第二章原核微生物一般形態(tài)及特征細菌細胞基本構(gòu)造與特殊結(jié)構(gòu)生長繁殖的培養(yǎng)特征微生物（病毒）古生菌（Archaea）細菌（Bacteria）真菌（酵母、霉菌、蕈菌等）非細胞型細胞型原核微生物真核微生物（Eukarya）細菌又稱真細菌（eubacteria），包括普通細菌、放線菌、藍細菌、支原體、立克次氏體和衣原體等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(guān)系更近，而其細胞構(gòu)造卻與真細菌較為接近，同屬于原核生物。Eubacteria

（真細菌）Archaebacteria（古細菌）eukarya（真核生物）第一節(jié)細菌（bacteria）一、一般形態(tài)及細胞結(jié)構(gòu)（一）個體形態(tài)和排列球狀桿狀螺旋狀基本形態(tài)1、球狀

細胞個體呈球形或橢圓形，不同種的球菌在細胞分裂時會形成不同的空間排列方式，常被作為分類依據(jù)。金黃色葡萄球菌2、桿狀

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。

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)。枯草芽孢桿菌地衣芽孢桿菌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。(寄生性弧菌-----蛭弧菌)霍亂弧菌螺旋菌：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。細胞壁堅韌，菌體較硬。4.絲狀菌另外，在環(huán)境工程中，我們經(jīng)常會遇到一種被稱為絲狀菌的菌體形態(tài)，在水體、潮濕土壤及活性污泥中普遍存在，如球衣菌、發(fā)硫菌、貝日阿托氏菌等。所謂絲狀菌，其實是由柱狀或橢圓狀的細菌細胞一個一個連接而成的，外面有透明的硬質(zhì)化的粘性物質(zhì)包裹（稱為鞘）。所以它實際上是一種細菌的群體形態(tài)，故從嚴格意義上來說，是不應(yīng)把它列為細菌的個體形態(tài)的，但從實際應(yīng)用的角度，這種分法也是有價值的。CyanobacteriumScytonemasp.(filamentousprokaryote)浮游球衣菌(Sphaerotilusnatans)諾卡氏菌屬微絲菌屬活性污泥中的絲狀菌亮發(fā)菌硫細菌類發(fā)硫菌透明顫菌貝日阿托氏菌顯微鏡下的絲狀菌細菌的大小？單位表示：微米（μm）球菌測直徑，0.5～2μm

桿菌測長×寬，1～5μm

×0.5～1μm

螺旋菌測菌體兩端點的距離，2～60μm，寬0.25～1.7μm（二）大小

各類微生物大小關(guān)系比較（二）大小（二）大小最小：與無細胞結(jié)構(gòu)的病毒相仿（50nm）最大：肉眼可見（0.75mm）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（三）細胞的結(jié)構(gòu)特殊構(gòu)造：部分細菌具有的或一般細菌在特殊環(huán)境下才有的構(gòu)造一般構(gòu)造：一般細菌都有的構(gòu)造

細菌細胞的構(gòu)造基本結(jié)構(gòu):細胞壁細胞膜細胞質(zhì)核質(zhì)體特殊結(jié)構(gòu):莢膜芽孢鞭毛質(zhì)粒細菌細胞的主要特征:無核膜、核仁，僅有裸露的DNA鏈形成的核區(qū)域，稱核質(zhì)體；無細胞器；核糖體為70S；1、細胞壁1）概念：

細胞壁（cellwall）是位于細胞表面，內(nèi)側(cè)緊貼細胞膜的一層較為堅韌，略具彈性的細胞結(jié)構(gòu)。細胞壁的化學(xué)組成：肽聚糖、蛋白質(zhì)、脂類細胞壁（cellwall）肽聚糖（peptidoglycn)的結(jié)構(gòu)細菌的獨特成分霉菌：幾丁質(zhì)植物；纖維素N－乙酰葡萄糖胺和N－乙酰胞壁酸及許多氨基酸相連2）革蘭氏染色與細胞壁：簡單染色法

正染色

革蘭氏染色法鑒別染色法抗酸性染色法

芽孢染色法

死菌

姬姆薩染色法

負染色：莢膜染色法等

活菌：用美藍或TTC（氧化三苯基四氮唑）等作活菌染色

（1）革蘭氏染色細菌染色法肽聚糖與革蘭氏染色細胞壁成分是細菌分類鑒定的重要依據(jù)之一：G+和G－肽聚糖肽聚糖1、用堿性染料結(jié)晶紫對菌液涂片進行初染2、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(jié)合得更固。3、用乙醇或丙酮沖洗進行脫色。在經(jīng)歷脫色后仍將結(jié)晶紫保留在細胞內(nèi)的為革蘭氏陽性細菌，而革蘭氏陰性細菌的結(jié)晶紫被洗掉，細胞呈無色。4、用一種與結(jié)晶紫具有不同顏色的堿性染料對涂片進行復(fù)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的原理革蘭氏染色的機制：1、革蘭氏染色與等電點的關(guān)系G+菌的等電點低于G-菌，所帶負電荷更多，因此，它與結(jié)晶紫的結(jié)合力較大，不易被乙醇脫色。2、革蘭氏染色與細胞壁的關(guān)系G+菌細胞壁的脂類少，肽聚糖多，G-菌則相反，故乙醇容易進入G-菌細胞，進行脫色。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(zhì)（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(zhì)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(zhì)基礎(chǔ)。2、細胞膜1）概念：細胞質(zhì)膜（cytoplasmicmembrane），又稱質(zhì)膜（plasmamembrane）、細胞膜（cellmembrane）或內(nèi)膜（innermembrane），是緊貼在細胞壁內(nèi)側(cè)、包圍著細胞質(zhì)的一層柔軟、脆弱、富有彈性的半透性薄膜，厚約7～8nm，由磷脂（占20%～30%）和蛋白質(zhì)（占50%～70%）組成。2）細胞膜的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)模型：（1）磷脂親水的極性端疏水的非極性端在極性頭的甘油3C上，不同種微生物具有不同的R基，如磷脂酸、磷脂酰甘油、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰膽堿、磷脂酰絲氨酸或磷脂酰肌醇等。非極性尾則由長鏈脂肪酸通過酯鍵連接在甘油的C1和C2位上組成，其鏈長和飽和度因細菌種類和生長溫度而異。（2）膜蛋白具運輸功能的整合蛋白（integralprotein）或內(nèi)嵌蛋白（intrinsicprotein）具有酶促作用的周邊蛋白（peripheralprotein）或膜外蛋白(extrinsicprotein)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。3）細胞膜的生理功能：①選擇性地控制細胞內(nèi)、外的營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物的運送；②是維持細胞內(nèi)正常滲透壓的屏障；③合成細胞壁和糖被的各種組分（肽聚糖、磷壁酸、

莢膜多糖等）的重要基地；④膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代謝的酶系，是細胞的產(chǎn)能場所；⑤是鞭毛基體的著生部位和鞭毛旋轉(zhuǎn)的供能部位。細胞質(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)細菌還有類囊體、羧酶體、氣泡或伴孢晶體等。3、細胞質(zhì)和內(nèi)含物1）概念：

細胞質(zhì)（cytoplasm）是細胞質(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。含水量約80%。2）顆粒狀貯藏物(reservematerials)：內(nèi)含顆粒：細菌生長到成熟階段，因營養(yǎng)過剩形成一些貯藏顆粒，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。

糖原：大腸桿菌、克雷伯氏菌、芽孢桿菌和藍細菌等

碳源及能源類聚β-羥丁酸（PHB）：固氮菌、產(chǎn)堿菌和腸桿菌等硫粒：紫硫細菌、絲硫細菌、貝氏硫桿菌等貯藏物藻青素：藍細菌藻青蛋白：藍細菌

磷源（異染粒）：多聚磷酸鹽顆粒（迂回體），迂回螺菌、白喉棒桿菌、結(jié)核分枝桿菌氮源類①聚-β-羥丁酸(poly-β-hydroxybutyrate,PHB)PHB于1929年被發(fā)現(xiàn)，至今已發(fā)現(xiàn)60屬以上的細菌能合成并貯藏。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。②多糖類貯藏物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(xué)顯微鏡下看到。糖原粒淀粉粒有的細菌積累淀粉粒，用碘液染成深蘭色。③異染粒(metachromaticgranules)在暗視野顯微鏡下看到的迂回螺菌(Spirillum

volutans)異染粒（迂回體）顆粒大小為0.5～1.0μm，是無機偏磷酸的聚合物，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，并可降低細胞的滲透壓。④藻青素（cyanophycin）一種內(nèi)源性氮源貯藏物，同時還兼有貯存能源的作用。通常存在于藍細菌中。由含精氨酸和天冬氨酸殘基（1:1）的分枝多肽所構(gòu)成，分子量在25000～125000。⑤硫粒（sulfurglobules）很多真細菌在進行產(chǎn)能代謝或生物合成時，常涉及對還原性的硫化物如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(nèi)以折光性很強的硫粒的形式積累硫元素。當(dāng)環(huán)境中還原性硫缺乏時，可被細菌重新利用。（三）細胞的結(jié)構(gòu)6）載色體（Chomatophore）光合細菌進行光合作用的部位相當(dāng)于綠色植物的葉綠體特殊的休眠構(gòu)造——芽孢1）概念某些細菌在其生長發(fā)育后期,或者在遇到外界不良環(huán)境時，細胞質(zhì)濃縮凝集，可在細胞內(nèi)形成一個圓形或橢圓形的抗逆性休眠體，稱為芽孢。由于每一細胞僅形成一個芽孢，故它無繁殖功能。1．多層結(jié)構(gòu)功能由內(nèi)至外，依次為①芽孢外壁

②一層或幾層芽孢衣

主要成分是角蛋白，非常致密，通透性差，能夠阻止各類化學(xué)物質(zhì)包括殺菌劑的進入；由蛋白質(zhì)、脂類和糖組成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(biāo)。芽孢是細菌的休眠體，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(biāo)。芽孢與營養(yǎng)細胞相比化學(xué)組成存在較大差異，容易在光學(xué)顯微鏡下觀察。（相差顯微鏡直接觀察；芽孢染色）能形成芽孢的細菌種類不多，最主要的是芽孢桿菌屬（Bacillus）和梭菌屬（Cletridium），它們都是革蘭氏陽性菌。很多都是強致病菌，如肉毒梭菌、破傷風(fēng)梭菌，有些形成的芽孢膨大，寬度明顯超過菌體。含芽孢的梭菌芽孢寬度超過菌體，使細胞呈梭狀炭疽芽孢桿菌…..生物恐怖主義者為什么會看中這種細菌呢？首先因為炭疽是一種嚴重的疾病，分布又非常廣泛。…...還因為它幾乎是一種永不死亡的細菌，-----它們能夠形成芽孢，因而很不容易死亡。在環(huán)境惡劣的時候，細菌內(nèi)部會有一小部分濃縮起來，在這一部分周圍形成幾層堅硬的殼。里面的生命活動變得非常緩慢，而殼外面那部分就死亡消失了，這就是芽孢。環(huán)境條件一變好，殼里面的部分會像“發(fā)芽”一樣長出來。芽孢的形成對于產(chǎn)芽孢菌度過困境有著極為重要的意義，芽孢可在普通條件下保存幾年甚至幾十年都依然可以復(fù)活。在實驗室進行滅菌處理時，由于芽孢最難殺死，滅菌手段主要考慮的是殺滅芽孢；（＊如何殺滅芽孢呢？）

芽孢菌普遍存在于處理各類有毒廢水中，并對水質(zhì)凈化起著十分重要的作用。位置：細胞質(zhì)中，細胞核染色體外或附著在染色體上成分：DNA特點：a.質(zhì)粒可以從菌體內(nèi)自行消失，也可人為消除或抑制；b.沒有質(zhì)粒的細菌，可通過接合、轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)導(dǎo)等方式，從具有質(zhì)粒的細菌中獲得，但不能自發(fā)產(chǎn)生；c.質(zhì)粒既可自我復(fù)制，穩(wěn)定遺傳，也可插入染色體中或與外源DNA片斷共同復(fù)制增殖或轉(zhuǎn)移。分子量較染色體小，約2~100×106dalton，也是共價閉合環(huán)狀雙螺旋結(jié)構(gòu)，可以是一個或若干個，每個可以有幾個甚至50~100個基因。質(zhì)粒（plasmid）作用：按質(zhì)粒功能可分為：抗藥性質(zhì)粒（R因子）致育性質(zhì)粒（F因子）大腸桿菌素質(zhì)粒（Col因子）等應(yīng)用：遺傳工程的重要工具另外，有的質(zhì)粒對某些金屬離子具有抗性；有的質(zhì)粒對紫外線具有抗性；有的質(zhì)粒對X射線具有抗性；有的質(zhì)粒能分解樟腦、二甲苯、汞等。質(zhì)粒作用與應(yīng)用

在細胞壁外常圍繞著一層粘液，厚薄不一。比較薄時稱為粘液層，相當(dāng)厚時稱莢膜。莢膜（capsule）成分：主要是多糖和多肽。作用（1）抗干燥、抗吞噬；（2）貯藏物質(zhì)（可作為細菌的碳源；（3）在水處理中，莢膜能吸附廢水中的有機物、無機固體物及膠體物，把它們吸附在細胞的表面，有利于對其的吸收降解。應(yīng)用：菌膠團容易混淆的幾個概念：粘液層：也是細胞壁表面的粘性物質(zhì)，區(qū)別在于它于周圍環(huán)境無明顯的邊緣；菌膠團：多個細菌個體排列在一起，由公共莢膜包圍形成一定形狀的細菌集團；

菌膠團的形成對水處理具有十分重要的意義，它是廢水生物處理（活性污泥處理）中的常見微生物集合形式。鞘（衣鞘）：絲狀菌形成時，在外面形成的透明的硬質(zhì)化的物質(zhì)。生長繁殖的培養(yǎng)特征固體培養(yǎng)基上:菌落(colony)：

指微生物細胞在一定條件下，在固體培養(yǎng)基表面形成的肉眼可見的微生物群體。若來自一個細胞，則為純培養(yǎng)或稱克隆(clone)。菌苔(lawn)：

大量細菌的菌落連成一片。生長繁殖的培養(yǎng)特征液體培養(yǎng)基上：均勻混濁沉淀生長表面生長培養(yǎng)皿通常稱平板細菌在培養(yǎng)基上生長，會形成各種顏色和外觀的菌落。純化的菌落是菌種鑒定、通過誘變技術(shù)或基因工程改良的前提。單菌落（純菌落）*為什么呢？菌落的形態(tài)特征大小、形狀（露滴狀、圓形、菜花樣、不規(guī)則等）、突起或扁平、凹陷、邊緣（光滑、波形、鋸齒狀、卷發(fā)狀等）、顏色（紅色、灰白色、黑色、綠色、無色、黃色等）、表面（光滑、粗糙等）、透明度（不透明、半透明、透明等）粘度等。菌落形態(tài)菌落的特征主要由各種微生物特殊的遺傳特性決定，同時也與培養(yǎng)基成分及培養(yǎng)條件有關(guān)可作為微生物鑒定的重要依據(jù)。菌落表面形態(tài)：有光滑、皺褶、放射狀、根狀等形態(tài)菌落邊緣形狀：有整齊、波狀、絲狀、鋸齒狀、裂葉狀等形態(tài)菌落隆起形狀：有扁平、隆起、草帽狀、臍狀等透明度：可分為透明、半透明、不透明等菌落特征與細菌自身的遺傳生長特性和培養(yǎng)條件有關(guān)最重要的是溫度和pH菌落特征的描述細菌菌落具有一些共同的特征：小、濕潤、粘稠、與基質(zhì)結(jié)合松散，易被剝離，質(zhì)地均勻，各部位顏色一致。但不同的細菌菌落也具有自己特有的特征。霉菌（真菌）菌落啤酒紅酵母菌（真菌）菌落提問：在液體中群體細菌的生存會有哪些形式？隨密度不同或者在液體培養(yǎng)基表面形成膜（輕）使培養(yǎng)液混濁（中）或產(chǎn)生絮狀沉淀（粘重，如菌膠團、活性污泥）。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。“介于細菌與絲狀真菌之間又接近細菌的一類絲狀原核生物”近代生物學(xué)技術(shù)放線菌實際上是屬于細菌范