原核生物的形态结构专家讲座.pptx

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,2.1,细菌,2.1.1 细菌概述,2.1.2 细菌形态和大小,2.1.3 细菌细胞壁结构和生化组成,2.1.4 细菌其它细胞结构,2.1.5 细菌特殊细胞结构,2.1.6 细菌繁殖和菌落,原核生物的形态结构专家讲座,第1页,2.1.1,细菌概述,细菌（,bacterium）传统概念：细胞细短、有细胞壁、胞壁坚韧并含有肽聚糖、以二分裂殖方式繁殖、水生性较强一类原核生物；,细菌超界中多数分类群属于传统细菌，也有许多分类群不属于细菌；,细菌当代分类学概念：指归属于细菌超界全部生物分类群；它们现有相同16S rRNA序列特征，也有各自独特序列特征和其它生物学特征；,原核生物的形态结构专家讲座,第2页,原核生物（prokaryote）：由原核细胞组成生物，都是单细胞低等生物；,原核细胞：细胞内没有细胞器，结构相对简单细胞；,细胞器：细胞内由生物膜包裹，含有一定结构和生理功效小体；,原核生物分类地位：,古生菌超界：5门（phylum），200各种；,细菌超界：29门，4700各种以上；,原核生物,原核生物的形态结构专家讲座,第3页,细菌超界（,Bacteria,）（一）,Actinobacteria,（放线菌门）细菌与放线菌,Aquificae,（产水菌门）细菌,Armatimonadetes,Bacteroidetes,（拟杆菌们）细菌,Chlorobi,（绿菌门）细菌,Caldiserica,Chlamydiae,（衣原体门）衣原体,Lentisphaerae,（黏胶球形菌门）,Verrucomicrobia,（疣微菌门）,原核生物的形态结构专家讲座,第4页,细菌超界（二）,Chloroflexi,（绿弯菌门）细菌,Chrysiogenetes,（产金菌门）细菌,Cyanobacteria,（蓝细菌门）蓝细菌,Deferribacteres,（脱铁杆菌门）细菌,Deinococcus-Thermus,（异常球菌-栖热菌门）细菌,Dictyoglomi,（网团菌门）细菌,Elusimicrobia,Acidobacteria,（酸杆菌门）细菌,Fibrobacteres,（纤维杆菌门）细菌,Firmicutes,（厚壁菌门）细菌,原核生物的形态结构专家讲座,第5页,细菌超界（三）,Fusobacteria,（梭杆菌门）细菌,Gemmatimonadetes,（芽单胞菌门）,Nitrospirae,（硝化螺菌门）细菌,Planctomycetes,（浮霉菌门）,Proteobacteria,（变形菌门）细菌,Spirochaetes,（螺旋体门）螺旋体,Synergistetes,（互养菌门）,Tenericutes,（软壁菌门）支原体,Thermodesulfobacteria,（热脱硫菌门）细菌,Thermotogae,（热袍菌门）细菌,原核生物的形态结构专家讲座,第6页,细菌共有基本特征之一：细胞细短；,使用光学显微镜观察细菌个体形态，测量细菌细胞大小，是微生物研究基本方法之一；,不一样细菌在个体形态和大小、细胞排列方式上表现出一定特征和规律性，是区分和识别不一样细菌惯用方法之一；,形态学研究主要目标就是区分和识别不一样物种；,2.1.2,细菌形态和大小,原核生物的形态结构专家讲座,第7页,普通光学显微镜结构,目镜,镜筒,物镜,载物台,聚光器,滤光片,光源,目镜倍数：10；16,物镜倍数：,搜索物镜 4；,低倍镜 10；,高倍镜 40；,油镜 100；,放大倍数：目镜和物镜放大倍数相乘；,原核生物的形态结构专家讲座,第8页,显微镜有效放大倍数取决于物镜分辨率；,分辨率：可分辨两点之间最小距离；,=,0.5,l,n sin,q,物镜分辨率,l,：光源波长,n sin,q,：,数值孔径值,q,：物镜镜口角半数,n：物镜与样本之间介质光折射率,低倍镜,高倍镜,显微镜物镜分辨率,原核生物的形态结构专家讲座,第9页,放大倍数,数值孔径,焦深,工作距离,分辨率,各种物镜参数,原核生物的形态结构专家讲座,第10页,选取,蓝色滤光片，使照射光波长（,l）,最短；,介质选取香柏油，使折射率（n）到达最大：n,空气,=1.0；n,水,=1.33；n,香柏油,=1.52,油镜镜口角半数（,q）大，工作距离短，,数值孔径值最大为1.4，,最高分辨率：,0.18m,m,正确使用油镜,原核生物的形态结构专家讲座,第11页,细菌三种基本形态,常见细菌展现三种基本形态：,球状：球菌,杆状：杆菌,螺旋状：,弧菌：弯曲不足一圈,螺菌：螺旋26圈,许多细菌属名都以形态特征命名；,原核生物的形态结构专家讲座,第12页,许多球菌因为细胞分裂后暂时不分开，而在显微镜下展现特定空间排列特征：,分裂面平行：,双球菌、,链球菌；,分裂面垂直：四联球菌、八叠球菌；,分裂面角度无规则：葡萄球菌；,球菌空间排列特征,原核生物的形态结构专家讲座,第13页,藤黄微球菌（,Micrococcus luteus,）,酿浓链球菌（,Streptococcus pyogenes,）,肠球菌属,（,Enterococcus,）,金黄色葡萄球菌,（,Stephylococcus aureus,）,球菌显微照片,原核生物的形态结构专家讲座,第14页,枯草芽孢杆菌（,Bacillus subtilis）,杆菌光学显微镜照片,不一样杆菌还可能含有：棒状、梭状、两端钝园、两端平直、短粗、细长等细微形态特征；,原核生物的形态结构专家讲座,第15页,杆菌空间排列特征,一些杆菌进行细胞分裂后，子细胞暂时不分开，而展现一定排列特征，是杆菌判别标志之一：,杆菌有链状、栅状和“八”字排列；,原核生物的形态结构专家讲座,第16页,深红红螺菌,Rhodospirillum rubrum,运动外硫红螺菌,Ectothiorhodospira mobilis,螺菌光学显微镜照片,原核生物的形态结构专家讲座,第17页,弧菌显微照片,细菌形态都会随菌龄和环境条件而发生显著改变；普通以良好生长条件下处于指数生长久菌体形态为标准；,霍乱弧菌,(,Vibrio cholerae,）,Vibrio,sp.,原核生物的形态结构专家讲座,第18页,细菌普通大小,细菌细胞大小在,1,m,m数量级范围内；,球菌直径：,0.5 1,m,m,杆菌、弧菌和螺菌（直径长度）：,0.2 1,m,m,1 5,m,m,原核生物的形态结构专家讲座,第19页,一些细菌大小,原核生物的形态结构专家讲座,第20页,2.1.3,细菌细胞壁结构和生化组成,细菌是单细胞原核生物，其有细胞壁、胞壁坚韧并含有,肽聚糖,是其基本特征之一；,全部细菌经过,革兰氏染色法,染色后，在光学显微镜下展现两种不一样颜色，或者紫红色，或者红色；,由此，将展现紫红色称为,革兰氏阳性菌,，展现红色称为,革兰氏阴性菌,；,细菌细胞壁结构和组成决定其革兰氏染色反应呈阴性还是阳性；,经过亚细胞结构和生化组成，了解功效和生命活动；,原核生物的形态结构专家讲座,第21页,初染：用碱性染料结晶紫对菌液涂片染色12分钟，水洗至无色；,媒染：用碘溶液染1分钟，使碘与细胞内结晶紫形成复合物，水洗去浮碘；,脱色：用乙醇或丙酮冲洗涂片20秒，水洗，去醇；,复染：用另外一个不一样颜色碱性染料，比如番红，染色12分钟，水洗；镜检,丹麦医生C.Cram1884年创造,革兰氏染色法,原核生物的形态结构专家讲座,第22页,革兰氏染色反应结果,细胞呈紫红色为革兰氏阳性反应（G,+,）；细胞呈红色为革兰氏阴性反应（G-）；,革兰氏阳性菌,革兰氏阴性菌,原核生物的形态结构专家讲座,第23页,数十层,网状肽聚糖,覆盖在细胞表面，,磷壁酸,贯通肽聚糖层，形成厚约2080nm细胞壁；,壁磷壁酸：与羟基形成酯键固定在肽聚糖上；,膜磷壁酸：以酯键固定在细胞膜上；,革兰氏阳性菌细胞壁结构和生化组成,细胞壁,细胞膜,原核生物的形态结构专家讲座,第24页,肽聚糖是一个多糖，由二糖肽经过,b,-1,4-糖苷键,聚合而成；,二糖肽是肽聚糖重复单位：,双糖单位：,N-乙酰葡萄糖胺与N-乙酰胞壁酸经过,b,-1,4-糖苷键连接；,四肽尾经过酰胺键与 N-乙酰胞壁酸相连：,L-AlaD-GluL-LysD-Ala,肽聚糖,（peptidoglycan）,原核生物的形态结构专家讲座,第25页,肽聚糖肽尾第3位,L-Lys游离,氨基与相邻肽尾第4位,D-Ala游离羧基之间形成酰胺键直接交联,；或者经过一段短肽（肽桥、间桥）交联，形成立体网状结构；,网状肽聚糖,原核生物的形态结构专家讲座,第26页,磷壁酸是一类存在于革兰氏阳性菌细胞壁中高分子阴离子化合物，使细胞壁带负电，并提升细胞壁强度；,常见磷壁酸化学结构是多元醇与磷酸聚合物：,核糖醇磷壁酸,甘油磷壁酸,甘油型磷壁酸,磷壁酸,（teichoic acid）,原核生物的形态结构专家讲座,第27页,革兰氏阴性菌细胞壁分为二层：,内壁层：为12层网状肽聚糖，肽尾第三位为,二氨基庚二酸,（m-DAP），肽尾直接交联，交联度低；,外壁层：由外至内：脂多糖层、磷脂层和脂蛋白层；,革兰氏阴性菌细胞壁结构和生化组成,外壁层上还镶嵌有各种功效蛋白，而非结构蛋白；,原核生物的形态结构专家讲座,第28页,脂多糖是带有脂肪酸多糖，是组成G,细胞壁特有生化物质；由三部分组成：,脂多糖,（lipopolysaccharide,LPS）,O,-特异侧链：,单糖种类差异很大,关键多糖：,单糖种类比较稳定,类脂,A,：,糖与高级脂肪酸形成酯,原核生物的形态结构专家讲座,第29页,E.coli,LPS,化学结构,O-侧链,葡萄糖,葡萄糖,葡萄糖,半乳糖,N-乙酰葡糖胺,庚糖,庚糖,庚糖,辛糖酸,辛糖酸,辛糖酸,原核生物的形态结构专家讲座,第30页,组成,LPS,中特异性单糖,辛糖酸：,2,-酮-,3,-脱氧辛糖酸（,KDO,）,庚糖：,L,-甘油-,D,-甘露庚糖（,Hep,）,特异性单糖指在其它亚细胞结构或其它生物组织中稀有单糖衍生物；,LPS含有特异性单糖是其化学结构特征；,原核生物的形态结构专家讲座,第31页,当乙醇脱色时，G,细胞壁因失水而网孔缩小，结晶紫与碘复合物被保留在细胞内，使细胞仍呈紫色。红色染料复染后，呈紫红色；,当乙醇脱色时，G,细胞壁外膜因脂类含量高而快速溶解，内膜肽聚糖层因薄且交联度低，而不能阻挡结晶紫与碘复合物溶出，使细胞褪成无色。红色染料复染后，呈红色；,革兰氏染色反应机理,原核生物的形态结构专家讲座,第32页,L型细菌：细胞壁缺点型突变株；,原生质体：用溶菌酶或青霉素处理G,+,，形成无细胞壁球状细胞；,球形体：采取上述处理方法处理G,-,形成残留细胞壁外壁层细胞；,原生质体或球形体对渗透压敏感，但可在高渗环境下正常生长，并再生细胞壁；,细胞壁缺点型细菌,溶菌酶：存在卵清,、,唾液中,，,催化肽聚糖,-1,4-,糖苷键水解,。,原核生物的形态结构专家讲座,第33页,细菌是原核生物，含有原核细胞普通结构；,原核细胞主要由细胞膜、细胞质、颗粒状内含物、核糖体和核区等亚细胞结构组成；,1.2.4,细菌其它细胞结构,细胞壁,细胞膜,细胞质,核区,核糖体,原核生物的形态结构专家讲座,第34页,全部细胞型生物都有细胞膜，细胞器也有膜包裹，这些膜有共同基本化学组成结构，统称为生物膜（biomembrane）；,生物膜主要生化成份：,脂质：甘油磷脂、鞘磷脂、糖脂、甾醇；,蛋白质：各种大小蛋白质、糖蛋白、脂蛋白；,生物膜基本组成为磷脂和蛋白质，但不一样起源生物膜详细生化组成有很大差异，,生物膜生化组成,原核生物的形态结构专家讲座,第35页,磷脂酰甘油,磷脂酰乙醇胺,磷脂酰胆碱,磷脂酰肌醇,磷脂酰丝氨酸,疏水端,亲水端,甘油磷脂结构和类型,甘油、脂肪酸和磷酸组成磷脂酸；其磷酸连接不一样极性分子形成含有疏水性尾部和亲水性头部两性磷脂分子；,原核生物的形态结构专家讲座,第36页,膜主体是由含有流动性脂质双分子层组成，两性脂质分子极性头朝向表面，疏水尾部朝内；,膜上镶嵌有各种跨膜蛋白和膜结合蛋白，这些蛋白可在膜内部和表面作横向移动；,1972年,S.Jonathan Singer,Garth Nicholson,生物膜液态镶嵌模型,原核生物的形态结构专家讲座,第37页,细菌细胞膜是厚约510nm生物膜，组成生物膜双分子层主要脂质是：磷脂酰乙醇胺和磷脂酰甘油，普通不含甾醇；,膜蛋白约占7080；,细菌细胞膜,原核生物的形态结构专家讲座,第38页,G,+,细菌细胞壁与细胞膜之间，G,_,细菌细胞外壁层磷脂层与细胞膜之间，宽约1215nm狭窄空间，呈胶状，含各种蛋白，是各种物质进出细胞中转站；,细菌周质空间,（periplasm）,原核生物的形态结构专家讲座,第39页,细胞膜以内是含水量约,70%，,呈半透明胶状液体细胞质，是细菌进行代谢主要场所；,在细胞质内，存在光学显微镜下不可见颗粒状核糖体，平均约-15000个，参加蛋白质合成；,细菌核糖体大小为15nm20nm，沉降系数为70S，其中大亚基为50S，小亚基为30S；,大亚基：23SrRNA、5SrRNA和35种蛋白；,小亚基：16SrRNA和21种蛋白质；,细菌细胞质与核糖体,原核生物的形态结构专家讲座,第40页,细菌细胞质中有一个用富尔根法染色后，在普通光学显微镜下呈紫色区域，称为核区；,核区是细菌染色体长约0.253.00mm环状双链DNA，呈无规则状存在区域；,细菌核区,（nuclear region）,原核生物的形态结构专家讲座,第41页,小结,细菌是单细胞生物，细胞基本结构包含细胞壁、细胞膜、细胞质、核糖体和核区；,细菌特征主要表现在形态和细胞壁组成结构上,原核生物的形态结构专家讲座,第42页,2.1.5,细菌特殊细胞结构,除含有原核细胞普通结构外，一些细菌可能还有与自己特殊生理功效相适应独特亚细胞结构，是为细菌特殊细胞结构；,细胞内特殊结构：,细胞内贮藏颗粒,细胞内功效性小体,芽孢（内生孢子）,细胞外特殊结构：,鞭毛和菌毛,荚膜,原核生物的形态结构专家讲座,第43页,一些细菌细胞质内，存在光学显微镜下可见或不可见颗粒状贮藏物，是细菌贮藏营养物质一个方式，是细菌判定性标志之一；,碳源和能源贮藏物：糖原粒、淀粉粒、脂肪粒、聚,b-羟丁酸（,PHB,）,；聚,羟链烷酸（,PHA,）；,；,能源和磷贮藏物：多聚偏磷酸盐（异染颗粒）；,能源和电子供体贮藏物：硫粒；,细胞质内贮藏颗粒,原核生物的形态结构专家讲座,第44页,糖原和淀粉都是葡萄糖,a-1,4和a-1,6糖苷键分支聚合物；前者分支强于后者；,一些细菌在细胞质内形成大小为20100nm颗粒，是细菌碳源和能源贮藏物；,在电镜下可见；用稀碘液染成红褐色；,糖原粒和淀粉粒,原核生物的形态结构专家讲座,第45页,聚羟链烷酸：羟基烷酸直连聚合物，由非生物膜包裹，处于于各种细菌细胞质内，用苏丹黑染色后光学显微镜下可见，是这些细菌碳源和能源贮藏物；,聚-羟丁酸：是,D-3-羟基丁酸直连聚合物，最早发觉和最常见聚羟链烷酸；,聚,-,羟丁酸,poly-hydroxybutyrate,PHB,聚羟链烷酸,polyhydroxyalkanoate,PHA,聚-羟丁酸粒,和,聚羟链烷酸,原核生物的形态结构专家讲座,第46页,PHB和PHA聚合度在通常10,6,以上，无毒、可生物降解，是用途广泛高分子材料；工业上经过微生物发酵生产，称为微生物塑料；,微生物塑料,当前用于研究PHA发酵生产微生物菌种有：产碱杆菌属（,Alcaligenes,）、,假单胞菌属,（,Pseudomonas,）、,芽孢杆菌属（,Bacillus,）,当前菌种性能：最高产量,80g/L，,最高产率,2g/Lh；,原核生物的形态结构专家讲座,第47页,聚磷酸颗粒,一些原核生物在含磷丰富环境下形成胞内磷元素和能量贮藏物，为多聚偏磷酸盐颗粒，大小为0.21.0,m,m；,这种多聚偏磷酸盐颗粒用美蓝或甲苯胺蓝染成红紫色，也称为异染颗粒（metachromatic granules）；,最初在迂回螺菌（,Spirillum volutans,）中发觉，也称迂回体或捩转菌素颗粒（volutin,granules,）；,原核生物的形态结构专家讲座,第48页,一些代谢H,2,S，硫代硫酸盐等硫化物细菌，会在细胞内或细胞外积累折光性很强硫粒，作为能源或电子供体贮藏物；,硫粒,（sulfur globules）,橘色绿弯菌,（,Chloroflexus aurantiacus,）,原核生物的形态结构专家讲座,第49页,一些细菌细胞质存在与特定生理功效相关，有一定形态和结构小体，在功效上可能相当于细胞器，但没有生物膜包裹，不属于细胞器：,羧酶体：一些自养菌特有；,磁小体：趋磁细菌特有；,绿色体：光合细菌特有；,气泡：一些水生细菌和光合细菌特有；,细菌细胞质内功效性小体,原核生物的形态结构专家讲座,第50页,呈多角形，直径约10nm；单层蛋白质膜包围，内含类晶体排列1,5-二磷酸核酮糖羧化酶；,存在于一些自养细菌中，与固定CO,2,卡尔文循环亲密相关；,羧酶体,（carboxysome）,原核生物的形态结构专家讲座,第51页,磁小体（magnetosome）：,存在于趋磁细菌（,magnetotactic bacterium,）中，20100nm；由磷脂膜，或蛋白、糖蛋白膜包围，主要为Fe,3,O,4,；,磁小体能够感应磁场，引导细菌沿磁力线进行,趋化运动；,磁小体作为纳米磁性材料含有主要应用价值；,磁小体,（magnetosome）,链状排列磁小体,原核生物的形态结构专家讲座,第52页,气泡,（gas vesicles）,大小为0.21.0,m,m75nm，内由数排柱形小泡组成，外有2nm厚蛋白质膜包裹；,存在一些水生细菌和光合细菌中，起调整细胞浮力作用；,膜外表面亲水，内侧绝对疏水，气泡只能透气而不能透过水和溶质；,沃氏盐丰饶菌,（,Haloferax volcanii,）,原核生物的形态结构专家讲座,第53页,菌毛：着生于细胞膜，穿过细胞壁，伸展于细菌表面短直、中空毛状物，每个细菌约250300条，直径310nm；由蛋白质亚基螺旋排列组成；革兰氏阴性致病菌多含有菌毛，含有粘附功效；,鞭毛：细胞表面附着长丝状、波形物，直径10-20nm，长度10-20,m,m，由蛋白质组成；许多杆菌、螺菌、弧菌含有鞭毛，是细菌运动器官，有鞭毛菌能运动，无鞭毛菌不能主动运动；,菌毛和鞭毛,（flagellum，flagella）,原核生物的形态结构专家讲座,第54页,单端单生、双端单生,单端丛生、双端丛生,侧生和周生鞭毛,E.coli,周生鞭毛；,鞭毛着生位置,原核生物的形态结构专家讲座,第55页,基体：S、M环（L环、P环）和中心杆；,钩形鞘：连接基体与鞭毛丝结构；,鞭毛丝：直径4.5nm鞭毛蛋白亚基沿着中央孔道螺旋状盘绕而成；,鞭毛结构,G,细菌,G,细菌,原核生物的形态结构专家讲座,第56页,鞭毛使细菌能够主动运动，而进行化学趋避运动、光趋避运动和趋磁运动；普通速度在每秒2080,m,m范围，最高可达每秒100,m,m；,鞭毛运动功效,原核生物的形态结构专家讲座,第57页,产荚膜细菌在细胞壁外能够形成胶状结构，起保护或黏附作用；,荚膜（capsule）：有一定形态层次，厚度0.2,m,m；,微荚膜（microcapsule）：有一定形态层次，厚度0.2,m,m；,粘液层(slime layer)：不定形、向周围扩散；,多数荚膜化学成份为多糖，荚膜也称糖被；,细菌荚膜,原核生物的形态结构专家讲座,第58页,一些荚膜生化组成,多糖,：,黄原胶：野油菜黄单胞菌（,Xanthomonas campestris,）,原核生物的形态结构专家讲座,第59页,黄原胶,黄原胶（Xanthan Gum）是野油菜黄单胞菌粘液层，含有高粘度，高耐酸、碱、盐，高耐热稳定性、悬浮性、触变性等；,被广泛应用于食品、石油、地矿、陶瓷、纺织、印染、医药、造纸、灭火、涂料、化装品等20多个行业；,原核生物的形态结构专家讲座,第60页,聚,g,谷氨酸,聚-,g-谷氨酸是炭疽芽孢杆菌荚膜组成成份，含有良好皮肤美化功效：,使用10秒，,g,-PGA瞬间潜入皮肤，肌肤立感滑爽；,2天，皮肤水润光滑，触摸感细嫩，纹坑包渐平；,9天，肌肤充满弹性，老化角质一扫而光；,16天，眼袋缩小，眼角细纹变浅，色斑变淡；,28天，重回少女时代；,由枯草芽孢杆菌发酵生产；,原核生物的形态结构专家讲座,第61页,透明质酸,N-乙酰葡萄糖胺与D-葡萄糖醛酸经过,b-,1,3糖苷键连接二糖是透明质酸重复单位，重复单位经过,b,-1,4糖苷键聚合成高分子透明质酸；,用于化装品，作为天然保湿因子；用于医药，作为关节填充剂和滴眼液；用于食品，作为保健口服液；,由枯草芽孢杆菌发酵生产,原核生物的形态结构专家讲座,第62页,细菌芽孢,产芽孢细菌：一些细菌在特定生理条件下，细胞质内形成一个折光性极强休眠体，称为芽孢（endospore或spore）；,芽孢休眠期可达数十年，在适当条件下，萌发成营养细胞；,芽孢有很强抗逆性：湿热、干热、干燥、紫外线、戊二醛、甲醛、过氧化氢、碘消毒剂等；,原核生物的形态结构专家讲座,第63页,产芽孢细菌分类地位,产芽孢细菌含有共同特征：,革兰氏阳性,低（G+C）%,产芽孢和不产芽孢全部低（G+C）%革兰氏菌，在分类上归为厚壁菌门（,Firmicutes,）：,杆菌纲（,Bacilli,）：好氧产芽胞菌,梭菌纲（,Clostridia,）：厌氧产芽胞菌,（,Erysipelotrichi,）,（,Negativicutes,）,热石杆菌纲（,Thermolithobacteria,）,原核生物的形态结构专家讲座,第64页,不一样产芽孢细菌，芽孢可着生在细胞内顶端或中央，宽度可小于或大于细胞直径，是产芽孢细菌判定特征；,梭状芽孢杆菌属（,clostridium,）起源于芽孢中生，宽度大于细胞直径所形成细胞形态特征；,芽孢着生位置,原核生物的形态结构专家讲座,第65页,孢外壁：为细胞质浓缩物，富含脂蛋白；,芽孢衣：富含疏水性角蛋白，透过性差；,皮层：较厚，含芽孢肽聚糖和吡啶二羧酸钙（DPA）；,关键：为高度失水，富含DPA休眠细胞；,芽孢组成和结构,原核生物的形态结构专家讲座,第66页,芽孢肽聚糖肽尾不完整，不能交联呈网状，而是呈束状存在，所以致密而含有较高离子强度；,芽孢肽聚糖和吡啶二羧酸钙,吡啶二羧酸钙,（DPA-Ca）dipicolinic-acid,原核生物的形态结构专家讲座,第67页,芽孢最突出抗逆性是抗热性，一些芽孢致死条件：,肉毒梭菌（,Clostridium botulinum,）：1005.09.5h或121 10min；,热解糖梭菌（,Clostridium thermosaccharolyticum,）：132 4.4min致死率为90%（D值）。,嗜热脂肪芽孢杆菌（,Bacillus stearothermophilus,）：121 10min；用作湿热灭菌指示剂；,芽孢耐热性,原核生物的形态结构专家讲座,第68页,芽孢耐热机制渗透调整皮层膨胀学说,多价阳离子和水分不能透过芽孢衣；,芽孢肽聚糖和吡啶二羧酸钙高离子强度，使皮层产生极高渗透压，夺取关键水分，而充分膨胀；,关键因高度失水，而含有极强耐热性；,最新研究表明DPA与芽孢耐热性亲密相关；,原核生物的形态结构专家讲座,第69页,细胞膜,内陷,，细胞被分为两部分，小为前芽孢；,细胞模,反包,前芽孢，形成双层膜前芽孢；,在两层膜之间形成皮层；皮层外面合成芽孢衣；,细胞质浓缩形成胞外壁，芽孢囊破裂释放芽孢；,芽孢形成过程,原核生物的形态结构专家讲座,第70页,苏云金芽孢杆菌（,Bacillus,thuringiensis,）在形成芽孢同时，在芽孢旁形成菱形或双锥形碱溶性蛋白晶体，称为伴孢晶体；,伴孢晶体对200各种昆虫幼虫，尤其是鳞翅目幼虫有毒杀作用；被广泛用作生物杀虫剂；,伴孢晶体,（parasporal crystal）,原核生物的形态结构专家讲座,第71页,伴胞晶体杀虫机制,伴胞晶体被昆虫幼虫吞食进入中肠，在中肠,pH 9.0-10.5,碱性环境中被溶解成原毒素；,原毒素深入被昆虫肠道蛋白酶水解，产生含有毒素活性片段（内毒素）；,内毒素与中肠上皮细胞膜上特异受体结合，然后插入细胞膜，形成孔洞，使中肠上皮细胞裂解；,随即，肠道中碱性溶液进入血液，,使,昆虫全身麻痹而死亡。,原核生物的形态结构专家讲座,第72页,小结,细菌都有原核细胞共同亚细胞结构和生化组成，但每一个细菌详细结构和组成特点；,不一样细菌可能含有特殊亚细胞结构，与特定生理功效相关；,掌握亚细胞结构生化组成和组成结构，是了解亚细胞结构生理功效基础；,原核生物的形态结构专家讲座,第73页,细菌个体生长：细菌个体经过营养和代谢使细胞物质平衡增加，表现为细菌生长，但这一过程难以在形态上观察；,当细胞物质增加到一定程度，则进行细胞分裂：由一个细胞分裂产生两个子细胞，这一过程为细菌繁殖；,无性繁殖：繁殖过程由一个细胞单独完成，不需要不一样性别细胞参加；原核生物作为低等，只有没有性繁殖；,细菌繁殖将形成肉眼可见，有一定形态特征细胞群体：菌膜、菌醭、菌苔、菌落；,2.1.6,细菌繁殖和菌落,原核生物的形态结构专家讲座,第74页,二分裂殖：细胞染色体DNA复制并分开，细胞膜内陷形成横膈膜，细胞壁内陷形成横隔壁，细胞分开；,大多数细菌以二分裂殖方式进行无性繁殖，少数细菌以芽殖方式进行无性繁殖；,细菌二分裂殖,原核生物的形态结构专家讲座,第75页,生长在液体中，可使液体混浊或形成沉淀、菌醭；,在固体基质表面，由单个细胞繁殖形成肉眼可见细胞群体为单菌落（colony）；连成片菌落称为菌苔；,单菌落形态含有菌种特异性，与细菌一些细胞结构相关，是细菌判别标志之一；,细菌群体形态,原核生物的形态结构专家讲座,第76页,菌落大小（直径）；菌落形态（圆形，不规则形）；菌落边缘（圆形规则，不规则，假根状，放线状）；菌落扁平或隆起；菌落表面（光泽或无光泽，透明或不透明，湿润或干燥，光滑或粗糙）；,细菌菌落形态特征,原核生物的形态结构专家讲座,第77页,菌落圆形、边缘规则、菌落隆起：细胞不具鞭毛而不运动；,菌落不规则、边缘假根状，放线状、菌落扁平：细胞含有鞭毛，能够运动；,菌落表面光泽、透明、湿润：产荚膜细菌；,菌落表面无光泽，不透明、干燥：不产荚膜；,菌落表面粗糙：产芽孢细菌；,细菌菌落形态特征与细胞结构关系,原核生物的形态结构专家讲座,第78页,第二节 放线菌,2.2.1 放线菌概述,2.2.2 放线菌形态和繁殖,原核生物的形态结构专家讲座,第79页,1877年，Harz 首次从牛体内分离出厌氧牛型放线菌（,Actinomyces bovis,），菌体细丝状，菌落呈放射状，称为放线菌；,1948年，Waksman认为放线菌是介于细菌和丝状真菌之间一类生物；在分类系统中，将厌氧放线菌归为放线菌属（,Actinomyces,）；将好氧放线菌归为链霉菌属（,Streptomyces,）；,1960年后，确定放线菌是一类丝状原核生物，菌丝分枝发达或不发达，革兰氏阳性；产无性孢子繁殖；厌氧或好氧；陆生性较强；,2.2.1,放线菌概述,原核生物的形态结构专家讲座,第80页,1970年后，发觉这些丝状，革兰氏阳性原核生物与另外一些非丝状革兰氏阳性细菌都含有：,16S rRNA“CUAAAACUCAAAG”序列特征,染色体都是高（GC）,不产芽孢,按照生物大分子序列特征作为分类依据主要性，将高（GC）革兰氏阳性原核生物都归为放线菌门（,Actinobacteria,）；,放线菌门中既包含全部传统放线菌，也包含全部高（GC）革兰氏阳性细菌；,放线菌分类学概念,原核生物的形态结构专家讲座,第81页,革兰氏阳性菌分类地位,低G+C%革兰氏阳性菌（多数产芽孢）,厚壁菌门,（,Firmicutes,）,杆菌纲（,Bacilli,）,梭菌纲（,Clostridia,）,（,Erysipelotrichi,）,（,Negativicutes,）,热石杆菌纲（,Thermolithobacteria,）,高G+C%革兰氏阳性菌（不产芽孢）,放线菌门（,Actinobacteria,）,放线菌纲（,Actinobacteria,）,原核生物的形态结构专家讲座,第82页,放线菌门,（,Actinobacteria,）,放线菌纲（,Actinobacteria,）,酸微菌亚纲（,Acidimicrobidae,）,放线菌亚纲（,Actinobacteridae,）,放线菌目（,Actinomycetales,）,双歧杆菌目（,Bifidobacteriales,）,红蝽菌亚纲（,Coriobacteridae,）,（,Nitriliruptorales,）,红色杆菌亚纲（,Rubrobacteridae,）,原核生物的形态结构专家讲座,第83页,放线菌目,（,Actinomycetales,）,放线菌亚目（,Actinomycineae,）,多孢放线菌亚目（,Actinopolysporineae,）,Catenulisporineae,棒杆菌亚目（,Corynebacteriaceae,）,弗兰克菌亚目（,Frankineae,）,糖霉菌亚目（,Glycomycineae,）,动孢菌亚目（,Kineosporiineae,）,微球菌亚目（,Micrococcineae,）,小单孢菌亚目（,Micromonosporineae,）,丙酸杆菌亚目（,Propionibacterineae,）,假诺卡氏菌亚目（,Pseudonocardineae,）,链霉菌亚目（,Streptomycineae,）,链孢囊菌亚目（,Streptosporangineae,）,原核生物的形态结构专家讲座,第84页,放线菌为丝状原核生物，革兰氏阳性，细胞含有原核细胞普通结构，细胞壁与革兰氏阳性细菌相同，由肽聚糖和磷壁酸组成，可分型：,四肽尾第3位为：L-Lys、m-DAP或L,L-DAP；,肽聚糖是否经过五个Gly组成肽桥交联,细胞抽提物中含有单糖种类：木糖、阿拉伯糖或半乳糖等；,放线菌没有鞭毛、荚膜、芽孢等细菌常见特殊亚细胞结构；,放线菌细胞壁,原核生物的形态结构专家讲座,第85页,链霉菌产生挥发性土腥素（geosmin），使潮湿土壤含有土腥味；,链霉菌能够降解难降解物质：胶质、纤维素、木质素、橡胶、甲壳素、角蛋白、烷烃和芳香族化合物；,90以上抗生素由放线菌合成，主要由链霉菌合成：,灰色链霉菌（,S.griseus,）：链霉素,卡那霉素链霉菌（,S.kanamyceticus,）：卡那霉素,龟裂链霉菌（,S.rimosus,）:土霉素,金色链霉菌（,S.aureofaciens,）：四环素和金霉素,放线菌生物工程应用价值,原核生物的形态结构专家讲座,第86页,放线菌为单细胞原核生物，细胞为分枝丝状，称为菌丝（hypha），个体由菌丝组成，称为菌丝体（mycelium）；,组成放线菌个体菌丝，依据形态和功效不一样，可区分为基内菌丝、气生菌丝和孢子丝三部分；,放线菌菌丝直径1,m,m左右，长度可达100-600,m,m；,2.2.2,放线菌形态和繁殖,原核生物的形态结构专家讲座,第87页,基内菌丝：生长在固体基质内，直径0.2-0.8,m,m，无隔膜；吸收营养；,气生菌丝：由基内菌丝向空间生长形成长短不一分枝菌丝，相对色深，直径1-2,m,m；,孢子丝：由气生菌丝分化形成可产生孢子菌丝；,有放线菌无孢子丝，有气生菌丝不发达，链霉菌属菌丝分化最完全；,放线菌菌丝分化,原核生物的形态结构专家讲座,第88页,链霉菌属是种类最多，分布最广放线菌，大约有500种，是最主要抗生素发酵菌株；,含有基内菌丝，发达气生菌丝和孢子丝，是链霉菌属经典形态特征链霉菌属细胞壁I型，含L,L-DAP，Gly肽桥，GC含量为：6978；,链霉菌属,（,Streptomyces,）,原核生物的形态结构专家讲座,第89页,缺乏气生菌丝；,基内菌丝纤细，直径0.3-0.6,m,m，产色素；菌丝单轴分枝，在顶端产生一个单生分生孢子；,细胞壁II型，G+C%7273%；,降解纤维素、甲壳素；棘孢小单孢菌（,M.echinospors,）产庆大霉素；,小单孢菌属,（,Micromonospora,）,原核生物的形态结构专家讲座,第90页,少数有气生菌丝；,基内菌丝发达或不发达，成熟后，会突然断裂成杆状、或球状；,有气生菌丝少数种，产生分生孢子；,细胞壁型；G+C%：6272%,地中海诺卡氏菌（,N.mediterranei,）：利福霉素,诺卡氏菌属,（,Nocardia,）,原核生物的形态结构专家讲座,第91页,放线菌属,（,Actinomyces,）,放线菌属只有基内菌丝，有横隔，可断裂；无气生菌丝，也不形成孢子；,普通为厌氧菌或兼性厌氧菌，多为致病菌；,牛型放线菌引发牛颚肿病；,以色列放线菌（,Actinomyces israelii,），是人体口腔和生殖道正常菌群，可引发脑部，肺部和肠道等粘膜感染；,原核生物的形态结构专家讲座,第92页,放线菌能够经过菌丝断裂进行繁殖；,放线菌主要产无性孢子繁殖：,分生孢子：由孢子丝直接横隔分裂形成孢子；,孢囊孢子：孢子丝形成孢子囊，菌丝在孢子囊中横隔分裂形成孢子；,放线菌繁殖方式,原核生物的形态结构专家讲座,第93页,链霉菌属产分生孢子进行无性繁殖；由孢子丝横隔分裂形成链状排列350个分生孢子；,孢子丝形态是不一样链霉菌分类判定标志：,丛生、轮生、直形、波形、螺旋形等；,链霉菌属分生孢子和孢子丝,原核生物的形态结构专家讲座,第94页,有基内菌丝和气生菌丝，气生菌丝发育成孢子囊，产孢子菌丝在孢囊中横隔分裂形成无形孢子孢囊孢子；,粉红链孢囊菌发酵生产多霉素；,链孢囊菌属,（,Streptosporangium,）,孢囊孢子,原核生物的形态结构专家讲座,第95页,放线菌无性孢子,直径,约,1,m,m，可,展现不一样形状、表面特征（,光滑、多毛、多刺,和,疣状）和,颜色，是不一样放线菌分类判定标志；,孢子抗热性差，,60-65处理10-15分种失活，,但耐干燥；在适宜条件下，萌发形成菌丝体；,放线菌无性孢子特点,原核生物的形态结构专家讲座,第96页,放线菌菌落普通圆形、较小、不蔓延；表面有皱褶、干燥、不透明；不易挑起；,放线菌在液体中静置培养形成菌膜，搅拌培养形成菌丝球，或者菌团；,放线菌菌落和群体形态,灰色链霉菌（,Streptomyces,griseus,）,原核生物的形态结构专家讲座,第97页,基内菌丝常产水溶性或脂水溶性色素，有红、黄、绿、蓝、褐、紫和黑等颜色，是判定特征之一；,气生菌丝多产脂溶性色素；,放线菌孢子普通也有自己颜色，使菌,落表面与后面颜色不一样；,放线菌颜色,原核生物的形态结构专家讲座,第98页,第三节 蓝细菌,2.3.1 蓝细菌概述,2.3.2 蓝细菌形态和细胞结构,2.3.3 蓝细菌繁殖和主要种属,原核生物的形态结构专家讲座,第99页,蓝细菌（,Cyanobacteria,）：原核生物、属于细菌超界蓝细菌门，革兰氏阴性，多产粘液层或荚膜；（GC）为3571；广泛分布在河流、湖泊和海水中，耐营养贫瘠环境；,特点：,含有叶绿素a，能进行放氧型光合作用；,含特有光合色素藻胆素，细胞呈特殊蓝色；,2.3.1,蓝细菌概述,湖泊中大量蓝细菌存在形成“水华”,原核生物的形态结构专家讲座,第100页,细菌超界,蓝细菌门（,Cyanobacteria,）,色球藻目（,Chroococcales,）：34属,粘菌藻目（,Gloeobacterales,）：1属,念珠藻目（,Nostocales,）：4科31属,颤藻目（,Oscillatoriales,）：31属,宽球藻目（,Pleurocapsales,）：8属,原绿菌目（,Prochlorales,）3科3属,真枝藻目（,Stigonematales,）12属,蓝细菌分类地位,原核生物的形