课件：微生物第二章.ppt

2.1 微生物在生物界中的地位,第二章 微生物的形态与分类,2019,-,1,2.3 原核微生物的形态,2.3.1 微生物细胞,细胞几乎是所有生物的基本结构单位。 真核细胞与原核细胞的区别,2019,-,2,2.3.2 染色技术(Straining),2019,-,3,染料可分为以下三种类型： (1)碱性染料或称带正电染料，这类染料有孔雀绿，结晶紫，沙黄等。 (2)酸性染料或称带负电染料，这类染料有伊红，酸性品红，刚果红等。 (3)其它染料 如脂溶性染料苏丹黑。,2.3.2 染色技术(Straining),2019,-,4,2.3.3. 细菌(Bacteria,Bacterium),细菌是一类细胞细而短(细胞直径约0.5m, 长度约0.55m )、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。,2019,-,5,2.3.3.1. 细菌的形态,葡萄球菌,梭状杆菌,2019,-,6,近年来，陆续发现少数三角形、方形和星形等细菌,2.3.3.1. 细菌的形态,2019,-,7,2.3.3.2. 细菌细胞大小,2019,-,8,2.3.3.3. 细菌细胞的结构,2019,-,9,(1)细胞壁(Cell wall),细胞壁是指细菌细胞的外壁，是位于细胞最外的一层厚实、坚韧的外被。 细胞壁坚韧而有弹性，占细胞干重的10%-25% 特殊成分：肽聚糖。,1.细菌细胞的一般构造,2019,-,10,1)固定细胞外型； 2)为正常细胞分裂所必需； 3)保护细胞免受外力的损伤； 4)阻拦有害物质进入细胞； 5)协助鞭毛运动； 6)与细菌的抗原性、致病性密切相关。,细胞壁的功能,2019,-,11,细胞壁的结构,革兰氏阳性和阴性菌细胞壁结构图,2019,-,12,细胞壁的化学组成,a 革兰氏阳性细菌的细胞壁 以金黄色葡萄球菌为代表： 一般只含90%肽聚糖(20- 80 nm)和10%磷壁酸 肽聚糖的组成：,2019,-,13,革兰氏阳性菌细胞壁肽聚糖的单体结构图,2019,-,14,革兰氏阳性菌细胞壁肽聚糖的单体结构图,2019,-,15,革兰阳性菌细胞壁肽聚糖化学结构,青霉素作用点,2019,-,16,革兰氏阳性细菌的细胞壁,阳性细菌细胞壁特有成分：磷壁酸 它有两种类型，一为壁磷壁酸，二为膜磷壁酸 主要生理功能有四： 1)带负电荷，可与环境中的Mg2+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； 2)保证革兰氏阳性致病菌与其宿主间的粘连； 3)赋于革兰氏阳性菌以特异的表面抗原； 4)提供某些噬菌体以特异的吸附受体。,2019,-,17,以大肠杆菌为代表 肽聚糖含量占细胞壁的10%，厚度仅为2-3 nm。 肽聚糖结构与革兰氏阳性菌相比差别在于： 1)肽尾的第三个氨基酸为内消旋二氨基庚二酸(m-DAP)； 2)没有特殊的肽桥，其前后两个单体间的联系仅有甲肽尾的第四个氨基酸-D-丙氨酸的羧基与乙肽尾的第三氨基酸- m-DAP的氨基直接连接而成。,b.革兰氏阴性细菌的细胞壁,2019,-,18,革兰阴性菌和阳性菌细胞壁肽聚糖化学结构,2019,-,19,革兰阴性菌细胞壁肽聚糖,2019,-,20,阴性细菌细胞壁特有的成分：脂多糖（LPS） 是位于革兰氏阴性细菌细胞壁最外层的一层较厚的类脂多糖物质。它有类脂A、核心多糖和O特异侧链三部分组成。,b.革兰氏阴性细菌的细胞壁,2019,-,21,革兰阴性菌细胞壁结构模式图,O-特异侧链 (O抗原),核心多糖,类脂A,脂质双层,脂蛋白,肽聚糖,细胞膜,外膜蛋白,微孔蛋白,脂多糖,2019,-,22,革兰阳性菌与革兰阴性菌细胞壁比较,双糖单位、短肽尾、肽桥,双糖单位、短肽尾,40层,仅1-2层,占细胞壁干重40%-90%,占细胞壁干重5%-10%,较坚韧，三维立体结构,较疏松，二维平面结构,磷璧酸,脂多糖,无,有,敏感,不敏感,2019,-,23,细胞壁与革兰氏染色法,染色基本步骤是：初染-媒染-脱色-复染,金黄色葡萄球菌革兰氏染色,大肠杆菌革兰氏染色,2019,-,24,(2)细胞质膜(Cytoplasmic membrane),细胞质膜也称细胞膜(Cell membrane)或质膜(Plasmic membrane)，是指紧靠细胞壁内侧，包裹细胞质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。,2019,-,25,磷脂,细胞质膜组成,2019,-,26,(3)中体(Mesosome)，也称间体,细胞质膜内陷形成的一个或数个较大而不规则的层状、管状或囊状物，称为中体。一般位于细胞分裂部位或其邻近。,2019,-,27,复制子假说,图2.10 细菌染色体DNA的复制模式,2019,-,28,很多细菌细胞内还存在染色体外的遗传因子，称为质粒(Plasmid)。 质粒按功能可分为：细菌抗药性因子(R因子)、大肠杆菌性因子(F因子)和大肠杆菌素因子(Col因子)。 质粒的特点： 1.可以人为消失也能自行消失； 2.即能自我复制稳定遗传，也能插入其它细菌进行复制，同时它本身也能携带部分基因繁殖； 3.可以进行接合、转化或转导。,(4)拟核(Nucleoid),2019,-,29,(5)内含物颗粒(Reserve granule),2019,-,30,(6)核糖体(Ribosome),核糖体是蛋白质的合成场所。原核生物的核糖体常以游离状态分布在细胞质中。 它由核糖体核糖核酸(rRNA,占60%)和蛋白质(占40%)组成。这些颗粒由大小亚基组成，沉降系数为70S(其中大亚基50S，小亚基30S)。 (7)细胞质 (8)气泡,2019,-,31,2.细菌细胞的特殊结构,(1)鞭毛(Flagellum) 某些细菌表面着生从胞内伸出的细长、波浪形弯曲的丝状物。它们是细菌的运动“器官”，数目有一到数十根，称为鞭毛。用品红染色或鞣酸媒染剂染色。 根据鞭毛的数量和排列情况，细菌分以下几种类型：偏端单生鞭毛菌；两端单生鞭毛菌；偏端丛生鞭毛菌；两端丛生鞭毛菌；周生鞭毛菌。,2019,-,32,拴菌试验： 1974年，美国学者西佛曼和西蒙设计了一个“拴菌”试验，设法把单毛菌鞭毛的游离端用相应抗体牢牢的拴在载玻片上，然后在光学显微镜下观察细胞的行为。结果发现，该菌是在载玻片上不断打转（而非伸缩挥动），从而肯定了“旋转论”是正确的。,(1)鞭毛(Flagellum),2019,-,33,鞭毛化学组成主要为蛋白质，还含有少量多糖、脂类和核酸等。鞭毛蛋白是一种很好的抗原物质，这种鞭毛抗原又称为H(hauch)抗原。鞭毛为中空螺旋结构，一般直径为1220nm,长度为25m。,图2.8 革兰氏阴性菌鞭毛结构,(1)鞭毛(Flagellum),2019,-,34,图2.9 革兰氏阳性细菌和阴性细菌鞭毛的构造,(1)鞭毛(Flagellum),2019,-,35,(2)线毛(Pilus或Fimbria),线毛又称伞毛，菌毛或纤毛。线毛是长在细菌体表的一种纤细、中空，短直而又数量较多的蛋白质附属物。 线毛直径79nm，内径22.5nm，长度220nm，每个菌体约有250300根。它们比鞭毛更细、更短，而且又直又硬，数量很多。,2019,-,36,不同类型线毛具不同的功能： 作为遗传物质转移的通道 性线毛(Sex pili) 是在性质粒控制下形成的，故又称F-线毛。 线毛作为噬菌体的吸附位点 如大肠杆菌噬菌体M13就可吸附在大肠杆菌的性线毛上，侵入细胞。 线毛作为附着到哺乳动物细胞或其它物体上的工具，它可附着在动物的呼吸道、消化道、泌尿生殖道的粘膜表面。,(2)线毛(Pilus或Fimbria),2019,-,37,(3)荚膜(Capsule),某些细菌生活在一定的营养条件下时，会在细胞壁表面形成一层松散的粘液状物质，称为荚膜。 荚膜不易着色，但可用负染法在暗色背景和折光性强(或染色)的菌体之间形成一透明区。,图2.9 细菌的荚膜,2019,-,38,根据荚膜的形状和厚度的不同，可以出现以下四种情况。,(3)荚膜(Capsule),2019,-,39,荚膜的化学组成因菌种而异，它含大量水分，其余为多糖、多肽或蛋白质，尤以多糖居多。,(3)荚膜(Capsule),2019,-,40,荚膜的主要作用： 能保护细胞免遭干燥影响，保护病原菌免遭宿主吞噬细胞的吞噬，增强其致病能力； 储藏养料，以备环境缺乏营养时重新利用； 堆积某些代谢废物； 荚膜使菌体易于附着到适当的物体表面。 荚膜也会对工业生产造成危害。 在另一方面，荚膜也可以成为有价值的材料,(3)荚膜(Capsule),2019,-,41,(4)芽孢(Spore,Endospore),某些细菌在生长的一定阶段，细胞内形成一个圆形、椭圆形或圆柱形，对不良环境条件具较强抗性的休眠体，称为芽孢。 各种细菌芽孢在细胞中的位置、形状和大小是一定的，这在分类鉴定上有一定的意义。,图2.10 细菌芽孢在细胞内的位置,2019,-,42,图2.11 细菌芽孢构造的模式图,(4)芽孢(Spore,Endospore),2019,-,43,(4)芽孢(Spore,Endospore),2019,-,44,芽孢的抗热机制-渗透调节皮层膨胀学说：芽孢衣(Coat)对多价阳离子和水分的透性差，皮层离子强度高，从而皮层有极高的渗透压，能够夺取核心部分的水分，引起皮层膨胀。,图2.12 皮层膨胀与收缩模式图,(4)芽孢(Spore,Endospore),2019,-,45,芽孢的形成历时810小时，分为七个阶段：,(4)芽孢(Spore,Endospore),2019,-,46,(5)伴孢晶体(spore-companioned crystal),有一些芽孢杆菌(如苏云金杆菌等)在形成芽孢的同时，在细胞内产生晶体状内含物，称伴孢晶体。一个细菌只产生一个伴孢晶体。,2019,-,47,2.3.3.4 细菌的繁殖方式,细菌的繁殖方式较简单，一般为无性繁殖。表现为细胞横分裂，称为裂殖。 细菌分裂分三步进行： (1)核分裂； (2)形成横隔壁； (3)子细胞分离。,2019,-,48,2.3.3.5 细菌的培养特征,1)细菌的菌落特征 菌落(Colony)就是指单个细胞在有限的空间中发展成肉眼可见的细胞堆。如果菌落是由一个单细胞发展而来，它就是一个纯种细胞群，称纯无性繁殖系，或称克隆(Clone)。如果各菌落连成一片则称菌苔(Lawn)。,2019,-,49,2.3.3.5 细菌的培养特征,菌落特征,2019,-,50,2.3.3.5 细菌的培养特征,2019,-,51,2)细菌的其它培养特征 在半固体培养基中用接种针穿刺将菌种接入培养基的深层进行培养，可以鉴定细菌的运动特征。,1.丝状 2.有小刺 3.念珠状 4.绒毛状 5.假根状 6.树状,2.3.3.5 细菌的培养特征,2019,-,52,若以明胶代替琼脂作为培养基的凝固剂，同样进行穿刺培养，可以鉴别菌株产蛋白酶的性能。明胶水解后，形成一定形状的溶解区。,1.不液化 2.火山口状 3. 芜箐状 4.漏斗状 5.袋状 6.层状,2.3.3.5 细菌的培养特征,2019,-,53,在液体培养基中，经1 3天培养，菌体生长会引起培养基变得混浊，或在表面形成菌环、菌膜或菌醭，或产生絮状沉淀。,1.絮状 2.环状 3.浮膜状 4.膜状,2.3.3.5 细菌的培养特征,2019,-,54,2.3.3.6 常见的细菌,(1)大肠埃希氏杆菌(Escherichia coli) 大肠埃希氏杆菌，简称为大肠杆菌，是最为著名的原核生物。 它的特性有：运动或不运动，运动者周生鞭毛；属于革兰氏阴性菌。大肠杆菌一般无荚膜、无芽孢；菌落白色或黄白色，边缘圆或波形，光滑闪光，扩展；它能使牛奶迅速产酸凝固，但不胨化、不液化明胶。,2019,-,55,(2)枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) 枯草芽孢杆菌属芽孢杆菌属(Bacillus)。 其特点有：杆状或近似为杆状，为周生或侧生鞭毛，无荚膜，革兰氏阳性，产芽孢，中生或近中生，菌落形态变化大，圆或不规则，表面粗糙、不透明、污白色或微黄色。在1%葡萄糖营养琼脂试管穿刺培养表面生长物较厚，常粗糙，呈褐色。能液化明胶，胨化牛奶，还原硝酸盐，水解淀粉。,2.3.3.6 常见的细菌,2019,-,56,(3) 北京棒状杆菌 北京棒杆菌的特点：细胞为短杆状或小棒状，有时微弯曲，两端钝圆，革兰氏阳性，无芽孢，不运动，在普通肉汁琼脂平皿上菌落呈圆形，24小时后菌落呈白色，直径1mm，一周后可达4.56.5mm，呈淡黄色，中间隆起，表面湿润、光滑、有光泽，边缘整齐，半透明，无粘性，无水溶性色素。不液化明胶；不水解淀粉，不分解油脂；能使葡萄糖、麦芽糖、蔗糖迅速产酸；能使糊精、半乳糖及木糖弱产酸，但均不产气。,2.3.3.6 常见的细菌,2019,-,57,2.3.4 放线菌(Actinomycetes),放线菌是一类呈菌丝状生长，主要以孢子繁殖和陆生性较强的原核微生物。放线菌都呈革兰氏染色阳性，因此，也可以认为放线菌就是一类呈丝状生长、以孢子繁殖的革兰氏阳性细菌。,2019,-,58,2.3.4.1 放线菌的形态构造,大部分放线菌由分枝状菌丝组成。放线菌的菌丝由于形态、功能不同，分为基内菌丝、气生菌丝和孢子丝。,图2.13 链霉菌的形态和构造模式图,2019,-,59,2.3.4.1 放线菌的形态构造,孢子丝,2019,-,60,2.3.4.2 放线菌菌落形态,放线菌菌落与细菌不同之处是：它干燥，不透明，表面紧密丝绒状，上面有一层色泽鲜艳的干粉。菌落与培养基紧密，难挑起。另一类放线菌不产生大量菌丝，如诺卡氏菌，其粘着力不强，结构如粉质。用针挑则粉碎。菌落正反面颜色常不同。,2019,-,61,2.3.4.2 放线菌菌落形态,2019,-,62,2.3.4.3 放线菌的生活史,2019,-,63,2.3.4.4 放线菌的繁殖,1)分生孢子 放线菌长到一定阶段，一部分气生菌丝形成孢子丝，孢子丝成熟便分化形成许多孢子，称分生孢子。孢子的产生通过二种横隔分裂方式。 2)孢子囊孢子 有的放线菌由菌丝盘卷形成孢子囊。 3)菌丝断片 放线菌也可藉菌丝断裂的片段，形成新菌丝体。 4)其它方式 小单孢菌科,2019,-,64,2.3.4.5 放线菌生理,绝大多数放线菌属于异养型。 最好的碳源是葡萄糖、麦芽糖、糊精、淀粉和甘油； 氮源以蛋白质、蛋白胨以及某些氨基酸最合适； 放线菌的生长一般都需要K、Mg、Fe、Cu和Ca等金属离子。 除诺卡氏菌外，绝大多数放线菌都能利用酪蛋白，并能液化明胶。 大多数放线菌是好气的，生产中保证足够的通气量，最适生长温度为2337。,2019,-,65,2.3.4.6 放线菌的代表属,放线菌中有代表性的属如下： (1) 链霉菌属 90%抗生素由链霉菌属产生 (2) 诺卡氏菌属 又称原放线菌属 (3) 放线菌属 放线菌属多为致病菌 (4) 小单孢菌属 (5) 链孢囊菌属 (6)游动放线菌属,2019,-,66,2.3.4.7 放线菌与细菌的比较,证明放线菌为细菌的主要根据有： 有的放线菌产生有鞭毛的孢子，其鞭毛类型也与细菌的相同； 放线菌噬菌体的形状与细菌的相似； DNA重组的方式与细菌的相同；,2019,-,67,思考题,1.细菌的那些特征可以作为其分类鉴定的重要依据？ 2.试述细菌细胞壁的结构，并说出与它相关的革兰氏染色机制。 3.什么是芽孢？它的耐热机制怎样？研究芽孢的实践意义有哪些？ 4.有四中细菌：假单孢菌，大肠杆菌，乳酸杆菌，梭状芽孢杆菌在保存是标签丢失，请鉴别分类。 5.什么是放线菌？放线菌的菌丝和菌落特征与细菌相比有哪些区别？为什么说放线菌是一种丝状细菌？,2019,-,68,2.3.5蓝细菌(Cyanobacteria),蓝细菌原称蓝藻或蓝绿藻。因为它与高等绿色植物和高等藻类一样，含有光合色素-叶绿素a，也能进行产氧型光合作用，所以，过去将其归于藻类。现代技术研究表明，蓝细菌属于原核微生物。 在类囊体的膜上含有叶绿素a、 -胡萝卜素、氧类胡萝卜素和光合电子传递链的有关组分。 蓝细菌没有有性生殖，以裂殖为主，也可出芽生殖，极少数有孢子。,2019,-,69,2.3.5蓝细菌(Cyanobacteria),2019,-,70,2.3.5蓝细菌(Cyanobacteria),2019,-,71,研究蓝细菌的意义： 有20多种具固氮作用，故在农业上已成为保持土壤氮素营养水平的主要因素，可以提高土壤的肥力。 临床上它能用于治疗肝硬化、贫血、白内障、青光眼、胰腺炎等疾病。 蓝细菌可能是第一个产氧的光合生物，也是最先使空气从无氧转为有氧的生物。,2.3.5蓝细菌(Cyanobacteria),2019,-,72,2.3.6.1 立克次体(Rickettsia) 立克次体是斑疹伤寒的病原体，1903年，由美国病理学家H. T. Ricketts首先描述的，为了纪念他，人们于1916年将这类病原体称为立克次体。 立克次体是一类只能寄生在真核细胞内的革兰氏阴性原核微生物。,2.3.6 立克次体，支原体，衣原体,2019,-,73,立克次体具以下一些特点： 1.立克次体的个体大小介于细菌和病毒之间。 2.立克次体的细胞结构像细菌。 3.立克次体是专性活细胞内寄生。 4.立克次体以裂殖的方式繁殖。 5.立克次体对热、干燥、光照、脱水及普通化学剂的抗性较差，但能耐低温。对磺胺及抗生素敏感，但对干扰素不敏感，而细菌对干扰素敏感。,2.3.6 立克次氏体，支原体，衣原体,2019,-,74,支原体是介于细菌和立克次氏体之间的一类原核微生物。1898年被发现，1976年才被确定分类地位。 支原体是一类无细胞壁的原核微生物，也是整个生物界中尚能找到的能独立营养的最小的生物。 大多腐生，极少数是致病菌。,2.3.6.2 支原体(Mycoplasma),2.3.6 立克次氏体，支原体，衣原体,2019,-,75,支原体具有以下一些特点: 1.支原体