原核生物的形态构造和功能.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,*,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,*,全国及国际奥赛纲要对微生物学理论部分要求,微生物细胞生物学：细菌结构和繁殖、光养和化养,生物技术（生物工程学）：发酵（微生物工程）,免疫：抗原和抗体、细胞和体液免疫、免疫失调引发疾病,生物系统学,原核：细菌门、蓝藻门、原绿藻门、放线菌门、立克次氏体、,支原体、衣原体,真核：红藻门、褐藻门、绿藻门、裸藻门、金藻门、粘菌门接合菌门、子囊菌门、担子菌门、原生动物,病毒：噬菌体、类病毒、病毒结构和繁殖,微生物特殊代谢路径：生物固氮、有害物质富集,1,1/93,二、微生物学知识体系,微生物学,生态,与多样性,感染与免疫,遗传,基因表示调控,基因工程,分类,形态结构,营养代谢,生长繁殖,系统发育,发酵工业,食品,药品,生物制品,环境保护,2,2/93,第一章 原核生物形态、结构和功效,第一节 细菌,第二节 放线菌,第三节 蓝细菌,第四节 支原体、立克次氏体和衣原体,3,3/93,原核生物,即广义细菌，指一大类细胞核无核膜包裹，只存在称作,核区,（,nuclear region,）裸露,DNA,原始单细胞生物。（真细菌、古生菌）,依据外表特征分为,6,大类,三菌三体,细菌,（狭义）,放线菌,蓝细菌,支原体,立克次氏体,衣原体,4,4/93,第一节 细菌（,Bacteria,）,是一类细胞细短（直径,0.5um,、长度,0.5-5um),、结构简单、胞壁坚韧、多以二分裂方式繁殖和水生性较强原核生物。,分布,作用,有害、有益,5/93,一、细菌形态结构及其功效,（一）形态和染色,细菌三种基本形态,细菌大小,细菌染色法,(,二）结构,1,、细菌细胞普通结构,2,、细菌细胞特殊结构,6,6/93,细菌三种基本形态,球状、杆状及螺旋状,数量：杆菌最为常见，球菌其次，螺旋菌较少。,7/93,球菌（,Coccus,）,依据分裂,方向,及分裂后,排列方式,分为：,单球菌,双球菌,链球菌,四联球菌,八叠球菌,葡萄球菌,8/93单球菌,分裂后细胞分散而单独存在球菌,.,如尿素微球菌,(,Micrococcus ureae,),9/93,双球菌,分裂后两个球菌成对排列为双球菌,.,如肺炎双球菌,(,Diplococcus pneumoniae,),10/93,链球菌,分裂是沿一个平面进行，分裂后细胞排列成链状,.,如乳链球菌 （,Streptococcus lactis,）,11/93,四联球菌,分裂是沿两个相垂直平面进行，分裂，分裂后每四个细胞在一起呈田字形,.,如四联微球菌,（,Micrococcus tetragenus,）,12/93,八叠球菌,按三个相互垂直平面进行分裂后，每八个球菌在一起成立方体形,.,如藤黄八叠球菌,（,Sarcina ureae,),13/93,葡萄球菌,分裂面不规则，多个球菌聚在一起，像一串串葡萄。,如金黄色葡萄球菌（,Staphylococcus aureus,),14/93,杆菌（,Bacillus,）,杆菌形态：,短杆状、长杆状、棒杆状、梭状杆状、月亮状、竹节状等；,杆菌是细菌中,种类最多,类型,15/93,大肠杆菌,E.coli,.,16/93,肺结核分支杆菌,17/93,沙门氏杆菌,18/93,炭疽热杆菌,19/93,螺旋菌（,Spirilla,）,弧菌,（,vibrio),螺菌,（,spirillum,）,螺旋体（,spirochaeta),20/93,Unusually shaped bacteria,21/93,细菌大小,测量方法：测微尺,长度单位：,微米（,um),表示方法：,球菌：直径,(,微米,),杆菌：宽,X,长,(,微米,),螺菌：宽,X,长,(,微米,),22/93,最大细菌,Thiomargarita,namibiensis,（纳米比亚嗜硫珠菌）,0.32-1.00mm,23/93,最小细菌,nanobacteria(,纳米细菌）,50nm,(,或,0.05um),24/93,细菌染色法,微生物染色方法普通分为,:,单染色法、复染色法。,单染色法,：用一个染料使微生物染色，但不能判别微生物。,复染色法,：是用两种或两种以上染料，有帮助判别微生物作用。故亦称判别染色法。,惯用复染色法有：,革兰氏染色法；,抗酸性染色法；,特殊染色法（判别细胞各部分结构：如芽胞、鞭毛、荚膜、细胞核等）。,25/93,（二）结构,26/93,1,、细菌细胞普通结构,细胞壁 （,cell wall,）,基本成份,肽聚糖,革兰阳性菌特有成份,磷壁酸,革兰阴性菌特有成份,外膜,27/93,（,1,）,G,+,细菌细胞壁,肽聚糖,占90%,磷壁酸,占10%,28/93,G,+,细菌肽聚糖（,peptidoglycan,）,肽聚糖又称粘肽，是真细菌,细胞壁,特有成份。由,双糖单位、四肽侧链、肽桥,（或肽键）组成。,29/93,磷壁酸（,teichoic acid,）,是,G,+,菌细胞壁特有成份，分,壁磷壁酸,和,膜磷壁酸,。,磷壁酸是,G,+,菌主要表面抗原；膜磷壁酸能够粘附宿主细胞，与细菌致病性相关。,30/93,（,2,）,G,-,细菌细胞壁,肽聚糖（,peptidoglycan,）占,5-20%,外膜（,outer membrane,）：,脂多糖、磷脂、外膜蛋白,。,31/93,G,-,细菌肽聚糖（,peptidoglycan,）,由,双糖单位、四肽侧链、肽键,组成。大肠杆菌,E.coli,32/93,与,G,+,细菌肽聚糖区分,1,、四肽尾第三位氨基酸被,m-DAP,代替；,2,、无特殊肽桥，肽尾间经过,肽键,直接相连；,3,、交联结构较为疏松。,33/93,34/93,青霉素及溶菌酶作用部位,35/93,外膜,脂多糖,、磷脂、外膜蛋白。,36,36/93,脂多糖（,lipopolysaccharide LPS,）,位于磷脂外侧，,是,G,菌,内毒素,，,由内向外依次由类脂,A,、关键多糖和,O-,特异侧链组成。,类脂,A,:,内毒素毒性成份,;,关键多糖,:,组成,G-,菌属特异性抗原,;,O-,特异侧链,:,组成,G-,菌菌体抗原，也称为,O,抗原,.,37/93,磷脂,与细胞膜化学组成类似，与物质交换相关。,38,38/93,外膜蛋白,脂蛋白：孔蛋白：,39/93,G,-,细菌与,G,+,细菌一系列生物学特征比较40/93,革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌细胞壁结构比较,细胞壁结构,革蓝氏阳性菌,革蓝氏阴性菌,厚度,厚，,1550nm,薄，,1015nm,肽聚糖含量,多，占胞壁干重,30-95%,少，占胞壁干重,5-20%,左右,脂类含量,普通无,(2%),多，约,20%,磷壁酸,有,无,外膜,无,有,脂蛋白,无,有,脂多糖,无,有,41/93,古生菌（,Archaea,）细胞壁（略）,包含,产甲烷菌,以及大多数,嗜极菌,如极端嗜盐菌、极端嗜热菌等,古生菌细胞壁中不含肽聚糖，由假肽聚糖、糖蛋白、蛋白质组成,假肽聚糖：产甲烷杆菌,42,42/93,细胞壁,革兰氏染色,结晶紫初染,碘液媒染,乙醇脱色,番红复染43,43/93,抗酸性染色法,检验抗酸细菌(如结核杆菌、麻风杆菌、分支杆菌等)一个特殊染色法。惯用是先以浓石炭酸复红加温初染，随即以盐酸酒精或硫酸水脱色，最终用美蓝液复染。如属于抗酸细菌，呈红色，因菌体有抗御酸类脱色特征，故能保持初染红色。如属于普通细菌，则呈蓝色，因菌体无抗酸能力，初染红色被酸类所脱去，故被复染成蓝色。,44/93,抗酸性染色原理,分支杆菌细胞壁有特殊脂类物质分枝菌酸，分支菌酸厚且呈蜡质，能够抵抗酸性酒精脱色作用。,45/93,缺壁,细菌,试验室中形成,自然界长久进化中形成：支原体,自发缺壁突变：,L,型细菌,（,L-form of bacteria,）,人工方法去壁,彻底除尽：,原生质体,（,protoplast,）,部分去除：,球状体,（,sphaeroplast,）,缺壁细菌,(cell wall deficient bacteria,）,46/93,细胞壁功效,维持细菌固有外形，保护细胞免受渗透压等外力损伤；,为细菌生长、分裂和鞭毛运动所必需；,阻拦大分子有害物质进入细胞；,与细菌抗原性和对噬菌体敏感性亲密相关。,47,47/93,细菌细胞普通结构,细胞膜（,cell membrane,）,与真核细胞膜不一样点：,不含胆固醇,、形成,间体,。,间体（,mesosome,，或中体）,：细菌细胞膜内陷形成中隔，可增加细胞膜表面积，参加细菌呼吸、生物合成和细菌分裂。,48/93,细胞膜功效,1,、物质交换：选择性通透作用，摄取营养，排出代谢产物。,2,、生物合成：细菌无细胞器，合成酶位于细胞膜。粘肽、磷壁酸、磷脂、脂多糖、荚膜、鞭毛等各种菌体成份在细胞膜上合成。,3,、呼吸作用：各种呼吸酶，包含细胞色素、脱氢酶等均在细胞膜上，相当于真核细胞线粒体，是细菌能量代谢场所。,4,、帮助鞭毛运动。,49,49/93,细菌细胞普通结构,细胞质和内含物,细胞质化学组成：主要成份是水、蛋白质、核酸、脂类，少许糖类和无机盐。,内含物如大量,核糖体,、,胞浆颗粒,以及,质粒,。,50,50/93,核糖体（,ribosome),是分散在细胞质中颗粒状结构，由核糖体核酸（占,60%,）和蛋白质（占,40%,）组成。,细菌核糖体,沉降系数为：,70s,，由,50s,大亚基和,30s,小亚基组成。,功效：,是细胞合成蛋白质机构。,51,51/93,胞浆粒状,52/93,聚,-,-,羟基丁酸（,poly-,-hydroxybutirate,，,PHB,）：,聚羟丁酸颗粒是许多细菌细胞质内常含有,碳源,类储备物.,PHB,不溶于水,易被脂溶性染料(如苏丹黑)着色。,功效:贮存碳源、能源和降低渗透压。,许多好氧菌和光合厌氧菌都含有聚羟丁酸颗粒。,53/93,异染颗粒,多聚偏磷酸盐聚合物,功效：,贮存磷元素和能量，降低渗透压。,54/93,羧酶体,又称羧化体，是存在于一些自养细菌细胞内多角形或六角形内含物。与CO,2,固定相关。,55,55/93,细菌细胞普通结构,核区（,nuclear region,）,由裸露双股,DNA,盘绕组成，没有组蛋白包绕，也没有核膜包裹，所以叫,核质,，或称为,拟核,。,56/93,质粒,是细菌染色体外遗传物质，由双股环状,DNA,组成。主要常见质粒有,F,质粒、,R,质粒等。,57/93,细菌细胞特殊结构,糖被（,glycocalyx,）,主要成份：多糖，少数为多肽（或复合型）。,荚膜,微荚膜,黏液层,菌胶团,58/93,荚膜（,capsule,或,macrocapsule),功效：,抗吞噬,抗不良环境,粘附作用 等。,59/93,细菌细胞特殊结构,鞭毛,鞭毛是细菌运动器,(,长,15-20um,直径,0.01-0.02um,），主要成份为蛋白质，组成细菌,H,抗原,。,着生方式,：,60/93,61/93,鞭毛结构,（以,E.coli,为例,),鞭毛结构：,鞭毛丝,鞭毛 鞭毛钩,基体,62,62/93,63/93,鞭毛观察,电镜,特殊鞭毛染色，在光学显微镜下观察,半固体穿刺培养,悬滴法观察,从固体培养基上菌落形态判断,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。,64,64/93,“,栓菌”试验,“,旋转论”证实,65/93,细菌细胞特殊结构,菌毛（,fimbria,）和性毛,(pilus,）,普通菌毛是细菌黏附结构。,性菌毛是细菌传递遗传物质结构。,66/93,67,67/93,细菌细胞特殊结构,芽孢和其它休眠结构,芽孢（,endospore,spore),结构：,特点：,芽孢耐热机制：,渗透调整皮层膨胀学说；,DPA-Ca,68/93,69/93,能形成芽孢细菌种类,在杆菌中能形成芽孢种类较多，在球菌和螺旋菌中只有少数菌种可形成芽孢。,产生芽孢几个属：,(,Bacillus),芽孢杆菌属,(,Clostridium),梭状芽孢杆菌属,(Sporosarcina)芽孢八叠球菌属,70,70/93,细菌细胞特殊结构,伴胞晶体,(parasporal crystal,）,伴孢晶体蛋白,(Parasporal crystal protein),又称,d,内毒素，是苏云金杆菌,(,Bacillus thuringiensis,),在形成芽孢时，形成一类对昆虫含有毒杀作用小分子蛋白质或多肽,。,晶体蛋白形状,：,主要有菱形、方形、长方形、椭圆形、不规则形等。,伴孢晶体蛋白在碱性条件下能溶解成原毒素，而原毒素在蛋白酶作用下可水解成含有杀虫活性小分子多肽，是苏云金杆菌杀虫主要活性成份。,71,71/93,(,三）细菌繁殖,1,、裂殖（,fission,）,2,、芽殖（,budding,）,72/93,裂殖（,fission,）,73/93,芽殖budding,）,74/93,二、细菌群体形态,（一）、在固体培养基上（内）群体形态,（二）、在半固体培养基上（内）群体形态,（三）、在液体培养基上（内）群体形态,75,75/93,在固体培养基上（内）群体形态,菌落概念：,菌落特征是细菌分类依据之一,76/93,菌落和菌苔,77/93,在半固体培养基上（内）群体形态,78/93,在液体培养基上（内）群体形态,79/93,第二节 放线菌（,actinomyces,）,是一类主要,呈丝状生长,和以,孢子繁殖,陆生性很强原核生物（,G,+,）。,分布：,作用：,80/93,一、放线菌形态结构,（经典放线菌,链霉菌,Streptomyces,形态结构）,基内菌丝、气生菌丝、孢子丝。,81/93,放线菌代表属,链霉菌属,(Streptomyces),共约,1000,各种。含有发育良好菌丝体，菌丝体有基内菌丝、气生菌丝、和孢子丝之分；孢子丝和孢子形态因种而异。,抗生素主要由放线菌产生，而其中,90%,由链霉菌产生。,82,82/93,第三节 蓝细菌（,Cyanobacteria,）,含有叶绿素,a,、无鞭毛、进行产氧型光合作用,G,-,大型原核生物。,费氏蓝细菌,(Fischerella,),鱼腥蓝细菌,(Anabaena),；,粘杆蓝细菌,(Gloeotheca),皮果蓝细菌,(Dermacarpa),颤蓝细菌,(Oscillatoria,),83/93,用途,已知蓝细菌有,20,各种具固氮作用，故在农业上，尤其是热带，已成为保持土壤氮素营养水平主要原因。在水稻田中培养蓝细菌作为生物氮肥，能够提升土壤肥力。,临床上它能用于治疗肝硬化、贫血、白内障、青光眼、胰腺炎等疾病，对糖尿病、肝炎也有一定疗效。,作为食品和营养品。,84,84/93,蓝藻细胞基本特征：,1,）,中心质,：,是遗传物质,DNA,所在部位，相当于细菌核区，称为中心质或中央体。,蓝藻细胞模式图,2,）光合作用片层,是位于细胞质部分同心环样膜片层结构，上面规则地排列着直径约,35nm,小体，称藻胆蛋白体。,85,85/93,藻胆蛋白作用是将光能传递给叶绿素,a,蓝藻不含叶绿素,b,所以光合效率比高等植物低。,蓝藻光合作用于细菌不一样：蓝藻放出氧气，而光合细菌不能放出氧气。,3,）细胞内含物,蓝藻细胞包含许多各具特点内含物，包含蓝藻淀粉、脂滴、颗粒体、多磷酸脂体、多角体等。,内含物形态各异，与细胞生理状态、发育时期和环境原因相关。,功效 有是储存养料，有功效不清。,4,）细胞表面结构,细胞壁,电镜观察可见四个结构层次，除了含有和高等植物一样纤维素成份外，还含有与细菌相同肽聚糖。,胶质层,细胞壁外胶质层也称为鞘。易被碱性燃料着色。鞘对于蓝藻抵抗不良环境很主要。,86,86/93,细胞特化形式,异形胞 专司固氮功效,静息孢子 抵抗干旱等不良环境,链丝缎/连锁体/藻殖段 繁殖功效,87,87/93,第四节 支原体、立克次氏体和衣原体,支原体、立克次氏体和衣原体均属,G,、代谢能力差，主要营细胞内寄生小型原核生物。,从支原体、立克次氏体到衣原体，寄生性逐步增强，所以是介与细菌与病毒间一类原核生物。（表,1-4,）,88,88/93,支原体（,Mycoplasma,）,是一类无细胞壁、,介与,独立生活,与细胞内寄生间最小型原核生物。,类支原体,能透过细菌过滤器，形成特色“油煎蛋”菌落,89/93,立克次氏体（,Rickettsia,）,专寄生在真核细胞内G,原核生物。,与支原体区分：有细胞壁，但不能独立生活；,与衣原体区分：无滤过性、存在产能系统斑疹伤寒、恙虫热以及Q热立克次氏体病,Rickettsia prowazekii,90/93,衣原体（,Chlamydia,）,介于立克次氏体和病毒之间，在真核细胞内营专性,能量寄生,小型,G,原核生物。,Chlamydia trachomatis,91/93,衣原体生活史,原体,始体（网状体）,92/93,三、微生物细胞结构与功效,特征,细菌,支原体,立克次氏体,衣原体,直径,0.5-2.0um,0.2-0.25um,0.3-0.8um,0.2-0.3um,过滤性,不能过滤,能过滤,不能过滤,能过滤,G,染色,G+,或,G-,-,G-,G-,培养法,人工培养基,人工培养基,宿主细胞,宿主细胞,产,ATP,有,有,有,无,93,93/93,