江南大學(xué)生物工程學(xué)院課件

江南大學(xué)生物工程學(xué)院第二章微生物的形態(tài)與分類第一節(jié)細(xì)菌Bacteria

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微生物的形態(tài)與分類

原核生物prokaryotes

真核微生物eukaryoticmicroorganisms

非細(xì)胞微生物acellularmicroorganisms主要內(nèi)容：形態(tài)與大小，細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能，繁殖方式與生活史，分類等第一節(jié)細(xì)菌

Bacteria原核生物Prokaryotes

指一大類細(xì)胞核無核膜包裹，只有稱作為核區(qū)（nuclearregion）的裸露DNA的原始單細(xì)胞生物。包括：真細(xì)菌eubacteria古細(xì)菌archaea細(xì)菌

Bacteria細(xì)菌：是一類細(xì)胞細(xì)而短、結(jié)構(gòu)簡單、細(xì)胞壁堅(jiān)韌、以二等分裂方式繁殖和水生性較強(qiáng)的原核微生物。在分類學(xué)上，細(xì)菌隸屬于原核生物界（Procaryotae）

細(xì)菌門（Bacteriophyta）

真細(xì)菌綱（Eubacteriae）

真細(xì)菌亞綱（Eubacteria）

一.細(xì)菌的形態(tài)與大小1、細(xì)菌的細(xì)胞形態(tài)基本形態(tài)球菌coccus桿菌bacillus螺旋菌spirilla

細(xì)菌的異常形態(tài)

①畸形：化學(xué)的或物理的因素的刺激，阻礙了細(xì)胞的發(fā)育而引起的異常形態(tài)。②衰頹形：由于培養(yǎng)時間過長，細(xì)胞衰老，營養(yǎng)缺乏，代謝排泄物濃度積累過高使細(xì)胞衰老而引起的異常形態(tài)。1121.巴氏醋酸桿菌的畸形

2.乳酪桿菌的衰頹形

菌毛核糖體核物質(zhì)鞭毛細(xì)胞膜周質(zhì)空間細(xì)胞壁外膜質(zhì)粒典型細(xì)菌細(xì)胞構(gòu)造模式圖（一）一般構(gòu)造）一般構(gòu)造

1.細(xì)胞壁cellwall

（1）定義細(xì)胞壁是位于細(xì)胞表面、內(nèi)側(cè)緊貼細(xì)胞膜的一層較為堅(jiān)韌、略具彈性的結(jié)構(gòu)．（2）生理功能（3）化學(xué)組成肽聚糖（peptidoglycan）磷壁酸（teichoicacid）

G+

細(xì)胞壁特有的一種酸性多糖脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）

G-

細(xì)菌細(xì)胞壁特有的類脂多糖物質(zhì)G+細(xì)菌肽聚糖脂多糖肽聚糖周質(zhì)空間細(xì)胞膜膜蛋白脂質(zhì)蛋白外膜膜孔蛋白磷壁酸脂磷壁酸G+G-G+細(xì)菌與G-細(xì)菌細(xì)胞壁的比較（4）細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)（5）原生質(zhì)體及球形體

原生質(zhì)體

protoplast

細(xì)菌被完全除去細(xì)胞壁后所剩下的部分。

球形體/原生質(zhì)球

spheroplast

細(xì)菌被部分除去細(xì)胞壁后所剩下的部分。制備方法：溶菌酶(lysozyme)處理正在釋放的原生質(zhì)體2.細(xì)胞膜：(cellmembrane)（1）定義是一層緊貼在細(xì)胞壁內(nèi)側(cè)，包圍著細(xì)胞質(zhì)的柔軟、脆弱、富有彈性半透性薄膜。厚度7~8nm

（2）功能選擇透性維持細(xì)胞內(nèi)正常滲透壓的屏障在細(xì)胞的呼吸過程中起關(guān)鍵作用與細(xì)胞膜、細(xì)胞壁及莢膜的合成有關(guān)鞭毛基體的著生部位和旋轉(zhuǎn)的供能部位

（3）化學(xué)組成磷脂(20-30%)蛋白質(zhì)(50~70%)少量糖蛋白、糖脂(約2%)

磷脂：磷脂酰膽堿磷脂酰絲氨酸磷脂酰乙醇胺等膜蛋白：外周蛋白peripheralprotein

整合蛋白integralprotein

磷脂分子（4）膜的結(jié)構(gòu)

液態(tài)鑲嵌模型fluidmosaicmodel膜的結(jié)構(gòu)：液態(tài)鑲嵌模型fluidmosaicmodel（1）定義由細(xì)胞膜內(nèi)陷而成的層狀、管狀或囊狀結(jié)構(gòu)。是特化的CM，多見于G+細(xì)菌（2）化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)

與細(xì)胞膜相同（3）生理功能產(chǎn)生能量的基地向細(xì)胞外分泌消化酶與細(xì)胞橫隔的合成有關(guān)

3.間體mesosome4.核質(zhì)體nuclearbody擬核nucleoid

(1)

位置核質(zhì)體是原核生物所特有的無核膜包裹、無固定形態(tài)的原始細(xì)胞核。(2)

化學(xué)組成：DNA(3)

結(jié)構(gòu)環(huán)狀、高度折疊纏繞的“超線圈”結(jié)構(gòu)的DNA。即一條染色體。

E.coli基因組4.64Mb，由4300個基因組成（1997）

B.subtilis基因組4.21Mb，4100個基因（1997）(4)

生理功能貯存和傳遞遺傳信息；細(xì)胞的控制中心。每個細(xì)胞中一般有1~2個核質(zhì)體，在生長迅速的細(xì)胞中也會有2~4個

5.質(zhì)粒plasmid游離于原核生物核基因組以外，具有獨(dú)立復(fù)制能力的小型供價閉合環(huán)狀的DNA分子結(jié)構(gòu)：circularcovalentlyclosed

DNA(cccDNA)，3000-15000bp，

MW2~100×106d。生理功能：（各種質(zhì)粒功能不一）質(zhì)粒的特點(diǎn)

質(zhì)粒DNA分子質(zhì)粒DNA的電鏡照片6.細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)含物（1）細(xì)胞質(zhì)cytoplasm

細(xì)胞質(zhì)是細(xì)胞質(zhì)膜包圍的除核質(zhì)體以外的一切半透明、膠體狀、顆粒狀物質(zhì)的總稱。

主要組成

水、核糖體、貯藏物、酶類、中間代謝產(chǎn)物、質(zhì)粒、各種營養(yǎng)物質(zhì)和大分子單體

功能

為細(xì)胞進(jìn)行新陳代謝提供內(nèi)在環(huán)境（2）細(xì)胞內(nèi)含物核糖體ribosome

分散在細(xì)胞質(zhì)中的沉降系數(shù)為70s、由RNA和蛋白質(zhì)組成的顆粒狀結(jié)構(gòu)。

功能合成蛋白質(zhì)的場所

貯藏物

主要是一些不同化學(xué)成分積累而成的不溶性沉淀顆粒。

功能儲存營養(yǎng)物質(zhì)

細(xì)胞中的PHB顆粒（二）細(xì)菌的特殊構(gòu)造

1、鞭毛flagellum，flagella（1）定義：生長在某些細(xì)菌（運(yùn)動細(xì)菌）體表面的長絲狀、波曲的蛋白質(zhì)性質(zhì)的附屬物。細(xì)菌的運(yùn)動器官。（2）著生類型

偏端單生monopolarmonotrichous兩端單生bipolarmonotrichous偏端叢生lophotrichous兩端叢生amphitrichous周生peritrichous偏端叢生鞭毛鞭毛的著生類型（3）鞭毛的結(jié)構(gòu)

E.coli鞭毛的結(jié)構(gòu)

鞭毛絲filament10-20nm×15-20mm鞭毛鉤hook基體basalbodyL環(huán)P環(huán)S環(huán)M環(huán)

G+菌僅有S環(huán)和M環(huán)

2.傘毛/菌毛fimbria,fimbriae

（1）定義

長在細(xì)菌體表的纖細(xì)、中空、短直、數(shù)量較多的蛋白質(zhì)類附屬物。直徑3-10nm，250-300條/細(xì)胞?；瘜W(xué)組成

菌毛蛋白pilin

結(jié)構(gòu)

著生于細(xì)胞膜上，穿過細(xì)胞壁后伸展于體表。3~10×100~5000nm。功能使菌體附著于物體表面3.(性)纖毛（Sex-pilus,F-pilus，pili）由F質(zhì)粒DNA編碼，存在于具有F質(zhì)粒的E.coli的表面，每個細(xì)胞1至幾根。是中空管狀物，是細(xì)菌接合時DNA轉(zhuǎn)移的通道。

fimbriapilus

4.糖被glycocalyx（1）包被于某些細(xì)菌細(xì)胞壁外的一層厚度不定的膠狀物質(zhì)。（2）類型：

莢膜capsule

粘液層slimelayer*菌膠團(tuán)zoogloea

（4）功能細(xì)胞外的營養(yǎng)儲存保護(hù)細(xì)胞免受干燥的影響增加病原菌的致病力等堆積廢物（5）光滑型菌落、粗糙型菌落（6）利用與危害

dextran,xanthangum5、芽孢endospore/spore（1）定義某些細(xì)菌在其生長發(fā)育后期,在細(xì)胞內(nèi)形成一個圓形或橢圓形，壁厚、含水量極低、抗逆性極強(qiáng)的休眠體。（2）著生情況

菌種在細(xì)胞中的位置形狀大小

顯微鏡下芽孢電鏡下的芽孢

（3）特點(diǎn)組成特點(diǎn)含水量低含吡啶2,6-羧酸(DPA)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

具有厚而致密的孢子外層折光性強(qiáng)，不易著色生理特點(diǎn)

代謝活動極弱或基本停止對熱、輻射及化學(xué)物質(zhì)具有較強(qiáng)抗性（4）芽孢的構(gòu)造孢外壁/芽孢殼sporecoat芽孢衣/外膜outermembrane皮層cortex芽孢壁sporewall芽孢膜sporemembrane芽孢質(zhì)核區(qū)/核質(zhì)體（5）芽孢的形成過程（6）芽孢的萌發(fā)（7）芽孢的耐熱機(jī)制滲透調(diào)節(jié)皮層膨脹學(xué)說

osmoregulatoryexpandedcortextheory

芽孢的耐熱性在于芽孢衣對多價陽離子和水分的透性很差以及皮層的離子強(qiáng)度很高，使皮層產(chǎn)生了極高的滲透壓去奪取核心中的水分,造成皮層的充分膨脹和核心的高度失水，失水的核心賦予芽孢極強(qiáng)的耐熱性。皮層中的DPA-Ca穩(wěn)定芽孢中的大分子，增強(qiáng)芽孢的耐熱性（8）研究芽孢的意義菌種的分類鑒定的重要形態(tài)學(xué)指標(biāo)提高菌種篩選效率有利于菌種長期保藏衡量各種滅菌手段效果的指標(biāo)（9）伴孢晶體（parasporalcrystal）少數(shù)芽孢桿菌芽孢囊內(nèi)與芽孢相伴而形成的一顆菱形、方形或不規(guī)則形的堿溶性蛋白晶體。即d內(nèi)毒素。用途:

生物農(nóng)藥三、細(xì)菌的繁殖方式和培養(yǎng)特征（一）細(xì)菌的繁殖1、無性繁殖

裂殖fission一個細(xì)胞通過分裂而形成兩個子細(xì)胞的過程。二分裂binaryfission

同形裂殖一個細(xì)胞在其對稱中心形成一隔膜，進(jìn)而分裂成兩個形態(tài)、大小和構(gòu)造完全相同的子細(xì)胞

異形裂殖球菌的分裂面及子代的排列

2、細(xì)菌的有性接合

二.細(xì)菌的培養(yǎng)特征

菌落colony

由一個或少數(shù)幾個細(xì)胞在固體培養(yǎng)基表面上繁殖而形成的肉眼可見的子細(xì)胞的群體。菌落形態(tài)包括大小、形狀、光澤、顏色、透明度、硬度等。細(xì)菌的菌落特征菌苔lawn

在斜面培養(yǎng)基上劃線接種細(xì)菌后經(jīng)培養(yǎng)而形成的肉眼可見的子細(xì)胞群體。其它培養(yǎng)特征半固體穿刺培養(yǎng)特征明膠培養(yǎng)基培養(yǎng)特征液體培養(yǎng)特征

四.細(xì)菌的分類

分類依據(jù)

目前多用經(jīng)典分類法，分類依據(jù)以生理生化特征為主，以形態(tài)特征為輔。

鑒定實(shí)例

（自學(xué)）

菌種純度檢查鏡檢和革染氏染色芽孢染色觀察部分生理試驗(yàn)

分類系統(tǒng)

伯捷氏鑒定細(xì)菌學(xué)手冊Bergey'sManualofDeterminativeBacteriology

伯捷氏系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊Bergey'sManualofSystematicBacteriology

發(fā)酵工業(yè)常見常用的細(xì)菌Leuconostocmesenteroides腸膜明串珠菌Pediococcuscerevisiae啤酒足細(xì)菌Bacillussubtilis枯草