原核微生物的形态结构

关于原核微生物的形态结构第一章：原核微生物形态结构第一节细菌（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(others)第2页,共99页，2024年2月25日，星期天1.细菌的形态2.观察细菌的方法3.细菌细胞的大小4.细菌的细胞构造5.细菌的繁殖方式一、细菌（Bacteria）6.细菌的群体形态细菌的形态构造及其功能第3页,共99页，2024年2月25日，星期天1.细菌细胞形态杆菌(Bacillus)球菌(Coccus)螺旋菌(Spirlla)其他形状的细菌第4页,共99页，2024年2月25日，星期天a.球菌(coccus)单球菌双球菌四联球菌八叠球菌葡萄球菌链球菌第5页,共99页，2024年2月25日，星期天.................................................单球菌（显微镜下示意图）单球菌(singlecoccus)第6页,共99页，2024年2月25日，星期天......................................................................双球菌（显微镜下示意图）双球菌(doublecoccus)第7页,共99页，2024年2月25日，星期天上：显微镜效果下：电镜照片

四联球菌(Micrococcuslactis)第8页,共99页，2024年2月25日，星期天八叠球菌(Sarcinaureae)八叠球菌（显微镜下示意图）第9页,共99页，2024年2月25日，星期天左：电镜照片右：显微镜下的金黄色葡萄球菌葡萄球菌(Staphylococcusaureus)第10页,共99页，2024年2月25日，星期天链球菌链球菌（显微镜下示意图）第11页,共99页，2024年2月25日，星期天链球菌（电镜照片）第12页,共99页，2024年2月25日，星期天显微镜下的杆菌b.杆菌(bacillus)

第13页,共99页，2024年2月25日，星期天c.螺旋菌（Spirlla)

弧菌(vibrio)

螺菌(spirllum）

螺旋体(spirochaeta)第14页,共99页，2024年2月25日，星期天显微镜下的螺旋菌第15页,共99页，2024年2月25日，星期天

d.幽门螺旋菌左：显微数码摄像右：结构示意图第16页,共99页，2024年2月25日，星期天2.观察细菌的方法(1)观察工具(2)观察方法第17页,共99页，2024年2月25日，星期天(1)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第18页,共99页，2024年2月25日，星期天(2)观察方法活体观察染色观察压滴法悬滴法菌丝埋片法第19页,共99页，2024年2月25日，星期天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

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第20页,共99页，2024年2月25日，星期天3.细菌细胞的大小细胞的大小是细菌分类特征不同细菌细胞大小不同同一细菌的不同菌龄细胞大小不同细菌细胞大小还与营养等因素相关细胞大小的测量结果只是近似值或平均值

球菌直径约0.5-2微米，杆菌1-5×0.5-1微米第21页,共99页，2024年2月25日，星期天4.细菌细胞的结构第22页,共99页，2024年2月25日，星期天

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第23页,共99页，2024年2月25日，星期天①细胞壁（cellwall)a.细胞壁的结构b.细胞壁的功能c.细胞壁的化学组成d.细胞壁与革兰氏染色e.无壁细胞与原生质体第24页,共99页，2024年2月25日，星期天a.细菌细胞壁（cellwall）的结构第25页,共99页，2024年2月25日，星期天

细胞壁是包围在细胞表面，内侧紧贴细胞膜的一层较为坚韧、略具弹性的结构，占细胞干重的10％-25%。失去细胞壁后，各种形态的细菌都变成球形。细菌在一定范围的高渗溶液中，原生质收缩，出现质壁分离现象。在低渗溶液中，细胞膨大，但不会改变形状或破裂，这些都与细胞壁具有一定坚韧性和弹性有关细胞壁的化学组成也使细菌具有一定的抗原性、致病性以及对噬菌体的敏感性。有鞭毛的细菌失去细胞壁后，仍可保持有鞭毛，但不能运动，可见细胞壁的存在为鞭毛运动提供的力学支点，为鞭毛运动所必需的。细胞壁是多孔性的，可允许水及一些化学物质通过，但对大分子物质有阻拦作用。第26页,共99页，2024年2月25日，星期天b.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第27页,共99页，2024年2月25日，星期天

c.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磷壁酸第28页,共99页，2024年2月25日，星期天G＋`G－细胞壁成分的区别成分肽聚糖磷壁酸类脂质蛋白质占细胞壁干重的%含量很高（30-95）含量较高（<50）一般无（<2）0含量很低（5-20）0含量较高（11-22）含量较高

G＋

G－第29页,共99页，2024年2月25日，星期天d.细胞壁与革兰氏染色复染沙黄紫色（G＋）红色(G-)甲菌乙菌初染结晶紫媒染碘液脱色乙醇第30页,共99页，2024年2月25日，星期天原生质体（左侧为大肠杆菌的原生质体，右侧为杆状的大肠菌）e.无壁细胞与原生质体第31页,共99页，2024年2月25日，星期天用溶菌酶处理细胞或在培养基中加入青霉素、甘氨酸或丝裂霉素C等因子，便可破坏或抑制细胞壁的形成，成为细胞壁缺陷细菌，通常包括原生质体、原生质球和细菌L-型。原生质体：在革兰氏阳性细菌培养物中加溶菌酶或通过青霉素阻止其细胞壁的正常合成而获得的完全缺壁细胞称原生质体。原生质球：指细胞壁未被全部去掉的细菌细胞，它呈圆球状，可以人为地通过溶菌酶或青霉素处理革兰氏阴性细菌而获得。细菌L-型：是细菌在某些环境条件下因基因突变而产生的无壁类型。第32页,共99页，2024年2月25日，星期天缺壁细菌

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：球状体第33页,共99页，2024年2月25日，星期天细胞壁以内的构造—原生质体1.细胞膜（cellmembrane）2.细胞质和内含物(cytoplasmandinclusionbody)3.核区(nuclearregionorarea)4.特殊的休眠构造—芽孢(endospore,spore)第34页,共99页，2024年2月25日，星期天abcdefa: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1.细胞膜f第35页,共99页，2024年2月25日，星期天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。第36页,共99页，2024年2月25日，星期天间体（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第37页,共99页，2024年2月25日，星期天2.细胞质(cytoplasm)和内含物(inclusionbody)

贮藏物(reservegranule磁小体(megnetosome)羧酶体(carboxysome)气泡(gasvocuoles)核糖体(ribosome)质粒(circularcovalentlyclosedDNA)第38页,共99页，2024年2月25日，星期天糖原：大肠杆菌、克雷伯氏菌、蓝细菌芽孢杆菌等聚－ß－羟丁酸：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、白喉棒杆菌、结核分枝杆菌

Reservegranule/Reservematerials碳源及能源类第39页,共99页，2024年2月25日，星期天磁小体(megnetosome)1975年由RPBlakemore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20-100nm,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体等实用前景：生产磁性定向药物或抗体，以及制造生物传感器第40页,共99页，2024年2月25日，星期天羧酶体（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固定中起关键作用第41页,共99页，2024年2月25日，星期天气泡（gasvocuoles）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0.2—1.0um×75nm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和营养物质第42页,共99页，2024年2月25日，星期天核糖体（Ribosome)核糖体第43页,共99页，2024年2月25日，星期天核糖体亚基连在mRNA核糖体（Ribosome)多聚核糖体、核糖体亚基释放第44页,共99页，2024年2月25日，星期天质粒染色体质粒(circularcovalentlyclosedDNA)第45页,共99页，2024年2月25日，星期天质粒功能与抗药性有关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第46页,共99页，2024年2月25日，星期天

细菌质粒所能控制的性状细菌质粒性状大肠杆菌中的F因子使宿主产生性纤毛，决定细菌的“性别”大肠杆菌中的Col因子产生一种蛋白质类杀菌素—大肠杆菌素大肠杆菌中的Ent因子产生肠毒素大肠杆菌中的Hty因子决定溶血素的产生大肠杆菌中的RYB质粒可使宿主产生限制性内切酶与甲基化酶许多G-细菌中的R因子抗磺胺药与多种抗生素金黄色葡萄球菌中的P1258因子抗Cd++、Hg++等重金属离子金黄色葡萄球菌中的PZA10产生内毒素B假单胞菌中的质粒能降解某些复杂的有机物根癌病农杆菌中的Ti质粒能使感染植株产生根癌病第47页,共99页，2024年2月25日，星期天3.核区（nuclearregionorarea）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,一般均为单倍体第48页,共99页，2024年2月25日，星期天细菌芽孢在光学显微镜下的形态及其在胞内的位置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。芽孢在普通条件下可保持几年至几十年的生活力。4.芽孢(endospore/spore)第49页,共99页，2024年2月25日，星期天枯草芽孢杆菌产芽孢细菌的种类芽孢的构造芽孢形成芽孢萌发芽孢的耐热机制研究芽孢的意义伴孢晶体细菌的其他休眠构造芽孢Spores第50页,共99页，2024年2月25日，星期天芽孢产芽孢细菌的种类

菌体（营养细胞）第51页,共99页，2024年2月25日，星期天细菌芽孢构造的模式图

孢外壁芽孢衣

皮层

芽孢质芽孢核区芽孢膜芽孢壁核心第52页,共99页，2024年2月25日，星期天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第53页,共99页，2024年2月25日，星期天芽孢的耐热机制1.是由芽孢化学组成的特点决定的2.含有吡啶－2，6二羧酸（DPA-Ca）3.含有芽孢特有的芽孢肽聚糖4.芽孢平均含水40％，皮层含水70％5.芽孢中酶的分子量较营养细胞小第54页,共99页，2024年2月25日，星期天研究芽孢的意义细菌分类、鉴定中的重要形态学指标指导菌种保藏制定灭菌参数第55页,共99页，2024年2月25日，星期天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—δ内毒素，称为伴孢晶体。实用意义：细菌杀虫剂—生物农药第56页,共99页，2024年2月25日，星期天细菌的其他休眠构造细菌的休眠构造除上述芽孢外，还有孢囊（cyst,由固氮菌产生）等。孢囊也是在逆境中产生的。孢囊也是在逆境中产生的休眠体。和芽孢一样没有繁殖功能。第57页,共99页，2024年2月25日，星期天

项目

芽孢

孢囊形成方式外壁层次外壁成分抗性贮藏物代表菌细胞内浓缩并外包多（4～10余层）蛋白质、肽聚糖（近G＋菌）抗热、辐射及药物等无特殊贮藏物芽孢杆菌属、梭菌属细胞壁外层加厚少（3层左右）磷脂、脂多糖（近G－菌）抗干旱为主，不抗热聚―ß―羟丁酸（PHB）固氮菌属芽孢与孢囊的比较第58页,共99页，2024年2月25日，星期天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）鞭毛菌毛性毛糖被第59页,共99页，2024年2月25日，星期天糖被(glycocalyx)细菌负染后相差显微镜图片（示荚膜）第60页,共99页，2024年2月25日，星期天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……第61页,共99页，2024年2月25日，星期天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第62页,共99页，2024年2月25日，星期天细菌糖被实用意义鉴定菌种提取葡聚糖—“代血浆”胞外多糖：黄原胶用于石油开采菌胶团用于处理污水第63页,共99页，2024年2月25日，星期天鞭毛（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15—20um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鞭毛的类型鞭毛的结构第64页,共99页，2024年2月25日，星期天电镜下的大肠杆菌（示鞭毛）第65页,共99页，2024年2月25日，星期天细菌鞭毛的类型两端单生单端从生单端单生周生两端丛生第66页,共99页，2024年2月25日，星期天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4.5nm的鞭毛蛋白亚基沿中央孔道（直径为20nm）螺旋状缭绕而成。第67页,共99页，2024年2月25日，星期天菌毛（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第68页,共99页，2024年2月25日，星期天项目

鞭毛

菌毛成分大小结构数目功能着生处菌种鞭毛蛋白0.01～0.02×2～70um一般由3股鞭毛蛋白链紧密绞成绳状1-数百根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0.007-0.009×0.5-20um由菌毛蛋白亚基卷成中空螺旋1-数百根附着，接合细胞质细胞壁许多G－杆菌和球菌

细菌的鞭毛和菌毛的比较

第69页,共99页，2024年2月25日，星期天性毛（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。鞭毛菌毛性毛糖被第70页,共99页，2024年2月25日，星期天DNA结合位点细菌繁殖方式第71页,共99页，2024年2月25日，星期天细菌群体的形态（细菌的培养特征）细菌的菌落特征细菌的其它培养特征第72页,共99页，2024年2月25日，星期天细菌的菌落特征第73页,共99页，2024年2月25日，星期天细菌菌落细菌细胞的电子显微镜图片固体培养基表面细菌菌落（照片）第74页,共99页，2024年2月25日，星期天细菌菌落特征细菌菌落特征正面图第75页,共99页，2024年2月25日，星期天细菌在琼脂培养基中穿刺培养的生长特征细菌在半固体培养上的培养特征第76页,共99页，2024年2月25日，星期天细菌在肉汤培养基中的表面生长特征絮状环状浮膜状膜状第77页,共99页，2024年2月25日，星期天放线菌(actinomyces)什么是放线菌放线菌的形态构造放线菌的繁殖放线菌的菌落特征放线菌的生理放线菌与人类生活第78页,共99页，2024年2月25日，星期天放线菌是一类具有丝状与枝细胞的细菌有原核细胞壁的主要成分是肽聚糖有的放线菌产生有鞭毛的孢子,其鞭毛类型与细菌相同，菌丝直径与细菌相仿放线菌噬菌体的形状与细菌的相似最适生长PH相近，一般呈微碱性DNA重组的方式与细菌的相同，核糖体同为70S对溶菌酶敏感；凡细菌所敏感的抗生素，放线菌也同样敏感第79页,共99页，2024年2月25日，星期天放线菌的分布与生活方式放线菌一般分布在含量较低；有机物丰富和呈微生物碱性的土壤中。107个／g左右能看到：北方春季深层黑土地的白丝能闻到：泥土特有的“泥腥味”第80页,共99页，2024年2月25日，星期天放线菌的形态结构（模式图）第81页,共99页，2024年2月25日，星期天基内菌丝（Substratemycelium)

又称营养菌丝，功能是吸收营养，直径0.2-1.2um长度100－600um，色素可有可无。基内菌丝第82页,共99页，2024年2月25日，星期天气生菌丝（Aerialmycelium)基内菌丝长到一定时期，长出培养基外，伸向空间的菌丝，直径1－1.4um,长短不一，形状不一，颜色较深。

气生菌丝

第83页,共99页，2024年2月25日，星期天孢子丝(Reproductivemycelium)

当气生菌丝生长发育到一定阶段，气生菌丝上分化出的可形成孢子的菌丝。孢子的形状及在气生菌丝上排列的方式随种而异。第84页,共99页，2024年2月25日，星期天放线菌孢子丝类型直形弯曲丛生成束单轮生无螺旋

开环钩形原始螺旋形松螺旋

紧螺旋螺旋单轮生无螺旋两级轮生螺旋两级轮生第85页,共99页，2024年2月25日，星期天放线菌的菌落形态菌落质地硬而且致密，菌落小而不广泛延伸菌落表面呈紧密的绒状或坚实、干燥多皱。接种针难以挑取，有时可挑碎，有时可将整个菌落挑起。第86页,共99页，2024年2月25日，星期天老龄菌：幼龄菌菌落与细菌难以区分。菌落周围具放射状菌丝。由于菌丝和孢子常具不同色素，使菌落正面，背面呈不同色泽。第87页,共99页，2024年2月25日，星期天2.2.3放线菌的生活史：孢子萌发基内菌丝气生菌丝菌丝孢子丝5孢子丝分化形成的孢子放线菌的繁殖第88页,共99页，2024年2月25日，星期天放