食品微生物学第二章原核微生物.ppt

,原核细胞,真核细胞,原核细胞和真核细胞的区别,原核细胞,真核细胞,细胞核,有明显核区，无核膜、核仁,有核膜，核仁,线粒体,无线粒体，能量代谢和许多物质代谢在质膜上进行,有线粒体，能量代谢和许多合成代谢在线粒体中进行,核糖体,分布在细胞质中,分布在内质网膜上,第一节 细 菌,定义,：细菌是一类细胞细而短,、,结构简单、细胞壁坚韧、以二等分裂方式繁殖和水生性较强的原核微生物。,生存环境,：温暖潮湿、富含有机物的地方，都有大量细菌活动。有特殊的臭味或酸败味，发粘、发滑。,应用,：,工业上,生产各种氨基酸、核苷酸、酶制剂、乙醇、丙酮、丁醇、有机酸、抗生素等；,农业上,用作杀虫菌剂、细菌肥料的生产和在沼气发酵、饲料青贮等方面的应用；,医药上,如各种菌苗、类毒素、代血浆和许多医用酶类的生产等；以及细菌在环保和国防上的应用等，都是利用有益细菌活动的例子。,危害,：人、动物、植物的传染病、食物和工农业产品腐烂变质。,第一节 细菌,细菌的形态和大小,细菌的细胞结构,细菌的繁殖与群体形态,食品中常见的细菌,(1)单球菌,分裂后的细胞分散而单独存在的球菌.,如,：,尿素微球菌,1.,球 菌,单球菌,1.,球 菌,(2)双球菌,分裂后两个球菌成对排列的为双球菌.,如,：,肺炎双球菌,双球菌,1.,球 菌,(3)链球菌,分裂是沿一个平面进行，分裂后细胞排列成链状.,如,：,乳链球菌,链球菌,1.,球 菌,(4)四联球菌,分裂是沿两个相垂直的平面进行，分裂，分裂后每四个细胞在一起呈田字形.,如,：,四联微球菌,1.,球 菌,(5)八叠球菌,按三个互相垂直的平面进行分裂后，每八个球菌在一起成立方体形.,如,：,藤黄八叠球菌,1.,球 菌,(6)葡萄球菌,分裂面不规则，多个球菌聚在一起，像一串串葡萄。,如,：,金黄色葡萄球菌,葡萄球菌,2.,杆菌,杆菌是细菌中种类最多的类型,因菌种不同,菌体细胞的长短、粗细等都有所差异。,杆菌的形态：,短杆状、长杆状、棒杆状、梭状杆状、月亮状、竹节状等；按杆菌细胞繁殖后的排列方式则有链状、栅状、“八”字状等。,短杆菌,长杆菌,梭状芽孢杆菌,链状,杆菌,单杆菌,2.,杆 菌,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。,Scanning electron m icrographs illustrating external features of the rod-shaped bacterium,E.coli,.,3、螺旋菌,根据其弯曲情况分为：,弧菌：,螺旋不满一圈，菌体呈弧形或逗号形 例：霍乱弧菌、逗号弧菌,螺旋菌：,螺旋满26环，螺旋状 例：干酪螺菌,螺旋体：,旋转周数在6环以上，菌体柔软。例：梅毒密螺旋体,(,一,),细菌的形态,细菌的特殊形态,柄细菌、肾形菌、臂微菌、网格硫细菌、贝日阿托氏菌(丝状)、具有子实体的粘细菌等是特殊形态的细菌。,（一）细菌的形态,影响细菌形态的因素：,培养时间,培养温度,培养基成分,培养基浓度,培养基,pH,值,细菌的异常形态,结核杆菌的正常形态,结核杆菌的异常形态,细菌大小的测定：,1、,测量：,测微尺,2、,长度单位：,微米(m),3、,表示：,球菌：直径,杆菌：宽长,螺菌：宽、长、螺距,（二）细菌的大小,通常,球菌直径,：0.2,1.5,m，,杆菌,:,长,1,5m,宽,0.5,1m。,例如：,大肠杆菌：平均长度：2 m；宽度0,.5,m,1500个大肠杆菌头尾相接等于3,mm;,10,9,个大肠杆菌重1,mg.,（二）细菌的大小,由于菌种不同，细菌的大小存在很大的差异；对于同一个菌种，细胞的大小也常随着菌龄变化。另外，对于同一个菌种染色前后其细胞大小都有所不同。所以，有关细菌大小的记载，常是平均值或代表性数值。,二、细菌的细胞结构,基本结构：如,细胞壁、细胞膜、细胞质、核质,等，是所有细菌都有的构造。,特殊结构：主要有,荚膜、鞭毛、菌毛和芽孢,等，并非所有细菌都有的构造。,非所有细菌都有的构造,（一）细菌细胞的基本结构,1、细胞壁,细胞壁是位于菌体的最外层，内侧紧贴细胞膜的一层无色透明，坚韧而有弹性的结构。细胞壁约占细胞干重的10%,25%。,（1）细胞壁的功能,保护细胞免受外力损伤,维持菌体外形,协助鞭毛运动,与胞膜一起完成细胞内外物质交换,为正常细胞分裂所必需,与细菌的抗原性致病性和对噬菌体的敏感性密切相关。,（,2,）,细胞壁的化学组成与结构,革兰氏染色法,细胞壁,化学组成与结构,革兰氏染色的机理,革兰氏染色法是细菌细胞的复合染色法，由丹麦医生,Hans Christian Gram,于,1884年,创立,。,基本步骤：,涂片,、干燥、,固定 结晶紫初染1min 碘液媒染1min95%乙醇脱色0.5min 番红复染min,结果:,革兰氏,阳性菌,：,紫色,革兰氏,阴性菌,：,红色,革兰氏染色法：,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。,简单染色,涂片,干燥,水洗、吸干,用一种染料进行染色，较未染色的样本易于观察,固定,染色,镜检,4、用一种与结晶紫具有不同颜色的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,3、用乙醇冲洗进行脱色。在经历脱色后仍将结晶紫保留在细胞内的为G,+,细菌，而G,-,细菌的结晶紫被洗掉，细胞呈无色。,2、用碘溶液进行媒染，其作用是碘与结晶紫形成大分子复合物，提高染料和细胞间的相互作用从而使二者结合得更固。,1、用染料结晶紫对菌液涂片进行初染,G,+,G,-,革兰氏染色,的关键步骤,细菌细胞壁的化学组成：,成分,占细胞壁干重的,%,G,+,细菌,G,-,细菌,肽聚糖,磷壁酸,类脂质,蛋白质,含量很高（,3095,）,含量较高（,50,）,一般无（,2,）,无,含量很低（,520,）,无,含量较高（,20,）,含量较高,革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌细胞壁成分比较,细胞壁的化学组成与结构,G+,细菌,的细胞壁,特点：,厚度大,(2080nm),交联度高（40层左右）,化学组分简单,G+,细菌,的细胞壁,肽聚糖,:,磷壁酸：,结合在G,+,细菌细胞壁上的一种酸性多糖，为G,+,细菌特有。,厚约2080nm,由40层左右的网状分子交织成的网套覆盖在整个细胞上，坚韧而致密。,G-,细菌,的细胞壁,特点：,薄,(2,3,nm),交联度低（12层）,化学组分复杂,G-,细菌,的细胞壁,内壁层：,埋藏在外膜层之内，仅由12层,肽聚糖,网状分子,组成的薄层(23nm)，,结构松散，交联度低，,故对机械强度的抵抗力较G,+,细菌弱。,外壁层：,位于肽聚糖层的外部。,脂多糖,（特有成分，内毒素）,包括,脂质双,层,脂蛋白,革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌细胞壁,成分比较,细胞壁,G+,G-,强度,厚度,肽聚糖含量,磷壁酸,脂多糖,G,菌,：,细胞壁厚，肽聚糖形成一种网状分子屏障，当乙醇脱色时，肽聚糖脱水而孔障缩小，故保留结晶紫,-,碘复合物在细胞膜上，沙黄复染后呈紫色。,G,菌,：肽聚糖层薄，交联松散，乙醇脱色不能使其结构收缩，其脂含量高,乙醇将脂溶解，缝隙加大，结晶紫,-,碘复合物溶出细胞壁，沙黄复染后呈红色。,革兰氏染色原理：,第一步：,结晶紫使菌体着上紫色,第二步：,碘和结晶紫形成脂溶性大分子复合物，分子大，能被细胞壁阻留在细胞内。,第三步：,酒精脱色，细胞壁成分和构造不同，出现不同的反应。,第四步：,沙黄复染，增加脱色菌与背景的反差并区别于未脱色菌。,2、,细胞膜,（1）概念,：细胞膜是紧贴细胞壁内侧包围细胞质的一层柔软，富有弹性的半透性薄膜。,（,2,）结构与化学组成,细胞膜液态镶嵌模型,蛋白质,主要包括,磷脂,糖类,少量核酸,（3）,细胞膜的功能：,物质交换作用,控制细胞内外物质交换、运输,呼吸作用,多种呼吸酶，参与细胞的呼吸过程。,合成作用,合成细胞壁各种组分和荚膜等大分子的场所,3、,细胞质,（1）,概念,：被细胞膜包围着的除核质体外的一切透明、胶状、颗粒状物质，统称为细胞质。,（2）,主要成份,：蛋白质，核酸，脂类、少量糖和无机盐。,（,3,）,功能,：含有丰富的酶系统，是营养物质合成转化代谢的场所。,（,4,）,超微结构,：,质粒,染色体外遗传物质，与细菌的遗传变异有关,核糖体,颗粒状结构，由,RNA,和蛋白质组成,，是,蛋白质的合成场所,胞质颗粒,储存营养物质，易染颗粒,4、,核质,又叫,拟核、核质体、核区,原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核,。,具有细胞核的功能，控制着细菌的生长与繁殖、遗传与变异等。,主要成分,：,染色体,拟核,（二）细菌细胞的特殊结构,1、荚膜：,又称为糖被。,某些细菌细胞壁外的一层,厚薄不定的胶状,物质。,（1）,主要成份：多糖、多肽、蛋白质,（2）特点：,遗传特性，是细菌分类鉴定的指标之一,对细菌在环境中的生存有利,与生产实践有密切的关系,1、,荚膜,（3）分类：根据形状和厚度的不同,大荚膜,：粘液状物质具有一定外形，相对稳定地附着在细胞壁外，厚度0.2m。,微荚膜,：粘液状物质较薄，厚度0.2m，与细胞表面牢固结合。,粘液层,：粘液物质没有明显的边缘，比荚膜松散,可向周围环境中扩散，增大黏性。,菌胶团,：多个细菌共有一个荚膜。,粘液层,菌胶团,荚膜,1、,荚膜,（4）应用：,荚膜也可以成为有价值的材料,用产菌胶团的菌进行污水处理,（5）危害：,食品变质发粘,增强致病力，如：造成严重龋齿,（二）细菌细胞的特殊结构,（1）概念,：,某些细菌细胞表面着生的一至数十条长丝状、螺旋形的,蛋白质,附属物,，,具有推动细菌运动功能,，,为细菌的“运动器官”。,2、,鞭毛,（2）鞭毛的观察,：,2、,鞭毛,电子显微镜直接观察,鞭毛长度：1520,m,，最长可达70 m,直径：0.010.02,m,光学显微镜下观察：,鞭毛染色,暗视野显微镜,根据培养特征判断：,半固体穿刺,菌落（菌苔）形态,（二）细菌细胞的特殊结构,（1）概念,：,长在细菌体表的纤细、中空、短直、数量较多的蛋白质类附属物,，,具有使菌体附着于物体,表面的功能。常见于G-,细菌。,3、,菌毛（伞毛、纤毛）,（2）分类,：,普通菌毛：短而直、1001000根，具粘附性，与细菌的致病性有重要关系。,性菌毛：较长，110根，传递遗传物质。如细菌的抗药性和某些细菌的毒力因子都可通过此种方式转移。,3、,菌毛（伞毛、纤毛）,芽孢,（二）细菌细胞的特殊结构,（1）概念,：,某些细菌在生长发育后期在细胞内形成的圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体。,4、,芽孢,常规加压蒸汽灭菌的条件:,121,15,min,以上,115,30,min,以上,（2）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重要指标.,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.(芽孢染色),（3）,芽孢的组成和结构,芽孢有多层结构，主要包括孢外壁、芽孢衣、皮层和核心：,一个芽孢萌发只产生一个营养状态的细胞,！,（4）芽孢的本质,不是细菌生活周期的必经阶段，,也不是细菌繁殖的一种形式，,更不是对环境的消极反应，,芽孢是一种生命形式，一种独立的休眠体。,形成,芽胞的菌体称,芽胞,体,-,无感染性,未形成芽胞的菌体称,繁殖体,-,有感染性,芽胞,在适宜的环境中，吸收营养物质后几分钟内可萌发为,繁殖体,1,个繁殖体,1,个芽胞,1,个繁殖体,（5）伴孢晶体,4、,芽孢,少数芽孢杆菌,例如,苏云金芽孢杆菌,(,B,T细菌,),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。,伴孢晶体对200多种昆虫尤其是,鳞翅目的幼虫,（蛾、蝶的幼虫多为栽培类植物的害虫，体形较大者常食尽叶片或钻蛀枝干，体形较小者往往卷叶、缀叶、结鞘、吐丝结网或钻入植物组织取食为害。）,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,特点,：不溶于水；对蛋白酶类不敏感；容易溶于碱性溶剂。,（5）伴孢晶体,4、,芽孢,伴孢晶体,鳞翅目幼虫口服,伴孢晶体在肠道迅速溶解(中肠,pH,为9.0-10.5),吸附于上皮细胞,引起渗透性丧失,肠道穿孔,肠道中的碱性溶液进入血液,后者 pH升高,昆虫全身麻痹而死亡,三,、细菌的繁殖,与群体形态,（一）,繁殖,一般为无性繁殖，,二分裂法。,同形裂殖,：裂殖后形成的子细胞大小相等。,异形裂殖,：分裂产生两个大小不等的子细胞。,细菌分裂过程：,核分裂,形成横隔壁,子细胞分离,（二）群体形态,1.固体,平板,培养,菌落：,在固体培养基上,由,单个细胞繁殖形成的肉眼可见的子细胞群体。,菌苔:,大量细胞密集生长,结果长成的各“菌落”连接成一片。,(1),平板培养,不同的微生物种类，其菌落特征不同。同一种菌在不同培养条件下菌落特征也不尽相同。,菌落的特征：,包括大小、形状、颜色、边缘、质地、透明度、光泽、表面、湿润度等。,2,.固体,斜面,培养,在日常生活中食品经常受到细菌的污染，从而使食品变质；,有些对人有益的细菌，人们常常利用它们制造一些食品或药品。,食品中常见的主要的细菌：,1,、产氨短杆菌,2,、醋酸杆菌,3,、乳酸细菌科,4,、肠杆菌科,5,、枯草杆菌,四、食品中常见的细菌,第二节 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但更接近细菌的一类,丝状原核生物”,近代生物学技术,放线菌实际上是属于细菌范畴内的原核微生,物，只不过其细胞形态为分枝状菌丝。,一、放线菌的概念：,放线菌是一类呈菌丝状生长，主要以孢子繁殖和陆生性较强的,G,+,原核细胞型微生物。,属于广义上的细菌。,第二节 放线菌,第二节 放线菌,二、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1,mm；,细胞壁组成与细菌类似，革兰氏染色阳性;,细胞的结构与细菌基本相同，按形态和功能,可分为,营养菌丝、气生菌丝,和,孢子丝,三种。,二、形态与结构,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。,二、形态与结构,营养菌丝匍匐,生长于培养基,内,吸收营养,营养菌丝发育到一定阶段,伸向空间形成气生菌丝,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,孢子,形状：,球形、椭圆形、杆状、圆柱状、瓜子状、梭状、半月状,表面结构：,光滑、褶皱状、疣状、刺状、毛发状、鳞片状,颜色：,黄、蓝、红、绿、褐、紫等,放线菌菌丝形态,放线菌孢子丝形态,单轮生,螺旋状,放线菌孢子丝的光学显微镜图片,放线菌的孢子,三、生长与繁殖,气生菌丝,营养菌丝,孢子在适宜的条件下萌发,长出1-3个芽管,繁殖菌丝,(孢子丝),孢子丝释放孢子,繁殖方式,无性孢子,菌丝断裂,横隔孢子,孢囊孢子,分生孢子,存在多种,孢子形成方式,常见于液体培养中,工,业发酵生产抗生素时都,以此法大量繁殖放线菌.,细菌的芽孢是休眠体,而,放线菌的孢子是繁殖体！,三、生长与繁殖,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。,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。,菌落形态,能产生大量分枝和气生菌丝的菌种,（如链霉菌,）,不能产生大量菌丝体的菌种,（如诺卡氏菌）,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.,粘着力差,粉质,针挑起易粉碎,四、菌落形态,70,放线菌菌落,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。,占临床上应用抗生素种类的,75%,。（如：链霉素、土霉素、四环素、氯霉素、红霉素、庆大霉素等、丝裂霉素、利福霉素等）,五、分布特点及与人类的关系,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。,能产生大量的、种类繁多的抗生素(其中90%由链霉菌产生）。,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。,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,(如马铃薯的疮痂病）,的疾病。,症状马铃薯块茎表面先产生褐色小点，扩大后形成褐色圆形或不规则形大斑块。病斑仅限于皮部，不深入薯内，别于粉痂病。,名词解释,微生物,食品微生物学,细菌,放线菌,菌落,芽孢,填空题,微生物与人类关系的重要性，你怎么强调都不过分，微生物是一把十分锋利的双刃剑，它们在给人类带来,的同时也来来,。,世界上第一个看见并描述微生物的人是,。,巴斯德通过,试验彻底否定了“自生说”。,柯赫提出,证明某种微生物是否为某种疾病原体的基本原则。,G+,细菌细胞壁的特有成分是,。,G-,细菌细胞壁的特有成分是,。,简答题,简述微生物的五大共性对人类的利与弊。,简述细菌的基本构造和特殊构造各自有什么功能。,简述革兰氏染色的基本步骤、原理、结果判断。,革兰氏染色最关键的是哪一步？为什么？,