第3章微生物类群与形态结构

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1、第三章微生物类群与形态结构古生菌在进化谱系上与真细菌及真核生物相互并列，且与后者关系更近，而其细胞构造却与真细菌较为接近，同属于原核生物。第一节真细菌一、一般形态及细胞结构(―)个体形态与排列球菌：细胞个体呈球形或椭圆形，不同种的球菌在细胞分裂时会形成不同的空间排列方式，常被作为分类依据。杆菌：杆状细菌的排列方式常因生长阶段和培养条件而发生变化，一般不作为分类依据。弧菌：菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈，形似“C”字或逗号，鞭毛偏端生。螺旋菌：菌体回转如螺旋，螺旋数目和螺距大小因种而异。鞭毛二端生。细胞壁坚韧，菌体较硬。螺旋体菌：菌体柔软，用于运动的类似鞭毛的轴丝位于细胞外鞘内。柄杆菌：

2、细胞上有柄(stalk)、丝(hyphae)、附器(appendages)等细胞质伸出物，细胞呈杆状或梭状，并有特征性的细柄。一般生活在淡水中固形物的表面，其异常形态使得菌体的表面积与体积之比增加，能有效地吸收有限的营养物;德国科学家H.N.Schulz等1999年在纳米比亚海岸的海底沉积物中发现的一种硫磺细菌(sulfurbacterium),其大小可达0.75mm,Thiomargaritanamibiensis,"纳米比亚硫磺珍珠”。其体积比fishelsoni还大100倍。该菌细胞内约98%的空间都被一个胞液内富含硝酸盐的液泡所占据,而厚度在0.5-2.0mm、充满硫粒的细胞质层

3、则环绕在液泡的周围。该细胞质层非常薄，其厚度类同于大多数细菌，足以保证适当的扩散速率。液泡中的硝酸盐则被用作硫氧化的电子受体，以产生能量。一种真核微生物Nanochlorumeukaryoturn,直径仅有1〜2um,但它却是真正的真核生物，拥有一个核，一个叶绿体和一个线粒体。(二)细胞的结构1、细胞壁：证实（研究）细胞壁存在的方法:(1)细菌超薄切片的电镜直接观察;（2）适当的质、壁染色，可以在光学显微镜下看到细胞壁;（3）机械法破裂细胞后，分离得到纯的细胞壁；（4）制备原生质体，观察细胞形态的变化;细胞壁的功能:（1）固定细胞外形和提高机械强度;（2）为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必

4、需；（3）渗透屏障，阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物质（分子量大于800）进入细胞，保护细胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物质的损伤；（4）细菌特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的革兰氏染色与细胞壁:脂多糖的主要功能:1）LPS结构的多变，决定了革兰氏阴性细菌细胞表面抗原决定簇的多样性;根据LPS抗原性的测定，沙门氏菌属（Salmonella）的抗原型多达2107种。这种0-特异侧链种类的变化，一方面可使细菌躲避宿主免疫系统攻击，保持感染成功。另一方面，也使我们可以用灵敏的血清学方法对病原菌进行鉴定，在传染病的诊断中有其重要意义。2）LPS负电荷较强，与磷壁酸相似，也有吸附Mg2

5、+、Ca2+等阳离子以提高其在细胞表面浓度的作用，对细胞膜结构起稳定作用。3）类脂A是革兰氏阴性细菌致病物质——内毒素的物质基础;4）具有控制某些物质进出细胞的部分选择性屏障功能;5）许多噬菌体在细胞表面的吸附受体;周质空间是进出细胞的物质的重要中转站和反应场所。在周质空间中，存在着多种周质蛋白（periplasmicproteins）,包括水解酶类、合成酶类、结合蛋白和受体蛋白特殊细胞壁的细菌:某些分枝杆菌和诺卡氏菌的细胞壁主要由一类被称为霉菌酸（Mycolicacid）的枝链轻基脂质组成，后者被认为与这些细菌感染能力有关。革兰氏阳性和阴性细菌细胞壁成分的比较2、细胞质膜由磷脂分子形成

6、的双分子膜中加入笛醇类物质可以提高膜的稳定性:真核生物细胞膜中一般含有胆固醇等笛醇，含量为5%-25%o原核生物与真核生物的最大区别就是其细胞膜中一般不含胆固醇，而是含有hopanoid（蕾烷类化合物）。不同种类细菌的膜在其结构和功能方面存在很大差异。这种差异非常巨大且具有特征性，因此膜化学可被用于对细菌进行鉴定。单由磷脂分子形成的膜是不稳定的，但如果在其中加入笛醇类物质就可以提高膜的稳定性，而真核生物细胞膜中就含有胆固醇，其含量在5%-25%o而原核生物与真核生物的最大区别就是其细胞膜中一般不含胆固醇等笛醇，而是含有hopanoid类笛醇，其作用被认为也是稳定细胞膜的结构。而这种含有h

7、opanoid类笛醇被认为与地球上化石燃料的形成有很大关联。化石燃料之所以形成，是由于有机物沉积到底下深处后被微生物所作用而氧化成二氧化碳，然后在高温和厌氧的条件下，形成石油和煤炭。现在已有越来越多的证据表明，这些沉积到地下形成化石燃料的有机物有90%以上都是来自细菌。其实验证据是90%的石油等的前体物质是kerogen（油原，或称油母岩质），而研究表明，从kerogen主要是由细菌特有的hopanoid类笛醇所组成。显然是微生物活