课件：第一章细菌细胞特殊构造.ppt

4.核区(nuclear region; nucleoid),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,2019,-,1,巨大芽孢杆菌 (Bacillus megaterium),Fig.1: Prokaryotic Cell,2019,-,2,Examples of nucleoid structure and distribution in Sulfolobus（硫化叶菌 ）cells.,2019,-,3,细菌染色体的组织结构 50-100个结构域或环，环的末端固定在蛋白质-膜的核心或支架上 细菌染色体DNA结合蛋白 与一些碱性蛋白相结合，称为类组蛋白，例如Hu。 稳定和约束细菌染色体DNA；可能调节复制，转录和翻译,2019,-,4,质粒(plasmids),细菌染色体外能够自主复制的共价闭合环状双链DNA分子携带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.,2019,-,5,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。,2019,-,6,2019,-,7,二 细菌细胞的特殊构造 （一）糖被 1、糖被：包被于某些细菌细胞壁之外的一层厚度不定的胶状物。可分为荚膜、微荚膜、粘液层和菌胶团。,2019,-,8,荚膜: 在单个细胞壁上具有固定层次的糖被。 荚膜可用负染色观察 菌胶团：有时细菌的荚膜连在一起，成为一团，其中包含多个细菌。,2019,-,9,2、糖被的主要成分：水、多糖、多肽或蛋白质，尤以多糖居多。,3、功能： 1）抵抗干燥，免受噬菌体侵害和宿主白细胞的吞噬；2 ）贮藏养料；3）重金属的透性屏障；4）表面附着作用（例如唾液链球菌粘附于牙齿表面，产生的乳酸腐蚀牙齿表面引起龋齿）；5）细菌间的信息识别作用；6）堆积代谢废物。,2019,-,10,4、糖被的作用：糖被的有无可用于细菌的鉴定；从糖被中提取提取葡聚糖制备代血浆或葡聚糖生化试剂；从粘液层提取胞外多糖黄原胶，用作石油钻井液添加剂，食品增稠剂。 5、糖被的危害：污染食品；致病,2019,-,11,(二)鞭毛flegellum,某些细菌长在体表的长丝状、波曲的蛋白质附属物。,鞭毛丝：鞭毛蛋白，顶部延伸 钩形鞘：连接基体与鞭毛丝 基体：固定在细胞上，Mot快速旋转，Fli旋转方向,2019,-,12,基体：即环状体，是一个超微型马达 -菌由L环、P环、S环M环组成,L环与-菌细胞壁的脂多糖层相连，P环与-菌细胞壁的肽聚糖相连;S环-M环与细胞膜相连 G只有这两个环。S环M环被对Mot蛋白包围，由它驱动该环快速转动，在S环M环基部还存在Fli蛋白，起键钮作用，根据细胞信息使鞭毛正转或逆转。,2019,-,13,4、鞭毛的功能：细菌借鞭毛旋转而运动，故鞭毛是运动细胞器。有鞭毛的细菌能够运动，并有趋性。无鞭毛的细菌则不能运动。 “拴菌” 试验 5、鞭毛菌的类型：单生鞭毛菌、丛生鞭毛菌、端生鞭毛菌，侧生鞭毛菌，周生鞭毛菌等。,2019,-,14,端生丛毛菌,单端鞭毛菌,周毛菌,鞭毛的不同旋转方式,侧生丛毛菌,两端生丛毛菌,2019,-,15,（或纤毛、线毛、菌毛、伞毛） 某些菌体表面存在的纤细、中空、短直且数量较多的蛋白质类附属物。 纤毛比鞭毛更短、更细，且又直又硬。数量很多，不具有运动功能，但与菌的致病性吸附等有关,三菌毛(fimbria）,2019,-,16,（四）性毛（pilus，复数pili）,又称性菌毛，构造和成分和成分与菌毛相同，但比菌毛长，且每个细胞仅一至少数几根。G-细菌的雄性菌株,2019,-,17,1.概念：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。,五芽孢(endospore，spore),芽胞,芽胞囊,2019,-,18,Figure. Gram stain of Bacillus anthracis,the cause of anthrax（炭疽 ）,2019,-,19,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,2、能形成芽孢的细菌种类,2019,-,20,芽孢的结构,3、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,-,21,1、对高温、干燥、辐射、化学药物有强大的抵抗力。 2、含水量低、壁厚而致密，通透性差,不易着色，折光性强。 3、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。 4、一个芽孢萌发只产生一个营养状态的细胞。,4、芽孢的特性,2019,-,22,5、芽孢抗热机制,1.与芽孢中高浓度的吡啶二羧酸钙（DPA-Ca）和极低多大的含水量有关。DPA与Ca能够螯合形成一种耐热的凝胶样结构的物质。 2.渗透调节皮层膨胀学说p26,2019,-,23,6、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0.62.0m。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,-,24,Bacillus thuringiensis viewed by phase contrast microscopy. The vegetative cells contain endospores (phase bright) and crystals of an insecticidal protein toxin (delta endotoxin). Most cells have lysed and released the spores and toxin crystals (the structures with a bipyramidal shape).,2019,-,25,7、芽孢的本质,即不是细菌生活周期的必经阶段，也不是细菌繁殖的一种形式，又不是对环境的消极反应，而是一种生命形式，一种独立的休眠体。,2019,-,26,8、研究芽孢的意义：,1、分类鉴定 2、保存菌种 3、分离菌种 4、生物杀虫 5、灭菌标准,2019,-,27,细菌的其他休眠结构 孢囊：由固氮菌形成的一种抗干旱圆形休眠体 粘液孢子：由粘球菌产生 蛭孢子：由蛭弧菌产生 外生孢子：由嗜甲基细菌和红微菌产生,2019,-,28,（三）细菌的繁殖,1、裂殖:指一个细胞通过分裂而形成两个子细胞的过程。 二分裂、三分裂、复分裂 2、芽殖：在母细胞表面先形成一个小突起，待其长大到与母细胞相仿后再相互分离并独立生活的一种繁殖方式。,2019,-,29,二 细菌群体形态,菌苔(lawn) 大量细胞密集地接种到固体培养基表面，结果长成的“菌落”连成一片。,菌落(colony) 固体以母细胞为中心的、肉眼可见的、有一定形态构造的子细胞群体。 克隆(clone) 如果菌落是由一个单细胞发展而来的，则它就是一个纯种细胞群或克隆。,2019,-,30,菌落形态是个体形态的集中表现,个体 群体 球状体 小、圆、隆起 杆状 大、圆、隆起 大、扁平 鞭毛 很大、不规则 芽孢 透明度差，皮肤 状皱褶 荚膜群体 透明度高，鼻 涕状，菌落大,2019,-,31,第二节 放线菌Actinomycetes,定义：是一类主要呈菌丝状生长、以孢子繁殖和陆生性较强的原核生物。几乎都呈革兰氏阳性。 产生抗生素、生产酶制剂、提取维生素、固氮,2019,-,32,由分枝状菌丝组成。菌丝无隔膜，仍属单细胞。菌丝直径与杆菌相似（1 m左右）,一、放线菌的形态构造,菌丝根据形态和功能不同可分为： 基内菌丝(Substrate mycelium）-色淡较细，吸收营养，代谢废物 气生菌丝(Aerial mycelium)色深较粗，大多数分化成孢子丝。 孢子丝(Reproductive mycelium)-横隔分裂产生分生孢子，形态多样直、钩状、螺旋状、轮生，繁殖。,（一）典型放线菌链霉菌的形态构造,2019,-,33,Substrate mycelia.,2019,-,34,Aerial hyphae emerging from the substrate mycelium.,Aerial mycelia,2019,-,35,Streptomyces lividans 1326 Lawn of aerial hyphae,Reproductive mycelium,Magnification of aerail hyphae,2019,-,36,二、放线菌的繁殖 主要是形成各种孢子进行繁殖，孢子形成的方式横隔分裂 细胞膜内陷，细胞壁和细胞膜同时内陷,2019,-,37,干燥、不透明，表面呈致密的丝绒状 菌落表面颜色为孢子丝颜色+孢子的颜色 菌落与培养基连接紧密难以挑取 正反面颜色常不一致 菌落边缘下陷，边缘琼脂平面变形。,六 放线菌的菌落,2019,-,38,Sporulating colonies on Tomato-Oatmeal Agar plates.,Colonies of Streptomyces sp.,2019,-,39,Streptomyces coelicolor J1501 A picture of colonies producing the pigmented antibiotic actinorhodin.,Colonies of Streptomyces sp.,2019,-,40,Streptomyces lividans 1326 Colonies growing on medium R2YE, producing both undecylprodigiosin and actinorhodin.,2019,-,41,放线菌与细菌的比较,同为单细胞，菌丝比真菌细，其直径与细菌接近； 同属原核生物。无核膜、核仁和线粒体等。核糖体70S等； 胞壁含磷壁酸，二氨基庚二酸，不含几丁质，纤维素；G+; 对环境的要求与细菌相近； 对溶菌酶敏感； 对抗生素的反应像细菌。,总之，放线菌是一类介于细菌和真菌之间，而更接近于细菌的原核生物。,2019,-,42,第三节 蓝 细 菌(cyanobacteria),是一类进化历史悠久、革兰氏染色阴性、无鞭毛、含叶绿素a（但不形成叶绿体）、能进行产氧性光合作用的大型原核生物。,细胞形态多样：二分裂单细胞；复分裂单细胞；有异型胞菌丝；无异型胞菌丝；分支状菌丝,2019,-,43,2019,-,44,几种特化形式: 异形胞、静息孢子、链丝段、内孢子,异型胞,2019,-,45,重要性：多数能固氮、能进行产氧性光合作用、有“先锋生物”之美称、有的种类能食用,2019,-,46,富营养化的水体,赤潮 水华,2019,-,47,第四节支原体、立克次氏体和衣原体,三类同属G-的代谢能力差，主要应细胞内寄生的小型原核生物,2019,-,48,一 支原体(Mycoplasma),是一类无壁、G-、介于独立生活和细胞内寄生生活间的最小型生物。能通过细菌滤器、可以人工培养的最小型原核生物。,特征 无细胞壁，多形(可通过细菌滤器）、对抑制细胞壁的青霉素和溶菌酶不敏感、对抑制蛋白质的抗生素敏感 膜 含有甾醇 二等分裂、少芽殖 菌落形态：油煎蛋状,2019,-,49,二 立克次氏体(Rickettsia),是一类只能寄生在真核生物细胞内的革兰氏阴性原核微生物。,特征 有细胞壁(对抑制细胞壁的青霉素和溶菌酶敏感 二等分裂 有不够完整的产能代谢途径，利用谷氨酸产能而不能利用葡萄糖,流行性斑疹伤寒（普）和地方性斑疹伤寒（莫）,2019,-,50,三 衣原体(Chlamydia),是一类在真核细胞内营专性能量寄生的小型革兰氏阴性原核生物 生活史,萤光抗体染色，黄绿色为衣原体,能量寄生物,原体 小细胞(壁厚),寄主细胞,始体(空泡) 大细胞(壁薄),包涵体,破裂,大量繁殖,感染,2