微生物类群和形态结构PPT演示课件

微生物类群和形态结构,.,.,第一节 真细菌第二节 古生菌第三节 真核微生物第四节 产大型子实体的真菌蕈菌,本章主要内容,.,第一节 真 细 菌,一 真细菌的个体形态和排列二 真细菌的细胞大小三 真细菌的细胞结构四 真细菌的分类,.,一 真细菌的个体形态和排列,（一）三种基本形态（二）特殊形态（三）放线菌形态（四）影响细菌形态的因素,.,（一）三种基本形态,.,球状菌,球状或扁圆状, 单球菌（尿微球菌） 双球菌（肺炎双球菌） 链球菌（乳酸链球菌） 四联球菌（四联细球菌） 八叠球菌（尿素八叠球菌） 葡萄球菌（金黄葡萄球菌）,.,球状菌,.,双球菌 分裂后两个球菌成对排列的为双球菌. 如肺炎双球菌 (Diplococcus pneumoniae),双球菌,球状菌,.,球状菌,.,球状菌,.,球状菌,.,球状菌,.,杆状菌,在细菌中种类最多，形态差别最明显。,多数单个存在，也有成链状。,.,杆状菌,.,一般情况下,同一种杆菌的宽度比较稳定,但它的长度经常随培养时间、培养条件的不同而有较大的变化。,杆状菌,.,破伤风杆菌,炭疽芽孢杆菌,大肠杆菌,杆状菌,.,螺旋状菌,.,（二）特殊形态,.,铁细菌图,贝日阿托氏菌图,发硫细菌图,丝状细菌,特殊形态,.,支原体形态多样,特殊形态,.,（三）放线菌（actinomyces）形态,（以链霉菌属Streptomyces为例）,多分枝丝状。无隔膜，单细胞多核。,营养菌丝气生菌丝孢子丝分生孢子,.,营养菌丝,作用：吸收水分、养料。排泄代谢产物。产水溶性或脂溶性色素。水溶性色素使培养基呈现颜色。,长在培养基内，又称基质菌丝。,放线菌,.,气生菌丝,特点：在培养基外，向空中生长弯曲、直形等繁殖功能,放线菌,.,孢子丝,直形、波浪状、螺旋状。左右旋,放线菌,.,放线菌,分生孢子,生长在孢子丝上。球形、椭圆形、杆形呈白、黄、绿、淡紫、蓝、褐、灰等色。,孢子耐干旱。,.,（四）影响细菌形态的因素,培养时间培养温度培养基成分浓度pH值,.,细菌形态正常、整齐，表现出特定的形态,细胞常出现不正常形态,.,二 真细菌的细胞大小,大小差别很大： 小的纳米细菌（nanobacteria）直径50nm。 大的肉眼可见。 纳米比亚硫磺珍珠菌（Thiomargarita namibiensis）, 测定大小的工具 细菌大小的表示方法 细菌大小的异常,.,1 测定大小的工具,目尺,台尺,.,2 细菌大小的表示方法,球菌：测直径。例 0.52.0um杆菌：测宽度与长度。螺旋菌：测宽度与空间长度。,宽长（um)。0.51.02.0(um),表示单位：微米（um）,放线菌：分支管状的直径，约0.5um 。,.,.,例如：枯草杆菌：平均长度2 m ； 宽度0.5m。 写作0.5 2 (m) 有关细菌大小的记载，常是平均值或代表性数值。,.,3 细菌大小的异常,同一种菌，刚分裂产生的子细胞较小，长大后为原来的一倍；培养数小时后的幼龄菌比老龄菌大；经干燥固定染色后的菌体大小比活菌小1/3；负染色后的菌体比原来的菌体大；培养中渗透压增加，细胞变小。,.,三 真细菌的细胞结构,（一）一般构造 1. 细胞壁 2. 细胞质膜 3. 细胞质 4. 内含物 5. 核质,（二）特殊结构 1. 芽孢 2. 糖被 3. 鞭毛 4. 菌毛 5. 性毛 6. S 层,.,（一）一般构造,1 细胞壁（cell wall）,细胞最外层,.,细胞壁的主要功能,固定细胞外形，提高机械强度。 细胞生长、分裂、鞭毛运动必需。 保护细胞免受溶菌酶、消化酶、青霉素的损害。 使细胞具有特定的抗原性、致病性以及对抗生 素和噬菌体的敏感性。,细胞壁,.,细胞壁的多样性,（1）革兰氏阳性细菌的细胞壁（2）革兰氏阴性细菌的细胞壁（3）缺壁细菌（4）革兰氏染色的机制,细胞壁,.,（1）革兰氏阳性细菌的细胞壁,特点： 厚度大（2080nm） 只有一层90%肽聚糖，10%磷壁酸。,肽聚糖（peptidoglycan）,又叫粘肽（mucopeptide） 胞壁质（murein） 粘质复合物（mucocomplex）,细胞壁,.,细胞壁,.,革兰氏阳性菌肽聚糖的组成成分,聚糖（双糖单位）,肽,N-乙酰葡萄糖胺（NAG） N-Acetylglucosamine,N-乙酰胞壁酸（NAM） N-Acetylmuramic acid,-1、4糖苷键连接,四肽尾 tetrapeptide side chain：四个氨基酸，L-D交替连接,肽桥peptide interbridge：甘氨酸五肽,细胞壁,.,以金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）为例,革兰氏阳性菌肽聚糖的立体结构,40层的网格状分子网套结构,细胞壁,.,-1、4糖苷键容易被溶菌酶（Lysozyme）（泪液、鼻涕、细菌、噬菌体）水解引起细菌肽聚糖细胞壁“散架”死亡。,细胞壁,.,金黄色葡萄球菌的细胞壁分子结构,细胞壁,.,磷壁酸（teichoic acid）,酸性多糖, 磷壁酸主要成分： 甘油磷酸 核糖醇磷酸,甘油磷酸,.,磷壁酸的分类,壁磷壁酸（ teichoic acid）膜磷壁酸（Lipoteichoic acid）,细胞壁,.,壁磷壁酸（teichoic acid）,与肽聚糖分子共价结合，含量随培养 基成分而改变。 用稀酸或稀碱可以提取。,细胞壁,.,膜磷壁酸（Lipoteichoic acid）,跨越肽聚糖层，与细胞膜交联。 含量与培养条件关系不大。 用45%热酚水提取，或用热水从脱 脂的冻干细菌中提取。,细胞壁,.,磷壁酸的主要生理功能,保证细胞膜上一些需Mg2+的合成酶提高活性。储藏磷元素增强某些致病菌对宿主细胞的粘连、避免白细胞吞噬。赋予特异的表面抗原噬菌体特异性吸附受体调节细胞内自溶素（autolysin）的活力,细胞壁,.,.,（2）革兰氏阴性细菌的细胞壁,革兰氏阴性细菌细胞壁两层：,外膜outer membrane,肽聚糖层（peptidoglycan） （不含磷壁酸）,脂多糖 Lipopolysacharide，LPS磷脂 Phospholipid外膜蛋白 outer membrane protein,细胞壁,.,细胞壁,.,肽聚糖（以大肠杆菌E.coli为例),结构单体同革兰氏阳性菌不同处： 四肽尾的第三个氨基酸不是L-Lys，而是内消 旋二氨基庚二酸（m-DAP）。 没有特殊的肽桥 前后两个单体间连接 甲四肽尾的第4个氨基酸D-Ala的羧基与 乙四肽尾的第3个氨基酸的m-DAP的氨 基连接,细胞壁,.,稀疏、机械强度差,.,外膜,脂多糖 Lipopolysacharide，LPS磷脂 Phospholipid外膜蛋白 Outer membrane protein,外膜 （outer membrane）,革兰氏阴性细菌细胞壁外层。,细胞壁,.,脂多糖（ Lipopolysacharide，LPS）,细胞壁,.,类脂A,O-特异侧链,核心多糖,LPS中的类脂A即是内毒素,.,.,LPS的主要功能：, 类脂A是革兰氏阴性细菌致病物质 内毒素的物质基础 吸附Mg 2+、Ca 2+阳离子提高在细胞表面的浓度 革兰氏阴性菌表面抗原决定簇具多样性 O-特异侧链种类多 噬菌体在细胞表面的吸附受体 具选择性屏障功能 核酸、双糖、氨基酸、肽可进入； 溶菌酶、抗生素、去污剂被阻挡。,细胞壁,.,外膜蛋白 outer membrane protein,脂蛋白Lipoprotein 使外膜层连接在肽聚糖内壁层上的蛋白孔蛋白Porin 通过孔的开闭，阻止某些抗生素进入外膜层。,嵌合在LPS和磷脂层外膜上的蛋白,细胞壁,.,脂蛋白：以共价键把外膜层连接在肽聚糖内壁 层上。孔蛋白：三聚体跨膜蛋白，中间有孔道。通过 孔的开和闭，能够阻挡抗生素进入外 膜层。,细胞壁,.,周质空间（periplasmic space，periplasm）,又叫壁膜间隙,外膜与细胞膜之间的狭窄空间，呈胶状,存在多种周质蛋白（periplasmic protein）： 水解酶类蛋白酶、核酸酶 合成酶类肽聚糖合成酶 结合蛋白运送营养物质 受体蛋白与细胞的趋化性相关,细胞壁,.,周质空间,细胞壁,.,周质空间是革兰氏阴性细菌特殊的“细胞器”。 内有周质蛋白，包括： 合成酶 水解酶 结合蛋白 受体蛋白 周质蛋白可用“冷休克”方法释放。,细胞壁,.,（3）缺壁细菌,缺壁细菌,实验室或宿主体内形成,进化形成支原体,缺壁突变L型细菌,人工去壁,基本去尽原生质体,部分去尽球状体,细胞壁,.,L-型细菌（L-form of bacteria）,1935，英国，李斯特（Lister）预防研究所。,念珠状链杆菌（Streptobacillus moniliformis），固体培养基。原因：细胞膨大，对渗透敏感。G+、G-,自发突变形成的细胞壁缺陷(部分或全部),具多形性，无论其原为革兰阳性或阴性菌，形成L型后大多染成革兰阴性。可以生长繁殖,在培养基上形成油煎蛋菌落。有些可重新合成细胞壁。,细胞壁,.,细胞壁,.,细菌L型生长缓慢，营养要求高，对渗透压敏感，普通培养基上不能生长，培养时必须用高渗的含血清的培养基。细菌L型在高渗的含血清的培养基上生长后形成三种类型的菌落。,丝状菌落,颗粒型菌落,油煎蛋样菌落（典型L型菌落）,细胞壁,.,原生质体（Protoplast）,溶菌酶去壁青霉素抑制新壁合成,多G+形成，一层细胞膜包裹,细胞壁,.,无细胞壁，为圆球形。 对环境敏感：渗透压、震荡、离心等易溶菌。 有鞭毛，而不能运动。 不被噬菌体感染（因为没有吸附位点，G+ 磷壁酸 G- 脂多糖 ）。 生物学特性依旧。,原生质体的特点,细胞壁,.,球状体（Sphaeroplast）,又叫原生质球。,尚残余部分细胞壁。G-细菌形成，有外膜的原生质体。,球状体的特点: 细胞球状，无完整的细胞壁； 对渗透压敏感； 革兰氏染色阴性； 细胞不能分裂； 容易导入遗传物质 研究遗传规律、育种的好材料。,细胞壁,.,支原体（Mycoplasma）,细胞膜中含有甾醇，有强的机械强度。,细胞壁,.,（4）革兰氏染色机制,革兰（C.Gram），1884年发明革兰氏染色鉴别染色法,真细菌古生菌,革兰氏染色, 20世纪60年代，萨顿（Salton） 1983年，彼弗里奇（T Beveridge）,细胞壁,.,1,2,3,4,？,.,革兰氏染色机制第一步：结晶紫使菌体着上紫色第二步：碘和结晶紫形成大分子复合物，分子大，能被细胞壁 阻留在细胞内。（CVI dye complex）第三步：酒精脱色，细胞壁成分和构造不同，出现不同的反应。 G+ 菌：细胞壁厚，肽聚糖含量高，交联度大，当乙醇脱色 时，肽聚糖因脱水而孔径缩小，故结晶紫-碘复合物 被阻留在细胞内，细胞不能被酒精脱色，仍呈紫色。 G菌：肽聚糖层薄，交联松散，乙醇脱色不能使其结构收 缩，因其含脂量高,乙醇将脂溶解，缝隙加大，结晶 紫-碘复合物溶出细胞壁，酒精将细胞脱色，细胞无 色，沙黄复染后呈红色。,.,1,2,3,4,细胞壁,.,2 细胞质膜 （cytoplasmic membran）,质膜（Plasma membrane）细胞膜（Cell membrane）内膜（Inner membrane）,紧贴细胞壁内侧包围细胞质的一层柔软，富有弹性的半透明薄膜。有选择性。,.,（1） 观察分离方法（2） 化学组成结构（3） 生理功能（4） 内膜系统,., 质壁分离 选择性染色（鉴别染色） 电镜技术 溶菌酶处理,（1）观察分离方法,.,（2）化学组成结构,磷脂20-30% 、蛋白质60-70% 。,两层磷脂分子（磷脂双分子层） 蛋白质分子层 整合蛋白（intergral protein）运输物质 周边蛋白（peripheral protein）酶促作用 液态镶嵌模型（Fluid mosaic model）,1972年，J S Singer 和 G L Nicolson提出。,.,细胞膜液态镶嵌模型,.,（3）生理功能, 选择性吸收、运送营养物质； 维持细胞内正常渗透压； 合成细胞壁和糖被的各种组分（LPS，荚膜多糖）； 细胞产能的场所； 鞭毛着生部位，旋转部位；,.,（4）内膜系统,膜内陷并延伸到细胞质内，在繁殖和代谢多种过程中起作用。多见于G+菌。, 载色体 间体mesosome，或中体,.,载色体, 光合细菌光合作用部位，单层与细胞 膜相连的内膜环绕，含色素、光合磷酸 化所需酶系和电子递体。细胞内的捕光 色素存在其内。 有的简单地陷入细胞质中，有的具备复 杂的层状排列结构。 如蓝细菌的光合作用膜。,.,间体（mesosome），或中体,概念：由细胞质膜内褶形成的囊状构造。 层状、管状的泡囊。G+多见。表层或深层。,间体,.,与青霉素酶的 分泌有关。 与DNA的复制、 分配及与细胞 分裂有关。,.,3 细胞质 （Cytoplasm）,细胞膜包围的除核区外的半透明、胶状、颗粒状物质的总称。,主要存在物质： 核糖体Ribosome 质粒Plasmids ,.,核糖体（Ribosome）,组成,.,核糖体是细胞合成蛋白质的机构,.,质粒 (Plasmids）,.,质粒的概念：细胞中除染色体以外的环状双螺旋DNA分子，稳定遗传。质粒可以独立进行复制，有的质粒也能整合到染色体上。对细胞的生存无决定性影响。一个菌细胞可有一至数个质粒。,.,质粒的特性和作用,携带抗性基因，与抗药性有关 如抗青霉素、链霉素、四环素的基因，可进行抗性筛选；目的基因载体 将携带的目的基因DNA片断转移到宿主体内；与有性结合有关F因子；与抗生素、色素合成有关；无质粒细菌可通过接合、转化、转导等方式获得质 粒。可自我复制，稳定遗传。对生存不是必要的。复制 与染色体分开，但同步进行。,.,4 内含物（Inclusion body）,细胞内形状较大的颗粒状构造。,贮藏物（Reserve materials）磁小体（megnetosome)羧酶体（carboxysome）气 泡（gas vocuoles）,.,贮藏物（Reserve materials）,贮藏物,糖原：大肠杆菌、克雷伯氏菌、 蓝细菌芽孢杆菌等,聚羟丁酸： 固氮菌、产碱菌、假单胞菌,氮源类,藻青素：蓝细菌,藻青蛋白：蓝细菌,磷源（异染粒）：迂回螺菌、白喉棒杆菌和分枝杆菌,硫源：迂回螺菌菌、白喉棒杆菌、结核分枝杆菌,碳源及能源类,内含物,.,聚羟丁酸poly-hydroxybutyrate（PHB）,1929年发现,尼罗蓝或苏丹黑染色观察,内含物,.,内含物,磁小体 (magnetosome),存在于趋磁细菌体内；对磁场有趋向性；磁小体是有膜的纳米磁性颗粒Fe3O4或Fe3S4晶体。,中国科学院电工研究所的电磁生物生化实验室,.,趋磁细菌的应用,国际“人类前沿科学计划”：趋磁细菌和磁纳米颗粒, 磁记录磁粉，大量应用于磁带、磁盘、磁 卡以及磁性钥匙等。（信息存储） 磁性定向药物或抗体。（医疗卫生） 制造生物传感器。（传感技术）,.,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,.,气泡 gas vacuoles,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0.21.0um75nm,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,.,.,5 核区（nuclear region or area）,又叫 核质体（nuclear body） 原核（prokaryon） 拟核（nucleoid） 核基因组（genome）,核区,富尔根（Feulgen）染色法染色 呈紫色形态不定的区域。,.,示拟核（透射电子显微镜）,., 原核生物特有的无核膜结构，无固定形态 的原始细胞核。 一个大型环状DNA分子，无组蛋白。 功能：负载遗传信息；决定主要性状。,.,1. 芽孢（endospore or spore）2. 糖被（glycocalyx）3. 鞭毛（flagellum 、flagella）4. 菌毛（fimbria 复fimbriae）5. 性毛（pili 复 pilus）6. S 层（S layer）,（二） 特殊结构,.,1 芽孢（endospore or spore）,.,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。,芽孢无繁殖功能。一个营养细胞内仅生成一个芽孢。,芽孢是生物界中抗性最强的生命体。,一般的芽孢在普通条件下可保持几年至几十年的生活力。,.,（1）产芽孢细菌的种类（2）芽孢的构造（3）芽孢形成（4）芽孢萌发（5）芽孢的耐热机制（6）研究芽孢的意义（7）伴孢晶体,.,（1） 产芽孢细菌的种类,枯草芽孢杆菌,好氧性的芽孢杆菌属（Bacillus）厌氧性的梭菌属（Clostridium）芽孢八叠球菌属（Sporosarcina）孢螺菌属（Sporospirillum）,.,.,2 芽孢的构造,细菌芽孢构造的模式图,（2）芽孢的构造,.,吡啶2、6-二羧酸,（3）芽孢的形成,.,.,（4）芽孢的萌发（germination）,由休眠状态的芽孢变成营养状态的细菌的过程,活化（activation）出芽（germination）生长（outgrowth）,.,活化：人为的热处理；萌发剂。活化是可逆的。所以活化后必须及时接种到合适的培养基上。抑制剂可抑制细菌芽孢的发芽。,.,（5）芽孢的耐热机制,是由芽孢化学组成的特点决定的,渗透调节皮层膨胀学说。 DPA-Ca 2+学说。 小酸溶性芽孢蛋白SASP。多因素综合性问题，是一个需深入研究的重要基础理论问题。,.,6 芽孢的特性及研究芽孢的意义,a