蕃紅或沙黃 紅色 G-G+ 細菌：通過G染色后，細胞呈深紫色者為革蘭氏染色陽性反應細菌。（用G+表示）G- 細菌：通過G染色后

24、，細胞呈紅色者為革蘭氏染色陰性反應細菌。（用G-表示）Gram染色的關鍵：脫色時間。表3-1 革蘭氏陽性和陰性細菌細胞壁成分的比較（P39）（2）革蘭氏陽性細菌的細胞壁特點：厚度大（2080nm），化學組分簡單，一般只含90%肽聚糖和10%磷壁酸。A、肽聚糖：肽聚糖(peptidoglycan)：又稱粘肽(mucopeptide)、胞壁質(murein)或粘質復合物(mucocomplex)，是真細菌細胞壁中的特有成分。厚約2080nm，由40層左右的網(wǎng)格狀分子交織成的網(wǎng)套覆蓋在整個細胞上。 N乙酰葡萄糖胺（NAG）肽聚糖雙糖單位 N乙酰胞壁酸（NAM） -1,4-糖苷鍵連接雙糖單位中的-1,

25、4-糖苷鍵很容易被溶菌酶(lysozyme)所水解，從而引起細菌因肽聚糖細胞壁的“散架”而死亡。四肽尾：由四個氨基酸分子按L型與D型交替方式連接而成；肽橋：B、磷壁酸（teichoic acid）（革蘭氏陽性細菌細胞壁G+ 特有成分磷壁質（垣酸）主要成分為：甘油磷酸或核糖醇磷酸。1）壁磷壁酸：它與肽聚糖分子間進行共價結合；2）膜磷壁酸：跨越肽聚糖層并與細胞膜相交聯(lián)的膜磷壁酸（又稱脂磷壁酸），由甘油磷酸鏈分子與細胞膜上的磷脂進行共價結合后形成。（3）革蘭氏陰性細菌的細胞壁A、肽聚糖：埋藏在外膜層之內，是僅由12層肽聚糖網(wǎng)狀分子組成的薄層(23nm)，含量約占細胞壁總重的10%，故對機械強度的抵抗

26、力較革蘭氏陽性菌弱；B、外膜 (outer membrane)：位于革蘭氏陰性細菌細胞壁外層，由脂多糖、磷脂和脂蛋白等若干種蛋白質組成的膜，有時也稱為外壁；1）脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）：位于革蘭氏陰性細菌細胞壁最外層的一層較厚（810nm）的類脂多糖類物質。（G-菌特有成分脂多糖）組成：類脂A；核心多糖(core polysaccharide)；O-特異側鏈（O-specific side chain，或稱O-多糖或O-抗原）細菌的脂多糖主要由（ ）、（ ）、（ ）三部分組成。脂多糖的主要功能（P41）：1）LPS結構的多變，決定了革蘭氏陰性細菌細胞表面抗原決定

27、簇的多樣性；2）LPS負電荷較強，與磷壁酸相似，也有吸附Mg2+、Ca2+等陽離子以提高其在細胞表面濃度的作用，對細胞膜結構起穩(wěn)定作用。3）類脂A是革蘭氏陰性細菌致病物質內毒素的物質基礎；4）具有控制某些物質進出細胞的部分選擇性屏障功能；5）許多噬菌體在細胞表面的吸附受體。C、外膜蛋白(outer membrane protein) ：嵌合在LPS和磷脂層外膜上的蛋白。有20余種，但多數(shù)功能尚不清楚?？椎鞍祝和ㄟ^孔的開、閉，可對進入外膜層的物質進行選擇。脂蛋白：是一種通過共價鍵使外膜層牢固地連接在肽聚糖內壁層上的蛋白。D、周質空間(periplasmic space, periplasm) 又

28、稱壁膜間隙。在革蘭氏陰性細菌中，一般指其外膜與細胞膜之間的狹窄空間（寬約1215nm），呈膠狀。周質空間是進出細胞的物質的重要中轉站和反應場所在周質空間中，存在著多種周質蛋白（periplasmic proteins）：水解酶類；結合蛋白；受體蛋白；（4）革蘭氏陽性和陰性細菌的比較G+ 細菌和G- 細菌細胞壁的結構和化學成份比較結構類別層數(shù)厚度交聯(lián)度與膜關系G+單層（肽聚糖層）2080 nm75%與膜結合松散G- 肽聚糖層 外膜 23 nm8 nm30%與膜結合緊密化學組成成 分G+G-糖類含量約45%（3095%）約15%（520%）脂類含量約 2%約20%磷壁酸脂蛋白外膜脂多糖G+ ：肽聚

29、糖含量高，約45%，脂類含量低，僅2%；G- ：肽聚糖含量低，約15%，脂類含量高，約20%；革蘭氏染色的原理（參見P46）目前一般認為G染色是基于細菌細胞壁特殊化學成分基礎上的一種物理原因。G- 細菌：細胞壁由于肽聚糖含量較少，壁薄，網(wǎng)孔較大，而脂類物質含量高，脂溶劑乙醇處理后，網(wǎng)孔進一步增大，結晶紫碘復合物被抽提出來，于是細胞被脫色，而呈復染液蕃紅的顏色，即呈紅色。G+ 細菌：細胞壁由于肽聚糖含量較多，壁厚，網(wǎng)孔小，而脂類物質含量少，經(jīng)乙醇處理脫水后，網(wǎng)孔進一步縮小，結晶紫碘復合物被保留在細胞內，不能被脫色，而呈初染液的顏色，即呈紫色。5）特殊細胞壁的細菌：某些分枝桿菌和諾卡氏菌的細胞壁主

30、要由一類被稱為霉菌酸（Mycolic acid）的枝鏈羥基脂質組成，后者被認為與這些細菌感染能力有關。用抗酸性染色對宿主體內的分枝桿菌病原體進行檢測。6）細胞壁缺陷細菌：實驗室或宿主體內形成缺壁突變L型細菌基本去盡原生質體（G+）；部分去除球狀體（G-）；在自然界長期進化中形成枝原體（1）L型細菌（L-form of bacteria）細菌在某些環(huán)境條件下（實驗室或宿主體內）通過自發(fā)突變而形成的遺傳性穩(wěn)定的細胞壁缺陷變異型。因英國李斯德（Lister）預防研究所首先發(fā)現(xiàn)而得名（1935年，念珠狀鏈桿菌 Streptobacillus moniliformis）特點：沒有完整而堅韌的細胞壁，細胞

31、呈多形態(tài)；有些能通過細菌濾器，故又稱“濾過型細菌”；對滲透敏感；在固體培養(yǎng)基上形成“油煎蛋”似的小菌落（直徑在0.1mm左右）。（2）原生質體（protoplast）在人為條件下，用溶菌酶處理或在含青霉素的培養(yǎng)基中培養(yǎng)而抑制新生細胞壁合成而形成的由一層細胞膜包裹的，圓球形、對滲透壓變化敏感的細胞，一般由革蘭氏陽性細菌形成。特點：對環(huán)境條件變化敏感，低滲透壓、振蕩、離心甚至通氣等都易引起其破裂；有的原生質體具有鞭毛，但不能運動，也不被相應噬菌體所感染；在適宜條件（如高滲培養(yǎng)基）可生長繁殖、形成菌落，形成芽孢。也可恢復成有細胞壁的正常結構。比正常有細胞壁的細菌更易導入外源遺傳物質，是研究遺傳規(guī)律和

32、進行原生質體育種的良好實驗材料。（3）球狀體(sphaeroplast)：采用上述同樣方法，針對革蘭氏陰性細菌處理后，而獲得的殘留部分細胞壁（外壁層）的球形體。與原生質體相比，它對外界環(huán)境具有一定的抗性，可在普通培養(yǎng)基上生長。（4）枝原體(Mycoplasma)在長期進化過程中形成的、適應自然生活條件的無細胞壁的原核生物。因它的細胞膜中含有一般原核生物所沒有的甾醇? 所以即使缺乏細胞壁，其細胞膜仍有較高的機械強度。2、細胞膜1）概念：細胞質膜（cytoplasmic membrane），又稱質膜（plasma membrane）、細胞膜（cell membrane）或內膜（inner memb

33、rane），是緊貼在細胞壁內側、包圍著細胞質的一層柔軟、脆弱、富有彈性的半透性薄膜，厚約78nm，由磷脂（占20%30%）和蛋白質（占50%70%）組成。2）觀察方法：a 質壁分離后結合鑒別性染色在光學顯微鏡下觀察；b 原生質體破裂方法；c 超薄切片電鏡觀察。3）細胞膜的化學組成與結構模型：A 化學組成（1）磷脂：（2）膜蛋白：約占細菌細胞膜的50%70%，比任何一種生物膜都高，而且種類也多。細胞膜是一個重要的代謝活動中心。B 結構模型：液態(tài)鑲嵌模型(fluid mosaic model)C 甾醇類物質細胞膜的生理功能：（參見P 48）：由磷脂分子形成的雙分子膜中加入甾醇類物質可以提高膜的穩(wěn)定

34、性。D 間體（mesosome，或中體）：細胞質膜內褶而形成的囊狀構造，其中充滿著層狀或管狀的泡囊。多見于革蘭氏陽性細菌。3、細胞質和內含物1）概念：細胞質（cytoplasm）是細胞質膜包圍的除核區(qū)外的一切半透明、膠狀、顆粒狀物質的總稱。含水量約80%。細胞質的主要成分為核糖體、貯藏物、多種酶類和中間代謝物、質粒、各種營養(yǎng)物和大分子的單體等，少數(shù)細菌還有類囊體、羧酶體、氣泡或伴孢晶體等。2）顆粒狀貯藏物 (reserve materials)：貯藏物是一類由不同化學成分累積而成的不溶性沉淀顆粒，主要功能是貯存營養(yǎng)物。聚-羥丁酸 (poly-hydroxybutyrate, PHB)：成份：類

35、脂性質的碳源類貯藏物。應用：它無毒、可塑、易降解，被認為是生產(chǎn)醫(yī)用塑料、生物降解塑料的良好原料。多糖類貯藏物：糖原：在真細菌中以糖原為多，糖原粒較小，不染色需用電鏡觀察，用碘液染成褐色，可在光學顯微鏡下看到。淀粉粒：有的細菌積累淀粉粒，用碘液染成深蘭色。異染粒(metachromatic granules)大?。簽?.51.0m；成份：無機偏磷酸的聚合物；功能：1）貯藏磷元素和能量；2）降低細胞的滲透壓。一般在含磷豐富的環(huán)境下形成。藻青素（cyanophycin）：一種內源性氮源貯藏物。通常存在于藍細菌中。硫粒（sulfur globules）：很多真細菌在進行產(chǎn)能代謝或生物合成時，常涉及對還

36、原性的硫化物如H2S、硫代硫酸鹽等的氧化。在環(huán)境中還原性硫素豐富時，常在細胞內以折光性很強的硫粒的形式積累硫元素。當環(huán)境中還原性硫缺乏時，可被細菌重新利用。3）磁小體(megnetosome)：趨磁細菌細胞中含有的大小均勻、數(shù)目不等的Fe3O4顆粒，外有一層磷脂、蛋白或糖蛋白膜包裹。功能：導向作用。即借鞭毛游向對該菌最有利的泥、水界面微氧環(huán)境處生活。實用前景：包括生產(chǎn)磁性定向藥物或抗體，以及制造生物傳感器等。4）羧酶體(carboxysome)：一些自養(yǎng)細菌細胞內的多角形或六角形內含物，內含1,5-二磷酸核酮糖羧化酶，在自養(yǎng)細菌的CO2固定中起著關鍵作用（自養(yǎng)細菌的CO2固定的場所）。5）氣泡

37、（gas vocuoles）：許多光合營養(yǎng)型、無鞭毛運動的水生細菌中存在的充滿氣體的泡囊狀內含物，外有蛋白質膜包裹。功能：調節(jié)細胞比重以使細胞漂浮在最適水層中獲取光能、O2和營養(yǎng)物質。氣泡的膜結構特點：只含蛋白質而無磷脂。膜的外表面親水，而內側絕對疏水，故氣泡只能透氣而不能透過水和溶質。6）載色體（Chromatophore）：光合細菌進行光合作用的部位，相當于綠色植物的葉綠體。7）核糖體（ribosome）組成：70S=50S（大）+ 30S（?。?；功能：蛋白質合成場所。4、核區(qū)（nuclear region or area）：原核生物所特有的無核膜結構、無固定形態(tài)的原始細胞核。故稱為核質或

38、擬核。細菌的細胞核叫（擬核）。4、 特殊的休眠構造芽孢1）概念：某些細菌在其生長發(fā)育后期，在細胞內形成一個圓形或橢圓形、厚壁、含水量極低、抗逆性極強的休眠體，稱為芽孢（endospore或spore，偶譯“內生孢子”）。一個細胞內僅形成一個芽孢，故芽孢無繁殖力功能。2）細菌芽孢的特點：整個生物界中抗逆性最強的生命體，是否能消滅芽孢是衡量各種消毒滅菌手段的最重要的指標。芽孢是細菌的休眠體，在適宜的條件下可以重新轉變成為營養(yǎng)態(tài)細胞；產(chǎn)芽孢細菌的保藏多用其芽孢。產(chǎn)芽孢的細菌多為桿菌，也有一些球菌。芽孢的有無、形態(tài)、大小和著生位置是細菌分類和鑒定中的重要指標。3）芽孢的形成與芽孢的萌發(fā)過程4）芽孢的耐

39、熱機制：滲透調節(jié)皮層膨脹學說。芽孢與營養(yǎng)細胞相比化學組成存在較大差異，容易在光學顯微鏡下觀察。（相差顯微鏡直接觀察；芽孢染色）化學組成特點：吡啶二羧酸DPA+Ca含量高。滲透調節(jié)皮層膨脹學說要點：芽孢衣對多價陽離子和水分的透性很差。皮層的離子強度很高，產(chǎn)生極高的滲透壓奪取芽孢核心的水分，結果造成皮層的充分膨脹。核心部分的細胞質卻變得高度失水，因此，具極強的耐熱性（參見P52圖3-13）。5）學習芽孢的意義鑒定：芽孢的有無在細菌鑒定中是一項重要的形態(tài)學指標。菌種篩選和保藏：如從土壤中篩選蘇蕓芽孢桿菌，可以先在水中煮沸，殺死非產(chǎn)芽孢菌衡量各種消毒滅菌措施的主要指標。6）伴孢晶體（paraspora

40、l crystal）：少數(shù)芽孢桿菌，例如蘇云金芽孢桿菌(Bacillus thuringiensis)在其形成芽孢的同時，會在芽孢旁形成一顆菱形或雙錐形的堿溶性蛋白晶體內毒素，稱為伴孢晶體。特點：不溶于水，對蛋白酶類不敏感；容易溶于堿性溶劑。伴孢晶體對200多種昆蟲尤其是鱗翅目的幼蟲有毒殺作用，因而可將這類產(chǎn)伴孢晶體的細菌制成有利于環(huán)境保護的生物農(nóng)藥細菌殺蟲劑。7）細菌的其他休眠構造A 粘液孢子(myxospore)：粘細菌(myxobacteria)產(chǎn)生；B 孢囊(cyst)：棕色固氮菌( Azotobacter vinelandii) 產(chǎn)生。6、細菌細胞壁以外的構造糖被（glycocaly

41、x）1) 概念：包被于某些細菌細胞壁外的一層厚度不定的膠狀物質。糖被按其有無固定層次、層次厚薄又可細分為：莢膜（capsule或macrocapsule，大莢膜）、微莢膜(microcapsule)、粘液層(slime layer)和菌膠團(zoogloea)。2）特點：（1）主要成分：多糖、多肽或蛋白質，尤以多糖居多。（2）觀察：經(jīng)特殊的莢膜染色，特別是負染色（又稱背景染色，用墨汁）后可在光學顯微鏡清楚地觀察到它的存在。（3）產(chǎn)生糖被是微生物的一種遺傳特性，其菌落特征及血清學反應是是細菌分類鑒定的指標之一。（4）莢膜等并非細胞生活的必要結構，但它對細菌在環(huán)境中的生存有利。（詳見P 57-58

42、）（5）細菌糖被與人類的科學研究和生產(chǎn)實踐有密切的關系。（詳見P58）3) 功能 抗吞噬作用：莢膜抗吞噬作用是構成細菌毒力的因素之一。如肺炎球菌只有具有莢膜的才具有毒性，無莢膜的則為非致病的。 抵抗干燥 作為養(yǎng)料貯藏庫：可作為碳源和能量的來源。7、細菌細胞壁以外的構造 鞭毛(flagellum，復flagella)1) 概念：某些細菌細胞表面著生的一至數(shù)十條長絲狀、螺旋形的附屬物，具有推動細菌運動功能，為細菌的“運動器官”。2) 鞭毛的數(shù)目和著生方式鞭毛的有無和著生方式具有十分重要的分類學意義：數(shù)目：一根、數(shù)根或很多根不等著生方式：單生，叢生，周生偏端單生鞭毛；偏端叢生鞭毛；兩端叢生鞭毛；周生

43、鞭毛等。3）觀察和判斷細菌鞭毛的方法電子顯微鏡直接觀察；光學顯微鏡下觀察：鞭毛染色和暗視野顯微鏡；根據(jù)培養(yǎng)特征判斷：半固體穿刺、菌落（菌苔）形態(tài)。4）鞭毛的結構A 基體： 四個環(huán)（ G- ） ：L、P、S、M二個環(huán)（ G+ ） ：S、M B 鉤形鞘 C 鞭毛絲8、細菌細胞壁以外的構造菌毛(fimbria，復數(shù)fimbriae)：長在細菌體表的纖細、中空、短直、數(shù)量較多的蛋白質類附屬物，具有使菌體附著于物體表面的功能。每個細菌約有250300條菌毛。有菌毛的細菌一般以革蘭氏陰性致病菌居多，借助菌毛可把它們牢固地粘附于宿主的呼吸道、消化道、泌尿生殖道等的粘膜上，進一步定殖和致病。9、細菌細胞壁以外

44、的構造 性毛(pili,單數(shù)pilus)構造和成分與菌毛相同，但比菌毛長，數(shù)量僅一至少數(shù)幾根。性毛一般見于革蘭氏陰性細菌的雄性菌株（即供體菌）中，其功能是向雌性菌株（即受體菌）傳遞遺傳物質。有的性毛還是RNA噬菌體的特異性吸附受體。普通菌（纖）毛：遍布整個菌體表面，每個細菌可有百條。 功能：粘附器官。細菌籍以粘附于宿主細胞表面，是構成感染的必要因素。 性菌（纖）毛：比普通菌毛粗、中空，每個細菌有110條。 功能：傳遞遺傳物質（接合） 如大腸桿菌和其它腸道菌的雄性菌株，表面有性菌毛。10、細菌菌落特征菌落較小、粘稠、多數(shù)濕潤、光滑、少數(shù)粗糙、具皺折，不與培養(yǎng)基結合，易挑起。（粘稠、濕潤不與培養(yǎng)基

45、結合）11、細菌的繁殖裂殖（二分裂）：即由一個母細胞分裂為2 個子細胞。（細菌的繁殖通常以二分裂的無性繁殖方式進行繁殖，即由一個母細胞分裂為二個子細胞，這種繁殖方式簡稱裂殖）。二、放線菌（一）概念在形態(tài)上具有分枝狀菌絲、菌落形態(tài)與霉菌相似，以孢子進行繁殖?！敖橛诩毦c絲狀真菌之間又接近細菌的一類絲狀原核生物”。（二）形態(tài)與結構 1）形態(tài)：單細胞，大多由分枝發(fā)達的菌絲組成；2）大?。壕z直徑與桿菌類似，約1m；3）組成：細胞壁組成與細菌類似，革蘭氏染色陽性（少數(shù)陰性）；4）結構：細胞的結構與細菌基本相同。按形態(tài)和功能可分為營養(yǎng)、氣生和孢子絲三種。1、營養(yǎng)菌絲：匍匐生長于培養(yǎng)基內，吸收營養(yǎng)，也稱基

46、內菌絲。一般無隔膜，直徑0.2-0.8 mm，長度差別很大，有的可產(chǎn)生色素。功能：吸收營養(yǎng)。2、氣生菌絲：營養(yǎng)菌絲發(fā)育到一定階段，伸向空間形成氣生菌絲，疊生于營養(yǎng)菌絲上，可覆蓋整個菌落表面。在光學顯微鏡下觀察，顏色較深，直徑較粗（1-1.4 mm），有的產(chǎn)色素。功能：分化形成孢子絲。3、孢子絲：氣生菌絲發(fā)育到一定階段，其上可分化出形成孢子的菌絲，即孢子絲，又稱產(chǎn)孢絲或繁殖菌絲。其形狀和排列方式因種而異，常被作為對放線菌進行分類的依據(jù)。功能：繁殖。（三）生長與繁殖繁殖方式 ：1）無性孢子；有多種孢子形成方式；2）菌絲斷裂：常見于液體培養(yǎng)中。（四）菌落形態(tài)1）能產(chǎn)生大量分枝和氣生菌絲的菌種（如鏈霉

47、菌）：菌落質地致密，與培養(yǎng)基結合緊密，小而不蔓延，不易挑起或挑起后不易破碎。2）不能產(chǎn)生大量菌絲體的菌種（如諾卡氏菌）：粘著力差，粉質，針挑起易粉碎。（五）分布特點及與人類的關系1）分布：放線菌常以孢子或菌絲狀態(tài)極其廣泛地存在于自然界，土壤（中性到微堿性）中最多，其代謝產(chǎn)物使土壤具有特殊的泥腥味。2）產(chǎn)生抗生素：能產(chǎn)生大量的、種類繁多的抗生素（其中90%由鏈霉菌產(chǎn)生）。3）其他用途：有的放線菌可用于生產(chǎn)維生素、酶制制；此外，在甾體轉化、石油脫蠟、烴類發(fā)酵、污水處理等方面也有應用；4）為害：少數(shù)寄生型放線菌可引起人、動物（如皮膚、腦、肺和腳部感染）、植物（如馬鈴薯和甜菜的瘡痂?。┑募膊　Ｈ?、支原

48、體、立克次氏體和衣原體革蘭氏陰性細菌，其大小和特性均介于通常的細菌與病毒之間。（一）立克次氏體（Rickettsia）1、概念：立克次氏體是大小介于通常的細菌與病毒之間，在許多方面類似細菌，專性活細胞內寄生的原核微生物。2、特性1）某些性質與病毒相近：a專性活細胞寄生物，除五日熱（戰(zhàn)壕熱）立克次氏體（Rickettsia wolhynica）外均不能在人工培養(yǎng)基上生長繁殖。b體內酶系不完全，一些必需的養(yǎng)料需從宿主細胞獲得；c 細胞膜比一般細菌的膜疏松； d 大小介于病毒與一般細菌之間（0.2-0.5m）。2）從一種宿主傳至另一宿主的特殊生活方式主要媒介：節(jié)肢動物（虱、蜱、螨等）。通過節(jié)肢動物叮

49、咬和排泄物傳播給人和其他動物。有的立克次氏體釀成嚴重疾病，如人類的流行性斑疹傷寒、羌蟲熱、Q熱等。（二）支原體（Mycoplasma）1、概念：又稱類菌質體，是介于一般細菌與立克次氏體之間的原核微生物。2、特性1）無細胞壁，只有細胞膜，細胞形態(tài)多變；2）個體很小，能通過細菌過濾器，曾被認為是最小的可獨立生活的細胞型生物。球狀體：0.2-0.25 m，最小達0.1 m；絲狀體：最長可達150 m，因細胞柔軟且具扭曲性，致使細胞能通過孔徑比自身小得多的過濾器。3）可進行人工培養(yǎng)，但營養(yǎng)要求苛刻，菌落微小，呈典型的 “油煎荷包蛋”形狀；4）一些支原體能引起人類、牲畜、家禽和作物的病害疾??；5）應用活

50、組織細胞培養(yǎng)病毒或體外組織細胞培養(yǎng)時，常被支原體污染。（三）衣原體（Chlamydia）1、概念：介于立克次氏體與病毒之間，能通過細菌濾器，專性活細胞內寄生的一類原核微生物。過去誤認為“大病毒”，但它們的生物學特性更接近細菌而不同于病毒。2、特性1）細胞結構與細菌類似；2）細胞呈球形或橢圓形，直徑0.2-0.3 m，能通過細菌濾器；具有類似的細胞壁，細胞壁內也含有胞壁酸、二氨基庚二酸；70S核糖體也是由30S和50S二個亞基組成；3）專性活細胞內寄生：衣原體有一定的代謝活性，能進行有限的大分子合成，但缺乏產(chǎn)生能量的系統(tǒng)，必須依賴宿主獲得ATP，因此又被稱為“能量寄生型生物”。4）在宿主細胞內生

51、長繁殖具有獨特的生活周期，即存在原體和始體兩種形態(tài)。（參見P350）5）衣原體廣泛寄生于人類、哺乳動物及鳥類，少數(shù)致?。簧逞垡略w是人類砂眼的病原體，甚至引起結膜炎、角膜炎、等臨床癥狀，成為致盲的重要原因。表 立克次氏體、支原體、衣原體、細菌、病毒的比較特征細菌支原體立克次氏體衣原體病毒直徑（m）0.52.00.20.250.20.50.20.30.25可見性光鏡光鏡勉強可見光鏡光鏡勉強可見電鏡過濾性不能能不能能能細胞壁有堅韌細胞壁缺與細菌相似與細菌相似無細胞結構繁殖方式二均分裂二均分裂二均分裂二均分裂復制培養(yǎng)方法人工培養(yǎng)基人工宿主細胞宿主細胞宿主細胞核酸種類DNA+RNADNARNADNAR

52、NADNARNADNA or RNA產(chǎn)生ATP系統(tǒng)有有有無無入侵方式多樣直接昆蟲媒介不清決定宿主細胞性質對抗生素敏感敏感(青霉素除外)敏感敏感不敏感四、粘細菌（myxobacteria）一、概念：粘細菌又名子實粘細菌，是一類具有最復雜的行為模式和生活史的原核微生物。二、生活史1、營養(yǎng)細胞：桿狀、柔軟、缺乏堅硬的細胞壁，無鞭毛，產(chǎn)生粘液，可在固體表面作“滑行”運動，以分裂方式進行繁殖。2、子實體：營養(yǎng)細胞發(fā)育到一定階段，在適宜的條件下形成形態(tài)各異，肉眼可見的子實體。能形成子實體是粘細菌區(qū)別于其它原核微生物的最主要標志。五、蛭弧菌（Bdellovibrio）（一）概念：寄生于其它細菌并導致其裂解的

53、一類弧菌，其行為類似噬菌體。（二）用途：可能成為防治有害細菌的一種有力武器。六、藍細菌（Cyanobacteria）1、概念：也稱藍藻或藍綠藻（blue-green algae），是一類含有葉綠素a、能以水作為供氫體和電子供體、通過光合作用將光能轉變成化學能、同化CO2為有機物質的光合細菌。以前曾歸于藻類，因為它和高等植物一樣具有光合色素（葉綠素a），能進行產(chǎn)氧型光合作用。 2、特性：1）細胞中含有葉綠素a，進行產(chǎn)氧型光合作用2）具有原核生物的典型細胞結構：3）分泌粘液層、莢膜或形成鞘衣，因此具有強的抗干旱能力4）無鞭毛，但能在固體表面滑行，進行光趨避運動。5）許多種類細胞質中有氣泡，使菌體漂

54、浮，保持在光線最充足 的地方，以利光合作用。思考：藍細菌與藻類的根本區(qū)別。第二節(jié) 古生菌（Archaea）一、概念的提出1977年，Carl Woese以rRNA（16S，18S）序列比較為依據(jù)，提出的獨立于真細菌和真核生物之外的生命的第三種形式。古生菌在分類地位上與真細菌和真核生物并列為三域（Domain），并且在進化譜系上更接近真核生物。在細胞構造上與真細菌較為接近，同屬原核生物。多生活于一些生存條件十分惡劣的極端環(huán)境中，例如高溫、高鹽、高酸等。原名：古細菌（Archaebacteria）；后改名：古生菌（Archaea）。二、細胞形態(tài)在顯微鏡下，古生菌與細菌具有類似的個體形態(tài)。三、細胞結構在細胞的結構與功能上，古生菌既有類似真細菌之處，也有類似真核生物之處，還具有一些自己獨特的特點。（一）細胞壁：具有與真細菌類似功能的細胞壁；細胞壁的結構和化學成分均差別甚大；已