绪论及原核生物结构

微生物（第二版，邓子新）：自然界中体形微小、结构简单、肉眼一般看不见，必须借助光学显微镜或电子显微镜才能观察到的微小生物的总称。

绪论

• 微生物学发展史
  • 初创
    • 微生物发现
      • 两个虎克
        • 列文虎克
          • 首次观察到了细菌
        • 虎克
          • 发明显微镜
  • 奠基时期
    • 巴斯德
      • 否定自然学说
        • 高山实验
          • 微生物无处不在
        • 长颈瓶实验
        • 巴斯德烧瓶实验
      • 微生物学实验方法
        • 巴氏消毒
        • 显微操作
        • 灭菌
    • 科赫
      • 科赫法则
        • 在每一病例中都能找到相同的微生物，且在健康者体内不存在
        • 要从宿主体内分离出该微生物并在培养基中得到纯培养物
        • 用这种微生物的纯培养物接种健康而敏感的宿主，同样的疾病会出现
        • 从发病的实验宿主中能再次分离培养出这种微生物
      • 炭疽病
      • 首创细菌染色和纯培养技术
        • 固体培养基
    • 普通微生物学的兴起
      • 贝耶林克
        • 病毒学的建立
• 微生物研究的技术
  • 无菌技术（aseptic technique)
    • 在分离、转接及培养纯培养物时防止其被其他微生物污染，其自身也不污染环境的技术
    • 无菌技术的前提是灭菌
      • 高压蒸汽灭菌
        • 一般为：121度，25-30min
      • 高温干热灭菌
        • 140-160度，2-3h
  • 分离培养技术
    • 培养基（culture medium）
      • 人工配制的、适合微生物生长繁殖或者积累代谢产物的营养基质
      • 早期采用的分离纯化法为液体培养基稀释法
      • 培养皿（平板）的发明
        • 固体培养基
    • 菌落（colony）
      • 单个或聚集成一团的微生物在适宜的固体培养基表面或内部生长、繁殖到一定成都可以形成肉眼可见的，有一定形态结构的细胞生长群体。
      • 菌苔（lawn）
        • 固体培养基表面形成的众多菌落连成一片
    • 选择培养分离
      • 从混杂的微生物群体中选择性的分离出某种或某类微生物而配制的培养基
      • 富集培养
        • 针对某种微生物的生理代谢特点，设计适合于该种微生物生长繁殖条件，使其旺盛生长，从而在混杂的微生物群落中成为优势种
    • 二元培养物
      • 培养物中含有两种微生物，而且有意识的保持二者之间的特定关系的培养物
  • 显微镜与显微技术
    • 暗视野显微镜
      • 光来自侧面，观察生活细菌的运动性
    • 相差显微镜
      • 扩大相位差，在不染色情况下观察活细胞或其内部细微结构
    • 荧光显微镜
      • 免疫、环境微生物学、分子生物学，多色标记，三维影像
    • 电子显微镜
      • 精细结构的观察
    • 激光扫描共聚焦显微镜
      • 三维空间结构、定量分析、动态测量
• 病毒的培养
• 纯培养物（pure culture）
  • 只有一种微生物的培养基
• 培养物（culture）
  • 在人为规定的条件下培养、繁殖得到的微生物群体。
• 微生物
  • 自然界中体形微小、结构简单、肉眼一般看不见，必须借助光学显微镜或电子显微镜才能观察到的微小生物的总称

原核生物的结构与功能

• 细胞膜
  • 细菌细胞膜
    • 磷脂双分子层
    • 许多细菌有类何帕烷（类似甾醇）
  • 古菌细胞膜
    • 磷脂由醚键将甘油和特定的疏水尾（异戊二烯重复单元）连接而成
    • 存在独特的单分子层膜或单、双分子层混合膜
• 细菌细胞壁与革兰氏染色
  • 细菌细胞壁
    • 包在细菌细胞表面、内测紧贴细胞质膜的、较为坚韧、具弹性结构，主要由肽聚糖构成
    • 肽聚糖
      • N-乙酰胞壁酸和N-乙酰葡糖胺通过肽尾交联而成的多聚物
  • G+菌细胞壁
    • 特有成分：磷壁酸
  • G-菌细胞壁
    • 肽聚糖层
    • 外膜蛋白
    • 周质空间
    • 外膜层
      • 脂多糖（特有成分）
        • 由类脂A（G-菌内毒素的毒性中心）、核心多糖、O-特异侧链
  • 革兰氏染色
    • 初染（结晶紫）——媒染（碘液）——脱色（乙醇）——复染（蕃红）
    • G+菌呈紫色
      • 乙醇使厚肽聚糖层脱水，造成壁上小孔收缩，不溶性的结晶紫-碘复合物不能洗出
    • G-菌呈红色
      • 乙醇容易透过富含脂质的外膜，抽提外膜中的脂质，使孔隙增大，而其薄薄的肽聚糖层交联度不高，孔隙大，无法阻止乙醇溶解的结晶紫-碘复合物的通过
  • 细胞壁与细菌抗性
    • 溶菌酶
      • 肽聚糖β-1，4糖苷键
    • 青霉素
      • 肽聚糖，对革兰氏阳性菌更有效
• 缺壁细菌
  • 实验室或宿主体内形成
    • 缺壁突变
      • L型细菌
        • 在某些条件下，自发突变而形成的遗传稳定的细胞壁缺陷细菌
    • 人工去壁
      • 原生质体
        • 基本去尽，一般为G+菌
      • 原生质球
        • 部分去掉，一般为G-菌
  • 自然界长期进化中形成
    • 支原体
• 古菌细胞壁
  • 成分
    • 无真正的肽聚糖，由假肽聚糖、多糖、糖蛋白或蛋白质构成
• 抗酸细菌的细胞壁和抗酸染色
  • 抗酸染色
    • 石炭酸复红温染——盐酸酒精脱色——美蓝染色
    • 抗酸菌——红色；非抗酸菌——蓝色
  • 抗酸细菌
    • 是一类细胞壁中含大量分枝菌酸等蜡质的革兰氏染色呈阳性的特殊细菌，因其被酸性复红然上色后，就不能再被盐酸乙醇脱色。
    • 分枝菌酸——与肽聚糖相连；索状因子——毒力中心
• 颗粒状内含物
  • 碳源贮藏颗粒：聚-B-羟基丁酸
  • 磷贮藏物：异染粒
  • 硫粒
    • 环境中H2S含量高时在体内积累S，不足时，S氧化为硫酸盐，提供能量
  • 磁小体
    • 主要成分为Fe3O4.Fe3S4
  • 羧酶体
    • 利用卡尔文循环固定二氧化碳的多面体形细胞内含物
• 内含物
  • 内生芽孢
    • 某些细菌在特定的时期，可在细胞内形成一个圆形或椭圆形的特化结构
    • 结构
      • 芽孢外壁
      • 芽孢衣
      • 皮层
        • 2，6-吡啶二羧酸钙盐DPA-Ca(核心也有)
          • 同肽聚糖一起赋予皮层吸水性，夺取核心水分
      • 核心壁
      • 核心（完整的细胞）
        • 小分子酸性蛋白
          • 与DNA紧密结合，使其结构更为紧密，提高了核心对紫外线、干燥及干热的抗性
          • 作为芽孢形成新营养细胞的碳源和能源
    • 芽孢的萌发
      • 失去DPA-Ca，SASPs降解
• 细胞表面结构与功能
  • 细菌鞭毛与菌体运动
    • 半固体培养基鉴定细菌的鞭毛
    • 鞭毛：某些细菌细胞表面着生的一至数条长丝状附属物
    • 端生鞭毛、端生丛毛、周生鞭毛
    • 运动功能
      • 旋转运动
    • 趋性
      • 原核生物在自然界中常遇到物理或化学梯度，细胞通过朝向或背向信号分子对这些梯度做出反应的方向性的运动
      • 趋化性、趋光性
  • 菌毛和性毛
    • 细胞表面伸出的由蛋白质组成的中空管丝状结构
    • 菌毛—存在数量多，功能为附着
    • 较长，每个细胞只有一至数根，一般多见与G-菌
  • 糖被结构
    • 包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定、由多糖和蛋白质组成的胶状物质
    • 荚膜
      • 在一定营养条件下，部分细菌能够向细胞外分泌一些胶粘性物质，并附着在细胞的表面
      • 由多糖和多肽组成
      • 功能：避免细胞干燥，吸附（与致病能力相关）
    • 粘液层
    • 菌胶团
      • 不同细胞的荚膜连在一起，形成一个内含多个菌体的胶团
    • S层
      • 一层包裹在原核生物细胞壁外、由大量蛋白质或糖蛋白亚基以方块形或六角形排列的连续层
  • 菌鞘与菌杆
• • G-菌
    • 由L、P、S、M四个环组成，L嵌在外壁层，P在内壁层，S在壁膜间隙，M嵌入细胞膜
  • G+菌
    • 由S、M两个环组成，S在壁膜间隙，M嵌入细胞膜
• 细胞在去除细胞壁后，留下的由细胞膜包裹的脆弱而柔软的活细胞
• 与真核的区别
  • 原核
    • 蛋白质含量高，一般无甾醇（支原体除外）
  • 真核
    • 蛋白质含量低，有甾醇
• 原核生物大小
  • 个体微小，比表面积大
• 原核生物形态
  • 球菌
    • 不易变形，耐干燥
    • 双球、链球、四联球，、八叠球、葡萄球菌
  • 杆菌
    • 易于吸收营养
    • 单杆、双杆、链杆、球杆菌
  • 螺旋菌
    • 螺旋状移动，阻力小
    • 弧菌、螺旋菌、螺旋体
  • 丝状
    • 放线菌的形态
  • 其他形态
• 微生物类群
  • 原核、真核、非细胞生物