第二章原核微生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)與功能【目的要求】要求重點(diǎn)掌握原核微生物與真核微生物的區(qū)別，細(xì)菌、放線菌的形態(tài)結(jié)構(gòu)及其它主要特征。了解原核生物分類和鑒定有關(guān)概念及分類的主要依據(jù)?！局攸c(diǎn)】⑴細(xì)菌、放線菌的形態(tài)結(jié)構(gòu)及其生理功能、菌落概念；⑵原核生物分類和鑒定有關(guān)概念及分類的主要依據(jù)【難點(diǎn)】細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能、菌落特征原核細(xì)胞真核細(xì)胞原核細(xì)胞和真核細(xì)胞的區(qū)別原核細(xì)胞真核細(xì)胞細(xì)胞核有明顯核區(qū)，無核膜、核仁有核膜，核仁細(xì)胞器無線粒體，能量代謝和許多物質(zhì)代謝在質(zhì)膜上進(jìn)行有線粒體，能量代謝和許多合成代謝在線粒體中進(jìn)行核糖體分布在細(xì)胞質(zhì)中，沉降系數(shù)為70S分布在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，沉降系數(shù)為80S

細(xì)菌是一類細(xì)胞細(xì)短、結(jié)構(gòu)簡單、細(xì)胞壁堅(jiān)韌、主要以二分裂方式繁殖，水生性較強(qiáng)的單細(xì)胞原核微生物。一、細(xì)菌個(gè)體的基本形態(tài)

細(xì)菌的主要形態(tài)為球狀、桿狀、螺旋狀，分別稱為球菌、桿菌和螺旋菌。食品相關(guān)的微生物主要為球菌和桿菌。1、球菌（coccus）鏈球菌雙球菌葡萄球菌普通桿菌芽孢桿菌雙歧桿菌2、桿菌（bacillus）3、螺旋菌(spirilla)霍亂弧菌異常形態(tài)畸形化學(xué)、物理因素刺激，阻礙細(xì)胞發(fā)育引起形態(tài)異常變化

衰頹形培養(yǎng)時(shí)間過長，細(xì)胞衰老，養(yǎng)分缺乏或由于自身代謝產(chǎn)物積累過多等引起異常形態(tài)，此時(shí)細(xì)菌繁殖終止，形體膨大構(gòu)成液泡，染色力弱，有時(shí)菌體雖然存在而實(shí)際已死。異常形態(tài)為暫時(shí)的，放于新鮮培養(yǎng)基，合適培養(yǎng)條件下可恢復(fù)。

結(jié)核桿菌正常形態(tài)結(jié)核桿菌異常形態(tài)二、細(xì)菌個(gè)體的大小測量：顯微鏡測微尺單位：μm注意

螺旋菌長度非真正長度；一般不超過幾μm

大小值為平均值或代表值。

一般測量大小時(shí)，取適宜條件下生長的幼齡菌；比較大小時(shí)，應(yīng)采用同一方法，同一染料。細(xì)菌大小測量結(jié)果的影響因素細(xì)菌個(gè)體大小有很大差異所用固定、染色方法不同，結(jié)果就可能不一致。細(xì)菌在干燥固定時(shí)，細(xì)胞明顯收縮，結(jié)果只能是近似值；一般影響形狀變化的因素也影響個(gè)體大小，如幼齡菌比成熟菌、老齡菌大得多，寬度變化不大。細(xì)胞大小還可能與代謝產(chǎn)物的積累或培養(yǎng)基中滲透壓增加有關(guān)。

三、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能單細(xì)胞、非絲狀原核結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)：細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)及內(nèi)含物、核質(zhì)體特殊結(jié)構(gòu)：有些細(xì)菌有芽孢、莢膜、鞭毛等革蘭氏陽性細(xì)胞：

細(xì)胞壁厚、單層、含特有的磷壁酸，肽聚糖含量高、含有類脂質(zhì)少革蘭氏陰性細(xì)胞：

細(xì)胞壁薄、多層，含脂多糖、脂蛋白等，肽聚糖含量低、類脂質(zhì)含量高細(xì)胞壁的化學(xué)組成主要成分是肽聚糖、磷壁酸、脂多糖和外膜蛋白等⑴肽聚糖(peptidoglycan)肽聚糖是真細(xì)菌細(xì)胞壁中特有成分，又稱胞壁質(zhì)或粘肽、粘質(zhì)復(fù)合物，是一類大分子復(fù)合物，由三部分組成：雙糖單位、短肽“尾”、肽“橋”。以下以金黃色葡萄球菌(G+)為例說明G+細(xì)菌細(xì)胞壁肽聚糖的單體結(jié)構(gòu)雙糖單位短肽“尾”β-1,4糖苷鍵溶菌酶識別位點(diǎn)⑵磷壁酸(teichoicacid)磷壁酸是G+細(xì)菌細(xì)胞壁中特有的一種酸性多糖，又稱磷壁酸質(zhì)或垣酸，按它們在細(xì)胞壁上的結(jié)合部位不同分為：壁磷壁酸、膜磷壁酸。磷壁酸的主要生理功能濃縮鎂離子G+特異表面抗原調(diào)節(jié)自溶素的活力噬菌體特異吸附受體保證致病菌與宿主的粘連⑶脂多糖（lipoppolysaccharide,LPS）G－細(xì)菌細(xì)胞壁中所特有，處于細(xì)胞外壁層，屬于類脂多糖類物質(zhì)，主要成分由三部位組成：O-特異性多糖側(cè)鏈核心多糖類脂A脂多糖的主要生理功能致病物質(zhì)基礎(chǔ)提高鈣鎂離子濃度決定G-表面抗原決定族的多樣性噬菌體特異吸附受體⑷外壁層蛋白主要有：基質(zhì)蛋白、外壁蛋白、脂蛋白革蘭氏染色原理：第一步：結(jié)晶紫使菌體著上紫色第二步：碘和結(jié)晶紫形成大分子復(fù)合物，分子大，能被細(xì)胞壁阻留在細(xì)胞內(nèi)。第三步：酒精脫色，細(xì)胞壁成分和構(gòu)造不同，出現(xiàn)不同的反應(yīng)。G+

菌：細(xì)胞壁厚，肽聚糖含量高，交聯(lián)度大，當(dāng)乙醇脫色時(shí)，肽聚糖因脫水而孔徑縮??；細(xì)胞壁上基本不含脂類，乙醇處理對于其通透性影響小，故結(jié)晶紫-碘復(fù)合物被阻留在細(xì)胞內(nèi)，細(xì)胞不能被酒精脫色，仍呈紫色。G-菌：肽聚糖層薄，交聯(lián)松散，乙醇脫色不能使其結(jié)構(gòu)收縮，因其含脂量高，乙醇將脂溶解，縫隙加大，結(jié)晶紫-碘復(fù)合物溶出細(xì)胞壁，酒精將細(xì)胞脫色，細(xì)胞無色，沙黃復(fù)染后呈紅色。細(xì)胞壁缺陷型細(xì)菌缺壁細(xì)菌實(shí)驗(yàn)室或宿主體內(nèi)形成人工去壁缺壁突變：L型細(xì)菌部分去除：球狀體(G-)基本去盡:原生質(zhì)體(G+)在自然界長期進(jìn)化中形成：支原體生理功能

1、控制物質(zhì)運(yùn)輸；

2、細(xì)菌能量代謝的中心；

3、合成細(xì)胞壁各組分和莢膜成分的基地；

4、傳遞信息；

5、鞭毛基體著生點(diǎn)，為鞭毛運(yùn)動提供能量。2、細(xì)胞膜（cellmembrane）主要化學(xué)組成：磷脂、蛋白質(zhì)細(xì)胞質(zhì)膜流動鑲嵌模型特點(diǎn)

不具備核膜、核質(zhì)和核仁；一個(gè)裸露在細(xì)胞質(zhì)中環(huán)形雙鏈DNA分子。生理功能

貯存、傳遞遺傳信息；調(diào)控細(xì)胞的全部生命活動。3、核區(qū)（nuclearregion）與其它生物細(xì)胞質(zhì)主要區(qū)別是

其核糖核酸含量高，其嗜堿性強(qiáng)，易被堿性、中性染料著色，老齡菌細(xì)胞中核糖核酸常被作為氮磷來源被利用，核酸含量低，著色力差。

4、細(xì)胞質(zhì)（protoplast）及內(nèi)含物質(zhì)粒（plasmid)游離于原核生物染色體外具有獨(dú)立復(fù)制能力的小型共價(jià)閉合環(huán)狀DNA分子，它所攜帶的遺傳信息是細(xì)菌生命活動非必需的，常表達(dá)特殊形狀。種類R因子、F因子、細(xì)菌素質(zhì)?！攸c(diǎn)可自我復(fù)制、穩(wěn)定遺傳；非必需；可轉(zhuǎn)移；可整合；可重組；可消除1、細(xì)菌鞭毛（flagella)

細(xì)菌在菌體上附有細(xì)長并呈波狀彎曲的絲狀物，是細(xì)菌的運(yùn)動器官。四、特殊結(jié)構(gòu)細(xì)菌鞭毛著生位置鞭毛的主要功能細(xì)菌的運(yùn)動器官，有鞭毛的細(xì)菌能運(yùn)動，無鞭毛的細(xì)菌不能運(yùn)動。鑒定細(xì)菌。與細(xì)菌的致病性關(guān)系密切，有報(bào)道鞭毛能幫助細(xì)菌黏附在腸黏膜上，因而與細(xì)菌的侵襲力有關(guān)。環(huán)境條件不良時(shí)，會使細(xì)菌喪失生長鞭毛的能力鞭毛的觀察電鏡觀察采用鍍銀染色，使染料堆積在鞭毛上加粗，光鏡觀察半固體瓊脂穿刺培養(yǎng)采用懸滴法、暗視野映光法觀察菌落形態(tài)觀察鞭毛的化學(xué)成分主要為蛋白質(zhì)，有些還含有多糖、類脂等。

包被于某些細(xì)菌分泌到細(xì)胞壁外的一層厚度不定的黏液性物質(zhì)，對菌體具抗干燥及其他保護(hù)作用2、糖被(glycocalyx)糖被的化學(xué)組成一般為多糖，少數(shù)為蛋白質(zhì)或多肽，或者是多糖多肽的復(fù)合體影響糖被形成的因素遺傳因素、環(huán)境條件如營養(yǎng)因素采用負(fù)染色法觀察

糖被的種類莢膜、粘液層、微莢膜菌膠團(tuán)莢膜的主要功能及生產(chǎn)中的應(yīng)用主要功能對細(xì)菌菌體具有保護(hù)作用菌體以外的貯存物質(zhì)，當(dāng)營養(yǎng)缺乏時(shí)，可提供營養(yǎng)某些細(xì)菌由于莢膜的存在而具有毒性可使菌體附著于某些物體的表面生產(chǎn)中的應(yīng)用從腸莢膜狀的明串珠菌的莢膜中提取葡聚糖，制備右旋糖酐（代血漿）；從黃單胞菌的莢膜中可提取黃原膠。

某些細(xì)菌在一定生理時(shí)期，在細(xì)胞內(nèi)形成的可抗不良環(huán)境的休眠體，又稱為內(nèi)生孢子。染色后觀察3、細(xì)菌芽孢（spore)產(chǎn)芽孢的細(xì)菌主要有：好氧性芽孢桿菌屬厭氧性梭狀芽孢桿菌屬微好氧性的芽孢乳桿菌屬球菌中產(chǎn)芽孢的只有芽孢八疊球菌屬。影響芽孢形成的因素遺傳因素、環(huán)境條件如營養(yǎng)缺乏、不適溫度等。芽孢的特性對高溫、干燥、輻射、化學(xué)藥物有強(qiáng)大的抵抗力。含水量低、壁厚而致密，通透性差，不易著色，折光性強(qiáng)。芽胞內(nèi)新陳代謝幾乎停止，處于休眠狀態(tài)，但保持潛在萌發(fā)力。一個(gè)芽孢形成一菌體，一個(gè)營養(yǎng)細(xì)胞內(nèi)形成一芽孢，非繁殖形式芽孢的耐熱性含水量低、含有DPA-Ca、耐熱性的酶、致密的芽孢壁等滲透調(diào)節(jié)皮層膨脹學(xué)說芽孢衣對于水分和離子的阻隔性高；芽孢皮層的離子強(qiáng)度高，滲透壓大；芽孢核心高度失水。細(xì)菌芽孢形成過程芽孢桿菌的生活史1～4

營養(yǎng)細(xì)胞分裂繁殖數(shù)代4～9芽孢的形成和發(fā)芽成熟的營養(yǎng)細(xì)胞細(xì)胞分裂兩個(gè)子細(xì)胞子細(xì)胞生長成熟細(xì)胞內(nèi)形成芽孢成熟的芽孢芽孢從營養(yǎng)細(xì)胞內(nèi)放出芽孢萌發(fā)幼小的營養(yǎng)細(xì)胞芽孢的研究價(jià)值分類鑒定根據(jù)芽孢的有無、芽孢形狀、大小、位置不同確定滅菌條件有利于菌種篩選的效率有利于菌種的長期保存五、細(xì)菌的繁殖無性繁殖同形分裂、異形分裂，少數(shù)可以進(jìn)行芽殖有性繁殖少數(shù)細(xì)菌種類存在出現(xiàn)頻率很低的有性接合。

以無性的裂殖為主要繁殖形式桿菌二分裂過程模式圖六、細(xì)菌的培養(yǎng)特征細(xì)菌菌落

(cocoly)單個(gè)微生物細(xì)胞接種到適宜固體培養(yǎng)基上，在適宜環(huán)境條件下細(xì)胞迅速生長繁殖，形成一個(gè)肉眼可見一定形態(tài)的子細(xì)胞群體稱為菌落(colony)。大量同一純種的細(xì)胞密集接種在固體培養(yǎng)基上，長成的子細(xì)胞群體稱為菌苔(lawn)。特征包括菌落的大小、形態(tài)、側(cè)面觀察菌落隆起程度、邊緣形態(tài)、表面形態(tài)、表面光澤、質(zhì)地、顏色與透明度等。細(xì)菌菌落特征一般為濕潤，較光滑，較透明，較粘稠，易挑取，質(zhì)地均勻，菌落正反面，邊緣與中央顏色一致等。無鞭毛：較小，較厚，邊緣極其圓整有鞭毛：大而扁平，形狀不規(guī)則，邊緣多缺刻；運(yùn)動能力強(qiáng)的出現(xiàn)樹根狀，甚至能移動。有莢膜：十分光滑，呈透明蛋清狀，形狀較大。產(chǎn)芽孢：很不透明或有干燥感（芽孢折光率強(qiáng)）表面粗糙有褶皺感（細(xì)胞裂后常連成長鏈狀），外形及邊緣不規(guī)則。

細(xì)菌的斜面培養(yǎng)特征細(xì)菌的液體培養(yǎng)特征觀察表面狀況、混濁程度、沉淀狀況、氣泡、色澤注意：不同菌種其菌落特征不同，同一菌種因不同生活條件其菌落也不盡相同，但同一菌種在相同培養(yǎng)條件下，所形成的菌落形態(tài)是一致的。大小、形態(tài)受培養(yǎng)空間限制，應(yīng)觀察菌落分布稀疏、孤立的菌落。第二節(jié)

放線菌

actinomycetes概念一類呈絲狀生長、主要以孢子繁殖、陸生性強(qiáng)、大多數(shù)為G+的原核微生物。在分類學(xué)中的位置原核生物界細(xì)菌門真細(xì)菌綱線菌亞綱放線菌目一、放線菌個(gè)體形態(tài)基質(zhì)菌絲(Substratemycelium）

吸收營養(yǎng)，排泄廢物。有的產(chǎn)色素，色淡氣生菌絲(Aerialmycelium)

伸展出培養(yǎng)基表面，彎曲，有的產(chǎn)色素，色深孢子絲(Reproductivemycelium)

由氣生菌絲分化產(chǎn)生，可形成孢子放線菌氣生菌絲形態(tài)

放線菌的一般特點(diǎn)放線菌的個(gè)體為分枝絲狀體，大多數(shù)無橫隔通常是單細(xì)胞的多核原核生物

大多數(shù)為G+細(xì)胞壁主要為肽聚糖菌絲細(xì)，直徑與細(xì)菌相仿生理特性與細(xì)菌相似二、放線菌的菌落特征幼齡菌落表面與細(xì)菌菌落相似，以Streptomyces為代表的放線菌形成孢子絲后，主要特征有：干燥、不透明、多皺、質(zhì)地致密的絲絨狀，上有薄層彩色“干粉”；菌落小而不廣泛延伸，呈輻射狀、難以被接種針挑起；菌落正反面常呈各種顏色，上下顏色常不一致。另有少數(shù)放線菌缺乏氣生菌絲或氣生菌絲不發(fā)達(dá)，以Nocardia為代表，菌落一般只有基質(zhì)菌絲，結(jié)構(gòu)松散，黏著力差，用針挑取易粉碎，有特征色。三、放線菌的繁殖主要是通過無性方式進(jìn)行繁殖菌絲斷裂——液體培養(yǎng)無性孢子——固體培養(yǎng)基分生孢子

孢子絲成熟分化而成孢子放線菌孢子的形成只有橫隔分裂而無凝聚方式。孢子囊孢子

分生孢子孢子囊孢子放線菌與細(xì)菌的比較特征細(xì)菌放線菌細(xì)胞形態(tài)基本形態(tài)菌絲體細(xì)胞結(jié)構(gòu)單細(xì)胞、原核單細(xì)胞、原核細(xì)胞壁肽聚糖等肽聚糖菌落形態(tài)各種形態(tài)、易挑起不易挑起繁殖方式裂殖孢子、菌絲斷裂生長PH值中性或微堿性中性或微堿性革蘭氏反應(yīng)陽性或陰性大多陽性四、常見種屬鏈霉菌屬：基質(zhì)菌絲一般無橫隔，氣生菌絲較發(fā)達(dá)孢子絲為長鏈，單生，呈直、波曲或螺旋狀成熟時(shí)呈現(xiàn)各種顏色橫隔分裂：細(xì)胞壁質(zhì)膜內(nèi)陷收縮，將孢子絲分隔成許多孢子間隙橫隔諾卡氏菌屬：在固體培養(yǎng)基上，只有基質(zhì)菌絲，沒有或只有很薄一層氣生菌絲菌絲內(nèi)有橫隔菌絲體彎曲呈樹根狀或不彎曲橫隔分裂：細(xì)胞壁和質(zhì)膜同時(shí)內(nèi)陷，向內(nèi)縊裂成連串的孢子

小單孢菌屬：菌絲無橫隔，不形成氣生菌絲可在營養(yǎng)菌絲上長出孢子梗菌落小，常呈黃或紅色鏈孢囊菌屬：基質(zhì)菌絲多分枝，少橫隔孢子囊第三節(jié)

原核微生物分類和鑒定

一、生物分類白菜虎界植物界動物界門種子植物門脊索動物門亞門被子植物亞門脊椎動物亞門綱雙子葉植物綱哺乳動物綱目十字花目食肉目科十字花科貓科屬油菜屬貓屬種白菜虎目前的微生物分類系統(tǒng)單就細(xì)菌分類來說，比較全面的分類系統(tǒng)有三種蘇聯(lián)的克拉西里尼科夫的細(xì)菌和放線鑒定；美國人Bread主持編寫的“伯杰氏系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊”法國人普雷沃的“細(xì)菌分類學(xué)”。<<伯杰氏鑒定細(xì)菌學(xué)手冊>>

（Bergey′sManualofDeterminativeBacteriology）1923年初版，1994年已經(jīng)發(fā)行第九版<<伯杰氏系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊>>

（Bergey′sManualofSystematicBacteriology）

二、微生物分類單位和命名

生物分類的基本單位

界、門、綱、目、科、屬、種。種是分類單位的最基本單位兩個(gè)主要的分類單位之間還可添加次要的分類單位，如亞門、亞綱、亞科、亞屬、種以下有亞種、變種等。重要的分類名詞

種(Species)代表一群在形態(tài)和生理方面彼此非常相似或性狀間差別微小的個(gè)體亞種(subsp