生物第一章.docx

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生物第一章

第一章原核微生物的形态、构造和功能

原核生物（procaryotes）：

细菌，放线菌，蓝细菌，立克次氏体，支原体和衣原体。

真核微生物（eucaryoticmicroorganisims）：

真菌：

酵母菌、丝状真菌——霉菌、大型真菌——蕈菌；显微藻类；原生动物。

非细胞微生物（acellularmicroorgnisims）：

病毒，亚病毒：

类病毒、拟病毒及朊病毒

原核生物：

是指一大类细胞核无核膜包裹，只存在称作核区（核子的区域）的裸露DNA的原始单细胞生物，包括真细菌和古生菌。

主要类群：

细菌，放线菌，蓝细菌，立克次氏体，支原体和衣原体。

细菌（bacteria）：

是一类细胞细短（直径约0.5μm，长0.5－5μm），结构简单,细胞壁坚韧，多以二分裂方式繁殖和水生性较强的原核微生物。

第一节细菌

一、细胞的形态构造及其功能

二、细菌的繁殖

三、细菌的菌落

一、细胞的形态构造及其功能

（一）形态和染色

1、细菌的形态

球菌：

单球菌、双球菌、四联球菌、八叠球菌和葡萄球菌。

杆菌：

短杆或球杆状（甲烷短杆菌属）、棒杆状（枯草杆菌）、梭状、梭杆状、月亮状、分枝状（双歧杆菌）、竹节状（炭疽芽孢杆菌）等。

螺旋菌：

螺旋状。

细菌的三种主要形态及基本形态中的几种排列方式

2、细菌的大小

度量单位：

表述细菌大小常用微米（μm），而表述其他亚细胞构造常用纳米（nm）。

典型细菌大小：

常用大肠杆菌代表。

其平均长约2μm，宽0.5μm。

测量方法：

显微测微尺：

包括物镜测微尺和目镜测微尺。

3、细菌的染色法

（二）细菌的细胞构造

基本结构：

细胞壁、细胞膜、细胞质、核质体等。

特殊结构：

鞭毛、菌毛、荚膜、芽孢等。

细菌细胞结构模式图

1、细胞壁（cellwall）：

位于细胞最外面的一层厚实、坚韧的外被。

占细胞干重的10％－25％。

⑴细胞壁的功能

⑵细胞壁的结构：

G＋和G－

⑶细胞壁与革兰氏染色

⑷细胞壁缺陷细菌

⑴细胞壁的功能

●固定细胞外形。

●保护细胞免受外力的损伤和渗透压的破坏。

●协助鞭毛运动。

●正常细胞分裂所必需。

●具一定的屏障作用。

●细胞壁的化学成分使机体具一定的抗原性、致病性（如内毒素）和对噬菌体的敏感性。

⑵细胞壁的结构

①革兰氏阳性菌（G＋）细胞壁结构

◆主要成分为肽聚糖，约占细胞壁干重的50－80％，较厚，约40层。

多糖链：

G–M–G–M……

肽聚糖：

短肽:

L-Ala－D-Glu－L-Lys－D-Ala

肽“桥”：

5个Gly

G＋细菌细胞壁肽聚糖的立体结构

◆磷壁酸（又称垣酸）：

是G＋菌细胞壁所特有的成分。

G＋细菌细胞壁构造

②革兰氏阴性菌（G－）细胞壁的构造

G－较G＋细胞壁复杂，可分两层：

◆内壁层：

由肽聚糖组成，较薄，约1－2层，占细胞干重不到10％。

紧贴细胞膜，其肽聚糖组成仅具多糖链和短肽。

肽聚糖：

多糖链:

G–M–G–M…..

短肽:

L-Ala－D-Glu－DAP－D-Ala

★没有肽“桥”，直接由Ala－DAP连接。

◆外壁层：

由脂多糖（LPS）构成，是G－所特有的，位于细胞壁最外层的类脂多糖类物质。

G－细菌——E.coli肽聚糖结构

左：

肽桥的连接方式；右：

网的一部分

G－细菌细胞壁构造

大肠杆菌G－（左）与金黄色葡萄球菌G＋（右）肽聚糖短肽之间的连接方式

G＋细菌与G－细菌细胞壁构造的比较

G＋细菌与G－细菌细胞壁成分的比较

②革兰氏染色的机理

G＋菌：

由于细胞壁较厚，肽聚糖含量较高，其分子交联紧密，故在乙醇洗脱时，肽聚糖网孔因脱水而明显收缩，再加上它基本上不含类脂，故乙醇处理不能在壁上溶出缝隙，因此，结晶紫与碘的复合物仍牢牢阻留在细胞壁内，使其呈紫色。

G－菌：

因其壁薄，肽聚糖含量低，交联松散，故遇乙醇后，肽聚糖网孔不易收缩，加上它的类脂含量高，所以当乙醇将类脂溶解后，在细胞壁上会出现较大的缝隙，结晶紫与碘的复合物就极易被溶出细胞壁，因此，乙醇脱色后，细胞呈无色。

再经番红或沙黄等红色染料进行复染，使G－菌获得了一层新的颜色——红色，而G＋菌仍呈紫色。

⑷细胞壁缺陷细菌

①原生质体：

是溶菌酶或青霉素处理G＋菌所得到的，是细菌除去细胞壁后剩余的部分。

溶菌酶——是使肽聚糖中的糖苷键断裂。

即切断NAG与NAM间的β-1,4糖苷键，破坏了肽聚糖的骨架，引起细菌裂解。

青霉素——是干扰短肽间的肽键形成。

即干扰甘氨酸肽桥与短肽的D－Ala的联结，使细菌不能合成完整的细胞壁而导致死亡。

②球形体：

溶菌酶或青霉素处理G－菌，只部分去掉细胞壁，称为球形体。

它较原生质体较外界具一定的抗性，并且能在普通培养基上生长。

③细菌L型（L-form）：

是细菌在某些环境条件下（如高渗溶液，培养基琼脂含量低和加有血清或血浆）所形成的变异型。

没有完整而坚韧的细胞壁，能通过细菌滤器——滤过型菌。

除去诱导因子后，有的可恢复亲代性状，有的则不能。

由于最先被英国Lister医学研究院发现，故名细菌L型。

2、细胞膜（cellmembrane）

细胞膜：

是紧贴细胞壁内侧的一层由磷脂和蛋白质组成的柔软、富有弹性的半透性薄膜。

化学组成：

主要为脂质和蛋白质，还有少量糖类。

结构：

与其他生物一样，为单位膜。

细胞膜流动镶嵌模型

细胞膜的功能：

①渗透屏障，维持细胞内正常的渗透压；

②物质运输；

③参与膜质，细胞壁各种组分等的生物合成；

④参与产能代谢；

⑤分泌细胞壁和荚膜的成分，胞外蛋白质以及胞外酶；

⑥参与DNA复制与子细菌分离；

⑦提供鞭毛的着生位点。

3、内膜系统

◆间体（mesosome）：

由细胞膜内褶形成的一种管状,层状或囊状结构，在G＋中明显。

◆载色体（chromatophore）：

有时称类囊体，光合作用的场所。

◆羧酶体（carboxysome）：

某些硫杆菌细胞内散布着单层膜（非单位膜）围成的多角体，内含1,5－二磷酸核酮糖羧酶体，在自养细菌CO2固定中起作用。

4、细胞质及其内含物

细胞质是细胞膜包围，除核区之外的物质。

由流体部分和颗粒部分组成。

◆核糖体（ribosome）：

为70s核糖体，由30s和50s两个亚基组成，是蛋白质合成的场所。

◆储藏性颗粒：

颗粒通常较大，以单层膜包围。

5、核区与质粒（plasmid）

⑴核区（nuclearrigion）

细菌无真正的细胞核，在菌体中央有一个大量遗传物质所在的核区，无核膜，核区由一个环状DNA分子高度缠绕而成，中央部分还有RNA与支架蛋白。

核区的DNA称为染色体DNA。

细菌的DNA为共价、闭合、环状、双链。

⑵质粒（plasmid）

质粒：

是存在于细胞质中的一种染色体以外的遗传成分，为小型环状DNA。

特点：

①可独立复制并稳定遗传；

②可整合到染色体上，在染色体的控制下与染色体一起复制；

③质粒可自发消失或经理化处理而消失，对细菌的生存无影响；

④没有质粒的细菌可通过人工方法从其他菌体中获得质粒；

⑤每个细胞可有1－几个质粒，不同质粒间的基因可相互重组；

⑥质粒可单独转移，也可与染色体一道转移。

所以，质粒已成为基因工程的重要工具。

6、荚膜（capsule）

（1）荚膜：

某些细菌细胞壁外存在一层厚度不定的胶状物质，称为荚膜。

◆大荚膜：

较厚，约200nm，与细胞壁结合紧密。

◆微荚膜：

较薄，少于200nm，与细胞表面结合较紧密。

◆粘液层：

量大，与细胞表面结合松散，没有明显的边界。

◆“菌胶团”：

是细菌群体的共同荚膜。

荚膜

“菌胶团”或糖被

⑵化学组成

由水、多糖、多肽或多糖和多肽的复合物。

⑶荚膜的功能

◆防止细菌变干。

◆能抵御吞噬细胞的吞噬。

◆保护菌体免受噬菌体和其他物质（如溶菌酶和补体等）的侵害。

◆荚膜的主要表面抗原，是有些病原菌的毒力因子。

◆是某些病原菌必须的黏附因子。

◆是细菌的一种储藏物质，营养缺乏时动用。

7、鞭毛（flagellum）和菌毛（pilus）

⑴鞭毛

鞭毛：

是某些细菌表面着生一根至数根细长、波曲、毛发状的丝状体结构，称为鞭毛。

是细菌的运动器官。

长3－20μm，为菌体的数倍，但直径10－20nm。

细菌的鞭毛和菌毛

鞭毛类型：

偏端单生鞭毛：

霍乱弧菌、蛭弧菌等。

两端单生鞭毛：

鼠咬热螺旋体；

偏端丛生鞭毛：

铜绿假单胞菌

两端丛生鞭毛：

红色螺菌

周生鞭毛：

大肠杆菌、枯草杆菌

侧生鞭毛：

反刍月形单胞菌

鞭毛结构：

由三部分组成。

鞭毛丝

鞭毛钩

基体：

G－和G＋有区别。

G－：

由L和P、S和M两对环组成。

L和P环分别位于细胞壁的脂多糖层和肽聚糖层；S和M环分别位于细胞膜表面和细胞膜内。

G＋：

仅由S和M一对环组成。

细菌鞭毛超微结构：

左：

G—；右：

G＋

⑵菌毛（pilus,fimbria）：

曾有纤毛、伞毛、线毛或须毛等译名。

菌毛：

是长在细菌体表的一种纤细（7－9nm）、中空（直径2－2.5nm）、短直、数量较多（250－300根）的蛋白质附属物。

菌毛的功能：

◆使细菌牢固地黏附在物体表面，尤其对致病菌。

◆使细菌缠集在一起，在液体培养基上形成菌膜以获取充分的氧气。

◆是某些细菌的抗原——菌毛抗原。

性菌毛（sexpilus,F-pilus或sexfimbria）：

是性状介于鞭毛和菌毛之间，较菌毛稍长的丝状附属物。

8、芽孢（endospore，spore）

⑴芽孢：

某些细菌在生长发育后期，可在细胞内形成一个圆形或椭圆形的抗逆性休眠体，称为芽孢。

⑵芽孢的构造：

成熟的芽孢有多层构造，由外到内依次为：

细菌芽孢结构模式图

⑶伴孢晶体（parasporalcrystal）

少数芽孢杆菌，如苏云金芽孢杆菌（Bacillusthuringiensis）在其形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双椎形的碱溶性蛋白质（δ－内毒素），称为伴孢晶体。

杀虫机理：

当晶体毒素到达肠道时，立即溶解并吸附于肠道上皮细胞上，引起渗透压丧失，肠道穿孔，肠中的碱性液体随之进入血液，使pH由6.8上升至8以上，导致昆虫全身麻痹死亡。

一、细胞的形态构造及其功能

二、细菌的繁殖

三、细菌的菌落

二、细菌的繁殖

1、二分裂（binaryfission）：

是细菌最普遍,最主要的繁殖方式。

产生的两个子细胞几乎是同样大。

2、不等二分裂（unequalbinaryfission）：

如柄细菌的分裂。

3、复分裂（multiplefission）：

寄生在细菌细胞中的蛭弧菌繁殖方式。

4、此外，还有三分裂、多分裂等。

5、出芽繁殖（budding）：

此方式较复杂。

三、细菌的菌落

1、菌落（colony）

菌落：

细菌在固体培养基上生长繁殖时，形成肉眼可见的,具一定形态结构的子细胞群，称为菌落。

菌苔（bacteriallawn）：

许多菌落连在一起，称菌苔。

克隆（clone）：

如果菌落是由一个单细胞发展而来的，它就是一个纯种细胞群或克隆。

2、在固体培养基上的特征

细菌菌落的共同特征：

湿润、粘稠、易挑起（菌落与培养基结合不紧密），质地均匀，菌落各部位的颜色一致等。

⑴无鞭毛、不运动的细菌，尤其是各类球菌：

较小、较厚，边缘极其圆整。

⑵有鞭毛的细菌：

大而扁平，形状不规则和边缘多缺刻。

运动能力强的细菌还会出现树根状甚至能移动的菌落。

⑶有荚膜的细菌：

十分光滑，较大，呈透明的蛋清状。

⑷产芽孢的细菌：

粗糙、多褶、不透明，外形及边缘不规则。

3、在半固体培养基上的特征

使用半固体琼脂培养基，可从直立柱表面和穿刺上细菌群体的生长状态和有否扩散现象来判断该菌的运动能力和其他特性。

●琼脂穿刺培养：

判断其运动能力。

丝状有小刺念珠状绒毛状假根状树状

●明胶穿刺培养：

判断是否产生蛋白酶和某些其他特征。

量杯状芫菁状漏斗状囊状层状

4、在液体培养基上的群体特征

◆多数表现混浊，部分表现为沉淀；

◆好氧性细菌则在液面上大量生长，形成有特征性的，厚薄有差异的菌醭（薄皮）、菌膜（将浮渣去除掉）或环状、小片状不连续的菌膜等。

细菌在液体培养基上的不同生长现象

第二节放线菌（actinomycetes）

放线菌：

是一类呈丝状生长，主要以孢子繁殖和陆生性较强的原核微生物。

一、放线菌的形态结构

二、放线菌的繁殖

三、放线菌的群体特征

四、放线菌的分布、存在方式及与人类的关系

一、放线菌的形态结构

1、典型放线菌——链霉菌的形态结构（个体形态）

基内菌丝

气生菌丝

孢子丝

孢子

链霉菌的形态、构造模式图

放线菌菌落：

基内菌丝、气生菌丝（活的－绿色，死的－白色）和孢子丝（弯曲的淡蓝色）

链霉菌的各种孢子丝形态

二、放线菌的繁殖

⑴借孢子

◆分生孢子：

最常见。

如Streptomyces（链霉菌属）等大多数种类。

◆孢囊孢子：

无鞭毛：

如Streptosporangium

有鞭毛：

如Actinoplanes

⑵借菌丝

◆基内菌丝断裂：

如Nocardia等

◆任何菌丝片段：

如各种放线菌

三、放线菌的群体特征

1、在固体培养基上的特征：

干燥、不透明、表面呈致密的丝绒状，上有一薄层彩色的“干粉”；菌落和培养基连接紧密，难以挑取；菌落的正反面颜色常不一致，以及在菌落边缘的琼脂平面有变形的现象。

2、在液体培养基上的特征：

摇瓶培养时，在液面与瓶壁交界处粘贴着一圈菌苔，培养液清而不混，其中悬浮着许多珠状菌丝团，一些大型菌丝团则沉在瓶底。

四、放线菌的分布、存在方式及与人类的关系

1、分布：

广泛分布在含水量较低、有机物较丰富和呈微碱性的土壤中。

使土壤具有泥腥味。

2、存在方式：

孢子和菌丝形式。

3、与人类的关系：

密切，绝大多数是有益菌。

⑴医药领域：

已报道的近万种抗生素中，70％由放线菌产生，其中87.5％是由链霉菌属产生的。

⑵酶类（葡萄糖异物酶、蛋白酶）和维生素（B12）的产生菌。

⑶在甾体转化、石油脱蜡、烃类发酵、污水处理等方面也有应用。

⑷腐生的放线菌在自然界物质循环中起重要作用。

⑸寄生型放线菌可引起人、动物、植物疾病。

一、蓝细菌的概念

蓝细菌：

也称蓝藻或蓝绿藻。

是一类进化历史悠久、革兰氏染色阴性、无鞭毛、含叶绿素a（但不形成叶绿体）、能进行产氧性光合作用的大型原核生物。

◆蓝细菌与能进行光合作用的光合细菌（红螺菌目）的区别：

前者进行类似绿色植物的非循环光合磷酸化反应并释放氧气；后者进行较原始的循环光合磷酸化反应，不释放氧气。

◆蓝细菌与真核藻类的区别：

无叶绿体、无真核、70s核糖体，细胞中含肽聚糖，对青霉素和溶菌酶敏感。

二、蓝细菌的形态结构

1、形态：

球状、杆状、丝状等。

2、大小：

细胞体积较一般细菌大，通常直径3－10μm。

小的仅为1μm，最大可达60μm（巨颤蓝细菌，是已知原核微生物中较大的细胞）。

3、分布：

广泛。

河流、湖沼、海洋中，也有与植物共生的。

4、结构

⑴与革兰氏阴性菌相似

⑵细胞内进行光合作用的部位是类囊体

⑶细胞内具各种储藏物

⑷蓝细菌具几种特化形式细胞：

异形胞、静息孢子等。

支原体、立克次氏体和衣原体是3类同属G－的代谢能力差，主要营细胞内寄生的小型原核生物。

从支原体、立克次氏体至衣原体，其寄生性逐步增强，因此，它们是介于细菌与病毒间的一类原核生物。

一、支原体（Mycoplasma）

1、支原体：

是一类无细胞壁、介于独立生活和细胞内寄生生活间的最小型原核生物。

2、特点

⑴没有细胞壁。

革兰氏染色阴性；多形、易变，可通过细菌滤器。

⑵菌落小，形成慢，呈特有的“油煎蛋”状。

⑶可在人工培养基上生长，但要求苛刻。

⑷以二分裂方式繁殖。

⑸大小（直径）150－300nm（一般250nm），光镜下勉强可见。

3、与人类关系

引起人、动植物病害。

二、立克次氏体（Rickettsia）

1、立克次氏体：

是一类专性寄生于真核细胞内的G－原核生物。

立克次氏体于1909年由美国医生H.T.Ricketts（1871－1910）研究斑疹伤寒时发现，不幸感染。

立克次氏体与支原体的区别：

有细胞壁，但不能独立生活。

立克次氏体与衣原体的区别：

细胞较大，无滤过性和存在产能代谢系统。

2、特点

⑴在真核细胞内专性寄生（个别例外），宿主一般为虱、蚤、蜱、螨等节肢动物，并可传染给人或其他脊椎动物。

⑵细胞较大，与细菌相似。

光镜下可见。

⑶具细胞壁，革兰氏染色阴性。

⑷细胞形态多变。

由杆状到球状、双球状或丝状等，随生长组织的培养时间而发生变化。

⑸对四环素、青霉素等抗生素敏感。

⑹对热敏感。

56℃以上30分杀死。

⑺具不完整的产能代谢途径。

⑻大多不能用人工培养基培养。

⑼以二分裂方式繁殖。

3、与人类关系：

引起斑疹伤寒、Q热病、恙虫热等。

三、衣原体（Chlamydia）

1、衣原体：

是一类在真核细胞内营专性能量寄生的小型G－原核生物。

1956年，我国微生物学家汤飞凡及助手张晓楼等人首次分离到沙眼病衣原体。

1970年正式称为衣原体。

2、特点：

（与病毒的区别）

⑴具细胞结构

⑵细胞内同时含DNA和RNA两种核酸。

⑶细胞壁含肽聚糖，且G－反应。

⑷细胞内具核糖体。

⑸不完整的酶系统。

⑹二等分裂方式进行繁殖。

⑺对抑制细菌的抗生素（青霉素、磺胺等）敏感。

⑻只能用鸡胚卵黄囊膜、小白鼠腹腔或Hela细胞组织培养物等活体进行培养。

3、衣原体的生活史

⑴原体（elementory）⑵始体（initial）

4、与人类的关系

目前承认的衣原体有3种：

◆鹦鹉热衣原体（Chlamydiapsittaci）：

引起人兽共患病——鹦鹉热；

◆沙眼衣原体（C.trachomatis）：

引起人体沙眼；

◆肺炎衣原体（C.pneumoniae）：

引起肺炎。

1、概念：

细菌；原核生物；芽孢；伴孢晶体；菌落；质粒；荚膜；支原体；立克次氏体；衣原体

2、革兰氏染色的原理。

3、溶菌酶和青霉素对细菌细胞壁的作用部位有什么区别？

4、鞭毛的基本结构及革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌鞭毛结构的区别。

5、细菌及放线菌的菌落特征。

6、典型放线菌的个体形态。

7、细菌细胞结构模式图（基本结构和特殊结构）。

8、链霉菌形态、构造模式图。