第1章1微生物.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,微生物,古生菌（,Archaea）,细菌（,Bacteria）,真菌（,酵母、霉菌、蕈菌等,）,单细胞藻类、,原生动物等,非细胞型,病毒及亚病毒,细胞型,原核微生物,真核微生物,（,Eukarya,）,又称真细菌（,eubacteria），,包括普通细菌、放线菌、,蓝细菌、枝原体、立克次氏体和衣原体等。,微生物的分类,古生菌在进化谱系上与真细菌及真核生物相互并列，且与后者关系,更近，而其细胞构造却与真细菌较为接近，同属于原核生物。,Eubacteria,（,真细菌,）,Archaebacteria,（,古细菌,）,Eukarya,（,真核微生物）,三域学说：细菌域、古生菌域、真核生物域。,第一节 细菌（,bacteria）,一、,细菌的一般形态,（一）个体形态和排列,球状,杆状,螺旋状,基本形态,淋病奈瑟氏球菌,一、,细菌的一般形态,（一）个体形态和排列,2、杆状,细胞呈杆状或圆柱形，一般其粗细（直径）比较稳定，,而长度则常因培养时间、培养条件不同而有较大变化。,杆状细菌的排列方式常因生长阶段和培养条件而发生,变化，一般不作为分类依据。,地衣芽孢杆菌,枯草芽孢杆菌,铜绿假单胞菌,（绿脓杆菌）,结核分枝杆菌,炭疽病的病原菌,炭疽杆菌,破伤风梭菌,一、,细菌的一般形态,（一）个体形态和排列,3、螺旋状,弧菌,螺菌,螺旋体,弧菌：,菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈，,形似“,C”,字或逗号，鞭毛偏端生。,(寄生性弧菌-蛭弧菌),霍乱弧菌,（一）个体形态和排列,螺菌,菌体回转如螺旋，螺旋,数目和螺距大小因种而,异。鞭毛二端生。,螺旋体,梅毒密螺旋体,一、细菌的一般形态,（一）个体形状和排列,4、其它形状,1）,柄杆菌（,prosthecate bacteria）,细胞上有柄（,stalk）、,菌丝,（,hyphae）、,附器,（,appendages）,等细胞质伸,出物，细胞呈杆状或梭状，,并有特征性的细柄。,一般生活在,淡,水中固形物的,表面，其,异常形态使得菌体,的表面积与体积之比增加，,能有效地吸收有限的营养物；,（一）个体形状和排列,2）,星形细菌,（,star-shaped bacteria）,3）,方形细菌,（,square-ahaped bacteria）,（,Stella,）,（,Haloarcula）,4、其它形状,（一）个体形状和排列,4、其它形状,4）异常形态,环境条件的变化：,物理、化学因子的刺激,培养时间过长,阻碍细胞正常发育,细胞衰老,营养缺乏,自身代谢产物积累过多,异常形态,正常形态,环境条件恢复正常,（二）大小,一般细菌的大小范围：,0.5 1,m,m（,直径）,0.2 1,m,m（,直径）,X 1 80,m,m（,长度）,0.3 1,m,m（,直径）,X 1 50,m,m（,长度）,(长度是菌体两端点之间的距离，而非实际长度),（二）大小,费氏刺骨鱼菌,(0.08 mm x 0.6 mm),(,Epulopiscium fishelsoni,),比大肠杆菌大100万倍,（1985年发现）,德国科学家,H.N.Schulz,等1999年在纳米比亚海岸的海底沉积物中,发现的一种硫磺细菌（,sulfur bacterium），,其大小可达0.75,mm，,Thiomargarita namibiensis,，-“,纳米比亚硫磺珍珠”,（二）大小,（,nanobacteria,）,（50 nm）,最大和最小细菌的个体大小悬殊：,（,Thiomargarita namibiensis）,（0.75mm）,10亿 100 亿倍,特殊构造：,部分细菌具有的或一般细菌在特殊环境下才有的构造,一般构造：,一般细菌都有的构造。,二、细菌的构造,1、细胞壁,1）概念：,细胞壁（,cell wall）,是位于细胞表面，内侧紧贴细胞膜的,一层较为坚韧，略具弹性的细胞结构。,1、细胞壁,2）证实细胞壁存在的方法：,（1）细菌超薄切片的电镜直接观察；,（2）质、壁分离与适当的染色，可以在光学显微镜下看到细胞壁；,（3）机械法破裂细胞后，分离得到纯的细胞壁；,（4）制备原生质体，观察细胞形态的变化；,1、细胞壁,3）细胞壁的功能：,（1）固定细胞外形和提高机械强度；,（2）为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需；,（3）渗透屏障，阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物质,（分子量大于800）进入细胞，保护细胞免受溶菌酶、,消化酶和青霉素等有害物质的损伤；,（4）细菌特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的,敏感性的物质基础；,1、细胞壁,4）革兰氏染色,简单染色法,正染色,革兰氏染色法,鉴别染色法,抗酸性染色法,芽孢染色法,死菌,姬姆萨染色法,负染色,：荚膜染色法等,细菌染色法,活菌：用美蓝或,TTC（,氧化三苯基四氮唑）等作活,菌染色。,1、细胞壁,4）革兰氏染色,C.Gram（,革兰）于1884年,发明的一种鉴别不同类型,细菌的染色方法。,1、细胞壁,4）革兰氏染色,革兰氏染色的步骤,制片,染色,干燥,镜检,涂片干燥固定,初染媒染脱色复染,自然干燥或微加热,1、细胞壁,4）革兰氏染色,革兰氏染色的步骤,1、用碱性染料结晶紫对菌液涂片进行,初染,2、用碘溶液进行,媒染,，其作用是提高染料和细,胞间的相互作用从而使二者结合得更牢固。,3、用乙醇或丙酮冲洗进行,脱色,。在经历脱色后,仍将结晶紫保留在细胞内的为革兰氏阳性细,菌，而革兰氏阴性细菌的结晶紫被洗掉，细,胞呈无色。,4、用一种与结晶紫具有不同颜色的碱性染料对,涂片进行,复染,。例如沙黄，它使原来无色的,革兰氏阴性细菌最后呈现桃红到红色，而革,兰氏阳性细菌继续保持深紫色,1、细胞壁,4）革兰氏染色,革兰氏染色的结果,革兰氏染色的,意义,：它是分类鉴定菌种时的重要指标，又由于这两大类细菌在细胞结构、成分、形态、生理、生化、免疫、遗传、生态和药物敏感等特性方面都呈现出明显的差异，因此任何细菌只要先通过很简单的革兰氏染色，即可提供不少其他重要的生物学特性方面的信息。,1、细胞壁,5）革兰氏阳性细菌的细胞壁,特点：厚度大（2080,nm）,化学组分简单，一般只含90%肽聚糖和10%磷壁酸。,1、细胞壁,5）革兰氏阳性细菌的细胞壁,G,+,细菌的细胞壁,肽聚糖(,peptidoglycan),磷壁酸（,teichoic acid）,又称粘肽(,mucopeptide)、,胞壁质(,murein),或粘质复合物,(,mucocomplex)，,是真细菌细胞壁中的特有成分。,结合在革兰氏阳性细菌细胞壁上的一种酸性多糖,1、细胞壁,A、,肽聚糖,厚约2080,nm，,由40层左右的网格状分子交织成,的网套覆盖在整个细胞上。,双糖单位,原核生物所特有的已糖,5）革兰氏阳性细菌的细胞壁,1、细胞壁,A、,肽聚糖,由四个氨基酸分子按,L,型,与,D,型交替方式连接而成,双糖单位中的,-1,4-,糖苷键很容易被,溶菌酶(,lysozyme),所水解，从而引起,细菌因肽聚糖细胞壁的“散架”而死亡。,5）革兰氏阳性细菌的细胞壁,1、细胞壁,A、,肽聚糖,目前所知的肽聚糖已超过100种，,在这一“肽聚糖的多样性”中，主,要的变化发生在肽桥上。,5）革兰氏阳性细菌的细胞壁,跨越肽聚糖层,并与细胞膜相,交联的,膜磷壁,酸,（又称,脂磷,壁酸,），由甘,油磷酸链分子,与细胞膜上的,磷脂进行共价,结合后形成。其含量与培养条件关系不大。可用45%,热酚水提取，也可用热水从脱脂的冻干细菌中提取。,1、细胞壁,B、,磷壁酸,革兰氏阳性细菌细胞壁上特有的化学成分，主要,成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。,壁磷壁酸,，它与肽,聚糖分子间进行共,价结合，含量会随,培养基成分而改变,，一般占细胞壁重,量的10%，有时可,接近50%。用稀酸,或稀碱可以提取。,5）革兰氏阳性细菌的细胞壁,二价阳离子，特别是高浓度的,Mg,2+。,的存在，对于保持膜的,硬度，提高细胞膜上需,Mg,2+,的合成酶的活性极为重要。,1、细胞壁,B、,磷壁酸,主要生理功能：,细胞壁形成负电荷环境，增强细胞膜对二价阳离子的吸收；,贮藏磷元素；,增强某些致病菌对宿主细胞的粘连、避免被白细胞吞噬以及抗补,体的作用；,革兰氏阳性细菌特异表面抗原的物质基础；,噬菌体的特异性吸附受体；,能调节细胞内自溶素(,autolysin),的活力，防止细胞因自溶而死亡。,可作为细菌分,类、鉴定的依据,5）革兰氏阳性细菌的细胞壁,1、细胞壁,6）革兰氏阴性细菌的细胞壁：,肽聚糖,外膜,外膜蛋白,周质空间,1、细胞壁,A、,肽聚糖,埋藏在外膜层之内，是仅由12层肽聚糖网状分子,组成的薄层(23,nm)，,含量约占细胞壁总重的10%，,故对机械强度的抵抗力较革兰氏阳性菌弱。,内消旋二氨基庚二酸(,m-DAP),（,只在原核微生物细胞壁上发现）,没有特殊的肽桥，只形成较为疏稀,、机械强度较差的肽聚糖网套,6）革兰氏阴性细菌的细胞壁：,1、细胞壁,B、,外膜(,outer membrane),位于革兰氏阴性细菌细胞壁外层，由,脂多糖、磷脂和脂蛋白等若干种蛋白,质组成的膜，有时也称为外壁。,6）革兰氏阴性细菌的细胞壁：,1、细胞壁,B、,外膜(,outer membrane),脂多糖（,lipopolysaccharide,LPS）,位于革兰氏阴性细菌细胞壁最外层,的一层较厚（810,nm）,的类脂多糖,类物质，由,类脂,A,、,核心多糖,(,core,polysaccharide),和,O-,特异侧链,（,O-specific side chain，,或称,O-,多糖,或,O-,抗原）三部分组成。,6）革兰氏阴性细菌的细胞壁：,B、,外膜(,outer membrane),脂多糖的主要功能,LPS,结构的多变，决定了革兰氏阴性细菌细胞表面抗原决定簇,的多样性；,根据,LPS,抗原性的测定，,沙门氏菌属(,Salmonella,),的,抗原型多达2107种，一般,都源自,O-,特异侧链种类的,变化。,这种多变性是革兰氏阴性,细菌躲避宿主免疫系统攻,击，保持感染成功的重要,手段。也可依此用灵敏的,血清学方法对病原菌进行,鉴定，在传染病的诊断,中有其重要意义。,6）革兰氏阴性细菌的细胞壁：,B、,外膜(,outer membrane),脂多糖的主要功能,LPS,负电荷较强，与磷壁酸相似，也有吸附,Mg,2+,、Ca,2+,等阳离,子以提高其在细胞表面浓度的作用，对细胞膜结构起稳定作用。,6）革兰氏阴性细菌的细胞壁：,B、,外膜(,outer membrane),脂多糖的主要功能,类脂,A,是革兰氏阴性细菌致病物质内毒素的物质基础；,6）革兰氏阴性细菌的细胞壁：,B、,外膜(,outer membrane),脂多糖的主要功能,具有控制某些物质进出细胞的部分选择性屏障功能；,许多噬菌体在细胞表面的吸附受体；,6）革兰氏阴性细菌的细胞壁：,1、细胞壁,C、,外膜蛋白(,outer membrane protein),嵌合在,LPS,和磷脂层外膜上的蛋白。有20余种，但多数功能尚不清楚。,6）革兰氏阴性细菌的细胞壁：,1、细胞壁,C、,外膜蛋白(,outer membrane protein),孔蛋白（,porins）,是由三个相同分子量（36000）蛋白亚基组成的,一种三聚体跨膜蛋白，中间有一直径约1,nm,的孔道，通过孔的开,闭，可对进入外膜层的物质进行选择。,非特异性孔蛋白,特异性孔蛋白,可通过分子量小于800900,的任何亲水性分子,只容许一种或少数几种相关,物质通过，如维生素,B,12,和核,苷酸等。,嵌合在,LPS,和磷脂层外膜上的蛋白。有20余种，但多数功能尚不清楚。,6）革兰氏阴性细菌的细胞壁：,1、细胞壁,C、,外膜蛋白(,outer membrane protein),脂蛋白(,lipoprotein),是一种通过共价键使外膜层牢固地连接在,肽聚糖内壁层上的蛋白，分子量约为7200。,6）革兰氏阴性细菌的细胞壁：,1、细胞壁,D、,周质空间(,periplasmic space,periplasm),又称壁膜间隙。在革兰氏阴性细菌中，一般指其外膜与,细胞膜之间的狭窄空间（宽约1215,nm），,呈胶状。,周质空间是进出细胞的,物质的重要中转站和反,应场所,6）革兰氏阴性细菌的细胞壁：,1、细胞壁,D、,周质空间,在周质空间中，存在着多种周质蛋白（,periplasmic proteins）,水解酶类；,合成酶类；,结合蛋白；,受体蛋白；,6）革兰氏阴性细菌的细胞壁：,1、细胞壁,表1-1 革兰氏阳性和阴性细菌细胞壁成分的比较,7）革兰氏染色的原理,1、细胞壁,表1-2,革兰氏阳性和阴性细菌的比较,7）革兰氏染色的原理,1、细胞壁,革兰氏染色的原理,7）革兰氏染色的原理,1、细胞壁,革兰氏染色的关键,1.涂片：,不宜过厚，以免脱色不完全，造成假阳性。,2.乙醇脱色时间：,当要确证一个未知菌的革兰氏反应时，应同时做一张已知革兰氏阳性菌和阴性菌的混合涂片以资对照。,3.菌龄：,应选择活跃生长期的幼培养物作革兰氏染色。培养时间过长，或死亡及部分自溶，改变了细菌,CW,的通透性，造成阳性菌的假阴性反应。,4.固定：,火焰固定不宜过热。,1、细胞壁,8）细胞壁缺陷细菌：,缺 壁 细 菌,实验室或宿主体内形成,在自然界长期进化中形成,支原体,缺壁突变,L,型细菌,人工去壁,基本去尽原生质体（,G,+,）,部分去除球状体（,G,-,）,1、细胞壁,8）细胞壁缺陷细菌：,（1）,L,型细菌（,L-form of bacteria）,细菌在某些环境条件下（实验室或宿主体内）通过自发突变,而形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷变异型。,大肠杆菌、变形杆菌、葡萄球菌、链球菌、分枝杆菌和霍乱弧菌,等20多种细菌中均有发现，被认为可能与针对细胞壁的抗菌治疗有关。,特点：,没有完整而坚韧的细胞壁，细胞呈多形态；,有些能通过细菌滤器，故又称“,滤过型细菌,”；,对渗透敏感，在固体培养基上形成“油煎蛋”似,的小菌落（直径在0.1,mm,左右）；,1、细胞壁,8）细胞壁缺陷细菌：,（2）原生质体（,protoplast）,在人为条件下，用溶菌酶处理或在含青霉素的培养基中培养而,抑制新生细胞壁合成而形成的仅由一层细胞膜包裹的，圆球形、,对渗透压变化敏感的细胞，一般由革兰氏阳性细菌形成。,特点：,对环境条件变化敏感，低渗透压、振荡、离心甚至,通气等都易引起其破裂；,有的原生质体具有鞭毛，但不能运动，也不被相应,噬菌体所感染；,在适宜条件（如高渗培养基）可生长繁殖、形成菌,落，形成芽孢。及恢复成有细胞壁的正常结构。,比正常有细胞壁的细菌更易导入外源遗传物质，是,研究遗传规律和进行原生质体育种的良好实验材料。,1、细胞壁,8）细胞壁缺陷细菌：,（3）球状体(,sphaeroplast)，,又称原生质球,采用上述同样方法，针对革兰氏阴性细菌处理后而获得的,残留部分细胞壁（外壁层）的球形体。与原生质体相比，,它对外界环境具有一定的抗性，可在普通培养基上生长。,1、细胞壁,8）细胞壁缺陷细菌：,（4）支原体(,Mycoplasma),在长期进化过程中形成的、适应自然生活条件的无细胞壁的,原核生物。,因它的细胞膜中含有一般原核生物所没有的甾醇，?,所以即使缺乏细胞壁，其细胞膜仍有较高的机械强度。,