微生物学细菌.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,*,第一节 细菌,细菌（,bacteria,),是一类细胞细短、结构简单、胞壁坚韧、多以,二分裂,方式繁殖和水生性较强的原核生物。,定义,球菌(Coccus),杆菌(Rod),螺旋菌(Spirillum),基本形态,一、,细菌的形态,金黄色葡萄球菌的扫描电镜照片,金黄色葡萄球菌感染炎症,球菌与疾病,肺炎双球菌,球菌与疾病,细胞体,夹膜,双球菌,吞噬细胞,菌体侵入肺部,2,杆菌,球杆菌,链状杆菌,双杆菌,单杆菌,杆状细菌的排列方式与形态,结核分枝杆菌,杆菌与疾病,炭疽病的病原菌,-,炭疽杆菌,杆菌与疾病,破伤风梭菌,Clostridum tetani,破伤风毒素侵染症状,杆菌与疾病,弧菌,：,菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈，形似,C,字或逗号，鞭毛偏端生。,螺旋菌：,菌体回转如螺旋，螺旋数目2-6环。鞭毛二端生。细胞壁坚韧，菌体较硬。,螺旋体：,螺旋数目大于6环，,菌体柔软，无鞭毛，大多数是致病菌。,3 螺旋菌,菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈，形似“C”字或逗号，鞭毛偏端生。,霍乱弧菌,梅毒螺旋体,细胞大小表示：长直径,单位：微米,细菌大小测量:,显微测微尺,4,细菌的大小,费氏刺尾鱼菌,(,Epulopiscium fishelsoni,),(0.6 mm,0.08 mm),体积比大肠杆菌大10,6,倍,（1985年发现）,个别大型细菌,费氏刺尾鱼菌,草履虫,德国Schulz等1997年在纳米比亚海岸的海底沉积物中发现的一种硫细菌(,sulfur bacterium)，以H,2,S为生。,纳米比亚嗜硫珠菌,Thiomargarita namibiensis,细胞直径可达 0.31,mm,(迄今发现最大的细菌！),5 细菌染色,细菌染色法,死菌,正染色,革兰氏染色法,抗酸性染色法,芽孢染色法,姬姆萨染色法,鉴别染色法,简单染色法,活菌,负染色：荚膜染色法等,用美蓝或TTC（氧化三苯基四氮唑）等作活菌染色,特殊构造：,部分细菌具有的或一般细菌在特殊环境下才有的构造,一般构造：,一般细菌都有的构造,二 细菌细胞的结构(,见,P11,),细菌细胞的结构(立体图）,细胞壁是位于细胞最外，内侧紧贴细胞膜的一层厚实、坚韧的外被，具有固定细胞外形和保护细胞不受损伤等多种生理功能。,1,细胞壁,（C,ell wall）,1）,细胞壁的功能,：,（1）固定细胞外形和提高机械强度;,（2）为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需;,（3）渗透屏障，阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物质,（分子量大于800）进入细胞，保护细胞免受溶菌酶、,消化酶和青霉素等有害物质的损伤;,（4）细菌特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的,敏感性的物质基础;,G,G,肽聚糖,胞壁酸,细胞膜,膜蛋白,外膜,孔蛋白,脂类周质空间,肽聚糖,G,+,和,G,-,细胞壁结构比较（立体模型）,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。,革兰氏染色,1、,结晶紫,对菌液涂片进行初染;,2、用,碘溶液,进行媒染，染料和细胞间的结合得更牢。,3、用,乙醇,或丙酮进行冲洗脱色。,4、用,沙黄,碱性染料复染。,革兰氏染色,步骤：,混合菌染色结果,(G,+,和 G,-,),革兰氏染色结果及细菌分类,革兰氏染色阴性,革兰氏染色的原理分析,参见P18,G,+,和,G,-,细胞壁结构比较,参见P12,特点,:(1),厚度大(2080nm);,(2),化学组分简单:一般只含肽聚糖(peptidoglycan)90%和磷壁酸(teichoic acid)10%。,（2）,革兰氏阳性细菌的细胞壁,又称粘肽(mucopeptide)、胞壁质(murein)或粘质复合物(mucocomplex)，是真细菌细胞壁中的特有成分。,A,肽聚糖,(peptidoglycan),肽聚糖,肽,聚糖,四肽尾,肽桥,N-乙酰葡糖胺,N-乙酰胞壁酸,肽聚糖单体组成,双糖单位,四肽尾,肽桥,原核生物所特有的已糖,肽聚糖单体,双糖单位：由一个,N,乙酰葡糖胺通过,1，4糖苷键,与N乙酰胞壁酸相连。,四肽尾：由四个氨基酸分子按,L,型和,D,型交替连接。,肽桥：连接前后两个四肽分子的桥梁作用,革兰氏阳性细菌细胞壁上特有的化学成分，主要成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。,磷壁酸,壁磷壁酸：,膜磷壁酸（脂,磷壁酸,）：,跨越肽聚糖层并与,细胞膜,相交联,。,与,肽聚糖,分子进行共价结合。,B、,磷壁酸,（3）,革兰氏阴性细菌的细胞壁,特点,:(1),厚度薄(2080nm);,(2)层次较多，成分较复杂，肽聚糖层很薄，机械强度较弱。,埋藏在外膜层之内，是仅由12层肽聚糖网状分子组成的薄层(23nm)，含量约占细胞壁总重的10%，故对机械强度的抵抗力较G,+,细菌弱。,A 肽聚糖,G,-,细菌肽聚糖单体结构与G,+,细菌基本相同，,差别仅在于：,四肽尾的第三个氨基酸分子是,内消旋二氨基庚二酸(m-DAP)。,（只在原核微生物细胞壁上发现,）,没有特殊的肽桥,，只形成较为疏稀、机械强度较差的肽聚糖网套。,大肠杆菌,G,-,金黄色葡萄球菌,G,+,是G,-,细菌细胞壁所特有的结构，位于G,-,细菌细胞壁外层，由,脂多糖,、,磷脂,和,脂蛋白,等若干种蛋白质组成的膜，有时也称为外壁。,B、,外膜,(outer membrane),外膜,肽聚糖,脂多糖,脂蛋白,磷脂,脂多糖,（lipopolysaccharide,LPS）,位于G,-,细胞壁最外层的一层较厚（810nm）的类脂多糖类物质。,类脂A,核心多糖,(core polysaccharide),O-特异侧链,（O-specific side chain）,脂多糖,外膜蛋白,(outer membrane protein),嵌合在LPS和磷脂层外膜上的蛋白。有20余种，但多数功能尚不清楚。,孔蛋白（porins）,是一种三聚体跨膜蛋白，中间有一直径约1 nm的孔道，通过孔的开、闭，可对进入外膜层的物质进行选择。,脂蛋白,(lipoprotein),是一种通过共价键使外膜层牢固地连接在肽聚糖内壁层上的蛋白.,又称,壁膜间隙,。G,+,和G,-,细菌中均有，一般指其细胞壁与细胞膜之间的狭窄空间（宽约1215nm），呈胶状。,C、,周质空间,(periplasmic space,periplasm),周质空间是进出细胞的物质的重要中转站和反,应场所,（参见P16，表13）,(4),革兰氏阳性和阴性细菌的比较,5）,细胞壁缺陷细菌,：,缺壁细菌,人工去壁,实验室或宿主体内形成,在自然界长期进化中形成,缺壁突变L型细菌(遗传性能稳定）,基本去尽原生质体(G,+,),部分去除球状体(G,-,),支原体（细胞膜含甾醇）,A、,L,型细菌（L-form of bacteria）,细菌在某些环境条件下（实验室或宿主体内）通过,自发突变,而形成的,遗传性稳定,的细胞壁缺陷变异型。,英国李斯特（Lister）预防研究所首先于1935年发现而得名。,B、,原生质体,(protoplast),在人为条件下，用,溶菌酶,处理或在含,青霉素,的培养基中培养而抑制新生细胞壁合成而形成的仅由一层细胞膜包裹的，圆球形、对渗透压变化敏感的细胞，一般由,G,+,细菌,形成。,1）,定义：,细胞质膜,（,cytoplasmic membrane）又称,质膜,（plasma membrane）、,细胞膜,（cell membrane）或,内膜,（inner membrane），是紧贴在细胞壁内侧、包围着细胞质的一层柔软、脆弱、富有弹性的半透性薄膜，厚约78nm。,磷脂（占20%30%）,蛋白质（占50%70%）,细胞膜,2.,细胞膜,3）细胞膜的化学组成与结构模型,（1）磷脂,亲水的极性端,疏水的非极性端,不同种微生物具有不同的R基，如：磷脂酸、磷脂酰甘油、磷脂酰乙醇胺等,4）细胞膜的生理功能,选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送；,是维持细胞内正常渗透压的屏障；,合成细胞壁和糖被的各种组分（肽聚糖、磷壁酸、LPS、荚膜多糖等）的重要基地；,膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系，是细胞的产能场所；,是鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位；,液态镶嵌模型（fluid mosaic model）,膜的主体是脂质双分子层；,脂质双分子层具有流动性；,整合蛋白因其表面呈疏水性，故可“溶”于脂质双分子层的疏水性内层中；,周边蛋白表面含有亲水基团，故可通过静电引力与脂质双分子层表面的极性头相连；,脂质分子间或脂质与蛋白质分子间无共价结合；,脂质双分子层犹如一“海洋”，周边蛋白可在其上作“漂浮”运动，而整合蛋白则似“冰山”状沉浸在其中作横向移动。,细胞膜的结构与功能,液态镶嵌模型,1）,定义,细胞质（cytoplasm）是细胞膜包围的除核区外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。含水量约80%。,3.,细胞质,核糖体,贮藏物,多种酶类和中间代谢物,质粒,各种营养物和大分子的单体等,类囊体,羧酶体,气泡,伴孢晶体等,细胞质的主要成分:,少数细菌还有:,贮藏物,碳源及能源类,磷源（异染粒）：,糖原：,固氮菌、产碱菌和肠杆菌等,紫硫细菌、丝硫细菌、贝氏硫杆菌等,藻青素：蓝细菌,藻青蛋白：蓝细菌,迂回螺菌、白喉棒杆菌、结核分枝杆菌,大肠杆菌、克雷伯氏菌芽孢杆菌和蓝细菌等,聚-羟丁酸（PHB）：,硫粒：,氮源类,1）,贮藏物,聚-羟丁酸,（poly-hydroxybutyrate,PHB）,巨大芽孢杆菌,（,Bacillus megaterium,）,在含乙酸或丁酸的培养基中生长时，细胞内贮藏的PHB可达其干重的60%。,类脂性质的碳源类贮藏物,PHB于1929年被发现，至今已发现60属以上的细菌能合成并贮藏。,它无毒、可塑、易降解，,被认为是生产医用塑料、,生物降解塑料的良好原料。,聚-羟丁酸,细菌的细胞核是一个,拟核,（nucleoid），实际上是一条环状的裸露的DNA链，所以也称,染色质体,（chromatinic body）或,细菌染色体,（bacterial chromosome）。,4.核区（nuclear region or area）,1）概念,某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体，称为芽孢（endospore或spore，偶译“内生孢子”）。,5.特殊的休眠构造芽孢,常规加压蒸汽灭菌的条件：,121，15 min以上,115，30 min以上,2）细菌芽孢的特点,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最重要的指标。,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。（相差显微镜直接观察；芽孢染色）,3）芽孢的结构,4）伴孢晶体（parasporal crystal）,少数芽孢杆菌，例如苏云金芽孢杆菌(,Bacillus thuringiensis,)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,。,1)概念,包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质。糖被按其有无固定层次、层次厚薄又可细分为,荚膜（capsule或macrocapsule，大荚膜）、微荚膜(microcapsule)、粘液层(slime layer)和菌胶团(zoogloea)。,6.糖被（glycocalyx）,菌落特征,产荚膜,的细菌其菌落表面湿润、有光泽、粘液状的，称为光滑型（smooth）菌落。,无荚膜,的细菌其菌落表面干燥、粗糙的，称为粗糙型（rough）菌落。,1)概念,生长在某些细菌细胞表面的长丝状、波曲的蛋白质附属物，其数目为一至数十条，具有运动功能。,7.鞭毛(flagellum,复flagella),鞭毛的有无和着生方式具有十分重要的分类学意义,单端鞭毛,端生丛毛,两端生鞭毛,周生鞭毛,2）观察和判断细菌鞭毛的方法,电子显微镜直接观察,鞭毛长度：1520m；直径：0.010.02m,光学显微镜下观察：鞭毛染色和暗视野显微镜,根据培养特征判断：半固体穿刺、菌落（菌苔）形态,3）鞭毛的结构及其运动机制,革兰氏阴性菌的鞭毛构造,鞭毛的生长方式是在其顶部延伸,4）鞭毛推动细菌运动的特点,（1）速度,一般速度在每秒2080m范围，最高可达每秒100m（每分钟达到3000倍体长），超过了陆上跑得最快的动物猎豹的速度（每分钟1500倍体长或每小时110公里）。,（3）细菌的趋避运动,鞭毛的功能是运动，这是原核生物实现其趋性（taxis）即趋向性的最有效方式。,趋性作用（taxis）：,生物体对环境中的不同物理、化学和生物因子作有方向的应答运动，通过运动聚集于该物质的高浓度区域或低浓度区域。,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。,8.菌毛(fimbria，复数fimbriae),每个细菌约有250300条菌毛。有菌毛的细菌一般以革兰氏阴性致病菌居多，借助菌毛可把它们牢固地粘附于宿主的呼吸道、消化道、泌尿生殖道等的粘膜上，进一步定植和致病。,裂 殖,芽 殖,繁殖方式,二分裂,三分裂,复分裂,三、细菌的繁殖,主要方式,一个细胞通过分裂而形成两个子细胞的过程。,杆状细胞,橫分裂：,纵分裂：,分裂时细胞间形成的隔膜与细胞长轴呈垂直状态。,分裂时细胞间形成的隔膜与细胞长轴呈平行状态。,1.,裂 殖（fission）,（1）,二分裂（binary fission）,一个细胞在其对称中心形成一隔膜，进而分裂成两个形态、大小和构造完全相同的子细胞。,对称的二分裂：,不等二分裂：,分裂成两个在外形、构造上有明显差别的子细胞。,二分裂,二分裂,（2）,三分裂（trinary fission）,部分细胞进行成对的,“一分为三”,方式的三分裂，形成一对,“Y”,形细胞，随后仍进行二分裂，其结果就形成了特殊的网眼状菌丝体。,（3）,复分裂（multiple fission）,当它在宿主细菌体内生长时，会形成不规则的盘曲的长细胞，然后细胞多处同时发生均等长度的分裂，形成多个弧形子细胞。,2.,芽 殖（budding）,指在母细胞表面（尤其在其一端）先形成一个小突起，待其长大到与母细胞相仿后再相互分离并独立生活的一种繁殖方式。,凡以这类方式繁殖的细菌，通称为,芽生细菌（budding bacteria）。,五、细菌的群体形态,1.在固体培养基上（内）的群体形态,（1）菌落,菌落是指在固体培养基上（内）以母细胞为中心的一堆肉眼可见的，有一定形态、构造等特征的子细胞集团。,（2）纯种细胞群或克隆（clone）,（3）菌苔（bacterial lawn）,如果菌落是由,一个单细胞,繁殖形成的，则它就是一个。,如果把大量分散的纯种细胞密集地接种在固体培养基的较大面积上，结果长出的大量“菌落”已互相连成一片，这就是。,主要特征：一般呈现为湿润、较光滑、较透明、较粘稠、易挑取、质地均匀以及菌落正反面或边缘与中央部位颜色一致等。,（2）细菌菌落的特征,细菌的菌落特征因种而异！,