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1第二章原核微生物古菌（archaea）在进化谱系上与细菌（bacteria）和真核生物相互并列，但其在细胞构造上却与细菌较为接近，同属于原核生物。原核微生物是指一大类细胞核无核膜包裹，只有称作核区(nuclearregion)的裸露DNA的原始单细胞生物，包括细菌和古菌两大群。细菌的细胞膜含由酯键连接的脂类，细胞壁中含特有的肽聚糖（无壁的枝原体除外），DNA中一般没有内含子（但近年来也有例外的发现）。2.1.1细菌的定义细菌是一类细胞细而短(0.5×0.5~5µm)、结构简单、细胞壁坚韧、以二等分裂方式繁殖和水生性较强的原核微生物。2.1.2细菌的形态球状、杆状、螺旋状、三角形、方形、圆盘形等。2.1.3细菌的构造由于细菌的细胞极其微小（µm）又十分透明，因此用水浸片或悬滴观察法在光学显微镜下进行观察时，只能看到其大体形态和运动情况。若要在光学显微镜下观察其细致形态和主要构造，一般都要对它们进行染色。1884年丹麦医生C.Gram创立的革兰氏染色法（Gramstain）是最为重要的染色方法。2.1.3.1细菌的一般构造一般细菌共有的结构：细胞壁、细胞膜、细胞质、核质体细胞最外层的一层厚实、坚韧的外被，有固定外形和保护细胞等多种功能。革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌细胞壁成分的比较成分占细胞壁干重的%革兰氏阳性细菌革兰氏阴性细菌肽聚糖含量很高（30~95）含量很低（5~20）磷壁酸含量较高（50）0类脂质一般无（2）含量较高（~20）蛋白质0含量较高革兰氏染色的机制通过结晶紫初染和碘液媒染后，在细胞膜内形成了不溶于水的结晶紫与碘的复合物（CVIdyecomplex）。革兰氏阳性细菌由于其细胞壁较厚、肽聚糖网层次多和交联致密，故遇乙醇或丙酮作脱色处理时，因失水反而使网孔缩小，再加上它不含类脂，故乙醇处理不会溶出缝隙，因此能把结晶紫与碘复合物牢牢留在壁内，使其仍呈紫色。反之，革兰氏阴性细菌因其细胞壁薄、外膜层的类脂含量高、肽聚糖层薄和交联度差，在遇脱色剂后，以类脂为主的外膜迅速溶解，薄而松散的肽聚糖网不能阻挡结晶紫与碘复合物的溶出，因此，通过乙醇脱2色后细胞退成无色。这时，再经沙黄等红色染料进行复染，就使革兰氏阴性菌呈现红色，而革兰氏阳性菌则仍保留紫色（实为紫加红色）了。1、革兰氏阳性细菌的细胞壁革兰氏阳性细菌细胞壁的特点是厚度大（20-80nm）和化学组分简单，一般只含90%肽聚糖和10%磷壁酸。肽聚糖——又称粘肽(mucopeptide)、胞壁质(murein)或粘质复合物(mucocomplex)，是真细菌细胞壁中的特有成分。每一肽聚糖单体由三部分组成：①双糖单位：由一个N-乙酰葡糖胺通过β-1,4-糖苷键与另一个N-乙酰胞壁酸相连，后者为原核生物所特有的已糖。②四肽尾或四肽侧链(tetrapeptidesidechain)：是由四个氨基酸分子按L型与D型交替方式连接而成。在金黄色葡萄球菌中，接在N-乙酰胞壁酸上的四肽尾为L-ala→D-glu→L-lys→D-ala，其中两种D型氨基酸在细菌细胞壁之外很少出现。③肽桥或肽间桥(peptideinterbridge)：在金黄色葡萄球菌中，肽桥为甘氨酸五肽，它起着连接前后两个四肽尾分子的“桥梁”作用。目前所知的肽聚糖已超过100种，在这一“肽聚糖的多样性”中，主要的变化发生在肽桥上。磷壁酸（teichoicacid）——结合在革兰氏阳性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。磷壁酸可分两类，其一为壁磷壁酸，它与肽聚糖分子间进行共价结合，含量会随培养基成分而改变，一般占细胞壁重量的10%，有时可接近50%。用稀酸或稀碱可以提取。其二为跨越肽聚糖层并与细胞膜相交联的膜磷壁酸（又称脂磷壁酸），由甘油磷酸链分子与细胞膜上的磷脂进行共价结合后形成。其含量与培养条件关系不大。可用45%热酚水提取，也可用热水从脱脂的冻干细菌中提取。2、革兰氏阴性细菌的细胞壁肽聚糖——革兰氏阴性细菌的肽聚糖可举大肠杆菌为代表。它的肽聚糖埋藏在外膜层之内，是仅由1-2层肽聚糖网状分子组成的薄层(2-3nm)，含量约占细胞壁总重的10%，故对机械强度的抵抗力较革兰氏阳性菌弱。其结构单体与上述革兰氏阳性菌基本相同，差别仅在于：①四肽尾的第3个氨基酸不是L-lys，而是被一种只有在原核微生物细胞壁上才有的内消旋二氨基庚二酸(m-DAP)所代替；②没有特殊的肽桥，其前后两个单体间的连接仅通过甲四肽尾的第4个氨基酸——D-ala的羧基与乙四肽尾的第3个氨基酸——mDAP的氨基直接相连，因而只形成较为疏稀、机械强度较差的肽聚糖网套。外膜(outermembrane)——位于革兰氏阴性细菌细胞壁外层，由脂多糖、磷脂和脂蛋白等若干种蛋白质组成的膜，有时也称为外壁。脂多糖（lipopolysaccharide,LPS）：是位于革兰氏阴性细菌细胞壁最外层的一层较厚（8-10nm）的类脂多糖类物质，由类脂A、核心多糖(corepolysaccharide)和O-特异侧链（O-specificsidechain，或称O-多糖或O-抗原）三部分组成。其主要功能为：①其中的类脂A是革兰氏阴性细菌致病物质——内毒素的物质基础；②因其负电荷较强，故与磷壁酸相似，也有吸附Mg2+、Ca2+等阳离子以提高其在细胞表面浓度的作用；③由于LPS结构的多变，决定了革兰氏阴性细菌细胞表面抗原决定簇的多样性，例如，根据LPS抗原性的测定，国际上已报道过的沙门氏菌属(Salmonella)的抗原型多达2107种（1983年）；④是许多噬菌体在细胞表面的吸附受体；⑤具有控制某些物质进出细胞的部分选择性屏障功能2.1.3.2细菌的特殊构造不是一般细菌都具有的结构：荚膜、鞭毛、菌毛、芽孢1、荚膜（capsule）：某些细菌细胞壁外存在着一层厚度不定的胶状物质。主要功能：保湿、储养、堆积代谢废物、附着。2、鞭毛（flagellum）：鞭毛为某些细菌表面的长丝状、波曲的附属物。其数目为一至数十根，具有运动的功能。不同细菌鞭毛着生情况及数目不一致。33、菌毛(pilus)：菌毛（pilus）是长在细菌体表的一种纤细、中空、短直、数量较多的蛋白质附属物。在革兰氏阴性细菌中较为常见。性菌毛（sexpilus）是一种特殊的菌毛。其功能是在不同性别的菌株间传递DNA片段。4、芽孢（endospore）：芽孢为某些细菌生长发育后期，在细胞内形成的一个圆形或椭圆性的抗逆性休眠体。一个细胞仅形成一个芽孢。芽孢具有极强的抗热、抗辐射、抗化学药物和抗静水压。芽孢形成（sporulation）：产芽孢的细菌当其环境中营养缺乏及有害代谢产物积累时，就开始形成芽孢。2.1.4细菌群体（菌落）的形态菌落（colony）：将单一微生物或一小堆同种细胞接种在固体培养基上，在适宜的培养条件下，形成以母细胞为中心的一堆肉眼可见的、有一定形态构造的子细胞集团。菌落特征：大小、形态、边缘、隆起、光泽、质地、颜色。2.2放线菌（actinomycetes）2.2.1放线菌（actinomycetes）：一类呈菌丝状生长、主要以孢子繁殖和陆生性强的原核生物。2.2.2形态结构（以streptomyces为例）：基内菌丝（substratemycelium）、气生菌丝（aerialmycelium）、孢子丝（在菌丝逐步成熟时，由气生菌丝分化成）。放线菌的一般形态和构造2.2.3放线菌的繁殖：横割分裂。2.2.4放线菌的菌落特征:干燥、不透明、表面呈紧密的丝绒状，上有一层色彩鲜艳的干粉；菌落和培养基连接紧密，难以挑取；菌落正反面的颜色常不一致；菌落边缘培养基的平面有变形现象。2.3蓝细菌（cyanobacteria）2.3.1蓝细菌（cyanobacteria）：一类进化历史悠久、G-、无鞭毛、含叶绿素a、具有放氧光合作用的原核微生物。2.3.2细胞构造：细胞结构与G-细菌细胞壁极其相似。胞内有类囊体（thylakoids）。细胞内贮藏物（reservematerials）：糖原、聚磷酸盐、PHB、蓝细菌肽（cynophycine）。2.3.3蓝细菌细胞的特化形式：异形胞（heterocyst）：存在于丝状体蓝细菌中的较营养细胞稍大，色浅、壁厚、位于细胞链中间或末端，且数目少而不定的细胞。异形胞是固氮蓝细菌的固氮部位。营养细胞的光合产物与异形胞的固氮产物，可通过胞间连丝进行物质交换。静息孢子（akinete）：一种着生于丝状体细胞链中间或末端的形大、色深、壁厚的休眠细胞，胞内有贮藏性物质，具有抗干旱或冷冻的能力。链丝段（hormogonia）：又称连锁体或藻殖段，是长细胞断裂而成的短链段，具有繁殖功能。内孢子:少数蓝细菌种类在细胞内形成许多球形或三角形的内孢子，成熟后可释放，具有繁殖功能。2.4支原体、立克次氏体和衣原体2.4.1支原体（Mycoplasma）：一类无细胞壁、介于独立生活和细胞内寄生生活间的最小型原核生物。特点：1、个体直径约为150-300nm，一般为250nm，光学显微镜下勉强可见。2、缺乏细胞壁。3、菌落小，直径一般为0.1-1.0mm，“油煎蛋”状。4、二等分裂方式繁殖。45、能在含血清、酵母膏、胆固醇等营养丰富的人工培养基上独立生长。6、具有氧化型或发酵型的产能代谢，在好氧或厌氧条件下生长。7、对能与核糖体结合、抑制蛋白质合成的四环素、红霉素以及毛地黄皂苷等破坏细胞膜结构的表面活性剂极为敏感。由于细胞膜上含有甾醇，故对两性霉素、制霉菌素等多烯类抗生素十分敏感。分类地位：已知的支原体种类已超过80种。原核生物界（Procaryotae）、柔膜菌门（Tenericutes）、柔膜菌纲（Mollicutes）的支原体目（Mycoplasmatales）。2.4.2立克次氏体（Rickettsia）立克次氏体(Rickettsia)：一类只能寄生在真核细胞内的革兰氏阴性原核微生物。特点：1、细胞大小一般为0.3-0.6×0.8-2.0µm，光学显微镜下清晰可见。2、细胞形态多变，自杆状至球状、双球状或丝状。3、有细胞壁，呈革兰氏阴性反应。4、在真核细胞内营专性寄生（个别例外），其宿主一般为虱、蚤、蜱、螨等节肢动物，可传至人或其他脊椎动物（如啮齿类）。5、二等分裂方式繁殖。6、对四环素、青霉素等抗生素敏感。7、有不够完整的产能代谢途径，大多只能利用谷氨酸产能而不能利用葡萄糖产能。8、一般可用鸡胚、敏感动物或合适的组织培养物（如Hela细胞株）来培养。9、对热敏感，一般在56℃以上经30分钟即可杀死。引起人类感染的主要立克次氏体有:普氏立克次氏体（Rickettsiaprowazeki）、斑疹伤寒立克次体（Rickettsiatyphi）、恙虫病立克次体（Rickettsiatsutsugamushi）。2.4.3衣原体（Chlamydia）：一类在真核细胞内营专性能量寄生的小型革兰氏阴性原核微生物。特点：1、有细胞结构。2、细胞内同时有DNA和RNA两种核酸。3、有革兰氏阴性细菌特征的不含肽聚糖的细胞壁。4、细胞内有核糖体。5、有不完整的酶系统，尤其缺乏产能代谢的酶系统，因此须进行严格的细胞内寄生。6、以二等分裂方式进行繁殖。7、一般对抑制细菌的一些抗生素和药物例如青霉素和磺胺等都敏感（但鹦鹉热衣原体对磺胺具有抗性）。8、在实验室中，衣原体可培养在鸡胚卵黄囊膜、小白鼠腹腔、组织培养细胞或Hela细胞上。生活史（lifecycle）：具有感染力的个体称为原体（elementarybody），是一种不能运动的球状细胞，直径小于0.4µm，有坚韧的细菌型细胞壁。在宿主细胞内，原体逐渐伸长，形成无感染力的个体，称作始体（initialbody），是一种薄壁的球状细胞，形体较大，直径达1-1.5µm，通过二等分裂的方式在宿主的细胞质内形成一个微菌落，随后大量的子细胞又分化成较小而厚壁的感染性原体。一旦宿主细胞破裂，原体又可以重新感染新的细胞。