原核生物的形态、构造.ppt

上次教学回顾 1 1细菌细菌细胞的形态细菌细胞的一般构造和功能 细胞形状 大小 染色方法 细胞壁 细菌 古细菌 缺壁细菌 G 菌 G 菌 特殊成分 磷壁酸 外膜主要成分 肽聚糖 知识点 革兰氏染色机制 周质空间 拟肽聚糖 L 细菌原生质体原生质球支原体 一般结构 细胞壁 细胞膜 细胞质 核区 特殊结构 糖被 鞭毛 菌毛 芽胞 二 细菌细胞的构造与功能 1 概念 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 主要为脂类和蛋白质 少量糖类 二 细胞膜cytoplasticmembrane 一般结构 光镜观察 2 观察分离方法 1 质壁分离 2 选择性染色 3 溶菌酶处理 4 电镜技术 3 细胞膜的结构与化学组成 整合蛋白 脂质双分子层 细胞膜模式结构图 二 细胞膜cytoplasticmembrane 一般结构 整合蛋白 内嵌蛋白 周边蛋白 亲水基 疏水基 磷脂 3 细胞膜的结构与化学组成1972年Singer和Nicolson提出的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 其要点为 二 细胞膜cytoplasticmembrane 一般结构 细胞膜液态镶嵌模型 膜的主体是脂质双分子层 脂质双分子层具有流动性 整合蛋白因其表面含有疏水基团 故可 溶 于脂质双分子层的疏水性内层中 周边蛋白表面含有亲水基团 故可通过静电引力与脂质双分子层表面的极性头相连 脂质分子间或脂质与蛋白质分子间无共价结合 脂质双分子层犹如 海洋 周边蛋白在其上作 漂浮 运动 而整合蛋白则似 冰山 沉浸在其中作横向移动 亲水基 疏水基 4 细胞膜的生理功能 控制细胞内外物质 营养物质和代谢废物 的运送 交换 维持细胞内正常渗透压的结构屏障作用 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 进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地 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 提供鞭毛的着生点并提供鞭毛运动所需能量 二 细胞膜cytoplasticmembrane 一般结构 5 细胞膜的内膜系统细菌不含线粒体与叶绿体之类的细胞器 但许多G 的细胞膜内凹延伸延伸 形式多样的内膜系统 以提供或折叠形成为某种功能所需的更大面积 如间体 载色体 和羧酶体 二 细胞膜cytoplasticmembrane 一般结构 间体 mesosome 由细胞膜内褶形成的一种管状 层状或囊状结构 一般位于细胞分裂部位或其邻近 间体的功能 1 参与隔膜形成 2 与核分裂有关 3 类似线粒体功能 三 细胞质 cytoplast 及其内含物 inclusin 一般结构 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 细胞质细胞膜内除核区外的一切半透明 胶状 颗粒状物质可总称为细胞质 细胞内含物为细胞质内形状较大的颗粒状构造 包括各种贮藏物和气泡 羧酶体等 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 与真核细胞 80S 的抗生素作用部位不同 功能 是细胞合成蛋白质的机构 1 核糖体 ribosome 2 颗粒状内含物 聚 羟基丁酸 poly hydroxybutirate PHB 概念 PHB颗粒是许多细菌细胞质内常含有的碳源类储藏物 不溶于水 溶于氯仿 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 概念 是普遍存在的贮藏物 大小为0 5 1 m 主要成分是多聚偏磷酸盐的聚合物 分子呈线状 嗜碱性强 用美蓝或甲苯胺蓝染色时着色较深 呈紫红色 与菌体其他部位不同 故称异染粒 可用于某些细菌的鉴定 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 metachromaticgranule 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 H2S S SO4 2 硫粒 sulfurgranule 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 气泡 概念 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 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 吸收空气 空气中的氧气可供代谢需要 三 核区 muclearregionorarea 概念又称核质体 nuclearbody 原核 prokaryon 拟核 nucleoid 或核基因组 genome 指原核生物所特有的由大型环状双链DNA纤丝不规则地折叠或缠绕而构成的无核膜 核仁的区域 一般结构 长度 一般为 0 25 3mm例 大肠杆菌的DNA长约1 1 1 4mm 每个细胞所含的核区数目与该菌的生长速度密切相关 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2 4个核 而生长缓慢的细菌细胞中一般只有1 2个核 不在染色体复制时期一般是单倍体 细菌DNA功能 负载遗传信息 三 核区 muclearregionorarea 一般结构 ExamplesofnucleoidstructureanddistributioninSulfolobuscells 特殊结构 概念 某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的透明粘液性胶状物质 化学组成 一般是多糖 少数是蛋白质或多肽 也有多糖与多肽复合型 一 糖被 glycocalyx 分类 大荚膜 微荚膜 粘液层 菌胶团 包裹在单个细胞上 在壁上有固定层次 层次较厚 包裹在单个细胞上 在壁上有固定层次 层次较薄 包裹在单个细胞上 在壁上无固定层次的粘液层 包裹在多个细胞上 1 糖被的观察 荧光显微镜负染色 荧光显微镜下的荚膜 负染色 2 糖被的生理功能 保护作用 富含水分和极性基团 可保护细胞免于干燥 防止噬菌体的吸附和裂解 抵御吞噬细胞的吞噬 为主要表面抗原 K抗原 是有些病原菌的毒力因子 贮藏养料 是细胞外碳源和能源的储备物质 作为透性屏障和离子交换系统 能保护菌体免受重金属离子的毒害 表面吸附作用 引起龋齿 某些病原菌必须的粘附因子 细菌间的信息识别作用 堆积代谢废物 3 糖被与菌落形态 光滑 Smooth S 型菌落 产糖被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 菌落 S型 菌落 R型 粗糙 Rough R 型菌落 不产糖被的细菌形成的菌落表面干燥 粗糙 称R 型菌落 1 概念 某些微生物表面由细胞内生出的细长 波曲的结构 2 鞭毛的观察 1 从固体培养基上的菌落形态判断2 半固体穿刺培养3 悬滴法 光学显微镜 4 鞭毛染色 光学显微镜 5 电镜 特殊结构 二 鞭毛 flagellum 数目 为一至数十条 长度 一般为15 20 m 最长可达70 m直径 为0 01 0 02 m 3 鞭毛的结构 由鞭毛丝 鞭毛钩 基体三部分组成 鞭毛丝 中空螺旋状 丝状结构 球蛋白亚基螺旋排列 鞭毛钩 又称钩形鞘 是连接鞭毛丝和基体的一个弯曲筒状部分 蛋白质亚基组成 G 菌 L环 P环 S环 M环G 菌 S环 M环 基体 由若干个盘状物即环组成 特殊结构 二 鞭毛 flagellum 外膜上 肽聚糖上 内环 埋在细胞膜中 4 鞭毛的化学组成鞭毛蛋白 3万 6万Dolton 不同种由不同球蛋白分子亚基构成 有些含多糖 类脂等 特殊结构 二 鞭毛 flagellum 5 鞭毛的生理功能运动性 趋避性运动 与致病有关鉴定分类细菌 趋化性趋氧性趋光性趋磁性 运动机制 旋转式 6 鞭毛的着生方式 特殊结构 二 鞭毛 flagellum 1 菌毛 某些菌体表面存在的短而多的附属物 化学组成为菌毛蛋白 菌毛比鞭毛更短 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 特殊结构 三 菌毛 fimbria 与性毛 pilus 2 性毛 构造和成分与菌毛相同 但比菌毛长 且每个细胞仅一至少数几根 一般见于G 菌的雄性菌株 供体菌 中 与遗传变异有关 1 概念 某些细菌在其生长发育后期 在细胞内形成的一个圆形或椭圆形 厚壁 含水量低 抗逆性强的休眠构造 2 特点 1 每个细胞只有一个芽孢 故不是细胞的繁殖型 但可发芽成繁殖体 一个芽孢萌发只产生一个营养状态的细胞 2 在生命世界中抗逆性最强 抗热 抗化学药物 抗辐射 故应以杀死芽胞为灭菌效果的指标 3 芽胞的形状 大小 位置因菌种而异 可用以鉴别菌种 特殊结构 四 芽胞 Spore 芽胞 芽胞囊 3 芽胞的形状 大小和位置 特殊结构 四 芽胞 Spore 芽孢的结构模式图 孢外壁 层厚而致密 主要成分为脂蛋白 通透性差 有的芽孢无此层 芽孢衣 含疏水性角蛋白 抗酶解 抗药物 多价阳离子难通过 皮层 主要含芽孢肽聚糖及2 6 DPA Ca 体积大 渗透压高 含水量大 约70 核心 含有大量的DNA RNA 酶等物质 还含有2 6 DPA 含水量很低 10 25 芽孢平均含水量低 约40 4 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 特殊结构 四 芽胞 Spore 四 芽胞 Spore 5 芽孢的形成过程 特殊结构 6 芽胞的耐热性机制较新的渗透调节皮层膨胀学说认为 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 还有学者认为芽孢抗热与DPA Ca凝胶有关 7 研究芽胞的意义 分类鉴定 分离 保存菌种 生物杀虫 灭菌标准 细菌和其他休眠构造细菌的休眠构造除芽孢外 还有数种其他形式 主要的如孢囊 cyst 由固氮菌产生 黏液孢子 myxospore 由黏球菌产生 蛭孢子 bdellocyst 由蛭弧菌产生 外生孢子 exospore 由嗜甲基细菌产生 特殊结构 四 芽胞 Spore 五 伴胞晶体 parasporalcrystal 少数芽孢杆菌 如Bacillusthuringiensis 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 方形或不规则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 0 m 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 特殊结构 1 裂殖 一个细胞 二个细胞对杆状细胞 横分裂 分裂时细胞间形成的隔膜与细胞长轴呈垂直状态纵分裂 分裂时细胞间形成的隔膜与细胞长轴呈平行状态1 二分裂 最主要 最普遍 典型二分裂 同等二分裂 一个细胞在其对称中心形成一隔膜 进而分裂成两个形态 大小和结构完全相同的子细胞 三 细菌的繁殖 无性繁殖有性繁殖 方式 三 细菌的繁殖 少数有菌毛的菌可进行有性繁殖 杆菌典型二分裂过程模式图 DNA复制 DNA分配 1 裂殖 1 二分裂 不等二分裂 如柄细菌 Caulobacter 为一端单毛菌 繁殖前 必须先在其生鞭毛端长出一个柄 此时 鞭毛消失 变成带柄的无鞭毛细胞 继而 此细胞伸长 在细胞的另一端长出一根鞭毛 接着二分裂 产生了一个有柄 无鞭毛的子细胞和另一个无柄 有鞭毛的子细胞 有鞭毛的细胞生长到一定阶段 又开始上述不等二分裂繁殖过程 三 细菌的繁殖 柄细菌不等二分裂示意图 1 裂殖 2 三分裂暗网菌属中的绿色硫细菌 大部分细胞能进行正常的二分裂 但一小部分子细胞不分离 而是形成菌链 链中相邻两个细胞进行 一分为三 的三分裂 形成一对 Y 型细胞 随后仍进行二分裂 其结果就形成了环状结构 许多这样的菌链交织构成三维网眼状结构 三 细菌的繁殖 1 裂殖 3 复分裂是一种寄生于细菌细胞中具有端生鞭毛的蛭弧菌的繁殖方式 当它生长时 会形成不规则的盘曲的长细胞 然后细胞多处同时发生均等长度的分裂 形成多个弧形子细胞 2 芽殖指在母体细胞表面 尤其在其一端 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 三 细菌的繁殖 一 在固体培养基上 内 的群体形态 四 细菌的群体形态 1 菌落在固体培养基表面 或内层 由一个或若干个细菌 或其他微生物 细胞生长 繁殖形成的肉眼可见的细胞堆 此即菌落 colony 2 菌苔当一个固体培养基表面有许多菌落连成一片时称菌苔 四 细菌的群体形态 一 在固体培养基上 内 的群体形态3 培养特征一般特征较小 湿润 较光滑 较透明 较粘稠 易挑起 菌体与基质结合不紧密 质地均匀以及菌落正反面或边缘与中央部位的颜色一致 特殊特征无鞭毛的 较小 较厚 边缘圆整的半球状菌落 有鞭毛的 大而平坦 边缘多缺刻 甚至成树根状 不规则形的菌落 有糖被的 大型 透明 蛋清状的菌落 有芽孢的 外观粗糙 干燥 不透明且表面多褶的菌落 二 在半固体培养基上 内 的群体形态半固体培养法通常把培养基灌注试管中 形成高层直立柱 然后用穿刺接种接入试验菌种 明胶固体培养基 判断某细菌有否蛋白酶产生和某些其他特征 琼脂半固体培养基 判断该菌的运动能力和其他特性 四 细菌的群体形态 有鞭毛细菌 无鞭毛细菌 四 细菌