第二章-原核微生物

第二章原核微生物第一节细菌第二节放线菌第三节其他原核微生物1原核微生物什么是原核微生物指一大类细胞核无核膜包裹，只存在称作核区的裸露DNA的原始单细胞生物，即广义上的细菌原核微生物的主要类群根据形态特征：细菌、古细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体、衣原体和螺旋体根据生理生化和分子生物学特征：真细菌和古生菌2第一节细菌（Bacteria）*一、细菌的概念二、细菌的形态和大小（个体）三、细菌的细胞结构及其功能四、细菌的繁殖方式五、细菌菌落形态3一、细菌的概念细菌（Bacteria）是一类体形微小（细胞直径约0.5m，长度约0.5～5m）、结构简单、细胞壁坚韧、以二等分裂方式繁殖、水生性较强的原核微生物度量单位细菌大小的单位是µm,而度量其亚细胞构造是以nm作单位4一、细菌的概念细菌分布大气、水体、土壤、动植物体内细菌种类和数量种类繁杂,数量巨大有害影响动植物致病菌，引起食物和物品腐烂变质等有益作用细菌发酵产品生产、农业杀虫菌剂、细菌肥料生产、细菌浸矿、微生态制剂、污水处理等5二、细菌的形态（个体）

1、细菌的基本形态

2、细菌的大小、体积和重量

3、影响细菌形态和大小的因素61、细菌的基本形态细菌个体的基本形态球状、杆状、螺旋状三大类分别被称为：球菌、杆菌、螺旋菌少数细菌有三角形、方形、圆盘形、丝状71、细菌的基本形态81、细菌的基本形态

球状杆状螺旋状

扫描电镜照片（2500，1250，4000）9球菌的形态球菌：菌体呈球形或近似球菌的细菌单球菌细胞沿一个平面进行分裂分裂后子细胞分散而单独而单独存在的球菌如尿素小球菌(Micrococcusureae)

10球菌的形态双球菌：细胞沿一个平面进行分裂分裂后子细胞成双排列如肺炎双球菌11球菌的形态链球菌细胞沿一个平面进行分裂分裂后子细胞呈链状排列球菌如乳链球菌、溶血链球菌等12球菌的形态四联球菌细胞按两个垂直的平面进行分裂分裂后子细胞呈田字型排列如四联小球菌13球菌的形态八叠球菌细胞按三个互相垂直的平面进行分裂分裂后每8子细胞呈立方型排列如乳酪八叠球菌、尿素八叠球菌14球菌的形态葡萄球菌细胞分裂无定向，分裂后许多子细胞无规则地堆积在一起，呈葡萄状排列如金黄色葡萄球菌15球菌的形态16杆菌的形态杆菌：细胞呈杆状、棒状、梭状细菌长短：球杆菌、短杆菌、长杆菌如保加利亚乳杆菌形状：棒杆菌、梭状杆菌、如北京棒状杆菌芽孢：芽孢杆菌无芽胞杆菌排列：双杆菌、链杆菌分枝：结核分枝杆菌17杆菌的形态大肠杆菌芽孢杆菌干酪乳杆菌

18杆菌的形态

d．产气荚膜杆菌 e．链杆菌19杆菌的形态20螺旋菌的形态螺旋菌：呈弯曲杆状的细菌，根据弯曲的形状分弧菌:弯曲不满一圈，呈弧状或逗号形，如逗号弧菌螺菌：菌体较长，转成螺旋状（2～6圈），如干酪弧菌弧菌涂片21霍乱弧菌电镜照片22螺菌显微照片23杆菌螺旋型菌24特殊形态的细菌25特殊形态的细菌262、细菌的大小、体积和重量细菌的大小度量单位：菌体大小μm，亚细胞结构：nm细菌大小的测量：用测微尺球菌大小的测量：0.5～2μm杆菌大小的测量：1～5×0.5～1μm螺旋菌大小的测量:细菌的体积单个细胞的体积为0.1～5um3细菌细胞的重量单个细菌重量为：1×10-9～1×10-10mg273、影响菌体形态和大小的因素影响细菌形态的因素培养时间培养温度培养基的组成培养基的浓度影响细菌大小的因素菌株种类不同差别大与用染色固定的方法有关影响菌体形态变化的因素，同样影响菌体的大小28三、细菌的细胞结构1、细菌的基本结构2、细菌的特殊结构29

301、细菌的基本结构细胞壁细胞膜与间体细胞核和质粒细胞质与内含物31细胞壁细胞壁位于细胞最外层的一层坚韧而略有弹性的结构细胞壁的功能：（复习）维持细胞外形和提高机械强度保护细胞免受外力的损伤，如渗透压正常细胞分裂所必需阻挡有害物质进入细胞鞭毛运动支点，具鞭毛的细菌失去细胞壁后不能运动与抗原性、致病性和对噬菌体敏感性密切相关32细胞壁的化学组成革兰氏阳性菌的主要成分肽聚糖（90%）、壁磷壁酸、膜磷壁酸（10%）特点：厚度大（20～80nm)、化学成分简单革兰氏阴性菌的主要成分外膜蛋白、孔蛋白、脂多糖、磷脂、脂蛋白、肽聚糖等特点：壁薄(10～20nm)、成分复杂33G+

细胞壁肽聚糖磷壁酸肽聚糖四肽尾肽桥N-乙酰葡糖胺N-乙酰胞壁酸（是一种酸性多糖，主要成分是甘油磷酸和核糖醇磷酸）壁磷壁酸膜磷壁酸G+的细胞壁的化学组成34G+的细胞壁结构肽聚糖层(Mucopeptide)肽聚糖的组成:聚糖N—乙酰葡萄糖胺N—乙酰胞壁酸肽四肽尾：L-A→D-G→L-L→D-A五肽桥：甘氨酸*35G+的细胞壁结构肽聚糖层(Mucopeptide)肽聚糖的连接双糖的连接：通过β-1,4-糖苷键连接成肽聚糖多糖链四肽尾的连接：由4个氨基酸连接起来的短肽连接在N-乙酰胞壁酸分子上四肽尾之间的连接：以肽链中的第三个氨基酸通过五肽桥与相邻的肽链中的第四个氨基酸相连36G+的细胞壁结构磷壁酸层(Teichoicacid)主要成分是甘油磷酸和核糖醇磷酸壁磷壁酸：与肽聚糖通过共价键结合而成一个整体膜磷壁酸：跨越肽聚糖层并与细胞膜相交联，由甘油磷酸和细胞膜上的磷脂进行共价结合而成37G+的细胞壁结构示意图38G+的细胞壁结构磷壁酸层(Teichoicacid)磷壁酸的功能：因带负电荷可与环境中的Mg2＋等阳离子结合，提高离子在膜周围的浓度，维持细胞膜上酶的高活性储存磷元素保证某些致病菌与宿主间的黏联，避免被白细胞的吞噬构成G＋表面抗原的主要成分可作为噬菌体的特异性吸附受体可调节细胞内自溶素的活力39G-的细胞壁结构肽聚糖层单体结构与G+细菌基本相同，位于外膜内侧与G+不同之处在短肽中的第三个氨基酸不同：四肽尾的第三个氨基酸分子不是原来的赖氨酸,而是被一种只存在于原核生物细胞壁上的特殊氨基酸－内消旋二氨基庚二酸（m-DAP）所代替没有特殊的肽桥：前后两单体间的连接仅通过前四肽尾的第四个氨基酸（D-Ala）的羰基与后四肽尾的第三个氨基酸（m-DAP）的氨基直接相连40G-的细胞壁结构外膜层外膜是G-细菌细胞壁所特有的结构，它位于壁的最外层化学成分为脂多糖、磷脂和若干种外膜蛋白外膜蛋白：指嵌合在脂多糖和磷脂外膜上的蛋白质，有20余种周质空间：G-细胞壁和细胞膜之间存在着狭小的空间，在周质空间存在着多种周质蛋白41G-的细胞壁结构示意图42G-的细胞壁结构外膜层脂多糖：由类脂A、核心多糖和O-特异侧链组成，位于细胞壁的最外层功能：是细菌内毒素的基础物质G-细胞壁表面抗原决定因子作为许多噬菌体的吸附受体吸附钙镁等阳离子，提高在细胞表面的浓度的作用保护作用，可阻止溶菌酶、抗生素染料等大分子进入43G+与G-细菌细胞壁成分及结构比较44革兰氏阳性细菌革兰氏阴性细菌细胞膜

肽聚糖磷壁酸脂磷壁酸肽聚糖周质空间细胞膜外膜

脂多糖孔蛋白磷脂脂蛋白膜蛋白

膜蛋白

45G+与G-细菌细胞壁的超薄切片电镜照片46G+与G-细胞壁成分比较表

成分

占细胞干重的%

革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌肽聚糖含量很高(30～95)含量很低(5~20)磷壁酸含量较高(<50)

0类脂质一般无(<2)含量较高(~20)蛋白质

0含量较高47细胞壁与革兰氏染色革兰氏染色法

初染→

媒染→

脱色→复染

结果48细胞壁与革兰氏染色革兰氏染色的机理与细胞壁的化学组成有关与细菌细胞壁的结构有关影响革兰氏染色的因素衰老或死亡的G+细菌往往呈阴性反应染色操作不当，特别是乙醇脱色过渡任何细菌去掉细胞壁后，均呈阴性反应49细胞壁缺损型细菌

自发缺壁突变：L型细菌

完全去除：原生质体缺壁细菌人工方法去壁部分去除：球状体

自然进化形成：支原体

50细胞壁缺陷型细菌原生质体（protoplast）指在人为条件下，用溶菌酶除尽原有细胞壁或用青霉素抑制新生细胞壁合成后，所得到的仅有一层细胞膜包裹的圆球状渗透敏感细胞球状体（sphaeroplast）也称为原生质球，指还残留了部分细胞壁（尤其是G-细菌外膜层）的原生质体51细胞壁缺陷型细菌L型细菌专指那些实验室或宿主体内通过自发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺损菌株L型细菌的回复*支原体（Mycoplasma):是在长期进化过程中形成的、适应自然生活条件的无细胞壁的原核生物。因为它的细胞膜中含有一般原核生物所没有的甾醇，故即使缺乏细胞壁，其细胞膜仍有较高的机械强度52细胞壁缺损型细菌

细胞壁缺陷细菌共性无细胞壁，细胞呈球状或多形状对渗透压敏感不能运动对噬茵体不敏感可以恢复产生新的细胞壁53细胞膜与内膜系统细胞膜是细胞壁以内包围着细胞质的一层柔软而有弹性的半渗透膜化学组成蛋白质：周边蛋白、内嵌蛋白脂类：主要是磷脂糖和其他成分结构54细胞膜与内膜系统基本结构：磷脂双分子层5556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的屏障作用参与细胞壁和荚膜的合成参与能量的产生许多酶和电子传递链组分的所在部位鞭毛的着生点和提供其运动所需的能量等57内膜系统概念：是由细胞膜内凹延伸或折叠成为形式多样的内膜系统结构与成分与细胞膜相同根据细菌代谢类型的不同又分为间体：载色体或类囊体：光合作用羧酶体：自养细菌固定CO2场所58细胞质和内含物细胞质:(Cytoplasm)是细胞质膜包围的除细胞核以外的一切透明、黏稠的胶状物主要成分水、蛋白、核酸、脂类及少量糖和无机盐内含物的种类核糖体：(Ribosome)是细胞质内的一种核糖核蛋白的颗粒状结构，是蛋白质合成的场所形状：单个游离或呈链状的多聚核糖体主要组成：有50～70%的RNA和30～50%的蛋白质沉降系数：均为70S,由30S和50S两个亚基组成59细胞质和内含物气泡和液泡许多细胞衰老时出现液泡，具有调节渗透压的作用颗粒状内含物异染颗粒：异染颗粒大小为0.5～1μm，它是多聚偏磷酸盐的聚合物，分子呈线状。其功能是贮藏磷元素和能量，并可降低渗透压聚ß-羟丁酸PHB

*

:属于类脂性质的碳源类储藏物具有储藏能量、碳源和降低细胞内渗透压的作用产生PHB的细菌可以随培养基的不同，可达到细胞干重的60%60细胞质和内含物颗粒状内含物肝糖粒和淀粉粒：有些细菌肝糖粒和淀粉粒，是碳源和能量的储藏物硫粒：有些硫细菌可以氧化硫化氢为硫获得能量，并能把硫储存在细胞内形成硫粒，可被再利用磁小体61细胞核和质粒细胞核是原核生物所特有的、无核膜结构的原始细胞核，又称核质区、拟核或核基因组等主要成分：DNA，形态上是一个大型环状双键DNA分子，只有少量蛋白质与之结合形状：不定形或多呈球状、杆状和哑铃状大小和数目：一般1～4个，长0.25～3.00mm62细菌的拟核63细胞核和质粒质粒（Plsmid)是细菌染色体以外的遗传因子，能独立复制，为环状DNA分子每个细菌可以含有一个或多个质粒，每个质粒可以有50～100个基因642、细菌的特殊结构荚膜鞭毛菌毛芽胞伴孢晶体65荚膜荚膜（capsule）或糖被（glycocalys）在某些细菌细胞壁外存在着一层厚度不定的胶状物质，称为糖被或荚膜根据厚度的不同分为：微荚膜：荚膜：粘液层：菌胶团：66荚膜荚膜的成分主要是多糖、少量多肽、蛋白质荚膜的形成.荚膜的有无、薄厚与菌种的遗传性相关与环境条件相关S型与R型菌落S型：固体培养基上形成光滑型菌落R型：固体培养基上形成菌落形成粗糙型67

荚膜

荚膜的功能.保护作用贮藏养料堆积某些代谢废物.形成表面抗原可使菌体附着于适当的物体表面.荚膜的应用价值用于菌种的鉴定用于药物和生化制剂污水的净化用作工业原料68鞭毛鞭毛(flagellum)：某些细菌在细胞表面着生一根或数根由细胞膜中或膜下长出细长、呈波浪状的丝状物，具有运动的功能大小：直径：12～30nm、长度3～12μm成分：蛋白质、含少量多糖或脂类69鞭毛观察通过电镜观察通过特殊的鞭毛染色法光镜观察在暗视野中通过细菌的悬滴标本或水浸片，来观察细菌是否作有规则的运动通过半固体穿刺培养或琼脂培养基上的菌落形态来判断数目与着生的位置：可作为分类依据端生丛生周生70鞭毛71鞭毛构造基体：由2个或4个盘状物即环（ring）组成

钩形鞘：把鞭毛基体与鞭毛丝连在一起的构造称钩形鞘

鞭毛丝：是一种呈球状或卵圆状蛋白，分子量为3万～6万G+

与G-鞭毛构造上的区别G+基体由S、M两个环组成G-基体由L、P、S、M四个环组成72菌毛菌毛

(pilus)是长在菌体体表的一种纤细、中空、短直、数量较多的蛋白质微丝，G-，尤其是肠道菌居多功能：使细菌较牢固的粘附在物体的表面性菌毛其功能是在不同性别的菌株间传递DNA片段有的性菌毛还是RNA噬菌体的吸附受体一般多见于革兰氏阴性细菌中Fpilus7374芽胞芽胞(endospore)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、高折光率的、抗逆性极强的休眠体，称为芽胞75芽胞芽胞的特点芽孢无繁殖能力是细菌的休眠体含有特殊的2,6－吡啶二羧酸钙(DPA-Ca)折光性强，壁厚，不易着色

含水量低具有极强的抗热、抗干燥、抗辐射、抗化学药物和抗静水压等不良环境的能力76芽胞产生芽胞细菌的种类77芽胞芽胞的形态、大