第一章-原核生物的形态、构造和功能.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,*,本节重点：,革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌细胞壁结构和化学组成的比较。,革兰氏染色步骤与机制。,四种缺壁细菌的形成、特点及应用,芽孢的抗性机制。,细菌（bacteria),是一类细胞细短、结构简单、胞壁坚韧，多以二分裂为主要繁殖方式和水生性较强的原核微 生物。,一、细胞的形态构造及其功能,（一）形态与染色,第一节 细 菌,细菌的形态和排列,三种基本形态：,球状,一个分裂面,二个分裂面,三个分裂面,无定向分裂面,杆状，,单杆，链杆，栅状，八字,螺旋状,弧菌，螺旋菌,双球菌,细胞沿一个平面分裂，新个体成对排列.如肺炎双球菌,显微镜效果 电镜照片,四联球菌,细胞分裂是沿两个相垂直的平面进行，分裂后每四个细胞特征性地连在一起，呈田字形.,如四联微球菌,显微镜下示意图,链球菌,细胞沿一个平面进行分裂，新个体不但可保持成对的样子，并可连成链状.,如：乳链球菌、无乳链球菌、,溶血链球菌,八叠球菌,细胞按三个互相垂直的平面进行分裂后，每八个球菌特征性地连在一起成立方体形.,如藤黄八叠球菌,葡萄球菌,细胞无定向分裂，多个新个体形成一个不规则的群体，犹如一串葡萄。,如：金黄色葡萄球菌,白色葡萄球菌,杆菌,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”字状等杆菌的基本形态,杆菌细胞的排列方式,链杆、栅状、八字状、鞘衣包裹的丝状等,短杆菌,长杆菌,梭状芽孢杆菌,Scanning electron micrographs illustrating external features of the rod-shaped bacterium,E.coli,.,螺旋菌,螺旋状细菌：根据螺旋环的数目,弧菌：,螺菌：,2,6,环的小型坚硬的螺旋状细菌,有鞭毛，靠鞭毛运动。,螺旋体：高于,6,环，体长而柔软的螺旋状细菌,无鞭毛，靠周质间轴丝伸缩运动。,其他形态,：,柄细菌,球衣菌,星型细菌,简单染色,正染色 革兰氏染色,抗酸染色,死菌 鉴别染色 芽孢染色,姬呣萨染色,细菌,染色法,负染色法、荚膜染色,活菌：美兰染色,(二)、构造,细菌细胞构造模式图,细胞构造,一般构造,细胞壁，细胞膜，,细胞质，核区，内含物,特殊构造,鞭毛，菌毛，性毛，,芽孢，糖被,功能,a、维持外形,：,b、保护作用,：,c、辅助鞭毛运动,：,d、正常细胞分裂所必需,e、与细菌的抗原性，噬菌体的敏感性，阳离子吸附，毒性等有关,(1),细胞壁,概念,1）革兰氏阳性细菌的细胞壁,化学组成,a.,肽聚糖,单体结构,双糖单位，,四肽尾，,肽桥,肽聚糖单体,溶菌酶:,能使肽聚糖中G-M-G处断裂每隔6个左右断裂一次。,青霉素:,能抑制转肽酶的活性，使G+中的短肽不能交联，低渗使细胞膜破裂而死亡。所以青霉素只作用在正在迅速繁殖的细胞中。,单层肽聚糖,b.,磷壁酸,是G+菌细胞壁所特有成分；,属于高分子酸性多糖；,壁磷壁酸,：与肽聚糖分子（M）共价结合,膜磷壁酸,：分子穿过肽聚糖分子层直接与,细胞膜上的磷脂进行共价结合形成,种类,（1）甘油磷壁酸 甘油磷酸重复单位,（2）核糖醇磷壁酸 核糖醇磷酸重复单位,结构:,功能,：,提高Mg2+浓度,贮藏磷元素,防吞噬,表面抗原,噬菌体受体,自溶素,2）,革兰氏阴性细菌细胞壁,a、外膜层,组成：,脂多糖，磷脂，脂蛋白,脂多糖的结构-,类脂A、,核心多糖、,O-特异侧链构成；,b、肽聚糖层,G,-,菌外膜,革兰氏阳性细菌,革兰氏阴性细菌,细胞膜肽聚糖,磷壁酸,脂磷壁酸,肽聚糖,周质空间,细胞膜,外膜,脂多糖,孔蛋白,磷脂,脂蛋白,膜蛋白,膜蛋白,c.周质空间,概念：,在革兰氏阴性细菌中，一般指外膜与细胞膜之间的狭小空间,。,革兰氏阳性细菌细胞壁与革兰氏阴性细菌细胞壁在结构和组成上的差异比较,见下表,L-细菌,原生质体,球状体,支原体,获得方式,自发突变,溶菌酶,G+,溶菌酶,G-,长期进化,遗传稳定,+,-,-,+,振荡等敏感,-,+,+,-,含甾醇,-,-,-,+,3）缺壁细菌,4）革兰氏染色机制,1884年,丹麦 C.Gram 创立,方法步骤,结晶紫初染 碘液媒染,酒精脱色 沙黄复染,结果：,紫色-G+菌,红色-G-菌,关键步骤,：,酒精脱色,机理：,95%乙醇的作用：蛋白质变性、脱水、溶脂,革兰氏阳性菌,肽聚糖的含量高，网状结构紧密，细胞壁厚，含脂量低，当它被酒精脱色时，引起 细胞壁肽聚糖的网状结构的孔经缩小以至关闭，从而阻止不溶性结晶紫-碘复合物的逸出，故菌 体,呈深紫色,；,而,革兰氏阴性菌,的细胞壁的肽聚糖的含量低，网层结构疏松且薄，脂含量高，当用酒精脱色时，脂类物质溶解，增加了细胞壁的通透性，结果结晶紫-碘的复合物就被乙醇抽提出来而复染成,红色。,细胞质膜,概念:,是紧靠在细胞壁内侧、包围细胞质的一,层柔软而富有弹性的半透性薄膜,厚7-8nm，占细胞干重的10%。,1)细胞膜化学组成:,蛋白质50-70%磷脂20-30%，少量的糖2%蛋白质与膜的透性酶的活性有关。,(2)细胞膜,2,).,结构模型:,液态 镶嵌模型要点,：,1.脂质双分子层,2.蛋白质在膜中不对称分布，形成通道,3.蛋白质在脂质间可相对移动,4.脂质排列的有序性,3).细胞膜的功能,选择透性,屏障作用,。,产能代谢,的场所,合成细胞壁组分,鞭毛的着生点,并提供其运动能量,特点,：,（1）一般不含胆固醇，但有藿烷类化合物,（2）膜上有电子传递系统,间体,概念：,是一种细胞质膜内皱而形成,的囊状构造。,功能：,与一些酶分泌有关,与DNA复制和细胞分裂有关,(3).细胞质和内含物,细胞膜包围的除核区以外的所有物质的总称。为无色半透明、粘稠的胶状物。,主要成分为水（80%）、蛋白质、核酸、脂类、并含有少量糖、无机盐及颗粒状内含物。,细胞质富含核酸，因而嗜碱性强，幼龄着色均匀。,.核糖体-,70S,50S大亚基+30小亚基=70S 原核,60S大亚基+40小亚基=80S 真核,蛋白质的合成场所,贮藏物-,类型,聚-羟丁酸 PHB（或PHA）-,碳源,异染粒-,磷源,藻青素-,氮源,硫滴-,硫源,磁小体,-Fe,3,O,4,羧酶体-,固定CO,2,，,.其他,：,羧酶体-,自养生物,气泡-,水生生物,(4)核区：,原核,-,无核膜，一个闭合环状的双链DNA分子，其长度可达0.253.0mm，裸露它分散于细胞质中，在细胞内是高度折叠缠绕,核区一般呈球状、棒状、哑铃状,生长迅速时可在一个细胞内找到几个（24个）（一般1-2个),质粒-,在许多细菌存在有细胞染色体外或附加于染色体上的遗传物质，称为质粒。,（cccDNA），,质粒能够自我复制；,分子量比细菌染色体小；,每个菌体内有一个或多个质粒；,决定次要性状；,可整合，可脱落；细胞间可转移；,特殊构造,1.糖被,2.鞭毛,3.菌毛,4.性毛,5.芽孢,(1).,糖被-,位于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的透明胶状物质。,分类：,荚膜，微荚膜，粘液层,成分：,90%水，多糖，多肽，蛋白质,功能,：抗干燥，防吞噬，贮藏养料，便于,吸附，信息识别，堆积废物,应用：,菌种鉴定药物，生化试剂,工业原料，污水处理,(2).鞭毛,概念：,菌体表面伸出长丝状，波曲状附属,物。,长1520m，直径0.010.02m。波浪运动，速度快 2080m/s。,观察方法,：,凹玻片法，暗视野，染色，半,固体穿刺,着生方式,构造：,基体，钩形鞘，鞭毛丝,功能：运动,栓菌试验：,鞭毛运动的机制,“旋转论(rotation theory)”,(3)菌毛(fimbria)和性毛(pili),1、菌毛(fimbria)，,是一种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。比鞭毛简单，无基体等构造，直接着生于细胞质膜上。直径一般3-10nm，每菌有250,300条。多存于G,-,致病菌中，参与菌,体吸附于宿主粘膜,上皮细胞上。,大肠杆菌菌毛（fimbria）,(引自“Foundations of Microbiology”),大肠杆菌性毛（pili）电镜照片(引自“Foundations of Microbiology),2、性毛又称性菌毛(pilus),，,长度比菌毛长，数量少，每个细胞仅一至少数几根，其构造和成分与菌毛相同。,功能：参与细菌结合作用，,传递遗传物质。,鞭毛与菌毛比较,鞭毛,菌毛,成分,鞭毛蛋白，绳索状,菌毛蛋白，中空螺旋,长度,软、长、粗,硬、短、细,数量,少,多,功能,运动,附着,着生,壁内基体,生于质膜上,菌类,许多杆菌,G细菌,性菌毛传递遗传物质,（5）芽孢,概念-,某些细菌在其生长发育的后期，在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量低、抗逆性强的休眠结构，称为芽孢，又称内生孢子。,芽孢不是繁殖体,产芽孢的种类：,杆菌:G+有两属：,好气性的芽孢杆菌属（,Bacillus,）,厌气性梭状芽孢杆菌属(,Clostridium,),球菌：生孢八叠球菌属(,Sporosarcina,),螺旋菌：无,芽孢的构造：,孢外壁：,有的芽孢无此层，主要含脂蛋白,透性差,芽孢衣：,含疏水性角蛋白，抗酶解、多价,阳离子不易透过,皮层：,主要含芽孢肽聚糖及DPA-Ca，,体 积大，渗透压高,核心：,芽孢壁 ,芽孢膜 ,芽孢质、芽孢,核区,渗透调节皮层膨胀学说：,A.,芽孢衣：对多价阳离子和水分的透性差，对溶菌酶、蛋白酶的抗性强。,B.皮层的离子强度高，引起了皮层的高渗透压，使皮层夺取核心部分的水分，使核心部分的生命物质处于高度失水状态，因而产生极强的耐热性。,芽孢萌发时吸水膨胀，耐热性丧失,（6）伴孢晶体,苏云金芽孢杆菌，,在形成芽孢的同时，产生碱溶性晶体内含物，一般一个细菌产生一个，称为伴孢晶体。呈斜方体、长斜方体、方体或不规则形,生物农药,对200种昆虫有杀死作用,（三）细菌的繁殖,1、裂殖,细菌一般为无性繁殖。,多数,繁殖方式：二分裂繁殖,少数其它方式：,三分裂，如绿色硫细菌,复分裂，如小型弧状细菌,芽殖，如芽生杆菌属,细菌的二分裂,杆菌二分裂,格形暗网菌三分裂,蛭弧菌复分裂,二、细菌的群体形态,细菌的培养特征主要指细菌在固体、半固体和液体培养基中生长后所表现出的群体形态特征，不同的细菌有其固有的培养特征。,（一）细菌的固体培养特征,菌落,（colony）：,是指在固体培养基上，由一个细菌或孢子生长、繁殖形成的肉眼可见的群体。,菌落特征:,湿润,较光滑，较透明，较粘稠，易挑起，质地均匀，菌落正反面及边缘与中央部位的颜色一致。,生物学意义,:,微生物分类鉴定的指征之一。,菌苔,（bacterial lawn）：,是指在固体培养基上由许多细菌或孢子生长、繁殖形成的肉眼可见、相互连成一片的大量菌落群体。,细菌的菌落特征,（二）细菌的半固体培养特征,半固体培养基：含0.35-0.4%琼脂,穿刺接种法：,用途：观察细菌是否扩散生长，判断细菌运动性及是否,含鞭毛。,（三）细菌的液体培养特征,多数呈浑浊状，少数形成沉淀、菌醭、菌膜等。,第二节 放 线 菌,是一类主要呈菌丝状生长和以孢子繁殖的陆生性较强的原核生物,与细菌相似,：原核生物,细胞壁有肽聚糖,适于微碱性环境,菌丝粗细与细菌宽度相仿,对抗生素敏感,与真菌相似,：菌丝体结构,液、固体培养特征相似,一、放线菌的形态构造,放线菌生活史,放线菌孢子丝,二、放线菌的繁殖,分生孢子,借孢子 无鞭毛,孢囊孢子 有鞭毛,放线菌,繁殖方式 基内菌丝断裂借菌丝,任何菌丝断裂,1.分生孢子(conidium),a细胞质膜内陷；b细胞壁与细胞质膜同时内陷,2.孢囊孢子(sporangiospore),链孢霉孢子囊形成过程,(a)孢子囊形成初期；(b)孢子囊继续生长，囊内形成横隔；(c)成熟孢子囊，孢囊孢子不规则排列,3、基内菌丝断裂,诺卡氏菌属当营养菌丝成熟后，会以横割,分裂方式突然产生形状、大小较一致的杆菌,状、球状或分枝状的分生孢子。,4.任何菌丝片段,放线菌也可借菌丝断裂的片段，形成新菌丝体，这种现象常见于液体培养。工业发酵生产抗生素时，放线菌就以此方式大量繁殖。如果静置培养，培养物表面往往形成菌膜，膜上也可生出孢子。,三、放线菌的群体特征,小而致密，干燥，表面粉状，密绒状,第三节 蓝细菌,蓝细菌与光合作用植物相似之处:,含叶绿素a（chlorophyll a）和光合系统，具有放氧性光合作用,蓝细菌与真核生物本质的区别:,蓝细菌无叶绿体，无真核，有70S核糖体，而且细胞壁中含有肽聚糖，对青霉素和溶菌酶十分敏感，这些特性使得蓝细菌无可置疑的被划入细菌之列。,1、形态大小,细胞一般比细菌大，通常310m，,形态多样化,图1-25 几种蓝细菌的典型形态,1、蓝杆菌属；2、聚球蓝菌属；3、粘聚球蓝菌属；,4、皮果蓝菌属；5、鱼腥蓝菌属；6、螺旋蓝菌属；7、费氏蓝菌属,5、蓝细菌生物学意义,（1）在生物进化史上的作用,：,蓝细菌古老的原核生物，因为它的发展使得地球大气由无氧状态变为有氧状态。,蓝细菌与某些植物等进行共生固氮，,因此还可在贫瘠的沙质海滩和荒漠的岩石上找到它们，故有“先锋生物”的美称。,（2）一些有着经济价值的蓝细菌,发菜念珠蓝细菌,地耳,盘状螺旋蓝细菌,（3）有的蓝细菌是污染湖泊中发生“赤潮”及“水华”的原凶。,第四节 支原体、立克次氏体、衣原体,一、支原体,支原体是介于细菌与立克次氏体之间的原核微生物，因不含有细胞壁,，在液体培养基中培养时，往往呈分枝的丝状体，故称之为支原体(mycoplasma)。,结构特点,1）胞膜含甾醇,2）无细胞壁，对抑制壁合成抗生素不敏感,3）“油煎蛋”菌落,4）基因组小，0.611Mb,5）二分裂和出芽繁殖,1）G,，寄生,2）对热敏感，56C以上30min即可杀死，对四环素，青霉素等抗生素敏感,3）二分裂繁殖，宿主一般为节肢动物，可从伤口侵入人体,4）致病性：在宿主血流中大量增殖，并产内毒素,特 点,二、立克次氏体,三、衣原体,衣原体是一类在真核细胞内营专性寄生的小型革兰氏阴性原核生物。由于它没有产能系统，需要来自宿主的ATP，故有“能量寄生物之称”，,1956年，汤飞凡教授等自沙眼中分离到病原体后才逐步证明衣原体是一类特殊的具细胞结构的生物。,主要生物学意义：引起鹦鹉热等人兽共患病的鹦鹉热衣原体、,引起人沙眼的沙眼衣原体、引起肺炎的肺炎衣原体。,作业一,1、名词解释：微生物、三域系统、原生质体，质粒，鞭毛，伴孢晶体，周质空间，菌落。,2、试述微生物学奠基人的贡献。,3、简述微生物的五大共性。,4、列表比较G+细菌与G-细菌细胞壁在结构和组成上的差异。,5、试述四种缺壁细菌形成及特点。,6、试述革兰氏染色的机制。,7、何谓芽孢？渗透调节皮层膨胀学说如何解释芽孢耐热机制的？,