第2章--微生物的形态与结构.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,*,*,*,第二章 微生物的形态与结构,2.1 微生物的基本类型,2.2 原核微生物：细菌,2.3 真核微生物：真菌,2.4 非细胞生物：病毒,第二章 微生物的形态与结构,2.1 微生物的基本类型,传统的生物界分为:,动物,植物,微生物,原核细胞和真核细胞的电镜图,原核和真核的定义,主要根据细胞核是否完整独立，,是否有核膜包裹,。,原核生物,细胞,的遗传物质主要是以双螺旋 DNA 构成的一条染色体(chromosome)，仅形成一个核区，没有核膜包围，无核仁，称为原核(nucleoid)或拟核，无组蛋白与之相结合。,真核生物,的遗传物质以双螺旋 DNA 构成一条或一条以上的多条染色体群，形成一个真核(nucleolus)，有一核膜包围，膜上有孔，有核仁，明显有别于周围的细胞质，并有组蛋白与之相结合。,原核细胞结构示意图,真核细胞结构示意图,Microbial world,Organisms,(living),Infectious agents,(non-living),Prokaryotes,(unicellular),eukaryotes,viruses,viroids,prions,Eubacteria,Archaea,Algae,(unicellular or multicellular),Fungi,(unicellular or multicellular),Protozoa,(unicellular),Other multicellular organisms,2.2 原核微生物：细菌,细菌的基本外形:,球状 球菌,直径,一般0.5-1.0um,直杆状 杆菌,宽,0.4-1.0um,弯杆状 弧菌或螺旋菌,分枝丝状 放线菌,细菌的分裂,细菌细胞的裂殖，示正在分裂，示已经分裂,细菌的分裂,细菌的分裂,与,细菌菌体的排列,有些种类的细菌细胞，在横隔壁形成后不久便相互分开，呈单个游离状态；而有的却数个细胞相连呈短链状或多个排列成长,链状,。尤其是球菌，因分裂面的不同，使分裂后排列成,单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌和葡萄球菌,等。,细菌的分裂和排列示意图,细菌菌体的排列,菌落的电镜图,葡萄球菌,细菌的基本外形:,球状 球菌,单球菌，双球菌，链球菌，,四联球菌，八叠球菌，葡萄球菌,直杆状 杆菌,长杆菌，短杆菌，球杆菌，梭菌,弯杆状 弧菌或螺旋菌,另外，有些细菌会呈现畸形和衰颓形,2.2,原核微生物：细菌,细菌的大小,菌 名 直径或宽长度(m),乳链球菌(,Streptococcus lactis,)0.5,1,金黄色葡萄球菌(,Staphylococcus aureus,)0.8,1,最大八叠球菌(,Sarcina maxima,)4,4.5,大肠杆菌(,Escherichia coli,)0.5 1,3,伤寒沙门氏菌(,Salmonella typhi,)0.6,0.7 2-3,枯草芽孢杆菌(,Bacillus subtilis,)0.8,1.2 1.2,3,炭疽芽孢杆菌(,Bacillus anthracis,)1,1.5 4,8,德氏乳细菌(,Lactobacterium delbruckii,)0.4,0.7 2.8,7,霍乱弧菌(,Vibrio cholerae,)0.3,0.6 1,3,迂回螺菌(,Spirillum volutans,)1.5,2 10,20,2.2.2 细菌细胞的结构与功能,2.2.2.1,细菌细胞的基本结构,细胞壁,细胞膜,细胞质,细胞核,细菌细胞的结构,革兰氏染色过程,制片：,挑菌、涂片、干燥、固定,初染：,结晶紫染色液染色1 min。,媒染：,滴加卢哥氏碘液，媒染1 min。,脱色：,将玻片倾斜，滴加95%乙醇脱色2025s,复染：,滴加蕃红复染1 min。,镜检：,镜检时先用低倍镜，再用高倍镜，最后用油镜观察，并判断菌体的革兰氏染色反应结果。,菌体蓝紫色为革兰氏阳性，菌体红色为革兰氏阴性,通过电镜观察以及细胞壁化学结构的分析表明革兰氏阳性细菌与阴性细菌的细胞壁 在结构和化学组分上有显著的差异,G,细菌 G,细菌,革兰氏阴性细菌与革兰氏阳性细菌细胞壁比较图,(引自 Prescott,et al.,2002),革兰氏阳性细菌的细胞壁,革兰氏阴性细菌的细胞壁,革兰氏阳性菌和阴性菌的染色原理,二者细胞壁结构的差异,细胞壁结构与革兰氏染色的关系,现在大多认为，在染色过程中，细胞内形成了一种不溶性的结晶紫-碘的复合物，这种复合物可被乙醇(或丙酮)从,G,-,细菌细胞内抽提出来，但不能从,G,+,菌中抽提出来。这是由于,G,+,菌细胞壁较厚，肽聚糖含量高，脂质含量低甚或没有，经乙醇处理后引起脱水，结果肽聚糖孔径变小，渗透性降低，,结晶紫-碘复合物不能外流,，于是保留,初染的紫色,。,而,G,-,细菌细胞壁肽聚糖层较薄，含量较少，而且脂质含量高，,经乙醇处理后，脂质被溶解,，渗透性增高，结果结晶紫-碘复合物外渗，细胞被番红,复染成红色,。,革兰氏染色,G,+,G,-,革兰氏染色结果,革兰氏染色的意义：,可简单快捷地将微生物区分为两大类，是最常用的细菌染色法。,革兰氏染色的操作,其他细菌染色法,细菌细胞的基本结构,2、细 胞 质 膜,细胞膜的作用,控制细胞内外营养物质和代谢产物的运送与交换，,维持细胞内正常渗透压的屏障作用,合成细胞壁各组分（脂多糖、肽聚糖、磷壁酸）和荚膜的场所,进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地,膜上有某些蛋白质能接受光、电及化学物质等产生的刺激信号并发生构象变化，引起细胞内一系列的代谢变化和产生相应的反应,细胞膜的结构示意图,P22,图29,细胞膜的结构示意图,细胞膜的选择性透性,细菌细胞的基本结构3、细胞质,细胞质中的核糖体、间体（,P22,）和内含物,2.2,原核微生物：细菌,内含物,P23,很多细菌在营养物质丰富的时候，其细胞内聚合各种不同的,贮藏颗粒,，当营养缺乏时，它们又能被分解利用。这种贮藏颗粒,可在光学显微镜下观察到,，通称为,内含物,(cytoplasmic inclusions),。贮藏颗粒的多少可随菌龄及培养条件不同而改变。,其中,PHB,可以用来制作,可降解塑料,。,细菌细胞的基本结构,3,、细胞质,细菌细胞的基本结构,4、细 菌 细 胞 核,位于细胞质内，无核膜，无核仁，仅为一核区，称为,拟核,（Nucleoid）或,原核,(Protonucleus),只有一条染色体,(Chromosome)，主要为DNA，还有少量RNA和蛋白质，但,无组蛋白,染色体为双螺旋的大分子链构成的,环形结构,。静止期呈球形或不规则的棒状或哑铃形,DNA总长0.253mm,E.coli,DNA 长1mm,MW为 3x10,9,Da,约5x10,6,bp,至少含5x10,3,个基因,特别值得一提的：,细菌如大肠杆菌的 双链长mm，需折叠于核区。,细菌还有一个或几个含的,质粒,。质粒也是遗传信息的储存、传递者。在遗传变异和基因工程中有重要作用。,细菌细胞的基本结构,4,、细 菌 细 胞 核,细胞,核外DNA,质粒,质粒,(Plasmid),为染色体外存在的一种能自我复制的小环状DNA分子,较染色体小，约（2100)x 10,6,D,每个菌体可含1数个质粒,不同质粒之间可重组，质粒与染色体也可重组,质粒对菌体生存并不是必需的，但携带有编码某些特性的基因，其存在可使细菌细胞具有某些特性,质粒的起源,质粒的起源,人们认为质粒可能是来源于某种感染细菌的病毒粒子,进入细胞后与细胞形成共生关系(与,线粒体,相似),细菌细胞的特殊结构,P23,所谓特殊结构，指一部分细菌才具有的结构。,鞭毛和菌毛,荚膜,芽孢,细菌细胞的特殊结构鞭毛,定义,某些细菌在细胞表面伸出细长、波浪形弯曲、毛发状的附属丝状物即为鞭毛。,特征,长度常为菌体的若干倍，最长可达70um，直径为10 20nm。只有染色后才能在光镜下观察到。,鞭毛的功能主要是运动，,鞭毛旋转推动菌体运动。,细菌细胞的特殊结构,鞭毛,细菌细胞的特殊结构,鞭毛,鞭毛旋转方向与微生物运动方向间的关系,鞭毛结构示意图,鞭毛的功能与应用,鞭毛的功能主要是运动，,鞭毛旋转推动菌体运动,鞭毛的主要成分是蛋白质，另有少量多糖或脂类,鞭毛蛋白是一种抗原物质，,鞭毛抗原又称H抗原（菌体抗原称O抗原）,。,由于各细菌的鞭毛蛋白的氨基酸组成不同,因而抗原性质各不相同，通过血清学反应可进行分类鉴定。如,致病性大肠杆菌O157：H7,。,鞭毛和菌毛的电镜图,细菌的菌毛,细菌细胞的特殊结构糖被,定义,某些细菌在一定的营养条件下向细胞外,分泌的一层粘性物质。,P26,荚膜,(Macrocapsule)有一定外形，,厚约200nm，粘性较大，稳定。,粘液层,(Slime layer)较疏松，无明显,形状，可悬浮于基质中，增加培养液黏度。,细菌细胞的特殊结构荚膜,细菌细胞的特殊结构荚膜,荚膜,的主要成分因菌种而异，大多为,多糖、多肽或蛋白质,，也含有一些其它成分。,产荚膜的细菌菌落通常光滑透明，称光滑型(,S 型,)菌落，不产荚膜细菌菌落表面粗糙，称粗糙型(,R 型,)菌落。,在固体食品表面或液体食品中常因为某些腐败菌 产荚膜而使食品变粘稠。,细菌细胞的特殊结构荚膜,荚膜,的主要作用,是作为细胞外碳源和能源性贮藏物质，并能保护细胞免受干燥的影响，,同时能,增强某些病原菌的致病能力,，使之抵抗宿主吞噬细胞的吞噬。,例如能引起肺炎的,肺炎双球菌型,，如果失去了荚膜，则成为非致病菌。,细菌荚膜的应用,有些产荚膜细菌，如肠膜明串珠菌(,Leuconostoc mesenteroides,)则可用于,葡聚糖的工业生产,，葡聚糖已被用来治疗失血性休克的血浆代用品。野油菜黄单胞菌（,Xanthomonas campestris,）的粘液层的胞外多糖,黄原胶,已被用于石油开采中的钻井液添加剂以及印染和食品等工业中。,产荚膜细菌，常常给生产带来麻烦。牛奶、蜜糖、面包及其它含糖液变得“粘胶状”就是由于受了某些产荚膜细菌的污染。,有些细菌能借助荚膜牢固地粘附在牙齿表面引起龋齿。,微生物细胞的特殊结构 芽孢,P26,细 菌 芽 孢（Spore),定义,芽孢时某些细菌在其生活史的一定阶段于营养细胞内形成的一个圆形或椭圆形或圆柱形结构，也称内生孢子（Endospore)。,特性,抵抗力非常强,成熟芽孢的结构示意图,芽孢具有极强的抵抗力,芽孢一旦形成，则对各种恶劣环境条件均具有很强的抵抗能力。,芽孢具有极强的抗热、抗干燥、抗辐射、抗化学药物和抗静水压等不良环境的能力。,一般芽孢在普通条件下可保持活力数年至数十年之久，肉毒梭状芽孢杆菌在pH7.0的,100,水中煮8h,后才能致死，即使在,180,的干热中仍可存活10min。,芽孢抗性强的例子极多。,微生物细胞的特殊结构 芽孢,芽孢,没有繁殖意义,，因为一个细胞内一般只形成一个芽孢，而一个芽孢也只产生一个营养细胞。,芽孢仅仅是芽孢细菌生活史中的一环，是,细菌的休眠体,。,芽孢的形成过程,1.轴丝形成,2.隔膜形成,3.前芽孢形成,4.皮层形成,5.芽孢衣形成,6.芽孢成熟,7.芽孢释放,(,P28,图2-14,),芽孢的显微镜观察,芽孢的着生位置、大小、形状因种而异，可作鉴定依据。,芽孢有较厚的壁。有较强的折光性，不易染色。,一般一个细胞仅有一个芽孢.,芽孢有比较厚的壁和,高度的折光性,，在光学显微镜下观察芽孢为一,透明小体,，由于普通碱性染料不易使芽孢着色，通常采用特殊的,芽孢染色法,以便于观察。,芽孢染色后的显微图片,芽孢在细胞中的形成位置,微生物细胞的特殊结构 芽孢,芽孢在食品科学中的重要意义：,1、细菌分类,2、灭菌时需要考虑 (最难被杀死),3、菌种保藏,苏云金芽孢杆菌的伴孢晶体可用作生物杀虫剂。,2.2.3,细菌的繁殖及其菌落,细菌一般进行,无性繁殖（clone）,，表现为细胞的横分裂，称为裂殖。(区分：无性繁殖和有性繁殖）,绝大多数类群在分裂时产生大小相等和形态相似的两个子细胞。电镜研究表明，细菌分裂大致经过,细胞核和细胞质的分裂、横隔壁的形成、子细胞分离,等过程。,2.2.3,细菌的繁殖及其菌落,细菌在,固体培养基上,生长发育，几天内即可由一个或几个细菌分裂繁殖成千上万个细胞，聚集在一起形成肉眼可见的群体，称为,菌落,(colony)。,如果一个菌落是由一个细菌菌体生长、繁殖而成，则称为,单菌落,，由单菌落可以获得细菌的,纯培养,。,细菌菌落特征,细菌菌落特征,细菌菌落,菌落的形态特征是鉴定菌种的依据之一,不同种类细菌的菌落各不相同,同一种细菌在同一培养基上形成的菌落的形态特征一般都相同。,P29,所以,菌落的形态特征是鉴定菌种的依据之一,。,菌落的形态特征是鉴定菌种的依据之一,单菌落的概念,（如果一个菌落是由,一个细菌,菌体生长、繁殖而成，则称为,单菌落,）,通过单菌落可以获得细菌的纯培养。,因此，可以通过,单菌落计数,的方法来计数细菌的数量。在微生物的纯种分离中也可以挑起单个菌落进行移植的方法来获得,纯培养物,。,单菌落,细菌在肉汤培养基中生长,其他类型的原核微生物,除通常的球状、杆状、螺旋状的单细胞原核生物细菌外，还有其他较独特的原核微生物，常常单独划分出来。,如放线菌、支原体、衣原体、立克次氏体等,特殊的原核生物放线菌,放线菌(,Actinomycete,)菌体形态为,分枝的丝状体,，属于,原核,微生物。放线菌革兰氏染色都呈阳性反应，不运动，大部分是腐生菌，少数为寄生菌。,放线菌对国民经济的重要性，在于它们是,抗生素,的主要产生菌，许多在临床和农业生产上有使用价值的抗生素都是由放线菌产生的。,丝状的放线菌,链霉菌的形态和结构示意图,放线菌的菌丝由三部分组成,基内菌丝,吸收营养,气生菌丝,直径较基内菌丝粗，约 11.4,m，可分化为孢子丝,孢子丝,繁殖,放线菌的菌落,琼脂表面,放线菌的菌落,放线菌的菌落,放线菌的菌落,放线菌菌丝和孢子丝,链霉菌的孢子丝结构类型,链霉菌的孢子类型,链霉菌的生活史简图,1.孢子萌发,2.基内菌丝体,形成,3.气生菌丝体,形成,4.孢子丝,形成,5.孢子丝分化为孢子,链霉菌的生活史简图,放线菌在应用上的重要性,它们是抗生素的主要产生菌，许多在医药和农业生产上重要的抗生素都是由放线菌产生的。,放线菌还可用于生产各种酶和维生素，在甾体转化、石油脱蜡、烃类发酵、污水处理等方面也有所应用。有的菌还能与植物共生，固定大气中氮气。,由于放线菌有很强的,分解纤维素,、石蜡、琼脂、角蛋白和橡胶等复杂有机物的能力，故它们在自然界物质循环和提高土壤肥力等方面有着重要的作用。,此外，少数放线菌也能引起人，畜和植物疾病，如马铃薯疮痂病和人畜共患的诺卡氏菌病等。,其它类型的原核微生物,蓝细菌,蓝细菌,(,cyanobacteria,),也称,蓝藻或蓝绿藻,(,blue-green algae,),是一类能进行,产氧光合作用,的,原核微生物,。,过去被归入藻类。,（,叶绿体,被认为是某些蓝细菌,内共生,演变形成）,其它类型的原核微生物,蓝细菌,蓝细菌个体细胞比细菌大，一般直径为 310 m，最大的可达 60 m，如巨颤蓝细菌，是迄今,已知的最大的原核生物细胞之一,，可在池塘中聚集而肉眼可见，故过去被认为属于藻类。,大多数蓝细菌细胞中，以藻蓝素占优势，使细胞呈特殊的蓝色，故称蓝细菌。,蓝细菌“先锋生物”,蓝细菌是光能自养型生物,许多蓝细菌还具有固氮作用,因此，它们的生活条件、营养要求都不高，只要有空气、阳光、水分和少量无机盐类，便能大量成片生长。能适应恶劣的生存环境，有地球“,先锋生物,”的称号。,蓝细菌在岩石风化、土壤形成及保持土壤氮素营养水平上有重要作用；,螺旋藻（螺旋蓝细菌）,被开发为保健食品。,其他特殊的原核微生物,支原体,(,Mycoplasma,)是一类,无细胞壁、能独立生活的、最小单细胞微生物,。由于,无细胞壁,，只有细胞膜，细胞形态多变。,立克次氏体,(,Ricketsio,)为专性,细胞内寄生物,，不能在人工培养基上生长，而必须在活细胞内才能生长繁殖,。,衣原体,(,Chlamydia,)是一类在真核细胞内,专性寄生,的 G,-,的原核微生物。,立克次氏体,1909年美国医生HTRicketts(18711910)首次发现洛杉矶斑疹伤寒的病原体，并于1910年感染并死于于此病，故人们将这类病原菌称为立克次氏体。,立克次氏体 是一类只能,寄生,在真核细胞内的革兰氏阴性原核微生物。,它与支原体的主要区别是有细胞壁;而与衣原体的主要区别是其细胞较大，不能通过细菌过滤器，也不形成包涵体。,2.3 真核微生物真菌,真核微生物,凡是细胞核具有核膜、能进行有丝分裂、细胞质中有线粒体或同时存在叶绿体等细胞器的微小生物，就称真核微生物。,真核微生物包括,真菌,(霉菌、酵母菌和蕈菌）,藻类,原生动物,真菌和藻类的区别：,所有真菌都是异养微生物；藻类为自养型的光合生物，具有光合色素,真菌和原生动物的区别：,真菌细胞都有细胞壁，细胞壁成分大都以几丁质为主，部分低等真菌细胞壁成分以纤维素为主；原生动物无细胞壁,真菌的特点,不能进行光合作用（与藻类的区别）,以产生大量孢子进行繁殖；,一般具有发达的菌丝体；,所有真菌的营养类型都是,化能有机型,的，营,腐生,或,寄生,或,共生,生活；,具细胞壁，以几丁质或几丁质与纤维素兼而有之。,真菌的分类,分类学上的类群,接合菌亚门,子囊菌亚门,担子菌亚门,鞭毛菌亚门,半知菌亚门,真菌的分类,(形态学),形态学上的类群,单细胞真菌-,酵母菌,丝状真菌-,霉菌,大型真菌-,蕈,菌,(菇),2.3.1 真菌营养体,P29,原生质体,单细胞,假菌丝,两型菌丝,菌丝体,2.3.2 真菌细胞的结构与功能,典型真菌细胞横切面示意图,（细胞内有各种细胞器）,真核细胞的,DNA,和组蛋白结合在一起,9+2,型鞭毛,2.3.2 真菌细胞的结构与功能,2.3.3 真菌的菌丝,菌丝,（Hypha）,：是由一个孢子萌发而形成的管状 细胞，根据菌丝中是否存在隔膜，可把霉菌的菌丝分为,有隔菌丝和无隔菌丝,两大类。,菌丝和菌丝体,真菌的菌丝结构有两种类型：,无隔膜菌丝,整个菌丝多为长管状单细胞，细胞质内含多个核.,有隔膜菌丝,菌丝由横隔膜分隔成多细胞，每个细胞内含有一个或多个核。横隔膜上具有小孔，细胞质和细胞核都能自由流通，因此每个细胞的功能相同。,真菌的菌丝,有隔膜菌丝和无隔膜菌丝,无隔膜菌丝,为含多个核的长管状单细胞，生长表现为菌丝延长、细胞核分裂和细胞质增加。存在于低等真菌中，如绝大多数卵菌和接合菌的菌丝。,有隔膜菌丝,则有横膈膜分隔成多细胞，每个细胞含有一个或多个核。,横膈膜上有小孔，可供物质流通,，每个细胞的功能相同。存在于较高等的真菌中，如子囊菌和担子菌。,有隔膜菌丝和无隔膜菌丝,真菌的菌丝,真菌菌丝结构可分2种：,无隔膜菌丝,有隔膜菌丝,还可以分为：,基内菌丝,吸收营养,气生菌丝,真菌菌丝,菌丝及菌丝体的特殊形态：,P36,匍匐菌丝及假根，,吸器，,附着胞,菌丝体,（Mycelium）：由菌丝互相交错形成一束的群体组织。,菌丝体的特殊形态：,P38,菌索和菌丝束,菌核,子座,真菌的菌落,霉菌的形态,霉菌的菌落,和放线菌一样也是由分枝状菌丝组成。,因菌丝较粗而长，形成的菌落较疏松，,呈绒毛状、絮状或蜘蛛网状,，一般比细菌菌落大几倍到几十倍。,有些霉菌，如根霉、毛霉、链孢霉生长很快，菌丝在固体培养基表面蔓延，以至菌落没有固定大小。有的霉菌菌落生长则有一定的局限性，直径12cm 或更小。,霉菌的菌落,霉菌菌落特征,菌落表面常呈现出肉眼可见的不同结构和色泽特征,，这是因为霉菌形成的孢子有不同形状、构造和颜色，有的水溶性色素可分泌到培养基中，使菌落背面呈现不同颜色；,一般处于菌落中心的菌丝菌龄较大，位于边缘的则较年幼。,菌落具有“霉味”。同一种霉菌，在不同成分培养基上的菌落特征可能有变化。但各种霉菌，在同一培养基上的菌落形状、颜色等相对稳定。,故菌落特征是鉴定霉菌的重要依据之一,。,霉菌的菌落,青霉菌落,黑曲霉 的菌苔,酵母菌,Yeast,酵母菌的概念,细胞一般为,圆形或卵圆形,的真核微生物,。,为,单细胞生物,。,酵母菌,酵母菌在自然界分布很广。,主要生长在偏酸性的含糖环境中,，例如，在水果、蔬菜、蜜饯的内部和表面以及在果园土壤中最为常见。,酵母菌是人类文明史中被应用得最早的微生物。,早在4000多年前的殷商时代，古中国人就利用酵母酿酒。,公元前6000多年古埃及人就利用酵母菌生产啤酒。,酵母在发酵工业上的应用愈来愈广，除制作,面包、酿酒和饲料加工,以外，还可以生产,甘油、甘露醇、维生素、各种有机酸和酶制剂,等;并可提取,核酸、辅酶A、细胞色素C、ATP、麦角固醇、谷胱甘肤、凝血质,等贵重药物,但是，有些种的酵母菌也是发酵工业上的,污染菌,，能使发酵产量降低或产生不良气味，还可以引起果汁、果酱、蜂蜜、酒类、肉类等食品变质酸(腐)败。,酵母菌群体形态（菌落）,酵母菌的菌落与细菌的有些相似，但较细菌菌落大而厚，一般呈油脂或蜡脂状，表面光滑、湿润、呈乳白色或红色。有些种的菌落可因培养时间过长而表面皱缩。酵母菌菌落往往有,“,酒香味,”,。,酵母菌的菌落,(右图),某些酵母菌的菌落,2.4 非细胞生物：病毒,病毒 Virus,我们通常所接触的生物，如动物、植物，以及象细菌、真菌等原核和真核的微生物，都具有一个共同的特征，即都具有,细胞结构,。,然而，在自然界还有一类体积,更为微小,、,不具有细胞结构的特殊微生物,，这就是,病毒,。,由于病毒极其微小，虽然在历史上导致了亿万人的死亡，却是各种类型生物中最迟被发现的。,俄国学者伊万诺夫斯基首先发现了烟草花叶病毒（TMV）。,1892 年俄国学者伊万诺夫斯基(Ivanovski)首次发现烟草花叶病的感染因子能够通过,细菌滤器,，病叶汁液的,滤过液,能感染健康烟草发病。,烟草花叶病的感染因子能够通过,细菌滤器,Filtration of a mixture of bacteria and viruses.,一、,病毒的形状和大小,P41,病毒的三种基本外形。,病毒粒子有各种形态，其典型代表分别为,植物中的烟草花叶病毒,（杆形）,动物中的腺病毒,（20 面体形）,E.coli,T 偶数噬菌体,（蝌蚪形）,2.4 非细胞生物：病毒,几种病毒的形态和相对大小,几种病毒的形态和相对大小,2、病毒的大小范围。,病毒个体微小，常以 nm 表示，其大小相差悬殊。,较大的痘病毒直径约,300nm,，近似于最小的原核微生物(支原体)，如用姬姆萨、维多利亚蓝、荧光染料或镀银等方法染色处理后，在光学显微镜下可以观察到。而较小的口蹄疫病毒很小，直径约,1022nm,。,病毒能通过细菌过滤器,，其大小大多在,20300nm,范围内，超过了普通光学显微镜的分辨能力，必须用电子显微镜才能观察到。,二、病毒的结构与功能,P41,1、病毒粒子的结构。,病毒粒子,(virion),是指一个结构和功能完整的病毒颗粒。,病毒粒子主要由核酸和蛋白质组成。,核酸,位于病毒粒子的中心，构成了它的核心或基因组(genome)，蛋白质包围在核心周围，构成了病毒粒子的,蛋白质,壳体,(capsid)。,核酸和壳体合称为,核壳体,(nucleocapsid)。,某些病毒的核壳体外，还有一层,包膜,(envelope)结构。,病毒粒子的结构,示意图,2、病毒的表面壳粒对称与外形的关系。,病毒外壳结构的对称性,二十面体 杆状 蝌蚪状,二、病毒的结构与功能,P4,2,病毒的表面壳粒对称与外形的关系,噬菌体（,细菌病毒,）的蝌蚪状外形（复合对称）,3、病毒的化学组成。,P44,病毒蛋白质（壳粒及其组成的衣壳）。,病毒核酸及其类型。,病毒包膜中的脂类和糖类。,病毒核酸,细胞生物一般有DNA和RNA两种核酸，分别储存有遗传信息和参与转录、翻译。,而,一种病毒只含有一种核酸,，且大多数病毒只含一条核酸链。所含核酸为DNA者称,DNA病毒,，所含核酸为RNA则称为,RNA病毒,。,植物病毒大多数为RNA病毒，动物病毒一部分为RNA，一部分为DNA病毒，噬菌体则基本上为DNA病毒。,病毒核酸的类型多样，堪称生物之最。不管病毒核酸为DNA或RNA，都有,单链、双链、线状、环状、正链、负链,等种类。,病毒核酸,病毒核酸的类型多样，堪称生物之最。不管病毒核酸为DNA或RNA，都有,单链、双链、线状、环状、正链、负链,等种类。,对单链核酸的RNA或DNA病毒，若病毒核酸的碱基序列与mRNA是一致的，则病毒核酸称为,正链,（+）；若病毒核酸的碱基序列与mRNA互补（-），则病毒核酸称为,负链,（-）。,病毒蛋白,P44,结构蛋白,非结构蛋白,病毒的包膜,某些病毒还具有包膜（envelope）。事实上，具有二十面体和杆状两种形状的病毒中，皆有一部分种类在衣壳的外面还有一个称为包膜的结构。,它包裹在衣壳外面，组成成分为脂类、蛋白质、糖类,。,包膜的结构和细胞膜类似，也为脂质双层结构。,包膜对内部的衣壳和核酸有保护作用。与病毒的吸附专一性、抗原性密切相关，有的还具有酶活性。,病毒的,包涵体,病毒在宿主细胞内形成的蛋白质结晶体。,可用光学显微镜看到。,三、病毒的主要特点,1、个体极其微小。,2、没有细胞结构。,3、结构相对简单，由核酸与蛋白质外壳组成。,4、有的病毒有包膜。,5、一种病毒中只含有一种核酸。,2.4 非细胞生物：病毒,三、病毒的主要特点,6、病毒没有独立代谢所需的酶系。,利用宿主细胞帮助完成复制过程。,7、病毒只能在相应的活细胞内进行增殖，,寄生具专一性。,8、病毒在细胞外不表现出生命特征。,9、病毒对普通抗细菌的抗生素不敏感。,对干扰素敏感。但干扰素的专一性很强。,病毒的复制与生长周期,P45,病毒的复制,又称病毒增殖。,噬菌体的增殖过程研究得最为彻底。,噬菌体的概念,噬菌体即细菌病毒。,一、噬菌体的概念,噬菌体的噬菌斑,噬菌体的噬菌斑,病毒的一步生长曲线,二、烈性噬菌体的生活周期,1、一步生长曲线。,噬菌体一步生长曲线可分为：,隐晦期,（Eclipse phase）：噬菌体侵染细菌细胞后，细胞内只出现噬菌体核酸和蛋白质尚无噬菌体释放的阶段,潜伏期,（Latent period）：是指噬菌体吸附至宿主细胞开始到细胞释放新的噬菌体止的一段时间,上升期,（Rise period）：指噬菌斑突然上升的时期，即细菌细胞正被大量裂解。裂解量即是每个感染细菌所释放的新噬菌体的平均数量,2、烈性噬菌体及其增殖过程。,又叫毒性噬菌体,吸附。,噬菌体的吸附具有高度专一性。,吸附的高度专一性导致噬菌体寄生的高度专一性。,侵入。,复制（生物合成）。,装配。,释放。,烈性噬菌体增殖过程：1、,吸附,烈性噬菌体增殖过程：1、,吸附,吸附,病毒吸附通常具有专一性,烈性噬菌体增殖过程：2、,侵入,烈性噬菌体增殖过程：,3、生物合成,烈性噬菌体增殖过程：,3、生物合成,烈性噬菌体增殖过程：,3、生物合成,烈性噬菌体增殖过程：,3、生物合成,生物合成包括核酸的复制、转录与蛋白质合成。,由于病毒的核酸类型多种多样，因此，它的复制与转录的具体过程也各不相同。其中较特殊的为一类RNA病毒，它们能够在,逆转录酶,的催化下，以RNA为模板，合成一条互补的DNA链，这种病毒称为,逆转录病毒,，该类病毒,大多为肿瘤病毒,，它们的基因中可能含有癌基因。,病毒转录出自己的mRNA后，这些mRNA即开始合成病毒蛋白质，包括催化DNA或RNA的复制、转录等过程的酶以及组成病毒的结构蛋白。,烈性噬菌体增殖过程：4、装配,烈性噬菌体增殖过程：5、释放（裂解）,囊泡转运,（Vesicular transport或Vesicle trafficking）,大分子物质及颗粒性物质不能穿过细胞膜，是以另外一种特殊方式来进行跨细胞膜转运的，即物质在进出细胞的转运过程中都是由膜包裹、形成囊泡、与膜融合或断裂来完成的，故又称囊泡转运。,3、温和噬菌体和溶原性。,P4,7,温和噬菌体的概念。,温和性噬菌体侵染宿主细胞后，其 DNA 可以整合到宿主细胞的 DNA 上，并与宿主细胞染色体 DNA 同步复制，但不合成自己的蛋白质壳体，因此,宿主细胞不裂解而能继续生长繁殖,。,温和噬菌体在特定条件下可转变为烈性噬菌体。,溶源性的概念。,人们把含有原噬菌体的细菌细胞称为,溶源性细胞,细菌病毒（噬菌体）和发酵工业,在发酵工业中，细菌、真菌等，常受到细菌噬菌体、真菌病毒的损害，对发酵工业危害很大。,噬菌体污染现象,各种发酵系统在污染噬菌体后，常出现一些明显的异常现象。如,碳源和氮源的消耗减慢，,发酵周期延长，,pH异常变化，,泡沫骤增，,发酵液色泽和稠度改变，,出现异常臭味，,菌体裂解和减少，引起光密度降低和产物锐减等。,污染严重时，无法继续发酵，应将整个发酵液废弃。,（注意发酵废液的处理）,发酵工业中噬菌体污染现象和原因,特定噬菌体的来源：,菌种,带有溶原性噬菌体,环境中,存在大量相应噬菌体,噬菌体污染的防治措施,杜绝各种噬菌体的来源，定期监测发酵罐、管道及周围环境中噬菌体的数量变化。,控制活菌体的排放。活菌体是噬菌体生长繁殖的首要条件，控制其菌体的排放，在一定程度上能控制噬菌体的数量。,使用抗噬菌体菌株和定期轮换生产用菌。,