1.2 项目一 任务2 细菌染色及形态观察课件PPT

这是一份生物全一册本册综合课堂教学课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了学习目标，任务引入，任务分析，相关知识，细菌的形态与大小，细菌的细胞结构与功能，细菌的繁殖，细菌的染色方法，操作步骤，常用染色剂等内容，欢迎下载使用。

1.掌握细菌的结构。2.了解常用的细菌染色方法和染色剂。3.掌握细菌染色原理。4.能正确进行细菌简单染色、革兰氏染色。5.熟练使用显微镜观察微生物并绘图。
微生物形态特征是分类鉴定的重要依据，而微生物细胞个体微小、无色透明，在普通光学显微镜下难以将其与背景区分而看清楚，难以识别其形态和结构。所以，在利用光学显微镜对微生物进行观察前，需要用染料对微生物进行染色，使着色细胞或结构与背景形成鲜明对比，以便能够更加清晰地观察微生物细胞形态及结构特征。
在食品微生物检验工作中，需要经常使用微生物染色技术来观察食品中检出细菌的形态特征，并进行分类鉴定，进而判断食品中微生物的污染情况。因此，细菌染色技术是食品微生物检验工作者必须掌握的一项技术。本任务将对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、乳酸杆菌和金黄色葡萄球菌进行染色，并观察其形态。
要完成本任务，首先应了解细菌的形态与大小、细菌的细胞结构与功能以及细菌的繁殖和染色方法。
细菌的细胞结构与功能
细菌是单细胞原核微生物，个体微小、形态简单，以二等分裂方式繁殖。在自然界中，细菌分布最广泛、数量最多，与人类关系极为密切。
不同细菌的形态可以说是千差万别，丰富多彩。但就单个有机体而言，其基本形态可分为球状（见图1-2-1）、杆状（见图1-2-2）和螺旋状（见图1-2-3）三种。
除了这三种基本形态外，还有许多其他特殊形态的细菌，如星形、方形和三角形细菌等，如图1-2-4所示。
细菌个体很小，必须在显微镜下才能看见。测量细菌大小的单位是微米，符号是μm。通常，幼龄菌比成熟的或衰老的细菌要大。不同种类微生物大小见表1-2-1。
表1-2-1 不同种类微生物大小 单位：μm
二、细菌的细胞结构与功能
细菌的细胞结构包括基本结构和特殊结构。细胞壁、细胞膜、细胞质、核质体为基本结构，荚膜、鞭毛、菌毛、芽孢为特殊结构。
细菌的细胞结构如图1-2-5所示。
细胞壁是细菌的基本结构，位于细胞表面，它是内侧紧贴细胞膜的较为坚韧、略具弹性的结构，占细胞干重的10%~25%。细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖。不同种类细菌细胞壁的结构和化学成分不同。
细胞壁的功能主要有：①维持菌体固有的形态；②保护细菌抵抗低渗环境，防止酶解；③参与菌体内外的物质交换；④菌体表面带有多种抗原分子，可诱发机体的免疫应答；⑤与运动有关。
细菌细胞膜是围绕于细胞质外面的双层膜结构，是一个高度可选择渗透性的屏障，由磷脂和多种蛋白质组成。主要功能：①是分隔细胞内部与外界的屏障；②物质转运；③生物合成；④分泌和呼吸。
细胞膜中的磷脂由一个溶于水的“头部”（亲水部分）和两条脂肪酸链构成的“尾部”（疏水部分）组成，如图1-2-7所示。在磷脂双分子层中，其亲水端朝向膜内、外部两表面层，疏水端均朝向膜中央。
细胞质是被细胞膜包围着的除核质体外的一切透明、胶状颗粒物质的总称。主要成分是水、蛋白质、核酸、脂类，并有少量糖及无机盐。细菌细胞质与其他生物细胞质的主要区别是其核糖核酸含量高，可达细胞干重的15%~20%。细胞质具有生命物质所有的特征，含有丰富的酶系，是营养物质合成、转化、代谢的场所。它不断地更新细胞内的结构和成分，使细菌细胞与周围环境不断地进行新陈代谢。
细菌是原核细胞，不具有成形的细胞核。细菌的遗传物质称为核质或拟核，无核膜、核仁，只有一个核质体或称染色质体。没有固定形态，结构也很简单，功能与真核细胞的染色体相似，这是原核生物与真核生物的主要区别之一。核质由单一闭合环状 DNA分子反复回旋、卷曲、盘绕组成松散网状结构。
核质体又称核区，核区丝状物由双链、环状的 DNA 分子折叠缠绕而成。拉直后，其长度比细胞长度大若干倍。可见，细胞内的 DNA 必然是一种高度折叠缠绕、错综复杂的“超线圈”结构，这对于遗传性状的传递起着重要作用。正常情况下，一个菌体内只有一个核，而细菌处于活跃生长时，由于 DNA 的复制先于细胞分裂，一个菌体内往往有2~4个核。
很多细菌细胞质中，除染色体外还有质粒。它是存在于细菌染色体外或附加于染色体上的遗传物质。绝大多数由共价闭合环状双螺旋 DNA 分子构成，相对分子质量比细菌染色体小。
（1）芽孢某些细菌在一定的环境条件下，能在细菌内部形成一种圆形或椭圆形、壁厚、含水量低、抗逆性强的休眠构造。芽孢是生命世界中抗逆性最强的一种构造，具有较强的抗热、抗化学药物和抗辐射等能力。芽孢的休眠能力更为突出，在常规条件下，一般可保持几年甚至几十年不死亡。着生在不同细胞部位的细菌芽孢如图1-2-8所示。
（2）鞭毛运动性微生物细胞的表面着生有一根或数根由细胞内伸出的细长、波曲、毛发状的丝状体结构，称为鞭毛。它是细菌的“运动器官”。鞭毛需用电子显微镜才可观察到，或经特殊染色法使鞭毛增粗后才能在光学显微镜下看到。细菌鞭毛如图1-2-9所示。
（3）荚膜有些细菌生活在一定的营养条件下，可向细胞壁表面分泌一层松散、透明、黏度极大、黏液状或胶质状的物质，称为荚膜。这种物质具有一定的外形，厚约200nm 。荚膜含有大量水分，约占90%，还有多糖或多肽聚合物。大多数细菌的荚膜是多糖聚合物，炭疽芽孢杆菌、鼠疫耶氏菌等少数菌的荚膜为多肽聚合物。荚膜的形成既由遗传特性决定，又与环境条件有密切关系。
细菌在显微镜下的产荚膜如图1-2-10所示。
细菌一般进行无性繁殖。最主要的是二分裂法繁殖方式，即一个细菌细胞的细胞壁横向分裂，形成两个大小相等的子代细胞，如图1-2-11所示。
细菌分裂可分为四步：第一步是核复制，细胞延长；第二步是形成横隔膜；第三步是形成明显的细胞壁；第四步是细胞分裂，子细胞分离。除无性繁殖外，已证明细菌还存在着有性繁殖，不过频率很低。
细菌菌体微小，而且折光率低，在显微镜下，特别是在油镜下几乎与背景无反差，很难看清楚。如将其染色，使折光率增大，与环境形成鲜明对比，可以清楚地观察到细菌的形态、排列及某些结构特征。由于菌体的性质及各部分对某些染料的着色性不同，因此可以利用不同的染色方法来区别不同的细菌及其结构。
微生物染色方法一般分为简单染色法和复染色法两种。（1）简单染色法是用一种染料对微生物进行染色，但不能鉴别微生物。（2）复染色法是用两种或两种以上的染料对微生物进行染色，有协助鉴别微生物的作用，故也称鉴别染色法。常用的复染色法有革兰氏染色法和抗酸性染色法，此外还有鉴别细胞各部分结构的（如芽孢、鞭毛、细胞核等）特殊染色法。食品微生物检验中常用的是简单染色法和革兰氏染色法。
简单染色法是利用单一染料对细菌进行染色的一种方法。适用于菌体一般形态的观察。常用碱性染料进行染色，如美蓝、结晶紫、碱性复红等。细菌简单染色法的操作步骤如下：
（1）涂片。取干净载玻片，滴一滴无菌蒸馏水于载玻片中央，将接种环在火焰上烧红，待冷却后从斜面挑取少量菌种与载玻片上的水滴混匀，在载玻片上涂布成一均匀薄层，涂布面不宜过大。（2）干燥。最好在空气中自然晾干，为了加速干燥，可在微小火焰上方烘干。但不宜在高温下长时间放置，否则急速失水会使菌体变形。
（3）固定。将已干燥的涂片正面朝上，在微小火焰上通过2~3次，由于加热使蛋白质凝固而固着在载玻片上。（4）染色。在载玻片上滴加染色液（石碳酸复红、草酸铵结晶紫或美蓝任选一种）,使染色液铺盖涂有细菌的部位作用约1 min 。
（5）水洗。倾去染色液，斜置载玻片，在水龙头下用小股水流冲洗，直至水呈无色。（6）干燥。将载玻片倾斜，用吸水纸吸去涂片边缘的水珠（注意勿将细菌擦掉）。菌体染色后呈现的颜色，如图1-2-12所示。
（1）革兰氏染色法的原理革兰氏染色法是细菌学上最经典的、使用最广泛的一种染色方法。由丹麦细菌学家 Christian Gram 于1883年创立。
细菌革兰氏染色不仅可以观察其形态，而且可根据染色结果将细菌分为两大类：①革兰氏阳性菌（ G+ 菌），染色后呈紫色 ②革兰氏阴性菌（ G- 菌），染色后呈红色革兰氏染色的原理是基于细菌细胞壁的结构和化学组成的不同。
①革兰氏阳性菌：由于其细胞壁较厚，肽聚糖网层次较多且交联致密，故遇乙醇或丙酮脱色处理时，因失水反而使网孔缩小，再加上它不含类脂，故乙醇处理不会出现缝隙，因此能把结晶紫与碘复合物牢牢地留在壁内，使其仍呈紫色。
②革兰氏阴性菌：因其细胞壁薄，外膜层类脂含量高，肽聚糖层薄且交联度差，在遇脱色剂后，以类脂为主的外膜迅速溶解，薄而松散的肽聚糖网不能阻挡结晶紫与碘复合物的溶出，因此通过乙醇脱色后变无色，再经沙黄等红色染料复染，就使革兰氏阴性菌呈红色。番红染色液(沙黄)
细菌革兰氏染色操作流程如图1-2-13所示。
使结晶紫染色液与细菌结合更牢固。
（2）革兰氏染色法的实际应用意义①革兰氏染色法可把细菌分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌两大类；②革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的致病性不同，所致疾病各异；③对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌应选择不同抗菌物治疗。
微生物染色时使用染色剂。染色剂通过渗透、吸附、吸收和毛细作用等方式进入细胞。微生物学中使用的染色剂主要是苯的衍生物，主要分为以下三类：1.酸性染色剂、2.碱性染色剂、3.中性染色剂
酸性染色剂包括伊红、刚果红、藻红、苯胺黑（黑色染料）、苦味酸（黄色染料）和酸性复红（酸性品红）等。
拓展：苦味酸苦味酸发明于公元1771年，在发明之后近一个世纪时间里，一直用作黄色染料。后因为爆炸事故，爆炸性质才被人们发现，成为世界上最早的合成炸药。基于它用做黄色染料的历史和极强的染黄色能力，又被称为黄色炸药，曾广泛用于装填炮弹、航空炸弹、地雷、手榴弹等几乎所有军用弹药，早期战争中被广泛使用。
拓展：苦味酸由于苦味酸容易与弹体金属反应，所以时常发生弹药的意外爆炸，造成士兵伤亡。1917年12月6日加拿大的哈利法克斯大爆炸造成了2000余人死亡，就是由于苦味酸炮弹的安全事故造成的。1902年，德国开始用更稳定、安全的TNT替代苦味酸作为炮弹装药。黄色炸药在20世纪下半叶趋于淘汰。苦味酸也是重要的化工原料，酸碱指示剂和医用收敛药。
微生物实验室一般常用的碱性染色剂有美蓝、甲基紫、结晶紫、碱性复红、中性红、孔雀绿和番红等，一般情况下细菌易被碱性染色剂染色。石碳酸复红染色液：着色快，时间短，菌体呈红色。美蓝染色液：着色慢，时间长，效果清晰，菌体呈蓝色。草酸铵结晶紫染色液：染色迅速，着色深，菌体呈紫色。
酸性染色剂与碱性染色剂的结合物叫作中性染色剂，如基姆萨氏染料等，常用于细胞核的染色。
一、微生物染色准备工作
1.大肠杆菌简单染色
2.大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、乳酸杆菌、金黄色葡萄球菌革兰氏染色
细菌染色是微生物检测的基本技术，主要应用于微生物的分类鉴定。
一、微生物染色准备工作 1.仪器与工具
一、微生物染色准备工作 2.实验材料
二、操作步骤 1.大肠杆菌简单染色
二、操作步骤 2.大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、乳酸杆菌、金黄色葡萄球菌革兰氏染色
大肠杆菌与枯草芽孢杆菌混合涂片油镜下形态（革兰氏染色）
萌发芽孢的枯草芽孢杆菌
三、操作过程记录 1.填写实验记录
细菌染色原始记录表见表1-2-2。
三、操作过程记录 2.绘图
填空题:1.细菌的三种基本形态 、 、 。2. 是内侧紧贴细胞膜的较为坚韧、略具弹性的结构，占细胞干重的10%~25%，其主要成分是 。3. 是围绕于细胞质外面的双层膜结构，是一个高度可选择渗透性的屏障，由 和 组成。4. 是被细胞膜包围着的除核质体外的一切透明、胶状颗粒物质的总称。
填空题:5. 是存在于细菌染色体外或附加于染色体上的遗传物质。6. 是在细菌内部形成一种圆形或椭圆形、壁厚、含水量低、抗逆性强的休眠构造。7.细菌一般进行无性繁殖，最主要的是 繁殖方式。8.细菌革兰氏染色不仅可以观察其形态，而且可根据染色结果将细菌分为两大类： 、 。
判断题：1.测量细菌大小的单位是微米，符号是μm。通常，幼龄菌比成熟的或衰老的细菌要小。（ ）2.细菌的细胞壁、细胞膜、细胞质、核质体为基本结构，荚膜、鞭毛、菌毛、芽孢为特殊结构。（ ）3.细胞膜中的磷脂由一个溶于水的“头部”（疏水部分）和两条脂肪酸链构成的“尾部”（亲水部分）组成。（ ）
判断题：5.一个菌体内都只有一个核。（ ）6.芽孢是生命世界中抗逆性最强的一种构造，具有较强的抗热、抗化学药物、抗辐射、休眠等能力。（ ）7.革兰氏阳性菌染色后呈红色，革兰氏阴性菌染色后呈紫色。（ ）
1.细菌包括哪些结构？简述细胞壁和细胞膜的功能。2.为什么要进行细菌染色？3.制作细菌染色涂片应注意哪些问题？4.革兰氏染色的原理是什么？有什么意义？5.革兰氏染色的关键步骤是什么？6.为什么涂片需要加热固定？如果不固定会出现哪些问题？