第1章原核微生物形态和构造
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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(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 。
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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
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。
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。
第一章原核生物的形态、构造和功能课后题
第一章原核生物的形态、构造和功能一、名词解释1.原核生物：即广义的细菌，指一大类细胞核无核膜包裹，只存在称作核区的裸露DNA的原始单细胞生物，包括真细菌和古生菌两大类。
2.细菌：狭义的细菌是指一类细胞细短、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；广义的细菌是指所有原核生物。
3.革兰氏染色法：细菌先经碱性染料结晶紫染色，经碘液媒染后，用酒精脱色，在一定条件下有的细菌被染成紫色，称革兰氏阳性细菌(G+)，有的被染成红色，称革兰氏阴性细菌(G-)。
4.（细菌）细胞壁：是位于细胞最外的一层厚实、坚韧的外被，主要成分为肽聚糖，具有固定细胞外形和保护细胞不受损伤等多种生理功能。
5.肽聚糖：是真细菌细胞壁的特有成分，是由乙酰氨基葡萄糖、乙酰胞壁酸与四到五个氨基酸短肽聚合而成的多层网状大分子结构。
6.磷壁酸：是结合在G+细菌细胞壁上的一种酸性多糖，主要成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。
7.脂多糖：是G—细菌细胞壁最外层的一层较厚的类脂多糖类物质，由类脂A、核心多糖、O-特异侧链3部分组成。
8.古生菌：是一类在进化途径上很早就与真细菌和真核生物相互独立的生物类群，主要包括一些独特生态类型的原核生物。
9.假肽聚糖：成分和结构与肽聚糖类似，但其多糖骨架是由N一乙酰塔罗糖胺糖醛酸和N 一乙酰葡萄糖胺以β—1，3糖苷键连接而成。
连在后一氨基糖上的肽尾由L—Glu、L—Ala 和L—Lys 3个L型氨基酸组成的肽尾，肽桥由L—Glu一个氨基酸组成。
10.抗酸细菌：是一类细胞壁中含大量分枝菌酸等蜡质的特殊G+细菌，因其被酸性复红染上色后，不能像其他G+细菌那样被盐酸乙醇脱色，故称抗酸细菌。
11.（细菌）原生质体：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的圆球状渗透敏感细胞，它们只能用等渗或高渗培养液保存或维持生长。
12.荚膜：某些细菌表面的特殊结构，是包被于细胞壁外的一层较厚的透明胶状物质，是糖被的一种。
第一章 原核生物的形态、构造和功能1
古生菌（ Archaea）的细胞壁
•古生菌又称古细菌（ Archaebacteria）或称古菌，是一类在进化途径上 很早就与真细菌和真核生物相互独立的生物类群，主要包括一些独特
生态类型的原核生物。
在古生菌中，除 Thermoplasma没有细胞壁外，其余都具有与真细菌功 能相似的细胞壁。然而，从化学成分来看，真细菌与古生菌的差别甚大。 据已被研究过的一些古生菌而言，其细胞壁中都不含真正的肽聚糖， 有些含假肽聚糖。
(2)细胞膜（cell membrane）
又称细胞质膜（ cytoplasmic membrane）、质膜（plcell membrane （ inner membrane），是一层紧贴在细胞壁内侧，包围着细胞质的柔软、 脆弱、富有弹性的半透性薄膜，厚7～8nm，由磷脂（占20％～－30％）和 蛋白质（占50％－70％）组成。
原生质体（ protoplast）
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的圆球状渗透敏感细胞，它们只能用
等渗或高渗培养液保存或维持生长。 G+细菌最易形成原生质体，这种原生质体除对相应的噬菌体缺乏敏感 性，不能进行正常的鞭毛运动和细胞不能分裂外，仍保留着正常细胞所具
细菌的染色
细菌细胞既微小又透明，故需经过染色才能作显微观察，常用的为革兰
氏染色法 简单染色法 正染色 鉴别染色法 死菌 细菌染色法 负染色：荚膜染色法等 活菌：用美蓝（即亚甲蓝）或 TTC（氯化三苯基四氮唑） 等作活菌染色 革兰氏染色法 抗酸性染色法 芽孢染色法 吉姆萨染色法
革兰氏染色（Gram stain）
南京工业大学微生物题库(袁丽红)
目录绪论 (2)第一章原核微生物的形态、构造和功能 (3)第二章真核微生物形态、构造和功能 (6)第三章病毒和亚病毒 (10)第四章微生物的营养和培养基 (14)第五章微生物的新陈代谢 (17)第六章微生物的生长及其控制 (20)第七章微生物的遗传变异与育种 (25)第八章微生物的生态 (29)第九章传染与免疫 (33)第十章微生物的分类和鉴定 (37)绪论一、选择题（）1、微生物的先驱者是A. Louis PasyeurB. 列文虎克C. F.H.CrickD.巴斯德（）2、下列选项按微生物研究的对象分，不正确的是A.细菌学B.病毒学C.原核生物学D.抗生素学（）3、1993年______等开创的核酸疫苗被誉为疫苗学的新纪元，具有广阔的发展前景。
A. Walter ReedB. MontagnierC. PrusinerD. Ulmer（）4、安东•列文虎克对微生物学的最大贡献在于A. 建立了细菌纯培养技术B.证实发酵是由微生物引起的C. 发明了显微镜D. 提出了柯赫法则二、判断题（）1、路易·巴斯德年轻时完成的实验证实了肉变酸的缘由。
（）2、病原菌学说最初是由科学家柯赫提出来的。
（）3、微生物的比面值很小，所以其代谢能力很旺盛。
（）4、沃森和克里克是分子生物学的奠基人，把传统的工业发酵提高到了发酵工程的新水平。
（）5、麻疹、流行性腮腺炎和鼠疫都是由病毒造成的疾病。
（）6、细菌是缺少真正细胞核的原核生物。
三、名词解释1、生物工程学2、微生物3、模式生物4、微生物学四、填空题1、第一个用自制显微镜观察到微生物的学者是______，被称为微生物学研究的先驱者，而法国学者______和德国学者______则是微生物生理学和病原菌学研究的开创者。
2、微生物学是研究______的科学。
研究内容包括______、______、______、______以及______、______、______、______等。
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C.Gram 丹麦医生 步骤：
涂片固定； 结晶紫初染1min； 碘液媒染1min； 95%乙醇脱色0.5min； 番红复染1min。
结果:
阳性菌——紫色； 阴性菌——红色。
细菌的形态和染色
二、细菌细胞的基本结构
第1章原核微生物形态和构造
细菌细胞的结构：
细菌细胞的基本结构包括： 细胞壁、细胞质膜、
第1章原核微生物形态和构造
2. 细胞膜的结构
1972年 Singer和Nicolson 提出的细胞膜 液态镶嵌模型。
第1章原核微生物形态和构造
磷壁酸的分类:
(1)按与壁的连接方式分:
壁磷壁酸:与肽聚糖分子共 价结合,并延伸到肽 聚糖分子表面, 带 有负电荷。
膜磷壁酸:与原生质膜的脂 类共价结合。
第1章原核微生物形态和构造
(2)根据主链组成不同: 甘油型 核糖醇型 一般一种
菌含一种磷 壁酸。
第1章原核微生物形态和构造
第一章 原核微生物的形态和构造
第1章原核微生物形态和构造
一 、细菌的形态和染色
第1章原核微生物形态和构造
(一)细菌的正常形态:
球菌
杆菌
第1章原核微生物形态和构造
螺旋菌
1. 球菌
单球菌
双球菌
链球菌
四联球菌
八叠球菌
第1章原核微生物形态和构造
葡萄球菌
2. 杆菌
短杆菌
长杆菌 梭状芽孢杆菌
第1章原核微生物形态和构造
第1章原核微生物形态和构造
原生质体
细菌除去细胞壁 剩下由细胞膜包裹的 部分。多为G+菌。
第1章原核微生物形态和构造
原生质体的特点：
1)无细胞壁，为圆球形 2)对环境敏感：渗透压，震荡，离心，易溶菌 3)有鞭毛，而不能运动 4)不被噬菌体感染（因为没有吸附位点） 5)生物学特性依旧
第1章原核微生物形态和构造
紧贴胞膜, 仅由1~2层肽聚 糖分子构成,占 细胞壁干重5~ 10%,无磷壁酸。
第1章原核微生物形态和构造
外壁层:
位于肽聚糖层的 外部。包括:
脂多糖;
蛋白质层:脂蛋白、 基质蛋白、
外壁蛋白; 磷脂.
第1章原核微生物形态和构造
基质蛋白：
埋嵌在外壁层中, 如孔蛋白,三聚体构成 的疏水孔道贯穿外壁 层,使小于800-900D的 分子可通过,起分子筛 作用。
b . 球状体
还保留有部分细胞壁的菌体细 胞,多见于Gˉ菌。
特点： 除具原生质体特点外 a)可有一定抗性，可培养 b)可重新合成细胞壁
第1章原核微生物形态和构造
c .Ｌ型细菌
自发突变形成的细胞壁缺陷(部分 或全部),具多形性。可以生长繁殖, 在培养基上形成油煎蛋菌落。有些可 重新合成细胞壁。
第1章原核微生物形态和构造
5. 细胞壁的功能:
1)保护细胞,维持菌形 2)具有抗原性．致病性．对噬菌体的敏感性 3)与胞膜一起完成细胞内外物质交换 4)为正常细胞分裂所必需 5)鞭毛运动的支点
第1章原核微生物形态和构造
（二）细胞膜(cell membrane)
1.概念: 细胞膜是
紧贴细胞壁内 侧包围细胞质 的一层柔软， 富有弹性的半 透明薄膜。
第1章原核微生物形态和构造
外壁蛋白： 为特异性载体, 可将Vit B12这类较 大分子送入细胞内。
第1章原核微生物形态和构造
脂蛋白：
与肽聚糖层共 价结合,并埋置在外 壁层,使外壁层牢固 的与内壁层连接。
第1章原核微生物形态和构造
脂多糖(LPS)
脂质A:两个葡糖胺连接多 个脂肪酸,为内毒素 的中心。
原决定簇的多样性。 4. 噬菌体吸附位点。
第1章原核微生物形态和构造
（4）革兰氏染色的原理
G﹢菌：细胞壁厚，肽聚糖网状分子形成 一种透性障，当乙醇脱色时，肽聚糖脱 水而孔障缩小，故保留结晶紫-碘复合物 在细胞膜上。呈紫色。
Gˉ菌：肽聚糖层薄，交联松散，乙醇脱 色不能使其结构收缩，其脂含量高,乙醇 将脂溶解，缝隙加大，结晶紫-碘复合物 溶出细胞壁，沙黄复染后呈红色。
第1章原核微生物形态和构造
（2）革兰氏阳性菌的细胞壁: 由肽聚糖和磷壁酸组成
肽聚糖:
占30~70% ,不同 菌种中肽聚糖(肽 链)组分不同,具重 要分类意义。
第1章原核微生物形态和构造
磷壁酸
占40%。G+菌 所特有,其主链由数 十个磷酸甘油或磷 酸核糖醇组成,有的 还有由D—Ala和还 原糖组成的侧链。
间体、细胞质、核糖体、 气泡、细胞核、质粒和储 藏物。 特殊结构包括：
荚膜、鞭毛、菌毛、 芽孢和伴孢晶体。
第1章原核微生物形态和构造
(一)细胞壁（cell wall)：
细胞壁是位于胞 外紧贴胞膜的一 层无色透明，坚 韧而有弹性的结 构。
第1章原核微生物形态和构造
（1）细胞壁的基本骨架——肽聚糖
概念： 肽聚糖是由 N—乙酰胞壁酸（NAM） 和N—乙酰葡糖胺（NAG） 以及少数氨基酸短肽链组 成的亚单位聚合而成的大 分子复合体
磷壁酸的功能：
1)使细胞壁形成负电荷环境,以利于 吸附镁离子,维持酶活。
2)构成噬菌体的吸附位点,同时是某 种菌的抗原决定簇的主要成分。
3)可以和宿主粘连。
第1章原核微生物形态和构造
（3）革兰氏阴性菌的细胞壁
革兰氏阴性 菌的细胞壁结 构较复杂,分内 壁层和外壁层。
第1章原核微生物形态和构造
内壁层:
核心多糖:与脂质A相连,由 糖及其衍生物组成。
O-侧链:短多糖链,其顺序有 菌种特异性,具有诊断 细菌学意义。
第1章原核微生物形态和构造
脂多糖（LPS）的功能：
1. Gˉ菌致病物质——内毒素的物质基础。 2. 与磷壁酸相似，吸附二价阳离子以提
高这些离子在细胞表面的浓度。 3. 由于LPS的多样性，决定Gˉ菌表面抗
、肽尾、肽桥构成
第1章原核微生物形态和构造
肽聚糖网格状结构:
第1章原核微生物形态和构造
肽聚糖的特点:
1)为原核生物所特有(古细菌例外) 2)D-Glu, D-Ala, M-DAP在自然界蛋白
质中不存在 3)个别菌中DAP可为Lys代替 4)个别菌中两肽尾可直接由肽键连接
3. 螺旋菌：螺旋状的细菌。螺旋不满 一圈称为弧菌，满2~6环称为螺旋菌， 旋转周数在6环以上的称为螺旋体。
弧菌
螺旋菌
第1章原核微生物形态和构造
螺旋体
(二)染色 简单染色 革兰氏染色
第1章原核微生物形态和构造
单染色：
用一种染料进行染色，较未染色的样本易于观察。
第1章原核微生物形态和构造
细菌的鉴别染色法