第二章微生物形态结构及功能细菌

第二章微生物形态结构及功能细菌第1页，课件共79页，创作于2023年2月真菌（酵母、霉菌、蕈菌等）、单细胞藻类、原生动物等微生物非细胞型：病毒细胞型真核微生物原核微生物古生菌（Archaea）细菌（Bacteria）古生菌在进化谱系上与真细菌及真核生物相互并列，且与后者关系更近，而其细胞构造却与真细菌较为接近，同属于原核生物。第2页，课件共79页，创作于2023年2月第一节细菌（bacteria）一、细胞的形态构造及其功能（一）形态和染色球状杆状螺旋状基本形态第3页，课件共79页，创作于2023年2月（一）形态和染色1、球状

细胞个体呈球形或椭圆形，不同种的球菌在细胞分裂时会形成不同的空间排列方式，常被作为分类依据。第4页，课件共79页，创作于2023年2月细胞分裂沿一个平面进行，新个体分散而单独存在.如尿素微球菌(Micrococcusureae)第5页，课件共79页，创作于2023年2月双球菌：细胞沿一个平面分裂，新个体成对排列.如肺炎双球菌(Diplococcuspneumoniae)第6页，课件共79页，创作于2023年2月链球菌：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.如：乳链球菌（Streptococcuslactis）无乳链球菌（Streptococcusagalactiae)溶血链球菌（Streptococcushemolyticus)第7页，课件共79页，创作于2023年2月四联球菌：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，呈田字形.如四联微球菌（Micrococcustetragenus）第8页，课件共79页，创作于2023年2月八叠球菌：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.如藤黄八叠球菌（Sarcinaureae)第9页，课件共79页，创作于2023年2月葡萄球菌：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：金黄色葡萄球菌（Staphylococcusaureus)白色葡萄球菌（Staphylcoccusalbus)第10页，课件共79页，创作于2023年2月2、杆状细胞呈杆状或圆柱形，一般其粗细（直径）比较稳定，而长度则常因培养时间、培养条件不同而有较大变化。第11页，课件共79页，创作于2023年2月枯草芽孢杆菌地衣芽孢杆菌第12页，课件共79页，创作于2023年2月铜绿假单胞菌（绿脓杆菌）第13页，课件共79页，创作于2023年2月结核分枝杆菌第14页，课件共79页，创作于2023年2月炭疽病的病原菌-------炭疽杆菌第15页，课件共79页，创作于2023年2月破伤风梭菌第16页，课件共79页，创作于2023年2月一、细胞的形态构造及其功能（一）形态和染色3、螺旋状弧菌螺旋菌螺旋体菌第17页，课件共79页，创作于2023年2月弧菌：菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈，形似“C”字或逗号，鞭毛偏端生。蛭弧菌霍乱弧菌第18页，课件共79页，创作于2023年2月螺旋菌：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，菌体较硬。第19页，课件共79页，创作于2023年2月螺旋体菌：菌体柔软，用于运动的类似鞭毛的轴丝位于细胞外鞘内。梅毒密螺旋体第20页，课件共79页，创作于2023年2月4、大小与重量细菌的大小测量单位是µm第21页，课件共79页，创作于2023年2月5、染色由于细菌细胞微小又透明，一般先要经过染色才能作显微观察革兰氏染色法细菌染色鉴别染色法简单染色法负染色：正染色死菌活菌抗酸性染色法芽孢染色法姬姆萨染色法荚膜染色法用美蓝或TTC等作活菌染色第22页，课件共79页，创作于2023年2月（二）细胞的结构一般结构:一般细菌都有的构造特殊结构：部分细菌具有的或一般细菌在特殊环境下才有的第23页，课件共79页，创作于2023年2月1、细菌细胞的一般构造

细胞壁（cellwall）是位于细胞表面，内侧紧贴细胞膜的一层较为坚韧，略具弹性的细胞结构。约占干重的10－25%1）细胞壁（cellwall)

不同细菌细胞壁的化学组成和结构不同，通过革兰氏染色法可将所有的细菌分为革兰氏阳性（G+）和革兰氏阴性（G—）。

第24页，课件共79页，创作于2023年2月①革兰氏阳性的细胞壁成分第25页，课件共79页，创作于2023年2月G+菌细胞壁化学组成以肽聚糖(peptidoglycan)为主。这是原核微生物所特有的成份，占细胞壁物质总量的40-90%。第26页，课件共79页，创作于2023年2月磷壁酸又名垣酸，是大多数G+菌所特有的成分，约占细胞壁成分的10%。

第27页，课件共79页，创作于2023年2月②革兰氏阴性的细胞壁成分

G-细胞壁的组成和结构比G+更复杂。主要成份为：脂多糖、磷脂、脂蛋白、肽聚糖。第28页，课件共79页，创作于2023年2月G-肽聚糖，仅占细胞壁干重的5-10%。肽聚糖结构与G+基本相同，但短肽尾中的３号位上L-Lys往往被其他二氨酸取代，肽桥组成不同。第29页，课件共79页，创作于2023年2月外壁层是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、磷脂和若干种外蛋白。第30页，课件共79页，创作于2023年2月③G+细菌与G-细菌细胞壁的比较第31页，课件共79页，创作于2023年2月④革兰氏染色C.Gram（革兰）于1884年发明的一种鉴别不同类型细菌的染色方法。第32页，课件共79页，创作于2023年2月◆用碱性染料结晶紫对菌液涂片进行初染◆用碘溶液进行媒染，其作用是提高染料和细胞间的相互作用从而使二者结合得更牢固。◆用乙醇或丙酮冲洗进行脱色。在经历脱色后仍将结晶紫保留在细胞内的为革兰氏阳性细菌，而革兰氏阴性细菌的结晶紫被洗掉，细胞呈无色。◆用一种与结晶紫具有不同颜色的碱性染料对涂片进行复染。例如沙黄，它使原来无色的革兰氏阴性细菌最后呈现桃红到红色，而革兰氏阳性细菌继续保持深紫色第33页，课件共79页，创作于2023年2月第34页，课件共79页，创作于2023年2月⑤古生菌的细胞壁TheseArchaeaspeciesliveinextremeheatneardeepseavents.第35页，课件共79页，创作于2023年2月大多为嗜极菌除热原菌属没有细胞壁以外，其余都具有与真细菌功能相似的细胞壁细胞壁中含有假肽聚糖、糖蛋白或蛋白质第36页，课件共79页，创作于2023年2月β-1,3糖苷键不被溶菌酶水解N-乙酰葡糖胺和N-乙酰塔罗糖胺糖醛酸交替连接而成，连在后一氨基糖上的肽尾由L-glu、L-ala和L-lys三个L型氨基酸组成，肽桥则由L-glu一个氨基酸组成。第37页，课件共79页，创作于2023年2月⑥细胞壁缺陷细菌：

缺壁突变——L型细菌

实验室或宿主体内形成

基本去尽——原生质体（G+）缺壁人工去壁细菌部分去除——球状体（G-）在自然界长期进化中形成——支原体第38页，课件共79页，创作于2023年2月a.L型细菌（L-formofbacteria）

细菌在某些环境条件下（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陷变异型。大肠杆菌、变形杆菌、葡萄球菌、链球菌、分枝杆菌和霍乱弧菌等20多种细菌中均有发现，被认为可能与针对细胞壁的抗菌治疗有关。特点：没有完整而坚韧的细胞壁，细胞呈多形态；有些能通过细菌滤器，故又称“滤过型细菌”；对渗透敏感，在固体培养基上形成“油煎蛋”似的小菌落（直径在0.1mm左右）；第39页，课件共79页，创作于2023年2月b.原生质体（protoplast）在人为条件下，用溶菌酶处理或在含青霉素的培养基中培养而抑制新生细胞壁合成而形成的仅由一层细胞膜包裹的，圆球形、对渗透压变化敏感的细胞，一般由革兰氏阳性细菌形成。特点：对环境条件变化敏感，低渗透压、振荡、离心甚至通气等都易引起其破裂；有的原生质体具有鞭毛，但不能运动，也不被相应噬菌体所感染；在适宜条件（如高渗培养基）可生长繁殖、形成菌落，形成芽孢。及恢复成有细胞壁的正常结构。比正常有细胞壁的细菌更易导入外源遗传物质，是研究遗传规律和进行原生质体育种的良好实验材料。第40页，课件共79页，创作于2023年2月c.球状体(sphaeroplast)采用上述同样方法，针对革兰氏阴性细菌处理后而获得的残留部分细胞壁（外壁层）的球形体。与原生质体相比，它对外界环境具有一定的抗性，可在普通培养基上生长。第41页，课件共79页，创作于2023年2月细胞壁主要功能固定细胞外型、提高机械强度；为细胞生长、分裂和鞭毛运动所必需；阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子进入细胞；赋予细菌特有的抗原性、致病性及对抗生素和噬菌体的敏感性；第42页，课件共79页，创作于2023年2月2）细胞膜与间体①细胞膜概念：

细胞质膜（cytoplasmicmembrane），又称质膜（plasmamembrane）、细胞膜（cellmembrane）或内膜（innermembrane），是紧贴在细胞壁内侧、包围着细胞质的一层柔软、脆弱、富有弹性的半透性薄膜，厚约7～8nm，由磷脂（占20%～30%）和蛋白质（占50%～70%）组成。第43页，课件共79页，创作于2023年2月②细胞膜的化学组成与结构模型：a.磷脂亲水的极性端疏水的非极性端第44页，课件共79页，创作于2023年2月b.液态镶嵌模型(fluidmosaicmodel)①膜的主体是脂质双分子层；②脂质双分子层具有流动性；③整合蛋白因其表面呈疏水性，故可“溶”于脂质双分子层的疏水性内层中；④周边蛋白表面含有亲水基团，故可通过静电引力与脂质双分子层表面的极性头相连；⑤脂质分子间或脂质与蛋白质分子间无共价结合；⑥脂质双分子层犹如一“海洋”，周边蛋白可在其上作“漂浮”运动，而整合蛋白则似“冰山”状沉浸在其中作横向移动。1972年，辛格（J.S.Singer）和尼科尔森（G.L.Nicolson）第45页，课件共79页，创作于2023年2月Embededprotein:第46页，课件共79页，创作于2023年2月③细胞膜的生理功能：①选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送；②是维持细胞内正常渗透压的屏障；③合成细胞壁和糖被的各种组分（肽聚糖、磷壁酸、LPS、荚膜多糖等）的重要基地；④膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系，是细胞的产能场所；⑤是鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位；第47页，课件共79页，创作于2023年2月④间体（mesosome，或中体）细胞质膜内褶而形成的囊状构造，其中充满着层状或管状的泡囊。多见于革兰氏阳性细菌。青霉素酶分泌、DNA复制、分配以及细胞分裂有关“间体”仅是电镜制片时因脱水操作而引起的一种赝像第48页，课件共79页，创作于2023年2月细胞质的主要成分为核糖体、贮藏物、多种酶类和中间代谢物、质粒、各种营养物和大分子的单体等，少数细菌还有类囊体、羧酶体、气泡或伴孢晶体等。3）细胞质和内含物①概念细胞质（cytoplasm）是细胞质膜包围的除核区外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。含水量约80%。第49页，课件共79页，创作于2023年2月核糖体是细胞质中的一种核糖核蛋白的颗粒状物质，由核糖核酸(60%)和蛋白质(40%)组成，常以游离状态或多聚核糖状态分布于细胞质中。其沉降系数均为70s。它是蛋白质的合成场所。②核糖体(ribosomes)第50页，课件共79页，创作于2023年2月③贮藏物(reservematerials)i聚-β-羟丁酸(poly-β-hydroxybutyrate,PHB)巨大芽孢杆菌（Bacillusmegaterium）在含乙酸或丁酸的培养基中生长时，细胞内贮藏的PHB可达其干重的60%。类脂性质的碳源类贮藏物贮藏物是一类由不同化学成分累积而成的不溶性沉淀颗粒，主要功能是贮存营养物。第51页，课件共79页，创作于2023年2月ii多糖类贮藏物在真细菌中以糖原为多糖原粒较小，不染色需用电镜观察，用碘液染成褐色，可在光学显微镜下看到。糖原粒淀粉粒有的细菌积累淀粉粒，用碘液染成深兰色。第52页，课件共79页，创作于2023年2月iii异染粒(metachromaticgranules)颗粒大小为0.5～1.0μm，是无机偏磷酸的聚合物，一般在含磷丰富的环境下形成。功能是贮藏磷元素和能量，并可降低细胞的渗透压。在暗视野显微镜下看到的迂回螺菌(Spirillum

volutans)异染粒（迂回体）第53页，课件共79页，创作于2023年2月iv藻青素（cyanophycin）一种内源性氮源贮藏物，同时还兼有贮存能源的作用，通常存在于蓝细菌中。由含精氨酸和天冬氨酸残基（1:1）的分枝多肽所构成，分子量在25000～125000。第54页，课件共79页，创作于2023年2月v硫粒（sulfurglobules）很多真细菌在进行产能代谢或生物合成时，常涉及对还原性的硫化物如H2S，硫代硫酸盐等的氧化。在环境中还原性硫素丰富时，常在细胞内以折光性很强的硫粒的形式积累硫元素。当环境中还原性硫缺乏时，可被细菌重新利用。第55页，课件共79页，创作于2023年2月④气泡（gasvocuoles）许多光合营养型、无鞭毛运动的水生细菌中存在的充满气体的泡囊状内含物，大小为0.2～1.0μm×75nm，内由数排柱形小空泡组成，外有2nm厚的蛋白质膜包裹。功能：调节细胞比重以使细胞漂浮在最适水层中获取光能、O2和营养物质。第56页，课件共79页，创作于2023年2月4）核区（nuclearregionorarea）

原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核。第57页，课件共79页，创作于2023年2月2、细菌细胞的特殊结构1）糖被（glycocalyx）①概念包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质。糖被按其有无固定层次、层次厚薄又可细分为荚膜（capsule或macrocapsule，大荚膜）、荚膜(microcapsule)、粘液层(slimelayer)和菌胶团(zoogloea)。第58页，课件共79页，创作于2023年2月荚膜粘液层菌胶团第59页，课件共79页，创作于2023年2月②特点主要成分是多糖、多肽或蛋白质，尤以多糖居多。经特殊的荚膜染色，特别是负染色（又称背景染色）后可在光学显微镜清楚地观察到它的存在。b.产生糖被是微生物的一种遗传特性，其菌落特征及血清学反应是是细菌分类鉴定的指标之一。c.荚膜等并非细胞生活的必要结构，但它对细菌在环境中的生存有利。d.细菌糖被与人类的科学研究和生产实践有密切的关系。第60页，课件共79页，创作于2023年2月③功能①保护细菌免受干燥的影响；②贮藏养料，以备营养缺乏时重新利用；③与病原菌的毒性密切相关；④能抵抗吞噬细胞的吞噬⑤表面附着作用⑥细胞间的信息识别作用⑦

堆积代谢废物第61页，课件共79页，创作于2023年2月2）鞭毛(flagellum,复flagella)①概念某些细菌细胞表面着生的一至数十条长丝状、螺旋形的附属物，具有推动细菌运动功能，为细菌的“运动器官”。第62页，课件共79页，创作于2023年2月鞭毛的着生方式单端鞭毛端生丛毛两端生鞭毛周生鞭毛第63页，课件共79页，创作于2023年2月②观察和判断细菌鞭毛的方法电子显微镜直接观察鞭毛长度：15～20μm；直径：0.01～0.02μm光学显微镜下观察：鞭毛染色和暗视野显微镜根据培养特征判断：半固体穿刺、菌落（菌苔）形态光学显微镜下观察：鞭毛染色和暗视野显微镜根据培养特征判断：半固体穿刺、菌落（菌苔）形态具有趋化性与趋光性第64页，课件共79页，创作于2023年2月3）菌毛(fimbria，复数fimbriae)长在细菌体表的纤细、中空、短直、数量较多的蛋白质类附属物，具有使菌体附着于物体表面的功能。第65页，课件共79页，创作于2023年2月每个细菌约有250～300条菌毛。有菌毛的细菌一般以革兰氏阴性致病菌居多，借助菌毛可把它们牢固地粘附于宿主的呼吸道、消化道、泌尿生殖道等的粘膜上，进一步定植和致病。第66页，课件共79页，创作于2023年2月4）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株（即供体菌）中，其功能是向雌性菌株（即受体菌）传递遗传物质。有的性毛还是RNA噬菌体的特异性吸附受体。第67页，课件共79页，创作于2023年2月5）特殊的休眠构造——芽孢①概念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，称为芽孢（endospore或spore，偶译“内生孢子”）。第68页，课件共79页，创作于2023年2月②细菌芽孢的特点整个生物界中抗逆性最强的生命体，是否能消灭芽孢是衡量各种消毒灭菌手段的最重要的指标。芽孢是细菌的休眠体，在适宜的条件下可以重新转变成为营养态细胞；产芽孢细菌的保藏多用其芽孢。产芽孢的细菌多为杆菌，也有一些球菌。芽孢的有无、形态、大小和着生位置是细菌分类和鉴定中的重要指标。芽孢与营养细胞相比化学组成存在较大差异，容易在光学显微镜下观察。（相差显微镜直接观察；芽孢染色）第69页，课件共79页，创作于2023年2月③芽孢的形成与芽孢的萌发过程第