第一章原核微生物形态.ppt

第一章：原核微生物形态、构造和功能,细菌（bacteria）放线菌(actinomycetes）)蓝细菌(cyanobacteria)其他几种原核微生物(others),细菌的形态观察细菌的方法细菌细胞的大小细菌的细胞构造细菌的繁殖方式,细菌（Bacteria）,细菌的群体形态,细菌的形态构造及其功能,细菌细胞形态,球菌(Coccus)杆菌(Bacillus)螺旋菌(Spirlla)其他形状的细菌,球菌(coccus),单球菌双球菌四联球菌八叠球菌葡萄球菌链球菌,单球菌（显微镜下示意图）,单球菌(singlecoccus),双球菌（显微镜下示意图）,双球菌(doublecoccus),上：显微镜效果下：电镜照片,四联球菌(Micrococcuslactis),八叠球菌(Sarcinaureae),八叠球菌（显微镜下示意图）,葡萄球菌,左：电镜照片右：显微镜下的金黄色葡萄球菌,葡萄球菌(Staphylococcusaureus),链球菌,链球菌（显微镜下示意图）,链球菌（电镜照片）,显微镜下的杆菌,杆菌(bacillus),电子显微镜下的结核菌（绿色的就是结核杆菌）,杆菌,动物宿主细胞感染杆菌濒临死亡,电镜照片,链杆菌,链,显微镜下的链杆菌,螺旋菌（Spirlla),显微镜下的螺旋菌,幽门螺旋菌,左：显微数码摄像,右：结构示意图,柄细菌,其他形状的细菌,柄细菌(Caulobacterbacterroides),变形菌,DifferentShapes,Fig.4.11,Fig.4.11,观察细菌的方法,观察工具观察方法,观察工具（tools）,普通光学显微镜,暗视野显微镜,相差显微镜,荧光显微镜,电子显微镜,microorganismscanbeobservedusingamicroscope,用显微镜观察细菌的方法,活体观察染色观察,细菌染色法,死菌,正染色,负染色：,简单染色法,鉴别染色法,革兰氏染色法,抗酸性染色法,芽孢染色法,荚膜染色法等,活菌:用美蓝或TTC（氯化三苯基四唑）等作活菌染色,姬姆萨染色法,染色观察,甲菌,乙菌,初染,结晶紫,媒染,碘液,脱色,乙醇,复染,沙黄,紫色（G）,红色（G-）,革兰氏染色步骤示意图,细胞壁与革兰氏染色,细菌电子显微镜照片,细菌细胞的大小,普通光学显微镜下用测微尺测细菌大小,细菌细胞的大小,细胞的大小是细菌分类特征,不同细菌细胞大小不同,同一细菌的不同菌龄细胞大小不同,细菌细胞大小还与营养等因素相关,细胞大小的测量结果只是近似值或平均值,2。1。2,细菌细胞的结构,细菌细胞的结构,细胞壁细胞壁以内的构造原生质体细胞壁以外的构造,细胞壁（cellwall),细胞壁的结构细胞壁的功能细胞壁的化学组成细胞壁与革兰氏染色无壁细胞与原生质体,细菌细胞壁（cellwall）的结构,细胞的表面纹理（革兰氏阳性菌）,G+细胞表面纹理,细菌的表面纹理（革兰氏阴性菌）,G细胞表面纹理,肽聚糖,细胞质膜,外壁层,Grampositivebacteria,G+,Gramnegativebacteria,G,细菌的细胞壁(粉红色以外的部分),肽聚糖,质膜,外壁层,周质空间,革兰氏阳性,革兰氏阴性,细胞壁抛面结构,细胞壁的功能,固定细胞外形,协助鞭毛运动,保护细胞免受外力的损伤,为正常细胞分裂所必需,阻拦有害物质进入细胞,与细菌的抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性密切相关,细胞壁化学组成,高等植物纤维素,霉菌几丁质,酵母甘露聚糖，葡聚糖,细菌,肽聚糖,N乙酰葡萄糖胺N乙酰胞壁酸短肽,脂多糖,磷壁酸,Structureofpeptidoglycan,E.coli(左）与C.poinsettiae(右）肽聚糖中的肽桥,肽聚糖分子中的4种主要肽桥类型,GG肽聚糖的组成不同,肽尾第三氨基酸不同,G赖氨酸,G二氨基庚二酸,G，M都是1，4糖苷键连接,肽桥,G：5个赖氨酸,G：肽键,GG细胞壁成分的区别,Cncnc-micro,成分,肽聚糖,磷壁酸,类脂质,蛋白质,占细胞壁干重的%,含量很高（30-95）,含量较高（50）,一般无（106,OH,P,O,H,n,H,O,O,异染粒（metachromaticgranule）,n=2106,藻青素（cyanophycin）,CO2,Asp,CO,H3N+,n,Asp,Asp,CO,CO,NH,NH,NH,Arg,Arg,Arg,磁小体(megnetosome),1975年由RPBlakemoreD在趋磁细菌中发现,主要成分是Fe3O4外被一层磷脂、蛋白或糖蛋白膜,是单磁畴晶体,无毒,大小20100nm,每个细胞有220颗,形状为平截八面体、平行六面体或六棱柱体等,功能导向作用，即借助鞭毛游向泥、水界面微氧我环境处生活,实用前景：生产磁性定向药物或抗体，以及制造生物传感器,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（gasvocuoles）,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,核糖体（Ribosome),核糖体,核糖体亚基连在,核糖体（Ribosome),多聚核糖体,、,核糖体亚基释放,质粒染色体(Chromosomes),质粒(circularcovalentlyclosedDNA),质粒功能,R因子：与抗药性有关,F因子：与有性接合有关,其他质粒：与抗生素，色素合成有关,基因工程中作为目的基因载体,核区（nuclearregionorarea）,又称核质体、原核、拟核、核基因组(genome）,是一个大型环状DNA分子。长度为0.25-3.00mm,每个细胞所含的核区数一般14个,细菌除在染色体复制时间内呈双倍体外,一般均为单倍体,细菌芽孢在光学显微镜下的形态及其在胞内的位置,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,由于一个营养细胞内仅生成一个芽孢，无繁殖功能,芽孢是生物界中抗性最强的生命体。,芽孢在普通条件下可保持几年至几十年的生活力。,芽孢(endospore/spore),枯草芽孢杆菌,产芽孢细菌的种类芽孢的构造芽孢形成芽孢萌发芽孢的耐热机制研究芽孢的意义伴孢晶体细菌的其他休眠构造,芽孢,芽孢,产芽孢细菌的种类,菌体（营养细胞）,细菌芽孢构造的模式图,孢,孢外壁,芽孢衣,皮层,芽孢质,芽孢核区,芽孢膜,芽孢壁,核心,芽孢的形成过程,芽孢萌发,萌发过程中的芽孢,成熟芽孢的电镜照片,含有吡啶2，6二羧酸（DPA-Ca）,含有芽孢特有的芽孢肽聚糖,芽孢平均含水40，皮层含水70,芽孢耐热机制,芽孢中酶的分子量较营养细胞小,芽孢萌发过程中的形态,细胞芽孢的表面结构,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,苏云金芽孢杆菌和伴孢晶体,少数芽孢杆菌在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体内毒素，称为伴孢晶体。,实用意义：细菌杀虫剂生物农药,细菌的其他休眠构造,细菌的休眠构造除上述芽孢外，还有孢囊（cyst,由固氮菌产生）等。,孢囊也是在逆境中产生的。,孢囊也是在逆境中产生的休眠体。,和芽孢一样没有繁殖功能。,孢囊,细胞内浓缩并外包多（410余层）蛋白质、肽聚糖（近G菌）抗热、辐射及药物等无特殊贮藏物芽孢杆菌属、梭菌属,芽孢与孢囊的比较,细胞壁以外的构造,糖被（glycocalyx）鞭毛(flage,复flaglla)菌毛（fimbria,复fimbriae）性毛（pili,单数pilus）,鞭毛,菌毛,性毛,糖被,糖被(glycocalyx),包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质，称为糖被。,糖被的有无、厚薄与菌种遗传性有关，还与环境条件（特别是营养）密切相关。,糖被按其有无固定层次、层次薄厚又可分为荚膜、微荚膜,粘液层,和菌胶团。,细菌负染后相差显微镜图片（示荚膜）,荚膜成分,多糖,纯多糖,杂多糖,多肽和多糖,蛋白质,葡聚糖,纤维素,果聚糖,多肽,海藻酸,透明质酸,聚-D-谷氨酸,荚膜功能,保护作用,贮藏养料,堆积代谢废物,附着作用,保护细菌免受干旱损坏,防止噬菌体的吸附和裂解,使致病菌免受突破主白细胞吞噬,作为透性屏障或离子交换系介质,细菌间的信息识别作用,鉴定菌种,提取葡聚糖“代血浆”,胞外多糖：黄原胶用于石油开采,菌胶团用于处理污水,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0.010.02um,观察鞭毛的方法:染料沉积使之加粗后用显微镜观察:常用电镜观察,判断鞭毛有无的方法:半固体培养基平板培养菌落边缘,细菌鞭毛显微镜照片,鞭毛的类型,鞭毛的结构,Pseudomdnasfluorescens的电镜照片,鞭毛,细菌线毛与鞭毛的电子显微镜图片,电镜下的大肠杆菌（示鞭毛）,细菌鞭毛的类型,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。,鞭毛丝,S-M环,L环,P环,鞭毛杆,钩形鞘,外壁层,肽聚糖层,周质空间,G细菌鞭毛基体和钩形鞘结构,细胞膜,Fli蛋白,Mot蛋白,运动的鞭毛,菌毛（Pilus),（伞毛、纤毛、线毛）,菌毛,菌毛蛋白0.0070.0090.520um由菌毛蛋白亚基卷成中1数百根空螺旋附着，接合细胞质许多G杆菌和球菌,细菌的鞭毛和菌毛的比较,性毛（pili,单数pilus）,构造和成分与菌毛相同，但比菌毛长。,数量仅一至少数几根。,性毛一般见于革兰氏阴性细菌的雄性菌珠中。,其功能是向雌性菌珠（受体菌）传递遗传物质。,鞭毛,菌毛,性毛,糖被,苏云金杆菌和伴孢晶体电子显微镜图片,DNA结合位点,细菌繁殖方式,细菌群体的形态（细菌的培养特征）,细菌的菌落特征,细菌的其它培养特征,细菌的菌落特征,细菌菌落细菌细胞的电子显微镜图片,固体培养基表面细菌菌落（照片）,Colonymorphology,细菌菌落中的细胞形态固体培养基上链球菌菌落的电镜扫描图片,菌落中的细胞形态（照片）,细菌菌落中的细胞形态固体培养基上,菌落中的细胞形态（照片）,细菌菌落特征,细菌菌落特征剖面图,细菌菌落特征,细菌菌落特征正面图,返回鞭毛,细菌在琼脂培养基中穿刺培养的生长特征,细菌在半固体培养上的培养特征,细菌在明胶培养基中穿刺培养并液化明胶的特征,返回鞭毛,细菌在肉汤培养基中的表面生长特征,细菌在肉汤培养基中的表面生长特征,絮状,环状,浮膜状,膜状,放线菌(actinomyces),什么是放线菌,放线菌的形态构造,放线菌的繁殖,放线菌的菌落特征,放线菌的生理,放线菌与人类生活,放线菌是一类具有丝状与枝细胞的细菌,有原核,菌丝直径与细菌相仿,细胞壁的主要成分是肽聚糖,放线菌噬菌体的形状与细菌的相似,最适生长PH相近，一般呈微碱性,DNA重组的方式与细菌的相同,核糖体同为70S,对溶菌酶敏感,凡细菌所敏感的抗生素，放线菌也同样敏感,有的放线菌产生有鞭毛的孢子,其鞭毛类型与细菌相同,放线菌的分布与生活方式,放线菌一般分布在含量较低；有机物丰富和呈微生物碱性的土壤中。107个g左右,能看到：北方春季深层黑土地的白丝,能闻到：泥土特有的“泥腥味”,放线菌的形态结构（模式图）,气生菌丝,孢子丝,分生孢子,基内菌丝,固体基质,基内菌丝（Substratemycelium)又称营养菌丝，功能是吸收营养，直径0.2-1.2um长度100600um，色素可有可无。,Cncnc-micro,基内菌丝,气生菌丝（Aerialmycelium)基内菌丝长到一定时期，长出培养基外，伸向空间的菌丝，直径11.4um,长短不一，形状不一，颜色较深。,Cncnc-micro,气生菌丝,孢子丝(Reproductivemycelium)当气生菌丝生长发育到一定阶段，气生菌丝上分化出的可形成孢子的菌丝。孢子的形状及在气生菌丝上排列的方式随种而异。,放线菌孢子丝类型,直形,弯曲丛生,成束,单轮生无螺旋,开环钩形原始螺旋形,松螺旋,紧螺旋,螺旋单轮生,无螺旋两级轮生,螺旋两级轮生,放线菌的菌落形态,菌落质地硬而且致密，菌落小而不广泛延伸,菌落表面呈紧密的绒状或坚实、干燥多皱。,接种针难以挑取，有时可挑碎，有时可将整个菌落挑起。,Cncnc-micro,老龄菌：幼龄菌菌落与细菌难以区分。菌落周围具放射状菌丝，,由于菌丝和孢子常具不同色素，使菌落正面，背面呈不同色泽。,Cncnc-micro,2.2.3放线菌的生活史：,孢子萌发,基内菌丝,气生菌丝菌丝,孢子丝,5孢子丝分化形成的孢子,放线菌生活史,放线菌的繁殖,放线菌的繁殖方式,分生孢子,孢子囊孢子,菌丝断裂,其他方式,（2）沿横隔断裂形成孢子,（3）成熟孢子,（1）孢子丝中形成横隔,横隔断裂形成孢子的过程,分生孢子繁殖,孢子囊孢子繁殖,粉红链孢霉孢子囊形成过程,孢子囊形成初期,孢子囊,继续生长,成熟孢子囊,放线菌生理,绝大多数为异养型，能利用不同的碳水化合物。,氮源以Pr,蛋白胨，以及某些氨基酸最合适，硝酸盐、铵盐和尿素次之.,一般都需要金属离子。,大多放线菌是好气性的。,最适温度23370C,放线菌与人类,绝大多数抗生素由放线菌产生,用来生产纤维素、酶、维生素,具固氮作用，用于生产生物菌肥,少数寄生型放线菌可引起动植物病害有的放线菌能破坏棉毛织品和纸张,链杆状,丝状聚合体,球状（正在分裂）,蓝细菌的形态,蓝细菌生理,是光能自养型生物：只需空气、阳光、水分、少量无机盐,没有有性生殖，以裂殖为之，也可芽生殖，极少数有孢子,已知蓝细菌有20多种具固氮作用。赤潮,其他几种原核微生物,立克次氏体,支原体,衣原体,立克次氏体（Rickettsia）,是落基山斑疹伤寒的病源体,原核，G-,只能寄生于真核细胞体内（多用鸡胚培养）,无滤过性(o.3-o.6o.8-2um),细胞形态多变,有不够完整的产能代谢途径,基因组1.1Mb,834个基因（98年11月公布）,枝原体（Mycoplasma）,支原体的直径约为150300nm,缺乏细胞壁,“油煎蛋”状菌落（0.1-1.0mm）,二等分裂,能在人工培养基上独立生长,具有氧化型或发酵型的产能代谢,在好氧或厌氧条件下生长,对能与核糖体、细胞膜结合的表面活性剂、抗生素敏感,基因组很小，0.6-1.1Mb,衣原体（Chlamydiapsittaci)在寄主细胞质中的形态,始体,中间体,寄主细胞膜,正分裂的网状体,包涵体,衣原体,衣原体(Chlamydia),Cncnc-micro,有细胞构造,细胞内同时含有DNA和RNA两种核酸,有革兰氏阴性菌特征的含肽聚糖的细胞壁,有核糖体,有不完整的酶系统，尤其缺乏产能代谢的酶系统,二等分裂繁殖；,对抑制细菌的抗生素如青霉素和磺胺等都很敏感,鸡胚卵黄囊膜、小白鼠腹腔、或HeLa细胞培养,汤非凡教授1897-1958,三珠衣原体基因组为别为1.05Mb,1.07Mb,1.23Mb.,NAM,NAG,-1,4-糖苷键,四肽尾,肽桥,G+细菌肽聚糖立体结构（局部）,G-细菌肽聚糖结构（局部）,微生物学家-汤飞凡（FeifanTang1897-1958）1897年7月23日生于湖南醴陵县。1958年9月30日卒于北京。1914年考入湘雅医学院，1921年毕业并获得美国康涅狄克大学医学博士学位。同年到北京协和医学院细菌系进修和工作。1925年在美国哈佛大学医学院深造。1929年回国，先后任上海中央大学医学院教授、上海雷斯德研究院细菌学系主任。1935年到英国国家医学研究所任客座研究员。1937年抗日战争爆发，受命到昆明重建中央防疫处并被任命为处长。1945年抗日战争胜利，继续在北平任中央防疫实验处处长。1949年新中国成立后，主持组建了我国最早的生物制品质量管理机构中央人民政府卫生部生物制品研究所。1951年任中国菌种保藏委员会首任主任委员，1955年被选为中国科学院生物地学部委员。曾任中华医学会理事、中国微生物学会理事长和卫生部生物制品委员会主任委员。1947年，第七届国际微生物学大会上，被选为国际微生物学会常任理事。汤飞凡早在20世纪20年代中期已开始用物理学的方法研究病毒性状，用离心和过滤的方法研究疱疹、牛痘等病毒，给当时病毒是否为生物的观点的争论以肯定支持。他是最早研究介于病毒和细菌之