专业课普通生物学课件第二章微生物的形态和构造（一）原核微生物ppt模版课件

第二章 微生物的形态和构造（一） 原核微生物 第一节 细菌 第二节 放线菌 第三节 支原体、衣原体和立克次氏体 第四节 蓝细菌 星空8538的个人中心 原核细胞真核细胞 细胞核有明显核区， 无核膜、核仁 有核膜，核仁 细胞器无线粒体，能 量代谢和许多 物质代谢在 质膜上进行 有线粒体，能量 代谢和许多合 成代谢在线粒 体中进行 核糖体 分布在细胞 质中，沉降 系数为70S 分布在内质网 膜上，沉降系 数为80S 原核细胞和真核细胞的区别 真核细胞 原核细胞 星空8538的个人中心 第一节 细菌Bacteria v定义：细菌是一类细胞细而短（细胞直径约0.5um，长度约 0.55um）、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。 v生存环境：温暖潮湿、富含有机物的地方，都有大量细菌活动 。有特殊的臭味或酸败味，发粘、发滑。 v应用：工业上生产各种氨基酸、核苷酸、酶制剂、乙醇、丙酮 、丁醇、有机酸、抗生素等；农业上用作杀虫菌剂、细菌肥料的 生产和在沼气发酵、饲料青贮等方面的应用；医药上如各种菌苗 、类毒素、代血浆和许多医用酶类的生产等；以及细菌在环保和 国防上的应用等，都是利用有益细菌活动的例子。 v危害：人、动物、植物的传染病、食物和工农业产品腐烂变质 。 星空8538的个人中心 一、细菌细胞的形态与排列状态 星空8538的个人中心 Bacterial shape examined microscopically 星空8538的个人中心 Bacterial shape 星空8538的个人中心 菌体呈球形或近似球形,以典型的二分裂殖 方式繁殖,分裂后产生的新细胞常保持一定的 空间排列方式.根据细胞分裂的方向及分裂后 的各子细胞的空间排列状态不同,可将球菌分 为以下几种: 单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球 菌、葡萄球菌等。 球菌(coccus)及其排列状态 星空8538的个人中心 单球菌： 细胞分裂沿一个平面进行， 新个体分散而单独存在. 如尿素微球菌(Micrococcus ureae) 星空8538的个人中心 双球菌： 细胞沿一个平面分裂，新个 体成对排列. 如肺炎双球菌 (Diplococcus pneumoniae) 星空8538的个人中心 链球菌： 细胞沿一个平面进行分裂，新个体不 但可保持成对的样子，并可连成链状. 如： 乳链球菌 （Streptococcus lactis ） 无乳链球菌（Streptococcus agalactiae) 溶血链球菌 （ Streptococcus hemolyticus) 星空8538的个人中心 四联球菌 ： 细胞分裂是沿两个相垂直的 平面进行，分裂后每四个细 胞特征性地连在一起，呈田 字形. 如四联微球菌 （Micrococcus tetragenus） 星空8538的个人中心 八叠球菌 ： 细胞按三个互相垂直的 平面进行分裂后，每八 个球菌特征性地连在一 起成立方体形. 如藤黄八叠球菌 （Sarcina ureae) 星空8538的个人中心 葡萄球菌 ： 细胞无定向分裂，多个 新个体形成一个不规则 的群体，犹如一串葡萄 。 如： 金黄色葡萄球 菌（Staphylococcus aureus) 白色葡萄球菌（ Staphylcoccus albus) 星空8538的个人中心 杆菌(bacillus)及其排列状态 杆菌是细菌中种类最多的类型,因菌种不同,菌体细胞的长 短、粗细等都有所差异。 杆菌的形态：短杆状、长杆状、棒杆状、梭状杆状、月亮 状、竹节状等；按杆菌细胞繁殖后的排列方式则有链状、 栅状、“八”字状等。 短杆菌 长杆菌 梭状芽孢杆菌 星空8538的个人中心 Scanning electron m icrographs illustrating external features of the rod-shaped bacterium E. coli. 星空8538的个人中心 Rod shape is called Bacillus. Two bacilli together - Diplobacilli Chains of bacilli are called Streptobacilli Palisades - Rods side by side or in X, V or Y figures 杆菌(bacillus)及其排列状态2 星空8538的个人中心 杆菌端部特征 Bacillus megabacterium Legionella pneumophila (causes Legionnaires Disease) (causes anthrax), Bacillus anthracis Rod-Shaped Bacterium, hemorrhagic E. coli, strain 0157:H7 星空8538的个人中心 螺旋菌(spirilla) 螺旋状的细菌称为螺旋菌。 根据其弯曲情况分为： 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 螺旋菌(spirillum)：螺旋满26环，螺旋状 例：干酪螺菌 螺旋体(spirochaeta)：旋转周数在6环以上，菌体柔 软。 例：梅毒密螺旋体 Vibrio cholerae 星空8538的个人中心 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 星空8538的个人中心 细菌的异常形态 结核杆菌的正常形态结核杆菌的异常形态 星空8538的个人中心 细菌特殊形态 柄细菌、肾形菌、臂微菌、网格硫细菌 、贝日阿托氏菌(丝状)、具有子实体的粘 细菌等是特殊形态的细菌。 星空8538的个人中心 二、细菌的大小 (1)长度单位：微米(m) (2)表示： 球菌：直径 杆菌： 宽长 螺菌： 宽、长、螺距 通常球菌直径：0.2 1.5 m， 杆菌:长1 5 m, 宽0.5 1 m。 例如：E.coli：平均长度：2 m ； 宽度0.5m 1500个大肠杆菌头尾相接等于3mm; 109个大肠杆菌重1 mg. 星空8538的个人中心 细菌大小举例 菌名 直径或宽宽长长/ （ m m ） 乳链链球菌 金黄色葡萄球菌 大肠肠杆菌 枯草芽孢孢杆菌 霍乱弧菌 0.5 1 0.8 1 0.5 (1 3) (0.8 1.2) ( 1.23) (0.2 0.6) (1 3) 星空8538的个人中心 三 、细菌染色法: 星空8538的个人中心 负染色 星空8538的个人中心 涂片干燥固定 染色1min 水洗、吸干 镜检 简单染色 制备涂片标本染色 星空8538的个人中心 步骤： 涂片固定 酸性复红初染 3%醋酸酒精脱色 美蓝复染 镜检 抗酸染色法 结果: 抗酸菌红色； 非抗酸菌蓝色。 星空8538的个人中心 步骤： 结果: 阳性菌紫色 阴性菌红色 结晶紫初染 碘液媒染 乙醇脱色 番红复染 涂片固定 由丹麦医生Hans Christian Gram于1884年创立。 革兰氏染色法（Gram Stain） 星空8538的个人中心 Figure 1 - A Gram stain of Gram + Staphylococcus cells. Figure 2 - Gram stain of Gram - E. coli cells Figure 星空8538的个人中心 染料 碱性染料（basic dye）带正电染料。其阳离子部 分为发色基团，可与细胞中带负电的组分结合。如Crystal violet, Safranin, Methylene blue等。 酸性染料（Acid dye）带负电染料。其阴离子部 分为发色基团，可与细胞中带正电的组分结合。如Eosin, Congo red , Acid fuchsin 等。 脂溶性染料如Sudan black。 多数染料都是中性有机盐。据着色基的不同可分为 以下类型： 星空8538的个人中心 四、细菌的繁殖四、细菌的繁殖 一般为无性繁殖，二分裂法。 同形裂殖：裂殖后形成的子细 胞大小相等。 异形裂殖：分裂产生两个大小 不等的子细胞。 细菌分裂过程： 菌体伸长，核质体分裂 形成横隔壁 子细胞分离 无性繁殖 有性繁殖 少数有菌毛的菌可少数有菌毛的菌可进进进进行有性繁殖行有性繁殖 方式 星空8538的个人中心 五、细菌的群体形态 固体培养时的群体形态： 菌落（colony) 单菌落（ clone) 菌苔(lawn) culture plate 液体培养时的群体形态： （一）种类： 星空8538的个人中心 不同的微生物种类，其菌落特征不同。同一种菌在 不同培养条件下菌落特征也不尽相同。菌落的特征包括： （二）菌落形态 1、大小 2、颜色 3、透明度 4、表面状态 5、质地 6、边缘形态 7、隆起形状 （正面观） 星空8538的个人中心 Samples were taken from the numbered colonies and examined microscopically 星空8538的个人中心 （三）影响菌落形态的因素 各种微生物在一定条件下形成的菌落，其形态特 征有一定的稳定性和专一性，因而可以作为识别 、鉴定菌种的一个依据，但也受某些因素的影响 ，观察时应加以注意。 1、邻近菌落 2、培养时间 3、培养基成分 4、培养温度 星空8538的个人中心 细菌菌落的特征 一般都较小，菌落与培养基结合不紧 密，用接种针容易挑起，多数表面较 光滑、湿润、较粘稠，易挑取，质地 均匀，色泽多样。 星空8538的个人中心 六、细菌细胞结构 v一般构造：如细胞壁、细胞膜、细胞质、核质体、核糖体等，是 所有细菌都有的构造 v特殊构造：主要有鞭毛、菌毛、性菌毛、荚膜和芽孢等，并非所 有细菌都有的构造 星空8538的个人中心 Figure 1. Schematic diagram of a typical procaryotic cell. Minimally, a procaryote is composed of a cell wall and plasma membrane that surrounds its cytoplasm containing a chromosome, ribosomes, enzymes, several classes of RNA, and small molecules (precursors). 星空8538的个人中心 （一）细胞壁cell wall: 细胞壁的观察方法： 质壁分离染色 电镜观察 G与G细菌cw 的模式结构 共有组分 肽聚糖 特有组分 G 磷壁酸 G 脂多糖 细胞壁是位于菌体的外层，内 侧紧贴细胞膜的一层无色透明 ，坚韧而有弹性的结构。细胞 壁约占细胞干重的10%25%。 星空8538的个人中心 Figure 3 - Electron micrograph of a G+ cell wall. Figure 4 - Electron micrograph of a G- cell wall. 星空8538的个人中心 细胞壁cell wall: 星空8538的个人中心 Gram Positive 星空8538的个人中心 Gram Negative 星空8538的个人中心 概念： 肽聚糖是由 N乙酰胞壁酸（NAM） 和N乙酰葡糖胺（NAG ）以及短肽链（主要是四 肽）组成的亚单位聚合而 成的大分子聚合物。 （1）细胞壁的基本骨架肽聚糖（共有成分） 肽肽聚糖网格状聚糖网格状结结构构 星空8538的个人中心 星空8538的个人中心 Figure 5 - A comparison of L and D amino acids. Note that while the structure is identical, it is impossible to superimpose them. 星空8538的个人中心 肽聚糖网格状结构 星空8538的个人中心 NAG 与 NAM 残基以-1,4糖苷键键交替连连接，形成 聚糖的骨架（主链链）； 一组组相同的短肽侧链肽侧链 接于 NAM上； 相连连主链链上的短肽侧链肽侧链 通过过一条肽桥肽桥 、或直接相连连，从而形成网状分子结结构。 肽肽肽肽聚糖聚糖单单单单体体网状网状结结结结构构 G+菌肽聚糖单体 G菌肽聚糖单体 星空8538的个人中心 Figure 8. Schematic diagram of the peptidoglycan sheet of Staphylococcus aureus. G = N-acetyl-glucosamine; M = N- acetyl-muramic acid; L-ala = L-alanine; D-ala = D-alanine; D- glu = D-glutamic acid; L-lys = L-lysine. This is one type of murein found in Gram-positive bacteria. Compared to the E. coli peptidoglycan (Figure 7) there is L-lys in place of DAP (diaminopimelic acid) in the tetrapeptide. The free amino group of L-lys is substituted with a glycine pentapeptide (gly- gly-gly-gly-gly-) which then becomes an interpeptide bridge forming a link with a carboxy group from D-ala in an adjacent tetrapeptide side chain. Gram-positive peptidoglycans differ from species to species, mainly in regards to the amino acids in the third position of the tetrapeptide side chain and in the amino acid composition of the interpeptide bridge. 星空8538的个人中心 肽聚糖的特点: 1)为为原核生物所特有(古细细菌例外) 2)D-型氨基酸和DAP在真核细细胞中未发发 现现 3)个别别菌中DAP（二氨基庚二酸）可为为 Lys代替 星空8538的个人中心 革兰氏阳性细菌与阴性细菌肽桥的类型 v看书P22表2-2，表中的第三型肽桥是在Micrococcus luteus（藤黄微球菌）中发现的。其肽桥与肽尾结构完 全相同，并可以由12条构成，其结构为： （L-AlaD-GluL-lysD-Ala）12 L-Gly 第四型肽桥为Corynebacterium poinsettiae（猩猩木棒 杆菌）所特有，其肽桥仅由一个氨基酸D-丙氨酸组 成，把前一肽聚糖链的一个肽尾的第四氨基酸 （D-丙氨 酸）与后一肽尾的第二氨基酸（D-谷氨酸）相连接。这 种细菌肽尾的第三氨基酸是L-鸟氨酸（L-Orn）。 幻灯片029.030.031示各种肽桥。 星空8538的个人中心 2G+菌的细胞壁 肽聚糖(peptidoglycan): 磷壁酸(teichoic acid) 细胞壁厚度 较厚，2030nm 细胞壁分层 不分层 肽聚糖含量 含量高（30-70） 肽聚糖层数 层数多 交联度 交联度高 磷壁酸 有 脂多糖 无 DAP 无 星空8538的个人中心 磷壁酸teichoic acid（垣酸） 占壁干重4050%。是以磷酸多元醇分子的重复结构单位为 主链（骨架）的阴离子多聚物。在多数情况下，磷壁酸分子中的磷 酸多元醇是磷酸甘油，或磷酸核糖醇，因此，根据主链组链组 成不 同可以将磷壁酸分为两大类： 磷酸甘油型磷壁酸 核糖醇型磷壁酸 星空8538的个人中心 根据结结合部位的不同分为为： 壁磷壁酸:含量多，通过过共价键键与肽肽聚糖分 子结结合,并延伸到肽肽聚糖分子表面, 带带有负负 电电荷。 膜磷壁酸:与菌细细胞原生质质膜的脂类结类结 合。 星空8538的个人中心 Figure 8 - The structure of teichoic acid 星空8538的个人中心 磷壁酸的功能 协助肽聚糖加固细胞壁； 增强细胞膜的稳定性； 提高膜结合酶的能力(使细胞壁形成负 电荷环境,以利于 吸附镁离子,维持酶活) 构成噬菌体的吸附位点; 形成表面抗原决定簇的主要成分。 保证革兰氏阳性致病菌（如A族链球菌 ）与其寄主间的粘连 星空8538的个人中心 3 G的细胞壁 细胞壁厚度 较薄10-15nm 细胞壁分层 分层： 外壁层 6-10nm 内壁层2-3nm 肽聚糖含量 只占组分的5-10% 肽聚糖层数 低，一般1-2层 肽聚糖交联度 较低 磷壁酸 有（在外膜层） 脂多糖 无 抗原决定因子 O-抗原 蛋白质 星空8538的个人中心 Figure 7. Muramic acid subunit of the peptidoglycan of Escherichia. coli. This is the type of peptidoglycan found in most Gram-negative bacteria. The glycan backbone is a repeat polymer of two amino sugars, N-acetylglucosamine (GlNAc) and N-acetylmuramic acid (MurNAc). Attached to the MurNAc is a tetrapeptide consisting of L-ala-D-glu- DAP-D-ala. In the polymeric form of the molecule, nearby tetrapeptide side chains may be linked to one another by an interpeptide bond between DAP on one chain and D-ala on the other. 星空8538的个人中心 Figure 9a. Schematic illustration of the outer membrane, cell wall and plasma membrane of a Gram- negative bacterium. Note the structure and arrangement of molecules that constitute the outer membrane. 星空8538的个人中心 脂多糖(LPS,lipopolysaccharide)： 脂质A：为一种糖磷 脂，由N-乙酰匍糖胺 双糖、磷酸与多种长 链脂肪酸组成，它是 细菌内毒素的主要成 分。 核心多糖：由2-酮-3- 脱氧辛糖酸（KDO) 、L-甘油-D-甘露庚 糖、半乳糖及匍糖胺 这样一组糖类组成。 它一边通过KDO残 基连接在脂类A上， 另一边通过葡萄糖残 基与O-侧链相连。 O-侧链（特异性多糖）：是 由多糖组成的重复单位，结 构复杂，位于菌体的外表面 ，又称菌体抗原。由于各种 革兰氏阴性菌多糖链的种类 、排列顺序和空间构型都不 同，造成革兰氏阴性菌的O- 抗原有不同的特异性。 LPS分子一般都 是由三部分（区 段）组成 G-菌的脂多糖成分具有毒 性，由于它细菌表面紧密 结合，只有在菌体裂解时 才被释放出来，故称为内 毒素（endotoxin) 。 星空8538的个人中心 Figure 9b. Structure of LPS 星空8538的个人中心 Figure . Structure of LPS LPS,lipopolysaccharide 星空8538的个人中心 LPS层的主要功能 构成某些革兰氏阴性细菌致病物质内 毒素的物质基础； 起细菌自我保护作用，它可以阻止溶菌 酶、抗生素和染料等侵入菌体，也可以阻 止周质空间中的酶外漏； 作为重要的抗原因子决定了革兰氏阴性 菌抗原的多样性； 是许多噬菌体吸附的受体。 星空8538的个人中心 成分 占细细胞壁干重的% 革兰兰氏阳性细细菌革兰兰氏阴性细细菌 肽肽聚糖 磷壁酸 类类脂质质 蛋白质质 含量很高（3095） 含量较较高（50%10-20% Teichoic acids in wall presentabsent Lipid and lipoprotein content 0-3%58% Protein content 09% Lipopolysaccharide content 0 13% Sensitivity to Penicillin G yesno (1) Sensitivity to lysozymeyesno (2) Table 5. Correlation of Grams stain with other properties of Bacteria. 星空8538的个人中心 5细细胞壁的功能: 1、决定了革兰氏染色的性质； 2、决定细菌的基本形态； 3、决定细胞的抗膨压（保护细胞免受渗透压变化的破坏 ） 4、决定对溶菌酶的敏感性； 5、决定了对青霉素的抗性； 6、为鞭毛运动提供支点； 7、决定细胞的抗原性； 8、决定细菌的毒性（致病性） 星空8538的个人中心 G菌：细细胞壁厚，肽肽聚糖网状分子形成一种透性障，当乙醇脱色时时 ，肽肽聚糖脱水而孔障缩缩小，故保留结结晶紫-碘复合物在细细胞膜上。 呈紫色。 G菌：肽肽聚糖层层薄，交联联松散，乙醇脱色不能使其结结构收缩缩，其 脂含量高,乙醇将脂溶解，缝缝隙加大，结结晶紫-碘复合物溶出细细胞壁 ，沙黄复染后呈红红色。 革兰氏染色原理： 第一步：结晶紫使菌体着上紫色 第二步：碘和结晶紫形成脂溶性大分 子复合物，分子大，能被细胞壁阻留 在细胞内。 第三步：酒精脱色，细胞壁成分和构 造不同，出现不同的反应。 第四步：沙黄复染，增加脱色菌与背 景的反差并区别于未脱色菌。 星空8538的个人中心 溶菌酶对细胞壁的作用 可切断NAM和NAG之 间间的1，4糖苷键键， 引起细细菌裂解。 对对G菌，在EDTA存 在下，受溶菌酶作用 。 溶菌酶处处理后的菌 细细胞应应保存在弱高渗 （0.1 0.2M）蔗糖液 中。 星空8538的个人中心 青霉素对细菌细胞壁的作用 Penicillium与转肽酶结合，而使该酶失活， 抑制了侧链末端的丙氨酸与五肽桥的连接，破坏了 细菌细胞壁的完整性（即抑制肽聚糖的合成），因 此， Penicillium仅对正在生长着的细菌，且主要 是对G+菌有效。 星空8538的个人中心 6 周质空间（periplasmic space） 又称壁膜空间。指位于细胞壁与细胞膜之 间的狭窄间隙，革兰氏阳性细菌与阴性细 菌均有。内中含有多种蛋白质，例如蛋白 酶、核酸酶等各种解聚酶，运送某些物质 进入细胞的结合蛋白，以及趋化性的受体 蛋白等。 星空8538的个人中心 Table 8. Representative periplasmic proteins in E. coli. Binding proteins For amino acids (e.g. histadine, arginine) For sugars (e.g. glucose, maltose) For vitamins (e.g. thiamine, vitamin B12) For ions (e.g. phosphate, sulfate) Biosynthetic enzymes For murein assembly (e.g. transglycosylases, carboxypeptidases, transpeptidases) For fimbrial subunit secretion and assembly (e.g. chaperonins) Degradative enzymes phosphatases proteases Detoxifying enzymes Beta-lactamases (e.g. penicillinase) Aminoglycoside-phosphorylating enzymes 星空8538的个人中心 7 细胞壁缺损型细菌 原生质质体protoplast 球形体spheroplast L型细细菌L-form 原生质体的特点： 1、无细胞壁，为圆球形 2、对环境敏感：渗透压，震荡，离心，易溶菌 3、有鞭毛，而不能运动 4、不被噬菌体感染（因为失去吸附位点） 星空8538的个人中心 二二 细细细细胞膜胞膜( (cytoplasticcytoplastic membrane membrane） 1.概念：细细胞膜是紧紧 贴细贴细 胞壁内侧侧包围围 细细胞质质的一层层柔软软 ，富有弹弹性的半透明 薄膜。 2. 2. 观观观观察分离方法：察分离方法： （1)质质壁分离 (2)选择选择 性染色 (3)电镜电镜 技术术 (4)溶菌酶处处理 星空8538的个人中心 1972年Singer和Nicolson提出的细胞膜液态 镶嵌模型 4. 4. 细细细细胞膜的胞膜的结结结结构与化学构与化学组组组组成成 细胞膜液态镶嵌模型 认为：膜是由球形蛋白 与磷脂按照二维排列方 式构成的流体镶嵌式， 流动的脂类双分子层构 成了膜的连续体，而蛋 白质象孤岛一样无规则 地漂流在磷脂类的海洋 当中。 星空8538的个人中心 Figure 10. Fluid mosaic model of a biological membrane. In aqueous environments membrane phospholipids arrange themselves in such a way that they spontaneously form a fluid bilayer. Membrane proteins, which may be structural or functional, may be permanently or transiently associated with one side or the other of the membrane, or even be permanently built into the bilayer, while other proteins span the bilayer and may form transport channels through the membrane. 星空8538的个人中心 星空8538的个人中心 星空8538的个人中心 5. 5. 细细细细胞膜的功能：胞膜的功能： a) 控制细胞内外物质（营养物质和代谢废物）的运送、 交换； b) 维持细胞内正常渗透压的渗透屏障作用； c) 合成细胞壁各种组分（LPS、肽聚糖、磷壁酸）和荚 膜物质等大分子的场所； d) 进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地； e) 参与能量代谢，在细菌中，电子传递链和ATP合成酶 均位于细胞膜； f) 提供鞭毛的着生点并提供鞭毛运动所需能量。 星空8538的个人中心 Table 6. Functions of the procaryotic plasma membrane. 1. Osmotic or permeability barrier 2. Location of transport systems for specific solutes (nutrients and ions) 3. Energy generating functions, involving respiratory and photosynthetic electron transport systems, establishment of proton motive force, and transmembranous, ATP-synthesizing ATPase 4. Synthesis of membrane lipids (including lipopolysaccharide in Gram-negative cells) 5. Synthesis of murein (cell wall peptidoglycan) 6. Assembly and secretion of extracytoplasmic proteins 7. Coordination of DNA replication and segregation with septum formation and cell division 8. Chemotaxis (both motility per se and sensing functions) 9. Location of specialized enzyme system 星空8538的个人中心 三三 内膜系内膜系统统统统 间体(mesosome)： 细细胞膜内褶形成的一种管 状、层层状或串状物，一般位于 细细胞分裂的部位或附近。 间间体的功能： (1)参与隔膜形成 （2）与核分裂有关 （3）类类似线线粒体功能 星空8538的个人中心 四四核核质质质质体体( (nuclear body;nuclear body;nucleoidnucleoid) ) 细菌DNA： 长度：一般为：13mm 例：大肠杆菌的DNA长约1mm。 生长迅速的细菌在核分裂之后 细胞往往来不及分裂,所以细 胞中常有24个核，而生长缓 慢的细菌细胞中一般只有12 个核，不在染色体复制时期一 般是单倍体。 功能：负载遗传信息。 由大型环状双链DNA纤丝不规则地折叠或缠 绕而构成的无核膜、核仁的区域 星空8538的个人中心 (Bacillus megaterium) Fig.1: Prokaryotic Cell 星空8538的个人中心 Examples of nucleoid structure and distribution in Sulfolobus cells. 星空8538的个人中心 星空8538的个人中心 星空8538的个人中心 五 质质粒(plasmids) 细菌染色体外的共价闭合环状双链DNA分子分 子量约为100 106 D.携带1100个基因, 一 个菌细胞可有一至数十个质粒。 Structure of a bacterium highlighting the bacterial plasmid. 星空8538的个人中心 质粒的特点： 1、可以在细胞质中独立于染色体之外（即以 游离状态）存在，也可以插入到染色体上以 附加体的形式存在； 2、在细胞分裂时，可以不依赖于细菌染色体 而独立进行自我复制，也可以插入到细菌染 色体中与染色体一道进行复制； 3、质粒可以通过转化、转导、或接合作用而 由一个细胞转移到另一个细胞，使两个细胞 都成为带有质粒的细胞； 4、质粒对于细胞生存并不是必要的。 星空8538的个人中心 星空8538的个人中心 质粒的种类 1、大肠杆菌的F因子 2、细菌抗药质粒（R因子） 3、大肠杆菌素质粒（Col因子） 4、降解质粒 5、Vi质粒 星空8538的个人中心 质粒应用： 星空8538的个人中心 (六)细胞质(cytoplast)及其内含物(inclusin) 细胞质功能： 细胞质中含有丰富的酶系， 是营养物质合成、转化、代 谢的场所。 细胞膜内除核质体外的一切半透明、胶状、颗粒 状物质可总称为细胞质。其主要成分有：核糖体、贮 藏物、各种酶类、中间代谢物及质粒等,少数细菌还存 在有伴胞晶体或气泡等。细胞质内形状较大的颗粒状 构造为内含物，包括各种贮藏物和气泡、羧酶体等。 星空8538的个人中心 核糖体（核糖体（ribosome)ribosome) 是分散在细胞质中的颗粒状结构，由核糖体核酸（ 占60%）和蛋白质（占40%）组成。 细菌的核糖体 沉降系数为：70s，由50s 大亚基和 30s 小亚基构 成。 功能：是细胞合成蛋白 质的机构。 星空8538的个人中心 2.颗粒状内含物 星空8538的个人中心 Cytoplasmic inclusions Where foundCompositionFunction glycogenmany bacteria e.g. E. colipolyglucosereserve carbon and energy source polybetahydr oxyutyric acid (PHB) many bacteria e.g. Pseudomonas polymerized hydroxy butyrate reserve carbon and energy source polyphospha te (volutin granules) many bacteria e.g. Corynebacterium linear or cyclical polymers of PO4 reserve phosphate; possibly a reserve of high energy phosphate sulfur globules phototrophic purple and green sulfur bacteria and lithotrophic colorless sulfur bacteria elemental sulfur reserve of electrons (reducing source) in phototrophs; reserve energy source in lithotrophs gas vesicles aquatic bacteria especially cyanobacteria protein hulls or shells inflated with gases buoyancy (floatation) in the vertical water column parasporal crystals endospore-forming bacilli (genus Bacillus) protein unknown but toxic to certain insects magnetosom es certain aquatic bacteria magnetite (iron oxide) Fe3O4 orienting and migrating along geo - magnetic field lines carboxysome s many autotrophic bacteria enzymes for autotrophic CO2 fixation site of CO2 fixation phycobilisom es cyanobacteria phycobiliprotei ns light-harvesting pigments chlorosomesGreen bacteria lipid and protein and bacteriochloro phyll light-harvesting pigments and antennae 星空8538的个人中心 概念：是普遍存在的贮藏物，大小为0.51m ， 主要成分是多聚偏磷酸盐的聚合物，分子呈线状 ，嗜碱性强，用美兰染色时着色较深，呈紫红色 ，与菌体其他部位不同，故称异染粒。 功能：贮存磷元素和能量，降低渗透压。 含异染粒的细菌种类:棒状杆菌和某些芽孢杆菌等 . 异染粒（metachromatic granule） ： 星空8538的个人中心 pp p p ppp + ATP + ADP ( ) n +ATP( ) + ADP n+1 多聚偏磷酸盐： 星空8538的个人中心 聚-羟基丁酸（poly-hydroxybutirate，PHB）： 聚羟丁酸颗粒是许多细 菌细胞质内常含有的碳源类 储藏物.PHB不溶于水,易被 脂溶性染料(如苏丹黑)着色 。 功能:贮存碳源、能源和降 低渗透压。 许多好氧菌和光合厌氧菌都 含有聚羟丁酸颗粒。 星空8538的个人中心 CH3CHOHCH2COOH H-OCCH2CO-OH CH3 n (n 6) PHB: 星空8538的个人中心 硫粒硫粒: : 是硫元素的贮藏体 功能： a.好氧硫细菌的能源 b.厌氧硫细菌的电子供体 形成：当环境中H2S含量高时，在体内 积累S；当H2S不足时,S氧化成硫酸盐， 以提供被菌细胞生命活动所需能量： H2SSSO4-2 星空8538的个人中心 淀粉粒和肝糖:都是-1,4或-1,6糖苷键的葡萄糖 聚合物。这些贮藏物通常较均匀地分布在细胞质内 ，颗粒较小。 若这类贮藏物大量存在时，用碘使对其染色，肝糖 粒能被碘液染成红色，淀粉粒被碘成蓝色。 脂肪粒：脂肪粒的折光性较强，它可被脂溶性染料 染色；细胞生长旺盛时，脂肪粒增多，细胞遭破坏 后，脂肪粒可游离出来。 肝糖、淀粉粒、脂肪滴 星空8538的个人中心 气泡 由蛋白质膜构成的充满气体的泡状物。有些细菌细 胞质中含有几个或多个气泡。常见于光合细菌和水生细 菌。 气泡的功能： 调节细胞比重，加大菌体的 浮力,借气泡漂浮能力，以使 其漂浮在合适的水层中，使无 鞭毛菌在合适的环境中生长 。 气泡吸收空气，空气中的氧气 可供代谢需要。 例：许多光合细菌和水生细菌、 盐杆菌常含有气泡。 星空8538的个人中心 七 糖被(glycocalyx)及其类类型： 某些细菌细胞壁外的一层粘液性胶状 物质。 根据糖被的形状和厚度的不同，将荚 膜分为四类： (大）荚膜：粘液状物质具有一定外形， 相对稳定地附着在细胞壁外，厚度：0.2m 。 v微荚膜（microcopsule)：粘液状物质较薄 ，厚度：0.2m ， 与细胞表面牢固结合 。 v粘液层(slime layer)：粘液物质没有明显 的边缘，比荚膜松散,可向周围环境中扩散,增 大黏性。 v菌胶团(zoogloea):包裹在细胞群体上的胶 状物质。 星空8538的个人中心 荚膜的观察： 荧光显微镜 负染色 特殊染色 荧光显微镜下的荚膜 星空8538的个人中心 BacteriumCapsule compositionStructural subunits Gram-positive Bacteria Bacillus anthracis polypeptide (polyglutamic acid) D-glutamic acid Bacillus megaterium polypeptide and polysaccharide D-glutamic acid, amino sugars, sugars Streptococcus mutanspolysaccharide(dextran) glucose Streptococcus pneumoniae polysaccharidessugars, amino sugars, uronic acids Streptococcus pyogenes polysaccharide (hyaluronic acid) N-acetyl-glucosamine and glucuronic acid Gram-negative Bacteria Acetobacter xylinumpolysaccharide(cellulose) glucose Escherichia coli polysaccharide (colonic acid) glucose, galactose, fucose glucuronic acid Pseudomonas aeruginosa polysaccharidemannuronic acid Azotobacter vinelandiipolysaccharideglucuronic acid Agrobacterium tumefaciens polysaccharide(glucan) glucose Chemical composition of some bacterial capsules. 星空8538的个人中心 荚膜的生理功能 1、荚膜富含水分，可保护细胞免于干燥； 2、能抵御吞噬细胞的吞噬； 3、为主要表面抗原（K抗原），是有些病原菌的毒力因子 ； 4、能保护菌体免受噬菌体和其他物质（溶菌酶和补体） 的侵害； 5、是某些病原菌必须的粘附因子； 6、贮藏养料，是细胞外碳源和能源的储备物质 星空8538的个人中心 荚膜与生产实践的关系 应用：荚膜也可以成为有价值的材料。如：Leucomostoc mesenteroides 的葡聚糖荚膜已用于生产代血浆的主 要成分右旋糖酐和葡聚糖凝胶制剂； 从野菜 黄单胞菌（Xanthomonas campestris）荚膜提取黄原 胶，它是优良的食品添加剂，又是石油开采中优良的 压浆剂； 用产菌胶团的菌进行污水处理等； 通 过荚膜的血清学反应进行细菌鉴定（荚膜膨胀试验） 。 危害：食品变质发粘；增强致病力；造成严重龋齿等。 星空8538的个人中心 荚膜与菌落形态 光滑（Smooth,S-)型菌落产荚膜的细菌在固体培 养基上形成的菌落表面湿润、有光泽、呈粘液状，称S -型菌落。 粗糙（Rough,R-)型菌落不产荚膜的细菌形成的菌 落表面干燥、粗糙、称R-型菌落。 星空8538的个人中心 荚膜的形成条件 （1）荚荚膜的形成是微生物的遗传遗传 特征之 一，是“种”的特征。但不是细细菌的必要结结 构，失去荚荚膜的菌株照样样能够够生活。 (2)荚荚膜的形成与组组成明显显受培养基成 分和培养条件的影响（与环环境密切相关） 。 如肠肠膜明串珠菌(Leu