微生物的形态、结构与分类 微生物可分为：无细胞结构真病毒、亚病毒；具有原核细胞结构的真细菌 （细菌、放线菌、蓝细菌、立克次氏体、支原体、衣原体）、古细菌；具有真核细胞结构的真菌（酵母菌、霉菌）、单细胞藻类、原生动物等。

原核细胞和真核细胞的区别 原核细胞 真核细胞 细胞核 有明显核区，无核膜、核仁 有核膜，核仁 细胞器 无线粒体，能量代谢和许多物质代谢在质膜上进行 有线粒体，能量代谢和许多合成代谢在线粒体中进行 核糖体 分布在细胞质中，沉降系数为70S 分布在内质网膜上，沉降系数为80S 原核细胞 真核细胞

细菌 细菌是单细胞原核微生物，个体微小，形态简单，以二等分裂方式繁殖。在自然界中，细菌分布最广、数量最多。

一、细菌的形态和大小 不同细菌的形态可以说是千差万别，丰富多彩，但就单个有机体而言，其基本形态可分为球状、杆状与螺旋状三种。 除了球茵、杆茵、蛆旋菌三种基本形态外，还有许多具有其他形态的细茵。

例如柄杆菌细胞上有柄、菌丝、附器等细胞质伸出物，细胞呈杆状或梭状，并有特征性的细柄；球衣菌能形成衣峭，杆状的细胞呈链状排列在衣鞘内而成为丝状；而支原体由于只有细胞膜，没有细胞壁，因此，细胞柔软，形态多变，具有高度多形性；另外，人们还发现了呈星形和方形的细菌。

（一） 细菌的形态 细菌的三种基本形态: 球状、杆状和螺旋状

单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌、葡萄球菌等。 1、球菌 菌体呈球形或近似球形,以典型的二分裂殖方式繁殖,分裂后产生的新细胞常保持一定的空间排列方式。根据细胞分裂的方向及分裂后的各子细胞的空间排列状态不同,可将球菌分为以下几种: 单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌、葡萄球菌等。

1、 球 菌 (1)单球菌 分裂后的细胞分散而单独存在的球菌。 如尿素小球菌 单球菌

1、球 菌 (2)双球菌 分裂后两个球菌成对排列的为双球菌。 如肺炎双球菌 双球菌

分裂是沿两个相垂直的平面进行，分裂，分裂后每四个细胞在一起呈田字形。 1、 球 菌 (3)四联球菌 分裂是沿两个相垂直的平面进行，分裂，分裂后每四个细胞在一起呈田字形。 如四联小球菌 四联球菌

1、 球 菌 (4)八叠球菌 按三个互相垂直的平面进行分裂后，每八个球菌在一起成立方体形。 如尿素八叠球菌 八叠球菌

分裂是沿一个平面进行，分裂后细胞排列成链状。 1、球 菌 (5)链球菌 分裂是沿一个平面进行，分裂后细胞排列成链状。 如乳链球菌 链球菌

分裂面不规则，多个球菌聚在一起，像一串串葡萄。 1、球 菌 (6)葡萄球菌 分裂面不规则，多个球菌聚在一起，像一串串葡萄。 如金黄色葡萄球菌 葡萄球菌

2、杆菌 杆菌是细菌中种类最多的类型,因菌种不同,菌体细胞的长短、粗细等都有所差异。 杆菌的形态：短杆状、长杆状、棒杆状、梭状、梭杆状、月亮状、分枝状、竹节状等；按杆菌细胞的排列方式则有链状、栅状、“八”字状以及有鞘衣的丝状等。

2、杆 菌 短杆菌 长杆菌 梭状芽孢杆菌

2、杆 菌 链状杆菌 单杆菌

一般情况下,同一种杆菌的宽度比较稳定,但它的长度经常随培养时间、培养条件的不同而有较大的变化。 2、杆 菌 一般情况下,同一种杆菌的宽度比较稳定,但它的长度经常随培养时间、培养条件的不同而有较大的变化。 杆菌细胞两端的形态特征

3、螺旋菌 螺旋状的细菌称为螺旋菌。 根据其弯曲情况分为： 弧菌：螺旋不满一圈，菌体呈弧形或逗号形 例：霍乱弧菌、逗号弧菌 螺旋菌：螺旋满2～6环，螺旋状 例：干酪螺菌 螺旋体：旋转周数在6环以上，菌体柔软。 例：梅毒密螺旋体

3、螺旋菌 螺旋菌 螺旋体 弧菌

（二）细菌的大小 细菌大小的测定： (1)测量： 测微尺 (2)长度单位：微米(μm) (3)表示： 球菌：直径 杆菌： 宽×长 螺菌： 宽、长、螺距

（二）细菌的大小

（二）细菌的大小 通常球菌直径：0.2 — 1.5 μm， 杆菌:长1— 5 μm, 宽0.5— 1 μm。 109个大肠杆菌重1 mg. 由于菌种不同，细菌的大小存在很大的差异；对于同一个菌种，细胞的大小也常随着菌龄变化。另外，对于同一个菌种染色前后其细胞大小都有所不同。所以，有关细菌大小的记载，常是平均值或代表性数值。

细菌细胞的大小 乳链球菌 金黄色葡萄球菌 大肠杆菌 枯草芽孢杆菌 霍乱弧菌 0.5－1 0.8－1 0.5 × (1－3) 菌名 直径或宽×长/ （ μm × μm ） 乳链球菌 金黄色葡萄球菌 大肠杆菌 枯草芽孢杆菌 霍乱弧菌 0.5－1 0.8－1 0.5 × (1－3) (0.8－1.2) ×( 1.2－3) (0.2－0.6) ×(1－3)

二、细菌的细胞结构 基本结构包括： 细胞壁、细胞膜、细胞质、核区、间体、核糖体、气泡和储藏物。 特殊结构包括： 荚膜、鞭毛、纤毛、芽孢。

细菌细胞结构

（一）细菌细胞的基本结构 1、细胞壁 细胞壁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）细胞壁的功能：保护细胞免受外力损伤；维持菌体外形；协助鞭毛运动；与胞膜一起完成细胞内外物质交换，为正常细胞分裂所必需；与细菌的抗原性，致病性和对噬菌体的敏感性密切相关。

（2）细胞壁的化学组成与结构 ①革兰氏染色法： 革兰氏染色法是细菌细胞的复合染色法，由丹麦医生Hans Christian Gram于1884年创立。 基本步骤： 涂片固定—— 结晶紫初染1min—— 碘液媒染1min——95%乙醇脱色0.5min—— 番红复染min 结果: 革兰氏阳性菌——紫色； 革兰氏阴性菌——红色。

①革兰氏染色法 阳性菌 阴性菌

革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌细胞壁成分比较 ②细胞壁的化学组成与结构 细菌细胞壁的化学组成： 革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌细胞壁成分比较 成分 占细胞壁干重的% 革兰氏阳性细菌 革兰氏阴性细菌 肽聚糖 磷壁酸 类脂质 蛋白质 含量很高（30－95） 含量较高（<50） 一般无（<2） 无 含量很低（5－20） 含量较高（－20） 含量较高

②细胞壁的化学组成与结构 细菌细胞壁的结构： 细胞壁的基本骨架——肽聚糖 肽聚糖：是由 N—乙酰胞壁酸（NAM）和N—乙酰葡糖胺（NAG）以及少数氨基酸短肽链组成的亚单位聚合而成的大分子复合体。 肽聚糖单体：是由NAG 、 NAM 、肽尾、肽桥构成。

细菌细胞壁的结构 革兰氏阳性菌细胞壁：由肽聚糖和磷壁酸组成 磷壁酸：占40%。G+菌所特有,其主链由数十个磷酸甘油或磷酸核糖醇组成,有的还有由D-Ala和还原糖组成的侧链。 肽聚糖:占30～70% ,不同菌种中肽聚糖(肽链)组分不同。

细菌细胞壁的结构 革兰氏阴性菌细胞壁：分内壁层和外壁层。 外壁层：位于肽聚糖层的外部。 脂多糖; 脂蛋白、 包括: 蛋白质层: 基质蛋白、 外壁蛋白; 磷脂. 内壁层：紧贴胞膜,仅由1～2层肽聚糖分子构成,占细胞壁干重5～10%,无磷壁酸。

第二步：碘和结晶紫形成大分子复合物，分子大，能被细胞壁阻留在细胞内。 第三步：酒精脱色，细胞壁成分和构造不同，出现不同的反应。 革兰氏染色原理： 第一步：结晶紫使菌体着上紫色 第二步：碘和结晶紫形成大分子复合物，分子大，能被细胞壁阻留在细胞内。 第三步：酒精脱色，细胞壁成分和构造不同，出现不同的反应。

G+ 菌：细胞壁厚，肽聚糖含量高，交联度大，当乙醇脱色时，肽聚糖因脱水而孔径缩小，故结晶紫-碘复合物被阻留在细胞内，细胞不能被酒精脱色，仍呈紫色。

2、细胞膜 细胞膜是紧贴细胞壁内侧包围细胞质的一层柔软、富有弹性的半透明薄膜。 ①细胞膜的化学组成 蛋白质 主要包括 磷脂 糖类 少量核酸

细胞膜的功能 细胞内外物质交换和运送。 在原核微生物中,参与生物氧化和能量产生。 与细胞壁及荚膜的合成有关。 是鞭毛着生的位点。

细胞膜的结构 细胞膜液态镶嵌模型: 认为：膜是由球形蛋白与磷脂按照二维排列方式构成的流体镶嵌式，流动的脂类双分子层构成了膜的连续体，而蛋白质无规则地漂流在磷脂类的当中。

3、细胞质及其内含物 细胞质：是在细胞膜内除核区以外的细胞物质。细胞质是无色、透明、粘稠状物质。主要成分为水，蛋白质，核酸，脂类、少量糖和无机盐。 细胞质功能：细胞质中含有丰富的酶系，是营养物质合成、转化、代谢的场所。

细胞质中的内含物： ①气泡：由蛋白质膜构成的充满气体的泡状物。有些细菌细胞质中含有几个或多个气泡。 气泡的功能： 调节细胞比重，以使其漂浮在合适的水层中。 气泡吸收空气，空气中的氧气可供代谢需要。 例：许多光合细菌和水生细菌、盐杆菌常含有气泡。

②颗粒状内含物： 细菌细胞质中含有各种颗粒状内含物，它们大多数为细胞贮藏物，颗粒状内含物的多少因细菌的种类、菌龄及培养条件不同而改变。 主要有：异染粒、聚β-羟丁酸、肝糖粒、淀粉粒、脂肪粒、硫粒和液泡等等。

异染粒： 是普遍存在的贮藏物，主要成分是多聚偏磷酸盐。 异染粒大小和结构:大小为0.5～1μm 是多聚偏磷酸盐的聚合物，分子呈线状。 功能：贮存磷元素和能量，降低渗透压。

多聚偏磷酸盐对某些染料有特殊反应,产生与所用染料不同的颜色,因此得名异染颗粒。 例:异染粒遇甲基胺蓝变紫红色。 含异染粒的细菌种类:棒状杆菌和某些芽孢杆菌等。

4、核区（或核质体、原核、拟核） 由大型环状双链DNA纤丝不规则地折叠或缠绕而构成的无核膜、核仁的区域。

细菌DNA： 长度：一般为：1～3mm 例：大肠杆菌的DNA长约1mm。 生长迅速的细菌在核分裂之后细胞往往来不及分裂,所以细胞中常有2～4个核，而生长缓慢的细菌细胞中一般只有1～2个核，不在染色体复制时期一般是单倍体。 功能：负载遗传信息。

概念：某些菌生长到一定阶段，细胞内形成一个圆形、椭圆形或卵圆形的内生孢子，是对不良环境有较强抵抗力的休眠体。 （二）细菌细胞的特殊结构 1、芽孢 概念：某些菌生长到一定阶段，细胞内形成一个圆形、椭圆形或卵圆形的内生孢子，是对不良环境有较强抵抗力的休眠体。 芽孢

在杆菌中能形成芽孢的种类较多，在球菌和螺旋菌中只有少数菌种可形成芽孢。 产生芽孢的几个属： 芽孢杆菌属 梭状芽孢杆菌属 芽孢乳杆菌属 能形成芽孢的细菌种类： 在杆菌中能形成芽孢的种类较多，在球菌和螺旋菌中只有少数菌种可形成芽孢。 产生芽孢的几个属： 芽孢杆菌属 梭状芽孢杆菌属 芽孢乳杆菌属 生孢八叠球菌属（其中的一个种）

芽孢的形态及其在细胞中的位置 A 近中央 B 末端 C 中央

细菌芽孢的各种类型

芽孢有多层结构，主要包括孢外壁、芽孢衣、皮层和核心 芽孢的组成和结构 芽孢有多层结构，主要包括孢外壁、芽孢衣、皮层和核心 芽孢的结构

芽孢的外壁层厚而致密，主要成分为脂蛋白，通透性差,不易着色。 核心含有大量的DNA、RNA、蛋白质酶等物质，还含有2,6-吡啶二羧酸（DPA）,DPA是芽孢特有的成分。一般以 DPA-Ca的形式存在。 皮层主要含芽孢肽聚糖、 DPA-Ca，皮层体积大，比较致密。 芽孢平均含水量低,约40%.

芽孢的特性: 具有很强的抗热、抗干燥、抗辐射、抗化学药物能力。 含水量低、壁厚而致密，通透性差,不易着色。 新陈代谢几乎停止，处于休眠状态。 一个芽孢萌发产生一个个体。 芽孢的抗热机制： 目前尚不清楚，但可能与以下因素有关，如含水量低、壁厚而致密，芽孢中的酶分子量小，比较耐热。过去认为芽孢抗热与DPA有关，现在已否认了这种假设。

2、鞭毛：某些细菌表面由细胞内生出的细长、波曲、毛发状的结构。 鞭毛具有运动功能，一般认为鞭毛靠鞭毛丝旋转而动，它们是细菌的“运动器官”。 鞭毛的长度： 一般为15～20 µm，最长可达70 µm 。 鞭毛的直径：为0.01～0.02 µm. 不同细菌的鞭毛数目和着生位置不同，鞭毛数目一般一至数十条。

鞭毛的着生方式：

主要由鞭毛蛋白构成，还含有少量的多糖、脂类和核酸等。 鞭毛起源于细胞质膜内侧的基粒。 鞭毛的化学组成： 主要由鞭毛蛋白构成，还含有少量的多糖、脂类和核酸等。 鞭毛起源于细胞质膜内侧的基粒。 细胞质区内有一个颗粒状小体，此小体为基粒，鞭毛自基粒长出穿过细胞壁延伸到细胞外部。

鞭毛的结构： 鞭毛丝 鞭毛 鞭毛钩 基体

3、糖被 荚膜：某些细菌细胞壁外的一层粘液性物质。

根据荚膜的形状和厚度的不同，将荚膜分为四类： 荚膜或大荚膜：粘液状物质具有一定外形，相对稳定地附着在细胞壁外，厚度：＞0.2µm。 微荚膜：粘液状物质较薄，厚度：＜0.2µm，与细胞表面牢固结合。 粘液层：粘液物质没有明显的边缘，比荚膜松散,可向周围环境中扩散,增大黏性。 菌胶团：多个细菌共有一个荚膜。

荚膜的组成：因种而异，除水外，主要是多糖（包括同型多糖和异型多糖），此外还有多肽，蛋白质，糖蛋白等。 荚膜的生理功能：保护细胞，抗干燥；贮藏养料，是细胞外碳源和能源的储备物质；荚膜可以抵御外界细胞对菌体的吞噬作用；荚膜具有抗原性；与致病力有关。

四、细菌的繁殖和培养 （一）繁殖 一般为无性繁殖，二分裂法。 同形裂殖：裂殖后形成的子细胞大小相等。 异形裂殖：分裂产生两个大小不等的子细胞。 细菌分裂过程： ①核分裂 ②形成横隔壁 ③子细胞分离

正在分裂的细菌 （二分裂） 1、细胞增大 2、DNA分子复制 3、细胞中部的细胞膜和细胞壁向内生长形成隔膜，细胞质一分为二，形成二个子细胞

菌落：在固体培养基上,由单个细胞繁殖形成的肉眼可见的子细胞群体。 （二）群体形态 1. 固体培养 菌落：在固体培养基上,由单个细胞繁殖形成的肉眼可见的子细胞群体。 菌苔:大量细胞密集生长,结果长成的各“菌落”连接成一片。 (1)平板培养

(2)固体斜面培养 2、液体培养基 3、半固体培养

不同的微生物种类，其菌落特征不同。同一种菌在不同培养条件下菌落特征也不尽相同。 菌落的特征： 包括大小、形状、颜色、边缘、质地、透明度、光泽、表面、湿润度等。

菌落的形状

细菌（单细胞原核生物） 鞭毛（便于运动） 荚膜（保护细胞） 细胞壁（保护细胞，维持形状） 细胞膜 核区（控制细菌的遗传物质） 细胞质（含有核糖体，质粒，储藏颗粒）