课件：第二讲原核生物.ppt

第二讲 原核生物,2019,-,1,细菌 放线菌 其它原核生物,2019,-,2,细菌个体大小和形态（细菌的形态学检查） 细菌细胞的结构 细菌的繁殖与培养特征,2019,-,3,大小的测量方法 显微镜测微尺 显微照相后根据放大倍数进行测算,2019,-,4,2019,-,5,2019,-,6,球菌 杆菌 螺旋菌,2019,-,7,特殊形态的细菌,2019,-,8,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,2019,-,9,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),球菌(coccus),2019,-,10,双球菌 (diplococcus),细胞沿一个平面分裂，新个体成对排列.如: 肺炎双球菌(Diplococcus pneumoniae),球菌(coccus),2019,-,11,链球菌 (streptococcus),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: 溶血链球菌 (Streptococcus hemolyticus),球菌(coccus),2019,-,12,四联球菌 (tetrad),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）,球菌(coccus),2019,-,13,八叠球菌(sarcina),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),球菌(coccus),2019,-,14,葡萄球菌(Staphylococcus),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),球菌(coccus),2019,-,15,不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致,小,布鲁菌 0.6-1.5 m,杆菌 Bacillus (Bacterium),2019,-,16,杆菌的排列方式多样,杆菌 Bacillus (Bacterium),2019,-,17,杆菌端部特征,杆菌 Bacillus (Bacterium),两端齐平,两端尖细,一端膨大,两端钝圆,2019,-,18,螺旋状的细菌称为螺旋菌。 根据其弯曲情况分为： 弧菌（vibrio) 菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈，形似“C”字或逗号，鞭毛偏端生。 螺旋菌(spirillum) 菌体回转如螺旋，螺旋数目和螺距大小因种而异。鞭毛二端生细胞壁坚韧，菌体较硬。 螺旋体(spirochaeta)： 菌体柔软，用于运动的类似鞭毛的轴丝位于细胞外鞘内。,2019,-,19,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：,2019,-,20,2019,-,21,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,2019,-,22,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。,2019,-,23,步骤：,由丹麦医生Hans Christian Gram于1884年创立。,革兰氏染色法,2019,-,24,Gram + Staphylococcus,Gram , E. coli,2019,-,25,负染色,2019,-,26,2019,-,27,1.概念：细胞膜是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。,2. 观察分离方法： （1)质壁分离 (2)选择性染色 (3)电镜技术 (4)溶菌酶处理,细胞膜（cytoplasmic membraine）,2019,-,28,1972年Singer和Nicolson提出的细胞膜液态镶嵌模型,细胞膜的结构与化学组成,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。,2019,-,29,细胞膜功能,选择通透性，控制细胞内外物质运输； 维持细胞内外渗透压； 合成肽聚糖、LPS、磷壁酸、荚膜等的场所； 呼吸产能； 含多种酶系； 鞭毛着生点，提供细菌运动所需的能量。,2019,-,30,间体(mesosome)：,细胞膜内褶形成的一种管状、层状或串状物，一般位于细胞分裂的部位或附近。,间体的功能： 参与隔膜形成 与核分裂有关 类似线粒体功能 也有科学家认为“间体”仅是电镜制片时因 脱水操作而引起的一种赝像！,2019,-,31,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。,2019,-,32,核糖体（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。,2019,-,33,颗粒状内含物（granular inclusion）,气泡,聚羟基丁酸,硫粒,糖原,碳源及能源,藻青素,氮源类,异染粒,磷源类,储藏物,羧酶体,颗粒状内含物,2019,-,34,异染粒（metachromatic granule）,颗粒大小为0.51.0mm，是无机偏磷酸的聚合物，一般在含磷丰富的环境下形成。功能是贮藏磷元素和能量，并可降低细胞的渗透压。,OH,P,O,H,n,H,O,O,n=2106,2019,-,35,聚-羟基丁酸（PHB）颗粒,类脂性质的碳源类贮藏物,不溶于水，可溶于氯仿，具有贮藏能量、碳源和降低细胞内渗透压的作用。,2019,-,36,藻青素（cyanophycin）,一种内源性氮源贮藏物，同时还兼有贮存能源的作用。通常存在于蓝细菌中。,2019,-,37,硫粒（sulfur globules）,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：,H2SSSO4-2,2019,-,38,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,2019,-,39,气泡（gas vocuoles）,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。,2019,-,40,磁小体 (megnetosome),趋磁细菌细胞中含有的大小均匀、数目不等的Fe3O4颗粒，外有一层磷脂、蛋白或糖蛋白膜包裹。,功能： 导向作用，即借助鞭毛游向泥、水界面微氧环境处生活,2019,-,41,羧酶体 (carboxysome),一些自养细菌细胞内的多角形或六角形内含物，其大小与噬菌体相仿，约10nm，内含1,5-二磷酸核酮糖羧化酶，在自养细菌的CO2固定中起着关键作用。,2019,-,42,长度：一般为：13mm；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条染色体，而生长缓慢的细菌细胞中一般只有12条染色体，不在染色体复制时期一般是单倍体。 功能：负载遗传信息。,核区（nuclear region or area）,又称核质体、原核、拟核、核基因组(genome）,2019,-,43,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1 100个基因, 一个菌细胞可有一至数十个质粒。,2019,-,44,质粒的特点,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； 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； 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； 质粒对于细胞生存并不是必要的。,2019,-,45,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,2019,-,46,质粒应用基因克隆的载体,2019,-,47,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，将荚膜分为三类：,荚膜（capsule）：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。 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。 菌胶团(zoogloea):包裹在细胞群体上的胶状物质。,荚膜（capsule）,2019,-,48,荚膜,粘液层,菌胶团,2019,-,49,荚膜的观察,荧光显微镜 负染色,2019,-,50,荚膜的化学组成,大多数细菌的荚膜是多糖，炭疽芽胞杆菌、鼠疫耶氏菌等少数菌的荚膜为多肽。 多糖分子组成和构成的多样化使其结构极为复杂，成为血清学分型的基础。 荚膜的形成需要能量，与环境条件有密切关系。有荚膜的细菌形成粘液或光滑菌落，失去荚膜后其菌落变为为粗糙型。,2019,-,51,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,2019,-,52,荚膜与生产实践的关系,应用： 生产代血浆 提取黄原胶 进行污水处理等； 细菌鉴定。 危害： 食品变质发粘；增强致病力；造成严重龋齿等。,2019,-,53,荚膜的形成条件,（1）荚膜的形成是微生物的遗传特征之一，是“种”的特征。但不是细菌的必要结构，失去荚膜的菌株照样能够生活。 (2)荚膜的形成与组成明显受培养基成分和培养条件的影响（与环境密切相关）。 如肠膜明串珠菌(Leuconosto mesenterondes)以蔗糖为碳源时合成葡聚糖成分的荚膜 。,2019,-,54,2019,-,55,鞭毛（Flagellum),生长在某些细菌体表的长丝状蛋白质附属物，称为鞭毛，其数目为一至数条，具有运动功能。,鞭毛一般长度为1520um直径为0.01 0.02um,观察鞭毛的方法: 鞭毛染色后用普通光学显微镜观察 电镜观察,判断鞭毛有无的方法: 半固体培养基 平板培养菌落边缘,鞭毛的类型,鞭毛的结构,2019,-,56,2019,-,57,2019,-,58,2019,-,59,鞭毛运动与细菌的趋避性运动,2019,-,60,2019,-,61,2019,-,62,2019,-,63,鞭毛丝结构图解,：鞭毛蛋白亚基,每周为8-10个亚基,鞭毛蛋白亚基是一种球状蛋白，分子量3-6万,鞭毛丝由直径 4.5nm 的鞭毛蛋白亚基沿央孔 道（直径为20nm）螺旋状缭绕而成。,2019,-,64,2019,-,65,某些菌体表面存在的短而多的附属物。比鞭毛更短、更细，且又直又硬。数量很多，不具有运动功能，但与细菌的致病、吸附等有关,菌毛（pili),2019,-,66,2019,-,67,2019,-,68,某些细菌生长到一定阶段或在一定环境条件下，细胞的正常生长和分裂停止，细胞内细胞质浓缩，逐步行成一个圆形、椭圆形或圆柱形的，对不良环境有较强抵抗力的特殊结构，称为芽胞。芽胞成熟后可自行从芽胞囊中释放出来。因芽胞的形成都是在细胞内，故又称内生孢子。,芽孢(endospore/spore),2019,-,69,产芽孢细菌的种类 芽孢的构造 芽孢的特性 芽孢形成 芽孢萌发 研究芽孢的意义 伴孢晶体,2019,-,70,2019,-,71,芽孢的形态及着生位置是细菌鉴定的重要指标,2019,-,72,在杆菌中能形成芽孢的种类较多，在球菌和螺旋菌中只有少数菌种可形成芽孢。 产生芽孢的几个属： (Bacillus)芽孢杆菌属 (Clostridium)梭状芽孢杆菌属 (Sporosarcina)芽孢八叠球菌属,能形成芽孢的细菌种类,2019,-,73,芽孢的外壁层厚而致密，主要成分为脂蛋白，通透性差,不易着色。 核心含有大量的DNA、RNA、蛋白质酶等物质，还含有2,6吡啶二羧酸（DPA）,DPA是芽孢特有的成分。一般以 DPACa的形式存在。 皮层主要含芽孢肽聚糖、 DPACa，皮层体积大，比较致密。 芽孢平均含水量低,约40%.,芽孢的组成和结构,芽孢有多层结构，主要包括孢外壁、芽孢衣、皮层和核心。,2019,-,74,2019,-,75,芽孢的形成过程,2019,-,76,对高温、干燥、辐射、化学药物有强大的抵抗力。 含水量低、壁厚而致密，通透性差,不易着色，折光性强。 芽胞内新陈代谢几乎停止，处于休眠状态，但保持潜在萌发力。 一个芽孢萌发只产生一个营养状态的细胞。,芽孢的特性,2019,-,77,Table Differences between endospores and vegetative cells,2019,-,78,芽孢抗热机制,目前尚不清楚，但可能与以下因素有关，如含水量低、壁厚而致密，芽孢中的酶分子量小，比较耐热。过去还曾认为芽孢抗热与DPA有关，现在已否认了这种假设。,2019,-,79,伴胞晶体（parasporal crystal）,少数芽孢杆菌，如Bacillus thuringiensis（苏云金芽孢杆菌）在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一个菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体（即内毒素）称为伴胞晶体。它的干重可达芽孢囊的约30%，由18种氨基酸组成，大小约0.6-2.0m。伴胞晶体对200多种昆虫尤其是鳞翅目昆虫的幼虫有毒杀作用，因此可以用做生物农药。,2019,-,80,伴孢晶体,鳞翅目幼虫口服,伴孢晶体在肠道迅速溶解（中肠 pH 为9.0-10.5）,吸附于上皮细胞，引起渗透性丧失，肠道穿孔,肠道中的碱性溶液进入血液，后者 pH升高，昆虫全身麻痹而死亡,2019,-,81,研究芽孢的意义,细菌分类、鉴定中的重要形态学指标 指导菌种保藏 制定灭菌参数,2019,-,82,一般为无性繁殖，二分裂法 同形裂殖 异形裂殖,少数有菌毛的菌可进行有性繁殖,2019,-,83,DNA结合位点,2019,-,84,固体培养基 平板菌落 斜面菌苔 液体培养基 半固体培养基,2019,-,85,一般都较小，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。,2019,-,86,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：,大小、颜色、透明、表面状态、质地、边缘形态、隆起形状等,2019,-,87,各