第一章-微生物的形态结构和基本类群-第一节-原核细胞微生物.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,*,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,*,第一节 原核细胞微生物,一 细菌(,bacteria),是属原核生物界(,prokaryotae),的一种结构简单、种类繁多、主要以二分裂繁殖和水生性较强的单细胞微生物。,细菌的大小与形态,观察细菌常用光学显微镜，其大小用测微尺在显微镜下进行测量，以,微米(,m),为单位。不同种类的细菌大小不一，同一种细菌也因菌龄和环境因素的影响而有差异。,细菌按其外形，主要有,球菌,杆菌,螺形菌,球 菌：,细胞个体呈球形或椭圆形,双球菌,呈一个平面分裂，分裂后两个新菌体成对排列。,链球菌,呈一个平面分裂，分裂后菌体多个或几十个成链状排列。如溶血性链球菌等。,四链球菌,在两个互相垂直的平面上分裂，分裂后四个菌体呈田字形排列在一起。,八叠球菌,由三个互相垂直的平面分裂，分裂后八个菌体重迭在一起。,葡萄球菌,呈多个平面作不规则分裂，分裂后菌体无秩序的聚集在一起，似葡萄状，如金黄色葡萄球菌。,球菌(,coccus),葡萄球菌(,streptococcus),球菌(,coccus),四联球菌(,tetrad),球菌(,coccus),八叠球菌(,sarcina),杆菌：,细胞呈杆状或圆柱形,各种杆菌长短粗细差别很大。若杆菌粗短，两端钝圆，近似球菌，可称,球杆菌,；有的菌体一端膨大呈棒状，称为,棒状杆菌,，如白喉杆菌。,杆菌多为单个存在，无特殊排列，但也有链状排列，如炭疽杆菌。,杆菌,(,bacillus),不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致。,炭疽芽胞杆菌 3-10,m,大,中,大肠埃希菌 2-3,m,小,布鲁菌 0.6-1.5,m,杆菌的形态多样,杆菌,(,bacillus),两端齐平,炭疽芽胞杆菌,两端尖细,白喉棒状杆菌,杆菌,(,bacillus),杆菌的形态多样,分枝杆菌,双歧杆菌,螺旋菌,(,spiral bacterium),螺形菌菌体弯曲或扭转,弧菌,：菌体短，仅有一个弯曲似逗点状者，形似“,C”,字或逗号；,螺菌,：菌体较长有多个弯曲，螺旋数目和螺距大小因种而异,1-6,周；,螺旋体菌,：菌体柔软，螺旋,6,周以上，用于运动的类似鞭毛的轴丝位于细胞外鞘内。,螺形菌,(,spiral bacterium),弧菌,螺菌,螺杆菌,二 细菌细胞的结构,基本结构,细胞壁、细胞膜、细胞质、核质,特殊结构,荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞,（一）,基本结构,细胞壁(,cell wall),：,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。,革兰阳性菌：细胞壁厚，但只有一层。,革兰阴性菌：细胞壁薄，但有多层。,革兰染色,两类细菌细胞壁的共同组分为,肽聚糖,，但各有其特殊组分。,革兰染色法：,1884,Gram,涂片 风干 固定,结晶紫 碘液 95%乙醇 复红,1,min,1,min,脱色,肽聚糖(,peptidoglycan),革兰阳性菌肽聚糖聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥,青霉素作用点,溶菌酶作用点,N-,乙酰葡糖胺,N-,乙酰胞壁酸,-1,，,4,糖苷键,（肽键）,革兰阴性菌肽聚糖聚糖骨架、四肽侧链,肽聚糖(,peptidoglycan),革兰阳性菌细胞壁特殊组分,壁磷壁酸,膜磷壁酸,革兰阴性菌细胞壁特殊组分,脂多糖(,lipopolysaccharid,LPS),O-,抗原,革兰阳性菌与阴性菌细胞壁结构比较,细胞壁,革兰阳性菌,革兰阴性菌,强度,较坚韧,较疏松,厚度,20-80,nm,10-15,nm,肽聚糖层数,可多达50层,1-2层,肽聚糖含量,占细胞壁干重50%-80%,占细胞壁干重5%-20%,磷壁酸,+,外膜,+,脂蛋白,+,脂多糖,+,维持菌体固有的形态；,保护细菌抵抗低渗环境；,参与菌体内外的物质交换；,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；,菌体表面带有多种抗原分子，可诱发机体的免疫应答。,细胞壁的功能,细菌细胞壁缺陷型或,L,型(,bacterial L,form)：,细胞壁受损后仍能生长和分裂的细菌。在一般环境中不能耐受菌体内的高渗透压而将会涨破死亡。在高渗环境下，仍可存活。,革兰阳性菌细胞壁缺失后，原生质仅被一层细胞膜包住,原生质体(,protoplast),。,革兰阴性菌肽聚糖层受损后尚有外膜保护,原生质球(,spheroplast),。,某些,L,型仍有一定的致病力，通常引起慢性感染。,细菌细胞壁缺陷型（细菌,L,型）,细菌,L,型呈高度多形性，大小不一。着色不匀，无论其原为革兰阳性或阴性菌，形成,L,型大多染成革兰阴性。,细菌,L,型的形态和染色性,蜡样芽胞杆菌,L,型的镜下形态（多形性）,细菌,L,型生长缓慢，营养要求高，对渗透压敏感，普通营养基上不能生长，培养时必须用高渗的含血清的培养基。,细菌,L,型在高渗的含血清的培养基上生长后形成三种类型的菌落。,细菌,L,型的培养特性和菌落形态,丝状菌落,颗粒型菌落,油煎蛋样菌落,（典型,L,型菌落）,细菌细胞膜的结构与真核细胞者基本相同，由磷脂和多种蛋白质组成，但不含胆固醇。,细菌细胞膜的功能与真核细胞者类似，主要有物质转运、生物合成、分泌和呼吸等作用。,细菌细胞膜可形成一种特有的结构，称为中介体。,细胞膜的功能：渗透屏障、物质运输、参与各种合成、参与产能代谢、参与,DNA,的复制、鞭毛的着生点等。,细胞膜(,cell membrane),紧贴在细胞壁内侧、包围着细胞质的一层柔软、脆弱、富有弹性的半透性薄膜,中介体：,是部分细胞膜内陷、折叠、卷曲形成的囊状物，多见于革兰阳性菌。其功能类似于真核细胞的线粒体，故亦称为线粒体(,chondroid)。,中介体(,mesosome),中介体,核糖体(,ribosome)：,细菌合成蛋白质的场所，游离存在于蛋白质中。,质粒(,plasmid)：,染色体外的遗传物质，存在于细胞质中。为闭合环状的双链,DNA，,控制细菌某些特定的遗传特性。,贮藏性颗粒：,细菌细胞质中含有多种颗粒，大多为贮藏的营养物质。其中有一种主要成分是,RNA,和多偏磷酸盐的颗粒，其嗜碱性强，用亚甲蓝染色时着色较深呈紫色，称为,异染颗粒(,metachromatic granule),。,常见于白喉棒状杆菌，位于菌体两端，故又称极体(,polar body)，,有助于鉴定。,细胞质(,cytoplasm),是细胞质膜包围的除核区外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。,核区,(nuclear material),原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核。,细菌是原核细胞，不具有成形的核。细菌的遗传物质称为核质或拟核，无核膜、核仁和有丝分裂器。功能与真核细胞的染色体相似。,核质,由单一密闭环状,DNA,分子反复回旋卷曲盘绕组成松散网状结构。,质 粒,质粒是原核生物（细菌、放线菌）的染色体外的遗传物质。小型环状,DNA,，它与遗传物质的转移、耐药性及抗生素等有密切的关系。例如：,F,质粒（,F,因子）。它是一种很好的基因载体。,（二）特殊结构,鞭毛(,flagellum),许多细菌在菌体上附有细长并呈波状弯曲的丝状物，称为,鞭毛,，是细菌的运动器官。鞭毛需用电子显微镜观察，或经特殊染色法使鞭毛增粗后才能在光镜下看到。,鞭毛菌分类,单毛菌,双毛菌,丛毛菌,周毛菌,鞭毛是运动器官。,鞭毛有抗原性。,鞭毛的功能,菌毛：,许多革兰阴性菌和少数革兰阳性菌菌体表面存在着一种比鞭毛更细、更短而直硬的丝状物，与细菌的运动无关。,菌毛蛋白具有抗原性。,根据功能不同，菌毛可分为普通菌毛和性菌毛两类。,菌毛在普通光学显微镜下看不到，必须用电子显微镜观察。,（二）特殊结构,菌毛(,filus/fimbriae),普通菌毛遍布菌细胞表面，每菌可达数百根。,这类菌毛是细菌的粘附结构，能与宿主细胞表面的特异性受体结合，是细菌感染的第一部。因此，菌毛和细菌的致病性密切相关。,菌毛的受体常为糖蛋白或糖脂，与菌毛结合的特异性决定的宿主的易感部位。,如果红细胞表面具有菌毛受体的相似成分，不同的菌毛引起不同类型的红细胞凝集血凝（,hemagglutination,HA),普通菌毛(,ordinary pilus),仅见于少数革兰阴性菌，一般存在于雄性菌。,数量少，1-,10,根，比普通菌毛长而粗，中空呈管状。,性菌毛由致育因子（,F）,编码，故又称,F,菌毛。,带有性菌毛的,F,+,菌与无性菌毛的,F,-,菌相遇时，性菌毛与其相应受体结合，,F,+,菌内的质粒或,DNA,可通过性菌毛 进入,F,-,菌体内，此过程称为接合(,conjugation)。,性菌毛是某些噬菌体吸附于菌细胞的受体。,性菌毛(,sex pilus),（,二）特殊结构,荚膜(,capsule),荚膜：,某些细菌在其细胞壁外包绕一层黏液性物质，为疏水性多糖或蛋白质的多聚体，用理化方法去除后并不影响细胞的生命活动。,肺炎链球菌荚膜,荚膜,大多数细菌的荚膜是多糖，炭疽芽胞杆菌、鼠疫耶氏菌等少数菌的荚膜为多肽。,多糖分子组成和构成的多样化使其结构极为复杂，成为血清学分型的基础。,荚膜的形成需要能量，与环境条件有密切关系。有荚膜的细菌形成,粘液(,M),或光滑(,S),菌落,，失去荚膜后其菌落边为,粗糙型（,R）,型,。,荚膜的化学组成,抗吞噬作用：,荚膜具有抵抗宿主吞噬细胞的作用，因而荚膜是病原菌的重要毒力因子。,粘附作用：,荚膜多糖可使细菌彼此之间粘连，也可粘附于组织细胞或无生命物体表面，形成生物膜，是引起感染的重要因素。,抗有害物质的损伤作用：,荚膜处于细胞的最外层，有保护菌体避免和减少受有害物质的损伤作用。,荚膜的功能,荚膜的分类,按其有无固定层次、层次厚薄,荚膜（,capsule,或,macrocapsule,，大荚膜）,微荚膜,(microcapsule),黏液层,(slime layer),菌胶团,(zoogloea),。,芽胞：,某些细菌在一定的环境条件下，能在菌体内部形成一个圆形或卵圆形小体，是细菌的休眠形式。芽胞形成后细菌即失去繁殖能力。,产生芽胞的都是革兰阳性菌。,（二）特殊结构,芽胞(,spore),细菌形成芽胞的能力是由菌体内的芽胞基因决定的。芽胞一般只在动物体外才能形成，其形成条件因菌种而异。,一个细菌只形成一个芽胞，一个芽胞发芽也只生成一个菌体，细菌数量并未增加，因而芽胞不是细菌的繁殖方式。与芽胞相比，未形成芽胞而具有繁殖能力的菌体可称为,繁殖体(,vegetative form)。,芽胞的形成与发芽,细菌芽孢的特点：,整个生物界中抗逆性最强的生命体，是否能消灭芽孢是衡量各种消毒灭菌手段的最重要的指标。,芽孢是细菌的休眠体，在适宜的条件下可以重新转变成为营养态细胞；,产芽孢细菌的保藏多用其芽孢。,产芽孢的细菌多为杆菌，也有一些球菌。,芽孢的有无、形态、大小和着生位置是细菌分类和鉴定中的重要指标。,芽孢与营养细胞相比化学组成存在较大差异，容易在光学显微镜下观察。,芽胞的大小、形状、位置等随菌种而异，有重要的鉴别意义。,炭疽芽胞杆菌,肉毒梭菌,破伤风梭菌,芽胞的抵抗力强，可在自然界中存在多年，是重要的传染源。但芽胞并不直接引起疾病，只有发芽成为繁殖体后，才能迅速大量繁殖而致病。,芽胞抵抗力强，故应以杀灭芽胞作为可靠的灭菌指标。,芽胞抵抗力强的原因：(1)芽胞含水量少，蛋白质受热后不易变性。(2)芽胞具有多层致密的厚膜，理化因素不易透入。(3)含有的,DAP,与钙结合的盐能提高芽胞中各种酶的稳定性。,芽胞的抵抗力,伴孢晶体（,parasporal crystal,）,少数芽孢杆菌，例如苏云金芽孢杆菌,(Bacillus thuringiensis),在其形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体,内毒素，称为伴孢晶体。,特点：不溶于水，对蛋白酶类不敏感；容易溶于碱性溶剂。,伴孢晶体对,200,多种昆虫尤其是鳞翅目的幼虫有毒杀作用，因而可将这类产伴孢晶体的细菌制成有利于环境保护的生物农药,细菌杀虫剂。,三 细菌的繁殖,主要繁殖方式：,二分裂,其他繁殖方式：,不等二分裂、出芽繁殖、三分裂、多分裂,分裂速度,：每15-20分钟分裂一次，谓之一代,四 细菌的菌落,若菌落表面湿润，厚而大,酵母菌,若菌落表面干燥，密而小,放线菌,若菌落表面干燥，松而大,霉菌,若菌落表面湿润，薄而小,细菌,菌落外,观,由,于,不同的,微,生物在固,体,培,养,基生,长时,，其菌落外,观,(,顏色、形,状,、大小,),会有差别,，故可作,为辨认,上的指,标,。,五 常见细菌种群代表（自学）,球菌,G-,和,G+,无芽孢杆菌,刚螺菌,芽胞杆菌,衣细菌,黏细菌,六 其它原核微生物,1,放线菌：,在形态上具有分枝状菌丝、菌落形态与霉菌相似，以孢子进行繁殖。,“介于细菌与丝状真菌之间又接近细菌的一类丝状原核生物”,1,）属于原核微生物,2,）细胞形态为分枝状菌丝,3),抗生素,的主要生产菌。,形态与结构,单细胞，大多由分枝发达的菌丝组成；菌丝直径与杆菌类似，约,1mm,；细胞壁组成与细菌类似，革兰氏染色阳性（少数阴性）；细胞的结构与细菌基本相同；,链霉菌菌丝的种类,(,依据,:,形态和功能,),1,、,营养菌丝：,匍匐生长于培养基内，吸收营养，也称基内菌丝。一般无隔膜，直径,0.2-0.8 mm,，长度差别很大，有的可产生色素。,2,、气生菌丝：,营养菌丝发育到一定阶段，伸向空间形成气生菌丝，叠生于营养菌丝上，可覆盖整个菌落表面。在光学显微镜下观察，颜色较深，直径较粗（,1-1.4 mm,），有的产色素。,3,、孢子丝：,气生菌丝发育到一定阶段，其上可分化出形成孢子的菌丝，即孢子丝，又称产孢丝或繁殖菌丝。其形状和排列方式因种而异，常被作为对放线菌进行分类的依据。,生长与繁殖繁殖方式,1,）无性孢子；存在多种孢子形成方式,2,）菌丝断裂：常见于液体培养中,菌落形态,1,）能产生大量分枝和气生菌丝的菌种（如链霉菌）：菌落质地致密，与培养基结合紧密，小而不蔓延，不易挑起或挑起后不易破碎。,2,）不能产生大量菌丝体的菌种（如诺卡氏菌）：粘着力差，粉质，针挑起易粉碎,分布特点及与人类的关系,1,）放线菌常以孢子或菌丝状态极其广泛地存在于自然界，土壤中最多，其代谢产物使土壤具有特殊的泥腥味。,2,）能产生大量的、种类繁多的抗生素（其中,90%,由链霉菌产生）。,3,）有的放线菌可用于生产维生素、酶制制；此外，在甾体转化、石油脱蜡、烃类发酵、污水处理等方面也有应用；,4,）少数寄生型放线菌可引起人、动物（如皮肤、脑、肺和脚部感染）、植物（如马铃薯和甜菜的疮痂病）的疾病。,是一类含有叶绿素,a,、能以水作为供氢体和电子供体、通过光合作用将光能转变成化学能、同化,CO2,为有机物质的光合细菌。,细胞形态：,在显微镜下，古生菌与细菌具有类似的个体形态。,2,蓝细菌也称蓝藻或蓝绿藻,（,blue-green algae,）,细胞结构：在细胞的结构与功能上，古生菌既有类似真细菌之处，也有类似真核生物之处，还具有一些自己独特的特点。,1,细胞壁,：具有与真细菌类似功能的细胞壁；细胞壁中含肽聚糖,外有脂多糖层。,2,细胞质和内含物,：无复杂内膜的细胞器。,3,核区,：没有具有核仁、核膜的细胞核，染色体,DNA,为共价闭和环状。,蓝细菌的危害,:,引起水华、赤潮 在温暖的富营养化的海湾、湖泊、水库等,蓝细菌大量繁殖,引起海潮为红色称“赤潮”,;,河面显示藻类颜色的称“水华”,对水生生物威胁极大,严重破坏水生生态系统。,3,立克次氏体,立克次氏体是大小介于通常的细菌与病毒之间，在许多方面类似细菌，专性活细胞内寄生的原核微生物。,结构与细菌类似，类球状、杆状或丝状，革兰氏染色阴性。,特性,1,）某些性质与病毒相近：,a,专性活细胞寄生物，除五日热（战壕热）立克次氏体（,Rickettsia wolhynica,）外均不能在人工培养基上生长繁殖。,b,体内酶系不完全，一些必需的养料需从宿主细胞获得；,c,细胞膜比一般细菌的膜疏松；,d,大小介于病毒与一般细菌之间。,2,）从一种宿主传至另一宿主的特殊生活方式主要媒介：节肢动物（虱、蜱、螨等）。通过节肢动物叮咬和排泄物传播给人和其他动物。有的立克次氏体酿成严重疾病，如人类的流行性斑疹伤寒、羌虫热、,Q,热等。,4,支原体,又称类菌质体，是介于一般细菌与立克次氏体之间的原核微生物。,特性,1,）无细胞壁，只有细胞膜，细胞形态多变；,2,）个体很小，能通过细菌过滤器，曾被认为是最小的可独立生活的细胞型生物，因细胞柔软且具扭曲性，致使细胞能通过孔径比自身小得多的过滤器。,3,）可进行人工培养，但营养要求苛刻，菌落微小，呈典型的“油煎荷包蛋”形状；,4,）一些支原体能引起人类、牲畜、家禽和作物的病害疾病；,5,）应用活组织细胞培养病毒或体外组织细胞培养时，常被支原体污染。,5,衣原体,介于立克次氏体与病毒之间，能通过细菌滤器，专性活细胞内寄生的一类原核微生物。过去误认为“大病毒”，但它们的生物学特性更接近细菌而不同于病毒。,特性,1,）细胞结构与细菌类似；,2,）细胞呈球形或椭圆形，能通过细菌滤器；,3,）专性活细胞内寄生：衣原体有一定的代谢活性，能进行有限的大分子合成，但缺乏产生能量的系统，必须依赖宿主获得,ATP,，因此又被称为“能量寄生型生物”。,4,）在宿主细胞内生长繁殖具有独特的生活周期，即存在原体和始体两种形态衣原体广泛寄生于人类、哺乳动物及鸟类，少数致病；,沙眼衣原体是人类沙眼的病原体，甚至引起结膜炎、角膜炎等临床症状，成为致盲的重要原因。,6,螺旋体,(Spirochaeta),细长、柔软、弯曲呈螺旋状的运动活泼的单细胞原核生物。,介于细菌与原虫之间。,结构,具有与细菌相似的细胞壁，含脂多糖及胞壁酸，对抗生素和溶菌酶敏感，它有不定形的细胞核，以二分裂繁殖，无鞭毛，但运动活泼，借助富有弹性的轴丝运动。,生活方式,寄生（致病性）,腐生（非致病性）,在分类学上由于更接近于细菌而归属在细菌的范畴。,分布及特点,螺旋体广泛分布在自然界,(,水生环境,),和动物体内,(,哺乳动物肠道、睫毛表面、软体动物躯体、反刍动物的瘤胃）。,5,个属：包柔氏螺旋体属（,Borrelia,），又名疏螺旋体属、密螺旋体属（,Treponema,）、钩端螺旋体属（,Leptospira,）、脊螺旋体属（,Cristispira,）、螺旋体属（,Spirochaeta,）。前三属中有引起人患回归热、梅毒、钩端螺旋体病的致病菌，后二属不致病。,