第一章原核微生物的形态、结构与功能
第一章 原核微生物的形态构造
2、细菌细胞的特殊构造： 不是所有细菌细胞都具有的构造，称作特殊构造
1）、糖被（glycocalyx）
（1) 概念 包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的
胶状物质。糖被按其有无固定层次、层次厚薄又可 细分为荚膜（capsule或macrocapsule，大荚膜）、 微荚膜(microcapsule)、粘液层(slimelayer)和菌胶团 (zoogloea)。
生长、分裂、鞭毛运动所必须。 阻拦大分子有害物质。 抗原性，敏感性。
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20
(1)革兰氏阳性细菌的细胞壁成分
特点：厚度大（20~80nm） 、化学组分简单，一般含90%肽聚 糖和10%磷壁酸
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肽聚糖单体:由双糖单位（N—乙酰葡糖胺与N— 乙酰胞壁酸组成)、四肽尾或四肽侧链、肽桥 或肽间桥三部分组成。
结构简单、胞壁坚韧、 多以二分裂方式繁殖 和水生性较强的原核 生物。
3
一、细胞的形态构造及其功能
（一）形态和染色
球状
基
本 形
杆状
态
螺旋状
自然界中杆菌最常见，球菌次之，螺旋菌最4 少.
1、球菌：球状的细菌称为球菌（coccus）。 有单球菌、双球菌、四联球菌、八叠球菌、
链球菌和葡萄球菌等 。
5
根 据 分 裂 方 向 及 随 后 相 互 间 的 连 接 方 式
比正常有细胞壁的细菌更易导入外源遗传物质，是 研究遗传规律和进行原生质体育种的良好实验材料。
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c.球状体(sphaeroplast) 革兰氏阴性细菌被处理后而获得的残留部分细胞壁（ 外壁层）的球形体。与原生质体相比，它对外界环境 具有一定的抗性，可在普通培养基上生长。
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d 支原体(Mycoplasma)： 是在长期进化过程中形成的、适应自然生活
《微生物学教程周德庆》各章复习重点
第一章原核生物的形态、构造和功能学习要点1.1. 细菌Bacteria一、细菌的形态和大小1. 基本形态（1）球菌（Coccus）：球形或近球形，根据空间排列方式不同又分为单、双、链、四联、八叠、葡萄球菌。
不同的排列方式是由于细胞分裂方向及分裂后情况不同造成的。
（2）杆菌（Bacillus）：杆状或圆柱形，径长比不同，短粗或细长。
是细菌中种类最多的。
（3）螺旋菌（Spirillum）：是细胞呈弯曲杆状细菌的统称，一般分散存在。
根据其长度、螺旋数目和螺距等差别，分为弧菌Vibrio（菌体只有一个弯曲，形似C字）和螺旋菌（螺旋状，超过1圈）。
细菌的形态不是一成不变的，受环境条件影响（如温度、培养基浓度及组成、菌龄等）。
一般在幼龄和生长条件适宜时，形状正常、整齐。
而在老龄和不正常生长条件下会表现出畸形、衰颓形等异常形态。
畸形是由于理化因素刺激，阻碍细胞发育引起；衰颓形是由于培养时间长，细胞衰老，营养缺乏，或排泄物积累过多引起的。
2. 细菌大小细菌是单细胞的，大小在1μm左右，在显微镜下才能看到其形状。
可用显微测微尺测量细菌大小，不同细菌大小不同，一般球菌直径0.5-1μm；杆菌直径0.5-1μm ，长为直径1-几倍；螺旋菌直径0.3-1μm，长1-50μm。
细菌大小也不是一成不变的。
二、细菌细胞结构细菌是单细胞的微生物，其细胞结构分为基本结构和特殊结构。
基本结构是细胞不变部分或一般结构，如细胞壁、细胞膜、细胞核、核糖体等为全部细菌细胞所共有。
特殊结构是细胞可变部分或特殊结构，如鞭毛、纤毛、荚膜、芽孢、气泡等，只在部分细菌中发现。
（一）细菌细胞的基本结构1. 细胞壁(cell wall)：位于细胞表面，较坚硬，略具弹性的结构。
（1）细胞壁的功能①保护细胞免受机械损伤和渗透压的破坏，维持细胞形状；②鞭毛运动支点；③正常细胞分裂必需；④一定的屏障作用；⑤噬菌体受体位点所在。
另外与细菌的抗原性、致病性有关。
（2）革兰氏染色Cristein Gram于1884年发明的一种细菌染色方法。
微生物第一章1
葡萄球菌L型回复后
基本结构
2 细胞膜 (cell membrane)
• 细菌细胞膜是围绕细胞质外面的双层膜结构， 是一个高度可选择渗透性的屏障，由磷脂和多 种蛋白质组成，但不含胆固醇。 • 细菌细胞膜不仅仅使分隔细胞内部与外界的屏 障，它还有重要的功能：主要有物质转运、生 物合成、分泌和呼吸等作用。
细菌是原核细胞，不具有成形的核。细菌 的遗传物质称为核质或拟核，无核膜、核 仁和有丝分裂器，只有一个核质体或称染 色质体。没有固定形态，结构也很简单。 功能与真核细胞的染色体相似。这是原核 生物与真核生物的主要区别之一。 核质由单一密合闭环状DNA分子反复回旋 卷曲盘绕组成松散网状结构。
核质特点
核区丝状物是由双链、环状的 DNA 分子折叠缠绕 而成。拉直后，其长度比细胞长度大若干倍。丝 的长度却是 1100 ～ 1400 微米 ! 可见，细胞内的 DNA 必然是一种高度折叠缠绕、错综复杂的“超 线圈”结构。这对于遗传性状的传递起着重要作 用。 正常情况下，一个菌体内具有一个核；而细菌处 于活跃生长时，由于 DNA 的复制先于细胞分裂， 一个菌体内往往有2-4个核。
细菌细胞壁缺陷型
• 细胞壁受损后仍能生长和分裂的细菌。在一般环境中 不能耐受菌体内的高渗透压而将会涨破死亡。 • L型(bacterial L form)：通过自发突变而形成的遗传性 稳定的细胞壁缺损菌株 • 加溶菌酶或在含青霉素等的培养基中培养革兰阳性菌 使细胞壁缺失后，原生质仅被一层细胞膜包住——原 生质体(protoplast)。 • 革兰阴性菌肽聚糖层受损后尚有外膜保护——原生质 球(spheroplast)。 • 某些L型仍有一定的致病力，通常引起慢性感染。
第一章 原核生物
蓝细菌
巨大芽孢杆菌
大肠杆菌 肺炎球菌 嗜血流感菌
nanobacteria 50nm
纳米细菌
How to comprehend bacterial size?
A、芝麻（3毫米）= ？ 个E.coli 长度。 1500个
B、头发直径（60微米）= ？ 个E.coli “肩并肩”紧挨在一块。 120
3、螺旋菌（spirilla）
弧菌 螺菌 螺旋体菌
弧菌：
蛭 弧 菌
菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈， 形似“C”字或逗号，鞭毛偏端生。
霍乱弧菌
螺菌
菌体回转如螺旋，螺
旋数目和螺距大小因
（a）具有可见的双极生鞭毛的迂回螺菌（×4种50）而异。鞭毛二端生
（b）迂回螺菌；相差显微镜（ ×550）
细胞壁坚韧，菌体较 硬。
蜡样芽胞杆菌L型的镜下形态（多形性）
细菌L型生长缓慢，营养要求高，对渗透压敏感，普通营养基上 不能生长，培养时必须用高渗的含血清的培养基。
细菌L型在高渗的含血清的培养基上生长后形成三种类型的菌落
油煎蛋样菌落 （典型L型菌落）
颗粒型菌落
丝状菌落
原生质体（protoplast)：是指在人为条件 下，用溶菌酶除尽原有细胞壁或用青霉素 抑制新生细胞壁合成后，所得到的仅有一 层细胞膜包裹着的圆球状渗透敏感细胞， 一般由革兰氏阳性细菌形成。
革兰阴性菌细胞壁特殊组分
周质空间（periplasmic space）
在革兰氏阴性细菌中，一般指其外膜与细胞膜之 间的狭窄空间（宽约12~15nm），呈胶状。
在周质空间中，存在着多种周质蛋白 （periplasmic proteins），包括： ①水解酶类，例如蛋白酶、核酸酶等； ②合成酶类，例如肽聚糖合成酶； ③结合蛋白（具有运送营养物质的作用）； ④受体蛋白（与细胞的趋化性相关）。
微生物的形态和结构
当前27页，共70页，星期日。
革兰氏染色
当前28页，共70页，星期日。
(二)、细菌的结构
1 细 菌 的 基 本 结 构
图1-4 细菌细胞构造模式图
当前29页，共70页，星期日。
1.细菌的一般结构 (1)细胞壁
细胞壁(cell wall)是位于细胞表面，内侧紧贴细胞 膜的一层无色透明，质地坚韧，而富有弹性的构造。
双糖单位
图1-6 G+细菌肽聚糖的立体结构(片段)
肽聚糖骨架由N-乙酰葡 萄糖胺(NAG)和N-乙酰 胞壁酸(NAM)通过β1,4-苷键交替连接成的 多糖链，每条多糖链含
10～65个双糖单位
当前34页，共70页，星期日。
A、肽聚糖
1、细胞壁
L D
与由
型 交 替 方 式 连 接 而
四 个 氨 基 酸 分 子 按
成型
当前35页，共70页，星期日。
肽聚糖
溶菌酶的溶菌作用：双糖单位中的β-1,4-糖
苷键很容易被溶菌酶(lysozyme)所水解，从而 引起细菌因肽聚糖细胞壁的“散架”而死亡。
图1-7 金黄色葡萄球菌的肽聚糖结构 M：N-乙酰胞壁酸;G：N-乙酰葡萄糖 丙谷赖丙：四肽侧链;x：甘氨酸五肽
当前36页，共70页，星期日。
最 大 八 叠 球 菌 （ Sarcina maxima）
旋 动 泡 硫 菌 （ Thiophysa volutans）
大 肠 杆 菌 （ Escherichia coli）
普 通 变 形 杆 菌 （ Proteus vulgaris）
伤 寒 沙 门 氏 菌 （ Salmonella typhi）
嗜 酸 乳 细 菌 （ Lactobacterium acidophilus）
原核微生物的形态结构和功能
第一章原核微生物的形态结构与功能第一节细菌细菌（Bacteria）是一类个体微小、具有细胞壁的单细胞原核微生物一、细菌的个体形态1、球菌（Coccus）细胞个体呈球形或椭圆形，不同种的球菌在细胞分裂时会形成不同的空间排列方式，常被作为分类依据。
（1）单球菌如尿素微球菌（Micrococcus urea）e。
（2）双球菌如肺炎双球菌（Diplococcus pneumoniae）。
（3）链球菌如乳链球菌（Streptococcus lactis）。
（4）四链球菌如四链微球菌（Micrococcus tetragehus）。
（5）八叠球菌如尿素八叠球菌（Sarcina ureae）。
（6）葡萄球菌如金黄色葡萄球菌（Staphylococcusaureus）。
2、杆菌（Bacillus）细胞呈杆状或圆柱形，一般其粗细（直径）比较稳定，而长度则常因培养时间、培养条件不同而有较大变化。
3、螺旋菌（Spirilla）包括：弧菌、螺菌、螺旋体。
4、细菌的特殊形态柄细菌、肾形菌、臂微菌、网格硫细菌、贝日阿托氏菌（丝状）、具有子实体的粘细菌、三角形、方形等特殊形态的细菌。
二、细菌的个体大小细菌大小的测定：（1）测量：测微尺（2）长度单位：微米（ m）（3）表示：球菌：直径杆菌：宽义长螺菌：宽、长、螺距细菌大小测量结果的影响因素：个体差异；干燥、固定后的菌体会一般由于脱水而比活菌体缩短1/3-1/4；染色方法的影响，一般用负染色法观察的菌体较大；幼龄细菌一般比成熟的或老龄的细菌大；环境条件，如培养基中渗透压的改变也会导致细胞大小的变化。
细菌细胞的重量约为1义10 -9〜1X10—10mg,即每克细菌约含1〜10万亿个菌体细胞三、细菌的细胞结构与功能（一）细菌细胞的基本结构1、细胞壁细胞壁（cell wall）是位于细胞表面，内侧紧贴细胞膜的一层较为坚韧，略具弹性的细胞结构。
（1）实细胞壁存在的方法：1）细菌超薄切片的电镜直接观察；2）质、壁分离与适当的染色，可以在光学显微镜下看到细胞壁；3）机械法破裂细胞后，分离得到纯的细胞壁；4）制备原生质体，观察细胞形态的变化。
原核生物的形态、构造及功能
D. 菌胶团
菌胶团是指包裹在
细胞群体上的透明胶状
物质，即有多个细菌的
荚膜互相连在一起。
4类糖被特点
种类
荚膜
外形
厚度
与细胞壁 包裹细胞数 量 结合情况 牢固 较牢固 松散 松散 单个细胞 单个细胞 单个细胞 细胞群
多 糖 类 贮 藏 物
Ⅲ. 异染粒（metachromatic granule）
颗粒大小为0.5～1.0 m，是无机偏磷酸的聚合
物，一般在含磷丰富的环境下形成。
功能：贮存磷元素和能量，降低渗透压。
用美蓝染色成红色
在暗视野显微镜下看到的 迂回螺菌(Spirillum volutans)
异染粒（迂回体）
分子组成。相对分子质量为
（2～100）×106 。携带1～ 100个基因，一个细菌细胞 可有 一至数个质粒。
质粒的特点：
可自我复制，稳定遗传。复制与染色体分开，但同步进行。
对生存不是必要的。
不同质粒携带不同遗传信息。 无质粒细菌可通过接合等方式获得，不能自发产生。
质粒（plasmid）
脂肪酸的结构和相对含量。
膜上长链脂肪酸的链长和饱和度因细菌种 类和生长温度而异，通常生长温度要求越高的 种，其饱和度也越高，反之则低。
固醇类物质
在磷脂双分子膜中加入固醇类物质可提高膜的稳定性。
固醇的一般结构
真核生物细胞膜中一般含有胆固 醇等固醇，含量为5%～25%。
原核生物细胞膜中一般不含胆 固醇，而是含有类固醇(藿烷类
PHB不溶于水，
易被脂溶性染料
（如苏丹黑）着色。
PHB于1929年被发现，
至今已发现60属以上 的细菌能合成并贮藏。
第一章原核微生物的形态构造和功能
第一章原核微生物的形态构造和功能原核微生物是一类单细胞生物，其形态、构造和功能都具有一定的特殊性。
本文将探讨原核微生物的形态结构和功能，帮助读者深入了解这一类微生物。
原核微生物的形态多样，包括球形、杆状、螺旋形等各种形状。
其中最常见的是球形和杆状。
球形的原核微生物被称为球菌，其形状像小球或椭球，直径通常在0.5微米到2微米之间。
杆状的原核微生物被称为杆菌，其形状像长条或棍子，长度通常在1微米到10微米之间。
螺旋形的原核微生物有时也被称为螺菌，形状呈螺旋状或弯曲状。
原核微生物的构造相对简单，通常由细胞质、细胞壁和细胞膜组成。
细胞质是原核微生物的主要部分，它包含细胞器、溶酶体和核糖体等结构。
细胞壁是原核微生物外部的保护层，不仅能维持细胞的形状，还能抵御外界环境的压力和防止细胞溶解。
细胞膜则是原核微生物内外环境的界面，它能控制物质的进出和细胞内外的相互作用。
原核微生物的功能主要体现在代谢和繁殖两个方面。
代谢是维持原核微生物生命活动的基础，包括能量的获取、物质的合成和分解等过程。
原核微生物的能量获取方式多种多样，包括光合作用、化学能量转化和共生等。
光合作用是指利用光能将无机物转化为有机物，代表性的光合作用是细菌类光合作用和蓝藻类光合作用。
化学能量转化是指利用化学能转化为生物能的过程，代表性的化学能转化是厌氧呼吸和好氧呼吸。
共生是指与其他生物形成共生关系，通过相互合作获得能量和营养。
原核微生物的物质合成和分解过程也非常重要，通过这些过程可以合成细胞构成物质和代谢产物。
原核微生物的繁殖主要有两种方式，即二分裂和多倍体生殖。
二分裂是原核微生物最为常见的繁殖方式，它是指细胞在特定条件下逐渐增大，最终分裂成两个相同大小的细胞。
多倍体生殖则是指细胞在特定条件下不断增大，并在分裂前形成多个细胞体，然后才进行分裂。
多倍体生殖相对较少见，但在一些特殊情况下，如营养不良和环境恶劣时，原核微生物会采取这种繁殖方式以适应环境。
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第一章原核微生物的形态、结构与功能
一、填空题
1、细菌是单细胞原核生物，按其基本形态可分为_______、_______和_______三类。
2、球菌按分裂后产生的新细胞的排列方式可分为_______、_______、_______、_______、_______和_______。
3、细菌的基本结构包括_______、_______、_______和_______等四部分。
4、根据革兰氏染色技术可将细菌细胞壁分为两种类型，即_______和_______。
5、芽孢耐高温的原因是由于芽孢形成时可同时形成_______所致。
6、细菌的主要繁殖方式是_______。
7、放线菌是具多核的单细胞原核生物，革兰氏染色呈_______；典型的放线菌除发达的基质丝外，还有发达的_______和_______。
8、_______繁殖是放线菌的主要繁殖方式。
9、细菌的繁殖主要靠_______，放线菌的繁殖主要靠_______，
10、单个或多个微生物的细胞在适宜固体培养基上形成的群体称为_______。
细
菌和酵母菌的菌落表面_______，放线菌和霉菌菌落表面_______。
二、判断是非
1、细菌荚膜都是由多糖组成。
（）
2、所有细菌都有细胞壁。
（）
3、微生物的芽胞或孢子含水量较多，抗干燥能力较强。
（）
4、革兰氏阳性菌和阴性菌的差异在于细胞壁的构造和成分的不同。
（）
5、磷壁酸是革兰氏阴性细菌细胞壁中的特有成分。
（）
6、细菌的荚膜主要由多糖和果胶类物质组成，也有少数细菌的荚膜成分是纤维
素。
（）
7、脂多糖是革兰氏阳性细菌特有的成份。
（）
8、所的细菌的细胞壁中都含有肽聚糖。
（）
9、鞭毛是鞭毛细菌的运动器官。
（）
10、菌落的大小以厘米表示，记录时直接按菌落直径大小记录。
（）
三、名词解释
1、原生质：指在人为条件下，用溶菌酶除尽原有细胞壁或用青霉素抑制新生细
胞壁合成后，所得到的细胞膜包裹的圆球状渗透敏感细胞。
2、PHB ：聚—β—羟丁酸，是一种存在于许多细菌细胞质内属于类脂性质的炭
源类贮藏物，不溶水，而溶于氯仿，可用尼罗蓝或苏丹黑染色，具有贮藏能量、炭源和降低细胞内渗透压等作用。
3、衰颓形：由于培养时间过长，营养缺乏，代谢的排泄物浓度积累过高等使细
胞衰老而引起的异常形态。
4、质粒：凡游离于原核生物核基因组以外，具有独立复制能力的小型共价闭合
环状的dsDNA分子，即cccDNA。
5、细菌芽孢：是指有些细菌当生长到一定时期时，其繁殖速度下降，菌体的细
胞原生质浓缩，在细胞内形成一个圆形、椭圆形或圆柱形的孢子休眠体。
其中对不良环境条件具有较强抗性的休眠体称为芽孢。
6、菌落：单个微生物细胞在适合的环境条件下迅速生长繁殖，形成一个肉眼可
见的细胞群体，这个微生物细胞群体称为菌落。
7、荚膜：有些细菌在生命过程中会在其表面分泌一层松散透明的黏液物质，这
些黏液物质有的具有一定外形，相对稳定地附于细胞壁外面，称为荚膜。
四、选择题：
1、细菌细胞质膜的基本结构是____ ___。
A、磷脂双层
B、肽聚糖
C、脂多糖
D、磷壁酸
2、G-细菌细胞壁外膜的基本成分___ ____。
A、磷脂双层 B 肽聚糖 C、脂多糖 D、磷壁酸
3、细菌质粒是。
A、单链环状DNA
B、双链环状DNA
C、单链线粒DNA
D、双链线状DNA
4、用光学显微镜观察细菌时，若采用水浸片法或悬滴法，只能看到细菌的下列
哪种情况？
A、大致形态和主要结构
B、大致形态和特殊结构
C、大致形态和运动情况
D、群体形态和运动情况
5、目前生产的抗生素绝大多数都是由产生的。
A、球菌 B 蓝细菌 C、放线菌 D、病毒
6、放线菌的主要繁殖方式是。
A、有性繁殖 B 出芽生殖 C、无性孢子的方式 D、菌丝片段繁殖
7、细菌主要繁殖方式为。
A、增殖
B、芽殖
C、裂殖
D、孢子生殖
8、属于细菌细胞的特殊结构部分为。
A、细胞壁
B、芽孢
C、细胞膜
D、原生质
9、细菌缺乏下列哪种结构在一定条件下仍可存活。
A、细胞壁
B、细胞膜
C、细胞质
D、核质
10、与细菌粘附作用有关的是。
A、细菌的鞭毛
B、细菌的普通菌毛
C、细菌的性菌毛
D、细菌的芽胞
11、能产生大量分枝和气生菌丝的放线菌菌落，与培养基的结合，往往具有如下
特征：。
A、较松、极易挑取
B、较松、不易挑取
C、较紧、容易挑取
D、较紧、易不挑取
12、细菌的芽胞是。
A、一种繁殖方式
B、细菌生长发育的一个阶段
C、一种运动器官
D、一种细菌接合的通道
13、细菌的细胞核是。
A、裸露的DNA分子
B、DNA与组蛋白结合的无核膜包围的染色体
C、RNA与组蛋白结合的无核膜包围的染色体
D、DNA与组蛋白结合的无核膜包围的染色体
14、下列有关细菌繁殖的叙述，正确的是。
A、细菌通过有丝分裂进行分裂生殖
B、分裂生殖时DNA随机分配
C、分裂生殖时细胞质平均分配
D、分裂生殖时DNA复制后分配
15、产生标准菌落的细菌的最初数目和培养基分别是。
A、一个细菌，液体培养基
B、许多细菌，液体培养基
C、一个细菌，固体培养基
D、许多细菌，固体培养基
五、问答题
1、什么是肽聚糖？了解细菌细胞壁肽聚糖结构有事么意义？
2、革兰氏染色的原理是什么？
3、鞭毛和纤毛有何不同？
4、什么是芽孢？有何特性？
5、芽孢形成的条件是什么？有何实践意义？
6、什么是菌落？细菌菌落有何特点？
7、细菌的分类依据有哪些？
8、细菌的分类系统。
9、举例说明细菌中的名命名法则。
10、简述细菌菌落特征有哪些？
11、放线菌的菌落特征有哪些？
12、细菌荚膜的功能有哪些？
13、什么是细胞膜?它们有何功能?
14、什么是质粒？其特点是什么？
15、试述G+菌和G-菌细胞壁的特点，并说明革兰氏染色的机理及重要意义？。