绪论
微生物：一切肉眼看不清或看不见的微小生物的总称，需要用到显微镜才能观察到。
微生物特点：
(1)体积小，面积大；
(2)生长旺，繁殖快；
(3)吸收多，转化快；
(4)适应强，易变异；
(5)分布广，种类多。
发展史：
(1)史前时期——微生物无意识利用时期；
(2)初创时期——微生物形态认识时期（列文虎克）；
(3)奠基时期——微生物独立学科时期（巴斯德——巴氏消毒；科赫——科赫法则）；
(4)发展时期——微生物生理生化时期（布希纳——发现酶）；
(5)成熟时期——微生物分子生物学时期（沃森、克里克——DNA双螺旋结构）。
第一章原核微生物
定义：广义细菌，指一大类细胞核无核膜包裹，只存在称作“核区”的裸露DNA的原始单细胞生物，核区只有一条双螺旋结构的脱氧核糖核酸构成的染色体。
分类：真细菌和古生菌。
外表特征：粗分为细菌（狭义）、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣原体。
第一节细菌的形态大小与排列
细菌：是一类形态微小、结构简单、以二分裂方式繁殖和水生性较强的原核生物。
一、细菌大小
细菌单位：μm（微米，10-6m）
亚细胞单位：nm（纳米，10-9m）
二、细菌形态与排列方式
外表特征：形态、大小、细胞间排列
基本形态：球菌、杆菌、螺旋菌
少数形态：丝状、三角形、方形和圆盘形等
杆菌最多，球菌次之，螺旋菌最少
（一）球菌
根据分裂方向及相互间连接方式，可分为单球菌、双球菌、四链球菌、链球菌、八叠球菌、葡萄球菌。
（二）杆菌
外形：短杆状、棒杆状、梭状、分支状、螺杆状等
排列：链状、“八”字状、鞘衣包丝状等
（三）螺旋菌
根据螺旋环数量，可分为
弧菌：螺旋不足1环
螺菌：2～6环，小型、坚硬
螺旋体：高于6环，体长、柔软
三、细胞染色
1、染料
酸性染料：伊红、酸性品红、刚果红
碱性染料：结晶紫、孔雀绿、沙黄、美兰
脂溶性染料：苏丹黑
2、革兰氏染色
革兰氏染色把细菌分成两类，革兰氏阳性菌G＋经革兰氏染色成为紫色，革兰氏阴性菌G－经革兰氏染色成为红色。
步骤：涂片-干燥-固定-初染-水洗-媒染-水洗-脱色-水洗-复染-水洗-干燥-镜检。
初染：细菌涂片经草酸铵结晶紫染1min，成为紫色；
媒染：碘液浸1min，形成结晶紫－碘的复合物；
脱色：用95％酒精浸20～30s；
复染：用红色染料沙黄等染1min。
机理：
在染色中，细胞壁内形成一种不溶于水的结晶紫-碘复合物，这种复合物可被乙醇(或丙酮)从G-菌细胞内抽提出来，但不能从G+菌中抽提出来。
G+菌细胞壁厚，肽聚糖含量高，网层次多和交联致密，脂质含量低或没有，经乙醇处理后，因失水而网孔缩小，渗透性降低，结晶紫-碘复合物不能外流，于是保留初染的紫色。
G-菌细胞壁薄，肽聚糖含量较少，网层薄和交联度差，外膜层脂质含量高，经乙醇处理后，脂质被溶解，渗透性增高，结晶紫-碘复合物外渗，细胞被番红复染成红色。
三、细菌的群体形态
菌落：一个细菌或几个细菌在固体培养基上生长繁殖而形成的肉眼可见的群体。
第二节细菌的细胞结构
按分布部位
l表层结构：细胞壁、细胞膜、荚膜
l内部结构：细胞质、核蛋白体、核质、质粒及芽孢
l外部附件：鞭毛、菌毛
按功能
l基本结构：细胞壁、细胞膜、细胞质和核区等
l特殊结构：鞭毛、菌毛和性毛、糖被（含荚膜和黏液层）、芽孢等
一、基础结构
（一）细胞壁
生理功能：
固定细胞外形，提高机械强度，免受渗透压等外力损伤；为细胞生长、分裂和鞭毛运动所必需；阻碍大分子有害物质（抗生素和水解酶）进入细胞；赋予细菌特定的抗原性及对抗生素和噬菌体的敏感性。1、G＋菌细胞壁特点
l厚度大（20~80nm，40层左右网状分子）
l化学组分简单（60~95％肽聚糖，10~30％磷壁酸）
肽聚糖的结构：聚糖部分：只有N－乙酰葡糖胺和N－乙酰胞壁酸两种糖，以β-1,4糖苷键连接；四肽尾或四胎侧链；肽桥或肽间桥。
四肽尾：L－Ala，L－Glu，L－Lys和L－Ala组成。
磷壁酸生理功能
浓缩Mg2+、Ca2+,提高细胞膜的合成酶活力；贮藏元素；调节自溶素活力，防止细胞自溶死亡；噬菌体的特异性吸附受体；G＋菌特异的表面抗原，可用于菌种鉴定；保护某些致病菌。2、G-菌细胞壁特点
l厚度：较G＋菌薄，肽聚糖层2~3nm，含量低，故机械强度比G＋菌弱；
l化学组分：复杂，层次多，不含磷壁酸，在肽聚糖外面覆盖厚厚的外壁层（外膜）
l外膜：脂多糖、磷脂、脂蛋白三层构成。
脂多糖的生理功能：
(1)脂多糖有选择吸收功能、提高细胞的透性；
(2)脂多糖负电荷极强，类似磷壁酸，可浓缩Mg2+、Ca2+；
(3)脂多糖结构多样，可决定G-细胞壁抗原的多样性；
(4)类脂A是G-病原菌的毒力物质基础。
3、古生菌细胞壁
化学成分：差别大，不含真正的肽聚糖，含假肽聚糖、多糖、糖蛋白、蛋白质。
假肽聚糖（甲烷杆菌属）：
多糖骨架：N－乙酰葡糖胺，N－乙酰塔罗糖胺糖醛酸，β－1，3－糖苷键（不被溶菌酶水解）连接
肽尾：L－Glu，L－Ala和L－Lys组成
肽桥：一个L－Glu组成
4、缺壁细胞（L型细胞、原生质体、原生质球、支原体）
形成机理：青霉素——作用在肽聚糖的肽桥；溶菌酶——作用于肽聚糖的β－1，4－糖苷键。
原生质体的形成：通过溶菌酶除尽原细胞壁或用青霉素等抑止新细胞壁合成后，得到一层细胞膜包裹的圆球状渗透敏感细胞，只能用等渗或高渗培养液保存。
（二）细胞膜：又称细胞质膜，紧贴着细胞壁、包围着细胞质的一层柔软、脆弱、富有弹性的半透性薄膜。
结构：
(1)膜主体为磷脂双分子层；
(2)双分子层为液态，具有流动性；
(3)整合蛋白疏水溶于磷脂内；
(4)周边蛋白疏水与极性头相连；
(5)磷脂和蛋白质间无共价键；
(6)磷脂如海洋，周边蛋白漂浮在其上，整合蛋白似冰山在内做横向运动。
注意：原核生物除枝原体外，细胞膜一般不含甾醇。
生理功能
控制细胞内外营养物质和代谢产物的运送；维持细胞内正常渗透压的结构屏障；合成细胞壁和糖被有关成分的重要场所；进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地；参与能量代谢；是鞭毛的着生点，提供鞭毛运动所需能量；存在特定受体分子，可探测环境。整合蛋白（膜内在蛋白）：嵌埋在磷脂双层，具有运输功能的蛋白质。
周边蛋白（膜外在蛋白）：在磷脂双层漂浮的具有催化作用的蛋白质。
（三）细胞质和内含物
细胞质：细胞膜内除核区外的透明、胶体状、颗粒状物质的总称。
生理功能：含丰富酶系，是营养物质合成、转化、代谢的场所。
核糖体的生理功能：细胞合成蛋白质机构。
间体：由细胞膜内褶形成的囊状构造，其内充满管状或层状的泡囊，一般位于细胞分裂处或附近。
功能：参与隔膜的形成；与核分裂有关；功能类似线粒体。
聚-β-羟基丁酸功能：贮存碳源、能源；降低细胞内渗透压。
硫粒的功能：好氧硫细菌的能源；厌氧硫细菌的电子供体。
异染粒功能：贮存磷元素和能量，降低渗透压。
羧酶体的功能：自养细菌固定CO2的场所。
气泡的功能：调节细胞比重，加大菌体的浮力，借气泡漂浮能力，使其漂浮在合适的水层中，使无鞭毛菌在合适环境中生长。气泡吸收空气，空气中氧气可供代谢需要。
磁小体的功能：使细菌向有利的环境方向运动，可用于生物传感器。
（四）核区：无核仁、核膜，仅有一核区；核区仅有一条双螺旋结构的染色体，染色体主要为DNA，还有少量RNA和蛋白质，但无组蛋白。
功能：负载遗传信息
二、特殊结构
（一）荚膜和糖被
荚膜的主要成分：多糖、多肽或蛋白质，多糖居多。
1.保护作用；
荚膜富含水分，可保护细胞免于干燥能抵御宿主白细胞的吞噬透性系统，避免重金属离子的伤害防止噬菌体的吸附和裂解2.贮藏养料，营养缺乏时重新利用；
3.细胞间细胞识别；
4.堆积代谢废物；
5.表面附着作用；
6.有些病原菌的毒力因子。
（二）鞭毛
周生鞭毛菌：鞭毛长在四周，直线运动，速度慢
端生鞭毛菌：鞭毛长在一端或两端，翻滚运动，方向多变，速度快
原核鞭毛构造：鞭毛丝、鞭毛钩、基体
（三）菌毛：无运动性，但可使细胞黏附在固体物表面。
（四）纤毛：是细菌传递游离基因的器官，是细菌结合时遗传物质的通道。
（五）芽孢：某些细菌在生长发育后期，可在细胞内形成一个圆形或椭圆形、壁厚、含水量极低、抗逆性强的休眠体。
1、本质：不是细菌生活周期的必经阶段，也不是其繁殖的一种形式，更不是对环境的消极反应，而是一种生命形式，一种独立的休眠体。
2、芽孢抗热机制：
含水量低、壁厚而致密，芽孢中酶分子量小，比较耐热。芽孢衣对水分和多价阳离子渗透性差，皮层离子强度高，渗透压较高，夺取核心部分水分，使核心部分高度失水，因此产生抗热性。DPA-Ca，它能稳定芽孢中生物大分子，以增加其抗热性。3、芽孢萌发
概念：休眠状态的芽孢变成营养状态细菌的过程。
变化：芽孢透性增加，芽孢中的酶活性增加，皮层吸收膨胀。
包含：活化、出芽、生长3个阶段
活化：热处理、低pH、强氧化剂
4、芽孢的构造
l孢外壁：脂蛋白，厚而致密，透性差。（有的芽孢无次层）
l芽孢衣：疏水角蛋白，抗酶解、抗药物、多价阳离子难通过。
l皮层：芽孢肽聚糖、DPA-Ca，体积大，渗透压高，含水量大。
l核心（芽孢原生质体）
芽孢壁：含肽聚糖，发展成新的细胞壁
芽孢膜：含磷脂、蛋白质，发展成新的细
芽孢质：含DPA-Ca、核糖体、RNA和酶类
芽孢核区：含DNA
三、细菌的繁殖方式
主要裂殖，少数芽殖，也有少量有性繁殖。
第四节放线菌
放线菌：是一类单细胞、呈丝状生长、不运动，以孢子繁殖和陆生性很强的G＋原核生物。
菌落：菌丝从一个中心向四周辐射，呈放射状生长，因此得名。
气味：产生土腥味素，引起泥土特有的泥腥味。
