第二章微生物的主要种群 [教学目标]通过本章的教学，使学生掌程微生物的种类和特征、学握以细菌为代表原核微生物的 形态结构、化学组成和繁殖特征等。掌握以酵母菌和丝状真菌为代表真核微生物的形态结构、化学组 成和繁殖特征等。掌捏原生动物和微型后生动物在水处理中的指示作用。 [教学的重点和难点]细菌的基本形态、构造和特征：原核微生物之间的区别：革兰氏染色：细菌 的群体形态特征，酵母菌和丝状真菌的基本形态、构造和特征：酵母菌和丝状真菌的菌落形态特征和 繁方武 [教学方法和手段]主要以讲投为主，应用多媒体课件进行形象生动的课堂教学。设计微生物学形 念学综合实验，从菌落形态、染色方法和显微镜观察等多方面进行实验教学。 「教学内容] 非细胞型(acelluar microorganism):病青细胞型：原核微生物(prokaryotes):细菌、放线菌 等。特点是无明显核， 原核生物即 大类细胞核无核膜包裹，只存在称作核区(心giom)的裸 DNA的原始单个细胞生物，包括真细菌(eubacteria)和古细菌(archaea)两大类群。 真核微生物(cukaryotic microorganism:酵母菌、衔菌。特点是有明显核，有核膜、核仁。 表2.1原核生物和真核生物遗传的和细胞组装上的主要差别 原核牛物 白核生物 遗传物质和复制的组裂 DNA在细胞质中游离 DNA在膜包由的核中，只有一个核： 只右个必色休 多于一个染色体，每个染色体是双拷贝（双倍体） DNA与米组蛋白连系 DNA与组蛋白连系 含有染色体外的遗传物质，称为质粒 只在酵村中发规质 在mRNA中没有发现内含了 所有基因中都发现内含了 细外塑以“丝仆烈方D,日右不业结 细胞分裂袋为有堂分裂 遗传信传递可通过接合、转导、转化发 速传信总交换发牛在有性繁殖过程，减数分裂导致产牛单倍体 细（配了它们能融合 细胞的组装 盾膜含有hopanoids,后光贴和骑量线 而腊含有围醇 能量代谢与细跑质膜连系 多数情祝在线粒体中发生 光合作用与细胞质中系统和泡袭连系 滚类和植物细胞中行在叶绿体 蛋白质合成和寻托作用与内膜、知陆内质网膜和高尔基体相连薪 有膜的泡卖如溶街体和过氧化物酵体有微斧骨架存在 由一根蛋白毛丝构k搬毛 毛有9+2微管排列的复杂结构 核糖体 70s 核糖休一80S(线粒体和叶绿休的核糖体是70S 肽聚糖的细胞竿（只有真细岗有，古细菌中是不同的多 多糖的细胞华，一般或者足纤维素吸者是几！庭 聚休 第一节原核微生物 原核微生物是指一大类仪含一个DNA分子的原始核区而无核膜包裹，不存在核仁，无细胞器的 原始单细胞微生物，与真核微生物不同。因此原核微生物包括真细菌和古生菌两大类群。其中除少数 属于古生菌外，多数的原核微生物（细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣原体等）都属 于真细菌。 6
一、细菌 ,长度约0.5~5μm)、结构简单，胞壁韧 (一)细菌的形态及大小 1、基本外形：球状 球菌：杆状一杆南：蝶饰状一煤岸南。 (1)球黄(Coccus) 球形或近球形，根据空向排列方式不同又分为单、双、链、四联、八叠、葡萄球菌。不同的排列 方式是山于细胞分裂方向及分裂后情况个同造成的。细胞呈球状或稀圆形，根据这些细胞分裂产生的 新细胞所保持的一定空间排列方式有以下几种情形：见图21 单球掬一尿素微球销（图2.1.1 双球南 的炎双球菌（图2-1-2） A蜜？代#货然八 球菌一 溶球菌（图2.1.3） 234 四联球菌 四联微球菌（图2-1-4） 八叠球菌 -尿素八叠球菌（图2-1-5） B二B9.9 y 葡萄球菌 一金黄色简萄球茵（图 2-1-6) 图2.1细南的各种形态 (2)杆南Bacillus (Bacterium)杆状 A球蘭B杆南C螺旋肉 或圆杜形，径长比不同，短相或细长。是细菌中种类最多的： 杆菌细胞呈杆状或圆柱形。图2.1中B的7为长杆菌和短杆菌，8为枯草芽孢杆菌，9为溶纤维梭 (3)蝶旋菌(Spirillum):细胞呈弯曲杆状的细菌统称为螺旋菌。是细胞呈弯曲杆状细菌统称 -般分散存在。根据其长度、蝶旋数目和螺距等差别，分为弧菌b0(菌体只有一个弯曲，形似C 字)和螺旋菌（螺旋状，超过1图）。 弧菌偏端单生鞭毛或丛生鞭毛（图21-10） 螺旋菌两端都有鞭毛（图211） 细南形态不是一成不变的，受环境条件影响（如温度、培养基浓度及组成、菌龄等） 异常形态：一般，幼龄，生长条件适宜，形状正常、整齐。老龄，不正常，异常形态。 暗形：山于理化因基刺激，阻碍细胞发台引起。 衰形：山于培养时间长，细胞老，背养缺乏，或排物积累过多引胞。 2、细菌的大小 细菌大小的度量单位：以m为单位。 细菌大小的表示： 球菌一般以直径来表示，球菌直径0.51um 杆菌和螺旋菌则以长和宽来表示。如1x2.5um,杆菌直径0.5~1um,长为直径1~几倍，螺旋 菌直径0.3 长1 50m 细菌大小的测定：在显微镜下使用显微测微尺测定。 细菌大小也不是一成不变的。 细菌的重量：每个细菌细胞重量10-13一10-12g,大约109个E.coli细胞才达1mg重 (二)、细菌的细胞构造 研究细菌细胞结构是分子生物学重要内容之 一，有了电子显微镜才有可能。其结构分为基本结 构和特殊结构。基本构造是一般细菌都有的构造：特殊构造足部分细菌具有的或一般细菌在特殊环境 下才有的构造。 基本结构是细胞个变部分，每个细胞都有，如细胞壁、细胞膜、原核
内含物 图2.2细菌细胞结构示意图 1、细胞壁 ①概色 细胞壁(cell wall)是细胞质膜外面具有一定硬度和韧性的壁套，使细胞保持一定形状， 保障其在不同渗透压条件下生长，即使在不良环境中也能防止胞溶作用。 真细菌的细胞壁山肚聚糖构成，而古细菌细胞壁组成物质极为多样，从类似肽聚糖的物质、假肽 聚糖，到多糖、蛋白质和糖蛋白。 真细菌细胞壁山肤聚糖构成，肤聚糖是N乙酰氨基简萄糖(NAG)和带有交替排列的D型或L-型 氨基酸侧连的N乙酰胞壁酸NAM0的多聚体，它足高度的交联的分子，使得细胞具有性，强度和 保护细胞抵抗渗透压的裂解。歌聚糖有许多独特的特性，如！D型氨基酸，它可作为抗生素攻击肤聚 糖的靶目标（抗生素通过抑制或干扰肽聚糖合成而使细胞壁缺损），革兰氏阳性细菌细胞还含有磷壁酸。 ②功能： 细菌细胞壁的生理功能有： 保护原生质体免受渗透 玉引起破裂的作用：维持细菌的细胞形念（可用溶菌酶处理不同形态的细 茵细胞壁后，菌体均呈现圆形得到证明：细胞壁是多孔结构的分子筛，阻挡某些分子进入和保蛋 白质在间质（革兰氏阴性菌细胞壁和细胞质之间的区域）：细胞壁为鞭毛提供支点，使毛运动。 ③革兰氏染色 革兰氏染色根据1884年革兰烟·克甲斯琴(Christian gram)发明的处色反应，且细菊常常分成两 类。对染色步骤反应的差别是山于两类细菌的细胞外膜结构。革兰氏阳性细菌有单一的膜称作细胞彤 (或原生质膜，周被厚的聚层包20 氏阴性细菌只有 薄层肽聚糖(1一3nm, 但是在人聚糖层外边，仍有另一层的外膜，作为另外的屏障（图2.3）。 a b 上)))上)一一外藤 “周质空间 质膜 羊兰氏阳性 革兰氏阴 图2.3细胞表面结构。a革兰氏阳性细菌：b革兰阴性细菌 革兰氏染色步骤如！下：固定过的细胞用暗染色例如结晶紫染色，接着加俱液煤染，细菌细胞壁内 山于染色形成结品紫与供的复合物。随后加酒精从薄的细胞壁中洗出结品紫与碘暗染色的复合物，但 足结品紫一镇复合物 个能从厚的细胞壁中洗出。最后，用较浅的石炭酸复红复染。加石炭酸复红染色 使脱色的细胞呈粉红色，但在暗染色的细胞中没有看到粉红色，仍保持第一次的染色结果。保持原来 染色（厚的细胞壁）的细胞称作革兰氏阳性，在光学显微镜下呈现蓝紫色。脱色的细胞（薄的细胞壁和外 膜)称作革兰氏阴性，染成粉红色或淡紫色
表2.2革兰氏染色程序和结果 步骤 方法 结 果 阳性(G+) 阴性(G-) 染 结品紫30s 若伍 若伍 煤染剂 狼液305 仍为紫色 仍为紫色 脱色 95%乙10-20， 持紫色 脱去紫色 复染 蕃红（或复红）30一60s 仍显射色 红色 ④化学组成与绍微结构 a革兰氏阳性细菌(Gra (30 40mm)而致密的肽聚糖层，多达20层，占细胞壁的成分 60-90%,它同细胞膜的外层'紧率相连（见图2.4）. 有的革兰氏阳性细前细胞壁中含有磷壁酸(teichoi-acid),也即胞壁质(murein).。 间 图2.1G+细菌细胞结构 b革兰氏阴性细菌(Gram negative) 外膜革兰氏阴性细菌特殊的是外膜上含有许多独特的结构（见图示2.5），如把外膜与耿聚糖层 连接起来的布朗(B's)脂蛋白，使营养物被动运输通过膜的膜]孔蛋白和起保护细胞作用的脂多糖 (LPS),脂多糖也称为内青素，对哺乳动物有高度毒性。 受体蛋白 [膜]孔蛋（三聚体） 0特异的侧时 一脂多糖 入脂质A 蛋 肽聚糖 图2.5苹兰氏阴性细菌外膜结构模式图 G-细菌细胞壁外膜的基本成分是脂多糖(lipopo ysaccharide LPS),此外还有磷脂、多糖、和蛋 质。外膜被分为脂多糖层（外）、磷脂层中)、脂蛋白层〔内)。 队聚糖层G-细菌细胞壁队聚糖层很薄，约有2-3m厚。它与外膜的脂蛋白层相连。 周质空间周质空间(periplasmic space,.即壁膜间隙)是革兰氏阴性细菌细胞膜与外膜两膜之间 的一个透明的区域（见图2.3）。它含有与背养物运输和营养物进入有关的蛋白质，有：背养物进入细 胞的蛋白：营养物运输的，如蛋白[水解]酶：细胞防御有毒化合物，1破坏青荷素的B-内酰胺 草兰氏阳性细菌以上这些常分泌到胞外周，革兰氏阴性细菌侧依靠它的外膜，保持这 与菌
紧密结合。 ⑤G与Gˉ菌的细胞壁的特征比较 表2.3 两类细购壁的特征比 特征 G细留 G细菌 世聚 层厚 以速 极少 脂多物 外 缺 :质间厨 很调 较厚 妇地状态 隔使 僵他成柔切 筋消化的效果 原生质体 原生后球 对染料和抗牛素的敏感性 很敏感 中皮敏感 2、细的膜 个分 质一ytopne men)简华版酸理化是顺外的双层9 构，使细胞具有选样吸收性能，控制物质的吸收与排放。 也是 位 原生质膜是一个磷脂双分子层，其中埋藏若与物质运输、能量代谢和信号接收有关的整合蛋白。 另外，有通过电荷相五作用，疏松附着于膜的外周蛋白。膜中的脂类和蛋白质互相相对运动。 ②成分与结构 原生质膜（细胞膜）埋藏在磷脂双分子层中的是有各种功能的蛋白（图2.O,包括转运蛋白、能量代 谢中的蛋白和能够对化学刺激检测和反应的受体蛋白 整合蛋白((integral)是完全地与膜连接而且贯穿 全膜的蛋白，所以这些蛋白在此区域中有疏水性氨基酸埋搅在脂中。外周蛋白(peripheral proreins)是 山于磷脂带正电荷极性头，只是通过电荷作用与膜松散连接的一类，用盐溶液洗涤可以从纯化的膜上 除去。脂类和蛋白质均在运动，而且是彼此之间相对运动。这就是被广泛接受的称作液态镶嵌模式的 细胞草结构模型 砖脂双分子层 细胞膜山含有亲水区域的和疏水区域的两亲性分子磷脂组成，在膜中磷脂以双分 子层排列，极性头部亲水区指向膜的外表面， 而其疏水区脂肪酸的尾部指向膜的内层。结果，膜对于 大分子或电荷高的分子成为一个选样渗透屏障，它们不易通过磷脂双分子的疏水性内层。 ③功能 整合【膜】蛋白 亲水区 888888 极性头基团 水区 外周蛋白 图2.6质膜结构模式图 细胞质膜的生理功能有： 维持渗透压的梯度和溶质的转移：b细胞质膜是半渗透膜，具有选择性的渗透作用，能阻止高