第2章 微生物主要类群的形态、结构和功能

第二章、微生物主要类群的形态、结构和功能

本章概述： 微生物世界包含了相当多样化的类群。按照现代生物

学的观点，微生物可分为细胞型微生物和非细胞型微 生物，凡具有细胞形态的微生物统称为细胞型微生物， 细胞型微生物又根据细胞的结构不同分为原核微生物 和真核微生物。 本章主要介绍与农业、食品工业关系紧密的一些微生

物类群的形态结构、功能及其繁殖方式与过程。 这些主要类群包括细菌、放线菌、霉菌、酵母菌和病

毒。

第一节、细菌(Bacteria)细菌是一类个体微小、形态简单，具有细胞壁、靠二 分裂繁殖的单细胞原核微生物。在自然界中细菌是分 布最广、数量最多的一类生物，并与食品关系最为密 切。是食品理论、工业发酵和酿造研究的主要对象， 也是导致食品腐败的主要类群。 一、细菌的基本形态及空间排列 二、细菌的大小及其测定方法 三、细菌细胞结构及其功能 四、细菌的繁殖方式与过程 五、细菌的菌落形态及其意义

一、细菌的基本形态及空间排列 细菌的基本形态有球状、杆状和螺旋状,

分别被称为球菌、杆菌和螺旋菌。各类 群基本形态比较稳定。菌体细胞形态和 排列具有种的特异性，是进行分类的依 据之一。

(一)球菌(Coccus)

是一类菌体呈球形或近似球形的细菌。根据繁殖时细胞分裂面的方 向不同以及分裂后菌体间相互黏附的松紧程度和组合状态不同，可分为 六种不同的排列方式(图2-1)。 1.单球菌 如尿素小球菌 (Micrococcus ureae)。 2.双球菌 如肺炎双球菌 (Diplococcus pneumoniae)。 3.链球菌 如乳链球菌 (Streptococcus lactis) 4.四联球菌 如四联小球菌 (Micrococcus tetragenus)。 5.八叠球菌 如乳酪八叠球菌 (Sarcina casei) 6.葡萄球菌 如金黄色葡萄球菌 (Staphylococcus aureus)

(二)杆菌(Bacillus)菌细胞呈杆状的细菌称为杆菌。

长杆菌:(长:宽>2) 杆菌: :(长:宽=2) 短杆菌: :(长:宽<2) 两端呈钝圆状或半圆状: 两端呈平截状或称刀切状: 菌体一端膨大(棒状杆菌)。 杆菌在培养条件下 有的呈单个存在，如大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli); 有的呈链状排列，如枯草芽包杆菌(Bacillus subtilis); 有的呈栅状排列或“V”排列，如棒状杆菌(Corynebacterium).

(二)杆菌(Bacillus)

(二)杆菌(Bacillus)

大肠杆菌

金黄色葡萄球菌

(三)螺旋菌(Spirillum)弯曲的杆菌称为螺旋菌。按照其弯曲的程度不同， 可分为弧菌(Vibrio)和螺旋菌(Spirillum)两种 (图2-3)。

1.弧菌

菌体仅一个弯曲,

呈弧形或逗号形如霍乱弧

菌(Vibrio cholerae)。

2.螺旋菌 菌体有多个弯曲，回转呈螺旋状如小螺菌 (Spirillum minor)。

二、细菌的大小及其测定方法(二)细菌的大小测定技术 几种细菌的大小 (一)细菌的大小与表示方法显微测微尺法： 菌 种 大小(μ m) 细菌的个体很小，通常以微米(μ m)作为测量单位 物镜测微尺有一1mm长的刻度线，刻有100个小 乳链球菌(Streptococcus lactis) 0.8~1 细菌大小的表示方法因不同形态的细菌而异 金黄色葡萄球菌(Staphylococcus m; ) 1.0~1.5 格，即每格代表10μ aureus –球菌: 一般用其直径表示，通常介于0.5~2μ m之间； 尿素小球菌(Micrococcus ureae) 0.5~0.8 目镜测微尺也刻有100小格，其每格所代表的长 –杆菌: 用其长和菌细胞直径(宽)来表示，长和宽之间用 大肠杆菌(Escherichia coli) 1.2~3.0×0.8~1.2 度可用物镜测微尺进行校准。 4~6×0.8~1.2 一连字符“×”连接起来，杆菌的大小差异较大，一般杆 枯草杆菌(Bacillus subtilis) 菌的大小为：1~5×0.5~1μ m ; 1~3×0.3~0.6 肉毒梭菌(Clostridium botulinium) 之后可在显微镜下对细菌细胞进行测量。 霍乱弧菌(Vibrio 其大小表示方法与杆菌相同，螺旋菌的长度仅表 1~3.2×1.0~1.5 显微照相法： cholerae) –螺旋菌: 红色螺菌(Spirillum rubrum) 1~2×0.5 示其两端的空间距离。一般在进行形态鉴定时，尚需测定 菌细胞的螺旋度、螺距等指标。–值得注意的是，菌体的大小具有种的稳定性，但也受染色方法、 培养基、菌龄、渗透压等外界因素等影响。有关细菌大小的记载， 通常是平均值或代表性数字。

三、细菌细胞结构及其功能细菌的结构可分为一般 结构和特殊结构两部分 基本结构是任何细菌都 有的，包括细胞壁、细 胞膜、拟核、核糖体及 细胞质和内含物； 特殊结构是只有某些种 类的细菌才有，而且对 细菌的生命活动并非必 需的结构，包括荚膜、 芽孢、鞭毛和纤毛等部 分

(一)细菌细胞的基本结构1.细胞壁(cell wall) 细胞壁是位于细胞最外层的一层坚韧而略具弹性的结 构。约占细胞干重的10%~25%;在一般光学显微镜下 不易观察到。

(1)细胞壁的结构 革兰氏染色实验： 结晶紫(1min)→水洗 →碘液(1min)→水洗→ 95%乙醇处理30S→水洗→ 藩红染色( 2 min) → 水洗→ 干燥→镜检出现 两种情况： 兰紫色： 革兰氏阳性菌 红 色： 革兰氏阴性菌 出现不同结果的根本原因 在于细胞壁的结构不同。

(1)细胞壁的结构1)革兰氏阳性菌的细胞壁G+菌细胞壁是一层，厚约20~

80nm ,由肽聚糖网架结构填充磷壁质和少量脂类组成。其中肽聚 糖含量高，约占细胞壁重的40%~

90%,且网

状结构致密。肽聚糖(peptidoglycan):由 N-乙酰葡萄糖胺(NAG)、N-乙酰胞 壁酸(NAM)和短肽聚合而成的多层 网状结构的大分子化合物。

(1)细胞壁的结构

(1)细胞壁的结构磷壁酸：为多元醇(核糖醇或甘油)和磷酸的复合物。根据多元醇的种类不同可分为核糖醇型磷壁质和甘油型磷壁质两类。一 般只有G+菌的肽聚糖层网架结构中填充有磷壁酸。

(1)细胞壁的结构2)革兰氏阴性菌的细胞壁G-菌细胞壁分两层，厚约10nm,外层为脂蛋白和脂多糖层，内层 为肽聚糖层。肽聚糖含量低，约占细胞壁干重的5%~10%,且网状 结构疏松。