第二讲原核生物

1、第二讲第二讲 原核生物原核生物 v细菌细菌 v放线菌放线菌 v其它原核生物其它原核生物 v细菌个体细菌个体大小大小和和形态形态（细菌的形态学检查细菌的形态学检查） v细菌细胞的结构细菌细胞的结构 v细菌的繁殖与培养特征细菌的繁殖与培养特征 返回 大小的测量方法大小的测量方法: v显微镜测微尺显微镜测微尺 v显微照相后根据放大倍数进行测算显微照相后根据放大倍数进行测算 迄今为止所知的个体最大的细菌，迄今为止所知的个体最大的细菌， 则是德国科学家则是德国科学家H. N. Schulz等最近在等最近在 纳米比亚海岸的海底沉积物中发现的一纳米比亚海岸的海底沉积物中发现的一 种硫磺细菌（种硫磺细菌（su

2、lfur bacterium），其），其 大小一般在大小一般在0.10.3 mm，但有些可达，但有些可达 0.75 mm，能够清楚地用肉眼看到，能够清楚地用肉眼看到 芬兰科学家芬兰科学家 E O Kajander等发现等发现 了一种能引起尿结石的纳米细菌（了一种能引起尿结石的纳米细菌（ nanobacteria），其细胞直径最小仅为），其细胞直径最小仅为 50 nm（1 mm=1000 nm），甚至比最大），甚至比最大 的病毒更小一些。这种细菌分裂缓慢，的病毒更小一些。这种细菌分裂缓慢， 三天才分裂一次，是目前所知最小的具三天才分裂一次，是目前所知最小的具 有细胞壁的细菌。有细胞壁的细菌。 球

3、菌球菌 杆菌杆菌 螺旋菌螺旋菌 特殊形态的细菌特殊形态的细菌 细菌的异常形态细菌的异常形态 结核杆菌的正常形态结核杆菌的正常形态结核杆菌的异常形态结核杆菌的异常形态 单球菌单球菌 细胞分裂沿一个平面进行，新个体分细胞分裂沿一个平面进行，新个体分 散而单独存在散而单独存在. .如如: : 尿素微球菌尿素微球菌( (Micrococcus ureaeMicrococcus ureae) ) 球菌 (coccus) 双球菌双球菌 (diplococcus) 细胞沿一个平面分裂，新个体成对排列细胞沿一个平面分裂，新个体成对排列. . 如如: : 肺炎双球菌肺炎双球菌( (Diplococcus pne

4、umoniaeDiplococcus pneumoniae) ) 链球菌链球菌 (streptococcus) 细胞沿一个平面进行分裂，新个体不但可细胞沿一个平面进行分裂，新个体不但可 保持成对的样子，并可连成链状保持成对的样子，并可连成链状. .如如: : 溶血链球菌溶血链球菌 ( (Streptococcus hemolyticusStreptococcus hemolyticus) ) 四联球菌四联球菌 (tetrad) 细胞分裂是沿两个相垂直的平面进行，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，呈田分裂后每四个细胞特征性地连在一起，呈田 字形字形. .如如:

5、 : 四联微球菌四联微球菌 （Micrococcus tetragenusMicrococcus tetragenus） 八叠球菌八叠球菌 (sarcina) 细胞按三个互相垂直的平面进行分裂后，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每八个球菌特征性地连在一起成立方体形. .如如: : 藤黄八叠球菌藤黄八叠球菌 （Sarcina ureaeSarcina ureae) ) 葡萄球菌葡萄球菌 (Staphylococcus) 细胞无定向分裂，多个新个体形成一个不细胞无定向分裂，多个新个体形成一个不 规则的群体，犹如一串葡萄。如：金黄色葡萄规则的群体，犹如一串葡

6、萄。如：金黄色葡萄 球菌球菌（Staphylococcus aureus)Staphylococcus aureus) 不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致 炭疽芽胞 杆菌 3-10 m 大大中中 大肠埃希 菌 2-3 m 小小 布鲁菌 0.6-1.5 m 杆菌 Bacillus (Bacterium) 杆菌的排列方式多样杆菌的排列方式多样 杆菌端部特征杆菌端部特征 两端齐平两端齐平 两端尖细两端尖细 一端膨大一端膨大 两端钝圆两端钝圆 根据其弯曲情况分为：根据其弯曲情况分为： 弧菌（弧菌（vibrio)vibrio) 菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈菌体只有一

7、个弯曲，其程度不足一圈 ，形似，形似“C”C”字或逗号，鞭毛偏端生。字或逗号，鞭毛偏端生。 螺旋菌螺旋菌(spirillum)(spirillum) 菌体回转如螺旋，螺旋数目和螺距大菌体回转如螺旋，螺旋数目和螺距大 小因种而异。鞭毛二端生细胞壁坚韧小因种而异。鞭毛二端生细胞壁坚韧 ，菌体较硬。，菌体较硬。 螺旋体螺旋体(spirochaeta)(spirochaeta) 菌体柔软，用于运动的类似鞭毛的轴菌体柔软，用于运动的类似鞭毛的轴 丝位于细胞外鞘内。丝位于细胞外鞘内。 染料染料 碱性染料（碱性染料（basic dye）带正电染料。其阳离子部带正电染料。其阳离子部 分为发色基团，可与细胞中带

8、负电的组分结合。如分为发色基团，可与细胞中带负电的组分结合。如Crystal violet, Safranin, Methylene blue等。等。 酸性染料（酸性染料（Acid dye）带负电染料。其阴离子部带负电染料。其阴离子部 分为发色基团，可与细胞中带正电的组分结合。如分为发色基团，可与细胞中带正电的组分结合。如Eosin, Congo red , Acid fuchsin 等。等。 脂溶性染料脂溶性染料如如Sudan black。 多数染料都是中性有机盐。据着色基多数染料都是中性有机盐。据着色基 的不同可分为以下类型：的不同可分为以下类型： 活菌染色活菌染色 简单染色法简单染色法

9、抗酸染抗酸染 色色 复杂染色法复杂染色法 普通染色普通染色 芽孢染色法芽孢染色法荚膜染色法荚膜染色法鞭毛染色法鞭毛染色法 特殊染色特殊染色 正染色正染色负染色负染色 死菌染色死菌染色 细菌染色细菌染色 涂片涂片干燥干燥 固定固定 染色染色1min 水洗、吸干 镜检镜检 步骤： 涂片固定涂片固定 酸性复红初染酸性复红初染 3%醋酸酒精脱色醋酸酒精脱色 美蓝复染美蓝复染 镜检镜检 结果: 抗酸菌抗酸菌红色红色； 非抗酸菌非抗酸菌蓝色蓝色。 步骤： 由丹麦医生由丹麦医生Hans Christian GramHans Christian Gram于于18841884年创立年创立。 Gram + Sta

10、phylococcus Gram , E. coli 负染色负染色 1.1.概念：细胞膜是紧概念：细胞膜是紧 贴细胞壁内侧包围细贴细胞壁内侧包围细 胞质的一层柔软，富胞质的一层柔软，富 有弹性的半透明薄膜有弹性的半透明薄膜 。 （1)1)质壁分离质壁分离 (2)(2)选择性染色选择性染色 (3)(3)电镜技术电镜技术 (4)(4)溶菌酶处理溶菌酶处理 细胞膜（细胞膜（cytoplasmic membraine） 1972年Singer和Nicolson提出的细胞膜液态 镶嵌模型 细胞膜的结构与化学组成细胞膜的结构与化学组成 细胞膜液态镶嵌模型细胞膜液态镶嵌模型 认为：膜是由球形蛋白认为：膜是由

11、球形蛋白 与磷脂按照二维排列方与磷脂按照二维排列方 式构成的流体镶嵌式，式构成的流体镶嵌式， 流动的脂类双分子层构流动的脂类双分子层构 成了膜的连续体，而蛋成了膜的连续体，而蛋 白质象孤岛一样无规则白质象孤岛一样无规则 地漂流在磷脂类的海洋地漂流在磷脂类的海洋 当中。当中。 细胞膜功能细胞膜功能 v选择通透性，控制细胞内外物质运输；选择通透性，控制细胞内外物质运输； v维持细胞内外渗透压；维持细胞内外渗透压； v合成肽聚糖、合成肽聚糖、LPS、磷壁酸、荚膜等的场所；、磷壁酸、荚膜等的场所； v呼吸产能；呼吸产能； v含多种酶系；含多种酶系； v鞭毛着生点，提供细菌运动所需的能量鞭毛着生点，提供

12、细菌运动所需的能量。 间体间体(mesosome)： 细胞膜内褶形成的一种细胞膜内褶形成的一种 管状、层状或串状物，一般管状、层状或串状物，一般 位于细胞分裂的部位或附近位于细胞分裂的部位或附近 。 间体的功能：间体的功能： 参与隔膜形成参与隔膜形成 与核分裂有关与核分裂有关 类似线粒体功能类似线粒体功能 也有科学家认为也有科学家认为“间体间体”仅是电镜制片时仅是电镜制片时 因因 脱水操作而引起的一种赝像！脱水操作而引起的一种赝像！ 细胞质功能：细胞质功能： 细胞质中含有丰富的酶系，是营养物质细胞质中含有丰富的酶系，是营养物质 合成、转化、代谢的场所。合成、转化、代谢的场所。 细胞膜内除核质体

13、外的一切半透明、胶状细胞膜内除核质体外的一切半透明、胶状 、颗粒状物质可总称为细胞质。其主要成分有、颗粒状物质可总称为细胞质。其主要成分有 ：核糖体、贮藏物、各种酶类、中间代谢物及：核糖体、贮藏物、各种酶类、中间代谢物及 质粒等质粒等, ,少数细菌还存在有伴胞晶体或气泡等。少数细菌还存在有伴胞晶体或气泡等。 细胞质内形状较大的颗粒状构造为内含物，包细胞质内形状较大的颗粒状构造为内含物，包 括各种贮藏物和气泡、羧酶体等。括各种贮藏物和气泡、羧酶体等。 核糖体（核糖体（ribosome) 是分散在细胞质中的颗粒状结构，由核糖体核酸是分散在细胞质中的颗粒状结构，由核糖体核酸 （占（占60%60%）和

14、蛋白质（占）和蛋白质（占40%40%）组成。）组成。 链霉素链霉素 红霉素红霉素 颗粒状内含物颗粒状内含物（granular inclusion） 气泡气泡 聚聚羟基丁酸羟基丁酸 硫粒硫粒 糖原糖原 碳源及能源碳源及能源 藻青素藻青素 氮源类氮源类 异染粒异染粒 磷源类磷源类 储藏物储藏物羧酶体羧酶体 颗粒状内含物颗粒状内含物 异染粒（异染粒（metachromatic granule） 颗粒大小为颗粒大小为0.51.0m mm，是无机偏磷酸的聚合物，是无机偏磷酸的聚合物 ，一般在含磷丰富的环境下形成。功能是贮藏磷，一般在含磷丰富的环境下形成。功能是贮藏磷 元素和能量，并可降低细胞的渗透压。元

15、素和能量，并可降低细胞的渗透压。 OH PO H n H O O n=2106 聚聚-羟基丁酸（羟基丁酸（PHB）颗粒）颗粒 类脂性质的碳源类贮藏物 不不溶溶于水，可溶于氯于水，可溶于氯 仿，具有贮藏能量、碳仿，具有贮藏能量、碳 源和降低细胞内渗透压源和降低细胞内渗透压 的作用。的作用。 藻青素（藻青素（cyanophycin） 一种内源性氮源贮一种内源性氮源贮 藏物，同时还兼有贮藏物，同时还兼有贮 存能源的作用。通常存能源的作用。通常 存在于蓝细菌中。存在于蓝细菌中。 硫粒（硫粒（sulfur globules） 是硫元素的贮藏体是硫元素的贮藏体 功能：功能： a.a.好氧硫细菌的能源好氧硫

16、细菌的能源 b.b.厌氧硫细菌的电子供体厌氧硫细菌的电子供体 形成：当环境中形成：当环境中H H2 2S S含量高时，在体内含量高时，在体内 积累积累S S；当；当H H2 2S S不足时不足时,S,S氧化成硫酸盐，氧化成硫酸盐， 以提供被菌细胞生命活动所需能量：以提供被菌细胞生命活动所需能量： H2SSSO4-2 淀粉粒和淀粉粒和肝糖肝糖: :都是都是-1-1,4,4或或-1-1,6,6糖苷键的糖苷键的 葡萄糖聚合物。这些贮藏物通常较均匀地分葡萄糖聚合物。这些贮藏物通常较均匀地分 布在细胞质内，颗粒较小。布在细胞质内，颗粒较小。 若这类贮藏物大量存在时，用碘使对其染色若这类贮藏物大量存在时，

17、用碘使对其染色 ，肝糖粒能被碘液染成红色，淀粉粒被碘成，肝糖粒能被碘液染成红色，淀粉粒被碘成 蓝色。蓝色。 脂肪粒：脂肪粒：脂肪粒的折光性较强，它可被脂溶脂肪粒的折光性较强，它可被脂溶 性染料染色；性染料染色；细胞生长旺盛时，脂肪粒增多细胞生长旺盛时，脂肪粒增多 ，细胞遭破坏后，脂肪粒可游离出来。，细胞遭破坏后，脂肪粒可游离出来。 肝糖、淀粉粒、脂肪滴肝糖、淀粉粒、脂肪滴 气泡（气泡（gas vocuoles） 由蛋白质膜构成的充满气体的泡状物。由蛋白质膜构成的充满气体的泡状物。有些细菌细有些细菌细 胞质中含有几个或多个气泡。胞质中含有几个或多个气泡。常见于光合细菌和水生细常见于光合细菌和水生

18、细 菌菌。 气泡的功能：气泡的功能： n调节细胞比重，调节细胞比重，加大菌体的浮加大菌体的浮 力力,借气泡漂浮能力，借气泡漂浮能力，以使其漂以使其漂 浮在合适的水层中，浮在合适的水层中，使无鞭毛菌使无鞭毛菌 在合适的环境中生长。在合适的环境中生长。 n气泡吸收空气，空气中的氧气可气泡吸收空气，空气中的氧气可 供代谢需要。供代谢需要。 例：许多光合细菌和水生细菌、例：许多光合细菌和水生细菌、 盐杆菌常含有气泡。盐杆菌常含有气泡。 磁小体磁小体 (megnetosome) 趋磁细菌细胞中含趋磁细菌细胞中含 有的大小均匀、数目有的大小均匀、数目 不等的不等的Fe3O4颗粒，颗粒， 外有一层磷脂、蛋白

19、外有一层磷脂、蛋白 或糖蛋白膜包裹。或糖蛋白膜包裹。 功能：功能： 导向作用，即导向作用，即 借助鞭毛游向泥、水借助鞭毛游向泥、水 界面微氧环境处生活界面微氧环境处生活 羧酶体羧酶体 (carboxysome) 一些自养细菌细胞一些自养细菌细胞 内的多角形或六角形内内的多角形或六角形内 含物，其大小与噬菌体含物，其大小与噬菌体 相仿，约相仿，约10nm，内含，内含 1,5-二磷酸核酮糖羧化二磷酸核酮糖羧化 酶，在自养细菌的酶，在自养细菌的CO2 固定中起着关键作用。固定中起着关键作用。 长度：一般为：长度：一般为：1313mmmm；生长迅速的细菌在核分裂之后；生长迅速的细菌在核分裂之后 细胞往

20、往来不及分裂细胞往往来不及分裂, ,所以细胞中常有所以细胞中常有2 24 4条染色体，而条染色体，而 生长缓慢的细菌细胞中一般只有生长缓慢的细菌细胞中一般只有1 12 2条染色体，不在染色条染色体，不在染色 体复制时期一般是体复制时期一般是单倍体单倍体。 功能：功能：负载遗传信息。负载遗传信息。 核区（核区（nuclear region or area） 又称核质体、原核、拟核、核基因组又称核质体、原核、拟核、核基因组(genome） 细菌染色体外的共价闭合环状双链细菌染色体外的共价闭合环状双链DNADNA分子分分子分 子量约为子量约为100 100 10 106 6 D. D.携带携带1 1

21、 100 100个基因个基因, , 一个菌细胞可有一至数十个质粒。一个菌细胞可有一至数十个质粒。 质粒的特点质粒的特点 n可以在细胞质中独立于染色体之外（即以游离可以在细胞质中独立于染色体之外（即以游离 状态）存在，也可以插入到染色体上以附加体状态）存在，也可以插入到染色体上以附加体 的形式存在；的形式存在； n在细胞分裂时，可以不依赖于细菌染色体而独在细胞分裂时，可以不依赖于细菌染色体而独 立进行自我复制，也可以插入到细菌染色体中立进行自我复制，也可以插入到细菌染色体中 与染色体一道进行复制；与染色体一道进行复制； n质粒可以通过转化、转导、或接合作用而由一质粒可以通过转化、转导、或接合作用

22、而由一 个细胞转移到另一个细胞，使两个细胞都成为个细胞转移到另一个细胞，使两个细胞都成为 带有质粒的细胞；带有质粒的细胞； n质粒对于细胞生存并不是必要的。质粒对于细胞生存并不是必要的。 质粒的种类质粒的种类 1、大肠杆菌的大肠杆菌的F F因子因子 2 2、细菌抗药质粒（、细菌抗药质粒（R R因子）因子） 3 3、大肠杆菌素质粒（、大肠杆菌素质粒（ColCol因子）因子） 4 4、降解质粒、降解质粒 5 5、ViVi质粒质粒 质粒质粒应用应用基因克隆的载体基因克隆的载体 某些细菌细胞壁外的一层粘液性胶状物质。某些细菌细胞壁外的一层粘液性胶状物质。 根据糖被的形状和厚度的不同，将荚膜分根据糖被的

23、形状和厚度的不同，将荚膜分 为三类：为三类： n荚膜（荚膜（capsulecapsule）：粘液状物质具有一定外形，粘液状物质具有一定外形， 相对稳定地附着在细胞壁外，厚度：相对稳定地附着在细胞壁外，厚度：0.20.2m m。 n粘液层粘液层(slime layer)(slime layer)：粘液物质没有明显的边粘液物质没有明显的边 缘，比荚膜松散缘，比荚膜松散, ,可向周围环境中扩散可向周围环境中扩散, ,增大黏性增大黏性 。 n菌胶团菌胶团(zoogloea):(zoogloea):包裹在细胞群体上的胶状物包裹在细胞群体上的胶状物 质。质。 荚膜（荚膜（capsule） 荚膜荚膜 粘液层

24、粘液层 菌胶团菌胶团 荚膜的观察方法荚膜的观察方法 荧光显微镜荧光显微镜 负染色负染色 荚膜的化学组成荚膜的化学组成 l 大多数细菌的荚膜是多糖，炭疽芽胞杆菌大多数细菌的荚膜是多糖，炭疽芽胞杆菌 、鼠疫耶氏菌等少数菌的荚膜为多肽。、鼠疫耶氏菌等少数菌的荚膜为多肽。 l多糖分子组成和构成的多样化使其结构极多糖分子组成和构成的多样化使其结构极 为复杂，成为血清学分型的基础。为复杂，成为血清学分型的基础。 l 荚膜的形成需要能量，与环境条件有密荚膜的形成需要能量，与环境条件有密 切关系。有荚膜的细菌形成粘液或光滑菌落切关系。有荚膜的细菌形成粘液或光滑菌落 ，失去荚膜后其菌落变为为粗糙型。，失去荚膜后

25、其菌落变为为粗糙型。 荚膜的生理功能荚膜的生理功能 1、荚膜富含水分，可保护细胞免于干燥；、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；、能抵御吞噬细胞的吞噬； 3、为主要表面抗原（、为主要表面抗原（K抗原），是有些病原菌抗原），是有些病原菌 的毒力因子；的毒力因子； 4、能保护菌体免受噬菌体和其他物质（溶菌酶、能保护菌体免受噬菌体和其他物质（溶菌酶 和补体）的侵害；和补体）的侵害； 5、是某些病原菌必须的粘附因子；、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贮藏养料，是细胞外碳源和能源的储备物质 荚膜与生产实践的关系荚膜与生产实践的关系 应用应

26、用： l生产生产代血浆代血浆 l提取黄原胶提取黄原胶 l进行进行污水处理等；污水处理等； l细菌鉴定。细菌鉴定。 危害：危害： 食品变质发粘；增强致病力；造成严重龋齿等。食品变质发粘；增强致病力；造成严重龋齿等。 荚膜的形成条件荚膜的形成条件 （1）荚膜的形成是微生物的遗传特征之一，是）荚膜的形成是微生物的遗传特征之一，是 “种种”的特征。但不是细菌的必要结构，失去荚的特征。但不是细菌的必要结构，失去荚 膜的菌株照样能够生活。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）。养条件的影响（与环境密切相关）。

27、如肠膜明串珠菌如肠膜明串珠菌(Leuconosto mesenterondes)以蔗糖为以蔗糖为 碳源时合成葡聚糖成分的荚膜碳源时合成葡聚糖成分的荚膜 。 光滑光滑 型菌型菌 落落 粗糙粗糙 型菌型菌 落落粘液粘液 型菌型菌 落落 鞭毛（鞭毛（Flagellum) 生长在某些细菌体表的长丝状蛋白质附属物，称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，具有为鞭毛，其数目为一至数条，具有运动功能运动功能。 鞭毛一般长度为鞭毛一般长度为1520um直径为直径为0.01 0.02um 观察鞭毛的方法观察鞭毛的方法: 鞭毛染色后用普通光学显微镜观察鞭毛染色后用普通光学显微镜观察

28、 电镜观察电镜观察 判断鞭毛有无的方法判断鞭毛有无的方法: 半固体培养基半固体培养基 平板培养菌落边缘平板培养菌落边缘 鞭毛的类型鞭毛的类型 鞭毛的结构鞭毛的结构 单 根一 束 单 端 单 根一 束 双 端 端端 生生周周 生生 侧 生 鞭鞭 毛毛 的的 着着 生生 方方 式式 点击观看演示动点击观看演示动 画画 鞭毛运动与细菌的趋避性运动鞭毛运动与细菌的趋避性运动 趋避性运动：趋避性运动： 化学趋避性运动化学趋避性运动 氧趋避性运动氧趋避性运动 光趋避性运动光趋避性运动 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

29、 的鞭毛蛋白亚基沿央孔 道（直径为20nm）螺旋状缭绕而成。 某些菌体表面存在的短而多的某些菌体表面存在的短而多的 附属物。比鞭毛更短、更细，且附属物。比鞭毛更短、更细，且 又直又硬。数量很多，又直又硬。数量很多，不具有不具有运运 动功能，但与细菌的致病、吸附动功能，但与细菌的致病、吸附 等有关等有关 菌毛（菌毛（pili)pili) 某些细菌生长到一定阶段或在一定环境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

30、特或圆柱形的，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殊结构，称为芽胞。芽胞成熟后可自行从芽芽 胞囊胞囊中释放出来。因芽胞的形成都是在细胞中释放出来。因芽胞的形成都是在细胞 内，故又称内生孢子内，故又称内生孢子。 芽孢芽孢(endospore/spore) v产产芽孢细菌的种类芽孢细菌的种类 v芽孢的构造芽孢的构造 v芽孢的特性芽孢的特性 v芽孢形成芽孢形成 v芽孢萌发芽孢萌发 v研究研究芽孢的意义芽孢的意义 v伴孢晶体伴孢晶体 Life cycle of an endospore -forming bacterium vegetative cell vegetativ

31、e cell sporulating cell spore outgrowth spore germination 芽孢的形态及着生位置是细菌鉴定的重要指标芽孢的形态及着生位置是细菌鉴定的重要指标 在杆菌中能形成芽孢的种类在杆菌中能形成芽孢的种类较多，在球菌较多，在球菌 和螺旋菌中只有少数菌种可形成芽孢。和螺旋菌中只有少数菌种可形成芽孢。 产生芽孢的几个属：产生芽孢的几个属： ( (Bacillus)Bacillus)芽孢杆菌属芽孢杆菌属 ( (Clostridium)Clostridium)梭状芽孢杆菌属梭状芽孢杆菌属 (Sporosarcina)(Sporosarcina)芽孢八叠球菌属芽

32、孢八叠球菌属 能形成芽孢的细菌种类能形成芽孢的细菌种类 芽孢的外壁层厚而致密，主要成分为脂蛋白，芽孢的外壁层厚而致密，主要成分为脂蛋白， 通透性差通透性差, ,不易着色。不易着色。 核心含有大量的核心含有大量的DNADNA、RNARNA、蛋白质酶等物质，蛋白质酶等物质， 还含有还含有2,62,6吡啶二羧酸吡啶二羧酸（DPADPA）,DPA,DPA是芽孢特是芽孢特 有的成分。一般以有的成分。一般以 DPACaDPACa的形式存在的形式存在。 皮层主要含芽孢肽聚糖、皮层主要含芽孢肽聚糖、 DPACaDPACa，皮层体积皮层体积 大，比较致密。大，比较致密。 芽孢平均含水量低芽孢平均含水量低, ,约

33、约40%.40%. 芽孢的组成和结构芽孢的组成和结构 芽孢有多层结构，主要包括孢外壁、芽孢芽孢有多层结构，主要包括孢外壁、芽孢 衣、皮层和核心。衣、皮层和核心。 细菌芽孢构造的 模式图 孢外壁 芽孢壳 皮 层 芽孢质 芽孢核区 芽孢膜 芽孢壁 核心 芽孢的形成过程 对高温、干燥、辐射、化学药物有强大的对高温、干燥、辐射、化学药物有强大的 抵抗力。抵抗力。 含水量低、壁厚而致密，通透性差含水量低、壁厚而致密，通透性差, ,不易不易 着色，折光性强。着色，折光性强。 芽胞内新陈代谢几乎停止，处于休眠状态芽胞内新陈代谢几乎停止，处于休眠状态 ，但保持潜在，但保持潜在萌发萌发力。力。 一个芽孢萌发只产

34、生一个营养状态的细胞一个芽孢萌发只产生一个营养状态的细胞 。 芽孢的特性芽孢的特性 PropertyVegetative cellsEndospores Surface coats Typical Gram-positive murein cell wall polymer Thick spore coat, cortex, and peptidoglycan core wall Microscopic appearanceNonrefractileRefractile Calcium dipicolinic acidAbsentPresent in core Cytoplasmic wate

35、r activity HighVery low Enzymatic activityPresentAbsent Macromolecular synthesis PresentAbsent Heat resistanceLowHigh Resistance to chemicals and acids LowHigh Radiation resistanceLowHigh Sensitivity to lysozymeSensitiveResistant Sensitivity to dyes and staining SensitiveResistant Table Differences

36、between endospores and vegetative cells 芽孢抗热机制芽孢抗热机制 目前尚不清楚，但可能与以下因素目前尚不清楚，但可能与以下因素 有关，如含水量低、壁厚而致密，芽孢有关，如含水量低、壁厚而致密，芽孢 中的酶分子量小，比较耐热。过去还曾中的酶分子量小，比较耐热。过去还曾 认为芽孢抗热与认为芽孢抗热与DPADPA有关，现在已否认了有关，现在已否认了 这种假设。这种假设。 伴胞晶体（伴胞晶体（parasporal crystal） 少数芽孢杆菌，如少数芽孢杆菌，如Bacillus thuringiensisBacillus thuringiensis （苏云金芽

37、孢杆菌）在形成芽孢的同时，会在芽（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（孢旁形成一个菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体（ 即即内毒素）称为伴胞晶体。它的干重可达芽孢内毒素）称为伴胞晶体。它的干重可达芽孢 囊的约囊的约30%30%，由，由1818种氨基酸组成，大小约种氨基酸组成，大小约0.6-0.6- 2.0m2.0m。伴胞晶体对。伴胞晶体对200200多种昆虫尤其是鳞翅目昆多种昆虫尤其是鳞翅目昆 虫的幼虫有毒杀作用，因此可以用做虫的幼虫有毒杀作用，因此可以用做生物农药生物农药。 伴孢晶体伴孢晶体 鳞翅目幼虫口服鳞翅目幼虫口服 伴孢晶体在肠道迅速溶解（中肠伴孢晶体在肠道迅速溶解（中肠 pH 为为9.0-10.5） 吸附于上皮细胞，引起渗透性丧失，肠道穿孔吸附于上皮细胞，引起渗透性丧失，肠道穿孔 肠道中的碱性溶液进入血液，后者肠道中的碱性溶液进入血液，后者 pH升高，昆虫全身麻痹而死亡升高，昆虫全身麻痹而死亡 研究芽孢的意义研究芽孢的意义 l细菌分类、鉴定中的重要形态学指标细菌分类、鉴定中的重要形态学