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第二章细菌学概论微生物家族成员微生物病毒、亚病毒（类病毒、拟病毒、朊病毒）古生菌（Archaea）真细菌（Eubacteria）真菌（酵母、霉菌等）、单细胞藻类、原生动物等非细胞型细胞型原核微生物真核微生物（Eukarya）细菌、放线菌、蓝细菌、衣原体、支原体、螺旋体、立克次氏体等1）核、核膜、染色体原核生物细胞无核膜，有一个明显的核区，核区集中了主要遗传物质(拟核或原核)，由一条与类组蛋白相联系的双链DNA构成的染色体组成。真核生物细胞则是由一条或一条以上的双链DNA与组蛋白等结合成的染色体，并由核膜包围。1、原核细胞和真核细胞的区别原核细胞和真核细胞结构的区别原核细胞没有独立的内膜系统，与代谢有关的酶如呼吸酶合成酶等位于细胞膜上，因此它的能量代谢在质膜上进行。真核细胞不仅有独立的内膜系统，还有细胞骨架，呼吸酶在线粒体中，有专用的细胞器来完成各项生理功能，如线粒体、叶绿体。2）代谢场所原核细胞的核糖体大小为70S，常以游离状态或多聚体状态分布于细胞质中。真核细胞的核糖体大小为80S，可以游离状态存在于细胞或结合于内质网上。线粒体和叶绿体内有各自在结构上特殊的核糖体。3）核糖体的大小和分布ProkaryoticCell(Bacillusmegaterium)原核细胞真核细胞原核微生物细胞无细胞核，只有原核或拟核；真核微生物细胞的主要特征是有细胞核和细胞器及复杂的内膜系统；病毒属于非细胞类生物。2、原核微生物和真核微生物病毒是原核生物还是真核生物？为什么？原核细胞没有线粒体，在原核细胞中什么结构在完成线粒体的功能？第一节细菌的形态、结构与分类细菌是一类细胞细短、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。一、细菌细胞的形态与排列状态1、细菌的基本形态菌体呈球形或近似球形,以典型的二分裂殖方式繁殖,分裂后产生的新细胞常保持一定的空间排列方式。根据细胞分裂的方向及分裂后的各子细胞的空间排列状态不同,可将球菌分为以下几种:单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌、葡萄球菌等。1）球菌(coccus)及其排列状态单球菌细胞分裂沿一个平面进行，新个体分散而单独存在.如尿素微球菌(Micrococcusureae)双球菌细胞沿一个平面分裂，新个体成对排列.如肺炎双球菌(Diplococcuspneumoniae)链球菌细胞沿一个平面进行分裂，新个体不但可保持成对的样子，并可连成链状.如：乳链球菌（Streptococcuslactis）无乳链球菌（Streptococcusagalactiae)溶血链球菌（Streptococcushemolyticus)四联球菌细胞分裂是沿两个相垂直的平面进行，分裂后每四个细胞特征性地连在一起，呈田字形.如四联微球菌（Micrococcustetragenus）八叠球菌细胞按三个互相垂直的平面进行分裂后，每八个球菌特征性地连在一起成立方体形.如藤黄八叠球菌（Sarcinaureae)葡萄球菌细胞无定向分裂，多个新个体形成一个不规则的群体，犹如一串葡萄。如：金黄色葡萄球菌（Staphylococcusaureus)2）杆菌(bacillus)及其排列状态杆菌是细菌中种类最多的类型,因菌种不同,菌体细胞的长短、粗细等都有所差异。杆菌的形态：短杆状、长杆状、棒杆状、梭状杆状、月亮状、竹节状等；按杆菌细胞繁殖后的排列方式则有链状、栅状、“八”字状等。短杆菌长杆菌梭状芽孢杆菌杆菌端部特征BacillusmegabacteriumLegionellapneumophila(causesLegionnairesDisease)(causesanthrax),BacillusanthracisRod-ShapedBacterium,hemorrhagicE.coli,strain0157:H7炭疽病的病原菌----炭疽杆菌3）螺旋菌(spirilla)螺旋状的细菌称为螺旋菌。根据其弯曲情况分为：弧菌（vibrio)：螺旋不满一圈，菌体呈弧形或逗号形例：霍乱弧菌、逗号弧菌Vibriocholerae螺旋菌(spirillum)：螺旋满2—6环，螺旋状例：干酪螺菌螺旋体(spirochaeta)：旋转周数在6环以上，菌体柔软。例：梅毒密螺旋体梅毒密螺旋体将下列细菌的形态学名词与相应的描述相匹配•球菌杆状•杆菌葡萄串状•螺旋菌圆球状•弧菌螺丝锥形•葡萄球菌四个细胞形成的立方体•四联菌弯曲杆状二、细菌的大小(1)长度单位：微米(μm)(2)表示：球菌：直径杆菌：宽×长螺菌：宽、长、螺距通常球菌直径：0.2—1.5μm，杆菌:长1—5μm,宽0.5—1μm。例如：E.coli：平均长度：2μm；宽度0.5μm1500个大肠杆菌头尾相接等于3mm;109个大肠杆菌重1mg.细菌大小举例菌名直径或宽×长/（μm×μm）乳链球菌金黄色葡萄球菌大肠杆菌枯草芽孢杆菌霍乱弧菌0.5~10.8~10.5×(1~3)(0.8~1.2)×(1.2~3)(0.2~0.6)×(1~3)三、细菌细胞的结构•(一)细胞壁•(二)细胞膜•(三)细胞质及其内含物•(四)原核和质粒•(五)鞭毛和菌毛•(六)芽孢•(七)细胞外层基本结构特殊结构•1、概念•2、功能•3、革兰氏染色•4、化学组成与超微结构（一）细胞壁（cellwall）1、细胞壁的概念是细胞质膜外面具有一定硬度和韧性的一层壁套，使细胞保持一定形状，保障其在不同渗透压条件下生长，即使在不良环境中也能防止胞溶作用。细菌细胞壁主要由肽聚糖构成,还有磷壁酸、脂多糖等；肽聚糖是N-乙酰氨基葡萄糖(NAG)和带有交替排列的D-型或L-型氨基酸侧链的N-乙酰胞壁酸(NAM)的多聚体。2、细菌细胞壁的生理功能保护原生质体免受渗透压引起破裂的作用；维持细菌的细胞形态(可用溶菌酶处理不同形态的细菌细胞壁后，菌体均呈现圆形得到证明)；细胞壁是多孔结构的分子筛，阻挡某些分子进入和保留蛋白质在间质(革兰氏阴性菌细胞壁和细胞质之间的区域)；细胞壁为鞭毛提供支点，使鞭毛运动。活菌染色简单染色法抗酸染色革兰氏染色复杂染色法普通染色芽孢染色法荚膜染色法细胞壁染色法特殊染色正染色负染色死菌染色细菌染色细菌染色法3、根据细胞壁鉴别细菌-革兰氏染色•1884年丹麦医生ChristianGram发明；•细菌常被分成两类：G+和G-。•染色反应的差别是由于两类细菌的细胞壁结构的差异引起。1）G+细菌细胞壁组成特点:(1)厚度大(20~80nm);(2)化学组分简单:一般只含肽聚糖(peptidoglycan)90%和磷壁酸(teichoicacid)10%。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，结合在G+细胞壁上的一种酸性多糖。A、肽聚糖(peptidoglycan)肽聚糖肽聚糖四肽尾肽桥N-乙酰葡糖胺N-乙酰胞壁酸厚约20~80nm，由40层左右的网格状分子交织成的网套覆盖在整个细胞上G+CellWall肽聚糖结构肽聚糖单体组成双糖单位四肽尾肽桥原核生物所特有的已糖革兰氏阳性细菌细胞壁上特有的化学成分，主要化学组成为甘油磷酸或核糖醇磷酸。磷壁酸壁磷壁酸：膜磷壁酸（脂磷壁酸）：跨越肽聚糖层并与细胞膜相交联的称～。与肽聚糖分子进行共价结合的称～。B、磷壁酸G+CellWall磷壁酸的主要生理功能：1、通过分子上大量的负电荷浓缩细胞周围的Mg2+，提高细胞膜上需Mg2+的合成酶的活性；2、贮藏磷元素；6、增强某些致病菌对宿主细胞的粘连、避免被白细胞吞噬以及抗补体的作用；5、革兰氏阳性细菌特异表面抗原的物质基础；4、噬菌体的特异性吸附受体；3、能调节细胞内自溶素(autolysin)的活力，防止细胞因自溶而死亡。可作为细菌分类、鉴定的依据G+CellWall2）G-细菌细胞壁组成埋藏在外膜层之内，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G+细菌弱。A肽聚糖G-细菌肽聚糖单体结构与G+细菌基本相同，差别仅在于：①四肽尾的第三个氨基酸分子是内消旋二氨基庚二酸(m-DAP)。（只在原核微生物细胞壁上发现）②没有特殊的肽桥，只形成较为疏稀、机械强度较差的肽聚糖网套。G-CellWall是G-细菌细胞壁所特有的结构，位于G-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。B、外膜(outermembrane)外膜肽聚糖脂多糖脂蛋白磷脂G-CellWall孔蛋白①脂多糖（lipopolysaccharide,LPS）位于G-细胞壁最外层的一层较厚（8~10nm）的类脂多糖类物质。类脂A核心多糖(corepolysaccharide)O-特异侧链或称O-多糖或O-抗原（O-specificsidechain）脂多糖G-CellWall脂多糖的结构与主要功能LPSO-特异侧链结构的多变，决定了G-细菌细胞表面抗原决定簇的多样性；如：沙门氏菌属(Salmonella)的抗原型多达2107种。这种多变性是革兰氏阴性细菌躲避宿主免疫系统攻击，保持感染成功的重要手段。G-CellWallLPS核心多糖负电荷较强，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。G-CellWallLPS类脂A是G-细菌致病物质——内毒素的物质基础G-CellWall具有控制某些物质进出细胞的部分选择性屏障功能；许多噬菌体在细胞表面的吸附受体；G-CellWall孔蛋白脂多糖②外膜蛋白(outermembraneprotein)嵌合在LPS和磷脂层外膜上的蛋白。有20余种，但多数功能尚不清楚。G-CellWall脂蛋白孔蛋白又称壁膜间隙。G+和G-细菌中均有，一般指其细胞壁与细胞膜之间的狭窄空间（宽约12~15nm），呈胶状。C、周质空间(periplasmicspace,periplasm)G-CellWall周质空间是进出细胞的物质的重要中转站和反应场所在周质空间中，存在着多种周质蛋白（periplasmicproteins）水解酶类合成酶类结合蛋白受体蛋白G-CellWall革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌细胞壁的构造革兰氏阳性细菌革兰氏阴性细菌细胞膜肽聚糖磷壁酸脂磷壁酸肽聚糖周质空间细胞膜外膜脂多糖孔蛋白磷脂脂蛋白膜蛋白膜蛋白G+和G-细胞壁结构比较（立体模型）G+和G-细胞壁结构比较(平面模型)特征G+细菌G-细菌肽聚糖层厚层薄脂多糖无有外膜无有壁质间隙很薄较厚类脂和脂蛋白含量低高细胞壁抗溶菌酶弱强对青霉素的敏感性敏感不敏感G+与G-菌的细胞壁的特征比较革兰氏阳性和阴性细菌的比较G－G＋G+与G-细菌比较思考题:*当选择某一产品（如蛋白质）的生产菌时，从细胞壁角度考虑，应选择那一种细菌为好？步骤：结果:阳性菌——紫色阴性菌——红色结晶紫初染碘液媒染乙醇脱色番红复染涂片固定革兰氏染色法（GramStain）•G-菌的细胞壁中含有较多易被乙醇溶解的类脂质，而且肽聚糖层较薄、交联度低，故用乙醇脱色时溶解了类脂质，增加了细胞壁的通透性，使初染的结晶紫和碘的复合物易于渗出，结果细菌就被脱色，再经复红复染后就成红色。•G+菌细胞壁中肽聚糖层厚且交联度高，类脂质含量少，经脱色剂处理后反而使肽聚糖层的孔径缩小，通透性降低，因此细菌仍保留初染时的颜色。•革兰氏染色需用四种不同的溶液：初染液（basicdye）；媒染剂（mordant）；脱色剂（decolorisingagent）复染液（counterstain）。用于革兰氏染色的初染液一般是结晶紫(crystalviolet）。媒染剂的作用是增加染料和细胞之间的亲和性或附着力，即以某种方式帮助染料固定在细胞上，使不易脱落，碘（iodine）是常用的媒染剂。•脱色剂是将被染色的细胞进行脱色，不同类型的细胞脱色反应不同，有的能被脱色，有的则不能，脱色剂常用95％的酒精（ethanol）。•复染液是一种碱性染料，其颜色不同于初染液，复染的目的是使被脱色的细胞染上不同于初染液的颜色，而未被脱色的细胞仍