微生物学教程周德庆第1章原核生物的形态、构造和功能

E. coli 的扫描电镜照片
（4）性菌毛（pilus, pili） 构造成分与菌毛相同，但比菌毛长，每个细胞仅1至 几根。具传递DNA的作用；RNA噬菌体的特异吸附 位点。
（5）芽孢和其他休眠体 （5.1）芽孢（endospore, spore）
是某些细菌在细胞内形成的一个抗逆性强的 休眠构造。
（3.2） 磁小体（magnetosome） 主要成分Fe3O4 主要在于： 水生螺菌属（Aquaspirillum） 嗜胆球菌属（Bilophococcus）。 使菌体顺磁力线排列。
自然界含磁体的生物有：细菌，藻类，鸟类，海豚， 绿龟等。
顺磁水螺菌 Aquaspirillum magnetotacticum
荚膜（capsule）
糖被 粘液层（slime layer）
菌胶团（zoogloea）
荚膜
菌胶团
粘液层
（2）鞭毛（flagellum） 是生长在某些细菌表面的长丝状、波曲的蛋白
质附属物，具有运动功能。
鞭毛基粒的结构
Mot 蛋白 Fli 蛋白 (motor switch)
（3）菌毛（fimbria） 是长在细菌体表的纤细、中空、短直、数量较多的 蛋白质附属物，具有附着的功能。
气泡壁的结构示意图
（4）原核（nucleoid，procaryon）
1 环状双链DNA 0.25-3.00 mm 以超螺旋状态存在。
各类生物基因组的大小范围
2. 细菌细胞的特殊构造 —— 荚膜，鞭毛，菌毛，芽胞。
（1）糖被（glycocalyx）：细菌分泌的、包被于细 胞壁外的透明胶状物质（多糖，多肽，蛋白质）。
活菌：用美蓝或TTC作活菌染色 TTC：氯化三苯基四氮唑
简
涂片 革
结晶紫初染
单
兰
1min。
染
氏
色
干燥
染 色
碘液媒染 1min，
水洗，吸干。
固定
95%乙醇脱色 30sec。
染色 镜检
沙黄复染 1min， 水洗，风干。
细菌荚膜的负染显微镜照片
（二）细菌的构造
1. 细菌的一般构造 （1）细胞壁（cell wall）
（1.1）G+细菌的细胞壁：
厚度大 （20-80 nm）
化学组分简单 （90% 肽聚糖， 10%磷壁酸）
肽聚糖 细胞膜
G+细胞壁超薄切片电镜照片
革兰氏阳性细菌细胞壁结构示意图
肽聚糖（peptidoglycan）： 1）只存在于细菌。 2）N-乙酰胞壁酸和DAP只存在于细菌。 3）DAP存在于所有G-细菌，在G+菌中一般为Lys
3）芽孢中的特殊物质 ① 吡啶二羧酸钙（DPA-Ca） 占整个芽胞干重的10%，在所有芽胞中都存在。
② 小酸溶性芽胞蛋白（small acid-soluble spore proteins, SASPs）
SASPs 在芽胞中浓度很高，为芽胞所特有。
SASPs
与DNA 紧密结合，保护DNA。 在芽胞萌发时作为碳源和能源。
第1节 细菌Bacteria
细菌是一类细胞细短、结构简单、胞壁坚韧、 多以二分裂繁殖、水生性较强的原核生物。
细菌
细菌，包括“三体” 蓝细菌 放线菌
一、细菌细胞的形态构造及其功能
（一）细菌的形态和染色
1. 细菌的细胞形态
球状
杆状
最基本的三大类形态
螺旋状（包括弧状）
有附属物
丝状
Coccus
球菌
Bacillus, rod
苏云金芽孢杆菌 B. thuringiensis （相差， × 3900）
⑤其他抗生物质：分子量约1400Da的多肽物质， 包括 线性：碱性多肽 环状：杆菌肽 线与环结合：短杆菌肽，多粘菌素， 短杆菌酪肽。
4）芽胞的形成
5）芽胞的萌发
（5.2）孢囊（cyst） 是一些固氮菌在外界缺乏营养的条件下，由整个 营养细胞外壁加厚、细胞失水而形成的一种抗干 旱但不抗热的休眠体。
Asp Asp Asp Asp Asp Arg Arg Arg Arg Arg
蓝藻颗粒
藻胆素 phycobilin
藻胆体（phycobilisomes）
3）异染颗粒（metachromatic granules，volutin） 无机偏磷酸的聚合物。 贮藏磷、能量和降低渗透压的作用。 可用美蓝或甲苯胺蓝染成紫红色。
主要成分：肽聚糖 主要生理功能：
i 固定细胞外形，提高机械强度； ii 为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需； iii 阻拦大分子物质进入细胞； iv 赋予细菌特定的抗原性和对噬菌体的敏感性。
细菌根据细胞壁可分为2大类： 革兰氏阳性菌（G+ ，经革兰氏染色后，菌体呈紫色） 革兰氏阴性菌（G-，经革兰氏染色后，菌体呈红色）
白喉棒杆菌 Corynebacterium diphtheria 结核分枝杆菌 Mycobacterium tuberculosis
4）硫颗粒（sulfur globules） 作为一种能量贮藏物，常见于紫色硫细菌。
奥氏着色菌Chromatium okenii 耶拿硫螺菌Thiospirillum jenense
诺卡氏菌幼年菌落的典型菌丝体
2. 菌丝顶端形成少量孢子的放线菌
小单孢菌属 Micromonospora
小多孢菌属 Micropolyspora
3. 具有孢囊并产生孢囊孢子的放线菌 游动放线菌属，孢囊链霉菌属， 弗兰克氏菌属（Frankia ）
（1.2）G-细菌的细胞壁 肽聚糖层薄（2-3 nm） 层次多：
外膜层 周质空间 肽聚糖层
成分复杂：
脂多糖 外膜蛋白 肽聚糖
机械强度较弱
G-细胞壁超薄切片电镜照片
革兰氏阴性细菌细胞壁结构示意图
（1.2.1）外膜层（out membrane）
脂多糖 外膜蛋白
孔蛋白 porin
脂蛋白
磷脂单分子层
杆菌
Spirillum
螺菌
Spirochete 螺旋体
Budding and appendaged bacteria
芽生和有附属物的细菌
Filamentous
丝状细菌
细菌细胞的常见排列方式
2. 细菌的染色
简单染色法
正染色
鉴别染色法
死菌
革兰氏染色 抗酸性染色 芽胞染色
细菌染色法
负染色：荚膜染色法
外核心 5 葡萄糖，半乳糖，N-乙酰葡糖胺， 3 KDO（2-酮-3-脱氧-辛糖酸）
内核心
3 Hep（L-甘油-D-甘露庚糖）
3）类脂A（lipid A） 类脂A 不是糖脂，
脂肪酸： 己酸，月桂酸， 豆蔻酸，棕榈酸， 硬脂酸
类脂A是LPS的毒性中心，能使动物产生发热、白细 胞增多，弥漫性血管内凝血，甚至休克死亡。因此 细菌的脂多糖又叫内毒素（endotoxin）。
第1章 原核生物的形态、构造和功能
费氏刺尾鱼菌 Epulopiscium fishelsoni
纳米比亚嗜硫珠菌 Thiomargarita namibiensis
原核细胞区别于真核细胞的主要特征： 1. 无核膜，染色体为一环状DNA 2. 无细胞器 3. 无微丝结构和细胞骨架 4. 细胞质不流动 5. 核糖体小，为70S
固氮菌的细胞和孢囊
（三）细菌的繁殖
在微生物中，“生长”即指个体数目的增加，即繁 殖。
细菌的繁殖方式主要有2种：裂殖，芽殖。 1. 裂殖（fission） （1）二分裂（binary fission） （2）复分裂（multiple fission） 2. 芽殖（budding ）
蛭弧菌的繁殖 （复分裂）
代替。 4）具有两个 D型构型的氨基酸。 5）主要的变化在于联桥（枝链氨基酸、芳香族氨
基酸、含硫氨基酸、组氨酸、精氨酸、蒲氨酸 从未在联桥中出现过）。
肽聚糖的单位结构
肽聚糖的联接方式（1） 短肽链直接相连 ：Escherichia coli
肽聚糖联结方式（2） 短肽链通过肽桥相连：Staphylococcus aureus
生丝微菌的繁殖（芽殖）
二、细菌的群体形态 （一）在固体培养基上的群落形态
菌落（colony）：在固体培养基上，肉眼可见的， 有一定形态的子细胞集团。
菌苔（bacterial lawn）：多个纯种菌落连成一片即 形成菌苔。
细菌菌落正面、侧面和边缘的各种形态示意图
（二）在半固体培养基上（内）的群体形态 检验细菌的运动性 检验细菌对明胶的利用 （三）在液态培养基内的群体形态 浑浊 沉淀 菌醭、菌膜、菌环
间体（mesosome）：细胞膜内折形成的膜结构。
（3）细胞质和内含体
细胞质（cytoplasm）：细胞膜包围的除核区 以外的所有物质的总称。
内含体（inclusion body）：细胞质内一些形 状较大的颗粒结构，主要有①贮藏颗粒，②磁小 体，③羧酶体，④气泡。
（ห้องสมุดไป่ตู้.1）贮藏颗粒
贮藏颗粒
碳源
糖原：大肠杆菌，芽胞杆菌，蓝细菌 聚β-羟丁酸（PHB）：固氮菌，芽胞杆菌
③ 芽胞肽聚糖 由 3 个肽聚糖单位组成，变化在N-乙酰胞壁酸：
芽胞肽聚糖单位
不附带4 肽链的胞壁酸内酰胺 只有一个L-Ala 正常肽聚糖单位
④ 伴胞晶体 伴胞晶体（parasporal crystal）：一种伴随芽
胞的形成而在胞内形成的结晶状碱溶性蛋白，对 鳞翅目、鞘翅目、双翅目等200多种昆虫有毒杀作 用。
氮源
蓝藻颗粒 藻胆（蛋白）体
蓝细菌
磷源（异染粒）：迂回螺菌，白喉杆菌
硫颗粒：紫色硫细菌，贝氏硫细菌
1）聚β-羟丁酸（PHB）： 具有贮藏碳源、能源和降低细胞内渗透压的作用。
PHB 的结构
红螺菌 Rhodospirillum