第一章 细菌的形态和结构
细菌分类
细菌的分层结构
细菌的繁殖细菌 是大家比较熟悉的名字，因为有很多疾病是它们引起的，如 鼠疫 杆菌,霍乱 弧菌、破伤风杆菌、肺炎双球菌等致病菌对人类有害；那些腐败菌常引起食物和工农业产品腐烂变质
，并散发出特殊的臭味或酸败味。
鼠疫杆菌但是,大多数细菌是和人类和平共处的，对人类不仅无害而且有益,能给人类带来很大好处
。例如：人们利用谷氨酸棒杆菌制造食用味精
，用乳酸菌生产酸乳，用苏云金杆菌生产杀虫剂，利用产甲烷菌生产沼气，以及借助细菌来冶炼金属、净化污水、制作使庄稼增产的细菌肥料等。
细菌的外形与大小
细菌,单细胞不分枝的原核微生物 。
细菌细胞 微小而透明,通常用适当染料 染色 后显微镜观察球菌
球菌就是球形的细菌,它是这类细菌的总称,细胞呈球形或椭圆形 。
l,单球菌
2,双球菌
3,链球菌
4,四联球菌
5,八叠球菌
6,葡萄球菌图 1-2
杆菌
细胞呈 杆状或圆柱状,
菌体直或稍弯,粗短或细长 。 末端钝圆,尖,
膨大或平裁状 。
直径在 0,5～ 1 um× 1～
5um（ 宽径 × 长 ）
细长的杆菌又称为？
丝状菌可引起活性污泥膨胀 —— 第四章、第八章弧菌弧菌细胞呈 弧形,其中若菌体多于一个弯曲,其程度超过一圈，又称为 螺旋菌 。 直径在 0.5～ 5um,长度不等。
弧菌 螺旋菌
细菌细胞由外向里依次有 鞭毛,菌
（ 纤）毛,荚膜,
细胞壁,细胞膜、
细胞质,细胞质中又有液泡、储存性颗粒、核质等 。
细菌的构造图 1-3 细菌的结构细胞壁
功能
提问,哪些功能？
① 固定 细胞外形；
②保护 细胞免受外力的损伤；
③阻拦 大分子物质进人细胞；
④ 使某些细菌具有致病性及对噬菌体的敏感性 。
伤寒杆菌细胞壁中含毒素
两种最常见的细菌细胞壁结构革兰氏染色 时差异显著
1884年 丹麦医师
Gram所发明革兰氏染色法
1.涂片固定
2.单染 — 结晶紫染液第一次 染色
1min
3.媒染 —
碘 -碘化钾溶液浸湿
30S
4,脱色 — 95%乙醇溶液 进行颜色洗脱 5.复染 —
红色的藩红染液 第二次染色
呈现第二次染色的效果红色 ； 称 革兰氏阴性菌
（ 红阴 G -）
细菌呈现第一次染色的效果 紫色,革兰氏阳性菌（ 紫阳 G＋ ） ；
G+菌细胞壁
G-菌细胞壁 G-菌细胞壁结构图解请对照两种细菌细胞壁的不同结构，说明为什么染色上会有区别？
＊ 细菌可作为重金属吸附剂使用？与细菌细胞壁的哪些性质有关？开发与应用情况如何？
细胞内含物
1．气泡 （水生细菌）
提问,功能？
相当于鱼的鱼漂
2．异染颗粒
蓝色侵染呈 紫红 色。
化学本质 —— 偏磷酸盐的聚合物 。
功能？
磷源和能源性贮藏物,
3．聚?-羟基丁酸 （简称
PHB） 颗粒
功能？
能量的贮存物 ;调节 pH
4．糖原和淀粉粒
5．硫粒
某些 化能自养型硫细菌,
贮存的 能源物质,
通常，一种细菌只含有一种或两种内含颗粒 。
核质体
—— 原核生物所特有的原始细胞核。
细菌的核质体是一个大型环状的双链 DNA分子，
长度 0,25mm~3mm，
为细菌遗传物质，卷曲折叠于核区 。
核区没有外膜 （ 这是原核生物与真核生物一个主要的区别之处 ）
核质体真核生物细胞 细胞核核质体核膜荚膜
是某些细菌在新陈代谢过程中形成的,
分泌于细胞壁外的粘液状物质 。
多出现在“中老年细菌
”外围功能？
① 储备粮 ；
② 生物吸附 — 菌胶团
— 多糖,糖蛋白水生生物的共性
— 含水率在 90％ ~98
％,极难染色 ；
单染 后 墨汁背景 衬托法观察
多个菌体外面的荚膜物质互相融合,连为一体,组成共同的荚膜,菌体包埋其中,
即成为 菌胶团 。
形成菌胶团的典型细菌为 动胶菌属的细菌 。
［菌胶团＋吸附物（物质、其他微生物）＝活性污泥］
形成菌胶团的生物作用？ —— 群体合作、阻挡原生动物的吞噬
往往长度超过菌体若干倍,但 直径很细 。
鞭毛
鞭毛的着生方式和数目是细菌分类鉴定的重要指标。
提问,功能？
细菌藉鞭毛趋避运动
— 化学成分主要是？
蛋白质
2.菌毛
纤细,中空,短直,数量较多 （ 250根～ 300
根 ） 相当于各类禽兽的体表的毛发,如兔毛,狗毛,鸭毛等等,故称为菌毛 。
鸡毛掸子的作用
提问,功能？
主 要 与吸附营养物、有性生殖有关
或称 性丝,每一个有性细菌有 1根～ 4根,参与细菌有性生殖时细菌间传递遗传物质 。
菌毛 性菌毛
（七）芽孢
1,多层结构功能
由内至外,依次为
① 芽孢外壁某些细菌 当环境恶劣时，细胞质浓缩凝集，逐步形成一个圆形、椭圆形或圆柱形的 休眠体,称为芽孢 。
② 一层或几层 芽孢衣
主要成分是角蛋白，非常致密，通透性差,能够阻止各类化学物质包括杀菌剂的进入；
由蛋白质、脂类和糖组成类似于“蚕结茧变蛹”
茧壳蛹壳
③ 皮层 很厚，主要成分为芽孢特有的肽聚糖，其中含有一种特殊的物质 —
— 吡啶二羧酸以及大量的 Ca2+,二者形成了一种极为耐热的凝胶状物质，
使得芽孢菌异常抗热,在沸水中芽孢也可存活数小时。
④ 芽孢质 中含水量极低,细胞内代谢极为缓慢，处于休眠状态。
多层作用 — 使芽孢对高温、干燥、辐射、酸、碱和有机溶剂等杀菌因子具有极强抵抗能力
芽孢“复苏” — 合适的环境中，恢复普通的细胞结构，失去各类抵抗功能 。 芽孢 ≠孢子或种子
（ 孢子：繁殖体 （种子） 1→ 多 ）
孢子能否形成芽孢，芽孢的 形状、大小及其在细胞内的位置 （如图）,是细菌种的特征,在分类鉴定上有一定意义。
结构致密,染料 不能渗入，不着色
能形成芽孢的细菌种类不多,最主要的是 芽孢杆菌属 （ Bacillus） 和 梭菌属 （ Cletridium）,它们都是 革兰氏阳性菌。
很多都是 强致病菌,如肉毒梭菌、破伤风梭菌，
有些形成的芽孢膨大，
宽度明显超过菌体。
含芽孢的梭菌芽孢宽度超过菌体,使细胞呈梭状炭疽芽孢杆菌
….,生物恐怖主义者为什么会看中这种细菌呢？首先因为炭疽是一种严重的疾病，
分布又非常广泛。 …..,还因为它几乎是一种永不死亡的细菌,-----它们能够形成芽孢，
因而很不容易死亡。在环境恶劣的时候，细菌内部会有一小部分浓缩起来，在这一部分周围形成几层坚硬的壳。
里面的生命活动变得非常缓慢，而壳外面那部分就死亡消失了，这就是芽孢。环境条件一变好，壳里面的部分会像“发芽”一样长出来。
2．形成过程
产芽孢菌通常在 养料耗尽时停止生长形成芽孢,他有这样几个过程
芽孢的形成对于产芽孢菌度过困境有着极为重要的意义，芽孢可在普通条件下保存几年甚至几十年都依然可以复活。
在实验室进行灭菌处理时，由于芽孢最难杀死,灭菌手段主要考虑的是杀灭芽孢；
芽孢菌普遍存在于处理 各类有毒废水中,
并对水质净化起着十分重要的作用。
（ 一 ） 无性生殖
细菌的繁殖方式很多,
主要是以无性的二分裂繁殖第三节 细菌的繁殖形成横隔，尚未分裂的球菌大肠杆菌
(二 )有性生殖
研究表明 各类细菌普遍具有有性生殖能力雌 雄性菌毛
1．
质粒复制转移细菌等原核生物质粒染色体
2．部分染色体复制转移
极少数个体可以进行,大约只占 0.1~1%。但这却有着十分重要的生物学意义。
提问,有性生殖意义何在呢？
种内进化、种间合作共生
特有的抗性基因可以 传递给另一些种类的细菌 ；
（三）菌落
定义 ——
固体培养基上的 各种菌类的,村落,。
固体培养基 —— 固体状态的 培养 细菌的 基质
有的是天然物质,如土豆,馒头及其他各种固体食物,微生物学研究中多使用人工制作的固体琼脂培养基 。
向“营养汤”中加入 琼脂 (约 2％ )加热到 100℃,然后再冷却就制成了 人工固体培养基 。
常用的固体培养基容器称为 培养皿 。
培养皿通常称 平板
细菌在培养基上生长，
会形成各种颜色和外观的菌落。
纯化的菌落是 菌种鉴定,通过诱变技术或基因工程改良 的前提 。
单菌落（纯菌落）
菌落形态
菌落的特征 主要由各种微生物特殊的遗传特性决定,
同时也与培养基成分及培养条件有关
当固定培养基成分及培养条件相同时，不同种类微生物形成的菌落特征是固定的,可作为微生物鉴定的重要依据。
菌落描述
a,隆起特征 描述
b,边缘特征 描述
c,表面特征 描述
没有鞭毛不运动的细菌,特别是球菌，常形成 较小、较厚,边缘较整齐的菌落；有鞭毛的细菌则较大而扁平，边缘波状、锯齿状等；
有荚膜 的细菌菌落较大并且表面 光滑,而没有荚膜的则表面较粗糙；
具有芽孢 的细菌菌落表面 常有褶皱 并且 不透明 。
细菌菌落具有一些共同的特征,小,湿润,粘稠,与基质结合松散,易被剥离,质地均匀,各部位颜色一致 。 但不同的细菌菌落也具有自己特有的特征 。
霉菌（真菌）菌落 啤酒红酵母菌
（真菌）菌落
提问,在液体中群体细菌的生存会有哪些形式？
随密度不同
或者在液体培养基表面形成 膜 （轻）
使培养液 混浊 （中）
或产生絮状 沉淀 （粘重,如菌胶团、活性污泥 ）。
细菌分类
细菌的分层结构
细菌的繁殖细菌 是大家比较熟悉的名字，因为有很多疾病是它们引起的，如 鼠疫 杆菌,霍乱 弧菌、破伤风杆菌、肺炎双球菌等致病菌对人类有害；那些腐败菌常引起食物和工农业产品腐烂变质
，并散发出特殊的臭味或酸败味。
鼠疫杆菌但是,大多数细菌是和人类和平共处的，对人类不仅无害而且有益,能给人类带来很大好处
。例如：人们利用谷氨酸棒杆菌制造食用味精
，用乳酸菌生产酸乳，用苏云金杆菌生产杀虫剂，利用产甲烷菌生产沼气，以及借助细菌来冶炼金属、净化污水、制作使庄稼增产的细菌肥料等。
细菌的外形与大小
细菌,单细胞不分枝的原核微生物 。
细菌细胞 微小而透明,通常用适当染料 染色 后显微镜观察球菌
球菌就是球形的细菌,它是这类细菌的总称,细胞呈球形或椭圆形 。
l,单球菌
2,双球菌
3,链球菌
4,四联球菌
5,八叠球菌
6,葡萄球菌图 1-2
杆菌
细胞呈 杆状或圆柱状,
菌体直或稍弯,粗短或细长 。 末端钝圆,尖,
膨大或平裁状 。
直径在 0,5～ 1 um× 1～
5um（ 宽径 × 长 ）
细长的杆菌又称为？
丝状菌可引起活性污泥膨胀 —— 第四章、第八章弧菌弧菌细胞呈 弧形,其中若菌体多于一个弯曲,其程度超过一圈，又称为 螺旋菌 。 直径在 0.5～ 5um,长度不等。
弧菌 螺旋菌
细菌细胞由外向里依次有 鞭毛,菌
（ 纤）毛,荚膜,
细胞壁,细胞膜、
细胞质,细胞质中又有液泡、储存性颗粒、核质等 。
细菌的构造图 1-3 细菌的结构细胞壁
功能
提问,哪些功能？
① 固定 细胞外形；
②保护 细胞免受外力的损伤；
③阻拦 大分子物质进人细胞；
④ 使某些细菌具有致病性及对噬菌体的敏感性 。
伤寒杆菌细胞壁中含毒素
两种最常见的细菌细胞壁结构革兰氏染色 时差异显著
1884年 丹麦医师
Gram所发明革兰氏染色法
1.涂片固定
2.单染 — 结晶紫染液第一次 染色
1min
3.媒染 —
碘 -碘化钾溶液浸湿
30S
4,脱色 — 95%乙醇溶液 进行颜色洗脱 5.复染 —
红色的藩红染液 第二次染色
呈现第二次染色的效果红色 ； 称 革兰氏阴性菌
（ 红阴 G -）
细菌呈现第一次染色的效果 紫色,革兰氏阳性菌（ 紫阳 G＋ ） ；
G+菌细胞壁
G-菌细胞壁 G-菌细胞壁结构图解请对照两种细菌细胞壁的不同结构，说明为什么染色上会有区别？
＊ 细菌可作为重金属吸附剂使用？与细菌细胞壁的哪些性质有关？开发与应用情况如何？
细胞内含物
1．气泡 （水生细菌）
提问,功能？
相当于鱼的鱼漂
2．异染颗粒
蓝色侵染呈 紫红 色。
化学本质 —— 偏磷酸盐的聚合物 。
功能？
磷源和能源性贮藏物,
3．聚?-羟基丁酸 （简称
PHB） 颗粒
功能？
能量的贮存物 ;调节 pH
4．糖原和淀粉粒
5．硫粒
某些 化能自养型硫细菌,
贮存的 能源物质,
通常，一种细菌只含有一种或两种内含颗粒 。
核质体
—— 原核生物所特有的原始细胞核。
细菌的核质体是一个大型环状的双链 DNA分子，
长度 0,25mm~3mm，
为细菌遗传物质，卷曲折叠于核区 。
核区没有外膜 （ 这是原核生物与真核生物一个主要的区别之处 ）
核质体真核生物细胞 细胞核核质体核膜荚膜
是某些细菌在新陈代谢过程中形成的,
分泌于细胞壁外的粘液状物质 。
多出现在“中老年细菌
”外围功能？
① 储备粮 ；
② 生物吸附 — 菌胶团
— 多糖,糖蛋白水生生物的共性
— 含水率在 90％ ~98
％,极难染色 ；
单染 后 墨汁背景 衬托法观察
多个菌体外面的荚膜物质互相融合,连为一体,组成共同的荚膜,菌体包埋其中,
即成为 菌胶团 。
形成菌胶团的典型细菌为 动胶菌属的细菌 。
［菌胶团＋吸附物（物质、其他微生物）＝活性污泥］
形成菌胶团的生物作用？ —— 群体合作、阻挡原生动物的吞噬
往往长度超过菌体若干倍,但 直径很细 。
鞭毛
鞭毛的着生方式和数目是细菌分类鉴定的重要指标。
提问,功能？
细菌藉鞭毛趋避运动
— 化学成分主要是？
蛋白质
2.菌毛
纤细,中空,短直,数量较多 （ 250根～ 300
根 ） 相当于各类禽兽的体表的毛发,如兔毛,狗毛,鸭毛等等,故称为菌毛 。
鸡毛掸子的作用
提问,功能？
主 要 与吸附营养物、有性生殖有关
或称 性丝,每一个有性细菌有 1根～ 4根,参与细菌有性生殖时细菌间传递遗传物质 。
菌毛 性菌毛
（七）芽孢
1,多层结构功能
由内至外,依次为
① 芽孢外壁某些细菌 当环境恶劣时，细胞质浓缩凝集，逐步形成一个圆形、椭圆形或圆柱形的 休眠体,称为芽孢 。
② 一层或几层 芽孢衣
主要成分是角蛋白，非常致密，通透性差,能够阻止各类化学物质包括杀菌剂的进入；
由蛋白质、脂类和糖组成类似于“蚕结茧变蛹”
茧壳蛹壳
③ 皮层 很厚，主要成分为芽孢特有的肽聚糖，其中含有一种特殊的物质 —
— 吡啶二羧酸以及大量的 Ca2+,二者形成了一种极为耐热的凝胶状物质，
使得芽孢菌异常抗热,在沸水中芽孢也可存活数小时。
④ 芽孢质 中含水量极低,细胞内代谢极为缓慢，处于休眠状态。
多层作用 — 使芽孢对高温、干燥、辐射、酸、碱和有机溶剂等杀菌因子具有极强抵抗能力
芽孢“复苏” — 合适的环境中，恢复普通的细胞结构，失去各类抵抗功能 。 芽孢 ≠孢子或种子
（ 孢子：繁殖体 （种子） 1→ 多 ）
孢子能否形成芽孢，芽孢的 形状、大小及其在细胞内的位置 （如图）,是细菌种的特征,在分类鉴定上有一定意义。
结构致密,染料 不能渗入，不着色
能形成芽孢的细菌种类不多,最主要的是 芽孢杆菌属 （ Bacillus） 和 梭菌属 （ Cletridium）,它们都是 革兰氏阳性菌。
很多都是 强致病菌,如肉毒梭菌、破伤风梭菌，
有些形成的芽孢膨大，
宽度明显超过菌体。
含芽孢的梭菌芽孢宽度超过菌体,使细胞呈梭状炭疽芽孢杆菌
….,生物恐怖主义者为什么会看中这种细菌呢？首先因为炭疽是一种严重的疾病，
分布又非常广泛。 …..,还因为它几乎是一种永不死亡的细菌,-----它们能够形成芽孢，
因而很不容易死亡。在环境恶劣的时候，细菌内部会有一小部分浓缩起来，在这一部分周围形成几层坚硬的壳。
里面的生命活动变得非常缓慢，而壳外面那部分就死亡消失了，这就是芽孢。环境条件一变好，壳里面的部分会像“发芽”一样长出来。
2．形成过程
产芽孢菌通常在 养料耗尽时停止生长形成芽孢,他有这样几个过程
芽孢的形成对于产芽孢菌度过困境有着极为重要的意义，芽孢可在普通条件下保存几年甚至几十年都依然可以复活。
在实验室进行灭菌处理时，由于芽孢最难杀死,灭菌手段主要考虑的是杀灭芽孢；
芽孢菌普遍存在于处理 各类有毒废水中,
并对水质净化起着十分重要的作用。
（ 一 ） 无性生殖
细菌的繁殖方式很多,
主要是以无性的二分裂繁殖第三节 细菌的繁殖形成横隔，尚未分裂的球菌大肠杆菌
(二 )有性生殖
研究表明 各类细菌普遍具有有性生殖能力雌 雄性菌毛
1．
质粒复制转移细菌等原核生物质粒染色体
2．部分染色体复制转移
极少数个体可以进行,大约只占 0.1~1%。但这却有着十分重要的生物学意义。
提问,有性生殖意义何在呢？
种内进化、种间合作共生
特有的抗性基因可以 传递给另一些种类的细菌 ；
（三）菌落
定义 ——
固体培养基上的 各种菌类的,村落,。
固体培养基 —— 固体状态的 培养 细菌的 基质
有的是天然物质,如土豆,馒头及其他各种固体食物,微生物学研究中多使用人工制作的固体琼脂培养基 。
向“营养汤”中加入 琼脂 (约 2％ )加热到 100℃,然后再冷却就制成了 人工固体培养基 。
常用的固体培养基容器称为 培养皿 。
培养皿通常称 平板
细菌在培养基上生长，
会形成各种颜色和外观的菌落。
纯化的菌落是 菌种鉴定,通过诱变技术或基因工程改良 的前提 。
单菌落（纯菌落）
菌落形态
菌落的特征 主要由各种微生物特殊的遗传特性决定,
同时也与培养基成分及培养条件有关
当固定培养基成分及培养条件相同时，不同种类微生物形成的菌落特征是固定的,可作为微生物鉴定的重要依据。
菌落描述
a,隆起特征 描述
b,边缘特征 描述
c,表面特征 描述
没有鞭毛不运动的细菌,特别是球菌，常形成 较小、较厚,边缘较整齐的菌落；有鞭毛的细菌则较大而扁平，边缘波状、锯齿状等；
有荚膜 的细菌菌落较大并且表面 光滑,而没有荚膜的则表面较粗糙；
具有芽孢 的细菌菌落表面 常有褶皱 并且 不透明 。
细菌菌落具有一些共同的特征,小,湿润,粘稠,与基质结合松散,易被剥离,质地均匀,各部位颜色一致 。 但不同的细菌菌落也具有自己特有的特征 。
霉菌（真菌）菌落 啤酒红酵母菌
（真菌）菌落
提问,在液体中群体细菌的生存会有哪些形式？
随密度不同
或者在液体培养基表面形成 膜 （轻）
使培养液 混浊 （中）
或产生絮状 沉淀 （粘重,如菌胶团、活性污泥 ）。
