第2章微生物形态结构---细菌.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,*,原核细胞与真核细胞结构的异同,1大小的区别,原核细胞小，多数0.52微米，形状各异，以单细胞为主。真核细胞个体大，多数2200微米，以多细胞和组织结构为主。,2 细胞结构和功能的差异,原核细胞结构简单、无细胞器、无有丝分裂。真核细胞结构复杂，细胞器发达。,表1 原核和真核细胞主要结构对比,细胞结构,原核生物,真核生物,细胞壁成分,肽聚糖、多糖、蛋白质等,多糖如纤维素、几丁质,细胞膜成分,不含固醇,含固醇,核糖体,70s(30s,50s),80s(40s,60s),细胞器,无,有多种,细胞分裂,缺有丝分裂,有丝分裂,有性生殖,以无性为主,有,基因中内含子,一般没有,有,细胞骨架,无,有,第2节 原核微生物的形态结构,本章共两节,主要学习内容包括：,原核生物细胞结构,重点：原核生物细胞的特点及特殊结构,基本形态有三种:,(1)球菌（cocus):单球菌、双球菌、链球菌、四链球菌、葡萄球菌,(2)杆菌(Bacillus):长杆菌、短杆菌、球杆菌。有的栅拦状排列,()螺旋菌（Spirills)：弧菌、螺菌,三种形态的细菌,1球菌图,2杆菌,螺菌图(螺旋菌),细菌的特殊形态,二、原核细胞的结构与功能,细菌细胞的结构与功能的模式图,细菌细胞,细菌细胞的构造：,细胞壁,细胞膜,原生质体 基本结构,内含物,鞭毛,菌毛 特殊结构,荚膜,芽孢,（一）细胞壁cell wall,细胞壁的基本结构和化学成分：,主要成分：是肽聚糖和少量的脂类。,肽聚糖：Peptidoglycan:,由N-乙酰葡萄糖胺（NAG)和N-乙酰胞壁酸（NAM).这两种氨基糖直接或通过氨基酸间桥交替项链形成长链。形成肽聚糖套层。（P70),细菌细胞壁成分,2 革兰氏染色反应：,丹麦医生革兰（Hans Christian Gram),于年发明。,过程：固定结晶紫染色碘媒染酒精脱色蕃红染色,结果：由于细胞壁的结构和成分的不同分为两种染色结果。由此将原核生物分为两大类：,G,+,:紫色，细胞壁厚,G-:红色，细胞壁薄,G,+,细菌的细胞壁：,细胞壁厚，2080nm，有致密的肽聚糖层，占细胞壁成分的6090%。,含有磷壁酸（多聚磷酸甘油或多聚磷酸核醇的衍生物）。,G,+,细菌的细胞壁：,4 G,-,细菌的细胞壁：,具有很大强度能膨胀至表面的几倍。细胞壁薄，1015nm，化学成分复杂，分为内壁层和外壁层。,（1）壁膜间隙：,（2）肽聚糖层（内壁层）：,（3）外膜（外壁层）：脂多糖为主,G,-,细菌的细胞壁：,图 革兰氏 G-细菌脂多糖、类脂 A、磷脂、孔蛋白的排列方式,两种细菌细胞壁比较,5 细胞壁外的表层结构,（1）表面层（S层）：,许多细菌的细胞壁外面还存在结构层次，由同型蛋白或糖蛋白组成，网状。普遍存在于真细菌和古细菌中。,（2）被外多糖和荚膜：,不容易洗掉为荚膜，反之为黏液层,功能：保护、障碍氧气、黏附作用等,细菌荚膜,（二）细胞膜和内膜系统,1 细胞膜（Cell membrane),是围绕细胞质外层的双层膜系统。,（1）基本结构：,由两层磷脂和蛋白质组成的，这种膜结构称为单位膜。一般占细胞干重的10%,其中磷脂占2030%,蛋白质5070%,糖类占1.510%.,（与真核细胞不同的是:,无固醇，无胞饮和胞吞现象,）,图 细菌细胞质膜的基本结构,原核生物与真核生物的细胞质膜比较,2 与质膜相连的内膜系统,（1）间体：常与核质相联系，与细胞分裂有关。,（2）光合作用内膜：光合细菌具有。不同细菌不同，可扑捉光能。,（3）非光合作用内膜：有些特殊细菌的呼吸酶位于此膜上。,（三）核区和质粒,1 核区（nuclear region):,是一条很厂的环状双螺旋DNA链（有少数不成环）又称细菌染色体。,亦称为拟核。,2 质粒Plasmid：,在许多细菌细胞中存在的核DNA 以外的共价小闭合环状DNA，通常为1100X10,6,，含几百个碱基。,（1）质粒的主要特性,可自我复制和稳定遗传；为非必要的遗传物质（对细菌而言），控制次要性状。如抗药性、结合性等；可转移：由共体细胞向受体细胞转移；可消除：经常温、化学物质、抗菌素处理可以消失。,（2）质粒的主要种类：按照功能分,抗性质粒、接合质粒、细菌素质粒、Ti质粒、固氮质粒等。,如：大肠杆菌中的 Col 因子，产生一种蛋白质类杀菌素。,大肠杆菌中的 Ent 因子，产生肠毒素,表:细菌质粒所能控制的性状,细菌质粒 性状,大肠杆菌中的 F 因子 使宿主产生性纤毛，决定“性 别”,大肠杆菌中的 Col 因子 产生一种蛋白质类杀菌素,大肠杆菌中的 Ent 因子 产生肠毒素,大肠杆菌中的 Hty 因子 决定溶血素的产生,大肠杆菌中的 RYB 质粒 可使宿主产生限制性内切酶与甲基化酶,G-细菌中的 R 因子 抗磺胺药与多种抗生素,金黄色葡萄球菌中的 抗 Cd+、Hg+等重,P 1258 因子,金黄色葡萄球菌 PZA10 产生内毒素 B,假单胞菌中的质粒 能降解某些复杂的有机物,根癌病农杆菌中Ti 质粒 能使感染植株产生根癌病,（四）细胞质及内含物,细胞质膜包裹的原生质体（包括核区和质粒）。,成分：水分70%以上，蛋白质、碳水化合物、无机盐、小分子物质等,主要组成细胞浆、核糖体和其它内含物。,1 核糖体和协助蛋白,核糖体是细胞中核糖核蛋白的颗粒状结构，由65%的RNA和35%的蛋白质组成，以游离状态或多聚状态存在于细胞中。,核糖体的组成：70s(30s,50s两个亚基，古细菌不同）,30s:,16s rRNA,和21种不同蛋白,50s:5s rRNA,23s rRNA以及32种不同蛋白,细菌核糖体,2 细胞浆,主要成分：水、蛋白质、脂类、糖、无机盐等。还有贮藏物如糖原和淀粉,细菌特有物：聚,-羟基丁酸,（贮藏物）。,3 其它内含物,如液泡、气泡、羟基化体（自养细菌固定二氧化碳）、一些细菌还有硫滴、磁粒等,图 细胞内含物A.细胞中的硫滴 B.聚羟基丁酸颗粒,（五）细菌细胞的特殊结构,1 鞭毛（flagella)：由蛋白质组成的细长结构,直径1525nm，最长70微米。,（1）结构：鞭毛丝、鞭毛钩、基体,（2）着生方式：单生、丛生、周生,（3）功能：运动,鞭毛结构,(a)G-细菌,（,b,）,G+,细菌,(a)G-细菌 （b）G+细菌,鞭毛着生方式(单生、从生、周生）,2 菌毛 fimbria,有叫纤毛、散毛、线毛,是一类生长在菌体表面的纤细、中空、短直数量较多的蛋白质微丝。直径310nm，G阴性菌多，G阳性菌少。,功能：黏附于宿主表面。,菌毛,菌毛和鞭毛,3 性毛Pilus,构造成分与菌毛相似，但较长。一般在G阴性的雄性菌株上。在细菌交配时起作用。向雌性菌株传递遗传物质。,性毛,4 芽孢spore,某些细菌在一定生长阶段可在细胞内形成一个圆形、椭圆形或圆柱形高度折光的内生孢子。,（1）结构,芽孢囊、孢外壁、芽孢衣、皮层、核心核心由芽孢壁、芽孢膜、芽孢质和核区组成，可发育成新的细菌个体。,芽孢的结构,芽孢(芽孢杆菌),芽孢,芽孢产生,（2）芽孢的特性,抗热、抗干燥、抗辐射、抗化学药物和静水压等，有很强的存活力。可以存活数年甚至数十年。,原因：含水量低（40%左右），,含有特殊的DPA-Ca(2，6-吡啶羧酸钙盐），具有高渗透压。,四、细菌的繁殖和菌落特征,1细菌的繁殖,繁殖：一个母细胞产生二个或二个以上子细胞的过程称为繁殖。,细菌的繁殖以,无性繁殖为主，主要是裂殖,。,过程：细胞伸长，细胞核及细胞质分裂、横隔壁形成、子细胞分离。（孢间连丝、分裂后暂时不分开）,少数细菌可以芽殖如,Blastobacter,少数种类可以有性繁殖。,2 细菌的菌落特征：,菌落：在培养基表和内部聚集形成一个肉眼可见的、具有一定形态的子细胞群体，称为,菌落。,由多个同种细胞密集接种长成的子细胞群则称为,菌薹（lawn).,菌落特征包括：,大小、形状、边缘、光泽、质地、透明度、颜色、隆起和表面状况。,细菌斜面培养特征：菌薹生长程度、形状、光泽、质地、透明度、颜色等,细菌液体培养特征：表面状况、混浊度、沉淀、有无气泡和色泽。,细菌菌落,Bacterial colony,在液体培养基中,Bacterial colony,三、几种特殊的原核生物,1 放线菌：属于革兰氏阳性菌群。,是一类能形成分枝菌丝和分生孢子的特殊菌群。因菌落放射状而得名。,很多抗菌素产生于放线菌。如土霉素、链霉素、庆大霉素、利福平等,到目前为止，已分离得到的放线菌产生的抗生素达4000种以上。,放线菌是一类介于细菌和真菌之间的单细胞生物.一方面,放线菌的细胞构造和细胞壁的化学组成与细菌相似,与细菌同属原核生物;另一方面,放线菌菌体呈纤细的菌丝状,而且分枝,又以外生孢子的形式繁殖,这些特征又与霉菌相似.放线菌菌落中的菌丝常从一个中心向四周辐射状生长,因此叫放线菌.,放线菌的菌落特征1,放线菌的菌落特征2,（1）放线菌的形态,大部分放线菌由分枝状的菌丝组成，菌丝大多无隔膜，属单细胞。菌丝的粗细与细菌中的杆菌宽度相近（1m左右）。,可分为营养菌丝、气生菌丝和孢子丝。孢子丝形态多种，常用于分类。,细胞壁含胞壁酸、二氨基庚二酸，不含几丁质、纤维素；,放线菌丝,链霉菌的一般形态和构造（模式图）,(2)繁殖,放线菌主要通过形成,无性孢子的方式进行繁殖，也可借菌丝断片,（液体培养时）进行繁殖。,凝聚分裂形成凝聚孢子、产生孢子囊、横隔分裂产生横隔孢子。形成,分生孢子、孢囊孢子和横隔孢子。,放线菌孢子丝类型：,垂直,单轮(无螺旋),弯曲,丛生,松环、初级螺旋,钩状,松螺旋,紧螺旋,单轮(有螺旋),双轮(无螺旋),双轮(有螺旋),分生孢子(conidiospores):,在气生菌丝顶端形成成串或单个孢子，菌丝分裂形成。,在气生菌丝顶端或基内菌丝顶端膨大或盘卷缠绕形成孢子囊，在孢子囊内形成孢囊孢子。,孢囊孢子,横隔孢子,基内菌丝或气生菌丝横隔分裂形成，孢子常为球杆状，体积大小相似，又称节孢子或粉孢子。,3代表属,（1）链霉属Streptomyces:菌丝无隔膜，有三种菌丝，形成分生孢子。包括1000多种,灰色链霉菌的直线孢子链,链霉属,Streptomyces,菌落,（2）诺卡氏属,Nocardia,菌丝有隔膜，分枝菌丝体可断裂成杆状和球状。多数无气生菌丝。,诺卡氏属Nocardia菌落,（3）放线菌属Actinomyces,菌丝直径小于1微米，有横隔，可断裂成Y字型。无气生菌丝，不产孢。多引起病害。,Agar plate culture of an,Actinomyces,2 蓝细菌:,革兰氏阴性,含叶绿素可光合作用。可与植物共生形成地衣、红萍（固氮鱼腥藻和蕨类的共生体）。,形状：球状、杆状。330微米，裂殖。,蓝细菌,3 黏细菌,（,Myxobacteria,),革兰氏阴性，可以滑行，产生子实体。,粘菌的聚集:环境变得缺乏营养时，这些阿米巴起初作为一群孤立的细胞，随后联合起来，形成了一个由几万细胞组成的团块。,这个“假合胞体”经受分异，始终变化着形状。一只“脚”形成了，它由约三分之一的细胞组成，并包含丰富的纤维素。这只脚支撑着一个圆形芽孢团块，这些芽孢将使自身分离并伸展，只要遇到合适的营养媒质，它们便迅速繁殖，并因而形成一个新的阿米巴群体。它经过变态，从而取得能动性，去侵入其他环境。,4 蛭弧菌,Bdellovibrio,寄生于其他细菌，并引起裂解。个体小。,5 立克次氏体,革兰氏阴性，小，球状、杆状、丝状。不完全代谢，只能寄生于真核细胞内。如斑疹伤寒,6 衣原体,是一类比立克次氏体小，自身的结构更简单，专门寄生在活细胞中的致病性原核微生物。,沙眼衣原体,8 支原体,是一类目前已知最小的、无细胞壁、但无须依赖活细胞而能独立生活的原核微生物。它们一般以二分裂方式繁殖，有时也出芽繁殖。,9 古菌 Archaea,古生细菌与真细菌有着不同的16srRNA序列，它们形状与真细菌有很大不同，基因中有内含子，一般生活在极端的环境中，进化慢，很多特性与真核生物接近而与真细菌不同，它们是另一个进化途径。,表2,真细菌、古细菌和真核生物细胞重要特性比较,特征,真细菌,古细菌,真核生物,细胞大小,15微米,0.115微米,10微米以上,细胞结构,原核,原核,真核,细胞壁,含胞壁酸,无胞壁酸,纤维素等,RNA聚合酶,4亚基,复杂912个,复杂1215个,核糖体大小,70s,70s,80s,蛋白质合成开始氨基酸,甲酰甲硫氨酸,甲硫氨酸,甲硫氨酸,甲烷细菌,不规则古细菌,古生细菌代表属种,1 产甲烷菌：严格厌氧，利用氢还原二氧化碳，产生能量,2 极端嗜盐菌：严格好氧。有视紫红质（有特殊的用处）,3 极端嗜热菌。多数专性厌氧，喜高温。如硫化叶菌,复习与思考,1 比较原核生物细胞和真核生物细胞的异同。,2 试述细菌的细胞结构及生理功能？,3 革兰氏染色的机制和步骤？革兰氏染色阴性和阳性细菌的细胞壁特点是什么？,Thank you!,