微生物学学习笔记

微生物学学习笔记

一、原核微生物

1、特征：无核膜包裹的双链环状DNA（一些结合类组蛋白H-NS、HU、Fis、IHF等）；缺乏单位膜分割包围的细胞器；核糖体为70S型。

2、分类：细菌（真细菌）、古生菌

3、构造

（1）、细胞壁

1）、革兰氏阳性菌：90%肽聚糖（25~40层）和10%磷壁酸，一般无脂质和蛋白质。

肽聚糖（黏肽、胞壁质、黏质复合物），真细菌细胞壁特有。

单体组成：双糖单位（β-1，4-糖苷键）、四肽尾（L型与D型交替、第三肽

必须有两个氨基以形成肽桥）、肽桥

磷壁酸主要成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。

分类：壁磷壁酸、膜磷壁酸（跨越肽聚糖层并与细胞膜交联）。

功能：提高细胞周围Mg2+浓度；贮藏磷元素；增强致病菌对宿主粘连；特

异表面抗原；噬菌体特异吸附受体；调节自溶素活力。

2）、革兰氏阴性菌：肽聚糖少（1~2层），机械强度弱。

四肽尾第三个氨基为特有的内消旋二氨基庚二酸。

没有肽桥，单体间靠第四个氨基酸的羧基和第三个氨基酸氨基相连。

外膜（磷脂、脂蛋白和脂多糖:决定表面抗原决定簇的多样性；吸附Mg2+、

Ca2+；内毒素的物质基础；控制物质进出细胞；噬菌体的吸附受体磷脂和脂

蛋白。）

外膜蛋白、周质空间/壁膜间隙（周质蛋白：水解蛋白、结合蛋白、受体蛋 白、合成酶类）

项目革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌

细胞壁厚度

层次

肽聚糖厚度

磷壁酸

外膜（LPS）

孔蛋白

脂蛋白

周质空间

溶质通透性厚（20-80nm）

1

厚

有

无

无

无

无或窄

强

薄（8-11nm）

2

薄

无

有

有

有

有

弱

肽聚糖四肽尾中Lys

四肽尾中m-DAP Gly五肽等短桥有

无

有

无

有

无

细胞细胞硬度

产芽孢

鞭毛基体硬

有的产

2个环

较软

不产

4个环

对理化因子抗性对机械力

青霉素、磺胺

链霉素、氯霉素、

四环素

阴离子去污剂

碱性染料

溶菌酶处理后抗性强

敏感

较抗

敏感

敏感

形成原生质体

抗性弱

较抗

敏感

较抗 较抗

形成球状体

其他产毒素以外毒素为主以内毒素为主

3）、抗酸细菌：特有分歧菌酸，化学组成为支链羟基脂质。

4）、缺壁细菌：

L型细菌：自发突变形成遗传性稳定的细胞壁缺陷。

原生质体：人为除尽革兰氏阳性菌细胞壁。

球状体：残留部分细胞壁的革兰氏阴性菌。

支原体：进化形成的无壁原核生物，细胞膜含有甾醇，仍有较高机械强度。

5）、细胞壁功能：

1、固定细胞外型，提高机械强度；

2、细胞的生长、分裂和鞭毛运动必须；

3、机械屏障；

4、抗原性和致病性（脂多糖LPS）；

5、噬菌体的侵染位点；

6、一些抗生素的敏感性。

6）、肽聚糖的合成

近20步，分3个阶段。

在细胞质中的合成：葡萄糖合成N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸；由N-乙酰胞壁酸合成Park 核苷酸

在细胞膜上的合成：类脂载体细菌萜醇帮助穿过疏水的细胞膜。

在细胞膜外的合成：转糖基作用（横向连接形成β-1，4-糖苷键）；转肽作用（纵向连接）。

7）、古生菌的细胞壁

假肽聚糖细胞壁（N-乙酰葡糖胺和N乙酰塔罗糖胺糖醛酸，β-1，3-糖苷键）；

独特多糖细胞壁（G+，含半乳糖胺、葡糖醛酸、葡萄糖和乙酸）；

硫酸化多糖细胞壁（G+，盐球菌属，极端嗜盐以中和硫酸根负电性，含葡萄糖、甘露糖、半乳糖和它们的氨基酸以及醣醛酸和乙酸）； 糖蛋白细胞壁（G-，盐杆菌属，极端嗜盐，糖蛋白含大量酸性氨基酸，中和高浓度Na+）；蛋白质细胞壁（G-）。

（2）、原生质体

1）、细胞质膜

与真核细胞膜相比，蛋白质含量特别高，一般无胆固醇等甾醇（支原体除外）。

磷脂双分子层，液态镶嵌模型。

重要的细胞代谢活动中心。

细菌细胞膜的功能：营养物质和代谢产物的选择性输送；维持细胞内正常渗透压；合成细胞壁和糖被的各种组分；氧化磷酸化或光合磷酸化能量代谢的酶系，细胞

产能；鞭毛的着生和供能；DNA复制的起始与分离。

古生菌的细胞质膜：亲水头（甘油）与疏水尾（烃链）通过醚键而不是酯键（真细菌为酯键）连接；组成疏水尾的烃链是异戊二烯重复单位；存在独特的单分子层或

单双分子层的混合（烃链侧链间发生共价融合）；甘油分子的3C上可连

接硫酸酯、多糖等；独特的脂质。

2）、细胞质和内含物

细胞质主要成分为核糖体、贮藏物、质粒、酶类、中间代谢物和吸入的营养物等。

贮藏物：分为碳源及能源类（糖原、聚-β-羟丁酸PHB、硫粒）、氮源类（藻青素、藻青蛋白）、磷源（异染粒）。

磁小体（趋磁细胞）：Fe3O4颗粒外包磷脂、蛋白或糖蛋白膜，导向作用、储存铁元素和能量。羧酶体：含1，5-二磷酸核酮糖羧化酶，自养细菌CO2的固定。

气泡：光合自养型水生细菌，调节细胞比重。

3）、核区

无核膜结构，无固定形态。

拟核：部分是环状双链DNA分子，一般为单倍体，负责编码细菌必要的遗传信息。

质粒：染色体外DNA能自主复制的遗传因子，双链环状，一个或多个，负责编码非必要遗传信息。

4）、芽孢

某些细菌在生长发育后期在细胞内形成的一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体。

特点：主要产芽孢的为好氧的芽孢杆菌属和厌氧的梭菌属；生物界中抗逆性最强的生命体；是细菌的休眠体，适宜条件下可重新转变为营养细胞（隐生态：不能检查出任何代谢活力）；细菌分类和鉴定中的重要指标。

结构：胞外壁、芽孢衣、皮层、核心（芽孢壁、芽胞膜、芽孢质、核区）。

皮层占很大体积，含吡啶二羧酸钙盐DPA-Ca，不含磷壁酸，特有芽孢肽聚糖（交联度小，较多游离带电基团），含水量70%，略低于营养细胞80%，渗透压高。

核区含水量低，含较高量酸溶小芽孢蛋白，芽孢壁不含磷壁酸，芽孢质含有DPA-Ca。

芽孢的萌发：包括活化、出芽和生长。萌发剂包括营养物质、非营养物质和物理方法等。活化作用可逆。

伴胞晶体：δ内毒素，在形成芽孢时产生。可用作生物杀虫剂。

细菌的其他休眠结构：孢囊、粘孢子、外生孢子

（3）、细胞壁以外的构造

1）、糖被

包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质。

在壁上有固定层：荚膜（层次厚）、微荚膜（层次薄）包裹在单个细胞上

糖被松散、未固定在壁上：粘液层

包裹在细胞群上：菌胶团

组成：多糖（居多）、多肽、多糖与多肽、蛋白质

荚膜的功能：保护作用；贮藏养料；透性屏障或离子交换，保护细菌免受重金属离子毒害；

表面附着作用（龋齿）；细菌间信息识别；堆积代谢废物。

2）、S层

一层包围在原核微生物细胞壁外、有大量蛋白质或糖蛋白以方块形或六角形方式排列的连续层。

功能：决定或维持细胞的形状；与细胞膜之间形成周质空间——细胞器；保护和分子筛作用。

3）、鞭毛

生长在某些细菌体表的长丝状、波曲的蛋白质附属物，数目不等，具有运动能力。

判断是否有鞭毛：电镜观察、鞭毛染色（单宁酸）、暗视野显微镜直接观察细菌悬液、半固体培养基培养、平板菌落直接观察。

弧菌、螺旋菌一般都有鞭毛，一般芽孢杆菌有鞭毛，球菌一般没有。

着生方式：端生（一端生、两端生）、周生、侧生。

鞭毛运动与原核生物的趋向性有关，鞭毛运动速度极快，呈旋转运动。

结构：G-菌由基体、钩形鞘、鞭毛丝组成。

基体：由L环（连外膜）、P环（连肽聚糖内壁）、S-M环（内环）4个环组成。Mot 蛋白驱动S-M环快速旋转，S-M环基部存在Fli蛋白组成C环，指令鞭毛旋转

方向，系统能量来自细胞膜内外质子梯度。

G+菌仅有S-M环，钩形鞘和鞭毛丝同G-菌。

鞭毛生长方式：顶端生长，自我装配。

生物学功能：运动、毒力、抗原性。

微生物运动方式：气泡、磁小体、鞭毛、滑移运动、纤毛（真核生物）

4）、菌毛

与鞭毛相比较直、短、多。一般存在于G-菌，用于黏附。

5）、性毛 构造成分与菌毛基本相同，比菌毛长，见于G-菌雄性菌株表面。

功能：细菌结合过程中使雄性菌株与雌性菌株紧密相联。

6）、鞘

许多细菌共处，保护和附着。

二、原核微生物的细胞形态及繁殖方式

常见的原核微生物：细菌、螺旋体、粘细菌、放线菌、蓝细菌、蛭弧菌、衣原体、支原体、立克次氏体、古生菌

三域系统：真细菌、古细菌、真核生物

1、细菌

狭义的细菌指细胞细短、胞壁坚韧、通常以二分分裂繁殖的原核生物。

基本形态：球菌（微球菌、双球菌、四联球菌、八叠球菌、链球菌、葡萄球菌）、杆菌（种类最多）、螺旋菌（弧菌、螺菌）。

其他形态：柄细菌、丝状细菌、支原体。

繁殖方式：均等分裂（二分分裂、复分裂）、不均等分裂（异型分裂、出芽繁殖）、有性生殖。

2、螺旋体

菌体细长并弯曲呈螺旋状的单细胞原核微生物，G-。通过轴丝（周质鞭毛）运动，二分裂。结构：原生质柱（原生质体和细胞壁）、轴丝（周质鞭毛）、外鞘。菌体柔软。

分类：腐生型和寄生型。

3、粘细菌

生活史在原核生物中最复杂。基因组在原核生物中最大，表现出行为的社会性。

分类：按子实体（粘细菌与标桩菌）和食性（溶纤维亚群和溶菌亚群）。

生活周期包括营养细胞和子实体（含有休眠体粘孢子）。营养细胞是G-菌，好氧，无鞭毛，包裹在黏液层中，能运动，二分裂。子实体颜色鲜艳，光的诱导和光保护作用。

4、放线菌