1. 細菌的定義

一類細胞細短、結(jié)構(gòu)簡單、細胞壁堅韌、以二分裂繁殖和水生性較強的單細胞原核微生物。

2. 細菌的形態(tài)

球菌-排列方式

球菌-數(shù)量

桿菌

螺形菌

絲狀菌

其他形態(tài)菌

3. 細菌的大小

4. 細菌的結(jié)構(gòu)

(1)細胞壁：細胞外表面由多糖類物質(zhì)組成的起支持、保護作用的結(jié)構(gòu)。

細胞壁作用：

堅韌有彈性，維持菌體固有的形態(tài)。

保護細菌抵抗低滲環(huán)境。

細胞內(nèi)外物質(zhì)交換。

有多種抗原結(jié)構(gòu)，可刺激機體產(chǎn)生免疫應(yīng)答。

與細菌對藥物的敏感性有關(guān)。

與細菌的致病性有關(guān)。

與細菌的革蘭染色性有關(guān)。

細菌表面電荷和等電點：

細菌體含有大量蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)由20種氨基酸按一定的排列順序由肽鍵連接組成，氨基酸在堿性溶液中帶負電荷，相反，在酸性溶液中帶正電荷，在某一定pH溶液中，氨基酸所帶的正、負電荷相等時的pH，就是該氨基酸的等電點。

革蘭氏陽性菌細胞壁-聚糖骨架+四肽側(cè)鏈+五肽交聯(lián)橋

磷壁酸作用：

貯藏磷元素。

維持離子平衡。

構(gòu)成G+菌表面的重要抗原。

吸附噬菌體的特異性受體。

黏附宿主細胞。

革蘭氏陰性菌細胞壁-聚糖骨架+四肽側(cè)鏈

外壁層作用：

吸附陽離子。

致熱作用。

構(gòu)成G-菌表面的重要抗原。

吸附噬菌體的特異性受體。

周漿間隙(G-菌特有成分)：

外膜與細胞膜之間的間隙，含有多種水解酶、蛋白酶，與營養(yǎng)物的分解、吸收及轉(zhuǎn)運有關(guān)。

革蘭氏染色的機制：

G-菌為什么會被染成紅色？

因為G-菌脂類物質(zhì)較多，肽聚糖少，用丙酮或酒精(脂溶劑)溶掉脂類，使細胞壁透性增加，從而把結(jié)晶紫與碘的復(fù)合物溶出來，而染上復(fù)染液的紅色。

G+菌為什么會被染成紫色？

因為G+菌肽聚糖含量較多，脂類物質(zhì)含量較低，用丙酮或酒精(脂溶劑)處理脫水，而使壁的肽聚糖網(wǎng)孔變小，通透性降低，使結(jié)晶紫與碘的復(fù)合物溶不出來，即不能染上復(fù)染液的顏色而保持原來的紫色。

細胞壁缺陷型細菌(細菌L型)：

細菌細胞壁的肽聚糖結(jié)構(gòu)受到外界環(huán)境因素影響或人工施壓而被破壞或合成被抑制，這種細菌在高滲環(huán)境下仍可存活者稱為細菌細胞壁缺陷型。因英國李斯德(Lister)預(yù)防研究所首先發(fā)現(xiàn)(1935年，念珠狀鏈桿菌Streptobacillus moniliformis)而得名細菌L型。因有些細胞壁缺陷型細菌能通過細菌濾器，故又稱“濾過型細菌”。

細胞壁缺陷型細菌類型：

原生質(zhì)體：革蘭陽性菌細胞壁全部缺失后，原生質(zhì)僅被一層細胞膜包住。

原生質(zhì)球：革蘭陰性菌肽聚糖層部分受損后尚有外膜保護。

支原體：自然界長期進化中形成的無細胞壁的原核生物。

細胞壁缺陷型細菌特點：

形態(tài)多樣性，在固體培養(yǎng)基上形成“油煎蛋”似的小菌落(直徑在0.1 mm左右)。

革蘭染色呈陰性。

營養(yǎng)要求高，對滲透壓敏感，培養(yǎng)時必須用含血清的高滲培養(yǎng)基。

生長繁殖緩慢，在液體培養(yǎng)基中呈絮狀顆粒沉于管底。

致病性較弱，多為慢性疾病。

去除誘因，多數(shù)可恢復(fù)為原細菌。

(2)細胞膜：細胞表面的一層薄膜。有時稱為細胞外膜或原生質(zhì)膜。細胞膜由磷脂雙分子層和蛋白質(zhì)及外表面的糖被(糖蛋白)組成，蛋白質(zhì)鑲嵌在磷脂雙分子層中。細胞膜化學(xué)組成主要由脂類、蛋白質(zhì)和糖類組成，各成分含量分別約為50%、42%、2-8%。此外，還含有少量水分、無機鹽與金屬離子等。但不含膽固醇。在電鏡下可分為三層，即在膜的靠內(nèi)外兩側(cè)各有一條厚約2.5 nm的電子致密帶，中間夾有一條厚2.5 nm的透明帶，總厚度約7.0-7.5 nm左右。

細胞膜作用：

選擇性地控制細胞內(nèi)、外的營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物的運送。

維持細胞內(nèi)正常滲透壓的屏障。

合成細胞壁和糖被的各種組分(如肽聚糖、磷壁酸、LPS、莢膜多糖等)的重要基地。

膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代謝的酶系，是細胞的產(chǎn)能場所。

鞭毛基體的著生部位和鞭毛旋轉(zhuǎn)的供能部位。

參與細菌分裂。

膜蛋白質(zhì)：

生物膜中含有多種不同的蛋白質(zhì)，通常稱為膜蛋白。

根據(jù)它們在膜上的定位情況，可以分為外周蛋白和內(nèi)在蛋白。

膜蛋白具有重要的生物功能，是生物膜實施功能的基本場所。

外周蛋白：

這類蛋白約占膜蛋白的20-30%，分布于雙層脂膜的外表層，主要通過靜電引力或范德華力與膜結(jié)合。

外周蛋白與膜的結(jié)合比較疏松，容易從膜上分離出來。

外周蛋白能溶解于水。

固有蛋白質(zhì)(內(nèi)在蛋白)：

內(nèi)在蛋白約占膜蛋白的70-80%，蛋白的部分或全部嵌在雙層脂膜的疏水層中。

這類蛋白的特征是不溶于水，主要靠疏水鍵與膜脂相結(jié)合，而且不容易從膜中分離出來。

內(nèi)在蛋白與雙層脂膜疏水區(qū)接觸部分，由于沒有水分子的影響，多肽鏈內(nèi)形成氫鍵趨向大大增加，因此，它們主要以?-螺旋和?-折疊形式存在，其中又以?-螺旋更普遍。

膜蛋白質(zhì)功能：

轉(zhuǎn)運分子進出細胞。

接受并傳遞信號。

支撐連接細胞骨架成分和細胞間質(zhì)成分。

與細胞分化及細胞間連接有關(guān)。

中介體：細胞膜內(nèi)陷、折疊形成的囊狀膜性結(jié)構(gòu)，多見于G+菌，與細菌分裂有關(guān)。功能類似于真核細胞的線粒體，亦稱擬線粒體。

(3)細胞質(zhì)：細胞中包含在細胞膜內(nèi)的內(nèi)容物，含有胞質(zhì)顆粒、質(zhì)粒、核糖體(唯一的細胞器)。

核糖體：細菌合成蛋白質(zhì)的場所。原核細胞核糖體為70S，由30S和50S亞基組成。真核細胞核糖體為80S，由40S和60S亞基組成。

質(zhì)粒：存在于細菌細胞質(zhì)中的染色體以外的遺傳物質(zhì)，為閉合的環(huán)狀dsDNA?？勺灾鲝?fù)制，并能控制細菌某些特定的性狀(并非細菌生命活動所必需的)。

質(zhì)粒種類：

F因子：決定性別，與細菌的結(jié)合作用有關(guān)。62×106Da，94.5kb，約等于2%的核染色體DNA的環(huán)狀雙鏈DNA。存在于腸細菌屬、假單胞菌屬、嗜血桿菌、奈瑟氏球菌、鏈球菌等細菌中。

R因子：帶有抗生素或重金屬的抗性基因，由相連的兩個DNA片段組成，存在于痢疾志賀氏菌、Salmonella、Vibrio、Bacillus、Pseudomonas和Staphylococcus。

Col因子：通過抑制復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯或能量代謝等產(chǎn)生的蛋白質(zhì)類細菌菌素，具有殺死其它近緣細菌的功能，而對產(chǎn)生菌不受其傷害。分子量約4-8×104 Da，一種免疫蛋白。

Ti質(zhì)粒：誘癌質(zhì)粒，由根癌土壤桿菌的Ti質(zhì)粒產(chǎn)生一種可引起許多雙子葉植物的根癌的物質(zhì)。

巨大質(zhì)粒：根瘤菌屬(Rhizobium)中發(fā)現(xiàn)的一種質(zhì)粒。分子量為200-300×106Da，比一般質(zhì)粒大幾十倍至幾百倍，含固氮基因。

降解性質(zhì)粒：可為降解一系列復(fù)雜有機物的酶編碼。在污水處理、環(huán)境保護等方面有特有作用，僅在假單胞菌屬(Pseudomonas)中發(fā)現(xiàn)。

胞質(zhì)顆粒：多為細菌的營養(yǎng)儲存物，一般由多糖、脂類、多磷酸鹽等組成，可作為有些細菌的鑒定依據(jù)，如異染顆粒(常見于白喉棒狀桿菌，位于菌體兩端，主要成分為RNA和多偏磷酸鹽，嗜堿性強，用亞甲藍染色時著色較深)。

其他胞質(zhì)顆粒種類如聚β-羥基丁酸(碳源類貯藏物，不溶于水，具有貯藏能量、碳源和降低細胞內(nèi)滲透壓的作用)、淀粉粒和肝糖粒(葡萄糖的多聚體，為碳源和能源的貯藏物質(zhì))、藻青素和藻青蛋白(通常存在于藍細菌中，它們屬于內(nèi)源性的氮素貯藏物，同時還具有貯藏能源的作用)、羧化體(化能自養(yǎng)型細菌中含有的多角形細胞內(nèi)含物，起二氧化碳固定作用)、脂肪粒(貯存脂肪的場所)、硫滴(為某些化能自養(yǎng)的硫細菌貯存的能源物質(zhì))、磁粒(少數(shù)磁性細菌細胞內(nèi)特有的串狀四氧化三鐵的磁性顆粒，可感知地球磁場)、氣泡(由蛋白質(zhì)膜構(gòu)成的充滿氣體的泡狀物，常見于光合細菌和水生細菌，可調(diào)節(jié)細胞比重、加大菌體浮力、吸收空氣中的氧氣)。

(4)核質(zhì)：由單一密閉環(huán)狀DNA分子反復(fù)回旋卷曲盤繞組成的松散網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。一般集中于細胞質(zhì)的中心區(qū)域。無核膜、核仁和有絲分裂器。因其功能與真核細胞的細胞核相似，決定細菌的遺傳變異，亦稱擬核。

(5)特殊結(jié)構(gòu)：

莢膜：某些細菌在細胞壁外包圍的一層粘液性物質(zhì)，一般由糖和多肽組成。具有免疫原性，作為血清型分型依據(jù)，用于鑒別細菌。

莢膜功能：

抵抗吞噬細胞的吞噬及消化作用。

抵抗有害物質(zhì)的損傷。

抵抗干燥。

貯藏養(yǎng)料，以備營養(yǎng)缺乏時重新利用。

作為透性屏障和離子交換屏障。

黏附作用。

細菌的信息識別作用。

莢膜的形成需要能量，與環(huán)境條件有密切關(guān)系。有莢膜的細菌形成粘液(M) 或光滑(S)菌落，失去莢膜后其菌落邊為粗糙型(R)型。

芽孢：有些G+菌在一定條件下，細胞質(zhì)高度濃縮脫水所形成的一種抗逆性很強的球形或橢圓形的休眠體。特有成分2, 6-吡啶二羧酸鈣鹽(DPA-Ca)(占整個芽胞干重的10%)能提高芽胞內(nèi)酶的熱穩(wěn)定性。另外，所有芽孢均含有小酸溶性芽胞蛋白(SASPs)，SASPs在芽胞中濃度很高，為芽胞所特有。SASPs可與DNA緊密結(jié)合，保護DNA，并在芽胞萌發(fā)時作為碳源和能源。

多數(shù)菌1個菌體僅形成1個芽孢，但有些菌體會生成兩個芽孢，如堅強芽孢桿菌。由于芽孢是在細胞內(nèi)形成，所以也稱為內(nèi)生孢子。但是，芽孢無繁殖功能。

作為整個生物界中抗逆性最強的生命體，是否能消滅芽孢是衡量各種消毒滅菌手段的最重要的指標。

產(chǎn)生芽孢的種屬：

芽孢桿菌屬

梭狀芽孢桿菌屬

芽孢八疊球菌屬

芽孢乳桿菌屬

孢螺菌屬

脫硫腸狀菌屬

芽孢的耐熱機制-滲透調(diào)節(jié)皮層膨脹學(xué)說：

芽孢的耐熱性在于芽孢衣對多價陽離子和水分的透性很差以及皮層的離子強度很高，使皮層產(chǎn)生了極高的滲透壓去奪取核心中的水分，造成皮層的充分膨脹和核心的高度失水，失水的核心賦予芽孢極強的耐熱性。另外，皮層中的DPA-Ca穩(wěn)定芽孢中的大分子，增強芽孢的耐熱性。

伴胞晶體：少數(shù)芽孢桿菌，如Bacillusthuringiensis (蘇云金芽孢桿菌)，在形成芽孢的同時會在芽孢旁形成一個菱形或雙錐形的堿溶性蛋白晶體(即δ內(nèi)毒素)即為伴胞晶體。其干重可達芽孢囊的約30%，由18種氨基酸組成，大小約0.6×2.0 μm。伴胞晶體對200多種昆蟲尤其是鱗翅目昆蟲的幼蟲有毒殺作用，因此可用做生物農(nóng)藥。

孢囊：一些固氮菌在外界缺乏營養(yǎng)的條件下，由整個營養(yǎng)細胞外壁加厚、細胞失水而形成的一種抗干旱但不抗熱的休眠體。

鞭毛：在某些細菌菌體上具有細長而彎曲的絲狀物。鞭毛的長度常超過菌體若干倍。在某些菌體上附有細長并呈波狀彎曲的絲狀物，少則1-2根，多則可達數(shù)百根。鞭毛是細菌的運動器官，具有化學(xué)趨向性和免疫原性(稱為H抗原)。

鞭毛著生位置：

偏端單生型：只在菌體一端長一根鞭毛。

兩端單生型：菌體兩端各長一根鞭毛。

偏端叢生型：菌體一端生出一束鞭毛。

兩端叢生型：菌體兩端各生一束鞭毛。

周生型：菌體周身長有鞭毛。

菌毛：某些細菌的表面上伸出的中空毛發(fā)狀結(jié)構(gòu)。其主要成分為菌毛蛋白，與細菌間或細菌和動物細胞黏合有關(guān)。細菌細胞接合過程中是供體細胞向受體細胞傳遞DNA的通道。有時亦稱傘毛、纖毛、線毛。一般情況下，菌毛比鞭毛更細、短、直、硬。

普通菌毛遍布菌細胞表面，每菌可達數(shù)百根。普通菌毛是細菌的粘附結(jié)構(gòu)，能與宿主細胞表面的特異性受體結(jié)合，是細菌感染的第一步。因此，菌毛和細菌的致病性密切相關(guān)。

性菌毛僅少數(shù)G-菌具有，且數(shù)量少，1-4根，比普通菌毛長、粗，中空呈管狀。性菌毛由F質(zhì)粒編碼，故又稱F菌毛。與接合(帶有性菌毛的F+菌與無性菌毛的F-菌相遇時，性菌毛與其相應(yīng)受體結(jié)合，F+菌的質(zhì)?；?/span>DNA可通過性菌毛進入F-菌體內(nèi))有關(guān)。

5. 細菌的繁殖

(1)細菌繁殖的條件：

營養(yǎng)物質(zhì)，如碳源、氮源等。

pH：細菌生長的最適pH為7.0-7.6。

溫度：如大腸桿菌生長的最適溫度為37℃。

氣體環(huán)境：氧氣、二氧化碳等。

(2)細菌繁殖的過程：

核的分裂

隔膜形成

形成橫隔壁

子細胞分離

代時：細菌分裂數(shù)量倍增所需要的時間。多數(shù)細菌繁殖一代所需時間約為20-30 min。但少數(shù)細菌代時較長，如結(jié)核分枝桿菌代時為18-20 h。

(3)細菌繁殖的方式：

多數(shù)進行簡單的無性繁殖過程，即以二分裂為主，其它方式如不等二分裂、出芽繁殖、三分裂、多分裂等。

(4)細菌細胞壁的合成：

“背靠背合成”方式：如鏈球菌和某些G+球菌。

“分散合成”方式：大腸桿菌等G-桿菌。

6. 細菌的群體特征

(1)在固體培養(yǎng)基上的群落形態(tài)：

菌落：在固體培養(yǎng)基上，肉眼可見的，有一定形態(tài)的子細胞集團。

菌苔：多個純種菌落連成一片即形成菌苔。

特別細菌類群的群體特征：

沒有鞭毛不運動的細菌，特別是球菌，常形成較小、較厚、邊緣較整齊的菌落；有鞭毛的細菌則較大而扁平，邊緣波狀、鋸齒狀等。

有莢膜的細菌菌落較大并且表面光滑，而無莢膜的則表面較粗糙。

具有芽孢的細菌菌落表面常有褶皺并且不透明。

(2)在液體培養(yǎng)基上的群落形態(tài)：

渾濁。

沉淀。

菌醭、菌膜、菌環(huán)等。

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