第一章-原核生物的形态、构造和功能(2)第一节-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,*,荚膜的观察方法：,荧光显微镜,负染色,特殊染色,荧光显微镜下的荚膜,Bacterium,Capsule composition,Structural subunits,Gram-positive Bacteria,Bacillus anthracis,polypeptide(polyglutamic acid),D-glutamic acid,Bacillus megaterium,polypeptide and polysaccharide,D-glutamic acid,amino sugars,sugars,Streptococcus mutans,polysaccharide,(dextran)glucose,Streptococcus pneumoniae,polysaccharides,sugars,amino sugars,uronic acids,Streptococcus pyogenes,polysaccharide(hyaluronic acid),N-acetyl-glucosamine and glucuronic acid,Gram-negative Bacteria,Acetobacter xylinum,polysaccharide,(cellulose)glucose,Escherichia coli,polysaccharide(colonic acid),glucose,galactose,fucose glucuronic acid,Pseudomonas aeruginosa,polysaccharide,mannuronic acid,Azotobacter vinelandii,polysaccharide,glucuronic acid,Agrobacterium tumefaciens,polysaccharide,(glucan)glucose,Chemical composition of some bacterial capsules.,荚膜的生理功能,1,、荚膜富含水分，可保护细胞免于干燥；,2,、能抵御吞噬细胞的吞噬；,3,、为主要表面抗原（,K,抗原），是有些病原菌的毒力因子；,4,、能保护菌体免受噬菌体和其他物质（溶菌酶和补体）的侵害；,5,、是某些病原菌必须的粘附因子；,6,、,贮藏养料，是细胞外碳源和能源的储备物质,荚膜的形成条件,（,1,）荚膜的形成是微生物的遗传特征之一，是“种”的特征。但不是细菌的必要结构，失去荚膜的菌株照样能够生活。,(2),荚膜的形成与组成明显受培养基成分和培养条件的影响（与环境密切相关）。,如肠膜明串珠菌,(,Leuconosto mesenterondes,),以蔗糖为碳源时合成葡聚糖成分的荚膜,。,八,鞭毛,（,flagellum,）,1.,概念：,某些微生物表面由细胞内生出的细长、波曲的结构。,2.,鞭毛的观察：,1),从固体培养基上的菌落形态判断,2),光学显微镜（悬滴法）,3),光学显微镜 特殊鞭毛染色,4),电镜,5),半固体穿刺培养,鞭毛的长度：,一般为,15,20,m,，最长可达,70,m,。,鞭毛的直径：为,0.01,0.02,m.,鞭毛的观察：,一般情况下：,菌落形状大，薄且不规则，边缘极不平整，可能有鞭毛。,菌落十分圆滑，边缘平整且相对较厚，可能没有鞭毛。,3.,鞭毛的着生方式,Figure.Different arrangements of bacterial flagella,鞭毛着生的普遍性及数量：螺旋菌,杆菌,球菌,鞭毛的着生方式：,周生,4.,鞭毛的结构,由鞭毛丝鞭毛钩基体三部分组成：,鞭毛丝：,中空螺旋状、丝状结构，球蛋白亚基螺旋排列。,鞭毛钩：,又称钩形鞘，是连接鞭毛丝和基体的一个弯曲筒状部分，蛋白质亚基组成。,G,菌：,L,环、,P,环、,S,环、,M,环,G,+,菌：,S,环，,M,环,基体：,由若干个盘状物即环组成。,4.Flagella Structure,The ultrastructure of the fflagellum,鞭毛起源于细胞质膜内侧的基粒。,细胞质区内有一个颗粒状小体，此小体为基粒，鞭毛自基粒长出穿过细胞壁延伸到细胞外部。,真菌埃默森小芽枝霉的鞭毛,9+2,结构,5.,鞭毛的化学组成,鞭毛蛋白，,3,万,6,万,Dolton,，不同种由不同球蛋白分子亚基构成，有些含多糖、类脂等，为极好抗原。,6.,鞭毛运动与细菌的趋避性运动,趋避性运动：,化学趋避性运动,氧趋避性运动,光趋避性运动,作用：是细菌的运动器官,（或线毛、菌毛、伞毛）,定义：某些菌体表面存在的短而多的附属物。,成份：纤毛蛋白,纤毛比鞭毛更短、更细，且又直又硬。数量很多，不具有运动功能，但与菌的致病性吸附等有关,九,纤毛,(,pilus),与菌毛,(fimbria,）,Sex or conjugation Pili for the transfer of extrachromosomal DNA between donor and recipient.,Attachment Pili or,Fimbriae,.There are many and are used for attachment to surfaces.Pili are virulence factors.,Types of pili:,功能：,1,、普通菌毛：起粘附作用,（,1,）吸附在哺乳动物细胞或其他物体上,（,2,）吸附在其他细菌和病毒上,（,3,）噬菌体吸附的位点,2,、性菌毛：作为细菌结合时遗传物质的通道,菌毛与鞭毛的不同点：,1,坚硬,2,、数量一定,100-500,根,3,、短、多、细，不弯曲,Figure.Fimbriae(common pili)on the surface of bacterial cells.,Bacterial species where observed,Typical number on cell,Distribution on cell surface,Function,Escherichia coli(F or sex pilus),1-4,uniform,mediates DNA transfer during conjugation,Escherichia coli(common pili or Type 1 fimbriae),100-200,uniform,surface adherence to epithelial cells of the GI tract,Neisseria gonorrhoeae(,淋球菌,),100-200,uniform,surface adherence to epithelial cells of the urogenital tract,Streptococcus pyogenes(fimbriae plus the M-protein),（酿脓链球菌）,?,uniform,adherence,resistance to phagocytosis;antigenic variability,Pseudomonas aeruginosa,（绿脓假单胞菌）,10-20,polar,surface adherence,Sulfolobus acidocaldarius,（硫化叶菌）,?,?,attachment to sulfur particles,Table.Some properties of pili and fimbriae,概念：某些细菌生长到一定阶段或在一定环境条件下，细胞的正常生长和分裂停止，细胞内细胞质浓缩，逐步行成一个圆形、椭圆形或圆柱形的，对不良环境有较强抵抗力的特殊结构，称为芽胞。芽胞成熟后可自行从,芽胞囊,中释放出来。因芽胞的形成都是在细胞内，故又称内生孢子。,十,芽胞,(,endospore,，,spore),芽胞,芽胞囊,（十）芽孢,（,spore),繁殖体或营养体,染色方法,:,芽孢染色法,形成的条件和过程：,能否形成芽孢是细菌的特征。,与遗传性有关，与环境条件如气体、养分、温度、生长因子等密切相关。,大部分在不良环境下形成芽孢，而苏云金芽孢杆菌（,Bacillus thuringiensis,）在适宜条件下形成；需氧性芽孢杆菌一般在有游离氧存在时形成芽孢，而厌氧性的梭菌如破伤风芽孢杆（,Clostridium tetain,）菌则相反。,1,、,Shape,location and relative size to the spore of parent cell,芽孢的形状、大小和位置：,芽孢的形状、大小和位置是分类的依据之一。着生部位和大小有以下几种情况：,Figure.Gram stain of,Bacillus anthracis,the cause of anthrax,芽孢,的形态及其,在细胞中的位置：,A,近中央,B,末端,C,中央,芽孢位于细菌的中央：,芽孢直径大于菌体：如肉毒梭菌（,Clostridium bobulinum,）；,芽孢直径小于菌体：如枯草芽孢杆菌（,Bacillus subtilis,）；,芽孢位于细菌的偏端,芽孢位于细菌的一端破伤风梭菌（,Clostridium tetani,）；,细菌芽孢的各种类型,芽孢,在杆菌中能形成芽孢的种类,较多，在球菌和螺旋菌中只有少数菌种可形成芽孢。,产生芽孢的几个属：,芽孢杆菌属(,Bacillus,),梭状芽孢杆菌属(,Clostridium,),芽孢八叠球菌属,(,Sporosarcina,),2,、能形成芽孢的细菌种类,芽孢的结构,芽孢的外壁层厚而致密，主要成分为脂蛋白，通透性差，不易着色。,核心含有大量的,DNA、RNA、,蛋白质酶等物质，还含有,2,6,吡啶二羧酸,（,DPA）,DPA,是芽孢特有的成分。一般以,DPA,Ca,的形式存在,。,皮层主要含芽孢肽聚糖、,DPACa，,皮层体积大，比较致密。,芽孢平均含水量低,约,40%.,芽孢衣是一种蛋白质，非常致密，无通透性，能抵抗化学药物的渗入。,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,.,Figure.Electron micrograph of a bacterial endospore.The spore has a core wall of unique peptidoglycan surrounded by several layers,including the cortex,the spore coat and the exosporium.The dehydrated core contains the bacterial chromosome and a few ribosomes and enzymes to jump-start protein synthesis and metabolism during germination.,轴丝形成,形成前芽孢,前芽孢隔膜形成,前芽孢发育成熟,芽孢形成,芽孢囊,裂解,4,、芽孢的形成过程,（,1,）,对高温、,干燥、辐射、化学药物有强大的抵抗力。,（,2,）,含水量低、壁厚而致密，通透性差,不易着色，折光性强。,（,3,）,芽胞内新陈代谢几乎停止，处于休眠状态，但保持潜在萌发力。,（,4,）,一个芽孢萌发只产生一个营养状态的细胞。,5,、芽孢的特性,6,、芽孢抗热机制,目前尚不清楚，但可能与以下因素有关，如含水量少、壁致密、含大量抗热性强,DPA,钙盐，芽孢中的酶分子量小，比较耐热。芽孢,具有很强的,抗热、抗干燥、抗辐射、抗化学药物能力,Property,Vegetative cells,Endospores,Surface coats,Typical Gram-positive murein cell wall polymer,Thick spore coat,cortex,and peptidoglycan core wall,Microscopic appearance,Nonrefractile,Refractile(,折射,),Calcium dipicolinic acid,Absent,Present in core,Cytoplasmic water activity,High,Very low,Enzymatic activity,Present,Absent,Macromolecular synthesis,Present,Absent,Heat resistance,Low,High,Resistance to chemicals and acids,Low,High,Radiation resistance,Low,High,Sensitivity to lysozyme,Sensitive,Resistant,Sensitivity to dyes and staining,Sensitive,Resistant,Table.Differences between endospores and vegetative cells,7,、伴胞晶体（,parasporal crystal,）,少数芽孢杆菌，如,Bacillus thuringiensis,（苏云金芽孢杆菌）在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一个菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体（即,内毒素）称为伴胞晶体。它的干重可达芽孢囊的约,30%,，由,18,种氨基酸组成，大小约,0.6,2.0m,。伴胞晶体对,200,多种昆虫尤其是鳞翅目昆虫的幼虫有毒杀作用，因此可以用做生物农药。,Bacillus thuringiensis,viewed by phase contrast microscopy.The vegetative cells contain,endospores,(phase bright)and crystals of an insecticidal protein toxin(,delta endotoxin,).Most cells have lysed and released the spores and toxin crystals(the structures with a bipyramidal shape).,8,、研究芽孢的意义：,分类鉴定,保存菌种,分离菌种,生物杀虫,灭菌标准,研究芽孢的意义在于：作为菌种分类的依据，选择灭菌指标，芽孢是最耐热的生活细胞，因此在微生物实验室或工业发酵中常以能否杀死芽孢作为杀菌指标。,嗜热脂肪芽孢杆菌（,Bacillus stearothermophilus,）在,121,，,12 min,才能被杀死，故高压蒸汽灭菌选择的指标是,121,，,15min,；对于能够形成芽孢的细菌，由于芽孢是抗性强，酶活低的休眠体，可在自然界存活,10-20,年以上，因此在实验室保藏条件下芽孢可存活更长时间。,9,、芽孢的本质,芽孢是细菌在不良条件下的一种休眠体形式。一个菌细胞在不利条件下形成一个芽孢，在适宜条件下，一个芽孢可重新萌发成一个菌体，因此，故芽孢只是休眠体而非繁殖体。,即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，又不是对环境的消极反应，而是一种生命形式，一种独立的休眠体。,细菌的繁殖与菌落形态特征,1,、细菌的繁殖：,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,2,、细菌的菌落,（,1,）菌落：单个的微生物细胞在固体培养基上，于适宜的条件下生长繁殖，形成一个肉眼可见的细胞群体称为菌落,（,colony),。,（,2,）表面菌落和深层菌落、,表面菌落：在固体培养基表面长出的菌落,深层菌落：在固体培养基表面以内长出的菌落,菌苔：有许多菌落组成的群体,菌落特征主要用于微生物的分离、纯化、鉴定、计数等,细菌的菌落放大,固体斜面培养 液体培养基,半固体培养,3,、细菌的菌落特征,大小：较小,性状：圆形、树根状、毛发状等,边缘：规则、不规则,干湿：湿润，少数干燥,厚薄：厚,透明度：透明、不透明、半透明,挑起难易：易挑起,正反颜色：一致,硬度、光泽等,不同种类的细菌所形成的菌落在大小、形状、硬度、光泽、颜色和透明度等方面都有差异，菌落是识别和鉴定细菌的重要特征。,个体 菌落球状 小、园状、隆起,杆状 大、园、隆起,鞭毛 很大、边缘不整齐,芽孢 透明度差,有皮革状皱褶,荚膜 透明度好、鼻涕状、水珠状、大,螺旋体（,Spirochaeta,）,细长、柔软、弯曲呈螺旋状的运动活泼的单细胞原核生物。全长,3,500,微米，它与细菌的相似之处是：具有与细菌相似的细胞壁，内含脂多糖和胞壁酸，以二分裂方式繁殖，无定型核（属原核型细胞），对抗生素敏感；化能异养；好氧、兼性厌氧或厌氧；自由生活、共栖或寄生，有些种是致病菌。胞壁与胞膜之间绕有弹性轴丝，借助它的屈曲和收缩能活泼运动，易被胆汁或胆盐溶解。在分类学上由于更接近于细菌而归属在细菌的范畴。,螺旋体广泛分布在自然界和动物体内，分,5,个属：包柔氏螺旋体属（,Borrelia,），又名疏螺旋体属、密螺旋体属（,Treponema,）、钩端螺旋体属（,Leptospira,）、脊螺旋体属（,Cristispira,）、螺旋体属（,Spirochaeta,）。前三属中有引起人患回归热、梅毒、钩端螺旋体病的致病菌，后二属不致病。,一、实验目的,二、实验原理,三、实验器材（材料与仪器）,四、实验步骤,五、结果与分析,六、讨论,七、思考题,