第一章-原核微生物课件

1、第一章第一章 原核微生物形态、构造和功能原核微生物形态、构造和功能第一节 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（一）形状、大小和染色反应（二）构造（三）细菌的繁殖方式第一节第一节 细菌（细菌（Bacteria）一、细菌的形态构造及其功能二、细菌的群体形态球菌(Coccus)杆菌(Bacillus)螺旋菌(Spirlla)其他形状的细菌（一）细胞的形状、大小和染色反应（一）细胞的形状、大小和染色反应1.形状形状细菌的基本形状细菌的基本形状(一一)细胞的形状、大小和染色反应细胞的形状、大小和染色反

2、应1.形状形状-基本形状基本形状单球菌单球菌双球菌双球菌链球菌链球菌球菌分裂后的子细胞的连接方式球菌分裂后的子细胞的连接方式(一一)细胞的形状、大小和染色反应细胞的形状、大小和染色反应1.形状形状-球菌球菌八叠球菌八叠球菌四联球菌四联球菌葡萄球菌葡萄球菌球菌分裂后的子细胞的连接方式球菌分裂后的子细胞的连接方式(一一)细胞的形状、大小和染色反应细胞的形状、大小和染色反应1.形状形状-球菌球菌梭状芽孢杆菌梭状芽孢杆菌短杆菌短杆菌长杆菌长杆菌(一一)细胞的形状、大小和染色反应细胞的形状、大小和染色反应1.形状形状杆菌杆菌杆菌的基本形状杆菌的基本形状(一一)细胞的形状、大小和染色反应细胞的形状、大小和

3、染色反应1.形状形状螺旋菌螺旋菌 螺旋不满一圈称为弧菌螺旋不满一圈称为弧菌(vibrio)(vibrio)，满，满2626环称环称为螺旋菌为螺旋菌(spirllum)(spirllum)，旋转周数在，旋转周数在6 6环以上的称为环以上的称为螺旋体螺旋体(spirochaeta)(spirochaeta)。螺旋菌螺旋菌弧菌弧菌螺旋体螺旋体(一一)细胞的形状、大小和染色反应细胞的形状、大小和染色反应1.形状形状细菌的特殊形态细菌的特殊形态柄细菌柄细菌 肾形菌肾形菌 臂微菌臂微菌 网格硫细菌网格硫细菌 贝日阿托氏贝日阿托氏菌菌(丝状丝状) 具子实体的粘细菌具子实体的粘细菌(一一)细胞的形状、大小和染

4、色反应细胞的形状、大小和染色反应1.形状形状细菌的异常形态细菌的异常形态结核杆菌的异常形态结核杆菌的异常形态结核杆菌的正常形态结核杆菌的正常形态(一一)细胞的形状、大小和染色反应细胞的形状、大小和染色反应2.大小大小(1)(1)测量：测量：测微尺测微尺(2)(2)长度单位：长度单位： 微米微米(m)(m) (3)(3)表示：表示： 球菌球菌: :直径直径0.5-1.0 0.5-1.0 m 杆菌杆菌: :宽宽( (0.5-1.0 m )长长 螺菌螺菌: :宽、长、螺距宽、长、螺距细胞结构的光学鉴定方法：染色细胞结构的光学鉴定方法：染色 简单染色简单染色 革兰氏染色法革兰氏染色法 芽孢染色法芽孢染

5、色法 荚膜染色法荚膜染色法 鞭毛染色法鞭毛染色法(一一)细胞的形状、大小和染色反应细胞的形状、大小和染色反应3.染色反应染色反应(一）细胞的形状、大小和染色反应一）细胞的形状、大小和染色反应3.染色反应染色反应简简 单单 染染 色色 法法（一）细胞的形状、大小和染色反应（一）细胞的形状、大小和染色反应3.染色反应染色反应C.GramC.Gram 丹麦医生丹麦医生步骤：步骤： 涂片固定；涂片固定； 结晶紫初染结晶紫初染1min1min； 碘液媒染碘液媒染1min1min； 95%95%乙醇脱色乙醇脱色0.5min0.5min； 番红复染番红复染2min2min。 结果结果: : 阳性菌阳性菌紫色

6、；紫色； 阴性菌阴性菌红色。红色。革革 兰兰 氏氏 染染 色色 法法(一一)细胞的形状、大小和染色反应细胞的形状、大小和染色反应3.染色反应染色反应 背景着色，菌背景着色，菌体不着色，多用于体不着色，多用于荚膜的观察。荚膜的观察。背背 景景 染染 色色 法法（二）细菌细胞的构造 （二）细菌细胞的结构细胞壁细胞壁以内的构造原生质体细胞壁以外的构造Cncnc-micro1.细菌细胞壁细菌细胞壁革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌细胞壁成分比较 成分 占细胞壁干重的%革兰氏阳性细菌革兰氏阴性细菌 肽聚糖 磷壁酸 类脂质 蛋白质含量很高（3095）含量较高（50）一般无（2） 无含量很低（520） 无含量较

7、高（20）含量较高u细胞壁的基本骨架细胞壁的基本骨架肽聚糖肽聚糖 u肽聚糖：是由肽聚糖：是由 N乙酰胞壁酸（乙酰胞壁酸（NAM）和和N乙酰葡糖胺（乙酰葡糖胺（NAG）以及少数氨）以及少数氨基酸短肽链组成的亚单位聚合而成的大基酸短肽链组成的亚单位聚合而成的大分子复合体。分子复合体。u肽聚糖单体：是由肽聚糖单体：是由NAG 、 NAM 、肽尾、肽尾、肽桥构成。肽桥构成。细菌细胞壁的结构：细菌细胞壁的结构：革兰氏阳性细菌肽聚糖单体革兰氏阴性细菌肽聚糖单体细胞壁的基本骨架细胞壁的基本骨架肽聚糖肽聚糖细胞壁的基本骨架细胞壁的基本骨架肽聚糖肽聚糖细菌细胞壁的结构细菌细胞壁的结构v革兰氏阳性菌细胞壁：革兰氏

8、阳性菌细胞壁：由肽聚糖和磷壁酸组成由肽聚糖和磷壁酸组成 磷壁酸：磷壁酸：占40%。G+菌所特有,其主链由数十个磷酸甘油或磷酸核糖醇组成,有的还有由DAla和还原糖组成的侧链。肽聚糖肽聚糖:占3070% ,不同菌种中肽聚糖(肽链)组分不同。磷壁酸的功能因带负电荷，故可与环境中的Mg等阳离子结合，提高这些离子的浓度，以保证细胞膜上一些合成酶维持高活性的需要。保证革兰氏阳性致病菌与其宿主间的粘连赋于革兰氏阳性细菌以特异的表面抗原提供某些噬菌体以特异的吸附受体贮藏磷原素调节细胞内自溶素（autolysin）的活力防止细胞死亡细菌细胞壁的结构细菌细胞壁的结构v革兰氏阴性菌细胞壁：革兰氏阴性菌细胞壁：分内

9、壁层和外壁层。分内壁层和外壁层。 内壁层：内壁层：紧贴胞膜,仅由23层肽聚糖分子构成,占细胞壁干重5 10%,无磷壁酸。外壁层：外壁层：位于肽聚糖层的外部。 脂多糖; 脂蛋白、 包括: 蛋白质层: 基质蛋白、 外壁蛋白; 磷脂.G+和G-细菌细胞壁Peptidoglycan is found only in bacteriaKeeps cells from lysing, due to turgor pressure细胞壁的功能固定细胞外形协助鞭毛运动保护细胞免受外力的损伤为正常细胞分裂所必需阻拦有害物质进入细胞与细菌的抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性密切相关Cncnc-micro 细 胞 壁

10、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LPS类脂A：2个N乙酰葡糖胺及5个长链脂肪酸核心多糖区O特异侧链：多个4Hex单位，内含半乳糖、鼠李糖 甘露糖、阿比可糖(Abq)等内核心区3个2酮3脱氧辛糖酸3个L甘油甘露庚糖外核心区：5个己糖（Hex），包括葡糖胺、 半乳糖、葡萄糖 脂多糖（Lipolysaccharide)的组成Cncnc-microROR1、R2一般为3羟基豆蔻酸CH2OROCH2PO4PO4NH|R1NH|R2OR1、6O特异侧链 核心多糖R可有3种： 月桂酸基 棕榈酸基 豆蔻酰豆

11、蔻酸基类脂A是G-内毒素的基础脂多糖功能是革兰氏阴性细菌致病物质内毒素的物质基础与磷酸相似，也有吸附Mg+、Ca2+等阳离子以提高这些离子在细胞表面的浓度的用；由于LPS结构的变化，决定了革兰氏阴性细胞表面抗原决定簇的多样性；是许多噬菌体在细胞表面的吸附受体。具有近控制某些物质进出细胞的部分选择性屏障功能。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Cncnc-micro2.细胞壁以内的构造原生质体细胞质膜（cell membrane）细胞质和内含物(cytoplasm and inclusion body) 核区(nu

12、clear region or area)特殊的休眠构造芽孢(endospore,spore)细胞膜液体镶嵌模型细胞膜(cell membrane)镶嵌蛋白疏水性尾部极性头部糖基细胞膜液体镶嵌模型abcde 膜蛋白在生物膜中的分布和种类 a: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:脂双分子层细胞膜组成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

13、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。Cncnc-micro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Cncnc-micro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羟丁酸：

14、 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Cncnc-micro红色螺菌的电子显微镜图片Poly-hydroxybutyrate,PHB磁小体(megnetosome)Cncnc-micro1975年由R P BlakemoreD 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20100nm,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

15、体等功能 导向作用，即借助鞭毛游向泥、水界面微氧 我 环境处生活实用前景： 生产磁性定向药物或抗体，以及制造生物传感器气泡（gas vocuoles）Cncnc-micro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0.21.0um75nm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(Chromosomes)质粒(circular covalently closed DNA

16、 )质粒功能Cncnc-microR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核区（nuclear region or area）Cncnc-micro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14个细菌除在染色体复制时间内呈双倍体外,一般均为单倍体枯草芽孢杆菌芽孢spores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

17、在普通条件下可保持几年至几十年的生活力。芽孢(endospore/spore)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 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内毒素，称为伴孢晶体。实用意义：细菌杀虫剂生物农药3.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）

18、鞭毛菌毛性毛糖被糖被(glycocalyx)包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质，称为糖被。糖被的有无、厚薄与菌种遗传性有关，还与环境条件（特别是营养）密切相关。糖被按其有无固定层次、层次薄厚又可分为荚膜、微荚膜,粘液层,和菌胶团。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Cncnc-micro细菌糖被实用意义鉴定菌种提取葡聚糖“代血浆”胞外

19、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1520um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Pseudomdnas fluorescens 的电镜照片鞭毛细菌线毛与鞭毛的电子显微镜图片电镜下的大肠杆菌（示鞭毛）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 4.5n

20、m 的鞭毛蛋白亚基沿央孔道（直径为20nm）螺旋状缭绕而成。鞭毛丝S-M环L环P环鞭毛杆钩形鞘外壁层 肽聚糖层周质空间G细菌鞭毛基体和 钩 形 鞘 结 构细胞膜Fli蛋白Mot蛋白 运动的鞭毛菌毛（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0.010.02270um一般由3股鞭毛蛋白链紧密绞1数百根 成绳状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0.0070.0090.520um由菌毛蛋白亚基卷成中1数百根 空螺旋附着，接合细胞

21、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（三）细菌的繁殖（三）细菌的繁殖细菌的繁殖：在合适条件下，通过连续的生细菌的繁殖：在合适条件下，通过连续的生物合成和平衡生长，细胞体积、重量不断增物合成和平衡生长，细胞体积、重量不断增大，最终导致繁殖。大，最终导致繁殖。1.裂殖裂殖二分裂二分裂2.芽殖芽殖DNA结合位点细菌繁殖方式菌落特征：菌落特征：大小、形状、大小、形状、隆起形状、边缘和表面状隆起形状、边缘和表面状况

22、、颜色、黏度、硬度、况、颜色、黏度、硬度、透明度等。透明度等。二、细胞的群体形态二、细胞的群体形态（菌落形态、斜面菌苔、液体培（菌落形态、斜面菌苔、液体培养形态）养形态）（1）菌落：菌落：微生物单细胞在平板培养基上生长繁殖，微生物单细胞在平板培养基上生长繁殖，形成肉眼能看到的，具有一定形态特征的群体。形成肉眼能看到的，具有一定形态特征的群体。二、细胞的群体形态二、细胞的群体形态（菌落形态、斜面菌苔、（菌落形态、斜面菌苔、液体培养形态）液体培养形态） （2）菌苔：）菌苔：在斜面培养基上划线接种，培养在斜面培养基上划线接种，培养3-5天形天形成的培养物。成的培养物。菌苔特征：菌苔特征：隆起形状、表

23、面形隆起形状、表面形状、表面光泽、质状、表面光泽、质地、颜色等。地、颜色等。二、细胞的群体形态二、细胞的群体形态（菌落形态、斜面菌苔（菌落形态、斜面菌苔、液体培养形态）、液体培养形态） （2）液体培养：）液体培养：培养培养1-3天后，观察液体培养基表天后，观察液体培养基表面生长状态面生长状态培养特征：培养特征：混浊程度，混浊程度，沉淀形态，有无气泡、沉淀形态，有无气泡、颜色等。颜色等。反映微生物与氧气的关系反映微生物与氧气的关系第二节第二节 放线菌放线菌 介于细菌与丝状真菌之间而又接近于细介于细菌与丝状真菌之间而又接近于细菌的一类多核单细胞的丝状原核生物。菌的一类多核单细胞的丝状原核生物。细胞

24、结构细胞结构: 无细胞器无细胞器,无核膜无核膜形态：无隔菌丝体形态：无隔菌丝体细胞组分：细胞壁含磷壁酸细胞组分：细胞壁含磷壁酸基本特征基本特征第二节第二节 放线菌放线菌一、放线菌的形态结构一、放线菌的形态结构不同类型的孢子丝不同类型的孢子丝灰色链霉菌的直形孢子链灰色链霉菌的直形孢子链玫瑰花链霉菌能登亚种玫瑰花链霉菌能登亚种的螺旋形孢子链（下）的螺旋形孢子链（下）不同类型的孢子不同类型的孢子二、放线菌的菌落特征二、放线菌的菌落特征第二节第二节 放线菌放线菌放大镜下可见菌落外围具辐射状菌丝。放大镜下可见菌落外围具辐射状菌丝。菌落相对于其它细菌来说较小；菌落相对于其它细菌来说较小；菌落质地致密，表面

25、光平或有皱折菌落质地致密，表面光平或有皱折；二、放线菌的菌落特征二、放线菌的菌落特征第二节第二节 放线菌放线菌A：诺尔斯氏链霉菌 B：皮疽诺卡氏菌；C：酒红指孢囊菌 D：游动放线菌；E：小单胞菌F：皱双孢马杜拉放线菌 A：卡特利链霉菌；B：弗氏链霉菌；C：吸水链霉菌金泪亚种；D：卡那霉素链霉菌；E：除虫链霉菌；F：生磺酸链霉菌二、放线菌的菌落特征二、放线菌的菌落特征第二节第二节 放线菌放线菌产抗生素的放线菌产抗生素的放线菌二、放线菌的菌落特征二、放线菌的菌落特征第二节第二节 放线菌放线菌三、放线菌的繁殖方式三、放线菌的繁殖方式无性繁殖无性繁殖凝聚分裂凝聚分裂横隔膜分裂横隔膜分裂孢囊孢子孢囊孢子

26、无性孢子无性孢子菌丝断裂菌丝断裂第二节第二节 放线菌放线菌三、放线菌的繁殖方式三、放线菌的繁殖方式第二节第二节 放线菌放线菌 在气生在气生菌丝菌丝顶端膨大成顶端膨大成孢子囊，囊中形成孢子。孢子囊，囊中形成孢子。1、孢囊孢子、孢囊孢子链孢囊菌属链孢囊菌属三、放线菌的繁殖方式三、放线菌的繁殖方式第二节第二节 放线菌放线菌2、横隔孢子、横隔孢子（节孢子、粉孢子）（节孢子、粉孢子） 气生菌丝横隔气生菌丝横隔分裂形成。分裂形成。三、放线菌的繁殖方式三、放线菌的繁殖方式第二节第二节 放线菌放线菌3、分生孢子、分生孢子在气生菌丝顶端形成在气生菌丝顶端形成成串或单个孢子。成串或单个孢子。四、放线菌代表属四、放

27、线菌代表属链霉菌属链霉菌属诺卡菌属诺卡菌属小单孢菌属小单孢菌属代表属代表属第二节第二节 放线菌放线菌第三节第三节 蓝细菌蓝细菌 形状：形状：球状、杆状，单细胞或多细胞连接的丝状球状、杆状，单细胞或多细胞连接的丝状。大小：大小：直径范围，直径范围，0.560m, 大多大多3-10m。一、形态大小一、形态大小-胡萝卜素胡萝卜素藻胆蛋白藻胆蛋白两种兰色素：红光下含量高两种兰色素：红光下含量高一种红色素：绿光下含量高一种红色素：绿光下含量高利用光源利用光源 二、蓝细菌细胞组成特点二、蓝细菌细胞组成特点气泡：存在于细胞质中。气泡：存在于细胞质中。 功能：利于菌体漂浮水面进行光合作用功能：利于菌体漂浮水面进行光合作用第三节第三节 蓝细菌蓝细菌(1) 进行放氧光合作用进行放氧光合作用(有氧条件下有氧条件下)三、蓝细菌的主要生理特点三、蓝细菌的主要生理特点(2)部分具有固部分具有固N能力能力（热带地区、水稻田（热带地区、水稻田）异形胞异形胞第三节第三节 蓝细菌蓝细菌四、蓝细菌代表类群四、蓝细菌代表类群代表类群：铜色微囊藻属代表类群：铜色微囊藻属 曲鱼腥藻属曲鱼腥藻属 大颤藻属大颤藻属水体常见水体常见第四节第四节 其它微生物其它微生物一、支原体一、支原体 无细胞壁；介于独立生活和寄生；