第1章 原核微生物-1

1、第一章第一章 原核微生物原核微生物 学习目标学习目标 1 1、了解细菌的各部分构造、结构与功能；、了解细菌的各部分构造、结构与功能； 2 2、掌握革兰氏染色法步骤、机制；、掌握革兰氏染色法步骤、机制； 3 3、了解菌落的定义、各类原核微生物的菌落、了解菌落的定义、各类原核微生物的菌落 特征；特征； 第一章第一章 原核微生物原核微生物 第一节第一节 细菌细菌 第二节第二节 放线菌放线菌 第三节第三节 蓝细菌蓝细菌 第四节第四节 支原体、立克次氏体和衣原体支原体、立克次氏体和衣原体 一、支原体支原体 二、立克次氏体立克次氏体 三、衣原体衣原体 微生物根据不同的进化水平和性状上的差异微生物根据不同的

2、进化水平和性状上的差异 可分为可分为原核微生物、真核微生物和非细胞微原核微生物、真核微生物和非细胞微 生物生物三类。三类。 原核生物：原核生物：细胞核无核膜包裹，只有裸露的细胞核无核膜包裹，只有裸露的 DNADNA的原始单细胞生物，即广义的细菌。的原始单细胞生物，即广义的细菌。 据外表特征据外表特征 原核生物原核生物 可分为可分为 6 6 类：细菌类：细菌 （狭义）、放线菌、蓝细菌、支原体、立克（狭义）、放线菌、蓝细菌、支原体、立克 次氏体和衣原体。（三菌三体）。次氏体和衣原体。（三菌三体）。 体小而细 形简而短(球、杆、螺旋) 是一类是一类 壁坚而韧 单细胞原核生物 二等分裂 水生性很强 细

3、菌细菌 第一节第一节 细菌细菌(bacteria） 一、细菌细胞的形态构造及其功能一、细菌细胞的形态构造及其功能 (一一) 形态和大小形态和大小 球状球状 1 形态形态 杆状杆状 螺旋状螺旋状 单、双链单、双链(分裂面二分裂面二) 四联球菌四联球菌(分裂面二分裂面二) 八叠球菌八叠球菌(分裂面三分裂面三) 葡萄球菌葡萄球菌(分裂面多分裂面多) 金黄色葡萄球菌 第第1章章 原核微生物原核微生物 脑膜炎奈瑟菌脑膜炎奈瑟菌 双球菌双球菌(diplococcus) 肺炎链球菌肺炎链球菌 链球菌链球菌(streptococcus) 第第1章章 原核微生物原核微生物 葡萄球菌葡萄球菌 第第1章章 原核微生

4、物原核微生物 四联球菌四联球菌 第第1章章 原核微生物原核微生物 八叠球菌八叠球菌 第第1章章 原核微生物原核微生物 杆菌的形态多样杆菌的形态多样 杆菌杆菌(bacillus) 两端齐平两端齐平 炭疽芽孢杆菌炭疽芽孢杆菌 两端尖细两端尖细 白喉棒状杆菌白喉棒状杆菌 第第1章章 原核微生物原核微生物 短杆菌短杆菌长杆菌长杆菌梭状芽孢杆菌梭状芽孢杆菌 杆菌(bacillus) 炭疽病的病原菌炭疽病的病原菌 -炭疽杆菌炭疽杆菌 炭疽芽孢杆菌炭疽芽孢杆菌 3-10 m3-10 m 第第1章章 原核微生物原核微生物 电子显微镜下的结核菌 （绿色的就是结核杆菌） 杆菌 动物宿主细胞感染杆菌濒临死亡 电镜照

5、片 杆菌杆菌(bacillus) 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。 炭疽芽孢杆菌炭疽芽孢杆菌 3-10 3-10 mm 大大 中中 大肠埃希菌大肠埃希菌 2-3 2-3 mm 小小 布鲁菌布鲁菌 0.6-1.5 0.6-1.5 mm 第第1章章 原核微生物原核微生物 双歧杆菌双歧杆菌 分枝杆菌分枝杆菌 第第1章章 原核微生物原核微生物 螺旋菌螺旋菌 弧菌弧菌(vibrio)6圈圈 畸形 物理化学因素影响(阻碍细胞发育) 异常形 营养条件影响 衰颓形：菌龄 螺形菌(spiral bacterium) 弧菌弧菌 螺菌螺菌 螺杆菌螺杆菌 第第1章章 原核微生物

6、原核微生物 球菌球菌:直径表示直径表示 （0.5-2.0m） 杆菌杆菌:宽宽长表示长表示 （0.5-1.0 1.0-5.0m） 螺旋菌螺旋菌:宽宽弯曲长度表示弯曲长度表示 （0.5-2.03.0-50m） 2 细菌细胞大小细菌细胞大小 第第1章章 原核微生物原核微生物 观察细菌的方法 观察工具 观察方法 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 microorganisms can be observed using a microscope 钩端螺旋体钩端螺旋体(暗视野显微镜暗视野显微镜) 相差显微镜实拍图相差显微镜实拍图:细菌细菌 荧光抗体染

7、色：大肠杆菌 电子显微镜下大肠杆菌 用显微镜观察细菌的方法 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 (p15） （二（二 ）细菌的细胞构造（）细菌的细胞构造（p15） 1 细菌细胞的一般构造细菌细胞的一般构造 (1)细胞壁细胞壁 (2)细胞膜和间体细胞膜和间体 (3)细胞质细胞质 (4)核质体核质体 2 细菌细胞的特殊构造细菌细胞的特殊构造 (1)荚膜荚膜 (2)鞭毛鞭毛 (

8、3)芽孢芽孢 (1) 细胞壁细胞壁 (cell wall ) 位于细胞最外的一层厚实、坚韧的外被，主要由位于细胞最外的一层厚实、坚韧的外被，主要由 肽聚糖肽聚糖构成，有固定外形和保护细胞等多种功能。构成，有固定外形和保护细胞等多种功能。 细胞壁的功能 （p16） 固定细胞外形和提高机械强度，使其免受渗透 压等外力的损伤 为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需 阻拦大分子有害物质进入细胞 赋予细菌特定的抗原性以及对抗生素和噬菌 体的敏感性 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

9、壁酸 肽聚糖单体肽聚糖单体（p17） 双糖单位双糖单位 N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺(G) N-乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸(M) 肽尾肽尾 短肽短肽(45个氨基酸个氨基酸) 肽桥肽桥 15个氨基酸个氨基酸 肽聚糖肽聚糖 (peptidoglycan) some amino acids are not observed in proteins 溶菌酶作用点溶菌酶作用点 N-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺 N-乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸 青霉素作用点青霉素作用点 Penicillin kills bacteria by interfering with the ability to synthesize cell wa

10、ll. In this sequence, Escherichia coli were incubated in penicillin for 30 minutes. The bacteria lengthen, but cannot divide. Eventually the weak cell wall ruptures (last panel). 磷壁酸磷壁酸 特有的特有的 同肽聚糖混在一起的同肽聚糖混在一起的 是一类是一类 分子比较短分子比较短(69个个) 的的多聚物多聚物 以以 甘油磷壁酸甘油磷壁酸 为主链为主链 核糖醇磷壁酸核糖醇磷壁酸 功能功能 G+抗原抗原(表面抗原决定因表面

11、抗原决定因子为磷壁酸子为磷壁酸) 噬菌体的吸附位点噬菌体的吸附位点 聚集阳离子聚集阳离子Mg2+ 保持胞壁透性保持胞壁透性 激活酶活性激活酶活性 G- 细菌的细胞壁细菌的细胞壁 （p18-p19) G-的细胞壁是多层。肽聚糖薄只有的细胞壁是多层。肽聚糖薄只有1-2层分子构成层分子构成2- 3 nm，约占细胞，约占细胞10%。成分多（含脂多糖、脂蛋白）。成分多（含脂多糖、脂蛋白） 没有磷壁酸。与没有磷壁酸。与G+的差别：肽尾的第三个氨基酸为内的差别：肽尾的第三个氨基酸为内 消旋消旋2氨基庚氨基庚2酸，没有特殊的肽桥，前后两个单体间酸，没有特殊的肽桥，前后两个单体间 的联系仅由甲肽尾的第四个氨基酸

12、与乙肽尾的第三个的联系仅由甲肽尾的第四个氨基酸与乙肽尾的第三个 氨基酸相连。因而氨基酸相连。因而G- G+ 细菌的细胞壁肽聚糖网状结细菌的细胞壁肽聚糖网状结 构和致密度有明显的差别。构和致密度有明显的差别。 G- 和和 G+ 细菌肽聚细菌肽聚 糖单体结糖单体结 构的差别构的差别 （p19） G- 细菌的外膜（细菌的外膜（p19) G-细菌外膜上的特有的化学成分：细菌外膜上的特有的化学成分：脂多糖（脂多糖（LPS） 结构复杂，由类脂类脂A、核心多糖、核心多糖、O-特异侧链特异侧链 组成。 第第1章章 原核微生物原核微生物 脂多糖脂多糖(LPS) Lipopolysaccharides (LPSs

13、) consist of three parts lipid A core polysaccharide O side chain (O antigen) G-细胞壁的类脂细胞壁的类脂A G-细胞壁的蛋白质细胞壁的蛋白质（多种蛋白，如基质蛋白和外壁（多种蛋白，如基质蛋白和外壁 蛋白）蛋白） 使外壁层具有分子筛的功能；特异性的运送蛋白，加固使外壁层具有分子筛的功能；特异性的运送蛋白，加固 细胞壁；细胞壁； 周质空间周质空间：又称壁膜空间指细胞壁与细胞膜之间狭：又称壁膜空间指细胞壁与细胞膜之间狭 窄空隙，内含多种蛋白及酶窄空隙，内含多种蛋白及酶 周质空间 Periplasmic space gap

14、 between plasma membrane and cell wall (gram-positive bacteria) or between plasma membrane and outer membrane (gram-negative bacteria) periplasm substance that occupies periplasmic space 细胞壁缺陷细菌细胞壁缺陷细菌（p23 ）：）： 缺壁突变缺壁突变L型细菌型细菌 实验室或宿实验室或宿 主体内形成主体内形成 基本去尽基本去尽原生质体（原生质体（G+） 缺缺 壁壁 人工去壁人工去壁 细细 菌菌 部分去除部分去除

15、球状体（球状体（G-） 在自然界长期进化中形成在自然界长期进化中形成支原体支原体 细胞壁缺陷细菌细胞壁缺陷细菌 细胞壁缺陷型细胞壁缺陷型:细胞壁缺损或无细胞壁的细菌。细胞壁缺损或无细胞壁的细菌。 1. 原生质体原生质体（Protoplast）人工条件下用）人工条件下用 溶菌酶或溶菌酶或 青霉素去除细胞壁后的膜内物。由革兰氏阳性菌形青霉素去除细胞壁后的膜内物。由革兰氏阳性菌形 成的成的 2.球状体或原生质球球状体或原生质球(sphaeroplast)由革兰氏阴性菌形由革兰氏阴性菌形 成的残留部分细胞壁的原生质体。成的残留部分细胞壁的原生质体。 3 .L型细菌型细菌(Strptobacillus

16、moniliformis)自发突变而自发突变而 形成的细胞壁缺损的细菌。革兰氏阳性菌或革兰氏形成的细胞壁缺损的细菌。革兰氏阳性菌或革兰氏 阴性菌均可形成。阴性菌均可形成。 4.支原体支原体 细胞壁缺陷型特点细胞壁缺陷型特点 革兰氏染色（革兰氏染色（p23p23） 革兰氏染色革兰氏染色 1884 年丹麦医生年丹麦医生C.Gram 发明鉴别不同类型发明鉴别不同类型 细菌的染色方法（细菌的染色方法（G- G+） 革兰染色法的步骤：革兰染色法的步骤： 涂片涂片风干风干 固定固定结晶紫结晶紫 碘液碘液95%乙醇乙醇复红复红 结晶紫结晶紫 碘液碘液 95%乙醇乙醇 1min1min 1min 脱脱 色色

17、革兰氏阳性革兰氏阳性 革兰氏阴性革兰氏阴性 革兰氏染色法的机理革兰氏染色法的机理（重点（重点 P23）：）： G G细胞壁成分的区别 成 分 肽聚糖肽聚糖 磷壁酸 类脂质 蛋白质 占细胞壁干重的% 含量很高（含量很高（30-95） 含量较高（50） 一般无（2） 0 含量很低（含量很低（5-20） 0 含量较高（-20） 含量较高 G G 1.通过结晶紫初染和碘液媒染，在任何细菌的细胞膜内 都可形成不溶于水的结晶紫碘复合物。 2.革兰氏阳性细胞菌因壁厚，肽聚糖网的层次多和结 构致密，以及不含类脂等原因，用脱色剂（乙醇或丙酮 等）处理后， 可把结晶紫碘复合物仍阻拦在细胞内， 故呈现紫色。 3.革

18、兰氏阴性菌细胞壁薄，外膜层类脂含量高（脂多糖、 脂蛋白），以及肽聚糖层薄且交联松散，故用脱色剂乙 醇处理后，以类脂为主的外膜迅速溶解薄而松散的肽聚 糖不能阻挡染色剂的溶出，这种无色的细胞再经沙黄 （番红）复染，就呈现红色 细胞壁与革兰氏染色 Procedures of Gram Staining Gram Stain of Staphylococcus aureus Gram Stain of Escherichia coli A Gram Stain of a Mixture of Gram-Positive and Gram-Negative Bacteria （2 2 ） 细胞膜（细胞膜

19、（p23p23） 又称质膜，是紧贴细胞壁内侧的一层有磷脂又称质膜，是紧贴细胞壁内侧的一层有磷脂 和蛋白质组成的柔软、富有弹性的半透性选择性和蛋白质组成的柔软、富有弹性的半透性选择性 薄膜。薄膜。 功能功能 (p24） 渗透作用、层析作用渗透作用、层析作用 主动运输主动运输 合成基地合成基地 三基地三基地 产能基地产能基地 酶基地酶基地 助鞭毛运动助鞭毛运动 间体 mesosome 由细胞膜内褶形成的由细胞膜内褶形成的 一种管状、层状或囊状一种管状、层状或囊状 结构，一般位于细胞分结构，一般位于细胞分 裂部位或其邻近，功能裂部位或其邻近，功能 主要是促进细胞间隔的主要是促进细胞间隔的 形成并与遗

20、传物质的复形成并与遗传物质的复 制及其相互分离有关制及其相互分离有关。 (3) 细胞质细胞质 (Cytoplasm) （p25) 透明粘液状物质透明粘液状物质 核酸、蛋白质、脂类、糖核酸、蛋白质、脂类、糖 无机盐、水无机盐、水 C源源 糖原糖原 有机有机 PHB(聚聚 -羟丁酸羟丁酸) 藻青素藻青素 储藏物储藏物 N源源 核糖体核糖体 多肽多肽 细胞内含物细胞内含物 无机无机 异染颗粒异染颗粒 硫磺硫磺 气泡气泡 类囊体类囊体 羧酶体羧酶体 功能功能 由由- -丁酸单位形丁酸单位形 成的直链聚合物，集成的直链聚合物，集 合成高度折射性的小合成高度折射性的小 球状物，随细胞老化球状物，随细胞老化

21、 更加突出。更加突出。 异染粒异染粒 偏聚磷酸盐偏聚磷酸盐 多聚磷酸盐多聚磷酸盐 这些颗粒可以用很多碱性这些颗粒可以用很多碱性 染料染色。如用甲苯胺蓝染色染料染色。如用甲苯胺蓝染色 时同多聚磷酸盐结合成淡红紫时同多聚磷酸盐结合成淡红紫 色色 储藏能源和磷源储藏能源和磷源 降低渗透压降低渗透压 菌种鉴定菌种鉴定 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 气气 泡泡 功能 使细胞具浮力使细胞具浮力 有利于吸收溶解氧有利于吸收溶解氧 细胞内含物细胞内含物 （p27）

22、（4）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 功能：负载遗传信息 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 2. 细菌的特殊构造细菌的特殊构造 （p27） （1）细菌的糖被）细菌的糖被 c、 成分成分：主要是多糖、多肽或蛋白质，尤以：主要是多糖、多肽或蛋白质，尤以多糖多糖居多。居多。