原核微生物-细菌的形态结构及应用

模块二原核微生物Prokaryoticmicroorganisms任务一细菌的形态结构及应用任务内容1发酵工业常用的细菌2枯草芽孢杆菌3大肠杆菌4乳酸杆菌5丙酮丁醇梭菌6醋酸杆菌7棒状杆菌发酵工业常用的细菌1、枯草芽孢杆菌革兰氏阳性菌，形成芽孢，无荚膜，周生鞭毛能运动。生长温度30-39℃。用途：生产中性蛋白酶、α-淀粉酶。可用于酱油、食醋及饴糖的发酵生产。发酵工业常用的细菌2、大肠杆菌细胞呈杆状，革兰氏阴性，能运动的又周生鞭毛，有的不能运动，有的产生荚膜，无芽孢。用途：大肠杆菌可以发酵葡萄糖和乳糖，产酸产气。可以制取天冬氨酸、苏氨酸和氨酸发酵工业常用的细菌3、乳酸杆菌革兰氏阳性菌，细胞杆状到球状，大多不运动，能运动的长有周生鞭毛，无芽孢，厌氧或兼性厌氧，生长温度45-50℃，发酵产物为乳酸。用途：产乳酸、过氧化氢、双乙酰、细菌素、胞外多聚糖等发酵工业常用的细菌4、丙酮丁醇梭菌细胞呈杆状，有芽孢，中生或端生，无荚膜，周生鞭毛能运动，革兰氏阳性。用途：工业上用来生产丙酮丁醇。发酵温度30-32℃，最适pH6.0-7.0发酵工业常用的细菌5、醋酸杆菌细胞从椭圆形到杆状，鞭毛有两种类型：一种是周生鞭毛，另一种是端生鞭毛。不形成芽孢。革兰氏阴性。用途：一是醋酸杆菌在温度30℃以上，氧化酒精成醋酸，另一个是葡萄糖氧化杆菌在温度30℃以下，氧化葡萄糖为葡萄糖酸。发酵工业常用的细菌

6、棒状杆菌细胞呈杆状，无芽孢，不运动，革兰氏阳性。用途：调味品生产中，谷氨酸生产常用的菌种有北京棒状杆菌。思考讨论与任务1、发酵工业常用的细菌：枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、乳酸杆菌、丙酮丁醇梭菌、醋酸杆菌、棒状杆菌思考与讨论：我学到什么？任务：1、列举发酵工业常用的几种细菌，并说明其用途模块二原核微生物Prokaryoticmicroorganisms任务一细菌的形态结构及应用知识目标：熟悉细菌的繁殖方式掌握细菌的特殊结构能力目标：能通过芽孢染色鉴别不用形态的细菌的芽孢能通过荚膜染色鉴别细菌的荚膜任务内容一、细菌的特殊结构二、荚膜的组成结构功能三、鞭毛的结构功能四、菌毛及性毛的结构及功能五、芽孢的组成结构及功能六、细菌的繁殖方式内容导入荚膜glycocalyx芽孢endospore芽孢endospore菌毛fimbriae性菌毛Sex-pili一.细菌的特殊结构

定义：包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定富含水分的多糖黏胶物质，不易着色，但用负染色法（使菌体和背景着色），可以看见。1、荚膜一.细菌的特殊结构

类型糖被包裹在单个细胞上:在壁上有固定层次:层次厚(大)荚膜、层次薄微荚膜松散，未固定在壁上：粘液层包裹在细胞群上：菌胶团1、荚膜一.细菌的特殊结构

1、荚膜成分(组成）一般为多糖，少数为蛋白质、多肽或多糖与多肽复合型；一.细菌的特殊结构

a保护作用：保护菌体，抵抗干燥，免受杀菌物质伤害，防吞噬。b贮藏养料：贮藏营养物质。c致病功能：肺炎球菌有荚膜能致病，无荚膜不能致病。d表面附着：唾液链球菌：蔗糖-己糖基转移酶-果聚糖（黏附于牙齿表面）功能e堆积代谢废物一.细菌的特殊结构

概念：某些细菌细胞表面着生的一至数十条长丝状、波曲的蛋白质附属物，具有推动细菌运动功能，为细菌的“运动器官”。长约15～20um,直径为0.01～0.02um大多数杆菌，所有螺旋菌，极少数球菌有。主要为蛋白质，少量多糖，能够伸缩。2、鞭毛(flagellum)一.细菌的特殊结构

鞭毛的着生方式一.细菌的特殊结构

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：鞭毛染色和暗视野下对悬滴标本和水浸片的观察。观察和判断细菌鞭毛的方法根据培养特征判断：半固体穿刺、菌落（菌苔）形态一.细菌的特殊结构

一.细菌的特殊结构

自由运动----液体钻动---半固体滑行---固体鞭毛运动的方式—一.细菌的特殊结构

菌毛是长在细菌体表的一种纤细、中空、短直，数量较多的蛋白质附属物。起源于质膜内侧（同鞭毛）、无基体很多Ｇ-菌及少数Ｇ+菌作用：不是运动器附着、粘连3、菌毛（纤毛）（fimbria）菌毛鞭毛一.细菌的特殊结构

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Ｇ-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。4、性毛（pili）鞭毛菌毛性毛糖被｝一.细菌的特殊结构

5、特殊的休眠构造——芽孢芽孢Bacillussubtilis一.细菌的特殊结构

概念：某些细菌（主要是G+的两个属----好氧性的芽孢杆菌属和厌氧性的梭菌属）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”）。5、特殊的休眠构造——芽孢一.细菌的特殊结构

能形成芽孢的细菌种类芽孢杆菌属梭菌属一.细菌的特殊结构

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。例如：人迹罕至的沙漠中存在大量的枯草芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌的芽孢。肉毒梭菌的芽孢在沸水中能存活5.0-9.5h之久，而其营养细胞在80℃仅需5-10min即会死亡。细菌芽孢的特点一.细菌的特殊结构

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）细菌芽孢的特点一.细菌的特殊结构

一.细菌的特殊结构

芽孢的结构一.细菌的特殊结构

菌种鉴定；提高菌种的筛选效率，有利于菌种保藏；衡量消毒灭菌手段的重要指标；研究芽孢的意义肉类肉毒梭菌；破伤风梭菌和产气荚膜梭菌；外科器材嗜热脂肪芽孢杆菌；实验室和发酵工业以在自然界日常生活中最耐热的一种芽孢－－嗜热脂肪芽孢杆菌的芽孢为标准。测得121℃，12min才能全部死亡。所以一般要求121℃，15min。实验室常用121℃，20min。一.细菌的特殊结构

少数芽孢杆菌，如Bacillusthuringiensis在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形、方形或不规则型的碱溶性蛋白质晶体，为伴孢晶体。伴孢晶体（内毒素）一.细菌的特殊结构

伴孢晶体对200多种昆虫尤其是鳞翅目的幼虫有毒杀作用，因而可将这类产伴孢晶体的细菌制成有利于环境保护的生物农药——细菌杀虫剂。伴孢晶体的应用二、细菌的繁殖裂殖：多数二分裂：绝大多数细菌三分裂：绿色硫细菌复分裂：蛭弧菌芽殖：少数硝化杆菌属、芽生杆菌属等10余属细菌思考讨论与任务1、细菌的特殊结构荚膜、芽孢、鞭毛、菌毛思考与讨论：我学到什么？任务：1、简述芽孢的结构特点及其耐热机理？2、利用芽孢染色法观察芽孢的形态结构。2、细菌的繁殖方式模块二原核微生物Prokaryoticmicroorganisms任务一细菌的形态结构及应用知识目标：熟悉细菌的概念能通过简单染色鉴别不用形态的微生物掌握细菌的形态、大小和菌落特征能力目标：任务内容一、细菌的定义及生活习性二、细菌的形态三、细菌的大小内容导入定义：指一大类仅含一个DNA分子的原始核区而无核膜包裹的原始单细胞生物。原核微生物内容导入细菌(古生菌蓝细菌放线菌支原体立克次氏体类型：衣原体一细菌的定义及生活习性一类细胞形态细而短（0.5um×0.5～5um）、结构简单、细胞壁坚韧、以二等分裂方式繁殖和水生性较强的原核微生物。定义：温暖潮湿、富含有机物的地方。有特殊的臭味或酸败味，发粘、发滑。生存环境：二、细菌的形态（一）个体形态基本形态球形、杆形、螺旋形其它形状丝状、肾形、柄形等二、细菌的形态（5）八叠球菌1．球菌Coocus（2）双球菌（3）链球菌（4）四联球菌（1）单球菌（6）葡萄球菌球菌六种基本形态二、细菌的形态（1）长短不同长杆菌、短杆菌、球杆菌等棒状杆菌、梭状杆菌（2）菌体某个部位是否膨大无芽孢杆菌、芽孢杆菌（3）芽孢有无是细菌中种类最多的。2．杆菌Bacillus(bacilli)二、细菌的形态丙酮丁醇梭菌二、细菌的形态根据其弯曲情况弧菌（vibrio)：螺旋不满一圈，菌体呈弧形或逗号形.例：霍乱弧菌、逗号弧菌根据其弯曲情况螺菌(spirillum)：螺旋满2—6环，螺旋状。例：干酪螺菌3.螺旋菌(spirilla)二、细菌的形态在固体培养基上（内）的群体形态（二）、细菌的群体形态菌苔菌落二、细菌的形态一个或几个细菌在固体培养基上经生长分裂形成以母细胞为中心的一堆肉眼可见的，具有一定形态结构的子细胞集团。菌落如果一个菌落是由一个细菌菌体生长繁殖而成，称为纯种细胞群或克隆（clone）。克隆如果一个菌落是由一个细菌菌体生长繁殖而成，称为纯种细胞群或克隆（clone）。克隆二、细菌的形态菌落特征的描述大小：形状：颜色：透明程度：透明、不透明、半透明；（二）、细菌的群体形态二、细菌的形态隆起状态：边缘情况：表面状态：光滑、皱褶、同心环；表面光泽：无光泽、金属光泽；质地：油脂状、膜状、粘、脆；（二）、细菌的群体形态细菌菌落特征湿润、较光滑、较透明、较粘稠、易挑取、质地均匀、菌落正反面颜色一致等。细菌固体基培养特征细菌菌落特征液体培养基培养特征称为菌液均匀生长:混浊不均匀生长:下面沉淀、表面菌膜。沉淀生长混浊生长表面生长三、细菌的大小杆菌一般为0.5～l×1～5um。测量螺旋菌长度时，一般只测量其弯曲形长度。3.细菌大小的记录常是平均值或代表性数值。通常用微米（um）作为测量单位。1.测量球菌：只测量其直径。一般为0.5～1um。2.测量杆菌和螺旋菌：需测量其长度和宽度，用宽×长表示。思考讨论与任务1、原核微生物、细菌的个体形态、群体形态思考与讨论：我学到什么？任务：1、什么是原核微生物2、菌落特征通常从哪些方面描述，细菌的菌落特征是什么2、细菌的大小模块二原核微生物熟悉细菌的结构组成掌握细菌的细胞壁的组成和结构任务一细菌的形态结构及应用知识目标掌握简单染色与革兰氏染色的原理技能目标能通过简单染色鉴别不用形态的微生物能通过革兰氏染色鉴别革兰氏阴性和革兰氏阳性菌细胞壁的组成及结构细胞膜的组成及结构细胞质及拟核的组成任务内容细菌的一般结构内容导入细菌的结构一般结构特殊结构1、细胞壁一、一般结构是位于细胞最外的一层厚实、坚韧富有弹性的外被，主要由肽聚糖构成，赋予细菌以强度和形状。A定义B功能固定菌体外形和保护菌体的作用。对有鞭毛的细菌来说，它又是鞭毛运动的必需条件。屏障保护——阻拦有害物质进入细胞；赋予细菌特定抗原性、致病性及对抗生素的敏感性。革兰氏染色丹麦医生，C.Gram于1884年发明的一种鉴别不同类型细菌的染色方法。染色结果紫色：革兰氏阳性菌红色：革兰氏阴性菌染色步骤结晶紫初染---碘液媒染---乙醇脱色---番红复染细胞壁结构G+

和G-的细胞壁的构造不同细胞壁厚（20~80nm）化学成分简单肽聚糖：90%磷壁酸：10%G+细菌的细胞壁结构（Staphylococcusaureus）G+细菌的细胞壁结构（Staphylococcusaureus）肽聚糖(Peptidoglycan）由大量肽聚糖单体聚合而成；双糖单位N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸通过

-1，4糖苷键相连接；四肽尾:4个氨基酸肽桥：甘氨酸五肽又称粘肽(mucopeptide)、胞壁质(murein)或粘质复合物(mucocomplex)，是细菌细胞壁中的特有成分。G+细菌的细胞壁结构（Staphylococcusaureus）N-乙酰胞壁酸肽桥四肽尾N-乙酰葡糖胺原核生物所特有的已糖G+肽聚糖的立体结构G+细菌的细胞壁结构（Staphylococcusaureus）磷壁酸是结合在G+细菌细胞壁上的一种酸性多糖;主要成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。可分为两类：壁磷壁酸和膜磷壁酸G-细菌的细胞壁结构外模内模细胞壁薄；10-15nm层次多、成分复杂；脂多糖(LPS)外模蛋白（20多种）磷脂脂蛋白孔蛋白肽聚糖：1-2层网状分子构成G-细菌的细胞壁结构肽聚糖埋藏在外膜层之内，是仅由1~2层肽聚糖网状分子组成的薄层(2~3nm)，含量约占细胞壁总重的10%，故对机械强度的抵抗力较革兰氏阳性菌弱。内消旋二氨基庚二酸(m-DAP)（只在原核微生物细胞壁上发现）没有特殊的肽桥，只形成较为疏稀、机械强度较差的肽聚糖网套G+细菌与G-细菌细胞壁的比较项

目

革兰氏阳性菌

革兰氏阴性菌

1、革兰氏染色反应

能阻留结晶紫而染成紫色

可经脱色而复染成红色

2、肽聚糖层

厚，层次多

薄，一般单层

3、磷壁酸

多数含有

无

4、外膜

无

有

5、脂多糖（LPS）

无

有

6、类脂和脂蛋白含量

低（仅抗酸性细菌含类脂）

高

7、鞭毛结构

基体上着生两个环

基体上着生四个环

8、产毒素

以外毒素为主

以内毒素为主

9、对机械力的抗性

强

弱

10、细胞壁抗溶菌酶

弱

强

11、对青霉素和磺胺

敏感

不敏感

革兰氏染色的方法和机制甲菌乙菌结晶紫初染碘液媒染95%酒精脱色番红复染紫色红色初染媒染脱色复染革兰氏染色机制革兰氏阴性细菌其壁薄、肽聚糖含量低和交联松散，故遇乙醇后，肽聚糖网孔不易收缩；又因其类脂含量高，脱色时类脂溶解，在细胞壁上出现较大的缝隙，结晶紫与碘的复合物易被溶出细胞壁，细胞呈无色。再经番红复染，革兰氏阴性获得了红色。细胞壁厚、肽聚糖含量较高、分子交联度较紧密，用乙醇洗脱时，肽聚糖网孔因脱水而收缩；因其基本不含类脂，故用脱色时不能在壁上溶出缝隙，结晶紫与碘复合物会牢牢阻留在细胞壁内，使其呈现蓝紫色。革兰氏阳性菌通过初染和媒染操作后，在细菌细胞的膜或原生质体上染上了不溶于水的结晶紫与碘的大分子复合物。革兰氏染色机制其壁薄、肽聚糖含量低和交联松散，故遇乙醇后，肽聚糖网孔不易收缩；又因其类脂含量高，脱色时类脂溶解，在细胞壁上出现较大的缝隙，结晶紫与碘的复合物易被溶出细胞壁，细胞呈无色。再经番红复染，革兰氏阴性获得了红色。革兰氏阴性细菌细胞膜（cellmembrane）紧贴在细胞壁内侧的一层由磷脂和蛋白质组成的柔软、富有弹性的半透性薄膜；不含甾醇；定义1972年Singer和Nicolson提出的液态镶嵌模型主要内容——以液态的脂质双分子层为基架，其中镶嵌着具有不同分子结构、不同不同生理功能的蛋白质。细胞膜的结构整合蛋白周边蛋白周边蛋白极性头非极性尾磷脂双分子层酯键细胞膜（cellmembrane）细胞膜的生理功能选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢产物