食品安全微生物學(xué)

1、食品安全微生物學(xué)第一章 緒 論一 微生物與你和我二 微生物學(xué)的研究對象三 食品安全微生物學(xué)四 微生物學(xué)的發(fā)展簡史五 食品安全微生物與未來六 微生物的特點一 微生物與你和我微生物既是人類的敵人，更是人類的朋友！微生物是人類的朋友！t 微生物是自然界物質(zhì)循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；t 體內(nèi)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(zhì)、組成生理屏障t 微生物可以為我們提供很多有用的物質(zhì)； 有機(jī)酸、酶、各種藥物、疫苗、面包、奶酪、啤酒、醬油等等少數(shù)微生物也是人類的敵人！鼠疫（plague）；天花（variola virus ）(smallpox)；艾滋病(AIDS ，acquired imm

2、unodeficiency syndrome) （human immunodeficiency virus ）；瘋牛病(mad cow disease) (bovine spongiform encephalopathy, BSE) ；埃博拉病毒（Ebola virus）；SARS（ SARS 冠狀病毒）；禽流感（Avian Influenza ） 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，影響食品的安全。二、微生物學(xué)研究對象1. 什么是微生物？ 微生物(microorganism,microbe

3、)是指需借助顯微鏡才能觀察到的一群微小生物的總稱 微生物包括：Ø 原核微生物(prokaryotic microbe)的類群： 細(xì)菌（bacteria）（真細(xì)菌eubacteria和古細(xì)菌archaea），放線菌（actinomycetes），支原體（mycoplasma） ， 立克次氏體（rickettsia） ，衣原體（chlamydia） ，和藍(lán)細(xì)菌（cyanobacteria） 。Ø 真核微生物(eukaryotic microbe)包括：真菌（fungi） ，原生動物（protozoan） ，顯微藻類（micro-algae）。Ø 非細(xì)胞微生物(acel

4、lular microbe)包括：病毒（virus） ，類病毒（viroid），朊病毒（prion, virino） 。2. 微生物在生物界中的地位Whittaker的五界系統(tǒng)P.H.Raven等的六界系統(tǒng)Woese的三域系統(tǒng)3. 研究內(nèi)容及分科微生物學(xué)是研究微生物在一定條件下的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理生化、遺傳變異以及微生物的進(jìn)化、分類、生態(tài)等生命活動規(guī)律及其應(yīng)用的一門學(xué)科。 其主要的分科見圖。三 食品安全微生物學(xué)（一） 食品安全微生物學(xué)是微生物學(xué)的一個分支學(xué)科（二） 食品安全微生物學(xué)與微生物學(xué)的側(cè)重點不同 微生物學(xué)： 探討微生物的一般規(guī)律 食品安全微生物學(xué)： 探討食品安全與微生物之間的關(guān)系（三）食品

5、安全微生物學(xué)也是一門涉及多學(xué)科領(lǐng)域的科學(xué)（四）食品安全微生物學(xué)研究內(nèi)容食品安全微生物學(xué):是研究食品的原料、產(chǎn)品及其加工、貯存中有關(guān)微生物的種類、性狀及其作用的科學(xué)，進(jìn)而，在食品制造和保藏過程中充分利用有益微生物的作用，抑制有害微生物的生長繁殖，防止食品腐敗變質(zhì)和疾病的傳播。1 食品腐敗2 食物中毒與食源性傳染病四、 微生物學(xué)的發(fā)展簡史（一）發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識微生物以前的歷史t 我國8000年前就開始出現(xiàn)了曲蘗釀酒；t 4000年前埃及人已學(xué)會烘制面包和釀制果酒；t 2500年前發(fā)明釀醬、醋，用曲治消化道疾??；t 公元六世紀(jì)(北魏時期)賈思勰的巨著“齊民要術(shù)”；t 公元2世紀(jì)，張仲景：禁食病死獸類的肉和

6、不清潔食物；t 公元前112年-212年間，華佗：“割腐肉以防傳染”；t 公元九世紀(jì)痘漿法、痘衣法預(yù)防天花；t 1346年，克里米亞半島上的法卡城之戰(zhàn)(靼坦人-羅馬人)；t 16世紀(jì)，古羅巴醫(yī)生G.Fracastoro：疾病是由肉眼看不見的生物(living creatures)引起的；t 1641年，明末醫(yī)生吳又可也提出“戾氣”學(xué)說；（二）微生物的發(fā)現(xiàn)和微生物學(xué)的發(fā)展表 微生物學(xué)的發(fā)展簡史發(fā)展時期經(jīng)歷時間特 點 和 標(biāo) 記代 表 人 物史前期 8 000年 前公元 1676年人類已在應(yīng)用微生物，如發(fā)酵、釀造等，但未發(fā)現(xiàn)微生物的存在各國勞動人民初創(chuàng)期 1676年 1861年世界上第一次發(fā)現(xiàn)了微

7、生物的存在(當(dāng)時稱為“微動體”)Anthony Van Leeuwenhoek(16321723) (自制了世界上第一臺顯徽鏡，為世界上第一個看到細(xì)菌的人)奠基期 1861年1897年開創(chuàng)了尋找病原微生物的“黃金時期”，并從形態(tài)描述進(jìn)到生理學(xué)研究的新水平Louis Pasteur (18221895) (微生物學(xué)的奠基人)，Robert Koch（18431910)(細(xì)菌學(xué)的奠基人)發(fā)展期 1897年1953年用無細(xì)胞酵母汁發(fā)酵酒精成功，開創(chuàng)了微生物生化研究的新時期“普通微生物學(xué)”作為一門學(xué)科開始形成EBuchnerMDoudoroff成熟期 1953年 以后DNA結(jié)構(gòu)的雙螺旋模型建立。微生物

8、成為分子生物學(xué)中的重要研究對象。20世紀(jì)70年代后微生物成為生物工程學(xué)科的主角JDWatson和HF.C.Crick(DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的創(chuàng)立) （三） 微生物學(xué)發(fā)展的奠基者1.巴斯德 (1) 徹底否定了“自然發(fā)生” (spontaneous generation)學(xué)說；著名的曲頸瓶試驗無可辯駁地證實，空氣內(nèi)確實含有微生物，是它們引起有機(jī)質(zhì)的腐敗。(2) 發(fā)現(xiàn)并證實發(fā)酵是由微生物引起的；化學(xué)家出生的巴斯德涉足微生物學(xué)是為了治療“酒病”和“蠶病”(3) 免疫學(xué)預(yù)防接種首次制成狂犬疫苗(4)其他貢獻(xiàn)巴斯德消毒法：6065作短時間加熱處理，殺死有害微生物2.柯赫（1）微生物學(xué)基本操作技術(shù)方面的貢獻(xiàn)

9、a）細(xì)菌純培養(yǎng)方法的建立b）設(shè)計了各種培養(yǎng)基，實現(xiàn)了在實驗室內(nèi)對各種微生物的培養(yǎng)c）染色觀察和顯微攝影（2）對病原細(xì)菌的研究作出了突出的貢獻(xiàn)：a）具體證實了炭疽桿菌（Bacillus anthracis）是炭疽病的病原菌；b ）證明某種微生物是否為某種疾病病原體的基本原則 著名的柯赫定理Kochs postulates1      The organism should be constantly present in animals suffering from the disease and should not be prese

10、nt in healthy individuals.2     The organism must be cultivated in a pure culture away from the animal body.3      Such a culture, when inoculated into susceptible animals, should initiate the characteristic disease symptoms.4 The organism should be reiso

11、lated from these experimental animals and cultured again in the laboratory, after which it should still be the same as the original organism. c ）發(fā)現(xiàn)了肺結(jié)核病的病原菌(結(jié)核分枝桿菌（Mycobacterium tuberculosis）)；（1905年獲諾貝爾獎）3 微生物學(xué)發(fā)展過程中的重大事件五、 食品安全微生物與未來1 微生物資源的開發(fā)和利用2 菌種改良和基因工程3 微生物在農(nóng)副產(chǎn)品加工中的利用4 食品中微生物性不安全因素的控制和消除六、微生物的

12、特點1.體積小，面積大 比面值：單位體積所占有的面積（面積/體積）。體積小、面積大是微生物五大共性的基礎(chǔ)，因為一個小體積大面積系統(tǒng)必然有一個巨大的營養(yǎng)物吸收面、代謝廢物的排泄面和環(huán)境信息的接受面。2. 吸收多，轉(zhuǎn)化快 發(fā)酵乳糖的細(xì)菌在1小時內(nèi)可分解其自重1 00010 000倍的乳糖；Candidautilis(產(chǎn)朊假絲酵母)合成蛋白質(zhì)的能力比大豆強(qiáng)100倍，比食用公牛強(qiáng)10萬倍。微生物的這個特性為它們的高速生長繁殖和產(chǎn)生大量代謝產(chǎn)物提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)，從而使微生物有可能更好地發(fā)揮“活的化工廠”的作用。3. 生長旺，繁殖快在適宜條件下，細(xì)菌通常每2030min即可分裂1次，繁殖1代，經(jīng)24h

13、培養(yǎng)，一個細(xì)胞可繁殖成4萬億億個細(xì)胞。4. 適應(yīng)強(qiáng)，易變異 適應(yīng)性微生物有極其靈活的適應(yīng)性（耐高溫、低溫、干燥、鹽、酸、堿，抗輻射、靜水壓等）變異性最常見的變異形式是基因突變，它可以涉及到形態(tài)構(gòu)造、代謝途徑、生理類型、各種抗性、抗原性以及代謝產(chǎn)物的質(zhì)或量的變異等。5.分布廣，種類多（1）分布廣 人體腸道中的正常菌群 萬米深海底部的耐熱硫細(xì)菌 幾萬米高空中的微生物地層下的微生物 （2）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)多微生物的資源是極其豐富的。估計目前人類至多僅開發(fā)利用了已發(fā)現(xiàn)微生物種數(shù)的1。第二章 原核微生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能 補(bǔ)充：微生物分類命名微生物的分類單位：

14、界(Kingdom）、 門(Phylum)、 綱(Class)、 目(Order)、 科(Family)、 屬(Genus)、 種(Species(1)種的概念伯杰氏鑒定細(xì)菌學(xué)手冊(Bergeys Manual of Determinative Bacteriology)：典型培養(yǎng)菌及所有與它密切相同的其他培養(yǎng)菌一起稱為細(xì)菌的一個“種”。 種是一大群表型特征高度相似、親緣關(guān)系極其接近、與同屬內(nèi)其他種有著明顯差異的菌株的總稱。 典型菌株(Type strain) Bifidobacterium bifidum模式種(Type species) ATCC 29521(2)種以下的概念亞種(Subs

15、pecies，subsp，ssp.) 一般指除某一明顯而穩(wěn)定的特征與模式種不同外，其余鑒定特征均與模式種相同的種。如 Bacteroides fragilis subsp. ovatus Bacillus cereus subsp. mycoides變種(Variety，Var) 變種是亞種的同義詞，已不用。如 Bacillus subtilis Varniger型(Type) 自然界同一地區(qū)可能有同一種微生物的各種類型，它們之間的差異往往不像變種那么顯著。菌株或品系(Strains) 由一個特殊微生物單細(xì)胞繁衍而來的培養(yǎng)物，通常稱為菌株。如 Escherichia coli B E. col

16、i K12 E.coli O-157:H7 Bacillus subtilis AS 1.398 B. subtilis BF 7658 Clostridium acetobutylicum ACTT 824 群(Group) 有些微生物的種類特征介于兩種微生物之間，彼此不易嚴(yán)格區(qū)分，通常就把這兩種微生物和介于它們之間的種類統(tǒng)稱為一個“群”。(3)命名俗名(Common name, Vernacular name)： 如：Tubercle bacillus用于表示Mycobacterium tuberculosis學(xué)名（scientific name）林奈(Carolus Linnaeus)的

17、雙名法(Binominal System of Nomenclature)：學(xué)名屬名+種的加詞 + (首次定名人) + 現(xiàn)名定名人 + 定名年份如：Escherichia coli Escherichia coli(Migula) Castellani et Chalmers 1919三名法： 屬名+種的加詞+ subsp或var. 亞種或變種的加詞 Saccharomyces cerevisiae var. ellipsoideus細(xì)胞是絕大多數(shù)生物的基本結(jié)構(gòu)單位。生物細(xì)胞的大小變化原核微生物細(xì)胞大小比較R.H.Whittaker和L.Margulis（1978）提出的三原界（Urkingd

18、om）學(xué)說將所有細(xì)胞生物劃分為三原界： 古細(xì)菌（Archaebacteria）原界 真細(xì)菌（Eubacteria）原界 真核生物（Eucaryotes）原界 表 原核微生物與真核微生物區(qū)別特征原核微生物真核微生物核核膜核仁DNA擬核只有一條，不與RNA和蛋白質(zhì)結(jié)合完整的核+一至數(shù)條，與RNA和蛋白質(zhì)結(jié)合核糖體70S，在細(xì)胞質(zhì)中80S，在細(xì)胞質(zhì)中70S，在某些細(xì)胞器中繁殖方式多數(shù)二分裂無性有性或無性有性生殖通常沒有或有+中體+細(xì)胞器線粒體、高爾基體、葉綠體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等細(xì)胞膜中甾醇（除極個別外）+呼吸鏈位置細(xì)胞膜線粒體與氧的關(guān)系好氧、兼性好氧、厭氧好氧、少數(shù)兼性厭氧細(xì)胞壁組成肽聚糖幾丁質(zhì)或纖維素運動

19、器官鞭毛較細(xì)（中空管狀）鞭毛較粗（9+2結(jié)構(gòu)）細(xì)胞大小較小（0.2510m）較大（10100m）第一節(jié) 細(xì) 菌細(xì)菌（Bacteria）是一類個體微小、具有細(xì)胞壁的單細(xì)胞原核微生物一、細(xì)菌的個體形態(tài)細(xì)菌的基本形態(tài)有三種：球狀、桿狀和螺旋狀，分別被稱為球菌、桿菌和螺旋菌。1、球菌（Coccus） 細(xì)胞個體呈球形或橢圓形，不同種的球菌在細(xì)胞分裂時會形成不同的空間排列方式，常被作為分類依據(jù)。（1）單球菌 如尿素微球菌（Micrococcus ureae）。（2）雙球菌 如肺炎雙球菌（Diplococcus pneumoniae）。（3）鏈球菌 如乳鏈球菌（Streptococcus lactis）。（

20、4）四鏈球菌 如四鏈微球菌（Micrococcus tetragehus）。（5）八疊球菌 如尿素八疊球菌（Sarcina ureae）。（6）葡萄球菌 如金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）。2、桿菌（Bacillus） 細(xì)胞呈桿狀或圓柱形，一般其粗細(xì)（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。長桿菌、短桿菌、分枝桿菌、棒狀桿菌、梭狀桿菌、單桿菌、雙桿菌、鏈桿菌等3、螺旋菌（Spirilla）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。螺菌：菌體回轉(zhuǎn)如螺旋，螺旋數(shù)目和螺距大小因種而異。鞭毛二端生。細(xì)胞壁堅韌，菌體較硬。

21、螺旋體：菌體柔軟，用于運動的類似鞭毛的軸絲位于細(xì)胞外鞘內(nèi)。4、其它形狀1）柄桿菌（prosthecate bacteria）2）星形細(xì)菌（star-shaped bacteria ）3）方形細(xì)菌（square-ahaped bacteria）4）細(xì)菌的異常形態(tài)二、 細(xì)菌的個體大小微生物個體大小衡量單位： 細(xì)胞 mm （=10-6 m） 病毒 nm （=10-9 m）不同細(xì)菌大小的表示方法不同細(xì)菌細(xì)胞大小比較細(xì)菌細(xì)胞的測量方法：顯微鏡測微尺顯微照相后根據(jù)放大倍數(shù)進(jìn)行測算細(xì)菌大小測量結(jié)果的影響因素：個體差異；干燥、固定后的菌體會一般由于脫水而比活菌體縮短1/3-1/4；染色方法的影響，一般用負(fù)染色

22、法觀察的菌體較大；幼齡細(xì)菌一般比成熟的或老齡的細(xì)菌大；環(huán)境條件，如培養(yǎng)基中滲透壓的改變也會導(dǎo)致細(xì)胞大小的變化。納米細(xì)菌(nanobacteria) 和 Thiomargarita namibiensis細(xì)菌細(xì)胞的重量約為1×1091×1010mg，即每克細(xì)菌約含110萬億個菌體細(xì)胞 三、細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能一般構(gòu)造：一般細(xì)菌都有的構(gòu)造特殊構(gòu)造：部分細(xì)菌具有的或一般細(xì)菌在特殊環(huán)境下才有的構(gòu)造（一）細(xì)菌細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)1、細(xì)胞壁細(xì)胞壁（cell wall）是位于細(xì)胞表面，內(nèi)側(cè)緊貼細(xì)胞膜的一層較為堅韌，略具彈性的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。（1）證實細(xì)胞壁存在的方法： 1）細(xì)菌超薄切片的電鏡直接觀察

23、；2）質(zhì)、壁分離與適當(dāng)?shù)娜旧?，可以在光學(xué)顯微鏡下看到細(xì)胞壁；3）機(jī)械法破裂細(xì)胞后，分離得到純的細(xì)胞壁；4）制備原生質(zhì)體，觀察細(xì)胞形態(tài)的變化；（2）細(xì)胞壁的功能：1）固定細(xì)胞外形和提高機(jī)械強(qiáng)度；2）為細(xì)胞的生長、分裂和鞭毛運動所必需；3）阻攔有害物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞；4）細(xì)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(zhì)基礎(chǔ)；（3）細(xì)胞壁的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu) 1)革蘭氏染色Christian.Gram（革蘭）于1884年發(fā)明的一種鑒別不同類型細(xì)菌的染色方法。將所有細(xì)菌分為革蘭氏陽性（G+）和革蘭氏陰性（G）表 革蘭氏陽性細(xì)菌與革蘭氏陰性細(xì)菌的細(xì)胞壁特征比較特征革蘭氏陽性細(xì)菌革蘭氏陰性細(xì)菌內(nèi)壁層外壁層

24、厚度（nm）208023810肽聚糖含量磷壁酸脂多糖脂蛋白對青霉素的敏感性占細(xì)胞壁干重40%90%有或無1%4%無強(qiáng)5%10%無無有或無弱 無無11%22%有革蘭氏染色：結(jié)晶紫初染、碘液媒染、乙醇脫色、沙黃復(fù)染 2）革蘭氏陽性細(xì)菌的細(xì)胞壁特點：厚度大（2080nm） 化學(xué)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），也稱胞壁質(zhì)(murein)雙糖單位： N乙酰葡萄糖胺（N-Acetylglucosamine, NAG,G）、N乙酰胞壁酸（N-acetylmuramic acid, NAM, M）四肽尾或四肽側(cè)鏈（tetrepeptide sid

25、e chain）：L-AlaD-GluL-LysD- Ala肽橋或肽間橋（peptide interbridge）：甘氨酸五肽橋B.磷壁酸（teichoic acid，即垣酸）磷壁酸主要成分為甘油磷壁酸或核糖醇磷壁酸。可分為壁磷壁酸和膜磷壁酸磷壁酸的主要生理功能：a. 吸附環(huán)境中的Mg2等陽離子b賦予G細(xì)菌以特異的表面抗原c提供某些噬菌體特異的吸附受體d保證G致病菌與其宿主間的粘連、避免被白細(xì)胞吞噬e能調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)自溶素(autolysin)的活力3）革蘭氏陰性細(xì)菌的細(xì)胞壁A. 肽聚糖埋藏在外膜層之內(nèi)，是僅由12層肽聚糖網(wǎng)狀分子組成的薄層(23nm)，含量約占細(xì)胞壁總重的10%，故對機(jī)械強(qiáng)度的抵

26、抗力較革蘭氏陽性菌弱。 m-二氨基庚二酸（m-DAP）取代L-賴氨酸B. 外膜（outer membrane）位于革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞壁外層，由脂多糖、磷脂和脂蛋白等若干種蛋白質(zhì)組成的膜，有時也稱為外壁。脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）是位于G細(xì)菌細(xì)胞外壁層中的一類脂多糖類物質(zhì)，由類脂A、核心多糖(core polysaccharide)和O-特異側(cè)鏈 (O-specific side chain，或稱O-多糖、抗原O-)三部分組成。脂多糖主要功能： a. G細(xì)菌致病物質(zhì)的基礎(chǔ)b. 具有吸附Mg2+、Ca2+等作用。c. 脂多糖的變化決定G細(xì)菌細(xì)胞表面抗原決定簇的多樣性d.

27、 是許多噬菌體在細(xì)菌細(xì)胞表面的吸附受體e. 具有部分選擇性屏障功能C.外膜蛋白(outer membrane protain)a. 基質(zhì)蛋白（matrix protein）b. 外壁蛋白（outer membrane protein）c. 脂蛋白（lipoprotein）D. 周質(zhì)空間(periplasmic space，periplasm) 在周質(zhì)空間中，存在著多種周質(zhì)蛋白（periplasmic proteins）：水解酶類；合成酶類；結(jié)合蛋白；受體蛋白；（4）革蘭氏染色的機(jī)制結(jié)晶紫初染、碘媒染、乙醇脫色、蕃紅復(fù)染（5）缺壁細(xì)菌（細(xì)胞壁缺陷細(xì)菌） A.L型細(xì)菌(L-form of bact

28、eria) L型細(xì)菌應(yīng)專指那些實驗室或宿主體內(nèi)通過自發(fā)突變而形成的遺傳性穩(wěn)定的細(xì)胞壁缺陷菌株。特點：沒有完整而堅韌的細(xì)胞壁，細(xì)胞呈多形態(tài)；有些能通過細(xì)菌濾器，故又稱“濾過型細(xì)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）；B.原生質(zhì)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(xì)胞壁合成而形成的僅由一層細(xì)胞膜包裹的，圓球形、對滲透壓變化敏感的細(xì)胞，一般由革蘭氏陽性細(xì)菌形成。C.球狀體(spheroplast) 球狀體又稱原生質(zhì)球。采用上述同樣方法，針對革蘭氏陰性細(xì)菌處理后而獲得的殘留部分細(xì)胞壁（外壁層）的球形體。 D

29、.支原體(Mycoplasma)在長期進(jìn)化過程中形成的、適應(yīng)自然生活條件的無細(xì)胞壁的原核生物。 2. 細(xì)胞膜（cell membrane）1）概念：細(xì)胞膜（cell membrane）又稱細(xì)胞質(zhì)膜（cytoplasmic membrane ）、原生質(zhì)膜（plasma membrane ）或質(zhì)膜（plasma lemma ）。是細(xì)胞壁以內(nèi)包圍著細(xì)胞質(zhì)的一層柔軟而具有彈性的半透性薄膜。厚約78nm，由磷脂（占20%30%）和蛋白質(zhì)（占50%70%）組成。2）觀察方法： 質(zhì)壁分離后結(jié)合鑒別性染色在光學(xué)顯微鏡下觀察；原生質(zhì)體破裂；超薄切片電鏡觀察；3）細(xì)胞膜的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)模型：（1）磷脂（2）膜蛋白

30、膜蛋白約占細(xì)菌細(xì)胞膜的50%70%，比任何一種生物膜都高，而且種類也多。-細(xì)胞膜是一個重要的代謝活動中心。（3）液態(tài)鑲嵌模型(fluid mosaic model) 1972年，辛格（J.S.Singer）和尼科爾森（G.L.Nicolson） 的液態(tài)鑲嵌模型(fluid mosaic model)（4）細(xì)胞膜的特性與功能1） 細(xì)胞膜的特性：a. 磷脂雙分子層排列的有序性、可運動性和不對稱性。 b. 膜蛋白分布的鑲嵌性、運動性和不均勻性。C 負(fù)電荷性。2） 細(xì)胞膜的主要功能a. 作為細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)交換的主要屏障和介質(zhì)b. 是原核生物細(xì)胞產(chǎn)生能量的主要場所c. 合成細(xì)胞壁、莢膜等大分子的場所d.

31、傳遞信息e. 是鞭毛基體的著生部位和鞭毛旋轉(zhuǎn)的供能部位；4) 間體（mesosome）一類由細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)陷折疊形成的不規(guī)則層狀、管狀或囊狀結(jié)構(gòu)。多見于革蘭氏陽性細(xì)菌。間體的功能初步認(rèn)為是：a. 在橫隔膜和壁的形成及細(xì)胞分裂中有一定的作用。 b.參與DNA的復(fù)制和分離。c.細(xì)胞呼吸作用的中心d.參與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)和能量的傳遞及芽孢的形成?！伴g體”可能是電鏡制片時因脫水操作而引起的一種贗像。3. 細(xì)胞質(zhì)及其內(nèi)含物 細(xì)胞質(zhì)（cytoplasm）是細(xì)胞質(zhì)膜包圍的除核區(qū)外的一切半透明、膠狀、顆粒狀物質(zhì)的總稱。細(xì)胞質(zhì)的主要成分為核糖體、貯藏物、多種酶類和中間代謝物、質(zhì)粒、各種營養(yǎng)物和大分子的單體等，少數(shù)細(xì)菌還有

32、類囊體、羧酶體、氣泡或伴孢晶體等。糖原：大腸桿菌、克雷伯氏菌、芽孢桿菌和藍(lán)細(xì)菌等 碳源及能源類 聚-羥丁酸（PHB）：固氮菌、產(chǎn)堿菌和腸桿菌等 硫粒：紫硫細(xì)菌、絲硫細(xì)菌、貝氏硫桿菌等貯藏物 藻青素：藍(lán)細(xì)菌 氮源類 藻青蛋白：藍(lán)細(xì)菌 磷源（異染粒）：迂回螺菌、白喉棒桿菌、結(jié)核分枝桿菌（1） 顆粒狀內(nèi)含物貯藏物是一類由不同化學(xué)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。 A 糖原（glycogen）和淀粉粒（granulose） 在真細(xì)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(xué)顯微鏡下看到。有的細(xì)菌積累淀粉粒，用碘液染成深蘭色。B 聚羥基丁酸（poly-hyd

33、roxybutyric acid, PHB）顆粒 PHB于1929年被發(fā)現(xiàn)，至今已發(fā)現(xiàn)60屬以上的細(xì)菌能合成并貯藏。C 藻青素（cyanophycin）和藻青蛋白（phycocyanin）D異染粒（metachromatic granule） 顆粒大小為0.51.0m，是無機(jī)偏磷酸的聚合物，一般在含磷豐富的環(huán)境下形成。功能是貯藏磷元素和能量，并可降低細(xì)胞的滲透壓。E脂肪粒 F硫滴（sulfur droplet）微生物儲藏物的特點及生理功能：不同微生物其儲藏性內(nèi)含物不同微生物合理利用營養(yǎng)物質(zhì)的一種調(diào)節(jié)方式儲藏物以多聚體的形式存在，有利于維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的平衡，避免不適合的pH，滲透壓等的危害。儲藏

34、物在細(xì)菌細(xì)胞中大量積累，還可以被人們利用。（2）磁小體(megnetosome)趨磁細(xì)菌細(xì)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。功能是導(dǎo)向作用，即借鞭毛游向?qū)υ摼钣欣哪唷⑺缑嫖⒀醐h(huán)境處生活。（3）羧酶體(carboxysome) 一些自養(yǎng)細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的多角形或六角形內(nèi)含物（4）氣泡（gas vesicles） 許多光合營養(yǎng)型、無鞭毛運動的水生細(xì)菌中存在的充滿氣體的泡囊狀內(nèi)含物，大小為0.21.0m×75nm，內(nèi)由數(shù)排柱形小空泡組成，外有2nm厚的蛋白質(zhì)膜包裹。功能：調(diào)節(jié)細(xì)胞比重以使細(xì)胞漂浮在最適水層中獲取光能、O2和營養(yǎng)物質(zhì)（5）載色體（

35、Chromatophore）光和細(xì)菌進(jìn)行光和作用的部位，相當(dāng)于綠色植物的葉綠體（6）核糖體（ribosome）核糖體是核糖核蛋白體（ribosomes)的簡稱，在化學(xué)組成上含2/3的核糖核酸(rRNA)和1/3的蛋白質(zhì)。原核生物含70S核糖體，由30S和50S兩個亞單位組成。 70S 50S:32種蛋白+23S RNA+ 5S RNA 30S:21種蛋白+ 16S RNA（7）質(zhì)粒（plasmid） 染色體外的共價閉合環(huán)狀雙鏈小分子DNA。 在“微生物遺傳與育種”章節(jié)介紹4. 核區(qū)（nuclear region） 指原核生物所特有的無核膜結(jié)構(gòu)、無固定形狀的原始細(xì)胞核。攜帶著細(xì)菌絕大多數(shù)的遺傳信

36、息，是細(xì)菌生長發(fā)育、新陳代謝和遺傳變異的控制中心。（二）細(xì)菌細(xì)胞的特殊結(jié)構(gòu)Ø 鞭毛Ø 莢膜Ø 芽孢1. 鞭毛（flagella）某些細(xì)菌細(xì)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(xì)菌運動功能，為細(xì)菌的“運動器官”。鞭毛分為三部分：a.鞭毛絲（filament）b.鞭毛鉤（hook）c.基體（basal body）或稱基粒。G細(xì)菌有四個套環(huán)：L環(huán)在外壁層，P環(huán)在內(nèi)壁層，S環(huán)在細(xì)胞膜上部，M環(huán)則在膜中。G細(xì)菌則只有二個套環(huán)；S環(huán)在細(xì)胞壁中，M環(huán)在細(xì)胞膜中。（1） 觀察和判斷細(xì)菌鞭毛的方法電子顯微鏡直接觀察光學(xué)顯微鏡下觀察：鞭毛染色和暗視野顯微鏡 根據(jù)培養(yǎng)

37、特征判斷：半固體穿刺、菌落（菌苔）形態(tài)（2） 鞭毛的著生方式a. 單生 如霍亂弧菌（Vibrio cholerae）b.叢生 如銅綠假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa），如紅色螺菌（Spirllum rubrum）c.周生 如大腸桿菌、枯草桿菌。（3）鞭毛的結(jié)構(gòu)及其運動機(jī)制（4）鞭毛推動細(xì)菌運動的特點1）速度一般速度在每秒2080m范圍，最高可達(dá)每秒100m（每分鐘達(dá)到3000倍體長），超過了陸上跑得最快的動物獵豹的速度（每分鐘1500倍體長或每小時110公里）。2）方式細(xì)菌以推進(jìn)方式做直線運動，以翻騰形式做短促轉(zhuǎn)向運動。3）細(xì)菌的趨、避運動鞭毛的功能是運動，這是原核生物實

38、現(xiàn)其趨性（taxis）即趨向性的最有效方式。鞭毛的趨向性（taxis或tactic movement） 細(xì)菌借鞭毛運動趨向有利環(huán)境的特性。細(xì)菌借鞭毛運動避開不利環(huán)境的特性稱為細(xì)菌的趨避性。 分為趨化性、趨光性、趨磁性、趨氧性等?；瘜W(xué)趨避運動或趨化作用（chemotaxis）：細(xì)菌對某化學(xué)物質(zhì)敏感，通過運動聚集于該物質(zhì)的高濃度區(qū)域或低濃度區(qū)域。光趨避運動或趨光性（phototaxis）：有的細(xì)菌能區(qū)別不同波長的光而集中在一定波長光區(qū)內(nèi)。趨磁運動或趨磁性（magnetotaxis），趨磁細(xì)菌根據(jù)磁場方向進(jìn)行分布。2. 菌毛（fimbria）菌毛又叫纖毛、散毛、傘毛、線毛或須毛等。菌毛是一類生長在菌

39、體表面的纖細(xì)、中空、短直、數(shù)量較多的蛋白質(zhì)附著物，具有使菌體附著于物體表面的功能。每個細(xì)菌約有250300條菌毛。有菌毛的細(xì)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(jìn)一步定植和致病。3. 性毛（pilus） 構(gòu)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(xì)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(zhì)。有的性毛還是RNA噬菌體的特異性吸附受體。4. 莢膜（capsule）某些細(xì)菌在一定的條件下在菌體細(xì)胞壁表面形成一層松散透明的粘液物質(zhì)。粘液物質(zhì)具有一定外形并相對穩(wěn)定地附著于細(xì)胞壁

40、外，稱為莢膜。 微莢膜（Microcapsule）大莢膜（Macrocapsule）粘液層（slime layer）菌膠團(tuán)(zoogloea) 光滑型（S-型）菌落 粗糙型（R-型）菌落莢膜的主要生理功能有：a. 保護(hù)菌體b. 貯藏養(yǎng)料c. 堆積某些代謝產(chǎn)物d. 粘附物體表面 表 不同細(xì)菌莢膜的化學(xué)組成菌名組成分解產(chǎn)物G細(xì)菌巨大芽孢桿菌炭疽芽孢桿菌腸膜明串珠菌多肽、多糖多肽（聚谷氨酸）多糖（葡萄糖）D-谷氨酸、氨基酸D-谷氨酸葡萄糖G細(xì)菌莢膜醋酸桿菌大腸桿菌痢疾志賀氏菌多糖多糖多糖-多肽-磷酸復(fù)合物葡萄糖半乳糖、葡萄糖醛酸特點：（1）主要成分是多糖、多肽或蛋白質(zhì)，尤以多糖居多。經(jīng)特殊的莢膜染色

41、，特別是負(fù)染色（又稱背景染色）后可在光學(xué)顯微鏡清楚地觀察到它的存在。（2）產(chǎn)生莢膜是微生物的一種遺傳特性，其菌落特征及血清學(xué)反應(yīng)是是細(xì)菌分類鑒定的指標(biāo)之一。（3）莢膜等并非細(xì)胞生活的必要結(jié)構(gòu)，但它對細(xì)菌在環(huán)境中的生存有利。（4）細(xì)菌莢膜與人類的科學(xué)研究和生產(chǎn)實踐有密切的關(guān)系。5. 芽孢（spore） 細(xì)菌在生長發(fā)育的后期，在細(xì)胞內(nèi)形成一個圓形、橢圓形或圓柱形、厚壁、含水量極低、抗逆性極強(qiáng)的、高度折光的休眠體，稱為芽孢。產(chǎn)生芽孢的細(xì)菌大多為桿菌：好氧性芽孢桿菌屬（Bacillus）厭氧性梭狀芽孢桿菌屬（Clostridium）微好氧性芽孢乳桿菌屬（Sporolactobacillus）芽孢八疊球

42、菌屬(Sporosarcina)等1）芽孢的結(jié)構(gòu)及特性a. 孢外壁（exosporium）b. 芽孢衣（spore coat）c. 皮層（cortex） 含有芽孢肽聚糖, 2，6-吡啶二羧酸（DPA）d 核心（core） 由芽孢壁、芽孢膜、芽孢質(zhì)和核區(qū)四部分構(gòu)成。2）細(xì)菌芽孢的特點整個生物界中抗逆性最強(qiáng)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(biāo)。芽孢是細(xì)菌的休眠體，在適宜的條件下可以重新轉(zhuǎn)變成為營養(yǎng)態(tài)細(xì)胞；產(chǎn)芽孢細(xì)菌的保藏多用其芽孢。產(chǎn)芽孢的細(xì)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(xì)菌分類和鑒定中的重要指標(biāo)。芽孢與營養(yǎng)細(xì)胞相比化學(xué)組成存在較大差異，容易在

43、光學(xué)顯微鏡下觀察。（相差顯微鏡直接觀察；芽孢染色）3）芽孢的形成與芽孢的萌發(fā)過程芽孢形成（sporulation, sporogenesis）芽孢的形成分為七個階段：a.軸絲形成 b.隔膜形成 c.前芽孢形成 d.皮層形成 e.芽孢衣形成 f.芽孢成熟 g.芽孢的釋放芽孢萌發(fā)(germination): 活化(activation ) 出芽(germination) 生長(outgrowth)4）芽孢抗熱性機(jī)理解釋：芽孢與母細(xì)胞相比不論化學(xué)組成、細(xì)微結(jié)構(gòu)、生理功能等方面都完全不同a.芽孢中含有獨特的2，6-吡啶二羧酸鈣鹽（DPA-Ca）(dipicolinic acid - Ca)b.滲透調(diào)節(jié)

44、皮層膨脹學(xué)說（osmoregulatory expanded cortex theory）芽孢衣對多價陽離子和水分的透性很差；皮層的離子強(qiáng)度很高，產(chǎn)生極高的滲透壓奪取芽孢核心的水分，結(jié)果造成皮層的充分膨脹。核心部分的細(xì)胞質(zhì)卻變得高度失水，因此，具極強(qiáng)的耐熱性。四、細(xì)菌的繁殖 一個母細(xì)胞產(chǎn)生二個或二個以上子細(xì)胞的過程稱為繁殖。五、細(xì)菌的培養(yǎng)特征細(xì)菌的培養(yǎng)特征是指細(xì)菌在培養(yǎng)基上所表現(xiàn)的群體形態(tài)和生長情況。1、裂殖(fission)：指一個細(xì)胞通過分裂而形成兩個子細(xì)胞的過程 (1)二分裂（binary fission）(2)三分裂（trinary fission）(3)復(fù)分裂（multiple fi

45、ssion）2、芽殖(budding )五、細(xì)菌的培養(yǎng)特征細(xì)菌的培養(yǎng)特征是指細(xì)菌在培養(yǎng)基上所表現(xiàn)的群體形態(tài)和生長情況。1.細(xì)菌的菌落特征菌落（colony）：將單個細(xì)菌細(xì)胞接種到適宜的固體培養(yǎng)基中，經(jīng)過一定時間后在培養(yǎng)基表面或里面聚集形成一個肉眼可見的，具有一定形態(tài)的子細(xì)胞群體。菌苔（lawn）：多個同種細(xì)胞密集接種長成的子細(xì)胞群體。細(xì)菌的菌落特征包括:大小、形狀、邊緣、光澤、質(zhì)地、透明度、顏色、隆起和表面狀況。 細(xì)菌菌落的特征：一般都較小，菌落與培養(yǎng)基結(jié)合不緊密，用接種針容易挑起，多數(shù)表面較光滑、濕潤、較粘稠，易挑取，質(zhì)地均勻，色澤多樣。2.細(xì)菌的其他培養(yǎng)特征斜面培養(yǎng)特征:菌苔的生長程度、形

46、狀、光澤、質(zhì)地、透明度、顏色、隆起和表面狀況等。六、食品中常見的細(xì)菌1. 假單胞桿菌屬(Pseudomonas) 直的或彎桿狀(0.51mX1.54m)，革蘭氏陰性菌，極生鞭毛，可運動、不生芽孢。 熒光假單胞菌(Ps.fluorescens) 腐敗假單胞菌(Psputrefacicus) 菠蘿假單胞菌(Ps.ananas)其它略由呂老師講第二節(jié) 古細(xì)菌 一、概念的提出1977年，Carl Woese以16S rRNA序列比較為依據(jù)，提出的獨立于真細(xì)菌和真核生物之外的生命的第三種形式。t 在分類地位上與真細(xì)菌和真核生物并列為三域（Domain），并且在進(jìn)化譜系上更接近真核生物。t 在細(xì)胞構(gòu)造上與

47、真細(xì)菌較為接近，同屬原核生物。t 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。t 原名：古細(xì)菌（Archaebacteria）；后改名：古生菌（Archaea）古生菌在進(jìn)化譜系上與真細(xì)菌及真核生物相互并列，且與后者關(guān)系更近，而其細(xì)胞構(gòu)造卻與真細(xì)菌較為接近，同屬于原核生物。二、細(xì)胞形態(tài)在顯微鏡下，古生菌與細(xì)菌具有類似的個體形態(tài)。三、細(xì)胞結(jié)構(gòu)在細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能上，古生菌既有類似真細(xì)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。細(xì)胞膜：聚異戌二烯甘油醚類脂；細(xì)胞壁：蛋白質(zhì)或假肽聚糖假肽聚糖：N-乙酰葡糖胺、N-乙酰-L-氨基塔洛糖醛酸 交聯(lián)聚糖鏈的亞單位由L-Lys,

48、 L-Glu, L-Ala組成 細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)含物：無復(fù)雜內(nèi)膜的細(xì)胞器核糖體為70 S有些種類的細(xì)胞質(zhì)中具有有一定功能的顆粒狀內(nèi)含物核區(qū)： 沒有具有核仁、核摸的細(xì)胞核染色體DNA為共價閉和環(huán)狀四、古生菌的分類及代表屬種古生菌域由三界組成： 嗜泉古生菌界（Crenarchacota） 寬廣古生菌界（Eurgarchaeota） 古生古菌界（Korarchacota） 古細(xì)菌分為5群：產(chǎn)甲烷古生菌群 還原硫酸鹽古生菌群 極端嗜鹽古生菌群 無細(xì)胞壁古生菌群 極端嗜熱及超嗜熱代謝元素硫的古生菌群第三章 真核微生物真菌真核微生物：細(xì)胞核具有核膜、能進(jìn)行有絲分裂、細(xì)胞質(zhì)中存在線粒體或同時存在葉綠體等細(xì)胞器的微

49、小生物。 真核微生物包括：真菌(fungi) 單細(xì)胞藻類 (single cell algae) 原生動物(protozoon) 第一節(jié) 概 述一、真菌的分布二、有關(guān)真菌的幾個名詞1. 真菌(fungi)真菌是一大類真核微生物，不含葉綠素，無根、莖、葉，營腐生或寄生生活，僅少數(shù)類群為單細(xì)胞，其余為多細(xì)胞，大多數(shù)呈分枝或不分枝的絲狀體，能進(jìn)行有性和無性繁殖。2.酵母菌(yeast)是一群主要以芽殖或裂殖來進(jìn)行無性繁殖的單細(xì)胞的真菌。3.霉菌(mould，mold) 一些“絲狀真菌(filamentous fungi)”的總稱。凡生長在營養(yǎng)基質(zhì)中形成絨毛狀、蜘蛛網(wǎng)狀或絮狀菌絲體的小型真菌，統(tǒng)稱為霉

50、菌。4.菌物界(Myceteae)是與動、植物界并行的一大類真核生物。三、真菌的特點1. 具有細(xì)胞核，進(jìn)行有絲分裂；2. 不能進(jìn)行光合作用；3. 以產(chǎn)生有性孢子和無性孢子二種形式進(jìn)行繁殖4. 營養(yǎng)方式為化能有機(jī)營養(yǎng)（異養(yǎng)）、好氧；5. 陸生性較強(qiáng)；6. 種類繁多，形態(tài)各異、大小懸殊，細(xì)胞結(jié)構(gòu)多樣；四、真核微生物基本結(jié)構(gòu)1. 細(xì)胞壁 真菌細(xì)胞壁主要成分： 己糖或氨基己糖構(gòu)成的多肽鏈 酵母菌細(xì)胞壁主要分三層： 外層為甘露聚糖， 內(nèi)層為葡聚糖， 中間層蛋白質(zhì)分子。此外，細(xì)胞壁上還含有少量類脂和以環(huán)狀形式分布于芽痕周圍的幾丁質(zhì)。幾丁質(zhì)（chitin)：為聚乙酰氨基葡萄糖幾丁質(zhì)并不是所有的酵母菌中都有，

51、其含量也因種而異。裂殖酵母一般不含幾丁質(zhì)，釀酒酵母含12%，有的假菌絲酵母含量超過了2%。幾丁質(zhì)在細(xì)胞壁中的含量很低，僅在形成芽體時才形成。霉菌細(xì)胞壁含纖維素和/或幾丁質(zhì)。 細(xì)胞壁的組成與菌絲發(fā)育成熟程度有關(guān)頂端（延伸區(qū)與硬化區(qū)）：細(xì)胞壁為兩層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層為幾丁質(zhì)，外層為蛋白質(zhì)；亞頂端（次生壁形成區(qū)）：細(xì)胞壁為3層結(jié)構(gòu)，自內(nèi)至外分別為幾丁質(zhì)層、蛋白質(zhì)層和葡聚糖蛋白網(wǎng)層；成熟區(qū)： 為4層結(jié)構(gòu)，在次生壁的3層結(jié)構(gòu)之外再附著一個無定形葡聚糖層。 2. 細(xì)胞膜 與原核細(xì)胞的相同點：雙層磷脂，蛋白質(zhì)鑲嵌其間 不同點：真核細(xì)胞具有固醇類物質(zhì)（sterols)，有細(xì)胞器細(xì)胞膜的功能： 調(diào)節(jié)滲透壓； 細(xì)胞壁等大分子的生物合成和裝配的場所； 部分酶的合成和作用的場所。3.細(xì)胞質(zhì)及內(nèi)含物（cytoplasm)(inclusion body ） 除可分辨的細(xì)胞器外的膠體狀溶液。是細(xì)胞代謝活動的場地。懸浮著所有的細(xì)胞器，真核細(xì)胞中含有液泡（vacuole） 液泡(Vacuoles) ：1)結(jié)構(gòu)：單層膜