《食品微生物学》教案 (第2次课2学时) 一、授课题日 第2章原核微生物的形态、结构与功能第一节细茵 二、教学日的和要求 掌握原核微生物与真核微生物的区别，细菌的个体形态、大小、基本结构。 三、教学重点和难点 )细茵的形态结构、细胞壁组成及生理功能(G、G之问间的区别)： (2)求兰氏染色机制 重点：细胞壁组成结构、节兰氏染色机制 难点：细菌细胞壁结构 四、教学过程 教学内容：细菌的个体形态、大小、细胞的基本结构 教学办法：启发-分析观察图片-与实验相结合方法。 辅导手段：PPT辅助教学，充分利用图片展示细菌的微观形态、基本结构。 板书： 第2章原核微生物的形态、结构与功能 第1节细菌 细胞结构与功能 一、个体形态 (一)基本结构 微生物行在于： 球菌、杆菌、螺旋菌 1、细胞壁 病毒界、原核牛物 畸形 节兰氏染色：涂片固定一初染一媒 界、真菌界、原牛 异常形态 染→脱色→复染→G或G 生物界 C衰颓形 二、个体大小微米级 细胞壁化学组成 学时分配： 导入(2min) 个体形态、大小(20min)
细菌细胞基本结构(76min)(重点讲解 小结(2min) 五、作业 课后2、4 六、主要参考资料 微生物学教程，周德庆，1993，高等教育出版社 食品微生物学，何国庆、贾英民，2002，中国农业大学出版社 华中农业大学微生物学、江西农业大学微生物精品课程 七、课后记 2
第2章原核微生物的形态、结构与功能 回顾：回顾微生物概念，导出微生物主要包括的类群。创设问题：原核微生物与真核微生 物细胞问区别？ 原核微生物有明显核区，核区内只有一条双螺旋结构的脱氧核 糖核酸构成的染色体：核区没有核膜包围。 细胞型 微生物 真核微生物有明显的核，染色体除含有双螺旋结构的脱氧核糖 核酸外，还含有组蛋白，核外有核膜包围 非细胞型 2.1细菌(bacteria) 细菌是一类个休微小、有细胞壁的单细胞原核微生物 2.1.1细菌个体形态 细菌形态随环境改变，但在条件一定时，各细菌常常保持一定形态 基本形态有：球状、杆状、螺旋状，分别称为球南、杆菌、螺旋菌」 I、球(coccus) 外形呈球形或近似球形，直径0.8~1.2μm。由于细菌在繁殖时二分裂的平面不同， 分裂后新菌排列的相互关系不同，进一步又将它们分成双球菌、链球菊、四联球菊、葡萄 球菌等，常被作为分类依据 单球菌（尿素微球菌）：双球菌（肺炎双球菌）：链球菌（乳链球菌）：四联球菌（四 联微球菌)：八叠球菌（尿素八叠球菌）：葡萄球菌（金黄色葡萄球菌）。 一定种的全部菌体不一定都按照一定方式排列，占优势的排列方式才是最为重要。 2、杆菌(bacillus) 宽0.4一1.0μm、长0.7一4.0μm,常见有短杆状、棒状、梭状、梭杆状、月亮状 分枝状、竹节状等，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。 3
杆状细茵的排列方式常因生长阶段和培养条件而发生变化，一般不作为分类依括。 如枯草芽孢杆菌、肉毒梭状芽孢杆茵、铜绿假单胞菌（绿脓杆菌）、结核分枝杆菌、保加 利亚乳杆茵等 生产谷氨酸一北京棒状杆菌：生产淀粉酶、蛋白酶—枯草芽孢杆菌。 杆菌常按一个平面分裂，分裂后大多呈单个分散状态，也有少数呈链状、栅状、八字 状排列。 3、螺旋菌(spirila) 大多为病原菌，据弯曲程度分为： 弧菌菌体只有一个弯曲呈弧形或逗点状，其程度不足一圈，形似“C”字或逗号， 鞭毛偏端生。如霍病菌原菌一逗号弧菌 螺菌菌体回转如螺旋，螺旋数日和螺距大小因种而异，鞭毛二端生，细胞壁坚韧， 茵体较硬。但不超过3一5个弯曲(2~6环)，如鼠咬热螺菌、减少螺菌。 细菌形态与环境因子有关，如培养温度，时间、培养基成分、浓度。各种细菌在幼龄 时和适宜环境下表现正常形态。当培养条件变化或菌体衰老时，常出现异常形态，尤其是 杆菌一菌体伸长呈丝状，分枝状，膨大状，称为异常形态，依引发原因不同分为两种： 形、衰颓形。 异常形态为暂时的，放于新鲜培养基地，合适培养条件下可恢复。 2.1.2细菌大小 细菌是肉眼看不见，需经显微镜放大几百倍或几千倍才能看见的微小生物。由于细菌 是透明的，因此，要看活的细菌可用负染色的方法：看固定标本用染色的方法可以看见它 们的轮廊、形态，甚至结构：要看细菌的运动方式也可用悬滴或压滴的方法。 通常，电镜观察细菌的超微结构时用m(1/1000μm)测量其大小，光镜观察细菌时 用μm测量。不同的细南，甚至有时同一类细南也可因南龄、细菌生长所处的环境因素不 同，其大小、形态都有不同或有一定程度的养异。 2.13细菌细胞的结构 细菌的基本结构对于细菌的鉴定及其致病性、免疫性都有重要作用，特别是细菌质粒 已广泛用于分子生物学的实验中。 1、细胞壁细胞壁位于细菌细胞的最外层，坚韧有弹性，组成比较复杂且随细菌不 同而异，但其主要成分是肽聚糖。 由于细胞壁折光性小，染色亲合力差，一般采用染色、质壁分离或制成原生质体后在 4
光学显微镜下观察其存在：利用电镜可以清晰的看到，还可以测量其厚度。 不同的细菌细胞壁的化学组成和结构不同，通过节兰氏染色(1884年，由丹麦医生 C.Gram创立)可以将所有的细菌分成两类 G菌与G茵 节兰氏染色是微生物学中常用的染色方法，一般先用草酸铵结晶紫染色，再加入媒染 一碘液，使细胞着色，继而用乙醇脱色，最后用番红复染，这样处理后染色反应呈紫 色的为G菌，红色为G茵 G细菌的细胞壁： 特点：厚度大(2080m),化学组分简单，一般只含90%肽聚糖和10%磷壁酸 A.肽聚糖(peptidoglycan) 又称粘肽(mucopeptide)、胞壁质(murein)或粘质复合物(mucocomplex),是真细菌细 胞壁中的特有成分。G细菌细胞壁的肽聚糖厚约20^80m,由40层左右的网格状分子交 织成的网套覆盖在整个细胞上。 每一肽聚糖单体由双糖单位(一乙酰糖胺与N一乙酰胞壁酸组成，后者是原核生 物所特有的已糖、四肽尾或四肽侧链、肽桥二部分组成。双糖单位中的B一1,4糖甘键很 容易被溶菌酶(1yso2ym©)所水解，从而引起细菌因肽聚糖细胞壁的“散架”而死亡：四肽 尾由四个氨基酸分子按L型与D型交替方式连接而成：日前所知的肽聚糖已超过100种， 在这一“肽聚糖的多样性”中，主要的变化发生在肽桥上。 B.磷壁酸(teichoic acid)是结合在G细菌细胞壁上的一种特有酸性多糖。主要成 分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。 砖壁酸按它们在细胞壁上的结合部位不同分两类 其一为壁磷壁酸，它与肽聚糖分子问进行共价结合，含量会随培养基成分而改变， 般占细胞壁重量的10%，有时可接近50%。用稀酸或稀碱可以提取。 其二为跨越肽聚糖层并与细胞膜相交联的膜磷壁酸（又称脂磷壁酸），由甘油磷酸 分子与细胞膜上的磷脂进行共价结合后形成。其含量与培养条件关系不大。可用45%热酚 水提取，也可用热水从脱脂的冻干细菌中提取。 G细菌的细胞壁 由肽聚糖、外膜、外膜蛋白、周质空问组成。 A、肽聚糖：埋藏在外膜层之内，是仅由12层肽聚糖网状分子组成的薄层(23m), 含量约占细胞壁总重的10%，故对机械强度的抵抗力较G菌弱。肽聚糖单体的四肽尾含内 消旋二氨基庚二酸(m-DP)(贝在原核微生物细胞壁上发现)。没有特殊的肽桥，只形成较 为疏稀、机械强度较的肽聚糖网套。 B、外膜(outer membrane))：位于G细菌细胞壁外层，由脂多糖、磷脂和脂蛋白等若 干种蛋白质组成的膜，有时也称为外壁。 脂多糖(lipopolysaccharide,LPS):位于G细菌细胞壁最外层的一层较厚(8-10nm) 的类脂多糖类物质，由类脂A、核心多糖(core polysaccharide)和0-特异侧链(O-specific side chain,或称0-多糖或O-抗原)三部分组成
C、外膜蛋白(outer membrane protein):是嵌合在LPS和磷脂层外膜上的蛋白。有 20余种，但多数功能尚不清楚。 1)孔蛋白(porins):是由三个相同分子量(36000)蛋白亚基组成的一种二聚体跨 膜蛋白，中问有一直径约1m的孔道，通过孔的开、闭，可对进入外膜层的物质进行选择。 非特异性孔蛋白：可通过分子量小于800900的任何亲水性分子 特异性孔蛋白：只容许一种或少数几种相关物质通过，如V:和核甘酸等， 2)脂蛋白(1 ipoprotein):是一种通过共价键使外膜层牢固地连接在肽聚糖内壁层上 的蛋白，分子量约为7200 D、周质空问(periplasmic space,periplasm)):又称壁膜问隙。在G细菌中，一般 指其外膜与细胞膜之间的狭窄空问（宽约1215m),呈胶状。在周质空问中，存在多 种周质蛋白(periplasmic proteins).如水解酶类、合成酶类、结合蛋白、受体蛋白. 周质空问是进出细胞的物质的重要中转站和反应场所。 节兰氏染色的机制： 细菌对节兰氏染色的不同反应是由于它们细胞壁的成分结构不同而造成的。初染、复 染后，细胞膜上染上不溶于水的结晶紫、碘的大分子复合物，故经前两步处理后二者颤色 一致。关键在第二步脱色，由于G菌的细胞壁厚而致密，肽聚糖含量高，且呈网状结构， 故脱色时，肽聚糖网孔脱水，明显收缩乃至关闭，再由于其类脂质含量低，在壁上溶出缝 隙少，阻止大分子不易洗脱，仍呈紫色：而G茵壁薄，肽聚糖含量低，交联度低，故遇 到乙醇后，网孔不易收缩，类脂质含量高，遇乙醇溶解形成拉大缝隙，大分子参漏，再染 呈红色 细胞壁缺陷细胞： 1)原生质体(protoplast):指在人为条件下，用溶菌酶处理或在含青霉素的培养基 中培养而抑制新生细胞壁合成而形成的仅由一层细胞膜包裹的，圆球形、渗透压变化敏感 的细胞，一般由G细菌形成。 溶菌酶破坏细胞壁作用机制： 使B-1,4糖甙链被破坏，破坏肽聚糖一级链结构，细胞壁被破坏，菌体低渗性裂解， 起到杀菌作用。人体泪液、唾液中均含此酶 吉霉素破坏细跑壁作用机制： 作用于细胞壁合成时，抑制细胞壁肽聚糖二级结构形成中甘氨酸转肽酶活性，从而导 致细菌不能合成完整的细胞壁，起到抑菊作用。 特点：对环境条件变化敏感.低参诱压、振荡、离心其至通气等都易弓引杞其破翠：有 的原生质体具有鞭毛，但不能运动，也不被相应噬南体所感染：在适宜条件（如高渗培养 基)可生长繁殖、形成菌落、形成芽孢、及恢复成有细胞壁的正常结构。比正常有细胞壁 的细菌更易导入外源遗传物质，是研究遗传规律和进行原生质体育种的良好实验材料 2)球状体(sphaeroplast):又称原生质球：采用上述同样方法，针对G一细菌处理 后而获得的残留部分细胞壁（外壁层）的球形体。与原生质体相比，它对外界环境具有
定的抗性，可在普通培养基上生长。 3)L型细菌(L,-form of bacteria):指细茵在某些环境条件下（实验室或宿主体内） 通过自发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷变异型。因英国李斯德(Lister)顸防研 究所首先发现而得名（1935年，念珠状链杆菌St"ento功haci11 us moni1 iformis):在大 肠杆菌、变形杆菌、葡萄球菌、链球菌、分枝杆茵和霍乱弧菌等20多种细菌中均有发现， 被认为可能与针对细胞壁的抗菌治疗有关。 特点：没有完整而坚韧的细胞壁，细胞呈多形态：有些能通过细菌滤器，故又称“滤 过型细菌”：对渗透敏感，在固体培养基上形成“油煎蛋”似小菌落（直径0.1m左右)。 对渗透压敏感，容易破裂，在普通培养基上不能生长。 2、细胞质膜 位于细胞壁内侧，紧包细胞质外，是由磷脂和蛋白质组成的柔软、富有弹性的半透性 博膜。厚约7一8m,由磷脂（占20%~一30%）和蛋白质（占50%一70%）组成。占细菌干重 的10一30%。细菌细胞膜是细菌生存的重要结构之一，其生活所需营养物直接依赖于细 胞膜。 细胞膜的化学组成与结构模型 细胞膜是以两层磷脂分子整齐排列的分子层为骨架，每个磷脂分子是由一个不溶于水 的“头部”（亲水部分）和两个磷脂酸链“尾部“（疏水部分）组成。在磷脂双分子层中， 亲水端朝向膜内外两表面，疏水端朝向膜中央。在双分子层中有许多蛋白质称膜蛋白，或 结合于表血，或镶嵌于层中，或贯穿其中。膜蛋白不是单一种类，各种蛋白执行不同生理 功能 液态靠嵌德型(f1 uid mosaic mode1)(1972年，辛格(L.S.singer)和尼利科尔 (G.L.Nicolson)提出)：①膜的主体是脂质双分子层：②脂质双分子层具有流动性：③ 整合蛋白因其表面呈疏水性，故可“溶”于脂质双分子层的疏水性内层中：④周边蛋白表 面含有亲水基团，可通时静电弓引力与脂质双分子层表面的极性头相连：⑤脂质分子问或脂 质与蛋白质分子间无共价结合：⑥脂质双分子层犹如一“海洋”，周边蛋白可在其上作“漂 浮”运动，而整合蛋白则似“冰山”状沉浸在其中作横向移动。 3、细胞质 细跑质是膜内容胶状物质，是细菌新陈代谢的重要场所，是合成蛋白和复制核酸的场 所，也是进行同化和异化作用的场所。此外，细胞质内还含有一些「分重要的颗粒物质， 其中最突出的就是质粒(plasmid)。 质粒又称CCCDNA(circular covalenty closed DNA),质粒上携带着某些染色体上 所没有的基因，赋予细南某些对其生存并非不可少的特殊功能。分子量比染色体小，因而 基因数日少，大约100一200个，携带特定遗传信息而控制细菌的某些性状。很多细菌都 发现有质粒，例如金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、沙门氏菌、白喉杆菌等。 4、核质体 细菌的核具有原核生物特征，DNA缠结成团，无组蛋白包绕，无核膜和核仁，与细胞
质问无明显养限，裸露于细胞质中，故称核质或拟核，核质具有细胞核功能，主要成分是 DNA,控制肴细茵的遗传和变异等各种生物学性状。 5、内含物 异染颗粒：强嗜碱性颗粒，含多量多聚偏磷酸盐，在酸性条件下较茵体其它部分易被 碱性染料着色。多聚磷酸盐颗粒对某些染料有特殊反应，产生与所用染料不同的颜色，如 甲苯胺兰、次甲基兰染色后呈紫红色。 8
《食品微生物学》教案 (第3次课2学时) 授课题日 细菌细胞的特殊结构 二、教学日的和要求 掌握细菌的特殊结构及其主要功能 三、教学重点和难点 重点：特殊结构的观察方法、芽胞抗热机理 难点：鞭毛、芽胞的结构 四、教学过程 教学内容：细菌细胞的特殊结构—鞭毛、糖被、芽胞 教学办法：分析观察-引导探索法：通过图片分析找出主要特点、功能，引导学生观 察特殊结构的可能方法。 辅导手段：采用PPT辅助教学，充分利用图片说明细菌细胞的特殊结构 板书： 四、细菌细胞的特殊结构 2、糖被化学组成、种类 1、鞭毛 主要功能 G、G鞭毛结构的区别 3、芽孢结构 主要功能 耐热性机理 谗诱调节 观察方法 形成过程 皮层膨胀学说 学时分配： 导入(2min) 鞭毛(38min) 糖被(25min) 9
芽胞(30min) 小结(5min) 五、作业 课后3 六、主要参考资料 微生物学教程，周德庆，1993，高等教有出版社 食品微生物学，杨洁彬等，1989，北京农业大学出版社 食品微生物学，何国庆、赏英民，2002，中国农业大学出版社 广东海洋大学食品微生物学精品课程、华中农业大学微生物学精品课程 七、课后记 10