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环 境 微 生 物 学 Environmental Microbiology 洪永聪 青岛农业大学生命科学学院 第二章 原核微生物（4学时） 第一节 原核微生物的一般特性（2学时） 第二节 原核微生物的代表类群（2学时） 原核微生物的概念 原核微生物：是指一大类细胞核无核膜包裹，只有称作核区的裸露DNA的原始单细胞生物，包括真细菌和古细菌 原核微生物虽然个体微小，形态简单，但细胞结构很复杂，使之具备进行独立生命活动的全部功能 第一节 原核微生物的一般特性 一、原核微生物的形态和大小 二、原核微生物的细胞构造 三、原核微生物的繁殖方式 四、原核微生物的群体特征 一、原核微生物的形态和大小 （一）原核微生物的形态 （二）原核微生物的大小 （一）原核微生物的形态 球状（球菌）：单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌、葡萄球菌等 杆状（杆菌）：单杆菌、成对杆菌、链杆菌、球杆菌等 螺旋状（螺菌）：弧菌、螺旋菌、螺旋体等 特殊形态：柄细菌、肾形菌、星形菌、方形菌等 一、原核微生物的形态和大小 （一）原核微生物的形态 （二）原核微生物的大小 （二）原核微生物的大小 细菌的大小：可用测微尺在显微镜下直接测量；也可通过投影或照相，按图中的大小和放大倍数间接测算； 测量细菌的大小常以μm为单位；测量亚细胞结构要用nm作单位 球菌：直径，通常0.2~1.5μm；杆菌：长×宽，通常1~5μm×0.5~1μm；螺菌：长、宽和螺距，通常5~20μm×0.5~1μm×1~3μm 二、原核微生物的构造与功能 （一）细菌细胞的基本结构 （二）细菌细胞的特殊结构 （一）细菌细胞的基本结构 1、细胞壁 2、细胞膜及其内膜系统 3、细胞质及其内含物 4、拟核与质粒 1、细胞壁 细胞壁（cell wall）：是位于菌体的最外层，内侧紧贴细胞膜的一层无色透明，坚韧而有弹性的结构 细胞壁约占细胞干重的10%~25% （1）细胞壁的基本功能 固定外形：固定细胞外形和提高机械强度，使细胞免受渗透压等外力的损伤 保护作用：阻拦酶和抗生素等大分子物质进入细胞，保护细胞免受有害物质的损伤 免疫识别：使细胞具有特定的抗原性以及对抗生素和噬菌体的敏感性 其它：细胞生长、分裂和鞭毛运动等重要细胞功能所必需 （2）革兰氏染色法 革兰氏染色法（Gram Staining） ：1844年，丹麦医生Christain Gram创造了此细胞壁的染色方法；用该染色法可把细菌分成两大类 基本步骤：涂片固定—— 结晶紫初染—— 碘液媒染——乙醇脱色—— 番红复染 结果：革兰氏阳性菌（G＋）——紫色；革兰氏阴性菌（G－）——红色 （3）两种细胞壁的比较 革兰氏阳性菌的细胞壁：厚度大，20~80nm；组成简单，一般只含有90%的肽聚糖和10%的磷壁酸 革兰氏阴性菌的细胞壁：细胞壁薄，15-20nm；有多层结构，即外膜、肽聚糖层和壁膜间隙；一般肽聚糖为单层，不含有磷壁酸 （4）细胞壁缺陷细菌 原生质体（protoplast）：人工条件下用溶菌酶除去细胞壁或用青霉素抑制细胞壁合成，无细胞壁，只留细胞膜和原生质，一般由G+形成 原生质球（spheroplast）：细胞壁被消溶后，残留部分外膜，一般由G-形成 L型细菌 ：一种由自发突变形成的变异型，无完整细胞壁，在固体培养基表面形成 油煎蛋 状小菌落 支原体：长期进化形成，其细胞膜中含有甾醇 2、细胞膜及其内膜系统 细胞膜（cell membrane）：又称质膜、内膜，是紧贴在细胞壁内侧包围着细胞质的一层柔软、脆弱、富有弹性的半透膜，厚约7~8纳米，由磷脂和蛋白质组成 对原核生物来说是最重要的结构之一 （1）细胞膜的结构 1972年Singer和Nicolson提出的细胞膜液态镶嵌模型 （2）细胞膜的功能 物质运输：选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送，维持细胞内正常渗透压 呼吸作用：膜上包含电子转移系统和呼吸酶类，是细胞的产能场所 合成作用：参与细胞壁和荚膜的合成 其它：提供鞭毛的着生位点和运动能量 （3）内膜系统 中间体（mesosome）：细胞膜内陷折叠形成的不规则片状、管状或囊状结构，与DNA的复制和细胞的分裂有关 类囊体（thylakoid）：蓝细菌所特有的，存在叶绿素和藻胆色素，可进行光合作用 载色体（chromatophore）：不放氧的光合细菌所特有，含有菌绿素和类胡萝卜素，可进行光合作用 羧酶体（carboxysome）：自养细菌所特有的，是固定CO2的部位 3、细胞质及其内含物 细胞质（cytoplasm）：是细胞膜包围的、除核区外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称；含有丰富的酶系，是营养物质合成、转化、代谢的场所 内含物（inclusions）：又可称为颗粒体，是指细胞质内形状较大的颗粒状构造；包