模块一微生物的主要类群Word下载.docx

1、如尿素小球菌 （Micrococcus ureae）. 双球菌。细菌沿一个平面分裂，且分裂后菌体成对排列。如肺炎双球菌（Diplococcus pneumoniae）.链球菌。细菌在一个平面上分裂，且分裂后多个菌体相互连接成链状排列。如乳链球菌（Streprococcus lactis）。 四联球菌。细菌在两个相互垂直的平面上分裂，分裂后每四个菌体呈正方形排列在一起，如四联小球菌（Micrococcus tetragenus）。 八叠球菌。细菌在三个相互垂直的平面分裂，分裂后每八个菌体在一起成立方体排列。如乳酪八叠球菌（Sarcina casei）。葡萄球菌。细菌在多个不规则的平面上分裂，且分

2、裂后的菌体无规则寺规程在一起呈葡萄串状。如金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）。（2） 杆菌（Bacillus） 细胞呈杆状或圆柱状。各种杆菌的长短、大小、粗细、弯曲程度差异较磊，有长杆菌、杆菌和短杆菌。有的杆菌的两端或一端有平截状、圆弧状（或称钝圆状）、分枝状或膨大呈棒槌状称为棒状杆菌。杆菌在培养条件下，有的呈单个存在，如大肠杆菌（Escherichiacoli. E. coli）；有的呈链状排列，如枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）；有的呈栅状排列或“V”排列，如棒状轩菌（Corynebacterium）。（3） 螺旋菌 菌体呈弯曲状的杆菌。根据其弯

3、曲程度不同可分成弧菌与螺菌两各类型， 弧菌。菌体仅一个弯曲，形态呈形或逗号形如霍乱弧菌（Vibrio cholerae）， 螺旋菌。菌体而多个弯曲，回转呈螺旋状如小螺菌（Spirillum minor）A.球菌：1.双球菌 2 链球菌 3. 四联球菌 4.八叠球菌 5葡萄球菌 B.杆菌：6.杆菌（端钝圆） 7.杆菌（菌体稍弯） 8 短杆菌 9.杆菌（端尖）10.分枝杆菌 11.棒状杆菌 12.长丝状杆菌 13.双杆菌 14.链杆菌（端钝圆和平截）C.螺旋菌：15.弧菌 16.螺菌除上述三种基本形态外，近年来，人们还发现了细胞呈梨形、星形、方形和三角形的细菌。在正常生长条件下，不同种的细菌形态是

4、相对稳定的。但如果培养时间、温度、pH以及培养基的组成与浓度等环境条件发生改变，就有可能引起细菌形态的改变。即使在同一培养基中，细胞也常出现不同大小的球状、长短不一的杆状及不规则的多边形态。有的细菌具有一定的生活周期，即在不同的生长阶段表现出不同的形态，如放线菌等。一般在幼龄阶段或生长条件适宜时，细菌形态正常表现出自身特定的形态，在较老的菌龄或不正常的培养条件下，细菌常出现不正常的形态。2细菌细胞的大小 细菌的个体通常很小，常用微米（ m）作为测量其长度、宽度和直径的单位。由于细菌的形态和大小受培养条件的影响，因此测量菌体大小庆以最适培养条件下培养的细菌为准。多数球菌的直径为0.5 m 2.0

5、 m；杆菌的大小（长宽）为（0.51.0） m（1 5） m；螺旋菌的大小（宽长）为（0.25 1.7） m（2 60） m。螺旋菌的长度是菌体两端点间的距离，不是其实际的长度，所以在表示螺旋菌的长度仅指其两端的空间距离。在进行形态鉴定时，测其直正的长度按螺旋的直径和圈数来计算。细菌的大小与细菌的固定和染色方法以及培养时间等因素有关。如经干燥固定的菌体比活菌体的长度，一般要缩短1/31/4；用衬托菌体的负染色法，其菌体往往大于普通染色法，有的甚至比活菌体还要大，有荚膜的细菌最容易出现此情况。影响细菌形态的因素也同样影响细菌的大小，如培养4小时的枯草芽孢杆菌比培养24小时的长57倍，但宽度变化不

6、明显。这可能与代谢产物的积累有关。3细菌细胞的结构与功能细菌细胞的结构包括基本结构和特殊结构。基本结构是各种细菌所共有的，包括细胞壁、细胞膜、细胞质和内含物、拟核及核糖体。特殊结构只是某些细菌具有的，包括芽孢、荚膜、鞭毛等。细菌细胞的模式结构见图2-2。图2-2 细菌细胞构造模式图（1）细胞壁 细胞壁是包围在细胞最外的一层坚韧且略具弹性的无色透明薄膜。它约占菌体干重的10%25%。细胞壁的主要功能是维持细胞形状；提高机械强度、保护细胞免受机械性或其他破坏；阻拦酶蛋和某些抗生素等大分子物质进入细胞，保护细胞免受溶菌酶、消化酶等有害物质的损伤等。原核微生物细胞壁包括肽聚糖、磷壁质。肽聚糖是原原核微

7、生物细胞壁所特有的成分。由N乙酰葡萄糖胺（NAG）、N乙酰胞壁酸（NAM）和短肽聚合而成的多层网状结构的大分子化合物。不同的细菌的细胞壁的化学组成和结构不同。通过革兰氏染色法可将大多数的细菌分为革兰氏阳性菌（G+）和革兰氏阴性菌（G）两大类。革兰氏染色法是1 884年丹麦病理学家Christain Gram发明的一种细菌鉴别方法，也是细菌学中最常用、最重要的一种鉴别染色法，染色过程如下： 番红复染菌体呈红色者为G菌体仍呈深紫色者为G+乙醇（或丙酮）脱色褪色不褪色 G+细菌的细胞壁。一层，厚约20-80nm，由肽聚糖、磷壁质和少量脂类组成。其中肽聚糖含量高。约占细胞壁干重的40%90%，且网状结

8、构致密。 G菌细胞壁。分两层，厚约20nm，结构G+细菌复杂。外层为脂蛋白和脂多糖层，内层为肽聚糖层。肽聚糖含量低，约占细胞壁干重的5%10%，且网状结构疏松。经电子显微镜及化学分析发现，G+细菌和G细菌在细胞壁的化学组成与结构上有显著差异，见表2-1和图2-3。表2-1 G+ 和G细胞壁化学组成及结构比较细菌类群壁厚度（nm）肽 聚 糖磷壁酸蛋白质（%）脂多糖脂肪（%）含量（%）层次网格结构G+20-8040-90单层紧密+约2014G105-10多层疏松约601122图 2-3 细菌细胞壁的结构图a.革兰氏阳性菌的细胞壁；b.革兰氏阴性菌的细胞壁；c.革兰氏阴性菌细胞壁的图解 革兰氏染色的

9、机理 关于革兰氏染色的机理有许多学说，目前一般认为与细胞壁的结构和化学组成细胞壁的渗透性有关。在革兰氏染色过程中，细胞内形成了深紫色的结晶紫碘的复合物，这种复合物可被酒精（或丙酮）等脱色剂从革兰氏阴性菌细胞内浸出，而革兰氏阳性菌则不易被浸出。这是由于革兰氏阳性菌的细胞壁较厚，肽聚糖含量高且网格结构紧密，脂类含量极低，当用酒精（或丙酮）脱色时，引起肽聚糖层脱水，使网格结构的孔径缩小，导致细胞壁的通透性降低，从而使结晶紫碘的复合物不易被洗脱而保留在细胞内，使菌体仍呈深紫色。反之，革兰氏阴性菌因其细胞壁肽聚糖层薄且网格结构疏松，脂类含量又高，当酒精（或丙酮）脱色时，脂类物质溶解，细胞壁通透性增大，使

10、结晶紫碘复合物较易被洗脱出来。所以，菌体经番红复染后呈红色。（2）细胞膜细胞膜又称细胞质膜、内膜或原生质膜。是外侧紧贴细胞壁，内侧包围细胞质的一层柔软而富有弹性的半透性薄膜，厚度一般为7 nm 8nm。其基本结构为双层蛋单位膜：内外两层磷脂分子，含量为20%30%；蛋白质有些穿透磷脂层，有些位于表面，含量为60%70%；另外有少量多糖（约2%）。细胞膜的基本结构见图2-4。图2-4 细胞膜结构模式细胞膜具有高度的选择性的半透膜 ，含有丰富的酶系和多种膜蛋白。具有重要的生理功能，主要有： 选择渗透性。在细胞膜上镶嵌有大量的渗透蛋白（渗透酶）控制营养物质和代谢产物的进出，并维持着细胞内正常的渗透压

11、。 参与细胞壁各种组分的以及糖等的生物合成。 参与产能代谢。在细菌中，电子传递和ATP合成酶均位于细胞膜上。（3）细胞质及内含物 细胞质是细胞膜以内，核以外的无色透明、粘稠的复杂胶体，亦称原生质。其主要成分为蛋白质、核酸、多糖、脂类、水分和少量无机盐类。细胞质中含有许多的酶系，是细菌新陈代谢的主要场所。细胞质中无真核细胞所具有的细胞器，但含有许多内含物，主要有核糖体、液泡和贮藏性颗粒。由于含有较多的核糖核酸 （特别在幼龄和生长期含量更高），所以呈现较强的嗜碱性，易被碱性和中性染料染色。 核糖体。是分散在细胞质中沉降系数为70S的亚显微颗粒物质，是合成蛋白质的场所。化学成分为蛋白质（40%）和R

12、NA（60%）。 贮藏性颗粒。是一类由不同化学成分累积而成的不溶性的沉淀颗粒。主要功能是贮藏营养物质，如聚-羟基丁酸、异染粒、硫粒、肝糖粒和淀粉粒。这些颗粒通常较大，并为单层膜所包围，经适当染色可在光学显微镜下观察到，它们是成熟细菌细胞在其生存环境中营养过剩时的积累，营养缺乏时又可被利用。 液泡（气泡）。一些细菌如无鞭毛运动的水生细菌，在生长一段时间，在细胞质出现几个甚至更多的圆柱形或纺锤形气泡。其内充满水分和盐类或一些不溶性颗粒。气泡使细菌具有浮力，漂浮于水面，以便吸收空气中的氧气供代谢需要。（4）原核 （拟核） 细菌细胞核因无核仁和核膜，故称为原核或拟核。它是由一条环状双链的DNA分子（脱

13、氧核糖核酸）高度折叠缠绕而形成。每个细胞所含的核区数与该细菌的生长速度有关，生长迅速的细胞在核分裂后往往来不及分裂，一般在细胞中含有14个核区。以大肠杆菌为例，菌体长度仅1 m 2 m，而它的DNA长度可达1100 m，相当于菌体长度的1千倍。原核是重要的遗传物质，携带着细菌的全部遗传信息。它的主要功能是决定细菌的遗传性状和传递遗传信息。除染色体DNA外，很多细菌含有一种自我复制、稳定遗传和表达的染色体外的遗传因子质粒。细菌质粒为小型环状DNA分子。根据其功能不同可分为三类：致育因子（F因子），与有性接合有关；抗药性质粒（R因子），与抗药性有关；降解性质粒，与降解污染物有关。质粒既能自我复制，

14、稳定地遗传，也可插入细菌DNA中，既可单独转移，也可携带细菌DNA片段一起转移。质粒的有无与细菌的生存无关。（5）荚膜荚膜是细菌的特殊结构。某些细菌在新陈代谢过程中产生的覆盖在细胞壁外的一层疏松透明的粘液状物质（见图2-5）。一般厚约200nm。荚膜使细菌在固体培养基上形成光滑型菌落。根据荚膜的厚度和形状不同又可分为：大荚膜。具有一定的外形、厚约200 nm，较稳定地附着于细胞壁外，并且与环境有明显的边缘。 粘液层。没有明显的边缘且扩散在环境中。 菌胶团。若许多细菌的荚膜物质相互融合，使菌体连为一体。图 2-5 细菌荚膜一种不动杆功的负染色相关显微照片图（放大1600细菌失去荚膜仍然能正常生长

15、，所以不是生命活动中所必需的。荚膜的形成与否主要由菌种的遗传特性决定，也与其生存的环境条件有关。如肠膜明串珠菌（Leuconostoc）在碳源丰富，氮源不足时易形成；而炭疽杆菌（Bacillus anthracis）则只在其感染的宿主体内或在二氧化碳分压较高的环境中才能形成荚膜。产生荚膜的细菌并不是在整个生活期内都能形成荚膜，如某些链球菌在生长早期形成荚膜，后期则消失。 荚膜的主要成分为多糖，少数含多肽、脂多糖等，含水量在90%以上。荚膜的主要功能有： 保护作用。可保护细菌免受干旱损伤，对于致病菌来说，则可保护它们免受宿主细胞的吞噬； 贮藏养料。营养缺乏时可作为细胞外碳（或氮）源和能源的贮存物

16、质；表面吸附作用。其多糖、多肽、脂多糖等具有较强的吸附能力。作为透性屏障。可保护细菌免受重金属离子的毒害。荚膜折光率很低，不易着色，必须通过特殊的荚膜染色法，即使背景和菌体着色，衬托出无色的荚膜，才可在光学显微镜下观察到。在食品工业中，由于产荚膜细菌的污染，可造成面包、牛奶、酒类和饮料等食品的黏性变质。肠膜明串珠菌是制糖工业的有害菌，常在糖液中繁殖，使糖液变得黏稠而难以过滤，因而降低了糖的产量。另一方面，可利用肠膜明串珠菌将蔗糖合成大量的荚膜物质葡聚糖。再利用葡聚糖来生产右旋糖酐，作为代血浆的主要成分。此外，还可从野油菜黄单胞菌（Xanthomonas campestris）的荚膜中提取黄干胶

17、（Xanthan），作为石油钻井液、印染、食品等的添加剂。（6）芽孢 芽孢是细菌的特殊结构。某些细菌生长到一定阶段，在细胞内形成一个圆形、椭圆形或圆柱形，厚壁，含水量极低，是对不良环境具抗性的休眠孢子，称为芽孢。又叫内生孢子。芽孢具极强的抗热、抗辐射、抗化学药物和抗静水压等特性。如一般细菌的营养细胞在7080时10min就死亡，而在沸水中，枯草芽孢杆菌的芽孢可存活1h，破伤风芽孢杆菌的芽孢可存活3h，肉毒梭菌的芽孢可忍受6小时。一般在121条件下，需15min20min才能杀死芽孢。细菌的营养细胞在5%苯酚溶液中很快死亡，芽孢却能存活15d。芽孢抗紫外辐射的能力一般要比营养细胞强一倍，而巨大芽

18、孢杆菌芽孢的抗辐射能力要比大肠杆菌营养细胞强36倍。因此在微生物实验室或工业发酵中常以是否杀死芽孢作为杀菌指标。芽孢的休眠能力也是十分惊人的，在休眠期间，代谢活力极低。一般的芽孢在普通条件下可保存几年至几十年的活力。有些湖底沉积土中的芽孢杆菌经5001000年后仍有活力，还有经2000年甚至更长时间仍保持芽孢生命力的记载。芽孢之所以具有较强的抗逆境能力与其含水量低（38%40%）、壁厚而致密（分三层）、芽孢中2,6-吡啶二羧酸含量高以及含耐热性酶等多种因素有关。芽孢可帮助细菌渡过不良环境，在适宜条件下，一个芽孢可重新萌发一个菌体。故芽孢只是休眠体而非常繁殖体。用孔雀绿将芽孢进行当色，在光学显微

19、镜下观察其存在。芽孢在细胞中的位置、形状与大小因菌种不同而异，是分类鉴定的重要依据之一。如枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis） 等细菌的芽孢位于细胞中央或近中央，直径小于细胞宽度。而破伤风梭状芽孢杆菌的芽孢则位于细胞一端，且直径大于细胞宽度，呈鼓槌状。芽孢的形态和着生位置如图2-6所示。图2-6 芽孢的形态和着生位置 从左至右依次为 近中央、末端、中央 芽孢的结构主要由孢外壁、芽孢衣、皮层和核心组成。从图 2-7可知成熟的芽孢具有多层结构。其中芽孢核心是原生质部分，含DNA、核糖体和酶类。皮层是最厚的一层，在芽孢形成过程中产生一种高度抗性物质2，6吡啶二羧酸存在于皮层中，孢外壁（

20、芽孢壳）是一种类似角蛋白的蛋白质，非常致密，无通透性，可抵抗有害物质的侵入。因而成熟的芽孢结构特点是含水少、壁致密、含大量的抗性物质。因此芽孢具有高度的耐热性、抗性和休眠等特性。细菌能否形成芽孢除遗传因素外，与环境条件如气体、养分、温度、生长因子等密切相关。菌种不同所需环境条件也不相同，大多数细菌的芽孢在营养缺乏、代谢产物积累、温度较高等生存环境较差时形成。少数菌种如苏云芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）则在营养丰富、温度、氧气均适宜时形成芽孢。芽孢极强的抗逆性、休眠的稳定性、复苏的快捷性为我们对有芽孢的细菌进行纯种分离、分类鉴定及研究、应用提供了帮助。 图2-7 芽孢的

21、结构模式（7） 鞭毛与纤毛 鞭毛细菌的特殊结构。是某些运动细菌菌体表面着生的一根或数根由细胞内生出的细长而呈波状弯曲的丝状结构。鞭毛起源于细胞膜内侧，直径12-18nm，长度可超过菌体的数倍到几十倍。其特点是极易脱落而且非常纤细，需经特殊染色方可在光学显微镜下观察到。芽孢杆菌科：枯草杆菌（ Bacillus subtilis）一根：霍乱弧菌（Vibrio cholorae）一束：荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）鼠咬热螺旋体（Spirochaeta morsusmuris）红色螺菌（Spirillum rubrum）一端生两端生端生生肠杆菌科：大肠杆菌（ Esche

22、richia coli）周生生鞭毛的类型大多数的球菌没有鞭毛；杆菌有的生鞭毛，有的不生鞭毛；螺旋菌一般都有鞭毛。根据鞭毛数量和排列情况，可将细菌鞭毛为为几下类型：鞭毛着生的鞭毛的化学组成主要是蛋白质、少量多糖、脂类和核酸。鞭毛的结构由鞭毛基体、鞭毛钩和截毛丝三部分组成。革兰氏阴性菌的鞭毛最典型。鞭毛是负责细菌运动的结构，一般幼龄细菌和有水的适温环境中能进行活跃的运动，衰老菌常因鞭毛脱落而运动不活跃。另外，鞭毛与病原微生物的致病性有关。细菌鞭毛的着生类型如图2-8。鞭毛的着生位置、数量和排列方式因菌种不同而异，常用来作为分类鉴定的重要依据。下面列出了某些细菌鞭毛的着生类型。2-8 鞭毛着生方式1

23、一端生鞭毛 2 两端丛生鞭毛 3 两端鞭毛 4周生鞭毛纤毛又称菌毛、伞毛、须毛等。是某些革兰氏阴性菌和少数革兰氏阳性菌细胞上但出的数目较多、短而直的蛋白质丝或细管。分布于整个菌体。不是细菌的运动器官。有纤毛的细菌以革兰氏阴性致病菌居多。纤毛有两种：一种是普通纤毛，能使细菌粘附在某物质上或液面上形成菌膜；另一种是性纤毛，又称性菌毛（F-菌毛），它比普通菌毛长，数目较少，为中空管状，一般常见于G-菌的雄性菌株中，其功能是细菌接在接合作用时向雌性菌株传递遗传物质。有的性毛还是噬菌体吸附于寄主细胞的受体。3细菌的繁殖细菌最普遍、最主要的繁殖方式是无性繁殖-二分裂法来增加细胞数目。其主要过程为： 核质分

24、裂。细菌分裂前先进行DNA复制，形成两个原核，随着细菌的生长，原核彼此分开，同时细胞膜向细胞质延伸然后闭合，形成细胞质隔膜，使细胞质和原核分开，即完成核质分裂。 横隔壁形成。随着细胞膜向内延抻，细胞壁同时向四周延伸，最后闭合形成横隔壁，这样便产生两个子细胞。 子细胞分裂。前两个过程完成后，两个子细胞即开始分离，形成两完全独立的新细胞。根据菌种不同，形成不同的排列形式。如双球菌、双杆菌、链球菌等。4细菌的培养特征（1）细菌在固体培养基上的培养特征细菌在固体培养基上的生长繁殖，由于受到固体表面的限制不能自由活动，只能聚集形成菌落。所谓菌落，是指由一个细菌繁殖得到的一堆由无数个个体组成的肉眼可见的具

25、有一定形态特征的群体。细菌菌落特征因种而异，是细菌分类鉴定的依据之一。可以从菌落的表面形状（圆形、不规则形、假根状）、隆起形状（扁平、台状、脐状、乳头状等）、边缘情况（整齐、波状、裂叶状、锯齿状）、表面状况（光滑、皱褶、龟裂状、同心环状）、表面光泽（闪光、金属光泽、无光泽）、质地（硬、软、粘、脆、油脂状、膜状）以及菌落的大小、颜色、透明程度等方面进行观察描述（见图2-9）。图2-9 常见细菌菌落的特征纵剖面：1.扁平；2.隆起；3.低凸起；4.高凸起；5. 脐状；6.草帽状；7.乳头状表面结构。形状及边缘：8.圆形，边缘整齐；9.不规则，边缘波浪；10.不规则；11.规则，放射状，边缘花瓣形；

26、12.规则，边缘整齐，表面光滑；13.规则，边缘齿状；14.规则，有同心环，边缘完整；15.不规则似毛毯状；16.规则似菌丝状；17.不规则，卷发状，边缘波状；18.不规则，丝状；19.不规则，根状（2）细菌在半固体培养基中的培养特征用穿刺接种技术将细菌接种在含0.3%0.5%琼脂的半固体培养基中培养，可根据细菌的生长状态判断细菌的呼吸类型、有无鞭毛和能否运动。如果细菌在培养基的表面及穿刺线的上部生长者为好氧菌。沿整条穿刺线生长者为兼性厌氧菌，在穿刺线底部生长的为厌氧菌。如果只在穿刺线上生长的为无鞭毛、不运动的细菌；在穿刺线上及穿刺线周围扩散生长的为有鞭毛、能运动的细菌（图2-10）。图 2-

27、10 细菌在半固体上的生长特征1、2不运动性好氧菌；3不运动性兼性菌4运动性好氧菌；5运动性兼性菌二、放线菌（actinomycetes）放线菌因在固体培养基上的菌落呈放射状生长而得名。是一类革兰氏染色阳性的原核微生物。放线菌多数为腐生菌，少数为寄生菌。放线菌广泛分布在人类生存的环境中，特别是在有机质丰富的微碱性土壤中含量最多。放线菌与人类的关系极为密切。它是主要的抗生素产生菌。到目前为止，在6000多种抗生素中约有4000多种是由放线菌产生的。放线菌在纤维素降解、甾体转化、石油脱蜡、污水处理等方面有广泛的应用。有的放线菌还能用来生产维生素和酶制剂，只有少数放线菌能引起人类、动物和植物的病害。1放线菌的形态和大小放线菌为单细胞，菌体由纤细的分枝状菌丝组成，放线菌细胞的成分与结构与细菌类似。它们的直径在0.5 m 1.0 m之间，与细菌差不多，菌丝