微生物学2.docx
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微生物学2
3、细胞质和内含物
1）概念
细胞质（cytoplasm）是细胞质膜包围的除核区外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。
含水量约80%。
细胞质的主要成分为核糖体、贮藏物、多种酶类和中间代谢物、质粒、各种营养物和大分子的单体等，少数细菌还有类囊体、羧酶体、气泡或伴孢晶体等。
2）颗粒状贮藏物（reservematerials）：
贮藏物是一类由不同化学成分累积而成的不溶性沉淀颗粒，主要功能是贮存营养物。
贮藏物：
碳源及能源类；糖原；聚β-羟丁酸（PHB）；硫粒；藻青素；藻青蛋白；
磷源（异染粒）；淀粉粒
3）磁小体（megnetosome）
趋磁细菌细胞中含有的大小均匀、数目不等的Fe3O4颗粒，外有一层磷脂、蛋白或糖蛋白膜包裹。
功能是导向作用，即借鞭毛游向对该菌最有利的泥、水界面微氧环境处生活实用前景，包括生产磁性定向药物或抗体，以及制造生物传感器等
4）羧酶体（carboxysome）
一些自养细菌细胞内的多角形或六角形内含物，其大小与噬菌体相仿，约10nm，内含1,5-二磷酸核酮糖羧化酶，在自养细菌的CO2固定中起着关键作用。
5）气泡（gasvocuoles）
许多光合营养型、无鞭毛运动的水生细菌中存在的充满气体的泡囊状内含物，大小为0.2～1.0μm×75nm，内由数排柱形小空泡组成，外有2nm厚的蛋白质膜包裹。
功能：
调节细胞比重以使细胞漂浮在最适水层中获取光能、O2和营养物质
6）载色体（Chromatophore）
光合细菌进行光和作用的部位相当于绿色植物的叶绿体。
4、核区（nuclearregionorarea）
原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核。
5、特殊的休眠构造——芽孢
1）概念
某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体，称为芽孢（endospore或spore，偶译“内生孢子”）。
2）细菌芽孢的特点
①整个生物界中抗逆性最强的生命体，耐高温，抗紫外；
②芽孢是细菌的休眠体，在适宜的条件下可以重新转变成为营养态细胞；
③无繁殖功能，一个营养细胞仅形成一个芽孢；
3）芽孢的形成与芽孢的萌发过程
4）芽孢的耐热机制
渗透调节皮层膨胀学说
芽孢衣对多价阳离子和水分的透性很差，皮层的离子强度很高，产生极高的渗透压夺取芽孢核心的水分，结果造成皮层的充分膨胀。
核心部分的细胞质却变得高度失水，因此，具极强的耐热性。
5）研究芽孢的意义
①是否能消灭芽孢是衡量各种消毒灭菌手段的最重要的指标。
②产芽孢细菌的保藏多用其芽孢。
③芽孢的有无、形态、大小和着生位置是细菌分类和鉴定中的重要指标。
6）伴孢晶体（parasporalcrystal）
少数芽孢杆菌，例如苏云金芽孢杆菌（Bacillusthuringiensis）在其形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体——δ内毒素，称为伴孢晶体。
特点：
不溶于水，对蛋白酶类不敏感；容易溶于碱性溶剂。
伴孢晶体对200多种昆虫尤其是鳞翅目的幼虫有毒杀作用，因而可将这类产伴孢晶体的细菌制成有利于环境保护的生物农药——细菌杀虫剂。
6、细菌细胞壁以外的构造———糖被（glycocalyx）
1）概念：
包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质。
糖被分为：
荚膜（capsule或macrocapsule，大荚膜）
微荚膜（microcapsule）
粘液层（slimelayer）
菌胶团（zoogloea）
2）特点
（1）主要成分是多糖、多肽或蛋白质，尤以多糖居多。
经特殊的荚膜染色，特别是负染色（又称背景染色）后可在光学显微镜清楚地观察到它的存在。
（2）产生糖被是微生物的一种遗传特性，其菌落特征及血清学反应是是细菌分类鉴定的指标之一。
（3）荚膜等并非细胞生活的必要结构，但它对细菌在环境中的生存有利。
（详见P57-58）
（4）细菌糖被与人类的科学研究和生产实践有密切的关系。
（详见P58）
7、细菌细胞壁以外的构造———鞭毛（flagellum,复flagella）
1）概念：
某些细菌细胞表面着生的一至数十条长丝状、螺旋形的附属物，具有推动细菌运动功能，为细菌的“运动器官”。
鞭毛长度：
15～20μm；直径：
0.01～0.02μm
2）观察和判断细菌鞭毛的方法
电子显微镜直接观察；
光学显微镜下观察：
鞭毛染色和暗视野显微镜；
根据培养特征判断：
半固体穿刺、菌落（菌苔）形态；
3）鞭毛的结构及其运动机制
结构：
基体（basalbody）钩形鞘（hook）鞭毛丝（filament）
鞭毛的生长方式是在其顶部延伸
着生方式：
单端鞭毛，端生丛毛，周生鞭毛，两端生鞭毛。
4）鞭毛推动细菌运动的特点
（1）速度
一般速度在每秒20～80μm范围；最高可达每秒100μm（每分钟达到3000倍体长）；超过了陆上跑得最快的动物——猎豹猎豹的速度（每分钟1500倍体长或每小时110公里）。
（2）方式
细菌以推进方式做直线运动，以翻腾形式做短促转向运动
（3）细菌的趋避运动
鞭毛的功能是运动，这是原核生物实现其趋性（taxis）即趋向性的最有效方式。
化学趋避运动或趋化作用（chemotaxis）：
细菌对某化学物质敏感，通过运动聚集于该物质的高浓度区域或低浓度区域。
光趋避运动或趋光性（phototaxis）：
有的细菌能区别不同波长的光而集中在一定波长光区内。
趋磁运动或趋磁性（magnetotaxis），趋磁细菌根据磁场方向进行分布。
8、细菌细胞壁以外的构造———菌毛（fimbria，复数fimbriae）
定义：
长在细菌体表的纤细、中空、短直、数量较多的蛋白质类附属物，具有使菌体附着于物体表面的功能。
每个细菌约有250～300条菌毛。
有菌毛的细菌一般以革兰氏阴性致病菌居多，借助菌毛可把它们牢固地粘附于宿主的呼吸道、消化道、泌尿生殖道等的粘膜上，进一步定植和致病。
9、细菌细胞壁以外的构造———性毛（pili,单数pilus）
一般见于革兰氏阴性细菌的雄性菌株（即供体菌）中，其功能是向雌性菌株（即受体菌）传递遗传物质。
有的性毛还是RNA噬菌体的特异性吸附受体。
二、放线菌
（一）概念：
放线菌是具有菌丝、以孢子进行繁殖、革兰氏染色阳性的一类原核微生物，属于真细菌范畴。
在形态上具有分枝状菌丝、菌落形态与霉菌相似，以孢子进行繁殖。
介于细菌与丝状真菌之间又接近细菌的一类丝状原核生物。
放线菌实际上是属于细菌范畴内的原核微生物，只不过其细胞形态为分枝状菌丝。
（二）形态与结构
单细胞，大多由分枝发达的菌丝组成；菌丝直径与杆菌类似，约1μm；细胞壁组成与细菌类似，革兰氏染色阳性（少数阴性）；细胞的结构与细菌基本相同，按形态和功能可分为营养菌丝、气生菌丝和孢子丝三种。
1、营养菌丝：
匍匐生长于培养基内，吸收营养，也称基内菌丝。
一般无隔膜，直径0.2-0.8μm，长度差别很大，有的可产生色素。
2、气生菌丝：
营养菌丝发育到一定阶段，伸向空间形成气生菌丝，叠生于营养菌丝上，可覆盖整个菌落表面。
在光学显微镜下观察，颜色较深，直径较粗（1-1.4μm），有的产色素。
3、孢子丝：
气生菌丝发育到一定阶段，其上可分化出形成孢子的菌丝，即孢子丝，又称产孢丝或繁殖菌丝。
其形状和排列方式因种而异，常被作为对放线菌进行分类的依据。
孢子在适宜
的条件下萌
发，长出1-3
个芽管
（三）生长与繁殖
营养菌丝
气生菌丝
繁殖菌丝
（孢子丝）
孢子丝释放孢子
（三）生长与繁殖
繁殖方式
无性孢子
菌丝断裂
凝聚孢子
横隔孢子
孢囊孢子
分生孢子
厚壁孢子
存在多种
孢子形成方式
常见于液体培养中，工业发酵生产
抗生素时都以此法大量繁殖放线菌
细菌的芽孢是休眠体，而放线菌的孢子是繁殖体
（四）菌落形态
菌落形态
能产生大量分枝和气生菌丝的菌种（如链霉菌）
不能产生大量菌丝体的菌种（如诺卡氏菌）
菌落质地致密，与培养基结合紧密，小而不
蔓延，不易挑起或挑起后不易破碎。
粘着力差，粉质，针挑起易粉碎
（五）分布特点及与人类的关系
放线菌常以孢子或菌丝状态极其广泛地存在于自然界，土壤中最多，其代谢产物使土壤具有特殊的泥腥味；
能产生大量的、种类繁多的抗生素（其中90%由链霉菌产生）；
有的放线菌可用于生产维生素、酶制剂；此外，在甾体转化、石油脱蜡、烃类发酵、污水处理等方面也有应用；
少数寄生型放线菌可引起人、动物（如皮肤、脑、肺和脚部感染）、植物（如马铃薯和甜菜的疮痂病）的疾病。
三、支原体（Mycoplasma）、立克次氏体（Rickettsia）和衣原体（Chlamydia）
革兰氏阴性细菌，其大小和特性均介于通常的细菌与病毒之间。
（一）立克次氏体（Rickettsia）
1、概念：
立克次氏体是大小介于细菌与病毒之间，类似细菌的专性活细胞内寄生的原核微生物，具细胞壁，革兰氏染色阴性
H.T.Ricketts1909年，首次发现斑疹伤寒的病原体，并因研究此病而牺牲，1916年人们以他的名字命名这类病原体作为纪念。
2、特性
1）某些性质与病毒相近
专性活细胞寄生物，除五日热（战壕热）立克次氏体（Rickettsiawolhynica）外均不能在人工培养基上生长繁殖；体内酶系不完全，一些必需的养料需从宿主细胞获得；细胞膜比一般细菌的膜疏松，使它们有可能容易从宿主细胞获得大分子物质，但也决定了它们一旦离开宿主细胞则易死亡。
大小介于病毒与一般细菌之间，球状体：
0.2-0.5μm；杆状体：
0.3-0.5x0.3-2μm。
2）特殊生活方式：
从一种宿主传至另一宿主。
主要以节肢动物（虱、蜱、螨等）为媒介，寄生在它们的消化道表皮细胞中，然后通过节肢动物叮咬和排泄物传播给人和其他动物。
有的立克次氏体酿成严重疾病，如人类的流行性斑疹伤寒、羌虫热、Q热等，并常伴随着灾害、战争和饥饿，曾长期与人类的痛苦、灾难联系在一起。
防治以预防为主。
（二）支原体（Mycoplasma）
1、概念
又称类菌质体，是介于一般细菌与立克次氏体之间的原核微生物。
2、特性
1）无细胞壁，只有细胞膜，细胞形态多变；
2）个体很小，能通过细菌过滤器，被认为是最小的可独立生活的细胞型生物；
球状体：
0.2-0.25μm，最小达0.1μm；丝状体最长可达150μm，因细胞柔软且具扭曲性，致使细胞能通过孔径比自身小得多的过滤器。
3）可进行人工培养，但营养要求苛刻，菌落微小，呈典型的“油煎荷包蛋”形状；
4）一些支原体能引起人类、牲畜、家禽和作物的病害疾病；
5）应用活组织细胞培养病毒或体外组织细胞培养时，常被支原体污染。
（三）衣原体（Chlamydia）
1、概念
介于立克次氏体与病毒之间，能通过细菌滤器，专性活细胞内寄生的一类原核微生物。
2、特性
1）细胞结构与细菌类似；
2）细胞呈球形或椭圆形，直径0.2-0.3m，能通过细菌滤器；
具有类似的细胞壁，细胞壁内也含有胞壁酸、二氨基庚二酸；70S核糖体也是由30S和50S二个亚基组成。
3）专性活细胞内寄生；
4）在宿主细胞内生长繁殖具有独特的生活周期，即存在原体和始体两种形态。
（
5）衣原体广泛寄生于人类、哺乳动物及鸟类，少数致病；
沙眼衣原体是人类砂眼的病原体，甚至引起结膜炎、角膜炎、角膜血管翳等临床症状，成为致盲的重要原因。
6）衣原体不耐热，60度10分钟即被灭活，但它不怕低温，冷冻干燥可保藏多年。
对红霉素、氯霉素、四环素敏感。
1956年，我国微生物学家汤飞凡等应用鸡胚卵黄囊接种法，在国际上首先成功地分离培养出沙眼衣原体。
表13－1支原体、立克次氏体、衣原体与细菌、病毒的比较
四、粘细菌（myxobacteria）
一、概念
粘细菌又名子实粘细菌，是一类具有最复杂的行为模式和生活史的原核微生物。
二、生活史
1、营养细胞：
杆状、柔软、缺乏坚硬的细胞壁，无鞭毛，产生粘液，可在固体表面作“滑行”运动，以分裂方式进行繁殖。
2、子实体：
营养细胞发育到一定阶段，在适宜的条件下彼此向对方移动，在一定位置聚集成团，形成形态各异，肉眼可见的子实体。
粘孢子（mycospore）：
单个子实体中可能含有109个或更多由某些营养细胞转变而成的休眠结构，称为粘孢子。
子实体干燥后，可借助风力、水力等到处传播，遇到适宜的环境又萌发成为营养细胞。
在营养生长阶段如果有足够的养料就不形成子实体。
能形成子实体是粘细菌区别于其它原核微生物的最主要标志
五、蛭弧菌（Bdellovibrio）
（一）概念
寄生于其它细菌并导致其裂解的一类弧菌，其行为类似噬菌体。
（二）特点
1、鞭毛多为偏端单生；
2、生活方式多样：
寄生、兼性寄生，极少数腐生。
一般认为后者为突变株；
3、可能成为防治有害细菌的一种有力武器；
（三）寄生方式
1、高速猛烈碰撞、附着于宿主细胞；
2、100转/秒以上转速“钻孔”、收缩、进入宿主细胞的周质空间，同时失去鞭毛；
3、生长繁殖，并使宿主细胞裂解；
六、蓝细菌（Cyanobacteria）
1、概念
也称蓝藻或蓝绿藻（blue-greenalgae），是一类含有叶绿素a、能以水作为供氢体和电子供体、通过光合作用将光能转变成化学能、同化CO2为有机物质的光合细菌。
2、特性
以前曾归于藻类，因为它和高等植物一样具有光和色素----叶绿素a，能进行产氧型光合作用；
形态差异极大，有球状、杆状和丝状等形态；
具有原核生物的典型细胞结构；细胞核无核膜，也不进行有丝分裂，细胞壁含胞壁酸和二氨基庚二酸，革兰氏染色阴性；
蓝细菌被认为是地球上生命进化过程中第一个产氧的光合生物，对地球上从无氧到有氧的转变、真核生物的进化起着里程碑式的作用；
营养极为简单，不需要维生素，以硝酸盐或氨作为氮源，多数能固氮，其异形细胞（heterocyst）是进行固氮的场所；
无鞭毛，但能在固体表面滑行，进行光趋避运动；
许多种类细胞质中有气泡，使菌体漂浮，保持在光线最充足的地方，以利光合作用。
第二节古生菌（Archaea）
一、概念的提出
1977年，CarlWoese以16SrRNA序列比较为依据，提出的独立于真细菌和真核生物之外的生命的第三种形式。
在分类地位上与真细菌和真核生物并列为三域（Domain），并且在进化谱系上更接近真核生物。
多生活于一些生存条件十分恶劣的极端环境中，例如高温、高盐、高酸等。
原名：
古细菌（Archaebacteria）；后改名：
古生菌（Archaea）
古生菌在进化谱系上与真细菌及真核生物相互并列，且与后者关系更近，而其细胞构造却与真细菌较为接近，同属于原核生物。
二、细胞形态
在显微镜下，古生菌与细菌具有类似的个体形态。
三、细胞结构
在细胞的结构与功能上，古生菌既有类似真细菌之处，也有类似真核生物之处，还具有一些自己独特的特点。
（一）细胞壁
具有与真细菌类似功能的细胞壁；细胞壁的结构和化学成分均差别甚大；
如：
细胞壁中没有真正的肽聚糖，而是由多糖（假肽聚糖）、糖蛋白或蛋白质构成的。
热原体属（Thermoplasma）没有细胞壁；
（二）细胞膜
亲水头（甘油）与疏水尾（烃链）间是通过醚键而不是酯键连接的；
细胞膜的化学组分存在多样性；古生菌的细胞质膜中存在着独特的单分子层膜或单、双分子层混合膜，而真细菌或真核生物的细胞质膜都是双分子层。
（三）细胞质和内含物
（详见P319，表12-2细菌、古生菌和真核生物的特征比较）
无复杂内膜的细胞器；核糖体为70S；有些种类的细胞质中具有有一定功能的颗粒状内含物。
（四）核区
没有具有核仁、核膜的细胞核，染色体DNA为共价闭和环状
第三节真核微生物
真核微生物：
凡是细胞核具有核膜，能进行有丝分裂，细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等细胞器的微小生物。
第四节
本节主要内容----------菌物（真菌）：
特点：
1、具有细胞核，进行有丝分裂；
2、细胞质中含有线粒体但没有叶绿体，不进行光合作用，无根、茎、叶的分化；
3、以产生有性孢子和无性孢子二种形式进行繁殖；
4、营养方式为化能有机营养（异养）、好氧；
5、不运动（仅少数种类的游动孢子有1-2根鞭毛）；
6、种类繁多，形态各异、大小悬殊，细胞结构多样。
一、霉菌（mold）
（一）概念：
是一些“丝状真菌”的统称，不是分类学上的名词。
霉菌菌体均由分枝或不分枝的菌丝（hypha）构成。
许多菌丝交织在一起，称为菌丝体（mycelium）。
（二）分布特点及与人类的关系
在自然界分布极广；同人类的生产、生活关系密切，是人类实践活动中最早认识和利用的一类微生物。
食物、工农业制品的霉变，全世界平均每年由于霉变而不能食（饲）用的谷物约占2%；
有用物品的生产；风味食品、酒精、抗生素（青霉素、灰黄霉素）、有机酸（柠檬酸、葡萄糖酸、延胡索酸等）、酶制剂（淀粉酶、果胶酶、纤维素酶等）、维生素、甾体激素等；在农业上用于饲料发酵、植物生长刺激素（赤霉素）、杀虫农药（白僵菌剂）等；
腐生型霉菌在自然界物质转化中也有十分重要的作用；
引起动植物疾病；我国在1950年发生的麦锈病和1974年发生的稻瘟病，使小麦和
水稻分别减产了60亿公斤。
（三）形态结构
1、菌丝
据菌丝的功能，霉菌菌丝分为：
营养菌丝；气生菌丝；繁殖菌丝。
据有无隔膜，分为：
无隔菌丝；有隔菌丝。
霉菌菌丝直径约为2~10mm，比一般细菌和放线菌菌丝大几到几十倍。
（四）
（三）形态结构
1、菌丝
细胞形态
无隔膜菌丝
有隔膜菌丝
整个菌丝为长管状单细胞，细胞质
内含有多个核。
其生长过程只表现
为菌丝的延长和细胞核的裂殖增多
以及细胞质的增加。
菌丝由横隔膜分隔成成串多细胞，
每个细胞内含有一个或多个细胞
核。
有些菌丝，从外观看虽然像
多细胞，但横隔膜上有小孔，使
细胞质和细胞核可以自由流通，
而且每个细胞的功能也都相同。
2、菌丝的特化
对于不同的菌物，在它们的长期进化过程中，营养菌丝和气生菌丝对于相应的环境条件有了高度的适应性，并明显地表现在产生各种形态和功能不同的特化结构上。
也称菌丝的变态。
1）菌环：
菌丝交织成套状
2）菌网：
菌丝交织成网状
捕虫菌目（Zoopagales）在长期的自然进化中形成的特化结构，特化菌丝构成巧妙的网，可以捕捉小型原生动物或无脊椎动物，捕获物死后，菌丝伸入体内吸收营养。
3）附枝：
匍匐菌丝、假根（类似树根，吸收营养），功能是固着和吸收营养。
4）附着枝：
若干寄生真菌由菌丝细胞生出1-2个细胞的短枝，以将菌丝附着于宿主上，这种特殊的结构即附着枝。
5）吸器：
一些专性寄生菌物从菌丝上分化出来的旁枝，侵入细胞内分化成指状、球状或丝状，用以吸收细胞内的营养
6）附着胞：
许多植物寄生菌物在其芽管或老菌丝顶端发生膨大，并分泌粘性物，借以牢固地粘附在宿主的表面，这一结构就是附着胞，附着胞上再形成纤细的针状感染菌丝，以侵入宿主的角质层而吸取营养。
当感染植物的时候，这种附着胞牢牢地附着到宿主的叶片表面，并且通过提高附着胞内渗透压活性物质的浓度产生巨大的膨压，射出一钉状结构进入植物细胞，为真菌的感染炸开一条通道。
真菌禾生刺盘孢（C.Graminicola）的附着胞的压力为5.35Mpa；M.grisea附着胞的压力8.0Mpa，相当于我们用高压蒸汽灭菌压力（0.1Mpa）的50-80倍。
7）菌核：
是一种休眠的菌丝组织。
由菌丝密集地交织在一起，其外层较坚硬、色深，内层疏松，大多呈白色。
假菌核：
是寄生性真菌与宿主共同形成，例如冬虫夏草，真菌寄生于鳞翅目昆虫，使虫体转变为假菌核，当孢子萌发，虫体死亡，菌自虫体内生长出子实体。
含有虫草酸，是名贵中药。
8）子座：
菌丝交织成垫状、壳状等，在子座外或内可形成繁殖器官。
（四）菌落
由粗而长的分枝状菌丝组成，菌落疏松，呈绒毛状、絮状或蜘蛛网状，比细菌菌落大几倍到几十倍，有的没有固定大小。
各种霉菌，在一定培养基上形成的菌落大小、形状、颜色等相对稳定，所以菌落特征也为分类依据之一。
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