第三章-微生物细胞的形态结构及功能.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,*,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,*,第三章 微生物细胞的结构与功能,第一节原核微生物,概述,原核微生物：是指一大类细胞核无和膜包裹，只有称作核区的裸露DNA的原始单细胞生物。包括真细菌和古生菌两大类。,真细菌：细胞膜含有脂类，细胞壁特含有肽聚糖，DNA没有内含子。包括细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣原体。,本节以细菌为代表介绍原核微生物的结构和功能。,一般构造：细胞壁、细胞膜、细胞质、原核,细菌,特殊构造：纤毛、鞭毛、芽胞、荚膜等,第一节原核微生物,一、,真细菌,细胞壁,（一）,真细菌,细胞壁的功能,细胞壁能固定细胞外形，提高机械强度,细胞壁是细胞生长、分裂和鞭毛运动的必要条件，无壁时就丧失这些功能,细胞壁能阻挡酶蛋白和某些抗生素等大分子进入细胞（分子量大于800者）,细胞壁赋予细菌具有特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性,-,-,-G-M-,-,1,4糖苷键,|-G-M-,L丙氨酸|,|L丙氨酸,D谷氨酸|,|D谷氨酸,L赖氨酸|,|L赖氨酸,D丙氨酸 甘,5,|,D丙氨酸,金黄色葡萄球菌肽聚糖的单体结构及连接方式（G,+,菌）,溶菌酶：1,4糖苷键很容易被溶菌酶水解而使肽聚糖散架。,青霉素：能于菌体内的转肽酶结合形成青霉噻唑酰基酶，使转肽酶失去转肽作用，通过抑制转肽反应，影响细胞壁合成,革兰氏阳性菌,交联的四肽达75%,革兰氏阴性菌,交联的四肽只有25%,肽聚糖的整体网状结构,金黄色葡萄球菌,大肠杆菌,第一节原核微生物,2、磷壁酸（又叫垣酸或磷壁酸质）,（1）磷壁酸是以甘油磷壁酸或核糖醇磷壁酸为亚基（单体）组成的聚合物，是一种酸性多糖，是G,+,菌细胞壁所特有的成分。,（2）磷壁酸种类：,壁磷壁酸：可用稀酸或稀碱提取，含量随培养成分而改变，与肽聚糖以共价键结合。,膜磷壁酸：可用45%热酚水提取，含量与培养成分关系不大，跨越肽聚糖层并与细胞膜相交联。,第一节原核微生物,（3）磷壁酸的主要生理功能,a、其磷酸分子带负电荷，可结合Mg,2+,可提高需Mg,2+,合成酶的活性；,b、储藏磷元素；,c、避免被白细胞吞噬，具有抗补体作用；,d、是G,+,菌重要的表面抗原成分；,f、也是某些噬菌体吸附的受体；,e、能调节细胞内自溶素的活力防止细胞自溶。,H,|,OCH,|,HCOAla,|,HCOH,|,HCOR O,|,肽,HCO P,甘油磷酸乙酰氨葡糖聚,|3,糖,H OH,n,连接单位,核糖 磷酸,注：Ala：丙氨酸 R：N乙酰氨基葡萄糖,磷壁酸（垣酸）,第一节原核微生物,（三）革兰氏阴性细菌的细胞壁,革兰氏阴性细菌的细胞壁的特点：壁薄，而且分两层，特含脂多糖。,革兰氏阴性菌细胞壁的成分：,外膜（外壁层）：磷质、脂蛋白、脂多糖；,内膜（内壁层）：肽聚糖，,含量10%,。,第一节原核微生物,1、细胞壁内膜：革兰氏阴性细菌细胞壁的菌肽聚糖,大肠杆菌肽聚糖的单体结构及连接方式（G,菌）：,双糖单位：N乙酰氨基葡萄糖（G）,N乙酰胞壁酸（M）。,短肽尾：L丙氨酸、D谷氨酸、二氨基庚二酸、,D丙氨酸。,肽桥：没有特殊的肽桥，两肽尾直接交连,Structure of peptidoglycan,N,-acetyl glucosamine,N,-acetylmuramic acid,b,-(1,4)linkages,L-alanine,D-glutamic acid,meso-diaminopimelic acid,D-alanine,peptide bond,CH,3,-CH-C=0,CH,2,OH,O,CH,2,OH,O,OH,O,NH,HC-C-CH,3,C=0,n,NH,COOH-C-H,(CH,2,),2,C=0,NH,H-C-(CH,2,)-NH,2,NH,C=0,CH,3,-C-H,COOH,L-Ala,D-Glu,L-Lys,D-Ala,G,+,细胞壁,肽聚糖,单体结构,M,G,DPA,革兰氏阴性菌细胞壁肽聚糖的一个重复单位,-G-M-,|-G-M-,L丙氨酸|,|L丙氨酸,D谷氨酸|,|D谷氨酸,二氨基庚二酸,|,|,二氨基庚二酸,D丙氨酸|,D丙氨酸,大肠杆菌肽聚糖的单体结构及连接方式（G,菌）,肽聚糖链及其连接间桥,格兰氏阴性细菌在其肽聚糖层外还有一层所谓的外壁层，外壁层的性质与细胞质膜类似。,请注意图中蓝色的脂蛋白以及外壁层之外的红色脂多糖链。,O side chain,Core polysaccharide,Lipid A,脂多糖的化学结构,E.coli 脂多糖分子结构模型,第一节原核微生物,2、细胞壁外膜（外壁层）,细胞壁外膜由磷脂双分子层、脂蛋白、脂多糖组成,（1）脂多糖（LPS）,脂多糖位于壁的最外层，较厚。由类脂A、核心多糖和O特异 侧链（O抗原）组成。是G,菌细胞壁所特有的成分，也是主要成分。,第一节原核微生物,脂多糖的功能：类脂A是G,菌菌的致病物质内毒素；带较强的负电荷，也可以吸附可结合Mg,2+,可提高需Mg,2+,合成酶的活性；由于脂多糖结构多变，决定了G,菌细胞表面抗原决定簇的多样性；使许多噬菌体在细胞表面吸附的受体；具有控制某些物质进出细胞的部分选择性屏障功能，例如嘌呤双糖肽类等较小分子可以通过，但是溶菌酶、青霉素等抗生素、某些染料、去污剂等较大分子则不易通过。脂多糖在足够的Ca,2+,存在之下才能维持其结构稳定，如果用EDTA等螯合剂去除Ca,2+,和降低离子键强度，脂多糖就会解体。,第一节原核微生物,（2）,磷脂双分子层：与细胞膜的磷脂双分子层非常相似，期中插有跨膜的孔蛋白。,（3）,细胞壁外膜蛋白：指嵌合在脂多糖和磷脂层外膜上的蛋白质，有20余种。,脂蛋白：位于外壁层的内侧，如铆钉一样把磷脂双分子层与肽聚糖层连在一起。,孔蛋白：为三聚体的跨膜蛋白。中间有直径1纳米的孔道，通过孔的开、闭，控制某些物质的进出。已知有两种：,第一节原核微生物,非特异性孔蛋白：其充水孔道可通过相对分子量小于800900的任何亲水性分子，如双糖、氨基酸、二肽和三肽。,特异性孔蛋白：其上存在专一性结合位点，只允许一种或少数相关物质通过。,3、周质空间,（壁膜间隙）指细胞壁与细胞膜之间的狭窄空间（宽约1215纳米），呈胶状。周质空间存在着多种周脂蛋白。,周脂蛋白：包括水解酶类、合成酶类、结合蛋白、受体蛋白。,第一节原核微生物,4、G+菌和G菌在细胞壁上的区别：,（1）在结构上的区别：G+菌细胞壁厚，只有一层；G菌壁薄，分两层。,（2）在成分上的区别：G+菌细胞壁肽聚糖含量高，特含磷壁酸；G菌细胞壁肽聚糖含量低，特含脂多糖,第一节原核微生物,（3）在肽聚糖上的区别,#含量不同，G+菌肽聚糖的含量高，G菌肽聚糖的含量低。,#短肽成分不同，G+菌含特L赖氨酸；G菌特含二氨基庚二酸。,#交联方式不同，G+菌通过甘氨酸五肽使相邻单体的短肽相连，交联密度大，网状结构紧密，壁较坚固。G菌则是两个单体的短肽直接相连，交联密度小，网状结构较疏松。,#肽聚糖存在的位置不同，G在内侧，G+在外侧。,第一节原核微生物,（四）古生菌的细胞壁：,由多糖（假肽聚糖）、糖蛋白或蛋白质构成，没有真正的肽聚糖，,1、假肽聚糖细胞壁：甲烷杆菌属古生菌的细胞壁是由假肽聚糖组成的。,由N乙酰葡萄糖胺和N乙酰塔罗糖胺糖醛酸以1，3糖苷键交替连接而成，此键不能被溶菌酶水解。,第一节原核微生物,2、独特多糖细胞壁：,甲烷八叠球菌的细胞壁含有,独特多糖，该多糖含有半乳糖胺、葡糖醛酸、葡萄糖和乙酸。,3、硫酸化多糖细胞壁：盐球菌属的细胞壁是由硫酸化多糖组成。,4、糖蛋白细胞壁：盐杆菌属细胞壁是由糖蛋白组成。这种细胞壁带强负电荷，可以平衡环境中的Na,+,，从而能在20%25%高盐溶液中生活。,5、蛋白质细胞壁：少数产甲烷细菌的细胞壁是由蛋白质构成。,第一节原核微生物,（五）缺壁细菌,第一节原核微生物,1、L型细菌,许多G,细菌或G,由于高渗液、低浓度青霉素等外界因素影响下发生变异，或自发突变形成无合成肽聚糖能力而细胞壁缺陷的变异菌株，这种由变异形成遗传性稳定的细胞壁缺陷细菌叫。1935年由英国李斯德发现。一般专指在实验室内或宿主内，由自发变异形成遗传性稳定的细胞壁缺陷细菌株叫。,2、原生质体：指在人为的条件下，用溶菌酶除尽G,菌原有的细胞壁，或用青霉素抑制新生细菌细胞壁的合成，所得到的仅有一层细胞膜包裹的圆球状渗透敏感细胞叫原生质体。,第一节原核微生物,3、球形体：又称原生质球，指G,菌经过溶菌酶的处理，除去部分细胞壁，还残留部分细胞壁的原生质体叫球形体。,原生质体和球形体的共同特点：对渗透压极其敏感，革兰氏染色阴性，对噬菌体不敏感，即使有鞭毛也不能运动，细胞不能分裂。原生质体和球形体更易导入外源遗传物质，故是研究遗传规律和进行原生质体育种的良好试验材料。,4、支原体：支原体是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。因细胞膜含有一般原核生物所没有的甾醇，所以即使缺乏细胞壁，细胞膜仍有较高的机械强度。,（六）革兰氏染色的机制,1、,革兰氏染色简介：,由丹麦病理学家,革兰,于1884年发明的并使用的一种能鉴别细菌的染色方法。1983年,彼弗里奇,进一步证明了主要是革兰氏阳性菌和革兰氏性阴菌在细胞壁化学成分的差异而引起革兰氏染色的不同。,第一节原核微生物,第一节原核微生物,2、,革兰氏染色过程（复习）,甲菌,乙菌,结晶紫,初染,碘液,媒染,95%酒精,脱色,番红,复染,紫色,红色,第一节原核微生物,3、革兰氏染色机理,细菌通过结晶紫初染和碘液媒染之后，在细胞膜内形成了不溶于水的结晶紫与碘的复合物（CVI）。革兰氏阳性菌由于细胞壁厚，肽聚糖的含量高，网状结构层次多和交联致密，网孔小。故用乙醇（或丙酮）作脱色处理时，乙醇使细胞壁脱水，肽聚糖的网孔变得更小，透性降低。再加上它不含类脂，用乙醇处理也不会溶出缝隙，因此，乙醇不能透过细胞壁而把结晶紫碘复合染料抽提出来，也就是说，乙醇不能进入细胞去脱色，故用蕃红复染时仍为紫色。（实际是紫色加红色）,第一节原核微生物,反之，革兰氏阴性菌因其细胞壁薄，外膜层类脂含量高。肽聚糖层薄含量低，结构疏松交联度低，网孔大。当用结晶紫初染和碘液媒染之后，再用乙醇处理时，乙醇能使以类脂为主的外膜层迅速溶解，薄而疏松的肽聚糖网状结构很容易使乙醇进入细胞而把结晶紫碘液复合染料抽提出来而脱色。再经番红复染时，就被染成红色。,注：酒精具有脱水、脱脂、使细胞脱色等作用。,第一节原核微生物,二、细胞壁以内的构造原生质体,（一）细胞质膜,又称质膜、细胞膜或内膜。,1、细胞膜结构,：为一蛋白镶嵌磷脂双分子层，具有流动性和高度选择透性。,一个磷脂分子由一个带正电荷且溶于水的亲水基（极性头）和一个不带电荷、不溶于水的疏水基（非极性尾）构成。亲水基在外侧，疏水基在内侧构成磷脂双分子层。常温下，磷脂双分子层呈液态，其中镶嵌许多具运输功能的整合蛋白或内嵌蛋白；在磷脂双分子层的表面“漂浮”着许多有酶促作用的周边蛋白或膜外蛋白。,第一节原核微生物,2、辛格和尼科尔森提出的细胞膜液态镶嵌模型学说（1972年）,膜的骨架是脂质双分子层；脂质双分子层具有流动性；整合蛋白镶嵌于脂质双分子层的疏水性内层中；周边蛋白通过静电引力与脂质双分子层表面相连；脂质分子间或脂质与蛋白质之间无共价键结合；脂质双分子层犹如海洋，周边蛋白在其上作漂浮运动，整合蛋白则如冰山沉浸在脂质双分子层的疏水性内层中作横向运动。,第一节原核微生物,磷脂分子的结构,脂肪酸的饱和度与菌种是否耐高温有关，脂肪酸饱和度越高越能耐高温。,疏水基尾,亲水基头,第一节原核微生物,3、,细胞膜的功能,：具有选择性控制膜内外营养物和代谢产物的进出；维持细胞内正常渗透压的屏障；是合成细胞壁和糖被的各种组分的重要基地；膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系，是细胞产能的场所；是鞭毛基体着生部位和鞭毛旋转的功能部位。,4、,细菌与真核生物在细胞膜上的区别：,细菌细胞膜不含胆固醇等甾醇，真核生物的细胞膜含有胆固醇（可增加韧性）；细菌细胞膜上有电子传递系统，而真核生物的电子传递系统在线粒体内膜上。,第一节原核微生物,5、内膜系统,：,内膜系统是由细胞膜内陷形成的一些特殊结构。,间体：是一种由细胞膜内陷而形成的囊状结构，其中充满着层状或管状的泡囊。多见于革兰氏阳性菌。间体又分隔壁间体（深层）和侧性间体（浅层），深层间体与DNA复制、分配以及细胞分裂有关；浅层侧性间体与胞外酶的分泌（如青霉素酶）有关。也有人认为间体仅是电镜制片时因脱水操作而引起的一种赝象。,载色体（色素体）：是光合细菌的光合作用部位，相当于高等植物的叶绿体。含有菌绿素和胡萝卜素等色素。,类囊体：是蓝细菌进行光合作用的场所。,第一节原核微生物,6、古生菌细胞膜的特点,亲水基和疏水基之间是通过醚键而不是酯键连接的,组成疏水基长链烃是异戊二烯的重复单位，而细菌或真核生物的疏水尾是脂肪酸。,古生菌细胞膜存在着独特的单分子层膜或单、双分子层混合膜，而细菌或真核生物的细胞膜都是双分子层。单分子层膜多存在于嗜高温的古生菌中，其原因可能是这种膜的机械强度要比双分子层质膜高。,在甘油亲水头3C分子上，可以连接多种与其它生物不同的基团。,细胞膜上含有多种独特脂类。,第一节原核微生物,（二）细胞质与内含物,1、,细胞质,：在细胞膜和核区之间的半透明、胶状、颗粒状物质的总称。原核生物的细胞只是不流动的，这与真核生物不同。,主要成分：,是核糖体，、贮藏物、多种酶类、质粒中间代谢产物和80%的水等。少数细菌还有类囊体、羧酶体、气泡和伴孢晶体等。,第一节原核微生物,2、,核糖体：,无被膜包裹的蛋白质颗粒，其沉降系数为70s（50s和30s）。是合成蛋白质的场所。有80%90%的核糖体串联在mRNA上以多聚核糖体的形式存在。每个细菌有上万个核糖体。链霉素、四环素、氯霉素等抗生素能选择性抑制70s核糖体蛋白合成。而对真核生物80核糖体不起作用。故可用这些抗生素治疗细菌引起的疾病，而对高等动物和人类无害。,注,：沉降系数是指在离心场中颗粒的沉降速度。用s表示，单位是秒，10,-13,秒为一个沉降系数。,第一节原核微生物,3、,贮藏物,：主要是贮存营养物质,糖元和淀粉：是细菌的碳源和能源物质，大肠杆菌及许多芽孢杆菌含之。,聚-羟丁酸（PHB）：是许多细菌特有的碳源和能源类贮藏物。它无毒、可塑、易降解，是生产医用塑料、生物降解塑料的好材料。,藻青素：常存在于蓝细菌中，是一种内源性氮源、能源储藏物。,异染颗粒（又叫迂回体或捩转菌素）：其只要功能是储藏磷酸盐和能量，并可降低渗透压。因此物质能把蓝色染料变为红紫色，故名异染颗粒。迂回螺菌、白喉棒杆菌、分支杆菌含之。,第一节原核微生物,4、,磁小体,1975年，由勃莱克摩在一种折叠螺旋体的趋磁细菌中发现，磁小体是成分是Fe,3,O,4，,外有一层磷脂、蛋白质或糖蛋白膜包裹，其功能是导向作用，趋磁菌具有一定实用前景，比如生产磁性定向药物或抗体等。,5、羧酶体：是自养菌所特有的内膜系统，可能是固定CO,2,的场所。,6、气泡：存在于许多水生细菌中，其功能是调节细胞比重以使细胞漂浮在水上层，以便获取光能、氧气和营养物质。,第一节原核微生物,（三）核区（,原核,）,核区：又称核质体、原核、拟核或基因组，是指原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核。原始细胞核没有核膜、核仁，只是由环状双链的DNA分子缠绕形成类似于核的结构，且DNA不与组蛋白结合，是一种分化不完善的原始性细胞核，故特称原核、核区、拟核或细菌染色体等。每个细菌细胞一般14个核质体。并且在复制以外时期均为单倍体。,细菌细胞核的功能是储存和复制遗传信息的场所。,第一节原核微生物,（四）细菌的休眠结构芽孢,1、芽孢：某些细菌在其生长发育后期，可在细胞内形成一个圆形或椭圆形、含水量极低的抗逆性很强的休眠体，这就是芽孢。,2、芽孢的属性：一个营养细胞只能形成一个芽孢，一个芽孢也只能产生一个营养体，所以，芽胞是休眠体，而不是繁殖体。,3、芽孢的抗逆性：芽胞是生物界抗逆性最强的生命体。具有抗热、抗化学药物、抗辐射和抗静水压等特性。,第一节原核微生物,4、产芽孢细菌：主要是好氧性芽孢杆菌属和厌氧型梭菌属。芽孢的有无、芽孢的形态、大小和着生位置是细菌的分类依据之一。,5、芽孢的结构：芽孢由孢外壁、芽孢衣（壳）、皮层、原生质体（核心）构成。核心又有芽孢壁、芽孢质膜、芽孢质、芽孢核区组成。,第一节原核微生物,芽孢囊：是产芽孢母细胞的外壳,孢外壁：透性差，主要含脂蛋白。有的芽孢无此层。,芽孢衣：多价阳离子不易透过。主要含角蛋白，抗酶解，抗药物。,芽孢 皮层：主要含芽孢肽聚糖和吡啶二羧酸钙，渗透压高，体积大。,芽胞壁：含肽聚糖，可发展成新细胞的壁。,核心 芽胞膜：含磷脂、蛋白质，可发展成新细胞膜。,芽孢质：含吡啶二羧酸钙（DPA）、核糖体、RNA和酶类。,产芽孢细菌,第一节原核微生物,细菌的休眠结构芽孢,第一节原核微生物,6、芽孢的形成,当芽孢产生菌在缺乏营养或有害代谢产物积累过多而停止生长时，就开始形成芽胞。从形态上看，芽孢形成分七个阶段：,（1）轴丝形成。菌体先出现两个核区，DNA浓缩，轴丝（束状染色体）形成,（2）芽胞壁形成。菌体一端的细胞膜内陷横膈膜，将菌体分隔成一大一小两个细胞。,（3）形成前芽胞。小细胞被大细胞细胞膜包裹，形成具有双膜的前芽胞（此时抗辐射性提高）,（4）原皮层形成。合成芽孢肽聚糖和吡啶二羧酸钙复合物，填充于双层膜之间形成原皮层。此时折光率提高。芽胞外壁开始出现。,（5）芽孢衣形成。合成半胱氨酸和疏水氨基酸沉积于膜外表形成芽胞外衣。,（6）形成皮层。芽孢成熟，出现抗热性。,（7）芽胞释放。菌体裂解，释放出芽胞。,细菌芽孢的形成,第一节原核微生物,7、芽孢的萌发,：,由休眠状态的芽孢变成营养状态细菌的过程，叫做芽孢的萌发。包括三个阶段。,活化：可由短期热处理或用低,P,H、强氧化剂处理引起.Mg,2+、,葡萄糖、表面活性剂等可促进芽孢萌发。,发芽：芽孢通透性增加；芽孢衣上的蛋白质逐步降解，外界阳离子进入皮层，皮层发生膨胀、溶解和消失；外界水分不断进入核心，核心膨胀、各种酶活化，开始合成细胞壁。抗逆性下降。,生长：芽孢核心部分合成新的DNA、RNA和蛋白质，很快变成营养细胞。此时细胞处于感受态，已接受外来的DNA而发生转化。,第一节原核微生物,8、芽孢的抗热机理：,渗透调节皮层膨胀学说,：,该学说认为，芽孢的抗热性在于芽胞有生命的部分核心部分的生命物质高度失水而产生极强的耐热性。,芽孢衣对多价阳离子和水的透性差，而皮层含有大量负电荷的芽孢肽聚糖，可吸引阳离子使皮层的离子浓度升高，从而使皮层有极高的渗透压去夺取核心部分的水分，其结果造成皮层的充分膨胀，而核心部分的生命物质却形成高度失水状态，因而产生极强的耐热性。,芽孢耐热机制,芽胞衣,四、,细菌的休眠结构芽孢,#,芽孢的抗热其他学说,：,关于芽孢抗热的本质至今尚无圆满地解释。有的资料从芽孢的化学成分和结构上揭示其抗热性。在化学组成上，芽胞含有耐热物质吡啶二羧酸钙和耐热性的酶类，且原生质的含水量较低。在结构上具有厚而致密的壁。从而芽孢具有抗热性。,9、研究芽孢的意义,是细菌分类的依据之一,可用高温筛选芽孢菌,用芽孢菌的芽孢可长期保存菌种,是否杀死芽孢是消毒灭菌手段的最重要指标,。,第一节原核微生物,（五）伴孢晶体,1、伴孢晶体：少数芽孢杆菌在形成芽孢的同时，在菌体另一端的原生质中形成一种菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶状体内含物，称为伴孢晶体。,2、伴孢晶体的作用：伴孢晶体是一种蛋白质，称伴孢晶体内毒素，即内毒素。在碱性昆虫肠道中很快被吸收引起肠道麻痹、穿孔，导致虫体瘫痪死亡。对鳞翅目的幼虫有很高毒性，对人和动物无毒性，是一种很受欢迎的环保生物农药微生物杀虫剂。,第一节原核微生物,3、苏云金芽胞杆菌产生的毒素：苏云金芽胞杆菌能产生三种外毒素和一种晶体内毒素。,外毒素：有、三种类型。对昆虫的毒效只发生在幼虫蜕皮或变态期，主要造成幼虫畸形。,晶体内毒素：内毒素。存在于蛋白质晶体之中，具杀虫作用,（六）细菌的其他休眠结构,孢囊：由固氮菌形成的一种抗干旱圆形休眠体,粘液孢子：由粘球菌产生,蛭孢子：由蛭弧菌产生,外生孢子：由嗜甲基细菌和红微菌产生,第一节原核微生物,第一节原核微生物,三、细胞壁以外的构造,（一）糖被,1、糖被：包被于某些细菌细胞壁之外的一层厚度不定的胶状物，称为糖被。可分为荚膜、微荚膜、粘液层和菌胶团。,2、糖被的主要成分：主要成分是水、多糖、多肽或蛋白质，尤以多糖居多。,3、糖被的作用：糖被的有无可用于细菌的鉴定；从糖被中提取提取葡聚糖制备代血浆或葡聚糖生化试剂；从粘液层提取胞外多糖黄原胶，用作石油钻井液添加剂。,4、糖被的危害：污染食品；致病,第一节原核微生物,（二）荚膜,1、荚膜的概念：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粘液状或胶质状物质，称为荚膜。产荚膜细菌菌落光滑（S-型），不产荚膜细菌菌落较粗糙（R-型）。荚膜可用负染色观察,2、荚膜的功能：保护作用；贮藏养料；重金属的透性屏障；表面附着作用（例如唾液链球菌粘附于牙齿表面，产生的乳酸腐蚀牙齿表面引起龋齿）；细菌间的信息识别作用；堆积代谢废物；抵抗干燥。,糖被,第一节原核微生物,菌胶团,：有时细菌的荚膜连在一起，成为一团，其中包含多个细菌，叫菌胶团。,（三）粘液层,：,1、粘液层,：若细菌细胞壁表面这层粘液状物质比荚膜疏松，而且可向周围环境扩散，无明显界限。这就是粘液层。,2、荚膜与粘液层的区别,：黏液层与荚膜成分一致。荚膜外周有明显的界限，质地均匀。是细胞的一部分。粘液层则近稠远稀，且无明显边缘，可看作是细菌的分泌物。如肉放的时间长了，就发粘，这就是粘液层。荚膜通过离心而沉淀，粘液层则不能,第一节原核微生物,（四）鞭毛,1、什么是鞭毛,：运动性微生物表面着生着一根或数根长丝状、波曲的蛋白质附属物，称为鞭毛。球菌一般无鞭毛，部分杆菌有鞭毛，螺旋菌均有鞭毛。,2、用肉眼观察推断鞭毛的是否存在,：用穿刺法在半固体培养基上接种某一菌，经培养后，在穿刺线周围有混浊扩散区，可推测有鞭毛。从平板菌落推测鞭毛的存在，菌落大、薄而不规则、边缘不整齐，说明该菌有鞭毛。,第一节原核微生物,3、,鞭毛的结构,：由基体、鞭毛杆、钩形鞘和鞭毛丝组成,基体,：即环状体，是一个超微型马达，,-,菌由L环、P环、S环M环组成，L环与,-,菌细胞壁的脂多糖层相连，P环与,-,菌细胞壁的肽聚糖相连；S环M环与细胞膜相连。G,只有这两个环。S环M环被一对Mot蛋白包围，由它驱动该环快速转动，在S环M环基部还存在Fli蛋白，起键钮作用，根据细胞信息使鞭毛正转或逆转。,第一节原核微生物,鞭毛杆,(柱状体)：与基体四环相连。,钩形鞘,(鞭毛钩或钩状体)：可以相对于环状体运动。,鞭毛丝(丝状体),：其转动或收缩可引起细菌运动。,4、鞭毛的功能,：细菌借鞭毛旋转而运动，故鞭毛是运动细胞器。有鞭毛的细菌能够运动，并有趋性。无鞭毛的细菌则不能运动。,5、鞭毛菌的类型,：单生鞭毛菌、丛生鞭毛菌、周生鞭毛菌。,第一节原核微生物,第一节原核微生物,（五）菌毛,（又叫纤毛、伞毛）,1、菌毛,是长在细菌体表的一种比鞭毛细、短、直、硬、中空、且数量较多的蛋白质类附属物，称为菌毛。在,-,菌中较为常见。,2、菌毛的作用,：不具运动功能，一般起附着作用。具有菌毛的致病菌借助菌毛粘附于呼吸道、消化道、泌尿生殖道的粘膜上，进一步定植致病。,菌毛菌在液体表面互相粘连，形成菌醭。,（六）性毛：,又叫性菌毛。构造和成分与性菌毛相同。但比菌毛长，数量仅一直少数几根，一般见于的雄性菌株。其功能是转移遗传物质。,第二节 真核微生物,概述,真核生物：凡是细胞核具有核膜、能进行有丝分裂、细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等细胞器的生物称真核生物。,真核生物的特征：细胞核有核膜；细胞质中有各种细胞器；进行有丝分裂,真核微生物的类群:真菌(酵母菌、霉菌、大型真菌)、单细胞藻类、原生动物,真菌的概念：指具有细胞壁，无根茎叶分化，不含叶绿素，以寄生或腐生方式生存的一类生物。真菌门在分类上分为三纲一类即藻状菌纲、子囊菌纲、担子菌纲及半知菌类。,放线菌(actinomyces),什么是放线菌,放线菌的形态构造,放线菌的繁殖,放线菌的菌落特征,放线菌的生理,放线菌与人类生活,放线菌是一类具有丝状与枝细胞的细菌,有原核,菌丝直径与细菌相仿,细胞壁的主要成分是肽聚糖,放线菌噬菌体的形状与细菌的相似,最适生长PH相近，一般呈微碱性,DNA重组的方式与细菌的相同,核糖体同为70S,对溶菌酶敏感,凡细菌所敏感的抗生素，放线菌也同样敏感,有的放线菌产生有鞭毛的孢子,其鞭毛类型与细菌相同,放线菌的分布与生活方式,放线菌一般分布在含量较低；有机物丰富和呈,微生物碱性的土壤中。10,7,个g左右,能看到：北方春季深层黑土地的白丝,能闻到：泥土特有的“泥腥味”,放线菌的形态结构（模式图）,气生菌丝,孢子丝,分生孢子,基内菌丝,固体基质,基内菌丝（Substrate mycelium),又称营养菌丝，功能是吸收营养，直径 0.2-1.2um长度100600um，色素可有可无。,基内,菌丝,气生菌丝（Aerial mycelium),基内菌丝长到一定时期，长出培养基外，伸向空间的菌丝，直径11.4um,长短不一，形状不一，颜色较深。,气生菌丝,孢子丝(Reproductive mycelium),当气生菌丝生长发育到一定阶段，气生菌丝上分化出的可形成孢子的菌丝。,孢子的形状及在气生菌丝上排列的方式随种而异。,放线菌孢子丝类型,直形,弯曲丛生,成束,单轮生无螺旋,开环钩形,原始螺旋形,松螺旋,紧螺旋,螺旋单轮生,无螺旋两级轮生,螺旋两级轮生,放线菌的菌落形态,菌落质地硬而且致密，菌落小而不广泛延伸,菌落表面呈紧密的绒状或坚实、干燥多皱。,接种针难以挑取，有时可挑碎，有时可将整,个菌落挑起。,老龄菌：幼龄菌菌落与细菌难以区分。,菌落周围具放射状菌丝，,由于菌丝和孢子常具不同色素，使菌落,正面，背面呈不同色泽。,2.2.3放线菌的生活史：,孢子,萌发,基内,菌丝,气生,菌丝菌丝,孢子丝,5 孢子丝分化形成的孢子,放线菌,生活史,放线菌的繁殖,放线菌的繁殖方式,分生孢子,孢子囊孢子,菌丝断裂,其他方式,（2）沿横隔断裂形成孢子,（3）成熟孢子,（1）孢子丝中形成横隔,横隔断裂形成孢子的过程,分生孢子繁殖,孢子囊孢子繁殖,粉红链孢霉孢子囊形成过程,孢子囊形成初期,孢子囊,继续生长,成熟孢子囊,放线菌生理,绝大多数为异养型，能利用不同的碳水化合物。,氮源以Pr,蛋白胨，以及某些氨基酸最合适，,硝酸盐、铵盐和尿素次之.,一般都需要金属离子。,大多放线菌是好气性的。,最适温度2337,0,C,放线菌与人类,绝大多数抗生素由放线菌产生,用来生产纤维素、酶、维生素,具固氮作用，用于生产生物菌肥,少数寄生型放线菌可引起动植物病害,有的放线菌能破坏棉毛织品和纸张,链杆状,丝状聚合体,球状（正在分裂）,蓝细菌的形态,蓝细菌生理,是光能自养型生物：只需空气、阳光、水分、少量,无机盐,没有有性生殖，以裂殖为之，也可芽生殖，极少数有孢子,已知蓝细菌有20多种具固氮作用。,赤潮,其他几种原核微生物,立克次氏体,支原体,衣原体,立克次氏体（Rickettsia）,是落基山斑疹伤寒的病源体,原核，G,-,只能寄生于真核细胞体内（多用鸡胚培养）,无滤过性(o.3-o.6,o.8-2um,),细胞形态多变,有不够完整的产能代谢途径,基因组1.1Mb,834个基因（98年11月公布）,枝原体（Mycoplasma）,支原体的直径约为150300nm,缺乏细胞壁,“油煎蛋”状菌落（0.1-1.0mm）,二等分裂,能在人工培养基上独立生长,具有氧化型或发酵型的产能代谢,在好氧或厌氧条件下生长,对能与核糖体、细胞膜结合的表面活性剂、抗生素敏感,基因组很小，0.6-1.1Mb,衣原体（Chlamydia psittaci)在寄主细胞质中的形态,始体,中间体,寄主细胞膜,正分裂的网状体,包涵体,衣原体,衣原体(Chlamydia),有细胞构造,细胞内同时含有DNA和RNA两种核酸,有革兰氏阴性菌特征的含肽聚糖的细胞壁,有核糖体,有不完整的酶系统，尤其缺乏产能代谢的酶系统,二等分裂繁殖；,对抑制细菌的抗生素如青霉素和磺胺等都很敏感,鸡胚卵黄囊膜、小白鼠腹腔、或HeLa细胞培养,汤非凡教授,1897-1958,三珠衣原体基因组为别为1.05Mb,1.07Mb,1.23Mb.,NAM,NAG,-1,4-糖苷键,四肽尾,肽桥,G,+,细菌肽聚糖立体结构（局部）,Peptidoglycan chains cross-link to from a sheet,M,G,L-Ala,D-Glu,DAP,D-Ala,M,G,L-Ala,D-Glu,DAP,D-Ala,M,G,M,G,M,G,M,G,M,G,M,G,M,G,M,G,M,G,M,G,M,G,M,G,M,G,M,G,M,G,M,G,M,G,M,G,M,G,M,G,M,G,M,G,M,G,M,G,M,M,M,M,M,M,G,-,细菌肽聚糖结构（局部）,微生物学家-汤飞凡（Feifan Tang 1897-1958）,1897年7月23日生于湖南醴陵县。1958年9月30日卒于北京。1914年考入湘雅医学院，1921年毕业并获得美国康涅狄克大学医学博士学位。同年到北京协和医学院细菌系进修和工作。1925年在美国哈佛大学医学院深造。1929年回国，先后任上海中央大学医学院教授、上海雷斯德研究院细菌学系主任。1935年到英国国家医学研究所任客座研究员。1937年抗日战争爆发，受命到昆明重建中央防疫处并被任命为处长。1945年抗日战争胜利，继续在北平任中央防疫实验处处长。1949年新中国成立后，主持组建了我国最早的生物制品质量管理机构中央人民政府卫生部生物制品研究所。1951年任中国菌种保藏委员会首任主任委员，1955年被选为中国科学院生物地学部委员。曾任中华医学会理事、中国微生物学会理事长和卫生部生物制品委员会主任委员。1947年，第七届国际微生物学大会上，被选为国际微生物学会常任理事。汤飞凡早在20世纪20年代中期已开始用物理学的方法研究病毒性状，用离心和过滤的方法研究疱疹、牛痘等病毒，给当时病毒是否为生物的观点的争论以肯定支持。他是最早研究介于病毒和细菌之间的支原体的微生物学家之一。1925年他在研究疱疹病毒的嗜神经性和疱疹脑炎和免疫反应的关系时最早观察到单纯疱疹的潜伏感染。曾研制出一系列孔径大小不同的醋酸火棉胶滤膜，用来测定葡萄球菌噬菌体和多种病毒的大小。40年代在国内首次报道了鼠疫斑疹伤寒的地方流行，出血性黄疸钩端螺旋体和伊氏锥虫。1954年重新开始搁置了30年的沙眼病原研究。1955年首次分离出沙眼衣原体,无可争辩地结束了半个多世纪关于沙眼病原的争论。他所创建的方法被广泛采用，后来许多类似的病原被分离出来，一类介于细菌与病毒之间的特殊微生物衣原体陆续被发现，他是迄今为止发现重要病原体,并开辟了一个研究领域的唯一的中国微生物学家。由于沙眼病原的确认，使沙眼病在全世界大为减少。1982年在巴黎召开的国际眼科学大会上，国际沙眼防治组织为表彰他的卓越贡献，追授给他金质沙眼奖章，随后，他和他的共同工作者因成功地分离了沙眼衣原体而获得我国科学发明奖。,汤飞凡对我国生物制品事业的发展有不可磨灭的功绩。他在抗日战争期间和胜利后两次重建中国最早的生物制品机构中央防疫处，主持制定了我国第一部生物制品制造检定规程，创建了中国最早的抗生素生产研究机构和第一个实验生物饲养场。汤飞凡是一位有强烈民族自尊心，热爱祖国和人民，毕生献身科学事业的正直的科学家。他渊博的学识和丰富的实践经验使他具有深刻的洞察力和科学的预见力，因此他能大胆怀疑前人的结论，并用自己的实验否定前人的错误学说。在沙眼衣原体研究中，他为了证实病原，竟两次用自己的眼睛做实验，最具体的表现了为人类健康勇于献身的崇高品质。英国著名学者李约瑟曾称汤飞凡是“他的国家的科学公仆”，是“预防医学领域里的一名顽强的斗士”并断言：“在中国，他将永远不会被忘记。”,*1958年因不堪无辜受辱非正常死亡。(MED8TH注),全文摘自,SCITOM,真核微生物细胞,真核微生物细胞,第二节 真核微生物,一、细胞壁,（一）真菌的细胞壁成分和功能,1、细胞壁成分：真菌细胞壁的主要成分是多糖（纤维素、葡聚糖、几丁质），另有少量的蛋白质和脂类。低等真菌以纤维素为主，酵母菌以葡聚糖为主，高等陆生真菌以几丁质为主。,2、细胞壁功能：与原核生物类似。,第二节 真核微生物,（二）各类真菌细胞壁的成分和功能,1、酵母菌的细胞壁,（1）细胞壁成分：主要成分葡聚糖、甘露聚糖、蛋白质和几丁质，另有少量的脂类。,（2）细胞壁的作用：自外向内依次是甘露聚糖、蛋白质、葡聚糖。葡聚糖是赋予酵母菌细胞壁机械强度的主要物质；甘露聚糖呈网状；蛋白质夹在中间甘露聚糖和葡聚糖，少数为结构蛋白，多数为起催化作用的酶类。几丁质含量很低，分布于芽痕周围。,第二节 真核微生物,第二节 真核微生物,2、丝状真菌的细胞壁成分,细胞壁成分：自外向里依次是无定形的葡聚糖、嵌埋在蛋白质基质里的糖蛋白组成的粗糙网、蛋白质层、几丁质微纤维丝。,3、藻类的细胞壁成分,细胞壁成分：由纤维素的微纤丝呈层状排列构成骨架结构，其余为间质多糖（杂多糖），还含有少量的蛋白质和脂类。杂多糖包括：褐藻酸、岩藻素、琼脂等,。,第二节 真核微生物,第二节 真核微生物,二、鞭毛与纤毛,1、鞭毛与纤毛：有些真核微生物细胞表面长有或长（长者叫鞭毛）或短（短的叫纤毛）的毛发状细胞器，具有运动功能。,2、鞭毛与纤毛的构造：由鞭杆、基体和过渡区组成。鞭杆由一对中央微管和9个微观二联体（A亚纤维、B亚纤维）构成。A亚纤维有动力蛋白臂，是一种能被Ca,2+,和Mg,2+,激活的ATP酶。一方面水解ATP供能，另一方面作用于相邻的微管二联体产生弯曲运动。,第二节 真核微生物,第二节 真核微生物,三、细胞质膜：与原核生物细胞膜相似，区差别在于：,真核生物与原核生物在,细胞膜上的,主要区别,项目,原核生物,真核生物,甾醇,无（支原体除外）,有,电子传递系统,在细胞膜上,在线粒体膜上,第二节 真核微生物,第二节 真核微生物,四、细胞核,（一）细胞核的功能：具有核膜包被的完整的细胞核，细胞核是遗传信息储存、复制和转录的场所，对细胞的生长、发育、繁殖和遗传、变异起着决定性的作用。,（二）细胞核各部分的结构与特点,细胞核的组成：由核被膜、染色质、核仁和核基质组成。,第二节 真核微生物,1、核被膜,：核被膜由核膜和核纤层组成，其上有许多核膜孔。核膜孔是细胞核与细胞质进行物质交换的选择性通道。核膜由两层膜组成，两膜中间叫核周间隙。核纤层位于核膜内侧，成分为核纤层蛋白,。,2、染色质,染色质组成：处于分裂间期的真核细胞，其染色质是由DNA、组蛋白、其它蛋白和少量的RNA组成的一种线性的复合构造。染色质可被苏木精等碱性染料染色，故称染色质。染色质又分常染色质和异染色质。,第二节 真核微生物,染色质蛋白质：可分为组蛋白和非组蛋白两类。组蛋白是碱性蛋白，易与带负电荷的DNA结合形成核小体。非组蛋白是一些与复制和转录有关的酶类。,核小体：由球形的组蛋白八聚体与缠绕在球体两周的DNA构成核小体。核小体是组成染色质的基本单位。,染色体：处于分裂期的真核细胞，染色质丝盘绕螺旋、折叠、浓缩成约为原来长度万分之一的棒状染色体。,第二节 真核微生物,第二节 真核微生物,3、核仁：,是真核生物细胞合成rRNA和装配核糖体的部位。没有膜包被。,4、核基质：,旧称核液，由蛋白纤维组成的网状结构，具有支撑细胞核和提供染色质附着点的作用。,五、细胞质与细胞器,（一）细胞质,：,组成真核生物细胞质有细胞基质、细胞骨架和各种细胞器。,第二节 真核微生物,1、细胞基质,：,除细胞器之外的的胶体状