1原核微生物的形态结构.ppt

第一章：原核微生物形态结构Cncnc-micro第一节细菌（bacteria）第二节放线菌(actinomycetes）第三节蓝细菌(cyanobacteria)第四节其他几种原核微生物(others)1.细菌的形态2.观察细菌的方法3.细菌细胞的大小4.细菌的细胞构造5.细菌的繁殖方式Cncnc-micro一、细菌（Bacteria）6.细菌的群体形态细菌的形态构造及其功能1.细菌细胞形态Cncnc-microa)球菌(Coccus)b)杆菌(Bacillus)c)螺旋菌(Spirlla)d)其他形状的细菌a.球菌(coccus)Cncnc-micro单球菌双球菌四联球菌八叠球菌葡萄球菌链球菌.................................................单球菌（显微镜下示意图）单球菌(single coccus). .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .双球菌（显微镜下示意图）双球菌(double coccus)上：显微镜效下：电镜照片 四联球菌(Micrococcus lactis)八叠球菌(Sarcina ureae)八叠球菌（显微镜下示意图）左：电镜照片右：显微镜下的金黄色葡萄球菌葡萄球菌(Staphylococcus aureus)链球菌链球菌（显微镜下示意图）链球菌（电镜照片）显微镜下的杆菌b.杆菌(bacillus) c.螺旋菌（Spirlla) 弧菌 (vibrio) 螺菌(spirllum） 螺旋体(spirochaeta)显微镜下的螺旋菌 d.幽门螺旋菌左：显微数码摄像右：结构示意图2.观察细菌的方法(1) 观察工具(2) 观察方法(1)观察工具（tools）普通光学显微镜暗视野显微镜相差显微镜荧光显微镜电子显微镜(2)观察方法活体观察染色观察压滴法悬滴法菌丝埋片法细菌染色法死菌正染色负染色：简单染色法鉴别染色法 革兰氏染色法 抗酸性染色法芽孢染色法荚膜染色法等 活菌: 用美蓝或TTC（氯化三苯基四唑）等作活菌染色 姬姆萨染色法染色观察3.3.细菌细胞的大小细菌细胞的大小细胞的大小是细菌分类特征不同细菌细胞大小不同同一细菌的不同菌龄细胞大小不同细菌细胞大小还与营养等因素相关细胞大小的测量结果只是近似值或平均值4.细菌细胞的结构 细菌细胞的结构①细胞壁②细胞壁以内的构造—原生质体③细胞壁以外的构造Cncnc-micro①细胞壁（cell wall)Cncnc-microa.细胞壁的结构b.细胞壁的功能c.细胞壁的化学组成d.细胞壁与革兰氏染色e.无壁细胞与原生质体a.细菌细胞壁（cell wall）的结构b.细胞壁的功能1.固定细胞外形2.协助鞭毛运动3.保护细胞免受外力的损伤4.为正常细胞分裂所必需5.阻拦有害物质进入细胞6.与细菌的抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性密切相关 c.细胞壁化学组成高等植物 纤维素 霉菌 几丁质酵母 甘露聚糖，葡聚糖 细菌肽聚糖N－乙酰葡萄糖胺N－乙酰胞壁酸短肽脂多糖Cncnc-micro磷壁酸G＋` G－细胞壁成分的区别Cncnc-micro成 分肽聚糖磷壁酸类脂质蛋白质占细胞壁干重的%含量很高（30-95）含量较高（<50）一般无（<2）0含量很低（5-20）0含量较高（-20）含量较高 G＋ G－d.细胞壁与革兰氏染色甲菌乙菌媒染碘液脱色乙醇复染沙黄紫色（G＋）红色(G-)初染结晶紫原生质体（左侧为大肠杆菌的原生质体，右侧为杆状的大肠菌）e.无壁细胞与原生质体缺壁细菌 实验室中形成自然界长期进化中形成：支原体自发缺壁突变：L型细菌人工方法去壁彻底除尽：原生质体部分去除：球状体细胞壁以内的构造—原生质体1.细胞膜（cell membrane）2.细胞质和内含物(cytoplasm andinclusion body) 3.核区(nuclear region or area)4.特殊的休眠构造—芽孢(endospore,spore)abcdefa:内嵌蛋白;b、c:内嵌蛋白或整合蛋白d:外周蛋白;e:多酶复合体;f:脂双分子层1.细胞膜f细菌染色体DNA的复制模式Structure of Cytoplasmic Membrane细胞膜的功能控制细胞内、外的物质的运送、交换维持细胞内正常渗透压以保证屏障作用；合成细胞壁各种组分和荚膜等大分子的场所；进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地；许多酶和电子传递链组分的所在部位；鞭毛着生点和提供其运动所需的能量等。

间体（Mesosome)的功能相当于真核细胞的线粒体相当于真核细胞的内质网与细胞壁合成有关可能与核分裂有关 有学者认为间体是一种赝象2.细胞质(cytoplasm )和内含物( inclusion body) 贮藏物(reserve granule磁小体(megnetosome)羧酶体(carboxysome)气泡(gas vocuoles)核糖体(ribosome)质粒(circular covalently closed DNA)糖原：大肠杆菌、克雷伯氏菌、 蓝细菌芽孢杆菌等聚－ß－羟丁酸： 固氮菌、产碱菌、肠杆菌氮源类藻青素：蓝细菌含有藻青蛋白：蓝细菌含有磷源（异染粒）：迂回螺菌、白喉棒杆菌和分枝杆菌含有硫源：迂回螺菌菌、白喉棒杆菌、结核分枝杆菌 Reserve granule / Reserve materials碳源及能源类磁小体(megnetosome)1975年由R P Blakemore 在趋磁细菌中发现主要成分是Fe3O4外被一层磷脂、蛋白或糖蛋白膜,是单磁畴晶体,无毒,大小20-100nm,每个细胞有2-20颗形状为平截八面体、平行六面体或六棱柱体等实用前景：生产磁性定向药物或抗体，以及制造生物传感器羧酶体（carboxysome）存在于一些自养细菌内的多角形或六角形内含物大小约10nm（与噬菌体相仿）内含1，5—二磷酸核酮糖羧化酶在自养细菌的CO2固定中起关键作用气泡（gas vocuoles）是许多光合型、无鞭毛水生菌中充满气体的泡囊状内含物大小为0.2—1.0um×75nm内由数排柱形小空泡组成，外有2nm厚的蛋白膜包裹每个细胞中含几个或数百个气泡功能：调节细胞比重以使细菌漂浮在最适水层中获取光能、O2和营养物质核糖体（Ribosome)核糖体核糖体亚基连在核糖体（Ribosome)多聚核糖体、核糖体亚基 释 放质粒染色体质粒(circular covalently closed DNA )质粒功能R因子：与抗药性有关F因子：与有性接合有关其他质粒：与抗生素，色素合成有关基因工程中作为目的基因载体3.核区（nuclear region or area）又称核质体、原核、拟核、核基因组(genome）是一个大型环状DNA分子，长度为0.25-3.00mm每个细胞所含的核区数一般1—4个细菌除在染色体复制时间内呈双倍体外,一般均为单倍体细菌芽孢在光学显微镜下的形态及其在胞内的位置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由于一个营养细胞内仅生成一个芽孢，无繁殖功能 芽孢是生物界中抗性最强的生命体。

芽孢在普通条件下可保持几年至几十年的生活力4.芽孢(endospore/spore)枯草芽孢杆菌产芽孢细菌的种类芽孢的构造芽孢形成芽孢萌发芽孢的耐热机制研究芽孢的意义伴孢晶体细菌的其他休眠构造芽孢spores芽孢产芽孢细菌的种类 菌体 （营养细胞）细菌芽孢构造的模式图 芽孢孢孢外壁芽孢衣 皮层 芽孢质芽孢核区芽孢膜芽孢壁核心芽孢的形成过程质膜内陷前芽孢双层膜形成合成DPA皮层合成芽孢裂解DNA浓缩形成束状孢衣合成芽孢萌发萌发过程中的芽孢Life cycle of an endospore -forming bacteriumvegetative cellvegetative cellsporulating cellsporeoutgrowthspore germination芽孢的耐热机制1.是由芽孢化学组成的特点决定的2.含有吡啶－2，6 －二羧酸（DPA-Ca）3.含有芽孢特有的芽孢肽聚糖4.芽孢平均含水40％，皮层含水70％5.芽孢中酶的分子量较营养细胞小研究芽孢的意义细菌分类、鉴定中的重要形态学指标指导菌种保藏制定灭菌参数苏云金芽孢杆菌和伴孢晶体少数芽孢杆菌在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体—δ内毒素，称为伴孢晶体。

实用意义：细菌杀虫剂—生物农药细菌的其他休眠构造细菌的休眠构造除上述芽孢外，还有孢囊（cyst,由固氮菌产生）等孢囊也是在逆境中产生的孢囊也是在逆境中产生的休眠体和芽孢一样没有繁殖功能Cncnc-micro 项目 芽孢 孢囊形成方式外壁层次外壁成分抗 性贮 藏 物代 表 菌细胞内浓缩并外包多（4～10余层）蛋白质、肽聚糖（近G＋菌）抗热、辐射及药物等无特殊贮藏物芽孢杆菌属、梭菌属细胞壁外层加厚少（3层左右）磷脂、脂多糖（近G－菌）抗干旱为主，不抗热聚―ß―羟丁酸固氮菌属芽孢与孢囊的比较细胞壁以外的构造糖被（glycocalyx）鞭毛 (flage,复flaglla)菌毛（fimbria,复fimbriae ）性毛（pili,单数pilus）鞭毛菌毛性毛糖被糖被(glycocalyx)细菌负染后相差显微镜图片（示荚膜）荚膜成分多糖纯多糖杂多糖多肽和多糖蛋白质葡聚糖纤维素果聚糖多肽海藻酸透明质酸聚-D-谷氨酸……荚膜功能保护作用贮藏养料堆积代谢废物附着作用保护细菌免受干旱损坏防止噬菌体的吸附和裂解使致病菌免受突破主白细胞吞噬作为透性屏障或离子交换系介质细菌间的信息识别作用细菌糖被实用意义鉴定菌种提取葡聚糖—“代血浆”胞外多糖：黄原胶用于石油开采菌胶团用于处理污水鞭毛（Flagellum)生长在某些细菌体表的长丝状蛋白质附属物，称为鞭毛，其数目为一至数条，具有运动功能。

鞭毛一般长度为15—20um直径为0.01 —0.02um观察鞭毛的方法:染料沉积使之加粗后用显微镜观察:常用电镜观察判断鞭毛有无的方法:半固体培养基 平板培养菌落边缘细菌鞭毛显微镜照片细菌鞭毛显微镜照片鞭毛的类型鞭毛的结构电镜下的大肠杆菌（示鞭毛）细菌鞭毛的类型两端单生单端从生单端单生周生两端丛生鞭毛丝结构图解：鞭毛蛋白亚基每周为8-10个亚基鞭毛蛋白亚基是一种球状蛋白，分子量3-6万鞭毛丝由直径 4.5nm 的鞭毛蛋白亚基沿央孔道（直径为20nm）螺旋状缭绕而成菌毛（Pilus)（伞毛、纤毛、线毛）功能：作为噬菌体的吸附位点作为附着到哺乳动物细胞或其他物体的工具鞭毛菌毛性毛糖被项目 鞭毛 菌毛成 分大 小结 构数 目功 能着生处菌 种鞭毛蛋白0.01～0.02×2～70um一般由3股鞭毛蛋白链紧密绞成绳状1-数百根运动通过钩形鞘与细胞壁内的鞭毛基体连接许多杆菌和少数球菌菌毛蛋白0.007-0.009×0.5-20um由菌毛蛋白亚基卷成中1-数百根空螺旋附着，接合细胞质许多G－杆菌和球菌 细菌的鞭毛和菌毛的比较 性毛（pili,单数pilus）构造和成分与菌毛相同，但比菌毛长。

数量仅一至少数几根性毛一般见于革兰氏阴性细菌的雄性菌珠中其功能是向雌性菌珠（受体菌）传递遗传物质鞭毛菌毛性毛糖被DNA结合位点细菌繁殖方式细菌群体的形态（细菌的培养特征）细菌的菌落特征细菌的其它培养特征细菌的菌落特征细菌菌落细菌细胞的电子显微镜图片固体培养基表面细菌菌落（照片）细菌菌落特征细菌菌落特征正面图返回鞭毛细菌在琼脂培养基中穿刺培养的生长特征细菌在半固体培养上的培养特征细菌在肉汤培养基中的表面生长特征絮状环状浮膜状膜状放线菌(actinomyces)什么是放线菌放线菌的形态构造放线菌的繁殖放线菌的菌落特征放线菌的生理放线菌与人类生活放线菌是一类具有丝状与枝细胞的细菌1.有原核2.细胞壁的主要成分是肽聚糖3.有的放线菌产生有鞭毛的孢子,其鞭毛类型与细菌相同，菌丝直径与细菌相仿4.放线菌噬菌体的形状与细菌的相似5.最适生长PH相近，一般呈微碱性6.DNA重组的方式与细菌的相同，核糖体同为70S7.对溶菌酶敏感；凡细菌所敏感的抗生素，放线菌也同样敏感放线菌的分布与生活方式放线菌一般分布在含量较低；有机物丰富和呈微生物碱性的土壤中107个／g左右能看到：北方春季深层黑土地的白丝能闻到：泥土特有的“泥腥味”放线菌的形态结构（模式图）基内菌丝（Substrate mycelium) 又称营养菌丝，功能是吸收营养，直径 0.2-1.2um长度100－600um，色素可有可无。

基内菌丝气生菌丝（Aerial mycelium)基内菌丝长到一定时期，长出培养基外，伸向空间的菌丝，直径1－1.4um, 长短不一，形状不一，颜色较深Cncnc-micro 气生菌丝 孢子丝(Reproductive mycelium) 当气生菌丝生长发育到一定阶段，气生菌丝上分化出的可形成孢子的菌丝 孢子的形状及在气生菌丝上排列的方式随种而异Cncnc-micro放线菌孢子丝类型直形弯曲丛生成束单轮生无螺旋 开环钩形原始螺旋形松螺旋 紧螺旋螺旋单轮生无螺旋两级轮生螺旋两级轮生放线菌的菌落形态菌落质地硬而且致密，菌落小而不广泛延伸菌落表面呈紧密的绒状或坚实、干燥多皱接种针难以挑取，有时可挑碎，有时可将整个菌落挑起Cncnc-micro老龄菌：幼龄菌菌落与细菌难以区分菌落周围具放射状菌丝由于菌丝和孢子常具不同色素，使菌落正面，背面呈不同色泽Cncnc-micro2.2.3放线菌的生活史：孢子萌发基内菌丝气生菌丝菌丝孢子丝5 孢子丝分化形成的孢子放线菌的繁殖放线菌的繁殖方式分生孢子孢子囊孢子菌丝断裂其他方式（2）沿横隔断裂形成孢子（3）成熟孢子（1）孢子丝中形成横隔横隔断裂形成孢子的过程横隔断裂形成孢子的过程分生孢子繁殖放线菌生理绝大多数为异养型，能利用不同的碳水化合物。

氮源以Pr,蛋白胨，以及某些氨基酸最合适，硝酸盐、铵盐和尿素次之.一般都需要金属离子大多放线菌是好气性的最适温度23－370C放线菌与人类绝大多数抗生素由放线菌产生用来生产纤维素、酶、维生素具固氮作用，用于生产生物菌肥少数寄生型放线菌可引起动植物病害有的放线菌能破坏棉毛织品和纸张链杆状丝状聚合体球状（正在分裂）蓝细菌的形态蓝细菌生理是光能自养型生物：只需空气、阳光、水分、少量无机盐没有有性生殖，以裂殖为之，也可芽殖，极少数有孢子已知蓝细菌有20多种具固氮作用 赤潮其他几种原核微生物立克次氏体支原体衣原体立克次氏体（Rickettsia）是落基山斑疹伤寒的病源体原核，G -只能寄生于真核细胞体内（多用鸡胚培养）无滤过性(0.3-0.6×0.8-2um)细胞形态多变有不够完整的产能代谢途径基因组1.1Mb,834个基因（98年11月公布）支原体（Mycoplasma）支原体的直径约为150－300nm缺乏细胞壁“油煎蛋”状菌落（0.1-1.0mm）二等分裂能在人工培养基上独立生长具有氧化型或发酵型的产能代谢,在好氧或厌氧条件下生长对能与核糖体、细胞膜结合的表面活性剂、抗生素敏感 基因组很小，0.6-1.1Mb衣原体（Chlamydia psittaci)在寄主细胞质中的形态始体中间体寄主细胞膜正分裂的网状体包涵体衣原体衣原体(Chlamydia)1.有细胞构造，2.细胞内同时含有DNA和RNA两种核酸3.有革兰氏阴性菌特征的含肽聚糖的细胞壁有核糖体4.有不完整的酶系统，尤其缺乏产能代谢的酶系统5.二等分裂繁殖；6.对抑制细菌的抗生素如青霉素和磺胺等都很敏感7.鸡胚卵黄囊膜、小白鼠腹腔、或HeLa细胞培养8.三珠衣原体基因组为别为1.05Mb,1.07Mb,1.23Mb.。