原核微生物的形态结构

第一章原核微生物的形态结构与功能第一节细菌细菌（Bacteria）是一类个体微小、具有细胞壁的单细胞原核微生物一、细菌的个体形态1、球菌（Coccus）细胞个体呈球形或椭圆形，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。

（1）单球菌如尿素微球菌（Micrococcus urea）e。

（2）双球菌如肺炎双球菌（Diplococcus pneumoniae）。

（3）链球菌如乳链球菌（Streptococcus lactis）。

（4）四链球菌如四链微球菌（Micrococcus tetragehus）。

（5）八叠球菌如尿素八叠球菌（Sarcina ureae）。

（6）葡萄球菌如金黄色葡萄球菌（Staphylococcusaureus）。

2、杆菌（Bacillus）细胞呈杆状或圆柱形，一般其粗细（直径）比较稳定，而长度则常因培养时间、培养条件不同而有较大变化。

3、螺旋菌（Spirilla）包括：弧菌、螺菌、螺旋体。

4、细菌的特殊形态柄细菌、肾形菌、臂微菌、网格硫细菌、贝日阿托氏菌（丝状）、具有子实体的粘细菌、三角形、方形等特殊形态的细菌。

二、细菌的个体大小细菌大小的测定：（1）测量：测微尺（2）长度单位：微米（ m）（3）表示：球菌：直径杆菌：宽义长螺菌：宽、长、螺距细菌大小测量结果的影响因素：个体差异；干燥、固定后的菌体会一般由于脱水而比活菌体缩短1/3-1/4；染色方法的影响，一般用负染色法观察的菌体较大；幼龄细菌一般比成熟的或老龄的细菌大；环境条件，如培养基中渗透压的改变也会导致细胞大小的变化。

细菌细胞的重量约为1义10 -9〜1X10—10mg,即每克细菌约含1〜10万亿个菌体细胞三、细菌的细胞结构与功能（一）细菌细胞的基本结构1、细胞壁细胞壁（cell wall）是位于细胞表面，内侧紧贴细胞膜的一层较为坚韧，略具弹性的细胞结构。

（1）实细胞壁存在的方法：1）细菌超薄切片的电镜直接观察；2）质、壁分离与适当的染色，可以在光学显微镜下看到细胞壁；3）机械法破裂细胞后，分离得到纯的细胞壁；4）制备原生质体，观察细胞形态的变化。

第一节细菌一形态(一) 形状：基本形状球状----球菌杆状---杆菌螺旋状----螺旋菌1.球菌基本形状：圆球形、扁圆球形、椭圆球形种类(依子细胞的空间排列方式分)：➢单球菌一个方向分裂子细胞分散➢双球菌一个方向分裂子细胞成对排列➢链球菌一个方向分裂子细胞链状排列➢四联球菌二个方向分裂，子细胞田字形排列➢八叠球菌三个方向分裂，子细胞立方形排列➢葡萄球菌多个方向分裂，子细胞葡萄状排列2.杆菌基本形状➢杆状➢圆柱状➢同一种杆菌宽度比较稳定，长度易变种类➢与工农业生产关系密切➢大多数杆菌菌体分散存在，如鼠疫巴氏杆菌、大肠杆菌、麻风杆菌、痢疾志贺氏菌➢有些呈链状排列、栅状排列、八字形排列，如苏云金杆菌。

3.螺旋菌基本形状➢弯曲杆状➢包括o弧菌菌体弯曲呈弧形或逗号形，如霍乱弧菌o螺旋菌菌体回转如螺旋状，如红螺菌(二)大小单位➢微米➢1mm=1000μm➢球菌大小以直径表示:0.5-2.0微米➢杆菌宽度与球菌相似，长度:0.2-8.0微米➢螺旋菌大小以菌体两端点间距离表示(三)影响细菌形状和大小的因素➢菌龄➢环境条件o环境条件适宜的幼龄菌，表现正常的大小和形态o环境温度偏高、营养条件失调的老龄菌，菌体萎缩二、细菌的细胞结构➢所有的细菌都有共同的基本结构➢细胞壁o原生质体（细胞膜、细胞质、原核）➢某些细菌有特殊结构o如鞭毛、荚膜、芽孢等（一）基本结构1．细胞壁·功能a)维持细胞外形b)保护原生质体，在渗透压不宜的环境中保持生命力Gram staining➢1884年丹麦医生C.Gram➢涂片→结晶紫初染（紫色）→碘液处理→乙醇脱色→复红复染（红色）➢除支原体、螺旋体、细菌L型外，所有原核生物均有细胞壁，可区分为Gram阳性或阴性菌，两者在化学组成及细胞壁结构上差异显著可能原理➢结晶紫-碘复合物o阳性菌壁厚，肽聚糖含量高，结构紧密，含脂量少;酒精脱色，肽聚糖不溶于酒精，紫色不褪，复染不能进行o阴性菌相反➢肽聚糖是原核生物细胞壁特有的化学组成，青霉素等能破坏其结构或抑制其合成2．细胞膜(细胞质膜)功能a)物质转运与营养作用，渗透屏障b)呼吸作用与生物合成作用中心化学组成蛋白质 60-70% 磷脂 20-30% 多糖 2%3．细胞质：细胞膜内、除细胞核外的细胞物质形状a)无色、透明、粘稠、胶状成分b)水、蛋白质、核酸、脂类等构成c)核糖体、载色体、颗粒状内含物、气泡等4.细胞核➢没有核膜，称拟核、染色质体➢功能o贮存遗传信息➢很多细菌带有质粒o环状DNA分子，可复制、转移（二）某些细菌的特殊结构1.鞭毛a)部分细菌菌体表面产生的细长、波浪形丝状物A．有鞭毛的细菌种类➢大多数球菌无鞭毛o部分杆菌有鞭毛o所有孤菌，螺旋菌均有鞭毛o一些真核生物亦有鞭毛B.鞭毛着生位置➢依鞭毛着生位置➢侧生鞭毛菌➢周生鞭毛菌➢端生鞭毛菌C.结构D.功能➢与细菌运动有关o运动机制未详➢除具鞭毛的细菌能运动外o粘细菌、蓝细菌能滑行运动、但限于固体培养基上o螺旋体借助轴丝运动2．荚膜➢细菌细胞壁表面覆盖的一层松散的粘液性物质o具一定外形，相对稳定地附于细胞壁---- 荚膜o没有明显边缘，可扩散到周围环境---- 粘液层➢菌胶团：多个菌体共一个荚膜A.荚膜对细菌菌落的影响➢S型菌落：能产生荚膜细菌，表面光滑（smoth）➢R型菌落：不能产生荚膜细菌，表面干燥，粗糙（Rough）B.功能➢保护菌体o免受干燥➢体外贮藏营养物质3．芽孢➢某些细菌到了一定的生长发育阶段，在营养细胞内形成对不良环境条件具较强抵抗力的内生孢子（休眠体）➢形状：o圆形，椭圆形，圆柱形➢表面形状能形成芽孢的细菌➢球菌o生孢八叠球菌属➢杆菌o好气性芽孢杆菌属o厌气性梭状芽孢杆菌属➢能否形成芽孢是种的特征，与环境条件无关o能形成：到一定生长阶段即形成o不能形成：条件再恶劣都不能形成结构➢孢外壁：含耐热物质DPA（吡啶2.6一二羧酸）➢芽孢衣➢皮层➢核心形成：营养细胞部分原生质浓缩失水而成作用➢抵抗不良环境o抗热: 营养细胞 100℃ 10分芽孢 121℃ 20—30分o抗干燥o抗药性➢保存生命力:遇适宜环境,吸水膨胀,发芽生长三、细菌繁殖与群体结构1.繁殖➢裂殖：无性繁殖,进行细胞横分裂➢速度o 20—30分/代o比植物快500倍,比动物快2000倍o条件适宜，1个细胞 4万亿亿(24hours)2. 群体结构➢菌落（colony) ：固体培养基上,局限在一处大量繁殖，形成肉眼可见的群落➢菌苔：斜面或平面培养基表面形成的连片培养物➢菌膜、菌环等3. 菌落描述➢大小、形状➢隆起形状、边缘情况➢表面状态、表面光泽➢质地、颜色➢透明程度如黄单胞杆菌菌落描述为:➢较大,圆形,高凸起,边缘整齐➢表面光滑,表面金色光泽➢粘，黄色➢不透明第二节放线菌（Actinomycetes）特点➢大多数为Gram阳性菌➢具有发育程度不同的分枝丝状体➢产生分生孢子或孢囊孢子等无性孢子进行繁殖➢产生抗菌素（链霉素、庆大霉素、春雷霉素、土霉素、四环素、氯霉素、红霉素等）一.分布➢腐生➢分布区域o土壤为主o空气、淡水、海水为辅➢在含水量较少，富含有机质的中性或偏碱性土壤中分布最多二．形态结构o单细胞o原核不断复制，细胞不分裂,菌丝无隔膜o菌丝直径0.5-1mm，长度和分枝无限制➢结构完整o壁、膜、质、原核构成菌丝种类依形态和功能分：营养菌丝➢又称：基内菌丝，一级菌丝➢位置：伸入培养基内，可产生色素➢功能：吸收营养物质、水分气生菌丝➢又称：二级菌丝➢位置：生长在培养基表面向空间伸展➢功能：繁殖，输送养分、水分孢子丝➢位置：由部分气生菌丝生长发育到一定阶段分化形成，可产生孢子➢功能：繁殖、孢子着生➢形状：直形、波浪、轮生、螺旋状三．放线菌繁殖与菌落特征1.繁殖➢菌丝片段（诺卡氏属放线菌）➢无性孢子o分生孢子o裂殖方式形成（链霉菌属）o孢囊孢子o菌丝顶端形成孢子囊，内有孢囊孢子（游动放线菌科）2.菌落特征➢菌丝组成➢质地致密，表面干燥，多皱➢与培养基结合紧密，不易挑起四、代表属➢原核生物界、放线菌目、14科、56属➢与食品工业关系密切的有：链霉菌属（Streptomyces）、诺卡氏菌属（Nocardia）第三节.蓝细菌（cyanobacteria）——又称蓝绿藻、蓝藻1分布：水域（池塘、湖泊、海洋）、土壤、岩石、树皮等2 形状➢单细胞➢直径或宽度3~10um3 结构➢中心：核区➢周围o细胞质o含色素、叶绿素a 、藻胆蛋白(藻蓝素、异藻蓝素、藻红素)4 特点➢进行光合作用：放氧、光能自养➢分布广泛、生活力强➢部分能固氮➢代表属：微囊藻属（Microeystis）、鱼腥藻属（Anabaena）：红萍鱼腥藻第四节、立克次氏体（Rickettsia）➢纪念H.Ricketts ：1909年研究斑疹伤寒感染而去世➢症状：头痛→寒战、高烧→皮疹→心力衰竭死亡（12~17日）1 形状结构➢球形： 0.2~0.5um➢杆状：0.3~0.5×0.3~2um➢细胞结构完整2 特点➢Gram阴性菌➢专性细胞内寄生，离开寄主不能生存➢通过节肢动物在宿主中传播：如虱（shi）蚤（zao）蜱（pi）螨➢不引起节肢动物致病，叮咬传播给人类等。

第二章原核生物的形态、构造和功能P12-41第一节细菌细菌：是一类细胞细短（直径约0.5um,长0.5~5um）、结构简单、胞壁坚韧、二分裂繁殖、水生性强的单细胞原核生物(周德庆版P13)生活特性：喜温暖、潮湿、富含有机物微碱环境（大多数）腐生或寄生，好氧或厌氧，自养或异养一、细菌的形态与大小P121、基木形态：3种（球状杆状、螺旋状）在自然界中，杆菌最常见，球菌次之，而螺旋状的最少。

2、大小：度量细菌大小的单位是微米级（um）球状：0.5~1mm（直径)光学显微镜、油镜观察）杆状：0.2~1mm（直径）X1~80mm（长度）螺旋状：0.3~1mm（直径）X1~50mm（长度）(长度是菌体两端点之间的距离，而非实际长度）3、测定方法：显微镜测微定:显微照相后根据放大倍数进行测算4、细菌大小测量结果的影响因素1)个体差异；2)干燥、固定后的菌体会一般由于脱水而比活菌体缩短1/3-1/4；3)染色方法的影响，一般用负染色法观察的菌体较大；4)幼龄细菌一般比成熟的或老龄的细菌大；5)环境条件，如培养基中渗透压的改变也会导致细胞大小的变化。

简单染色法正染色革兰氏染色法鉴别染色法抗酸性染色法芽孢染色法死菌姬姆萨染色法负染色：荚膜染色法等细菌染色法周德庆版P15活菌：用美蓝或TTC（氧化三苯基四氮唑）等作活菌染色二、细菌的细胞结构与功能P14一般构造（一）细胞壁概念：是紧贴细胞质膜外侧的一层厚实、坚韧的外被。

主要成分：肽聚糖构成细胞壁的功能：1）固定细胞外形和提高机械强度，保护细胞免受渗透压等外力损伤2）为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需；3）渗透屏障，阻拦大分子有害物质（水解酶和某些抗生素）进入细胞；4）赋予细菌特定的抗原性、致病性和对抗生素和噬菌体的敏感性。

1、革兰氏阳性细菌细胞壁特点：厚度大（20-80nm）化学组分简单，一般只含90%肽聚糖和10%磷壁酸。

（1）肽聚糖（peptidoglycan，金黄色葡萄球菌为例）特点：由25-40层左右的网格状分子，交联度75%，厚20~80nm。

第二章原核微生物原核微生物：细菌，放线菌，蓝细菌，支原体，衣原体，立克次氏体（四菌三体）细胞型真核微生物:真菌、单细胞藻类、原生现代生物学将微生物分为病毒非细胞型亚病毒:朊病毒、类病毒、卫星病毒第一节细菌•原核微生物是指一大类没有核膜和核仁，仅含有一个由裸露的DNA分子构成的原始核区的单细胞生物。

细菌•细菌是一类细胞细而短，结构简单，细胞壁坚韧，以二等分裂方式繁殖，水生性较强的单细胞原核微生物。

一、细菌的形态与排列方式1、形态：基本形态：球状、杆状、螺旋状。

细胞的形态明显地影响着细菌的行为及其稳定性。

自然界存在的细菌中，杆菌最为常见，球菌次之，螺旋菌最少。

细菌形态的多变性•环境因素：培养温度、培养时间、培养基成分、渗透压、pH值等条件。

•典型的菌体形态：一般以在适宜条件下培养18～24小时的培养物。

•陈旧老化培养基或不适宜的环境中常出现不规则的形态，称为衰退型。

2、细菌细胞的大小：细菌的大小测量单位是um•一般细菌的大小范围：球菌：以直径表示0.5 ~ 2μm （直径）•杆菌：以宽度(或直径）×长度表示0.5~ 1 μm（直径）×1~ 5μm（长度）•螺旋菌：以宽度(或直径）×弯曲长度表示0.25~ 1.7 μm（直径）X 2~ 60 μm（长度）(弯曲长度是菌体两端点之间的距离，而非实际长度)•细菌大小的测量及表示方法如下图所示•利用显微镜测微尺，显微照相后根据放大倍数进行测算二、细菌的细胞结构（细菌是单细胞微生物）•基本结构（一般细菌共有）包括：细胞壁、细胞膜、核区、细胞质及其内含物（核糖体、气泡和储藏物）。

•特殊结构（某些细菌特有）包括：荚膜、鞭毛、纤毛、芽孢等一般结构：一般细菌都有的构造特殊结构：部分细菌具有的或一般细菌在特殊环境下才有的(1)、细胞壁细胞壁（cell wall）是位于细胞表面，内侧紧贴细胞膜的一层较为坚韧，略具弹性的细胞结构。

约占干重的10－25%不同细菌细胞壁的化学组成和结构不同，通过革兰氏染色法可将所有的细菌分为革兰氏阳性（G+）和革兰氏阴性（G‐）。

原核微生物形态结构原核微生物（Prokaryotes）是一类最原始的微生物，最主要的特点是没有真核细胞的细胞核和复杂的细胞器。

原核微生物包括细菌（Bacteria）和古细菌（Archaea），它们的形态结构多样，适应了各种生存环境，并发展出了不同的细胞结构和形态。

细菌的形态结构包括球菌、杆菌、弯曲菌、螺旋菌和分枝杆菌等。

球菌是球状的细菌，如葡萄球菌。

杆菌是长条状的细菌，如大肠杆菌。

弯曲菌是弯曲的细菌，如弯曲菌属。

螺旋菌是螺旋状的细菌，如梭菌属。

分枝杆菌是呈分枝状的细菌，如枝状放线菌。

古细菌的形态结构也多种多样。

一些古细菌形状类似球菌，如耐热菌属（Thermus）。

还有一些古细菌形状类似杆菌或链球菌，如乳杆菌属（Lactobacillus）。

还有一些古细菌形状类似弯曲菌，如泛酸弧菌属（Halobacterium）。

此外，还有一些古细菌形状类似分枝杆菌，如大道菌属（Cyanobacteria）。

细菌和古细菌的形态结构主要包括细胞壁、细胞膜、胞质和细胞质内的细胞质器。

细胞壁是细菌和古细菌的外层结构，它保护细胞免受外界环境的伤害，并维持细胞的形状。

细胞壁主要由多糖和肽聚糖构成，形成一个网状结构。

细胞壁在球菌中比较厚，给细菌提供了保护，同时也增加了细菌的抗药性。

在杆菌和弯曲菌中，细胞壁相对较薄。

细胞膜是位于细胞壁内部的一个薄膜，由脂质和蛋白质构成。

细胞膜起到了隔离细胞内外环境的作用，同时也是原核生物中进行分子运输和能量产生的场所。

细胞膜上有一些突起，称为绒毛，绒毛可以帮助细菌附着在宿主上。

胞质是原核微生物细胞内部的液体，包含了细菌或古细菌的遗传物质和其他细胞器。

细菌的遗传物质主要是以环状DNA的形式存在，称为细菌染色体。

古细菌的遗传物质也是以环状DNA的形式存在，但与细菌的染色体有所不同。

细菌和古细菌的遗传物质都没有包膜，与真核生物中存在的细胞核略有不同。

原核微生物的细胞质还包含了一些细胞质器，如核糖体、溶酶体和质膜等。

原核生物的形态、构造和功能2细菌是一类细胞细短、结构简单，胞壁坚韧，多以二分裂方式繁殖和水生性较强的原核生物。

一、细菌的形态构造及其功能：（一）形态与染色1、基本外形：球状——球菌；杆状——杆菌；螺旋状——螺旋菌。

（1）球菌：球形或近球形，根据空间排列方式不同又分为单、双、链、四联、八叠、葡萄球菌。

不同的排列方式是由于细胞分裂方向及分裂后情况不同造成的。

细胞呈球状或椭圆形。

（2）杆菌：杆状或圆柱形，径长比不同，短粗或细长。

细菌中种类最多。

（3）螺旋菌：细胞呈弯曲杆状的细菌统称为螺旋菌。

是细胞呈弯曲杆状细菌统称，一般分散存在。

根据其长度、螺旋数目和螺距等差别，分为弧菌（菌体只有一个弯曲，形似C字）和螺旋菌（螺旋状，超过1圈）。

与螺旋体，区别：无鞭毛。

弧菌：偏端单生鞭毛或丛生鞭毛螺旋菌：两端都有鞭毛细菌形态不是一成不变的，受环境条件影响（如温度、培养基浓度及组成、菌龄等）。

异常形态：一般，幼龄，生长条件适宜，形状正常、整齐。

老龄，不正常，异常形态。

畸形：由于理化因素刺激，阻碍细胞发育引起。

衰颓形：由于培养时间长，细胞衰老，营养缺乏，或排泄物积累过多引起。

2、细菌染色法由于细菌细胞既小又透明，故一般先要经过染色才能作显微镜观察。

二、细菌的细胞构造（一）细菌细胞的一般构造基本结构是细胞不变部分，每个细胞都有，如细胞壁、细胞膜、细胞核。

1、细胞壁①概念：细胞壁：是细胞质膜外面具有一定硬度和韧性的壁套，使细胞保持一定形状，保障其在不同渗透压条件下生长，即使在不良环境中也能防止胞溶作用。

真细菌的细胞壁由肽聚糖构成，而古细菌细胞壁组成物质极为多样，从类似肽聚糖的物质、假肽聚糖，到多糖、蛋白质和糖蛋白。

真细菌细胞壁由肤聚糖构成，肤聚糖是N-乙酰氨基葡萄糖(NAG)和带有交替排列的D-型或L-型氨基酸侧链的N-乙酰胞壁酸(NAM)的多聚体。

它是高度的交联的分子，使得细胞具有刚性、强度和保护细胞抵抗渗透压的裂解。

肽聚糖有许多独特的特性，如D-型氨基酸，它可作为抗生素攻击肽聚糖的靶目标(抗生素通过抑制或干扰肽聚糖合成而使细胞壁缺损)。

1、原核细胞的结构：（1）细胞壁外结构：糖被、鞭毛、菌毛（部分细菌有）（2）细胞壁（3）细胞壁内结构：细胞膜、拟核、质粒、细胞质、各种内含物、芽孢（部分细菌有）原核细胞没有细胞核和细胞器，主要形态为球形、杆形、弧形、螺旋形、放射丝状等。

大小一般在2μm-200μm之间。

鞭毛是细菌的运动器官。

菌毛使细菌吸附在固体或液体表面形成菌膜。

2、细胞壁的功能:（1）赋予细胞特定的形状（2）细胞生长、分裂等生命活动所必而（3）阻挡大分子有害物质进入细胞（4）赋予细菌特定抗原性革兰氏染色：阳性菌：细胞壁由厚厚的肽聚糖组成；阴性菌：细胞壁由一层外膜和薄的肽聚糖组成。

3、革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌结构对比：阳性阴性结构层次单层外壁层内壁层厚度20-80nm8-10nm1-8nm磷壁酸+- -脂多糖- +-脂蛋白- ++或- 肽聚糖交联度高低肽聚糖层占壁干重40~90%，层次多占壁干重5~10%，层次少对青霉素反应敏感不敏感（1）肽聚糖由N-乙酰胞壁酸和N-乙酰葡萄糖胺组成。

由五个甘氨酸组成的肽桥，它将一条四肽链中的第4个氨基酸: D-丙氨酸，和另一条四肽链的第3个氨基酸: L-赖氨酸相连。

（2）磷壁酸是革兰氏阳性菌细胞壁特有成分，酸性多糖，只与肽聚糖结合。

磷壁酸生理功能：①可以浓缩细胞周围的Mg2+,以提高细胞膜上的一些合成酶的活力②贮藏磷元素③调节细胞内自溶素的活力，以防止细胞自溶④赋予革兰氏阳性菌特异的表面抗原⑤作为噬菌体的特异性吸附受体（3）脂多糖的功能①可以吸附Mg、Ca离子的能力，增强细胞壁表面酶活性①决定了革兰氏阴性菌表面抗原的多样性①脂多糖也是噬菌体在细胞表面的吸附受体（4）内壁层又称硬壁层，由一到几层肽聚糖组成。

壁膜间隙：外膜层到细胞膜之间的间隙，含有水解酶、结合蛋白、化学受体。

4、细胞质膜、内膜结构、细胞内含物及附属结构（1）细胞质膜又称细胞膜。

包围着细胞质的一层柔软的半透膜。

厚度约10nm,由磷脂分子和蛋白质组成，也称为单位膜。