食品微生物课件 微生物主要类群之细菌.ppt

第2章微生物主要类群及其形态与结构1一、原核微生物n原核微生物：指核质和细胞质之间不存在明显核膜，其染色体由单一核酸组成的一类微生物n原核细胞型微生物包括：细菌、放线菌和蓝细菌等 2一、原核微生物n细菌n放线菌n蓝细菌n其他原核生物31 细菌n细菌个体的基本形态n细菌个体的大小n细菌的构造n细菌的繁殖与群体形态n食品中常见的细菌41.1 细菌个体的基本形态1 球形或椭圆形球菌 球菌：依细胞分裂面的数目和分裂后细胞的排列方式，分六种类型： 单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌、葡萄球菌5SarcinaStaphylococcusStreptococcuscocci常见球菌62 杆状或圆柱状杆菌 单生和链状1.1 细菌个体的基本形态7常见杆菌普通杆菌芽孢杆菌双歧杆菌83 弧状、螺旋状弧菌和螺旋菌 一般单生，能运动1.1 细菌个体的基本形态94 特殊形态1.1 细菌个体的基本形态101.2 细菌个体的大小 细菌细胞的大小一般用显微测微尺测量，并以多个菌体的平均值或变化范围来表示 球菌：以细胞直径表示，一般：0.5-1.0微米 杆菌：以宽度长度计算 大型1.01.25 38 um 中型0.51.0 23 um 小型0.20.4 0.71.5 um 螺旋菌：以宽度长度计算111.3 细菌的构造 荚膜 细胞壁 细胞质膜 核糖体细菌鞭毛 菌毛细胞质121.3 细菌的构造一、细胞壁 包在表面较坚韧略具有弹性的结构，占菌体干重的10-25%。

1.细胞壁的主要功能（1）保护细胞及维持外形（如果人工去掉细胞壁后，所有菌的原生质均变成圆形） （2）具有分子筛作用（屏障作用）：水及一些简单的化合物可通过，大分子不能通过3）具有膨压作用，膨压本身有一定坚韧和弹性，在低渗环境中不会膨胀破裂，在高渗环境中防止原生质过度收缩4）某些成分可与高等生物发生作用132.细胞壁的基本结构和化学成分 （1）基本骨架是肽聚糖（peptidoglycan）：化学组成： 氨基糖 N-乙酰胞壁酸（NAM）: N-acetylmuramic acid N-乙酰葡萄糖胺（NAG）: N-acetylglucosamine 氨基酸： L-丙氨酸 D-谷氨酸 内消旋-二氨基庚二酸 D-丙氨酸 14细胞壁的基本骨架是肽聚糖（peptidoglycan）n即肽聚糖是由N-乙酰葡萄糖胺，N-乙酰胞壁酸以及短肽聚合而成多层网状结构的大分子化合物15肽聚糖细胞中的一个重复单位:四肽聚糖(Glycan Tetrapeptide)溶菌酶敏感键(Lysozyme-sensitive bond)L-丙氨酸(L-Alanine)D-谷氨酸(D-Glutamic acid)D-丙氨酸(D-Alanine)内消旋-二氨基庚二酸(Meso-diaminopimelic acid)肽键(Peptide bonds)N-乙酰葡萄糖胺N-乙酰胞壁酸16 3.革兰氏阳性细菌的细胞壁： 革兰氏阳性（G+）细菌的细胞壁具有较厚（30-40nm）而致密肽聚糖层，多达20层 磷壁酸：是革兰氏阳性菌的特有的成分，可加强肽聚糖的结构。

肽聚糖层(peptidoglycan)细胞膜革兰氏阳性菌(Gram-positive)17革兰氏阳性细菌的细胞壁结构184.革兰氏阴性细菌的细胞壁： 革兰氏阴性(G-)细菌细胞壁薄（15-20nm）、结构较复杂 （1）外膜 基本成分是脂多糖（LPS）,另有几种蛋白，如脂蛋白、通透蛋白等 （2）肽聚糖层 很薄，有的仅有单层 （3）壁膜间隙： 细胞壁外膜与细胞质膜之间，肽聚糖层处于其间其间含有功能蛋白肽聚糖层(peptidoglycan)细胞质膜(Membrane)壁膜间隙(Periplasm)外膜(Lipopolysaccharide and protein)革兰氏阴性菌(Gram-negative)19革兰氏阴性细菌的细胞壁结构革兰氏阴性细菌的外膜壁膜间隙O-特异多糖(O-polysaccharide)核心多糖(core-polysaccharide)蛋白质类脂A(Lipid A)孔蛋白(脂多糖)磷脂分子脂蛋白205. 细菌细胞壁的多样性 有些细菌革兰氏染色可变性 无壁细菌：自然界存在，如支原体G+和G-菌由于自发突变或在培养时用青霉素处理可以形成无壁细胞或胞壁残缺不全的L型细胞 6. 细胞壁外的表层结构 表面层和被外多糖21 革兰氏染色法（Gram Stain） 是丹麦医生Hans Christian Gram于1884年建立的一种鉴别染色法，当用脱色剂处理时，根据保留或失去原始着色剂（结晶紫）与否，细菌被划分为革兰氏阳性或革兰氏阴性。

22 表1 革兰氏染色的程序和结果 步骤 方法 G+ 菌结果 G-菌结果 初染 结晶紫30-60s 紫 色 紫 色 媒染 碘液30-60s 仍为紫色 仍为紫色 脱色 95%乙醇10-20s 保持紫色 脱去紫色 复染 复红（或蕃红）30-60s 仍为紫色 红 色23革兰氏染色（Gram Staining）结晶紫染色1分钟细胞为紫色碘液媒染13分钟全部细胞仍为紫色乙醇脱色(约30秒)G+细胞为紫色G-细胞为无色番红花液复染12分钟G+细胞为紫色G-细胞为红色242526二、细胞质膜和内膜系统 1.细胞质膜及其结构 （1）细胞质膜(cytoplasmic membrane)： 简称质膜(plasma membrane)，是围绕细胞质外面的双层膜结构 （2）结构： 基本结构是磷脂双层：疏水的脂肪酸链排列在内，亲水的磷酸基排列在外 蛋白质：镶嵌在双层磷脂中，并伸向膜内外两侧边缘蛋白和整合蛋白（跨膜蛋白）两种27细胞质膜的结构Structure of Cytoplasmic Membrane:亲水区域疏水区域甘油脂肪酸28细胞质膜结构图解Diagram of the structure of cytoplasmic membrane磷脂（占20%30%），蛋白质（占50%70%）29具有酶促作用的周边蛋白（peripheral protein）或膜外蛋白(extrinsic protein)具运输功能的整合蛋白（integral protein）或内嵌蛋白（intrinsic protein）302.细胞质膜的主要生理功能 （1）对细胞内外物质转运的控制： 基本功能是调控物质的流入与排出，对不同的物质有不同的运输机制 扩散、主动运输、基团转位 （2）是合成代谢和能量代谢的场所 因细胞膜上具有多种酶，如呼吸酶等。

呼吸和磷酸化：酶类在质膜中 （3）在细胞壁合成中的作用： 与细胞壁和荚膜形成有关313.与质膜相连的内膜系统（1）间体：细胞质膜内褶而形成的囊状构造，其中充满着层状或管状的泡囊多见于G+细菌2）光合作用内膜：含捕光色素，光合 作用3）非光合作用内膜：呼吸酶类，能量补偿32三、原核和质粒1.原核（nucleoid） ： 又称核质区、拟核或细菌染色体，一条很长的环状双链DNA，相对集中在一定的部位是遗传信息的载体2.质粒(plasmid)： 染色体以外的DNA分子，不同大小的环状双链DNA它可独立进行复制，有的也能整合到染色体上33四、细胞质（cytoplasm） 细胞质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 1.核糖体 是细胞中多肽链合成的场所 原核生物含70S核糖体，由两亚单位组成：30S、50S 34352.颗粒状的内含物(inclusions) ： 糖原和淀粉粒：主要的碳素和能源储藏物质，可用碘液着色检查 异染粒：细菌特有的磷素养料贮存 聚-羟基丁酸：一种与类脂相似的碳源和能源贮存 硫滴和硫粒：某些化能自养的硫细菌贮存的能源物质 磁粒：是少数磁性细菌细胞内特有的串状的Fe3O4的磁性颗粒。

36Many microorganisms accumulate granules of polyphosphate, which are large reserves of inorganic phosphates that can be used in the synthesis of ATPPolyphosphate granule in a bacterial cellA Pseudomonas species37绝大多数是疏水性的;手性单体;结构多样性;分子从 10,000 几百万；可生产生物可降解塑料聚-羟基丁酸（poly-hydroxybutyrate, PHB）类脂性质的碳源类贮藏物38PHB于1929年被发现，至今已发现60属以上的细菌能合成并贮藏它无毒、可塑、易降解，被认为是生产医用塑料、生物降解塑料的良好原料聚-羟丁酸39硫滴紫色硫光合细菌（ Chromatium buderi）中的硫粒在环境中还原性硫素丰富时，常在细胞内以折光性很强的硫粒的形式积累硫元素当环境中还原性硫缺乏时，可被细菌重新利用40磁粒趋磁细菌细胞中含有的大小均匀、数目不等的Fe3O4颗粒，外有一层磷脂、蛋白或糖蛋白膜包裹。

Aquaspirillum magnetotacticum中的磁粒（Fe3O4)41五、细菌的特殊构造： 1. 荚膜（capsule ）： 某些细菌细胞壁外的一层较松厚，而且较固定的粘液性物质 是鉴定细菌依据之一 成分：主要由多糖组成，有的细菌荚膜含有多肽 42荚膜：有较好结构，与细胞壁结合紧密粘液层：较薄，容易洗掉n如果粘液性物质没有明显的边缘,则叫粘液层(slime layer) n如果细菌荚膜连在一起，其中包含有许多细菌叫菌胶团(zoogloea) 43n荚膜的功能： a.对细菌有保护作用：保护细菌免受干燥的影响，保护不受其它细菌吞噬作用 b.荚膜的黏附作用有助于在特殊环境中定居和生存； c.增强细菌的致病力：具荚膜的致病菌毒力强，失去荚膜的致病力下降 d. 提供养料和堆积代谢废物的作用442. 鞭毛（flagella）n概念 鞭毛是从细菌细胞质膜和细胞壁伸出细胞外面的蛋白质组成的丝状结构，是细菌的“运动器官”45n特点：按着生位置和数目分： a.单生鞭毛：菌体的一端或近端部生一根鞭毛 b.丛生鞭毛：菌体的一端或两端生一丛或两丛鞭毛 c.周生鞭毛：菌体周围生几根或多根鞭毛46Four basic types of flagellar arrangementsa, monotrichousb, amphitrichousc, lophotrichousd, peritrichous47n结构：基体（base body）、钩形鞘（hook）和螺旋丝（helical filament）。

大肠杆菌（ E. coli）的鞭毛结构48The movement of a procaryotic flagellum results from rotation of its basal body and is similar to the movement of the shaft of an electric motor. Bacterial cells can alter the speed and direction of rotation of flagella and thus are capable of various patterns of motility.493. 芽孢（spore）:（1）概念 某些细菌在生长后期在细胞内部，部分原生质失水浓缩形成一个圆形、椭圆形或圆柱形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体，称为芽孢 细菌的芽孢都生长在细胞内，又称内生孢子细菌中只有少数几个属具有芽孢 50（2）芽孢的结构A. 巨大芽孢杆菌营养细胞中芽孢的形成阶段B. 成熟的游离芽孢早期阶段晚期阶段51按其着生位置分： A、端生芽孢 B、近端生芽孢 C、中生芽孢52（3）细菌芽孢的特点 # 整个生物界中抗逆性最强的生命体（对不良环境有很强的抗性：抗干燥，在干燥下可存活几年、几十年，抗紫外线，抗有毒化学物、对化学药品抵抗力强，能耐。