课程名称：微生物学 班级：生物工程1101 (第二讲) 章节标题：第一章原核微生物的形态、构造和功能 第一节细菌 定义 形态和染色 细胞构造 细胞内构造 1.细胞壁的构造 目的要求：1.了解原核生物的概念及分类。 2.了解细菌的概念、形态及染色方法 3.掌握细茵细胞的组成及革兰氏阳性菌及阴性菌的细胞壁构造。 教学重点：1.原核生物的概念 2.细菌细胞外结构的组成 教学难点：苹兰氏阳性细菌细胞壁与苹兰氏阴性细菌细胞壁的区别集苹兰氏染色 机理 教学方法：多媒体讲授及讨论法 内容提要及课时分配 1.原核生物的概念 15分钟 2.细菌的概念、形态及染色 20分钟 3.细菌细胞外结构（细胞壁结构） 40分钟 4.革兰氏染色机理 20分钟 5.小结 5分钟 主讲教师：赵萌萌 授课日期：2013年2月28日 兰州交通大学化学与生物工程学院
第一章原核微生物 原核微生物指核质和细胞质之间不存在明显核膜，只存在称作核区的裸露 DNA,不进行有丝分裂的一类微生物。 分布：温暖、潮湿和富含有机物质的地方 人体肠道中、皮肤上、粘液里、死去的有机体内、土壤中、水中、地层下、 空气中 极端环境中：万米深海底部、几万米高空中、地层下，冰川 重要性：引起疾病，引起食物和工农业产品腐烂变质： 益处：发酵生产：氨基酸、核苷酸、酶制剂、乙醇、丙酮、丁醇、有机酸及 抗生素等（酸奶、醋）：农业上：杀虫菌剂、细茵肥料、沼气发酵、饲料青贮、 固氯：医药上：菌苗、类毒素、代血浆和许多医用酶类：分解、消化食物：环保 和国防上：物质循环 第一节细菌 细菌一是一类细胞细短、结构简单、胞壁坚韧、多以二分裂方式繁殖和水生性 较强的原核生物。 一、细菌的形态与结构 (一)细菌细胞的形态包括大小、形状、排列状态 1、细菌细胞的大小 细菌细胞的大小一般用显微测微尺测量，并以多个菌体的平均值或变化范围 表示。其中球菌大小以直径表示：杆菌以宽X长表示：螺旋菌以宽×弯曲长度表 示。长度单位为微米（μm)。一般球菌的大小为0.5一1μm,杆南为0.5一1×1一 3μm 2、细菌的形态和排列状态 基本形状：球状、杆状和螺旋状 杆状：细胞呈杆状或圆柱形，一般其粗细（直径）比较稳定，而长度则常因 培养时间、培养条件不同而有较大变化。杆状细菌的排列方式常因生长阶段和培 养条件而发生变化，一般不作为分类依据。在细菌的3种主要形态中，杆菌种类 多，作用也最大。工业中用的大多是杆菌：枯草杆菌一淀粉酶、蛋白酶，北 京棒杆菌—谷氨酸、味精，苏云金杆菌—细菌杀虫剂
球状：细胞个体呈球形或椭圆形，不同种的球菌在细胞分裂时会形成不同的 空间排列方式，常被作为分类依据。 螺旋状：弧菌：菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈，形似”C”字或逗号， 鞭毛偏端生 螺旋菌：菌体回转如螺旋，螺旋数目和螺距大小因种而异，鞭毛二端生，细 胞壁坚韧，菌体较硬。 还有以下几类特殊形态：细胞上有柄(stalk)、菌丝(hyphae、附器 (appendages)等细胞质仲出物：星形、方形等 (二)细菌细胞的结构 细菌的细胞结构分为基本结构和特殊结构。其中基本结构指一般细菌都有的 结构，例如细胞壁、细胞膜、细胞质、核质体和内含物等：特殊结构指某些细菌 在生长的特定阶段所形成的结构，例如，芽孢、鞭毛和荚膜等。 1、细胞壁-细胞壁的功能主要有：①固定细胞外形：②协助鞭毛运动：③ 保护细胞免受外力的损伤：④为正常细胞分裂所必需：⑤阻拦大分子物质进入细 胞（如苹兰氏阴性细菌细胞壁可阻拦分子量超过800的抗生素透入）：⑥与细菌 的抗原性、致病性（如内毒素）和对噬菌体的敏感性密切相关。 革兰氏阳性细菌肽聚糖的结构可用最典型的金黄色葡萄球菌为代表说明。 它的肽聚糖层厚约20~80m,由40层左右网状分子所组成。网状的肽聚糖大分 子实际上是由大量小分子单体聚合而成的。每一肽聚糖单体含有3个组成部分： ①双糖单位，即由1个N一乙酰葡萄胺与1个N一乙酰胞壁酸分子通过B一1,4 一糖苷键连接而成：②短肽“尾”，即由4个氢基酸连起来的短肽链连接在下一 乙酰胞壁酸分子上。这4个氨基酸是按L型与D型交替排列的方式连接而成的 即丙氨酸)一谷氨酸(D)一赖氨酸(L)一丙氨酸①)：③肽“桥”，在金黄色葡萄 球菌中为甘氨酸五妝。这一肽“桥”的氨基端与前一肽聚糖单体肽“尾”中的第 4氨基酸一D-丙氨酸的羧基相连接，而它的羧基端则与后一肽聚糖单体肽“尾” 中的第3个氨基酸一碱性氨基酸L,一赖氨酸的氨基相连接，从而使前后两个聚 糖单体交联起来。 革兰氏阴性细菌细胞壁的肽聚糖结构-以B.coli为代表，它的肽聚糖含量 占细胞壁的10%弱，一般由1~2层网状分子构成，在细胞壁上的厚度仅为2一
3m。其结构单体与革兰氏阳性细菌基本相同，差别仅在于：①肽尾的第3个氨 基酸为内消旋二氨基庚二酸meso-DAP):②没有特殊的肽桥，其前后两个单体间 的联系仅由甲肽尾的第4个氨基酸D一丙氨酸的骏基与乙肽尾第3氨基酸 meso-DAP)的氨基直接连接而成。 革兰氏阳性细菌所特有的磷壁-一酸磷壁酸是革兰氏阳性细菌细胞壁所特有 的成分。它有两种类型，其一为壁磷壁酸，它与肽聚糖分子间发生共价结合，可 用稀酸或稀碱进行提取，其含量有时可达壁重的50%（或细胞干重的10%），含 量多少与培养基成分密切相关：其二为膜磷壁酸（即脂磷壁酸），由甘油磷酸链 分子与细胞膜上的磷脂进行共价结合形成。 革兰氏阴性细菌特有的脂多糖(LPS)-一脂多糖是位于革兰氏阴性细菌细胞 壁最外层的一层较厚(8~10m)的类脂多糖类物质。它由类脂A、核心多糖和0 一特异侧链3部分所组成。其主要功能有：①是革兰氏阴性细菌致病性内毒素的 物质基础：②与磷壁酸相似，也有吸附Mg2+、C2+等阳离子以提高这些离子在 细胞表血浓度的作用：③由于PS结构的变化，决定了革兰氏阴性细菌细胞表面 抗原决定箴的多样性。④是许多嵫南体在细胞表面的吸附受体。 革兰氏染色法-是由丹麦医生C.Gam于1884年创立。其简单操作分初染、 煤染、脱色和复染4步。两种细南经结晶紫溶液初染后，分别染上了紫色，经碘 液媒染，结晶紫与碘分子形成一个分子量较大的染色较牢固的复合物。接着用 95%乙醇脱色。这时凡已染上的紫色易被乙醇洗脱者，则又成为无色的菌体()， 反之，则仍为紫色（⑧）。最后，再用红色染料一番红复染。结果B菌仍保持最初 染上的紫色，而A菌则被复染而显红色，B菌称革兰氏阳性菌，简称G十菌，A 菌则称为革兰氏阴性菌，简称G一菌。 革兰氏染色有着十分重要的理论与实践意义。通过这一染色，几乎可把所有 的细菌分成革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌两个大类，因此它是分类鉴定菌种时的 重要指标。又由于这两大类细菌在细胞结构、成分、形态、生理、生化、遗传 免疫、生态和药物敏感性等方面都呈现出明显的差异，因此任何细菌只要通过简 单的革兰氏染色，就可提供不少其他重要的生物学特性方面的信息。 缺壁细菌：实验室或宿主体内形成：缺壁突变—山型细菌 人工去壁：基本去尽一原生质体(G+)
部分去除—球状体(G) 在自然界长期进化中形成一支原体古细菌细胞壁 类型I：在甲烷杆菌科(Methanobacteriaceae)中的甲烷杆菌属 (Methanobacterium)和甲烷短杆菌属(Merhanobrevibacter)等极大多数G+ 菌的细胞壁中，在电子显微镜下，只显示出一电子层，厚约15~20nm。CW为拟 胞壁质或杂多糖 类型Ⅱ：只存在于革兰氏阳性的炽热甲烷嗜热菌中，在坚硬的拟胞壁质外 还有由蛋白质亚基排列而成的表层。 类型Ⅲ：许多古细菌的细胞壁是由六角形规则排列的蛋白质或糖蛋白的亚单 位所组成。 嗜盐杆菌(Halobacterium halobium)的细胞壁厚约l13nm,由六角形规则 排列的糖蛋白亚单位形成一层。 类型Ⅳ最复杂，除了在单个细胞外包有一个电子致密的弹性层，还有蛋白 原纤维鞘将若干个细胞连在一起