第一章 微生物的形态结构和基本类群 非细胞型微生物：病毒属于此类。体积微小，能通过滤菌器。而且只能在活细胞内生长繁殖。 原核细胞型微生物：这类微生物包括细菌、衣原体、立克次体、支原体、螺旋体和放线菌。 真核细胞型微生物：真菌属之。 原核细胞与真核细胞的区别是什么？

第一节 原核细胞微生物 一 细菌(bacteria) 第一节 原核细胞微生物 一 细菌(bacteria) 是属原核生物界(prokaryotae)的一种结构简单、种类繁多、主要以二分裂繁殖和水生性较强的单细胞微生物。

细菌的大小与形态 观察细菌常用光学显微镜，其大小用测微尺在显微镜下进行测量，以微米(μm)为单位。不同种类的细菌大小不一，同一种细菌也因菌龄和环境因素的影响而有差异。 细菌按其外形，主要有 球菌 杆菌 螺形菌

球 菌：细胞个体呈球形或椭圆形 双球菌 呈一个平面分裂，分裂后两个新菌体成对排列。 链球菌 呈一个平面分裂，分裂后菌体多个或几十个成链状排列。如溶血性链球菌等。 四链球菌 在两个互相垂直的平面上分裂，分裂后四个菌体呈田字形排列在一起。 八叠球菌 由三个互相垂直的平面分裂，分裂后八个菌体重迭在一起。 葡萄球菌 呈多个平面作不规则分裂，分裂后菌体无秩序的聚集在一起，似葡萄状，如金黄色葡萄球菌。

球菌(coccus) 双球菌(diplococcus) 脑膜炎奈瑟菌 肺炎链球菌

球菌(coccus) 链球菌(streptococcus)

球菌(coccus) 葡萄球菌(streptococcus)

球菌(coccus) 四联球菌(tetrad)

球菌(coccus) 八叠球菌(sarcina)

杆菌：细胞呈杆状或圆柱形 各种杆菌长短粗细差别很大。若杆菌粗短，两端钝圆，近似球菌，可称球杆菌；有的菌体一端膨大呈棒状，称为棒状杆菌，如白喉杆菌。 杆菌多为单个存在，无特殊排列，但也有链状排列，如炭疽杆菌。

杆菌(bacillus) 不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致。 大 中 小 炭疽芽胞杆菌 3-10 μm 大肠埃希菌 2-3 μm

杆菌(bacillus) 杆菌的形态多样 两端尖细 白喉棒状杆菌 两端齐平 炭疽芽胞杆菌

杆菌(bacillus) 杆菌的形态多样 双歧杆菌 分枝杆菌

螺旋菌(spiral bacterium) 螺形菌菌体弯曲或扭转 螺菌：菌体较长有多个弯曲，螺旋数目和螺距大小因种而异,1-6周； 螺旋体菌：菌体柔软，螺旋6周以上，用于运动的类似鞭毛的轴丝位于细胞外鞘内。

螺形菌(spiral bacterium) 螺菌 弧菌 螺杆菌

二 细菌细胞的结构 基本结构 细胞壁、细胞膜、细胞质、核质 特殊结构 荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞

（一）基本结构 革兰染色 细胞壁(cell wall)：细胞表面，内侧紧贴细胞膜的一层较为坚韧，略具弹性的细胞结构。 革兰染色法： 1884 Gram 涂片 风干 固定 结晶紫 碘液 95%乙醇 复红 1min 脱色 革兰阳性菌：细胞壁厚，但只有一层。 革兰阴性菌：细胞壁薄，但有多层。 革兰染色 两类细菌细胞壁的共同组分为肽聚糖，但各有其特殊组分。

肽聚糖(peptidoglycan) 革兰阳性菌肽聚糖—聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥 溶菌酶作用点 青霉素作用点 N-乙酰葡糖胺 ß-1，4糖苷键 （肽键）

肽聚糖(peptidoglycan) 革兰阴性菌肽聚糖—聚糖骨架、四肽侧链

革兰阳性菌细胞壁特殊组分 壁磷壁酸 膜磷壁酸

革兰阴性菌细胞壁特殊组分

脂多糖(lipopolysaccharid,LPS)

革兰阳性菌与阴性菌细胞壁结构比较 细胞壁 革兰阳性菌 革兰阴性菌 强度 较坚韧 较疏松 厚度 20-80nm 10-15nm 肽聚糖层数 可多达50层 1-2层 肽聚糖含量 占细胞壁干重50%-80% 占细胞壁干重5%-20% 磷壁酸 + — 外膜 脂蛋白 脂多糖

细胞壁的功能 维持菌体固有的形态； 保护细菌抵抗低渗环境； 参与菌体内外的物质交换； 细菌特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性的物质基础； 菌体表面带有多种抗原分子，可诱发机体的免疫应答。

细菌细胞壁缺陷型（细菌L型） 细菌细胞壁缺陷型或L型(bacterial L form)：细胞壁受损后仍能生长和分裂的细菌。在一般环境中不能耐受菌体内的高渗透压而将会涨破死亡。在高渗环境下，仍可存活。 革兰阳性菌细胞壁缺失后，原生质仅被一层细胞膜包住——原生质体(protoplast)。 革兰阴性菌肽聚糖层受损后尚有外膜保护——原生质球(spheroplast)。 某些L型仍有一定的致病力，通常引起慢性感染。

细菌L型的形态和染色性 细菌L型呈高度多形性，大小不一。着色不匀，无论其原为革兰阳性或阴性菌，形成L型大多染成革兰阴性。

细菌L型的培养特性和菌落形态 细菌L型生长缓慢，营养要求高，对渗透压敏感，普通营养基上不能生长，培养时必须用高渗的含血清的培养基。 油煎蛋样菌落 （典型L型菌落） 颗粒型菌落 丝状菌落

细胞膜 (cell membrane)紧贴在细胞壁内侧、包围着细胞质的一层柔软、脆弱、富有弹性的半透性薄膜 细菌细胞膜的结构与真核细胞者基本相同，由磷脂和多种蛋白质组成，但不含胆固醇。 细菌细胞膜的功能与真核细胞者类似，主要有物质转运、生物合成、分泌和呼吸等作用。 细菌细胞膜可形成一种特有的结构，称为中介体。 细胞膜的功能：渗透屏障、物质运输、参与各种合成、参与产能代谢、参与DNA的复制、鞭毛的着生点等。

中介体(mesosome) 中介体：是部分细胞膜内陷、折叠、卷曲形成的囊状物，多见于革兰阳性菌。其功能类似于真核细胞的线粒体，故亦称为线粒体(chondroid)。 中介体

细胞质 (cytoplasm)是细胞质膜包围的除核区外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。 核糖体(ribosome)：细菌合成蛋白质的场所，游离存在于蛋白质中。 质粒(plasmid)：染色体外的遗传物质，存在于细胞质中。为闭合环状的双链DNA，控制细菌某些特定的遗传特性。 贮藏性颗粒：细菌细胞质中含有多种颗粒，大多为贮藏的营养物质。其中有一种主要成分是RNA和多偏磷酸盐的颗粒，其嗜碱性强，用亚甲蓝染色时着色较深呈紫色，称为异染颗粒(metachromatic granule)。常见于白喉棒状杆菌，位于菌体两端，故又称极体(polar body)，有助于鉴定。

核区 (nuclear material)原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核。 细菌是原核细胞，不具有成形的核。细菌的遗传物质称为核质或拟核，无核膜、核仁和有丝分裂器。功能与真核细胞的染色体相似。 核质由单一密闭环状DNA分子反复回旋卷曲盘绕组成松散网状结构。

质 粒 质粒是原核生物（细菌、放线菌）的染色体外的遗传物质。小型环状DNA，它与遗传物质的转移、耐药性及抗生素等有密切的关系。例如：F质粒（F因子）。它是一种很好的基因载体。

（二） 特殊结构 鞭毛 (flagellum) 许多细菌在菌体上附有细长并呈波状弯曲的丝状物，称为鞭毛，是细菌的运动器官。 鞭毛需用电子显微镜观察，或经特殊染色法使鞭毛增粗后才能在光镜下看到。

鞭毛菌分类 单毛菌 丛毛菌 双毛菌 周毛菌

鞭毛的功能 鞭毛是运动器官。 鞭毛有抗原性。

（二） 特殊结构 菌毛 (filus/fimbriae) 菌毛：许多革兰阴性菌和少数革兰阳性菌菌体表面存在着一种比鞭毛更细、更短而直硬的丝状物，与细菌的运动无关。 菌毛蛋白具有抗原性。 根据功能不同，菌毛可分为普通菌毛和性菌毛两类。 菌毛在普通光学显微镜下看不到，必须用电子显微镜观察。

普通菌毛(ordinary pilus) 普通菌毛遍布菌细胞表面，每菌可达数百根。 这类菌毛是细菌的粘附结构，能与宿主细胞表面的特异性受体结合，是细菌感染的第一部。因此，菌毛和细菌的致病性密切相关。 菌毛的受体常为糖蛋白或糖脂，与菌毛结合的特异性决定的宿主的易感部位。 如果红细胞表面具有菌毛受体的相似成分，不同的菌毛引起不同类型的红细胞凝集——血凝（hemagglutination,HA)

性菌毛(sex pilus) 仅见于少数革兰阴性菌，一般存在于雄性菌。 数量少，1-10根，比普通菌毛长而粗，中空呈管状。 性菌毛由致育因子（F）编码，故又称F菌毛。 带有性菌毛的F+菌与无性菌毛的F-菌相遇时，性菌毛与其相应受体结合，F+菌内的质粒或DNA可通过性菌毛 进入F-菌体内，此过程称为接合(conjugation)。 性菌毛是某些噬菌体吸附于菌细胞的受体。

（二） 特殊结构 荚膜 (capsule) 荚膜：某些细菌在其细胞壁外包绕一层黏液性物质，为疏水性多糖或蛋白质的多聚体，用理化方法去除后并不影响细胞的生命活动。 肺炎链球菌荚膜 荚膜

荚膜的化学组成 大多数细菌的荚膜是多糖，炭疽芽胞杆菌、鼠疫耶氏菌等少数菌的荚膜为多肽。 多糖分子组成和构成的多样化使其结构极为复杂，成为血清学分型的基础。 荚膜的形成需要能量，与环境条件有密切关系。有荚膜的细菌形成粘液(M)或光滑(S)菌落，失去荚膜后其菌落边为粗糙型（R）型。

荚膜的功能 抗吞噬作用：荚膜具有抵抗宿主吞噬细胞的作用，因而荚膜是病原菌的重要毒力因子。 粘附作用：荚膜多糖可使细菌彼此之间粘连，也可粘附于组织细胞或无生命物体表面，形成生物膜，是引起感染的重要因素。 抗有害物质的损伤作用：荚膜处于细胞的最外层，有保护菌体避免和减少受有害物质的损伤作用。

荚膜的分类 按其有无固定层次、层次厚薄 荚膜（capsule或macrocapsule，大荚膜） 微荚膜(microcapsule) 荚膜的分类 按其有无固定层次、层次厚薄 荚膜（capsule或macrocapsule，大荚膜） 微荚膜(microcapsule) 黏液层(slime layer) 菌胶团(zoogloea)。

（二） 特殊结构 芽胞 (spore) 芽胞：某些细菌在一定的环境条件下，能在菌体内部形成一个圆形或卵圆形小体，是细菌的休眠形式。芽胞形成后细菌即失去繁殖能力。 产生芽胞的都是革兰阳性菌。

芽胞的形成与发芽 细菌形成芽胞的能力是由菌体内的芽胞基因决定的。芽胞一般只在动物体外才能形成，其形成条件因菌种而异。 一个细菌只形成一个芽胞，一个芽胞发芽也只生成一个菌体，细菌数量并未增加，因而芽胞不是细菌的繁殖方式。与芽胞相比，未形成芽胞而具有繁殖能力的菌体可称为繁殖体(vegetative form)。

细菌芽孢的特点：整个生物界中抗逆性最强的生命体，是否能消灭芽孢是衡量各种消毒灭菌手段的最重要的指标。 芽孢是细菌的休眠体，在适宜的条件下可以重新转变成为营养态细胞； 产芽孢细菌的保藏多用其芽孢。 产芽孢的细菌多为杆菌，也有一些球菌。 芽孢的有无、形态、大小和着生位置是细菌分类和鉴定中的重要指标。 芽孢与营养细胞相比化学组成存在较大差异，容易在光学显微镜下观察。

芽胞的大小、形状、位置等随菌种而异，有重要的鉴别意义。 肉毒梭菌 破伤风梭菌 炭疽芽胞杆菌

芽胞的抵抗力 芽胞的抵抗力强，可在自然界中存在多年，是重要的传染源。但芽胞并不直接引起疾病，只有发芽成为繁殖体后，才能迅速大量繁殖而致病。 芽胞抵抗力强，故应以杀灭芽胞作为可靠的灭菌指标。 芽胞抵抗力强的原因： (1)芽胞含水量少，蛋白质受热后不易变性。 (2)芽胞具有多层致密的厚膜，理化因素不易透入。 (3)含有的DAP与钙结合的盐能提高芽胞中各种酶的稳定性。

伴孢晶体（parasporal crystal） 少数芽孢杆菌，例如苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)在其形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体—δ内毒素，称为伴孢晶体。 特点：不溶于水，对蛋白酶类不敏感；容易溶于碱性溶剂。 伴孢晶体对200多种昆虫尤其是鳞翅目的幼虫有毒杀作用，因而可将这类产伴孢晶体的细菌制成有利于环境保护的生物农药——细菌杀虫剂。

三 细菌的繁殖 主要繁殖方式：二分裂 其他繁殖方式：不等二分裂、出芽繁殖、三分裂、多分裂 分裂速度：每15-20分钟分裂一次 ，谓之一代

四 细菌的菌落 若菌落表面湿润，厚而大——酵母菌

若菌落表面干燥，密而小——放线菌

若菌落表面干燥，松而大——霉菌

若菌落表面湿润，薄而小——细菌

菌落外观 由于不同的微生物在固体培养基生长时，其菌落外观(顏色、形状、大小)会有差别，故可作为辨认上的指标。

五 常见细菌种群代表（自学） 球菌 G-和G+无芽孢杆菌 刚螺菌 芽胞杆菌 衣细菌 黏细菌

六 其它原核微生物 1）属于原核微生物 2）细胞形态为分枝状菌丝 3) 抗生素的主要生产菌。 1 放线菌：在形态上具有分枝状菌丝、菌落形态与霉菌相似，以孢子进行繁殖。 “介于细菌与丝状真菌之间又接近细菌的一类丝状原核生物” 1）属于原核微生物 2）细胞形态为分枝状菌丝 3) 抗生素的主要生产菌。

形态与结构 单细胞，大多由分枝发达的菌丝组成； 菌丝直径与杆菌类似，约1mm； 细胞壁组成与细菌类似，革兰氏染色阳性（少数阴性）； 细胞的结构与细菌基本相同；

链霉菌菌丝的种类(依据:形态和功能) 1、营养菌丝：匍匐生长于培养基内，吸收营养，也称基内菌丝。一般无隔膜，直径0.2-0.8 mm，长度差别很大，有的可产生色素。 2、气生菌丝：营养菌丝发育到一定阶段，伸向空间形成气生菌丝，叠生于营养菌丝上，可覆盖整个菌落表面。在光学显微镜下观察，颜色较深，直径较粗（1-1.4 mm），有的产色素。 3、孢子丝：气生菌丝发育到一定阶段，其上可分化出形成孢子的菌丝，即孢子丝，又称产孢丝或繁殖菌丝。其形状和排列方式因种而异，常被作为对放线菌进行分类的依据。

生长与繁殖繁殖方式 1）无性孢子；存在多种孢子形成方式 2）菌丝断裂：常见于液体培养中 生长与繁殖繁殖方式 1）无性孢子；存在多种孢子形成方式 2）菌丝断裂：常见于液体培养中 菌落形态 1）能产生大量分枝和气生菌丝的菌种（如链霉菌）：菌落质地致密，与培养基结合紧密，小而不蔓延，不易挑起或挑起后不易破碎。 2）不能产生大量菌丝体的菌种（如诺卡氏菌）：粘着力差，粉质，针挑起易粉碎

分布特点及与人类的关系 1）放线菌常以孢子或菌丝状态极其广泛地存在于自然界，土壤中最多，其代谢产物使土壤具有特殊的泥腥味。 2）能产生大量的、种类繁多的抗生素（其中90%由链霉菌产生）。 3）有的放线菌可用于生产维生素、酶制制；此外，在甾体转化、石油脱蜡、烃类发酵、污水处理等方面也有应用； 4）少数寄生型放线菌可引起人、动物（如皮肤、脑、肺和脚部感染）、植物（如马铃薯和甜菜的疮痂病）的疾病。

2 蓝细菌也称蓝藻或蓝绿藻 （blue-green algae） 是一类含有叶绿素a、能以水作为供氢体和电子供体、通过光合作用将光能转变成化学能、同化CO2为有机物质的光合细菌。 细胞形态：在显微镜下，古生菌与细菌具有类似的个体形态。

细胞结构：在细胞的结构与功能上，古生菌既有类似真细菌之处，也有类似真核生物之处，还具有一些自己独特的特点。 1 细胞壁：具有与真细菌类似功能的细胞壁；细胞壁中含肽聚糖,外有脂多糖层。 2 细胞质和内含物：无复杂内膜的细胞器。 3 核区：没有具有核仁、核膜的细胞核，染色体DNA为共价闭和环状。

蓝细菌的危害 :引起水华、赤潮 在温暖的富营养化的海湾、湖泊、水库等,蓝细菌大量繁殖,引起海潮为红色称“赤潮”;河面显示藻类颜色的称“水华”,对水生生物威胁极大,严重破坏水生生态系统。

3 立克次氏体 立克次氏体是大小介于通常的细菌与病毒之间，在许多方面类似细菌，专性活细胞内寄生的原核微生物。 结构与细菌类似，类球状、杆状或丝状，革兰氏染色阴性。

特性 1）某些性质与病毒相近： a专性活细胞寄生物，除五日热（战壕热）立克次氏体（Rickettsia wolhynica）外均不能在人工培养基上生长繁殖。 b体内酶系不完全，一些必需的养料需从宿主细胞获得； c 细胞膜比一般细菌的膜疏松； d 大小介于病毒与一般细菌之间。 2）从一种宿主传至另一宿主的特殊生活方式主要媒介：节肢动物（虱、蜱、螨等）。通过节肢动物叮咬和排泄物传播给人和其他动物。有的立克次氏体酿成严重疾病，如人类的流行性斑疹伤寒、羌虫热、Q热等。

4 支原体又称类菌质体，是介于一般细菌与立克次氏体之间的原核微生物。 特性 1）无细胞壁，只有细胞膜，细胞形态多变； 2）个体很小，能通过细菌过滤器，曾被认为是最小的可独立生活的细胞型生物，因细胞柔软且具扭曲性，致使细胞能通过孔径比自身小得多的过滤器。 3）可进行人工培养，但营养要求苛刻，菌落微小，呈典型的 “油煎荷包蛋”形状； 4）一些支原体能引起人类、牲畜、家禽和作物的病害疾病； 5）应用活组织细胞培养病毒或体外组织细胞培养时，常被支原体污染。

5 衣原体 介于立克次氏体与病毒之间，能通过细菌滤器，专性活细胞内寄生的一类原核微生物。过去误认为“大病毒”，但它们的生物学特性更接近细菌而不同于病毒。

特性 1）细胞结构与细菌类似； 2）细胞呈球形或椭圆形，能通过细菌滤器； 3）专性活细胞内寄生：衣原体有一定的代谢活性，能进行有限的大分子合成，但缺乏产生能量的系统，必须依赖宿主获得ATP，因此又被称为“能量寄生型生物”。 4）在宿主细胞内生长繁殖具有独特的生活周期，即存在原体和始体两种形态衣原体广泛寄生于人类、哺乳动物及鸟类，少数致病； 沙眼衣原体是人类沙眼的病原体，甚至引起结膜炎、角膜炎等临床症状，成为致盲的重要原因。

6 螺旋体(Spirochaeta)细长、柔软、弯曲呈螺旋状的运动活泼的单细胞原核生物。 介于细菌与原虫之间。 结构 具有与细菌相似的细胞壁，含脂多糖及胞壁酸，对抗生素和溶菌酶敏感，它有不定形的细胞核，以二分裂繁殖，无鞭毛，但运动活泼，借助富有弹性的轴丝运动。 生活方式 寄生（致病性） 腐生（非致病性） 在分类学上由于更接近于细菌而归属在细菌的范畴。

分布及特点 螺旋体广泛分布在自然界(水生环境)和动物体内(哺乳动物肠道、睫毛表面、软体动物躯体、反刍动物的瘤胃）。 5个属：包柔氏螺旋体属（Borrelia），又名疏螺旋体属、密螺旋体属（Treponema）、钩端螺旋体属（Leptospira）、脊螺旋体属（Cristispira）、螺旋体属（Spirochaeta）。前三属中有引起人患回归热、梅毒、钩端螺旋体病的致病菌，后二属不致病。