第一章原核微生物的形态、结构与功能

第一章 原核微生物的形态、结构与功能 简单介绍原核生物和真核生物的区别 1、原核生物细胞有明显的核区，核区只有一条染色体。真核细胞内有明显的核，称为真核，外有核膜，有多条染色体。 2、原核细胞有中间体，真核细胞无中间体。 3、原核细胞一般较小，真核细胞较大。

第一节 细菌 一、细菌个体形态和大小 一、细菌个体形态 球菌：单球、双球、链球、四联、八叠、葡萄球菌 细菌 杆菌：长杆菌、短杆菌、球杆菌、棒杆菌、链杆菌 螺旋菌：弧菌、螺旋菌 需要强调的是以上形态不是固定不变的。一种细菌在不同的环境下，形态是不同的。例如，其形态与培养温度、培养基的成分与浓度、培养时间有关。 各种细菌在幼龄时和适宜的环境条件下表现出正常的形态。当培养条件变化或菌体变老时，常常引起形态的改变，尤其是杆菌。有时菌体显著伸长呈丝状、分枝状或呈膨大状，这种不整齐的形态称之为异常形态。 （二）、细菌个体大小 细菌的个体很小，须用显微镜放大数百倍后，才能看见。一般以微米作为长度单位。人肉眼可见到十分之一毫米以上大小的东西，二细菌只有几个微米，故肉眼不可见。 由于细菌形态和大小在环境条件改变时也发生改变，故观察细菌大小和形态时，应选用在适宜的培养基上，经过18-24小时培养的幼龄菌体为宜。 二、细菌细胞的结构 细菌的基本结构包括：细胞壁、细胞膜、细胞质及细胞核。 特殊结构有：荚膜、鞭毛和芽孢。（见课本图1-6） 三、细菌的繁殖 细菌从自然环境或培养基中获得能量和营养物质，经代谢转化后形成新的细胞物质，菌体随之形成，最后由一个母细胞产生两个或两个以上子细胞的过程称为繁殖。细菌繁殖主要是以无性繁殖为主，其中以裂殖方式为主要形式。 细菌分裂过程可以分为细胞核及细胞质分裂、横隔壁形成和子细胞分离三个过程。 少数细菌可进行芽殖，如生芽杆菌（Blastobacter）、生丝微菌属（Hyphomicrobium）。 四、细菌的培养特征 细菌的培养特征是指细菌在培养基上所表现的群体形态和生长情况。它是细菌分类鉴定的依据。主要包括以下三个方面。 （一）、细菌的菌落特征 将单个细菌细胞接种到适宜的培养基中，在适宜的条件下细菌迅速生长繁殖，经过一定时间后，由于细胞生长受到各种因素的限制，因而可在培养基表面或里面聚集形成一个肉眼可见的，具有一定形态的子细胞群体，称之为菌落（colony）；而由多个同种细胞密集接种长成的子细胞群体则称为菌苔（lawn）。 各种细菌在一定条件下形成的菌落特征具有一定的稳定性和专一性，是观察菌种的纯度、辨认和鉴定菌种的重要依据。菌落特征包括大小、形状、边缘、光泽、质地、透明度、颜色、隆起和表面状况等。 （二）、细菌的斜面培养特征 采用划线接种的方法，将菌种接种到试管斜面上，在适宜的条件下经过一定的时间培养后可对其进行斜面培养特征的观察。细菌的斜面培养特征包括菌苔的生长程度、形状、光泽、质地、透明度、颜色、隆起和表面状况等。 （三）、细菌的液体培养特征 将细菌接种到液体培养基中，经过一定时间培养后即可对其进行观察，细菌的液体培养特征包括表面状况、混浊程度、沉淀状况、有无气泡和色泽等。 思考题 1、什么是肽聚糖？了解细菌细胞壁肽聚糖结构有事么意义？ 答：肽聚糖是细菌细胞壁的主要成分。是由聚糖骨架、四肽侧链和交联桥三部分组成（革兰氏阴性细菌肽聚糖无交联桥）。 由于肽聚糖是细菌细胞壁的主要成分，凡能破坏肽聚糖结构或抑制其合成的物质，大多数损伤细胞壁而杀伤细菌。。如青霉素能干扰甘氨酸交联桥与四肽侧链上的D-丙氨酸之间的连接，是细菌不能合成完整的细胞壁，亦可导致细菌的死亡。而动物细胞无细胞壁，故对人体无害。 2、比较革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌的细胞壁的成分和结构。 答：革兰氏阳性细菌的细胞壁较厚，其主要成分是肽聚糖，约有15-20层，各层之间交联率较高，组成三维立体框架，结构坚固致密。革兰氏阴性细菌的细胞壁较薄，结构复杂，肽聚糖含量少，只有1-3层，交联率较低，不能形成三维立体框架结构，在肽聚糖层外还有三层结构，即脂蛋白、外膜、脂多糖，其主要成分是脂类物质。 由于上述革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌在细胞壁上显著差异，进而导致这两类细菌在染色反应、抗原性、毒性以及对溶菌酶和某些抗生素的敏感性等方面都有很大不同。 3、什么是革兰氏染色法？有什么意义？ 答：1884年丹麦科学家革兰氏（Gran）试验成功了用于鉴别不同种类细菌的经验染色法——革兰氏染色法。其步骤是：结晶紫——碘液酶染——95%乙醇脱色——蕃红复染。蓝紫色——革兰氏阳性细菌，G+。紫红色——革兰氏阴性细菌，G—。上述这类反应称之为革兰氏阳性反应和革兰氏阴性反应，它对细菌的的分类鉴定及为重要。 4、革兰氏染色的原理是什么？ 答：革兰氏阴性细菌的细胞壁中，由于类脂物质含量较高，染色后用脂溶剂95%乙醇进行处理时，溶解了类脂物质，壁的通透性增加，至使结晶紫与碘形成的复合物被乙醇提出。革兰氏阳性细菌由于细胞壁中肽聚糖含量较高，染色后用95%乙醇进行处理时，由于乙醇的脱水作用，而使细胞壁肽聚糖层中的孔径变小，通透性降低，故能阻止结晶紫与碘复合物流出，仍保留在细胞中，而呈不同的颜色（紫色）。 5、什么是细胞膜？什么是中间体？他们的功能是什么？相互有什么关系？ 答：细胞膜是位于细胞壁内侧，紧包住细胞质，柔软而富有弹性的一层薄膜，具有双层膜结构，含70%蛋白质，20-30%脂质。其功能是个有生命的部分，是细菌代谢活动的重要中心。 （1）、控制营养物质和代谢产物进出细胞。 （2）、好氧菌的细胞膜上，含有细胞色素和其他呼吸酶系统，包括某些脱氢酶，可以转移电子，完成氧化磷酸化作用，参与细胞呼吸的作用，与能量的产生、储存和利用有关。 （3）、胞膜上含有许多与合成代谢有关的酶系统。 中间体：某些细菌中细胞膜向内陷入细胞质中，折叠而形成层状、管状、或囊状的结构，称为中间体。其功能是参与DNA的复制和分离、酶和其他蛋白质的分泌，以及细胞分裂时的横隔形成。 6、什么是荚膜？化学成分是什么？有什么生理功能？ 答：某些细菌在细胞壁外，包缠着一层粘性物质，并且有一定的外形，相对稳定地附于细胞壁之外，其厚度在0。2微米以上，称之为荚膜。化学成分：90%是水分，多数细菌的荚膜由胞外多糖组成，少数是多肽。荚膜的生成与遗传性和环境条件有关。功能：保护菌体，贮藏营养物质和致病力。 7、鞭毛和纤毛有何不同？ 答：鞭毛：是由菌体内鞭毛基粒上长出一条细长呈波浪状的丝状体，穿过细胞壁伸出体外，是运动器官。 纤毛：菌体上生长的无数线状纤毛，与粘附性有关，与鞭毛不同之处在于比鞭毛更细，且短而直，数目也多，遍布菌体表面。 8、什么是芽孢？有何特性？ 答：有些细菌当长到一定时期繁殖速度下降，菌体的细胞原生质浓缩，在细胞内形成圆形、椭圆形或圆柱形的孢子，对不良环境具有较强抗性的休眠体，称之为芽孢（菌体在形成芽孢之前称之为繁殖体或营养体）。 特性： （1）有较厚的闭合高度的折光性，在显微镜下为透明体。 （2）芽孢难以着色，为了便于观察常常采用特殊的染色方法——芽孢染色法（用强染色剂和加热染色）。 （3）对不良环境（干燥、热、化学药剂）有较强的抗性。 9、芽孢形成的条件是什么？有何实践意义？ 答：条件： （1）主要有遗传性决定的，即有形成芽孢基因控制。 （2）外界环境的影响。某些无机盐、活性炭、可溶性淀粉、营养缺乏等因素，可以抑制基因的表达。 实践意义：由于芽孢对干燥、热和化学药剂具有很强的抗性，自然给食品灭菌带来很多困难，所以当进行食品灭菌时，判定食品灭菌是否彻底，应该以亚包是否被杀死为准。 10、什么是菌落？细菌菌落有何特点？ 答：在固体培养基的表面或深层，有一个活菌细胞繁殖起来，形成能用肉眼观察大的群落称之为菌落。不同种类细菌所形成的菌落，在大小、硬度、光泽、颜色和透明度等方面都有差异。在不同培养条件下，即使同一种细菌的菌落，其特性也可能有某些不同。就一般而言，同一种细菌用同一种培养基，在相同的培养条件下，所形成的菌落，大体表现为相同形态特征。细菌形态的菌落特征既受遗传性的控制，也受环境条件的影响。菌落是识别和鉴定细菌的重要特征之一。 11、细菌的分类依据有哪些？ 答：（1）形体特征；（2）培养特性；（3）生理特性；（4）生化反应；（5）血清学反应；（6）生态；（7）细胞的化学成分；遗传学特性。 12、细菌的分类系统。 答：目前国际上运用最多的是《伯捷氏鉴定细菌手册》，1997年出版了第八版，目前已出版了第九版。第八版由14个国家128位细菌分类专家集体编。分为19个部，每个部里再列出科、属、种、变种、亚种、型、菌株或品系、群。 13、举例说明细菌中的名命名法则。 答：如金黄色葡萄球菌(Staphylococus aureus Rosenbach 1939)， Staphylococus是属名；aureus是形容词（金黄色的）；Rosenbach是人名；1939是发现年份。一般只写学名，省略人名及年代，印刷时属以下学名用斜体字。 五、食品中常见的细菌 1、假单胞杆菌 具有很强的分解脂肪和蛋白质的能力，是引起食品腐败变质的主要细菌。 2、醋酸杆菌属 具有很强的氧化能力，可将乙醇氧化成乙酸，主要用于制造食醋，以及日常生活中危害水果、蔬菜，使酒、果汁变酸。 3、无色杆菌属 G—杆菌，分布于土壤中，多数能分解葡萄糖产酸，使禽肉、和海产品变质发粘。 4、产碱杆菌属 不分解糖产酸，能生成色素，使乳制品及其他动物性食品产生粘性而变质，能在培养基上产碱。 5、黄杆菌属 菌落可产生黄色、桔红色、红色或褐色非水溶性色素，有很强的分解蛋白质的能力，可产生热稳定性的胞外酶，故可在低温下使乳剂乳制品酸败。有的黄杆菌可在4oC条件下引起牛乳变粘等，对禽、鱼、蛋等食品同样引起腐败变质。 6、埃希氏杆菌(Escherichia) 食品中重要的腐生菌，存在于人及动物的肠道中，在水、土壤中也极为常见。大肠杆菌是食品卫生的指示菌。 7、沙门氏菌（salmonella） 该菌常常污染鱼、肉、禽、乳、蛋，特别是肉类，是人类重要的肠道致病菌，误食有此菌污染的食品，可引起肠道传染病或食物中毒。 8、变形杆菌 G—，卵圆形，幼龄时呈丝状，周生鞭毛，运动性强。广泛分布于水、土壤