课程名称：生物化学 班级：生物工程1101 (第四讲) 章节标题：第一章原核生物的形态、构造和功能 第一节细菌 (二)细胞外构造 (三)细菌的繁殖 第二节放线菌 第三节蓝细菌 第四节支原体、立克次氏体和衣原体 目的要求：1.了解细胞外构造的结构和特点。 2.了解细菌的繁殖方式及其菌落形态。 3.对放线菌有初步的认识，掌握其菌丝细胞的形态构造。 4.了解除细菌以外的其它原核生物的特点。 教学重点：1.鞭毛的结构和运动机理 2.放线菌菌丝的形态构造 教学难点：鞭毛的结构 教学方法：多媒体讲授及讨论法 内容提要及课时分配： 1.细胞外构造的结构和特点 20分钟 2.细菌的繁殖方式及菌落形态 15分钟 3.放线菌的形态构造及代表属 25分钟 4.蓝细菌、支原体及立克次氏体的特点 35分钟 5.小结 5分钟 主讲教师：赵萌萌 授课日期：2013年3月7日 兰州交通大学化学与生物工程学院
第一节细菌 二、细菌的繁殖 细胞行无性繁殖，主要为裂殖，也有芽殖和孢子生殖。很少细菌也有“性” 接合（埃希氏菌、志贺氏菌、沙门氏菌 (一)二分裂 即1个母细胞分裂成两个子细胞。分裂时，核DA先复制为两个新双螺旋链， 拉开后形成两个核区。在两个核区间产生新的双层质膜与壁，将细胞分隔为两个， 各含1个与亲代相同的核DA。每经这样1个过程为1个世代。于适宜条件下， 1个世代需时20~30min。 1、不等二分裂 柄细菌(Caulobacter bacterroides):繁殖前，鞭毛消失，在此端长出一柄， 细胞仲长，开始分裂，形城一个有柄细胞和一个在相对端极生一根鞭毛的细胞， 有鞭毛的细胞脱离母体游走而去，定居在新的固体培养基上后，进入下一个不等 二分裂周期。 2、出芽繁殖 都是附器细菌一—红微菌、红假单胞菌、梨菌、芽生杆菌、生丝微菌、土微 菊 附着一向外生出一小突起一突起延长成菌丝(DA复制)一菌丝项端形城子 芽，D小A的一个副本进入子芽，形成横隔一芽体脱离母体和菌丝，成为有鞭毛的 子细胞一游走，再固着，进入下一个出芽繁殖周期。 3、三分裂：格形暗网南 4、多分裂（复分裂）：蛭弧菌 孢子生殖：巴斯德菌、生芽杆菌和芽生球菌等，行类似于酵母菌的出芽生殖 法。即在母细胞表面先形成突起，逐渐长大同母细胞分开。与裂殖不同的是，芽 细胞的胞壁大部分为新合成的物质，有少数细菌能由1个细胞形成许多分裂孢子 或节孢子（与真菌的孢子不同，有的甚小，以致可通过细菌滤器）。 三、细菌的菌落(colony) 将单个微生物细胞或一小堆同种细胞接种在周体培养基的表面（有时为内 部)，当它占有一定的发展空间并给予适宜的培养条件时，该细胞就迅速生长繁
殖。结果会形成以母细胞为中心的一堆肉眼可见并有一定形态构造的子细胞集 团，这就是菌落。描述菌落特征时须选择稀疏孤立菌落，其项目有大小、形态、 隆起、边缘、表面状况、质地、颜色、透明度等。 第二节放线菌 一、放线菌的形态结构 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。链霉菌属是放线菌中的一个大属现已认识到的有500多种，分布最广，形 态特征最典型。在放线菌所产生的抗生索中，链霉菌产生的占了极大多数，且化 学结构多样、应用范围广泛。 典型放线菌—链霉菌的形态构造 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0.2-0.8m,长度差别很大，有的可产生色索。 2、气生菌丝：营养菌丝发育到一定阶段，仲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 (1-1.4m),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 二、放线菌的繁殖 放线菌生长到一定阶段，一部分菌丝形成孢子丝，孢子丝成熟，孢子丝上便 分化形成许多成串的孢子，称为分生孢子。形状、大小、表面饰纹、色素各异 孢子的形成只有横割分裂方式通过两种途径实现： ①细胞膜内陷 ②细胞壁和细胞膜同时内陷 形状：孢子有球形、椭圆形、杆形、柱形、瓜子形、梭形和半月形等。 放线菌的孢子一般只耐干早，不耐高温，6065℃，10分钟失去活力。但普 通高温放线菌却产生耐热的孢子，因含有吡啶二羧酸。 三、放线菌的菌落 放线菌的菌落由菌丝体组成，一般圆形、初期光平，后期产生皱褶。在光学
显微镜下观察，菌落周围具有辐射状菌丝。 据种的不同分为两类。由大量产生分枝的和气生菌丝的菌种所形成的菌落， 如链霉菌。 特点：菌落小而不蔓延，质地致密，具有向周围放射状菌丝，表面呈紧密的 绒状，不透明，坚实，干燥，多皱，与培养基结合紧密，不易挑取，或挑起后不 易破碎。有时气生菌丝体呈同心圆环状，大量孢子布满整个菌落表面后，形成絮 状，粉状或颗粒状的典型放线菌菌落。有的产生色素。菌落的正反面颜色常常 不一致未形成气生菌丝时与细菌菌落相似。 由不产生大量菌丝的种类形成，如诺卡氏南。 特点：菌落粘着力差，结构呈粉质状，用针挑取则粉碎。 链霉菌的基内菌丝、气生菌丝、孢子丝和分生孢子有的产生色素：黄、橙、 红、紫、蓝、绿、灰、褐、黑等 脂溶性色素局限于南丝，水溶性色素可在培养基中扩散，培养基被染上相应 颜色。如泾阳链莓素菌落的正面为淡红色到粉红色，而背面为木瓜黄到虎皮簧。 在液体培养基上集结成团，有些沿试管壁生长形成膜、也有沉淀，没有混浊。 蓝细菌 蓝细菌：我们过去叫它蓝藻或蓝绿藻，但是由于发现他们与细菌同为原核细 胞而改称蓝细菌。这一类生物它的进化历史非常悠久，可以说它产生是先于其他 生物，并且伴随着后来产生的其他生物的进化和发展一直延续到今天。它具有 光和能力，分布极广，普遍生长在河流、海洋、湖泊和土壤中，并且在极端环境 (g:温泉、盐湖、贫瘠的土壞、岩石表面或风化壳中以及植物树干等)中也能 生长。一些蓝细菌还能与真菌、苔蕨类和种子植物共生，（©g:地衣就是蓝细菌 与真菌的共生体，红萍就是固氮鱼腥藻和蕨类植物满江红的共生体。)目前已知 的固氮蓝细菌达120多种，它们在岩石风化、土壤形成及保持土壤氨素营养水平 等方面有重要作用。正是由于它们具有对不良环境的高度抵抗力和普遍的固氮能 力，可在贫猪的沙质海滩和荒漠的岩石上找到它们，因此有“先锋生物”的美称 、蓝细菌的形态 蓝细菌形态差异极大，有单细胞和丝状体两类形态。 单细胞的类群多呈球状、腰鼓形、椭圆形或短柱形、杆状、长丝状体，或有
分枝，或有分化，常聚集成团并有共同的胶质层包表： 丝状体是由许多细胞排列而成的、肉眼可见的群体，外被共同胶质衣鞘 蓝细菌的细胞一般比细菌大，大小差异也很大，细胞的直径0.51m到60m, 二、蓝细菌的结构 它的结构与革兰氏阴性菌相似。 1.细胞壁有内、外两层，外层为脂多糖层，内层为肽聚糖层。革兰氏染色 为阴性，许多蓝细菌还向细胞壁外分泌胶质物质，形成类似细菌荚膜的外套或包 裹在丝状体外形成鞘，多数丝状蓝细菌没有鞭毛，但能做滑行运动： 蓝细菌细胞的中心部位是核区，无色，周围是含色素的细胞质部分，显不同 颜色。蓝细菌光合作用的部分成为类囊体，数量很多，它们以平行或卷曲的方式 分布在细胞膜附近。类囊体的膜上含有叶绿素、B-胡萝卜素、类胡萝卜素以 及一种特殊的辅助色素—藻胆索（包括藻蓝素、藻红索）。藻胆素于蛋白质共 价结合成为藻胆蛋白，聚集在类囊体的外表面上。在缺乏氮素的情况下，藻胆素 还可以当氯源储藏物使用。大多数蓝细菌由于兼有叶绿素和藻蓝素，所以呈蓝绿 色。但是如果有些蓝细菌中缺乏氮素，我们说了藻胆素可用于储存氮素，这是藻 胆素中的藻蓝素就会被消耗、被降解，所以细胞就呈现出绿色。而有些蓝细菌呈 红色或棕色，这是由于藻红素所致。由于环境的不同，藻蓝素、藻红素的比例不 同，因而呈现出不同的颜色 以上的各种色素能进行光合作用，故蓝细菌为光能自养生物： 几种细胞特化形式： (1)异形胞(Heterocyst)是蓝细菌所特有的一种形态和功能都很独特的细 胞，位于蓝细菌细胞链的中间或末端，比普通细胞稍大、有较透亮的厚壁。异形 胞不含有光合系统，但含有固氮系统，因此它的主要功能是固氮，如果把普通 的细胞成为光和细胞，那这种异型胞就叫做固氨细胞。 (2)静息孢子，他是一种休眠细胞，较一般营养细胞大，有厚壁。胞内有贮 藏性养料物质，能抗不良环境条件，在适宜条件下能再发育形成藻丝。 (3)具有繁殖功能的链丝段：它是由长细胞链断裂形成的短链段，脱离母体 后长成新的丝状体。又叫同源丝段(Homogonium) (4)内孢子：细胞内的许多球形或三角形的孢子，成熟后可以被释放到细胞
外，具有繁殖功能。 三、蓝细菌的繁殖 由以上我们讲过的几种细胞的特化形式可以看出：总的来说，蓝细菌的繁殖 是通过无性繁殖的方式。多数是通过链丝段进行繁殖，少数类群，如管孢蓝细菌 通过内孢子方式繁殖，有些蓝细菌在干燥、低温和长期黑暗等条件下生存，它们 则通过静息孢子的方式繁殖，因为静息孢子细胞壁厚、颜色深，具有抵御不良环 境的作用 四、蓝细菌的经济价值 目前市场上最流行的一种营养品就螺旋藻产品，螺旋藻就是一种蓝细菌，我 们可以把螺旋藻制成干粉、片剂或胶囊，供人们食用。原因就是它里面的营养成 分含量十分丰盒而且全面。 6g螺旋藻干粉与其他物质营养成分含量的比较 B一胡萝卜素 12mg 牛乳28瓶或鸡蛋20个 维生素B1 0.24mg 小鲤鱼16条或草虾7只 维生素B2 0.12mg 甘薯4个或红萝卜2根 维生素B4 36g 葡萄7粒或芦苣4株 维生素B12 3.64g 鲤鱼4条或乳酪240g 维生素PP 0.9mg 柠檬7.5个或番茄1.5个 维生素E 0.15mg 牡蛎20个或洋式火腿4条 钙质 7.5mg 白饭4.5碗或青椒2.5个 铁粉 2.7g 菠菜2.5株或甘蓝3.4个 镁 13.5mg 芹菜2株或肝脏63g 它已经成为很好的太空食品。由于许多蓝细菌具有很好的固氮能力，它还是 很好的绿肥（绿色肥料）。但是有些种类还会产生一些毒素，诱发人类肝癌等疾 病。所以，我们要对它很好地加以利用，它就能够为人类造福
