微生物學(xué)教案

微生物學(xué)教案前言微生物學(xué)是一門在細胞、分子或群體水平上研究微生物的形態(tài)構(gòu)造、生理代謝、遺傳變異、生態(tài)分布和分類進化等生命活動基本規(guī)律，并將其應(yīng)用于工業(yè)發(fā)酵、醫(yī)藥衛(wèi)生、生物工程和環(huán)境保護、農(nóng)業(yè)等實踐領(lǐng)域的科學(xué)，其根本任務(wù)是發(fā)掘、利用、改善和保護有益微生物，控制、消滅或改造有害微生物，為人類社會的進步服務(wù)。通過本課程的學(xué)習(xí)，一方面使學(xué)生建立清晰的微生物學(xué)觀點和科學(xué)的思維方式；另一方面使學(xué)生系統(tǒng)地掌握微生物獨特的結(jié)構(gòu)特點、遺傳代謝規(guī)律，認識微生物對人類生產(chǎn)實踐的重要意義；最后幫助學(xué)生了解微生物學(xué)發(fā)展的新理論，以及在高新生物技術(shù)研究中的重要作用，為以后的學(xué)習(xí)和工作實踐打下堅實的基礎(chǔ)。授課教師弓建國授課教案第一章緒論一、教學(xué)目標要求掌握和理解微生物和微生物學(xué)的概念以及微生物所包括的類群；了解人類對微生物世界的認識過程以及微生物學(xué)的發(fā)展階段；認識和理解微生物學(xué)的發(fā)展對人類進步的促進作用。二、本章重點微生物和微生物學(xué)的概念以及微生物所包括的類群本章難點人類對微生物世界的認識過程以及微生物學(xué)的發(fā)展階段；微生物學(xué)的發(fā)展對人類進步的促進作用。三、教學(xué)方法：講授法四、教學(xué)手段：利用多媒體第一節(jié)微生物學(xué)研究的對象與任務(wù)一、走進微生物世界大門（一）微生物和我們（二）我們生活在“微生物的海洋中”細菌數(shù)億/g土壤，土壤中的細菌總重量估計為：10034×1012噸；每張紙幣帶細菌：900萬個；人體體表及體內(nèi)存在大量的微生物：皮膚表面：平均10萬個細菌/平方厘米；口腔：細菌種類超過500種；腸道：微生物總量達100萬億，糞便干重的1/3是細菌，每克糞便的細菌總數(shù)為：1000億個；每個噴嚏的飛沫含4500-150000個細菌，重感冒患者為8500萬。微生物是人類的朋友！微生物是自然界物質(zhì)循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；體內(nèi)的正常菌群是人及動物健康的基本保證；微生物可以為我們提供很多有用的物質(zhì)；基因工程為代表的現(xiàn)代生物技術(shù)；少數(shù)微生物也是人類的敵人！鼠疫；天花；艾滋病；瘋牛病；埃博拉病毒；二.微生物學(xué)研究的對象（一）什么是微生物通俗的講微生物是一群肉眼看不見的微小的生物。多細胞，結(jié)構(gòu)簡單：霉菌不具細胞結(jié)構(gòu)：病毒，亞病毒微生物：并非分類學(xué)上的名詞；是所有形體微小，單細胞或個體結(jié)構(gòu)較為簡單的多細胞，甚至沒有細胞的低等生物的通稱。（二）微生物在生物界中的分類地位1.難以認識的微生物世界2.分類地位五界系統(tǒng)：即具有細胞機構(gòu)的生物分為原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界與動物界。三域系統(tǒng)：古細菌：一類細胞壁缺陷的原核生物；真細菌：細菌、放線菌；真核生物：真菌、動物、植物。三.微生物的特點個體小、結(jié)構(gòu)簡、胃口大、食譜廣、繁殖快、易培養(yǎng)、數(shù)量大、分布廣、種類多、級界寬、變異易、抗性強、休眠長、起源早、發(fā)現(xiàn)晚。（一）體積小、面積大（二）吸收多、轉(zhuǎn)化快（三）生長旺盛、繁殖快（四）適應(yīng)性強、易變異（五）種類多、分布廣四.微生物學(xué)的任務(wù)一方面：研究微生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生長繁殖、新陳代謝、遺傳變異以及分類生態(tài)等生命活動規(guī)律。另一方面：改造和應(yīng)用其為人類服務(wù)。五.微生物學(xué)的分支學(xué)科第二節(jié)微生物學(xué)的發(fā)展史微生物的發(fā)展大致可以認為經(jīng)歷了四個時期：一、史前時期從時間上看：是在十七世紀下半葉。1.在釀造歷史上我國8000年前就開始出現(xiàn)了曲蘗釀酒；4000年前埃及人已學(xué)會烘制面包和釀制果酒；2500年前發(fā)明釀醬、醋。2.在農(nóng)業(yè)方面公元六世紀(北魏時期)賈思勰的巨著“齊民要術(shù)”。3.在醫(yī)學(xué)方面公元前112年-212年間，華佗：“割腐肉以防傳染”；公元前556年已知狂犬病來于瘋狗；公元三世紀有防治狂犬病的記載“殺所咬犬，取腦傅之，后不復(fù)發(fā)“；公元九世紀痘漿法、痘衣法預(yù)防天花；16世紀，古羅巴醫(yī)生G.Fracastoro：疾病是由肉眼看不見的生物(livingcreatures)引起二.微生物的啟蒙時期-----形態(tài)學(xué)時期從時間上看：十七世紀下半葉一直延續(xù)到19世紀中葉，近二百年之久。微生物學(xué)的先驅(qū):荷蘭人列文虎克（Antonyvanleeuwenhoek）。三.微生物的奠基時期-----生理學(xué)時期從時間上看：十九世紀60年代到二十世紀。代表人物：是法國的Louispasteur，德國的Robertkock。（一）.Louispasteur(1822-1895)1.發(fā)現(xiàn)并證實發(fā)酵是由微生物引起的2.徹底否定了“自然發(fā)生”學(xué)說3.免疫學(xué)——預(yù)防接種4.其他貢獻（二）Robertkoch(1843-1910)1.建立微生物學(xué)的研究技術(shù)(1)細菌純培養(yǎng)方法的建立；(2)設(shè)計了各種培養(yǎng)基；(3)流動蒸汽滅菌；(4)染色觀察和顯微攝影。2.對病原細菌的研究作出了突出的貢獻(1)具體證實了炭疽桿菌是炭疽病的病原菌；(2)發(fā)現(xiàn)了肺結(jié)核病的病原菌；(3)證明某種微生物是否為某種疾病病原體的基本原則——著名的柯赫原則。（三）Beijerinck與Виноградскнй1.提出了土壤細菌和自養(yǎng)微生物的研究方法2.研究了固氮菌和硝化細菌四.現(xiàn)代微生物學(xué)的發(fā)展（一）.普通微生物學(xué)的建立1890VonBehring制備抗毒素治療白喉和破傷風(fēng)；1892Ivanovsky提供煙草花葉病毒是由病毒引起的證據(jù)；1928Griffith發(fā)現(xiàn)細菌轉(zhuǎn)化；1929Fleming發(fā)現(xiàn)青霉素；（二）.微生物學(xué)發(fā)展的新階段1941Beadle與Tatlum獲得營養(yǎng)缺陷型；1944Avery等證實轉(zhuǎn)化過程中DNA是遺傳信息的載體；1953Watson和Crick提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)；1970～1972Arber、Smith和Nathans發(fā)現(xiàn)并提純了DNA限制性內(nèi)切酶。分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)的迅速發(fā)展以及細胞學(xué)和工程技術(shù)的融合，形成了一項嶄新的技術(shù)－生物工程學(xué)。1977Woese提出古生菌是不同于細菌和真核生物的特殊類Sanger首次對×174噬菌體DNA進行了全序列分析；1982～1983Prusiner發(fā)現(xiàn)朊病毒(prion)；1983～1984Mullis建立PCR技術(shù)；1995第一個獨立生活的細菌(流感嗜血桿菌)全基團組序列測定完成；1996第一個自養(yǎng)生活的古生菌基因組測定完成；1997第一個真核生物(啤酒酵母)基因組測序完成。五.我國的微生物學(xué)發(fā)展六.21世紀微生物學(xué)展望第二章原核微生物一、教學(xué)目標本章是整個教材的基礎(chǔ)和重點章節(jié)。通過學(xué)習(xí)要求學(xué)生掌握細菌的一般構(gòu)造和特殊構(gòu)造：包括革蘭氏陽性、陰性細菌和古細菌的細胞壁在結(jié)構(gòu)、組成上的區(qū)別；原核的概念；細胞膜、細胞質(zhì)和內(nèi)含物的組成、功能；缺壁細胞的類型；芽孢的概念；芽孢的構(gòu)造；研究芽孢的意義；細菌糖被的組成、功能；鞭毛的結(jié)構(gòu)、功能、著生方式；性纖毛和菌毛的功能；掌握和理解革蘭氏染色機理和芽孢的抗熱機理。了解伴孢晶體的應(yīng)用等基本知識。本章重點二、教學(xué)重點：掌握真細菌的一般構(gòu)造和特殊構(gòu)造；掌握革蘭氏染色機理和芽孢抗熱機理。三、教學(xué)難點：革蘭氏染色機理和芽孢抗熱機理四、教學(xué)方法：利用多媒體講授法，實驗教學(xué)為輔。設(shè)計微生物學(xué)形態(tài)學(xué)綜合實驗，從菌落形態(tài)、染色方法和顯微鏡觀察等多方面進行實驗教學(xué)。五[教學(xué)內(nèi)容]原核細胞和真核細胞的區(qū)別原核生物和真核生物原核生物和真核生物細胞之間有許多差別。真核生物的主要特征是有細胞核和如線粒體、葉綠體的細胞器及復(fù)雜的內(nèi)膜系統(tǒng)。病毒屬于非細胞類，細菌屬于原核生物，所有其他微生物屬于真核生物。原核細胞和真核細胞的區(qū)別核、核膜、染色體原核生物細胞沒有核膜，有一個明顯的核區(qū)，這個核區(qū)上集中了它的主要遺傳物質(zhì)，由一條與類組蛋白相聯(lián)系的雙鏈DNA構(gòu)成的染色體組成。真核生物細胞則是由一條或一條以上的雙鏈DNA與組蛋白等結(jié)合成的染色體，并由核膜包圍。代謝場所原核細胞沒有獨立的內(nèi)膜系統(tǒng)，與代謝有關(guān)的酶如呼吸酶合成酶等位于細胞膜上，因此它的能量代謝在質(zhì)膜上進行。真核細胞不僅有獨立的內(nèi)膜系統(tǒng)，還有細胞骨架，呼吸酶在線粒體中，有專用的細胞器來完成各項生理功能，如線粒體、葉綠體。核糖體的大小和分布原核細胞的核糖體大小為70S，常以游離狀態(tài)或多聚體狀態(tài)分布于細胞質(zhì)中。真核細胞的核糖體大小為80S，可以游離狀態(tài)存在于細胞結(jié)合于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上。線粒體和葉綠體內(nèi)有各自在結(jié)構(gòu)上特殊的核糖體?！?細菌細菌（bacteria）是一類細胞細短（直徑約0.5μm，長度約0.5～5μm）、結(jié)構(gòu)簡單，胞壁堅韌，多以二分裂方式繁殖和水生性較強的原核生物。1000倍以上顯微鏡才能看到其形狀。一、細菌的形態(tài)構(gòu)造及其功能（一）形態(tài)與染色1、基本外形：球狀——球菌；桿狀——桿菌；螺旋狀——螺旋菌。（1）球菌（Coccus）：球形或近球形，根據(jù)空間排列方式不同又分為單、雙、鏈、四聯(lián)、八疊、葡萄球菌。不同的排列方式是由于細胞分裂方向及分裂后情況不同造成的。細胞呈球狀或橢圓形。根據(jù)這些細胞分裂產(chǎn)生的新細胞所保持的一定空間排列方式有以下幾種情形：見圖2-1單球菌——尿素微球菌（圖2-1-1）雙球菌——肺炎雙球菌圖2=1桿菌的形態(tài)及排列A.單桿菌B.雙桿菌C.柵欄狀排列的菌D.鏈桿菌鏈球菌——溶血鏈球菌（圖2-1-3）四聯(lián)球菌——四聯(lián)微球菌（圖2-1-4）八疊球菌——尿素八疊球菌（圖2-1-5）葡萄球菌——金黃色葡萄球菌（圖2-1-6）（2）桿菌Bacillus(Bacterium)：桿狀或圓柱形，徑長比不同，短粗或細長。是細菌中種類最多的。桿菌細胞呈桿狀或圓柱形。圖2.1中B的7為長桿菌和短桿菌，8為枯草芽孢桿菌，9為溶纖維梭菌。（3）螺旋菌（Spirillum）：細胞呈彎曲桿狀的細菌統(tǒng)稱為螺旋菌。是細胞呈彎曲桿狀細菌統(tǒng)稱，一般分散存在。根據(jù)其長度、螺旋數(shù)目和螺距等差別，分為弧菌Vibrio（菌體只有一個彎曲，形似C字）和螺旋菌（螺旋狀，超過1圈）。與螺旋體Spirochaeta區(qū)別：無鞭毛?；【藛紊廾騾采廾▓D2-1-10）螺旋菌兩端都有鞭毛（圖2-1-11）細菌形態(tài)不是一成不變的，受環(huán)境條件影響（如溫度、培養(yǎng)基濃度及組成、菌齡等）。異常形態(tài)：一般，幼齡，生長條件適宜，形狀正常、整齊。老齡，不正常，異常形態(tài)?；危河捎诶砘蛩卮碳ぃ璧K細胞發(fā)育引起。衰頹形：由于培養(yǎng)時間長，細胞衰老，營養(yǎng)缺乏，或排泄物積累過多引起。2、細菌染色法由于細菌細胞既小又透明，故一般先要經(jīng)過染色才能作顯微鏡觀察。細菌染色法細菌染色法死菌活菌：用美藍或TTC等負染色：莢膜染色法正染色鑒別染色法莢膜染色法革蘭氏染色抗酸性染色法芽孢染色法姬姆薩（Giemsa）染色法3、細菌的大小細菌大小的度量單位：以mm為單位。細菌大小的表示：球菌一般以直徑來表示，球菌直徑0.5～1um。桿菌和螺旋菌則以長和寬來表示。如1′2.5mm，桿菌直徑0.5～1um，長為直徑1～幾倍，螺旋菌直徑0.3～1um，長1～50um。細菌大小的測定：在顯微鏡下使用顯微測微尺測定。細菌大小也不是一成不變的。細菌的重量：每個細菌細胞重量10-13～10-12g，大約109個E.coli細胞才達1mg重。二、細菌的細胞構(gòu)造研究細菌細胞結(jié)構(gòu)是分子生物學(xué)重要內(nèi)容之一，有了電子顯微鏡才有可能。其結(jié)構(gòu)分為基本結(jié)構(gòu)和特殊結(jié)構(gòu)。（一）細菌細胞的一般構(gòu)造基本結(jié)構(gòu)是細胞不變部分，每個細胞都有，如細胞壁、細胞膜、細胞核。1、細胞壁①概念：細胞壁（cellwall）是細胞質(zhì)膜外面具有一定硬度和韌性的壁套，使細胞保持一定形狀，保障其在不同滲透壓條件下生長，即使在不良環(huán)境中也能防止胞溶作用。真細菌的細胞壁由肽聚糖構(gòu)成，而古細菌細胞壁組成物質(zhì)極為多樣，從類似肽聚糖的物質(zhì)、假肽聚糖，到多糖、蛋白質(zhì)和糖蛋白。真細菌細胞壁由膚聚糖構(gòu)成，膚聚糖是N-乙酰氨基葡萄糖(NAG)和帶有交替排列的D-型或L-型氨基酸側(cè)鏈的N-乙酰胞壁酸(NAM)的多聚體。它是高度的交聯(lián)的分子，使得細胞具有剛性、強度和保護細胞抵抗?jié)B透壓的裂解。肽聚糖有許多獨特的特性，如D-型氨基酸，它可作為抗生素攻擊肽聚糖的靶目標(抗生素通過抑制或干擾肽聚糖合成而使細胞壁缺損)。革蘭氏陽性細菌細胞還含有磷壁酸。②功能：細菌細胞壁的生理功能有：保護原生質(zhì)體免受滲透壓引起破裂的作用；維持細菌的細胞形態(tài)(可用溶菌酶處理不同形態(tài)的細菌細胞壁后，菌體均呈現(xiàn)圓形得到證明)；細胞壁是多孔結(jié)構(gòu)的分子篩，阻擋某些分子進入和保留蛋白質(zhì)在間質(zhì)(革蘭氏陰性菌細胞壁和細胞質(zhì)之間的區(qū)域)；細胞壁為鞭毛提供支點，使鞭毛運動。③革蘭氏染色革蘭氏染色根據(jù)1884年革蘭姆·克里斯琴(ChristianGram)發(fā)明的染色反應(yīng)，真細菌常常分成兩類。對染色步驟反應(yīng)的差別是由于兩類細菌的細胞外膜結(jié)構(gòu)。革蘭氏陽性細菌有單一的膜稱作細胞膜(或原生質(zhì)膜)，周圍被厚的肽聚糖層包圍(20～80nm)。革蘭氏陰性細菌只有一薄層肽聚糖(1—3nm)，但是在肽聚糖層外邊，仍有另一層的外膜，作為另外的屏障(圖2.3)。革蘭氏染色步驟如下：固定過的細胞用暗染色例如結(jié)晶紫染色，接著加碘液媒染，細菌細胞壁內(nèi)由于染色形成結(jié)晶紫與碘的復(fù)合物。隨后加酒精從薄的細胞壁中洗出結(jié)晶紫與碘暗染色的復(fù)合物，但是結(jié)晶紫—碘復(fù)合物不能從厚的細胞壁中洗出。最后，用較淺的石炭酸復(fù)紅復(fù)染。加石炭酸復(fù)紅染色，使脫色的細胞呈粉紅色，但在暗染色的細胞中沒有看到粉紅色，仍保持第一次的染色結(jié)果。保持原來染色(厚的細胞壁)的細胞稱作革蘭氏陽性，在光學(xué)顯微鏡下呈現(xiàn)藍紫色。脫色的細胞(薄的細胞壁和外膜)稱作革蘭氏陰性，染成粉紅色或淡紫色。表2.2革蘭氏染色程序和結(jié)果步驟方法結(jié)果陽性(G+)陰性(G-)初染結(jié)晶紫30s紫色紫色媒染劑碘液30s仍為紫色仍為紫色脫色95%乙醇10—20s保持紫色脫去紫色復(fù)染蕃紅(或復(fù)紅)30—60s仍顯紫色紅色④化學(xué)組成與超微結(jié)構(gòu)a革蘭氏陽性細菌（Grampositive）革蘭氏陽性細菌細胞壁具有較厚（30～40nm）而致密的肽聚糖層，多達20層，占細胞壁的成分60-90%，它同細胞膜的外層緊密相連(見圖2.4)。有的革蘭氏陽性細菌細胞壁中含有磷壁酸（teichoi-acid）,也即胞壁質(zhì)（murein）。圖2.4細菌細胞的模式構(gòu)造b革蘭氏陰性細菌（Gramnegative）外膜革蘭氏陰性細菌特殊的是外膜上含有許多獨特的結(jié)構(gòu)（見圖示2.5），如把外膜與肽聚糖層連接起來的布朗(Braun’s)脂蛋白，使營養(yǎng)物被動運輸通過膜的[膜]孔蛋白和起保護細胞作用的脂多糖(LPS)。脂多糖也稱為內(nèi)毒素，對哺乳動物有高度毒性。G-細菌細胞壁外膜的基本成分是脂多糖（lipopolysaccharideLPS），此外還有磷脂、多糖、和蛋白質(zhì)。外膜被分為脂多糖層（外）、磷脂層（中）、脂蛋白層（內(nèi)）。肽聚糖層G-細菌細胞壁肽聚糖層很薄，約有2-3nm厚。它與外膜的脂蛋白層相連。周質(zhì)空間周質(zhì)空間（periplasmicspace，即壁膜間隙）是革蘭氏陰性細菌細胞膜與外膜兩膜之間的一個透明的區(qū)域（見圖2.3）。它含有與營養(yǎng)物運輸和營養(yǎng)物進入有關(guān)的蛋白質(zhì)，有：營養(yǎng)物進入細胞的蛋白；營養(yǎng)物運輸?shù)拿福绲鞍譡水解]酶；細胞防御有毒化合物，如破壞青霉素的b-內(nèi)酰胺酶。革蘭氏陽性細菌以上這些酶常分泌到胞外周圍，革蘭氏陰性細菌則依靠它的外膜，保持這些酶與菌的緊密結(jié)合。⑤G+與G－菌的細胞壁的特征比較表2.3兩類細胞壁的特征比較特征G+細菌G－細菌肽聚糖層厚層薄類脂極少脂多糖外膜缺有壁質(zhì)間隙很薄較厚細胞狀態(tài)僵硬僵硬或柔韌酸消化的效果原生質(zhì)體原生質(zhì)球?qū)θ玖虾涂股氐拿舾行院苊舾兄卸让舾孝藜毎谌毕菁毦鶤、原生質(zhì)體（protoplast）：人工條件下用溶菌酶除去細胞壁或用青霉素抑制細胞壁合成后，所留下的部分。一般由G+細菌形成。B、球形體（spheroplast）：殘留部分細胞壁，一般由G-細菌形成。有一定抗性。特點：對滲透壓敏感；長鞭毛也不運動；對噬菌體不敏感；細胞不能分裂等。C、細菌L型：一種由自發(fā)突變形成的變異型，無完整細胞壁，在固體培養(yǎng)基表面形成"油煎蛋"狀小菌落。D、支原體：長期進化形成，獨立成為柔膜菌綱，柔膜菌目。2、細胞膜與中間體①概念細胞質(zhì)膜（cytoplasmicmembrane），簡稱質(zhì)膜（plasmamembrane），是圍繞細胞質(zhì)外的雙層膜結(jié)構(gòu)，使細胞具有選擇吸收性能，控制物質(zhì)的吸收與排放，也是許多生化反應(yīng)的重要部位。原生質(zhì)膜是一個磷脂雙分子層，其中埋藏著與物質(zhì)運輸、能量代謝和信號接收有關(guān)的整合蛋白。另外，有通過電荷相互作用，疏松附著于膜的外周蛋白。膜中的脂類和蛋白質(zhì)互相相對運動。②成分與結(jié)構(gòu)原生質(zhì)膜(細胞膜)埋藏在磷脂雙分子層中的是有各種功能的蛋白(圖2.6)，包括轉(zhuǎn)運蛋白、能量代謝中的蛋白和能夠?qū)瘜W(xué)刺激檢測和反應(yīng)的受體蛋白。整合蛋白(integral)是完全地與膜連接而且貫穿全膜的蛋白，所以這些蛋白在此區(qū)域中有疏水性氨基酸埋藏在脂中。外周蛋白(peripheralproreins)是由于磷脂帶正電荷極性頭，只是通過電荷作用與膜松散連接的一類，用鹽溶液洗滌可以從純化的膜上除去。脂類和蛋白質(zhì)均在運動，而且是彼此之間相對運動。這就是被廣泛接受的稱作液態(tài)鑲嵌模式的細胞膜結(jié)構(gòu)模型。脂雙分子層細胞膜由含有親水區(qū)域的和疏水區(qū)域的兩親性分子磷脂組成。在膜中磷脂以雙分子層排列，極性頭部親水區(qū)指向膜的外表面，而其疏水區(qū)脂肪酸的尾部指向膜的內(nèi)層。結(jié)果，膜對于大分子或電荷高的分子成為一個選擇滲透屏障，它們不易通過磷脂雙分子的疏水性內(nèi)層。③功能細胞質(zhì)膜的生理功能有：a維持滲透壓的梯度和溶質(zhì)的轉(zhuǎn)移；b細胞質(zhì)膜是半滲透膜，具有選擇性的滲透作用，能阻止高分子通過，并選擇性地逆濃度梯度吸收某些低分子進入細胞；c由于膜有極性，膜上有各種與滲透有關(guān)的酶，還可使兩種結(jié)構(gòu)相類似的糖進入細胞的比例不同，吸收某些分子，排出某些分子；d細胞質(zhì)膜上有合成細胞壁和形成橫隔膜組分的酶，故在膜的外表面合成細胞壁；e膜內(nèi)陷形成的中間體(相當于高等植物的粒線體)含有細胞色素，參與呼吸作用；f中間體與染色體的分離和細胞分裂有關(guān)，還為DNA提供附著點；細胞質(zhì)膜上有琥珀酸脫氫酶、NADH脫氫酶、細胞色素氧化酶、電子傳遞系統(tǒng)、氧化磷酸化酶及腺昔三磷酸酶(ATPase)。在細胞質(zhì)膜上進行物質(zhì)代謝和能量代謝；細胞質(zhì)膜上有鞭毛基粒，鞭毛由此長出，即為鞭毛提供附著點。④內(nèi)膜結(jié)構(gòu)間體（mesosome）是從質(zhì)膜向內(nèi)伸展的細胞質(zhì)中主要單位膜結(jié)構(gòu)，常常同核質(zhì)相聯(lián)系，位于細胞分裂處。間體的功能可能參與呼吸作用、同DNA的復(fù)制和細胞的分裂有關(guān)。載色體(chromatophore)也稱為色素體，是光合細菌進行光合作用的部位，由單層的與細胞膜相連的內(nèi)膜所圍繞，主要化學(xué)成分是蛋白質(zhì)和脂類。它們含有菌綠素、胡蘿卜素等色素以及光合磷酸化所需的酶系和電子傳遞體。在綠硫菌科和紅硫菌科中存在。羧酶體（carboxysome）又稱為多角體，是自養(yǎng)細菌所特有的內(nèi)膜結(jié)構(gòu)，可能是固定CO2場所。類囊體（thylakoid）由單位膜組成，含有葉綠素、胡蘿卜素等光合色素和有關(guān)酶類，在藍細菌中為其進行光合作用的場所。3、細胞質(zhì)及其內(nèi)含物①概念細胞質(zhì)：是指除核以外，質(zhì)膜以內(nèi)的原生質(zhì)。②細胞質(zhì)的主要成分細菌細胞質(zhì)是含水的、含有細胞功能所需的各種分子、RNA和蛋白質(zhì)的混合物。對所有的細菌都是一樣的，細胞質(zhì)中的主要結(jié)構(gòu)是核糖體。表2.4細菌細胞質(zhì)中的內(nèi)含物內(nèi)含物存在于組成功能非單位膜被包裹的聚b-經(jīng)基丁酸許多細菌主要是PHB貯備碳和能源硫滴H2S氧化細菌和紫硫光合細菌液狀硫能源氣泡許多水生細菌羅紋蛋白膜浮力羧基化體自養(yǎng)細菌CO2固定酶固定CO2的部位綠色體綠色光合細菌類脂、蛋白、菌綠素捕光中心碳氫內(nèi)含物許多利用碳氫化合物的細菌包裹在蛋白質(zhì)殼中內(nèi)含物能源磁石體許多水生細菌磁鐵顆粒趨磁性無膜包裹的多聚葡糖苷許多細菌高分子葡萄糖聚合物碳源和能源多聚磷酸鹽許多細菌高分子磷酸鹽聚合物磷酸鹽貯藏物藻青素(cyanophycin)許多藍細菌精氨酸和天冬氨酸的多肽氮源藻膽蛋白體許多藍細菌捕光色素和蛋白質(zhì)捕捉光能③核糖體核糖體由一個小的亞基和一個大的亞基組成，核糖體的亞基是由蛋白質(zhì)和RNAs組成的復(fù)合物，是細胞中合成蛋白質(zhì)的場所。原核細胞中的核糖體，盡管在形狀上和功能上與真核細胞相似，但是組建核糖體亞基的蛋白質(zhì)和RNAs性質(zhì)上有差別。古細菌的核糖體與真細菌的核糖體(70S)同樣大小，但是對于白喉毒素和某些抗生素的敏感性卻不同，而與真核生物的核糖體相似。業(yè)已證明抗生素對人類是非常有用的，因為抑制細菌蛋白質(zhì)合成的抗生素，對真核生物蛋白質(zhì)合成無效果，這樣就有了選擇毒性。④內(nèi)含體某些細菌含有與特殊功能相連系的結(jié)構(gòu)，稱作內(nèi)含體(inclusionbodies)它常常在光學(xué)顯微鏡下觀察到。這些顆粒常是儲存物，可以與膜結(jié)合，例如聚-b-經(jīng)丁酸鹽(PHB)顆粒；細胞質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的分散顆粒如多聚磷酸鹽顆粒(也稱為異染粒)。某些細菌中也能看到脂肪滴。一個有趣的內(nèi)含體是在藍細菌(藍綠藻)和生活在水環(huán)境中的其他光合細菌內(nèi)發(fā)現(xiàn)的氣泡，在細胞內(nèi)四周排列的由蛋白質(zhì)構(gòu)成的氣泡提供浮力，使得細菌漂浮靠近水的表面。詳情見表2.44、原核和質(zhì)粒①原核細菌的DNA在細胞質(zhì)中為單個環(huán)狀染色體，有些時候稱為擬核。細菌的DNA位于細胞質(zhì)中，由一個染色體構(gòu)成，不同種的細菌之間染色體大小不同(大腸桿菌染色體有4×106堿基對長)。DNA是環(huán)狀、致密超螺旋，而且與真核細胞中發(fā)現(xiàn)的組蛋白相類似的蛋白質(zhì)結(jié)合。雖然染色體沒有核膜包圍，但在電子顯微鏡中?？煽吹郊毎麅?nèi)分離的核區(qū)，稱為擬核(nucleoid)。古細菌的染色體和真細菌的染色體類似，是一個單個環(huán)狀的DNA分子，不包含在核膜內(nèi)，而DNA分子大小通常小于大腸桿菌的DNA。②質(zhì)粒常在細菌中發(fā)現(xiàn)小的、染色體外的環(huán)狀DNA片段，稱作質(zhì)粒。某些細菌還含有染色體外的小分子DNA稱作質(zhì)粒(p1asmids)。其上攜帶的基因?qū)毦Ｉ畈⒎潜匦?，但在某些情況下對細胞有利，如抗生素抗性質(zhì)粒。質(zhì)粒常以不同大小的環(huán)狀雙螺旋存在，它可以獨立進行復(fù)制，也可整合到染色體上。（二）細菌細胞的特殊構(gòu)造而特殊結(jié)構(gòu)是細胞可變部分，不是每個都有，如鞭毛、莢膜、芽孢等。1、糖被（glycocalyx）包被于某些細菌細胞壁外的一層厚度不定的透明膠狀物質(zhì)。糖被的有無、厚薄與菌種的遺傳性相關(guān)外，還與環(huán)境尤其是營養(yǎng)條件密切相關(guān)。糖被按其有無固定層次、層次厚薄又可細分為莢膜（capsule或macrocapsule即大莢膜）、微莢膜（microcapsule）、粘液層（slimelayer）和菌膠團（zoogloea）等數(shù)種。糖被的功能：①保護作用，如保護細胞免受干旱損傷，保護細胞免受吞噬等；②貯藏養(yǎng)料，以備營養(yǎng)缺乏時重新利用；③作為滲透屏障和離子交換系統(tǒng)，以保護細菌免受金屬離子的毒害；④表面附著作用，引起齲齒的streptococcussalivarius（唾液鏈球菌）分泌的糖被將細菌牢牢地粘附于齒表；⑤細菌間的信息識別作用；⑥堆積代謝廢物。2、鞭毛和菌毛鞭毛（flagellum，flagella）是從細胞質(zhì)膜和細胞壁伸出細胞外面的蛋白質(zhì)組成的絲狀體結(jié)構(gòu)，使細菌具有運動性。鞭毛纖細而具有剛韌性，直徑僅20nm，長度達15～20mm，可以分為三部分：基體（basebody）、鉤形鞘（hook）和螺旋絲（helicalfilament）。具有鞭毛的細菌基鞭毛數(shù)目和在細胞表面分布因種不同而有所差異，是細菌鑒定的依據(jù)之一。一般有三類：單生鞭毛（2.7a）、叢生鞭毛（2.7b）和周生鞭毛（2.7c）。細菌鞭毛的類型鞭毛與細菌運動有關(guān)，如趨化性和趨滲性等。菌毛（pili）細菌細胞表面發(fā)現(xiàn)的特殊的象頭發(fā)樣的蛋白質(zhì)表膜附屬物，有幾微米長。性菌毛（sexpili）與遺傳物質(zhì)從一個細菌轉(zhuǎn)移到另一個細菌有關(guān)，即在細菌接合交配時起作用。性菌毛比菌毛稍長，數(shù)量少，只有一根或幾根。3、芽孢①概念芽孢（endospore）在一些屬包括芽孢桿菌屬和梭菌屬中產(chǎn)生細菌的芽孢。它們是由細菌的DNA和外部多層蛋白質(zhì)及膚聚糖包圍而構(gòu)成，芽孢對干燥和熱具有高度抗性。形成芽孢的細菌：Bacillus,clostridium,Spirillum,Vibrio,Sarcina，每一細胞僅形成一個芽孢，所以其沒有繁殖功能。形成芽孢屬于細胞分化（形態(tài)發(fā)生）。②形態(tài)與結(jié)構(gòu)芽孢結(jié)構(gòu)相當復(fù)雜最里面為核心，