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第二章微生物的形态构造 原核微生物,主要内容： 各种原核微生物，包括细菌、放线菌 及支原体、立克次氏体和衣原体的基本结 构特点、形态特点、繁殖方式和生活特性。 重点细胞壁构造和组成及意义、菌落特征。,2019,-,1,真核微生物：霉菌、酵母菌 细胞型 原核微生物：细菌、放 线菌、蓝细菌、立克次氏体、衣原体。 非细胞型：病毒,微生物,2019,-,2,原核微生物与真核微生物的主要区别： 1、原核微生物细胞中有明显的核区，没有核膜，核内只含一条染色体；真核微生物的细胞中有明显的核，外有核膜，核中含多条染色体，染色体中含组蛋白。 2、原核微生物的细胞质中无细胞器；真核微生物细胞质中含细胞器。 3、原核微生物细胞质中的核糖体是70S，真核微生物细胞质中的核糖体是80S。,2019,-,3,2.1 细菌,2.1.1细菌的形态和排列 球菌 细菌 杆菌 弧菌 螺旋状菌 螺旋菌,2019,-,4,.球菌的形态及排列 单球菌: 尿素微球菌 双球菌: 肺炎双球菌 链球菌: 乳链球菌 四联球菌: 四联微球菌 八叠球菌: 藤黄八叠球菌. 尿素八叠球菌 葡萄球菌: 金黄色葡萄球菌 B.杆菌的形态及排列 链状、栅栏状、八字型、分散存在 C.螺旋菌的形态及排列 分散存在,2019,-,5,球菌不同排列方式图,2019,-,6,杆菌形态及排列方式图,链状 栅栏状 八字型,2019,-,7,螺旋菌形态图,2019,-,8,球菌用直径表示: 0.51m 杆菌用宽长表示：0.210.78m 螺旋菌用宽长表示: 0.31150m,2.1.2细菌的大小,2019,-,9,2019,-,10,球菌涂片,2019,-,11,杆菌形态,2019,-,12,杆菌形态,2019,-,13,杆菌形态,2019,-,14,球菌电镜下形态,2019,-,15,球菌形态图,2019,-,16,2.1.3 细菌细胞的结构组成及功能,一般结构全部细菌细胞所共有的 结构，包括：细胞壁、细胞膜、 细胞核、核糖体、细胞质等。 特殊结构只在部分细菌细胞中存 在的结构，包括：鞭毛、 荚膜、芽胞、伞毛等。,细菌的结构,2019,-,17,A. 一般结构,细胞壁：丹麦人革兰氏（Christian Gram） 革兰氏阳性菌（G+）：菌体呈深紫色 革兰氏阴性菌（G）：菌体呈红色,细 菌,2019,-,18,1.革兰氏阳性菌细胞壁的结构 革兰氏阳性菌的细胞壁厚2080nm，主要含肽聚糖(peptidoglycan)，占细胞壁干重50%80%;其次是磷壁酸(teichoic acid)。后者是革兰氏阳性菌细胞壁特有的成分。 肽聚糖 是原核微生物特有的一类大分子复合物。以金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)为例,它是由N-乙酰胞壁酸(NAM)、N-乙酰葡萄糖胺(NAG)、一条四肽链及一条由甘氨酸构成的五肽链共计四种亚单位交联而成的多层次网状结构。,2019,-,19,革兰氏阳性白喉棒状杆菌的细胞壁,2019,-,20,细胞壁磷壁酸模式图,2019,-,21,2.革兰氏阴性菌细胞壁的结构 革兰氏阴性菌的细胞壁分为两层: 外壁层和内壁层. 外壁层: 又称外膜层, 成波形覆盖在内膜层外, 厚8-10nm, 在结构和化学组成上与细胞膜相似, 在磷脂双分子层中嵌有蛋白质、脂多糖和脂蛋白。 内壁层：紧帖细胞膜，厚1-3nm，是由一层到少数几层肽聚糖构成。,2019,-,22,2019,-,23,3. 革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌细胞壁肽聚糖的区别： G+ G- 肽聚糖层较厚, 多层. 一层或少数几层 交联程度高 75% 交联程度低 25%- 30% 有甘氨酸五肽间桥 无甘氨酸五肽间桥 四肽链中第三个氨基 四肽链中第三个氨基酸为: L-赖氨酸 酸为: 二氨基庚二酸 (DAP),2019,-,24,4. 细菌细胞壁的功能: (1)保护作用 (2)屏障作用 (3)鞭毛运动的支点 (4)与细菌的抗原性、致病性及对噬菌体 的敏感性有关,2019,-,25,5. 细胞壁缺陷型细菌,在某些时候, 通过人为处理或自然变异,细菌可 失去完整的细胞壁,成为细胞壁缺陷型细菌. (1)原生质体:细菌完全失去细胞壁. (2)原生质球:革兰氏阴性菌失去内壁层, 保留外壁层. (3)L-型细菌:是某些细菌在特定的环境下基因突变 而产生的, 无完整而坚韧的细胞壁,一般呈多形态.,2019,-,26,6. 细菌及与之相近的原核微生物细胞 壁中所特有的一些成分: 胞壁酸 磷壁酸 二氨基庚二酸 D-氨基酸,2019,-,27,细胞膜,为单位膜结构，半透性膜。由磷脂双分子层和蛋白质 构成。 内膜系统: 由细胞膜向内凹陷和折叠形成的特殊结构, 它们大多数在结构上与细胞膜没有完全分开, 因而不同于 细胞器. 间体 类囊体 载色体 羧酶体,内膜系统,2019,-,28,磷脂,极性基,脂肪酸链,蛋白质,细胞膜模式图,2019,-,29,质粒,间体,核,核糖体,原核细胞部分结构模式图,2019,-,30,间体: 又称中体或中间体, 由细胞膜向内凹陷形成的层状、管状或囊状结构。 间体的功能： 1. 相当于高等生物的线粒体, “拟线粒体” 2.具有合成细胞壁特别是横隔壁所需酶类. 3.与核分裂有关. 4.与真核生物的内质网相似. 5.与芽孢的形成有关.,2019,-,31,类囊体: 是蓝细菌进行光合作用的场所。 由蓝细菌的细胞膜多次重复折叠而形成的片层状结构，多与细胞膜没有直接的相连而成原核生物中唯一独立的囊状体。膜上吸附着叶绿素和藻胆色素及光合作用酶系。 载色体：或称色素囊，是光合细菌进行光合作用的中心，相当于真核生物的叶绿体。它是由光合细菌的细胞膜多次凹陷折叠而形成的片层状、微管状或囊状结构，含有菌绿素和类胡萝卜素。 羧酶体：或称多角体，是自养菌固定CO2的场所。内含固定CO2所需的酶类。它由以蛋白质为主的单层膜包围，成多面体形结构。,2019,-,32,细胞膜的功能：,1.细胞内外物质交换的主要屏障和介质,有选择吸收和运送物质的功能. 2.是原核生物细胞能量转换的主要场所. 3.传递信息. 4.参与细胞壁的生物合成.,2019,-,33,核:也称原核或拟核,它没有固定的形态,没有核膜和核仁. 是一 条巨大的, 连续的环状双链DNA分子.是遗 传物质的载体. 质粒:是一种核外的遗传因子.由共价闭合环 状双螺旋DNA分子所构成, 存在于细菌染色 体外或附加于染色体上,能自我复制,稳定遗 传.它与细菌的许多次生代谢产物的合成及 芽胞的形成等有关. 是目前遗传工程中重要 的DNA载体之一.,2019,-,34,核糖体：它是一种核糖核蛋白的颗粒状 结构，是细胞合成蛋白质的部位。 它由RNA和蛋白质组成，其中RNA占65%， 蛋白质占35%。,小 亚 基 大 亚 基,正面观,侧面观,2019,-,35,核糖体分布于细胞质中, 沉降系数为70S, 由两个亚基组成, 一个为50S,另一个为30S. 真核微生物细胞质中及内质网上的核糖体为80S, 但在其它细胞器中核糖体为70S.,2019,-,36,细胞质极其内含物,细胞质主要成分为水、蛋白质、核酸、脂类、少量 的糖及无机盐类。 内含物：主要是气泡和颗粒状内含物。 气泡：存在于某些光合细菌和水生细菌中。 颗粒状内含物： 异染颗粒：主要成分为多聚偏磷酸盐，为细磷源和能 源性储存物。用兰色染料(甲苯胺蓝或甲烯蓝)染色后 呈紫红色.,2019,-,37,聚-羟基丁酸颗粒: 它是D-3-羟基丁酸的直 链聚合物, 是一种碳源和能源的储存物. 肝糖和淀粉粒: 是细菌碳源和能源的储存物. 硫滴: 是某些化能自养的硫细菌硫源和能源的 储存物. 多肽颗粒: 一种菱形的多肽结晶, 通常称为伴 胞晶体 ,具有毒杀某些昆虫的作用. 磁粒: 是少数磁性细菌细胞内特有的串状 Fe3O4的磁性颗粒.,2019,-,38,颗粒状内含物的作用,1. 作为物质和能量的储存, 用于环境中缺乏时. 2. 有利于维持细胞内环境的平衡, 避免不合适的Ph值、渗透压等的危害。 3. 有些内含物在细胞内大量积累还可被人们加以利用.,2019,-,39,B. 细菌细胞的特殊结构,1. 荚膜 是一些细菌在一定的营养条件下, 向细胞表面 分泌的一层松散透明、粘度极大、粘液状或胶 质状的物质。 (1)大荚膜: 厚约200nm (2)微荚膜: 厚200nm (3)粘液层 (4)粘接物,2019,-,40,细菌荚膜,菌胶团,2019,-,41,荚膜的组成因种而异，主要成分为多糖。有的也含有多肽、蛋白质、脂以及由它们组成的复合物脂多糖、脂蛋白。 荚膜的功能： (1)荚膜是细胞外碳源和能源性的储存物. (2)荚膜能保护细胞, 免受干燥影响. (3)荚膜能增强某些致病菌的致病能力. (4)有些细菌的荚膜本身是有毒的. (5)有些荚膜有粘附作用.,2019,-,42,影响荚膜产生的条件： （1）遗传基因 （2）环境因素 （3）生长阶段,2019,-,43,2. 鞭毛,运动性微生物细胞的表面, 着生有一根或数根由细胞内伸出的细长、波曲、毛发状的丝状体结构即为鞭毛。 它是细菌的运动器官。 鞭毛的着生位置、数目及排列是细菌种的特征，具有分类鉴定的意义。,2019,-,44,鞭毛的着生类型： （1）偏端单生鞭毛：霍乱弧菌、荧光假单胞菌 （2）两端单生鞭毛：鼠咬热螺旋体 （3）偏端丛生鞭毛：铜绿假单胞菌 （4）两端丛生鞭毛：红色螺菌 （5）周生鞭毛：大肠杆菌、枯草杆菌,2019,-,45,2019,-,46,2019,-,47,2019,-,48,2019,-,49,鞭毛的结构： （1）基体：又叫基粒，包括于细菌的细胞壁和细胞膜中，包括一条中心杆及连接于其上的24个环。 （2）鞭毛钩：是靠近细胞表面连接在基体上的一个弯曲的筒状部分。 （3）鞭毛丝：与鞭毛钩相连，由球状蛋白组成的中空螺旋丝状结构。 鞭毛的成分主要为蛋白质，有的含少量多糖及脂类、DNA和RNA。 鞭毛一般形成于培养初期(1224小时)，培养稍久后就失去鞭毛。,2019,-,50,3. 纤毛和菌毛,纤毛是生长在菌体表面的一类比鞭毛更细、短而直且数量更多的蛋白质微丝。纤毛不是细菌的运动器官，它能提高菌体 的粘附和聚集能力。 菌毛结构与纤毛相似，有些书把菌毛与纤 毛归于一类。 已知大肠杆菌的菌毛有两类，一类是性菌 毛(F菌毛)，与细菌的接合作用有关。另一 类是普通菌毛(I菌毛)，主要起吸附作用， 也是某些噬菌体的吸附和侵染位点。,2019,-,51,细菌鞭毛与菌毛对比模式图,鞭毛,性菌毛,普通菌毛,2019,-,52,4 . 芽胞,某些细菌，在其生长的一定阶段，于细胞内部形成一个圆形、椭圆形或圆柱形的结构，对不良环境有较强的抗性，这种休眠体称为芽胞。又称为内生胞子。 能产生芽胞的细菌，大部分为杆菌，主要包括在好气性的芽胞杆菌属和厌气性的梭状芽胞杆菌属中。球菌中只有芽胞八叠球菌属能产生芽胞。螺旋菌中螺状菌属与弧菌属中少数也能产生芽胞。,2019,-,53,好气性的芽胞杆菌,厌气性的芽胞杆菌,2019,-,54,2019,-,55,肉毒梭菌的芽胞,2019,-,56,艰难梭菌的芽胞：芽胞胞质体SCp，芽胞细胞壁SW，芽胞皮层SCt，芽胞壳SC，芽胞母细胞膜SMM，芽胞母细胞壁SMW.,2019,-,57,2019,-,58,外膜 核心 胞子壁 外胞子衣,皮层 芽胞细胞质 内膜 胞子衣(外壳层),芽胞结构模式图,2019,-,59,含有芽胞的营养细胞又称为胞子囊,胞子囊 芽胞,2019,-,60,芽胞的形成过程,1.营养细胞 2. 轴丝形成 3.隔膜形成,5.皮层形成 4.前芽胞逐渐形成,6.胞子衣形成 7.芽胞成熟 8.芽胞的释放,2019,-,61,芽胞的作用,有助于抵抗不良环境，尤其对干燥、高温有 很强的抗性。 芽胞耐热的机制： （1）芽胞的壁厚而致密 （2）含水量低，并处于休眠状态，代谢活力低 （3）酶含量少且具抗热性 （4）含有大量吡啶二羧酸钙（DPA-Ca）和带 有二硫键的蛋白质,2019,-,62,伴胞晶体：,芽胞杆菌属中的有些种，在形成芽胞 的同时，在细胞内部产生一种晶体状多肽 类内含物。如苏云金杆菌，形成的晶体一 般为菱形、方形或不规则形状，它是一种 毒性晶体，对一百多种鳞翅目昆虫有毒性 作用，对人畜很安全，现已用为生物杀虫剂。,2019,-,63,2.1.4 细菌的繁殖,细菌的繁殖主要为无性裂殖 （1）细胞核和细胞质的分裂 （2）横隔壁形成 （3）子细胞分离 同形分裂 无性裂殖 异形分裂,2019,-,64,除裂殖以外，还有一些其它的繁殖方式： （1）多次分裂。 如蛭弧菌(Bdellovibrio) 直接出芽：生芽杆菌(Blastobacter) 巴斯德菌属(Pasteuria)、 （2）芽殖 间接出芽： 生丝微菌属 (Hyphomicrobium) （3）劈裂 。 如节杆菌属(Arthrobacter) （4）有性接合。,2019,-,65,细菌的群体形态,菌落：在固体培养基上，由一个或数个菌体细胞或孢子大量生长繁殖而形成肉眼可见的、具有一定形态结构的细胞群体称为菌落。 各种细菌在一定条件下形成的菌落形态具有一定的稳定性和专一性，这是衡量菌体纯度和鉴定菌种的重要依据。,2019,-,66,菌落描述要从九个方面进行，称为菌落特征,（1）大小 （2）形状(圆形、假根状、不规则状等) （3）隆起程度(扩展、台状、低凸、凸面、乳头状等) （4）边缘情况(整齐、波状、裂叶状、锯齿状等) （5）表面状态(光滑、皱褶、颗粒状、龟裂状、同心圆状等),2019,-,67,（6）颜色 （7）表面光泽(闪光、无光泽、金属光泽等) （8）质地(油脂状、膜状、粘、脆等) （9）透明程度 菌落特征决定于组成菌落的细胞结构与生长行为。 菌落形态、大小不仅决定于菌落中细胞特性，而且受临近菌落的影响，并受培养条件、尤其是培养基成分的影响。 一般细菌菌落需要培养3-7天甚至10天观察。,2019,-,68,菌苔：几个或数个菌落连成一片，称为菌苔。 纯培养：如果一个菌落是由一个细菌繁殖 而来，则称之为纯培养。 若以少量琼脂作成半固体培养基，然后穿刺接种，不能运动的细菌只沿穿刺线部分生长，能运动的细菌则向穿刺线四周扩散生长，借此可鉴定细菌的运动性。,2019,-,69,菌落侧面观,菌落正面观,2019,-,70,培养皿中菌落形态观察,2019,-,71,细菌运动性观察,有运动性,无运动性,2019,-,72,2.2 放线菌,放线菌是介于细菌和丝状真菌之间而又更近于细菌的一类原核微生物. 它们是原核生物中一类有分枝倾向或能形成分枝菌丝和分生孢子的特殊类群. 放线菌的数量和种类以土壤中分布最多,喜好中性或偏碱性的环境,2019,-,73,2.2.1 放线菌的形态与结构,放线菌的个体形态比较复杂, 它包括杆状、简单分枝、分枝发达并产孢子的丝状体。 放线菌绝大多数为单细胞构成。 放线菌细胞壁主要成分为肽聚糖，所以染色一般为革兰氏阳性，极少阴性。 放线菌菌丝宽度与杆菌宽度相近，大约为1m，长度不定。,2019,-,74,衣氏放线菌,红平诺卡氏菌,2019,-,75,链霉菌属放线菌形态图,2019,-,76,链霉菌属的菌丝体 单细胞、多核、无隔膜,2019,-,77,链霉菌属是放线菌丝状结构的典型代表，根据形态和功能，它的菌丝体分为三种。,（1）基内菌丝：直径0.2-1.2m 又称营养菌丝，长在培养基内部或贴在培养基表面，功能是吸收水分和营养。 （2）气生菌丝：直径1.0-1.4m （3）孢子丝和分生孢子 由气生菌丝顶部分化而成，孢子丝形态一 般呈波曲和螺旋状，也有直型。孢子丝通 过横隔法形成单个或成串的分生孢子。,2019,-,78,孢子丝的排列方式有：单生、丛生、 轮生和互生等，螺旋的大小、疏密、数目和方向也彼此不同。所以孢子丝形态、排列方式、螺旋形状都是放线菌重要的分类依据。,基内菌丝,气生菌丝,2019,-,79,2019,-,80,此外，孢子的形态与结构也是放线菌 菌种鉴定的重要依据。 在光镜下，不同放线菌孢子呈球形、椭圆 形、杆状、瓜子状。 在电子显微镜下，还可看到孢子表面的结构，有的光滑、有的带小疣、有的生刺(不同种的孢子, 刺的粗细长短不同)或有毛发状物。,2019,-,81,孢子囊和孢囊孢子 链孢囊菌属、弗兰克氏菌属和游动放线菌 属可在气生菌丝上长出孢子囊，孢子囊内由原生质体分化形成孢囊孢子,2019,-,82,2.2.2 放线菌的繁殖,放线菌主要是以无性孢子的方式进行繁殖,此外也可借助菌体断裂繁殖。 无性孢子的类型: 横隔分裂形成分生孢子如: 链霉菌属 (1)分生孢子 菌丝上直接产生分生孢子如: 小单孢菌属,2019,-,83,（2）孢囊孢子 有些放线菌首先在菌丝上形成孢子囊，在孢子囊内由原生质体分化形成孢子。孢子囊有的是由囊柄顶端膨大形成，有的是由孢子丝盘绕而成。 （3）厚壁孢子 有些放线菌菌丝体内原生质收缩变圆，外壁变厚而形成原形、椭圆形孢子。,2019,-,84,2.2.3 放线菌的菌落特征,放线菌的菌落特征大致分为两类: 一类是产生大量分枝和气生菌丝的放线菌,如链霉菌，其特征是: 菌落小，质地致密, 表面干燥、呈紧密的绒状，与培养基结合紧密，不易挑起。但是，这类放线菌菌落初期却与细菌菌落相似，当产生孢子丝后才呈上述状。 另一类是不产生大量菌丝体的放线菌形成的菌落，如诺卡氏放线菌，其特征是：粘着力差，结构松散，呈粉质状，易挑起，用针挑起则粉碎。,2019,-,85,2.2.4 常见放线菌的代表属,(1)链霉菌属 (2)诺卡氏菌属 (3)放线菌属 (4)小单孢菌属 (5)链孢囊菌属 (6)游动放线菌属 (7)弗兰克氏菌属,2019,-,86,2.3 蓝细菌,2.3.1 蓝细菌的形态结构 蓝细菌的个体形态有:球状或杆状的单细胞和多细胞的丝状体两种,它们外面常有胶质层或称为鞘的胶质外套包围，细胞直径通常为3-10微米，小的0.5-1微米,大的可达60微米.,单细胞,多细胞丝状体,2019,-,87,蓝细菌有与革兰氏阴性菌相似的双层细胞壁，也含二氨基庚二酸。 细胞中含有光合色素，它存在于类囊体中，具有光合能力。 细胞内含有固定CO2的羧酶体。 蓝细菌无鞭毛，但能借助粘液在固体基质表面滑行。 蓝细菌有些种能产生异形胞, 可以固氮。,2019,-,88,蓝细菌细胞质中含有糖原和藻青素等颗 粒状内含物及气泡。 2.3.2 蓝细菌的繁殖 蓝细菌没有有性繁殖，单细胞蓝细菌主要以裂殖为主，丝状体蓝细菌通过多个细胞的连锁体的脱离来完成。少数蓝细菌类群可以产生孢子，如管孢蓝细菌可在细胞内形成许多球型或三角形的内孢子。 在干燥、低温和长期黑暗等不良条件下，一些丝状类群还能形成一种有厚壁的静息孢子，它是一种休眠体，可抵抗恶劣环境。,2019,-,89,2.4 其它类型原核微生物,2.4.1 螺旋体(spirochaeta) 它们是G性菌、螺旋状，与螺旋菌的区别 是无鞭毛，菌体不僵硬，借轴丝收缩而运动。可 致病的有密螺旋体属和疏螺旋体属，引起梅毒和 回归热。 2.4.2 粘细菌(myxobacteria) 它是原核生物中生活周期和群体变异最复杂 的类群，可分为营养细胞和子实体两个阶段。营 养细胞杆状， G、无鞭毛，能借助粘液滑行， 在适宜条件下，营养细胞形成肉眼可见子实体， 原来的营养细胞转变为球形或近球形的粘孢子。,2019,-,90,2.4.3 鞘细菌(sheathed bacteria),本类群细菌呈链状排列,并为一共同的衣鞘所包围,鞘内细胞杆状, G。鞘外常有粘质层或荚膜，鞘细菌繁殖时打开顶端，释放出带丛生鞭毛的游动细胞。 2.4.4立克次氏体(rickettsia) G性菌,无鞭毛，不运动，细胞多形态，有球状(0.2-0.5m) 、杆状(0.3-0.50.3-2.0m)、丝状等。个体比细菌小，专性寄生，一般先寄生于啮齿动物或节肢动物，再间接感染人。可引起斑疹伤寒、恙虫热和Q热。,2019,-,91,2.4.5 枝原体(mycoplasma),又称类菌质体,无细胞壁,形态多变,能通过细菌滤器.菌落为特殊的煎鸡蛋形.寄生型枝原体常侵染脊椎动物的粘膜，导致肺炎、关节炎、尿道炎。 2.4.6 衣原体(chlamydia) G性菌，专性在脊椎动物细胞内寄生，个体小，多呈球形或椭圆形。有生活周期，在细胞外叫基体(elementary body)，大小为0.2-0.3m,感染细胞后叫始体(initial body)，直径0.8-1.2m,始体分裂后形成中间体(intermediate body)，中间体