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第三章 微生物细胞的结构与功能1 （原核微生物）,2019,-,1,前言,分类情况 P38,2019,-,2,分类情况,三原界：古细菌原界、真细菌原界、真核生 物原界 三个域：细菌域、古生菌域、真核生物域 原核微生物 真核微生物 非细胞型微生物,细菌、放线菌、支原体、衣原体,酵母菌、霉菌,病毒,2019,-,3,第一节 细菌,概述 P39,2019,-,4,一、大小和形态,肉眼观察 光学显微镜 观察和研究方法 电子显微镜,2019,-,5,1. 细菌的形态,2019,-,6,（1）球菌(coccus),单球菌,双球菌,八叠球菌,四联球菌,链球菌,葡萄球菌,2019,-,7,球菌,2019,-,8,2019,-,9,葡萄球菌电镜,2019,-,10,葡萄球菌,2019,-,11,2019,-,12,四联球菌,2019,-,13,球菌的分类,依据：分裂方向和分裂后排列形式,双球菌,链球菌,葡萄球菌,四联球菌,八叠球菌,排列形式可作为细菌分类鉴别的参考,2019,-,14,（2）杆菌(bacillus),大杆菌（炭疽杆菌）,小杆菌（布鲁斯菌）,球杆菌,中等大杆菌,2019,-,15,短杆菌,2019,-,16,长杆菌,2019,-,17,绿脓杆菌,2019,-,18,梭状芽孢杆菌,2019,-,19,炭疽芽孢杆菌,2019,-,20,大肠杆菌 Escherichia coli,2019,-,21,杆菌的排列方式,2019,-,22,杆菌 Bacillus,长短、大小、粗细差异较大，一般来说，杆菌的粗细比较稳定，而长度常随培养时间、培养条件而变化 菌体两端多呈钝圆形、少数两端平齐 多数分散排列、个别链状（炭疽杆菌） 细胞排列方式在分类鉴定中作用不大,2019,-,23,（3）螺旋菌（spirilla）,弧菌：菌体只有一个弯曲，呈弧形，逗点状。 螺菌：菌体回转弯曲大于一周，呈螺旋状。,2019,-,24,弧菌,2019,-,25,螺旋菌,2019,-,26,（4）细菌的其他形态,2019,-,27,注意,通常情况下，细菌在适宜条件下培养824h，形态比较典型。当培养基成分、pH、培养时间及温度等环境条件改变时或细菌受抗生素等作用后，菌体则可能出现多种形态。 在细菌的研究、鉴别和实验室诊断时应引起注意！,2019,-,28,异常形态例1,结核杆菌的异常形态,结核杆菌的正常形态,2019,-,29,异常形态例2,临床分离的金黄色葡萄球菌,临床分离的金黄色葡萄球菌,2019,-,30,2. 细菌的大小,2019,-,31,细菌一般个体微小，用肉眼无法观察，需借助光学显微镜 一般以微米(m)作为测量大小的单位,2019,-,32,细菌大小的测量,可用测微尺在显微镜下直接测量；也可通过投影或照相，按图中的大小和放大倍数间接测算。 细菌大小的表示方法： 球菌：直径 杆菌：宽长，如：E.Coli 1 3m 螺菌：长、宽和螺距,2019,-,33,巨颤蓝细菌 8 50,2019,-,34,最大的细菌,2019,-,35,基本结构：细胞壁、细胞膜、细胞质、核质,特殊结构：糖被、鞭毛、菌毛、芽孢,二、结构与功能,2019,-,36,1. 基本结构,细菌都具有的结构称为细菌的基本结构。 由外到内依次为 细胞壁 细胞膜 细胞质 核质（原核、拟核、核区）,2019,-,37,（1）细胞壁（cellwall）,概念：细胞壁是细菌外表面一层坚韧而有弹性的结构。 功能： 赋形作用 保护作用 纳泄作用 抗原作用 致病作用,2019,-,38,细胞壁的化学组成与结构,细胞壁的主要化学组成是肽聚糖和少量的脂类 肽聚糖是原核微生物细胞壁特有物质。 聚糖骨架 肽聚糖 四肽侧链 五肽交联桥,2019,-,39,G+ 和 G,丹麦医生Gram于1884年发明了革兰氏染色法，通过这种染色法可将所有细菌分为革兰氏阳性菌（ G+ ）和革兰氏阴性菌（ G ）两大类。 G+肽聚糖结构包括：聚糖骨架、四肽侧链和五肽交联桥。 G肽聚糖结构包括：聚糖骨架和四肽侧链。,2019,-,40,肽聚糖的结构（G+）,四肽侧链,聚糖骨架（- 1，4 糖苷键）,五肽交联桥,2019,-,41,G+细胞壁的特点,厚 2080nm 坚韧 肽聚糖15 50层 结构简单 主要成分是 肽聚糖 和 磷壁酸 90% 10%,2019,-,42,磷壁酸,G+菌特有结构 主链由核糖醇和甘油残基连接而成。 膜磷壁酸 壁磷壁酸 功能：P42,2019,-,43,革兰氏阳性菌细胞壁结构,2019,-,44,G 细胞壁的特点,薄 1015nm 疏松 肽聚糖1 3层 结构复杂 肽聚糖、外膜、脂多糖、外膜蛋白、周质空间。,5%10%,2019,-,45,外膜,G- 菌细胞壁结构模式图,2019,-,46,肽聚糖的结构（G-）,四肽侧链,聚糖骨架（- 1，4 糖苷键）,2019,-,47, 外膜,保护性屏障 P42,外 膜,2019,-,48,功能：P43,脂多糖结构示意图,脂多糖是G菌细胞壁特有结构,内毒素,2019,-,49, 外膜蛋白,P44,脂蛋白,连接作用固定作用,物质运送通道（选择性）,2019,-,50, 周质空间,周质空间又称壁膜间隙，一般指细胞膜与外膜之间的空间。肽聚糖层夹在其中。 周质空间中存在多种蛋白、酶类，与细菌的营养和生长过程有关。 P44,2019,-,51,G+菌与G-菌比较,肽聚糖,2019,-,52,G+菌与G-菌的细胞壁模式图比较,厚,薄,2019,-,53,G菌与G菌细胞壁结构比较,P4546 表3-1,2019,-,54,区别G菌与G菌的意义,项目 G 菌 G 菌 与细胞壁的关系 染色性 紫色 红色 对酒精的通透性 抗原性 磷壁酸 外膜 化学组成不同 内毒素 无 有 本质为脂多糖 青霉素作用 有效 无效 五肽交联桥 溶菌酶作用 有效 无效 聚糖骨架,2019,-,55,革兰染色,步骤：制片、结晶紫、碘液、乙醇、复红 结果：阳性菌 紫色 阴性菌 红色,2019,-,56,革兰氏染色的原理,细胞壁结构学说 P49,2019,-,57,革兰氏染色的结果,2019,-,58,抗酸细菌的细胞壁,抗酸细菌是一类特殊的革兰氏阳性菌。由于其细胞壁中含有大量分枝菌酸（蜡质），常规染色法不易着色。 若用抗酸染色法延长染色时间或提高染色温度可使菌体着色，且菌体着色后，能抵抗酸性脱色剂的脱色，所以将此类细菌又称为抗酸性细菌。 常见的抗酸细菌有结核分枝杆菌和麻风分枝杆菌和其他分枝杆菌。,2019,-,59,抗酸细菌 P46,2019,-,60,古生菌的细胞壁 P47,2019,-,61,缺壁细胞,L型细菌 原生质体 球状体 支原体,2019,-,62,（2）细胞膜,又称质膜、原生质膜、细胞质膜。 紧贴细胞壁内侧包围细胞质的一层柔软、脆弱、富有弹性的半透性生物膜。,2019,-,63,细胞膜结构模式图,2019,-,64,磷酸端（溶于水） 磷脂分子 烃端（不溶于水） 细胞膜 内嵌蛋白（膜内） 膜蛋白 周边蛋白（膜外）,2030%,5070%,主体,2019,-,65,细胞膜液态镶嵌模型（假说） P50,2019,-,66,细胞膜的功能,渗透运输作用 维持正常渗透压（与细胞壁功能的区别） 参与生物合成 细胞呼吸作用（与真核细胞的区别） 鞭毛着生和供能部位 蛋白受体趋化性 形成间体（中体） P51,2019,-,67,间体,由细胞膜内陷折叠卷曲而成的囊状物，又称中间体、中介体或中体。,功能：扩大细胞膜的表面积，增加膜上酶的含量，加强了膜的生理功能，与细胞分裂、呼吸等功能有关。,“拟线粒体”,2019,-,68,（3）细胞质和内含物,核糖体 质粒 贮藏物 酶类 羧酶体 气泡 磁小体 伴孢晶体,细胞质又称细胞浆，为细胞膜内侧的胶状物质，是由水、蛋白质、核酸、脂类和少量糖、无机盐组成的无色透明粘稠状透明物质。 是新陈代谢的重要场所。,2019,-,69,核糖体（核蛋白体）,游离于胞浆中，每个细菌的体内可含数万个。 组成：沉降系数70S，由50S、30S两个亚基组成。 作用：细菌蛋白质合成场所。 红霉素、链霉素分别与两个亚基结合，干扰其蛋白质的合成，杀死细菌。,2019,-,70,质粒,细菌核质体外的遗传物质，是闭合环状双链DNA。 质粒的特点： 可自我复制和稳定遗传 非必要遗传物质 可转移 可整合 可重组 可消除,2019,-,71,质粒的种类：抗性质粒（R）、接合质粒（F因子）等。 Q：核质和质粒?,2019,-,72,贮藏物,主要是营养储存物质，包括糖、脂等。 随种而异。 营养足时，多；营养不足时，减少。 聚-羟丁酸 异染颗粒 多糖类贮藏物 藻青素,异染颗粒 主要成分为是多聚偏磷酸盐。 嗜碱性强，特殊染色法可染成与菌体不同的颜色，称为异染颗粒，可作为鉴别依据。 白喉杆菌异染颗粒位于菌体两端，又称为极体。 P53,2019,-,73,羧酶体 气泡 磁小体 P54,2019,-,74,（4）核区,又称为原核、拟核、核质或核基因组。 特点：无核膜，无固定形态，闭合双链 DNA丝状结构，含少量RNA和少量蛋白质。 功能：具有细胞核的功能。,2019,-,75,细菌细胞基本结构,壁 膜 质 核,肽聚糖的结构 G+ 和 G细胞壁的差异 细胞壁的功能 G+ 和 G 细胞壁的特有结 构 青霉素和溶菌酶的作用点 革兰氏染色的步骤、结果 和原理,细胞膜的结构 细胞膜的功能 间体,新陈代谢、生命活动的主要场所 核糖体 质粒 贮藏物,核质、原核、拟核、核区或核基因组。具有细胞核的功能。,小结,2019,-,76,2. 细菌的特殊结构,荚膜（capsule） 鞭毛（flagellum） 菌毛（pilus） 芽孢（spore）,2019,-,77,（1）芽孢,某些细菌在其生长发育后期，在细胞内部形成一个圆形或卵圆形厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体，称为芽孢。是细菌的休眠形式。 通常每个细菌只形成一个芽孢。 芽孢是整个生物界中抗逆性最强的生命体之一。（详见P55） 芽孢有较厚的壁，有较强的折光性，不易染色，特殊染色后可观察。,2019,-,78,产芽孢细菌的种类,芽孢杆菌属 梭菌属 芽孢八叠球菌属 孢螺菌属 芽孢乳杆菌属 高温放线菌属,2019,-,79,芽孢的形态和结构,形状：圆形、卵圆形。 大小：有的比菌体大，有的和菌体一样大，也有的比菌体小。 位置：可位于菌体中央、末端或次末端。,芽孢的构造 P5556 图3-17,2019,-,80,芽孢的形成,受遗传因素的控制和环境因素的影响。 形成条件因菌种而异，一般在营养物质缺乏尤其是C、N、P不足，易形成芽孢。另外，有害代谢产物积累过多时，也易形成芽孢。,通常一个细菌仅形成一个芽孢。一个芽孢只生成一个菌体，芽孢无繁殖能力。,芽孢形成过程：P57,2019,-,81,芽孢萌发,由休眠状态的芽孢变成营养状态的细菌。包括三个阶段： 活化 出芽 生长,2019,-,82,芽孢的耐热机制,渗透调节皮层膨胀学说 DPA Ca 体系 P5859,2019,-,83,研究芽孢的意义,根据芽胞形状、大小、位置有助鉴定细菌。 方便筛选产芽孢菌 方便产芽孢菌的保藏 P59 增强细菌的致病力，延长感染期 消毒灭菌是否彻底，以杀灭芽胞为标准,2019,-,84,营养细胞和芽孢特点的比较 表3-3 P58,2019,-,85,2019,-,86,伴孢晶体,P59,2019,-,87,(2)糖被,某些细菌胞壁外包绕的一层厚度不定的粘液性胶状物质。本质为疏水性多糖、蛋白质多肽、透明质酸。以理化方法除去后不影响细菌的生命活动。 糖被可分为（大）荚膜、微荚膜、黏液层和菌胶团。P60,2019,-,88,荚膜,肺炎链球菌,2019,-,89,荚膜,多数细菌荚膜为多糖（具有抗原性，是细菌血清分型的基础）：脑膜炎球菌 、肺炎球菌 少数细菌的荚膜为多肽或糖与蛋白复合物： 炭疽杆菌 个别细菌的荚膜为透明质酸 P61,化学组成,2019,-,90,荚膜染色荚膜负染,2019,-,91,荚膜形成条件,一般在动物体内或体外营养丰富（含大量血清或糖）培养基中才能形成 ，在普通培养基上或连续传代则易消失 有荚膜的细菌在固体培养基上形成是M型或S型，失去荚膜后成为R型菌落,2019,-,92,荚膜的功能,P61,2019,-,93,（3）鞭毛,概念：附着在某些细菌表面的细长并呈波状弯曲的丝状物。 化学成分：蛋白质，具有特殊的抗原性，称H抗原。 是细菌的运动器官。,2019,-,94,鞭毛的着生方式,单毛菌霍乱弧菌 双毛菌空肠弯曲菌 丛毛菌绿脓杆菌 周毛菌大肠杆菌,2019,-,95,2019,-,96,鞭毛的作用,细菌运动器官 与致病性有关 用于鉴定细菌 （根据鞭毛数量、排列 ，鞭毛抗原性，血清学鉴定 ）,2019,-,97,鞭毛的构造、特点,P6263,2019,-,98,（4）菌毛,概念：多数G-菌和少数G+菌菌体表面存在的一种比鞭毛更细、更短而直硬的丝状物。电镜下才可见。 成分：蛋白质 分类： 普通菌毛 性菌毛,2019,-,99,普通菌毛,遍布菌细胞表面，每菌可达数百根。 可与宿主细胞的特异性受体结合，与细菌的致病性相关。 特异性血凝试验可鉴定菌毛。,2019,-,100,性菌毛（F菌毛）,比普通菌毛长而粗。 仅见于少数G-菌，数量少，1- 4根/菌。 由F质粒编码，是细菌传递游离基因的器官，细菌接合时遗传物质的通道。,与繁殖无关,2019,-,101,性菌毛和细菌的接合过程,2019,-,102,菌毛的功能,普通菌毛：致病性 性菌毛：传递遗传物质,2019,-,103,细菌细胞特殊结构,糖被（glycocalyx） 鞭毛（flagellun） 菌毛（fimbria） 芽孢（spore）,小结,概念或定义 化学组成 生物学特性和功能,2019,-,104,三、细菌的繁殖,繁殖方式 二分裂,2019,-,105,四、细菌的培养特征,细菌的培养特征是细菌在培养基上表现出来的群体生长情况。 细菌的培养特征（通常是菌落特征）可作为细菌分类鉴定的参考。 菌落 由单个细菌在固体培养基上生长繁殖形成的肉眼可见的细菌群体，称为菌落。,2019,-,106,细菌菌落特征描述方法 (在固体培养基上),大小（直径以mm计。用1mm作为分界线：大菌 落、中等菌落、小菌落、细小菌落。） 形状（露滴状、圆形、菜花形、不规则形） 厚度（突起、扁平、凹陷） 边缘（光滑、波形、锯齿状、卷发状） 颜色（无色、乳白、红色、灰色、黑色、黄色、 绿色） 表面（光滑、粗糙） 透明度（透明、半透明、不透明） 粘度,2019,-,107,细菌在半固体培养基中的生长情况 穿刺线清晰：动力试验阴性 穿刺线模糊：动力试验阳性 细菌在液体培养基中的生长情况 均匀浑浊 沉淀 液体表面形成菌膜,2019,-,108,第二节 放线菌,2019,-,109,一、放线菌概述,放线菌是因为最初发现时菌落呈放射状而得名，他是介于细菌和霉菌（真菌）之间的一类单细胞原核微生物。 绝大多数革兰氏阳性，绝大多数需氧，最适生长温度为2337，最适pH为中性微偏碱。细胞结构与细菌大体相同，有原核，细胞壁主要成分是肽聚糖，菌丝直径与细菌相仿，核糖体同为70S，最适生长pH和细菌相近。 产生抗生素，例如土霉素、链霉素、庆大霉素、氯霉素等。,2019,-,110,二、放线菌的形态和结构 1. 个体形态与结构,放线菌菌丝按形态和功能不同，可分为： 营养菌丝 气生菌丝 孢子丝,2019,-,111,（1）营养菌丝,又称基内菌丝、一级菌丝，是生长在培养基表面或培养基中吸收营养物质的菌丝。营养菌丝一般没有隔膜，可产生色素。,2019,-,112,（2）气生菌丝,又称二级菌丝，为营养菌丝发育到一定阶段，从营养菌丝上向空间长出的菌丝，颜色深，呈绒毛状、粉状、颗粒状，盖满整个菌落，部分可产生色素。,2019,-,113,（3）孢子丝,由气生菌丝分化发育而成，其形状、排列方式因菌种而不同，可用于分类鉴定。,2019,-,114,2. 群体菌落形态,菌落由菌丝体组成，由于菌丝细，生长缓慢，相互交错，因此菌落质地致密，表面干燥、多皱、绒状，不易被接种环挑