真细菌的形态与类群

第一节真细菌,二、真细菌的形态与大小,细菌（bacteria）:一类细胞细短（直径约0.5m，长度约0.5-5m）、结构简单、细胞壁坚韧、多以二分裂方式繁殖的水生性较强的原核微生物。,球菌sphericalcoccus,杆菌Rod-shapedbacillus,螺旋菌spirallum,(一)细菌个体形态,球菌Sphericalcoccus,tetracocci,streptococci,diplococci,sarcinae,staphylococci,球菌(coccus),双球菌(diplococcus),四联球菌(tetrad),链球菌Streptococcus,葡萄球菌Staphylococcus,八叠球菌(sarcina),杆菌(bacillus),Singlebacillus,Diplobacillus,streptobacillus,Coccobacillus,不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致。,杆菌的形态多样,分枝杆菌,双歧杆菌,大肠杆菌,乳酸杆菌,螺旋菌(spiralbacterium),细胞呈弯曲杆状的细菌统称螺旋菌。不同种的细胞个体，在长度、螺旋数目和螺距等方面有显著区别，据此可再分为弧菌与螺旋菌两种状态。弧菌菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈，犹如C字，螺旋菌菌体回转如螺旋状,并呈现较多的螺旋和弯曲（2-6环）。螺旋体（MicrobesSpirillum）介于细菌与原生动物之间，螺旋数大于6环。,vibrio,spirillum,spirochete,Vibrio,SpirillumandSpirochete,螺旋菌(spiralbacterium),弧菌,细菌的形态明显地受环境条件的影响，如培养温度、培养时间、培养基的组成与浓度等发生改变，均可能引起细菌形态的改变。一般处于幼龄阶段和生长条件适宜时，细菌形态正常、整齐，表现出特定的形态。在较老的培养物中，或不正常的条件下，细胞常出现不正常形态，尤其是杆菌，有的细胞膨大，有的出现梨形，有的产生分枝，有时菌体显著伸长以至呈丝状等，这些不规则的形态统称为异常形态。若将它们转移到新鲜培养基中或适宜的培养条件下又可恢复原来的形态。,Prokaryotes,Eukaryotes,Viruses,Nakedeye,Lightmicroscope,Electronmicroscope,Meters,Visibilityscale,RelativesizeofMicrobes,（二）细菌个体的大小,cm=10-2metermm=10-3meterm=10-6meternm=10-9meter,微米是测量细菌大小的常用单位，测量亚细胞构造要用nm作单位。球菌大小以其直径表示，杆菌和螺旋菌以其长度与宽度表示。螺旋菌的长度是菌体两端点间的距离，而不是真正的长度。最小的细菌只0.05微米，但一般不超过几微米。球菌直径多为0.21.25微米；杆菌直径与球菌相似，长度约为直径的一倍或几倍。螺旋菌为0.31150微米。,(三)重要的工业微生物工业微生物是指应用于发酵工业的微生物。发酵是指没有外源最终电子受体的生物氧化模式。生化的发酵定义是：在无氧条件下，底物脱氢后所产生的还原力H不经呼吸链传递而直接交给某一内源氧化性中间代谢产物的一类低效产能反应，能量的产生通过底物水平磷酸化进行。重要的工业微生物如下：,工业微生物中的重要细菌(91种),一）放线菌,（一）概念,放线菌是具有菌丝、以孢子进行繁殖、革兰氏染色阳性的一类原核微生物，属于真细菌范畴。（参见P372）,（二）形态与结构,单细胞，大多由分枝发达的菌丝组成；菌丝直径与杆菌类似，约1mm；细胞壁组成与细菌类似，革兰氏染色阳性（少数阴性）；细胞的结构与细菌基本相同，按形态和功能可分为营养、气生和孢子丝三种。,三、真细菌的类群,（二）形态与结构,1、营养菌丝,匍匐生长于培养基内，吸收营养，也称基内菌丝。一般无隔膜，直径0.2-0.8mm，长度差别很大，有的可产生色素。,2、气生菌丝,营养菌丝发育到一定阶段，伸向空间形成气生菌丝，叠生于营养菌丝上，可覆盖整个菌落表面。在光学显微镜下观察，颜色较深，直径较粗（1-1.4mm），有的产色素。,3、孢子丝,气生菌丝发育到一定阶段，其上可分化出形成孢子的菌丝，即孢子丝，又称产孢丝或繁殖菌丝。其形状和排列方式因种而异，常被作为对放线菌进行分类的依据。,营养菌丝匍匐生长于培养基内，吸收营养,营养菌丝发育到一定阶段，伸向空间形成气生菌丝,气生菌丝发育到一定阶段，其上可分化出形成孢子的菌丝，即孢子丝,（参见P30，图2-15）,孢子在适宜的条件下萌发，长出1-3个芽管,（三）生长与繁殖,营养菌丝,气生菌丝,繁殖菌丝（孢子丝）,孢子丝释放孢子,（三）生长与繁殖,繁殖方式,无性孢子,菌丝断裂,凝聚孢子横隔孢子孢囊孢子分生孢子厚壁孢子,存在多种孢子形成方式,常见于液体培养中，工业发酵生产抗生素时都以此法大量繁殖放线菌,细菌的芽孢是休眠体，而放线菌的孢子是繁殖体,（四）菌落形态,菌落形态,能产生大量分枝和气生菌丝的菌种（如链霉菌）,不能产生大量菌丝体的菌种（如诺卡氏菌）,菌落质地致密，与培养基结合紧密，小而不蔓延，不易挑起或挑起后不易破碎。,粘着力差，粉质，针挑起易粉碎,（四）菌落形态,（五）分布特点及与人类的关系,放线菌常以孢子或菌丝状态极其广泛地存在于自然界，土壤中最多，其代谢产物使土壤具有特殊的泥腥味。,能产生大量的、种类繁多的抗生素（其中90%由链霉菌产生）,有的放线菌可用于生产维生素、酶制制；此外，在甾体转化、石油脱蜡、烃类发酵、污水处理等方面也有应用,少数寄生型放线菌可引起人、动物（如皮肤、脑、肺和脚部感染）、植物（如马铃薯和甜菜的疮痂病）的疾病。,（放线菌的主要类型请参见P372）,工业微生物中的重要放线菌(68种),二）支原体、立克次氏体和衣原体,（参见P365）,支原体（Mycoplasma）立克次氏体（Rickettsia）衣原体（Chlamydia）革兰氏阴性细菌，其大小和特性均介于通常的细菌与病毒之间。,立克次氏体（Rickettsia）是大小介于通常的细菌与病毒之间，在许多方面类似细菌，专性活细胞内寄生的原核微生物。3个属，12个种,（一）立克次氏体（Rickettsia）,1、概念,H.T.Ricketts1909年，首次发现斑疹伤寒的病原体，并因研究此病而牺牲，1916年人们以他的名字命名这类病原体作为纪念。,2、特性,1）某些性质与病毒相近,专性活细胞寄生物，除五日热（战壕热）立克次氏体（Rickettsiawolhynica）外均不能在人工培养基上生长繁殖。,体内酶系不完全，一些必需的养料需从宿主细胞获得；细胞膜比一般细菌的膜疏松；可透性膜，使它们有可能容易从宿主细胞获得大分子物质，但也决定了它们一旦离开宿主细胞则易死亡,大小介于病毒与一般细菌之间，其中伯氏立克次氏体（Rickettsiaburneti）能通过细菌过滤器,一般个体：球状体：0.2-0.5mm；杆状体：0.3-0.5x0.3-2mm；,2、特性,2）从一种宿主传至另一宿主的特殊生活方式,主要以节肢动物（虱、蜱、螨等）为媒介，寄生在它们的消化道表皮细胞中，然后通过节肢动物叮咬和排泄物传播给人和其他动物。,2、特性,2）从一种宿主传至另一宿主的特殊生活方式,有的立克次氏体酿成严重疾病，如人类的流行性斑疹伤寒、羌虫热、Q热等，并常伴随着灾害、战争和饥饿，曾长期与人类的痛苦、灾难联系在一起。,1普氏立克次体，是流行性斑疹伤寒和斑疹伤寒的病原体。人受到感染后，经10天14天的潜伏期，骤然发病，有剧烈头痛、周身痛和高热，4天7天后出现皮疹，严重的为出血性皮疹。有的还伴有神经系统、心血管系统等症状和其他实质器官损害。流行性斑疹伤寒，在人口密集和昆虫繁盛的环境内比较严重，病人平均死亡率20，严重时可达70。病原体借人虱在人群中传染。2莫氏立克次体，是地方性斑疹伤寒（也称鼠型斑疹伤寒）的病原体，自然宿主是家鼠，主要由鼠虱在鼠群中传播，鼠死亡后，鼠虱才离开鼠，转而叮吸人血，传染人。3立克次氏立克次体，是落基山斑疹伤寒的病原体，死亡率高达90%。立克次氏立克次体在自然界中寄生于蜱和蜱所寄居的动物体内，人受蜱叮咬就会染病。4恙虫病立克次体，是恙虫病（丛林斑疹伤寒）的病原体。病原体由恙螨叮咬侵入人体，随血液扩散至血管内皮细胞中生长、发病。贮藏病原体的动物为野生啮齿动物并借螨传播。得了恙虫病，先是被叮咬处出现溃疡，周围有红晕，溃疡上盖有黑色焦痂，此外，还有皮疹，并造成神经系统、循环系统以及肝、肺、脾等损害症状。治疗方法：输液，良好的护理、隔离等。治疗立克次体病通常使用广谱抗生素，用氯霉素治疗恙虫病时，必须连续用药4周。四环素药品也同样有效，同时还可以用来治疗斑疹伤寒等。预防立克次体病首先应对昆虫等中间或储存宿主加以控制和消灭，如灭鼠、灭虱。,（二）支原体（Mycoplasma）,1、概念,又称类菌质体，是介于一般细菌与立克次氏体之间的原核微生物。,2、特性,1）无细胞壁，只有细胞膜，细胞形态多变；,2）个体很小，能通过细菌过滤器，曾被认为是最小的可独立生活的细胞型生物。,3）可进行人工培养，但营养要求苛刻，菌落微小，呈典型的“油煎荷包蛋”形状；,（参见P365）,4）一些支原体能引起人类、牲畜、家禽和作物的病害疾病,5）应用活组织细胞培养病毒或体外组织细胞培养时，常被支原体污染；,球状体：0.2-0.25mm，最小达0.1mm；丝状体最长可达150mm，因细胞柔软且具扭曲性，致使细胞能通过孔径比自身小得多的过滤器。,从人体分离的16种支原体中，5种对人有致病性，即肺炎支原体（M.pneumoniae）、解脲支原体（Ureaplasmaurealyticum）、人型支原体（M.homins）、生殖支原体（M.genitalium）及发酵支原体（M.fermentans）。能造成严重危害的有四种，即：丝状支原体丝状亚种、鸡毒支原体、猪肺炎支原体和丝状支原体山羊亚种。支原体广泛分布于植物与昆虫中，引起植物和昆虫病害的支原体有植原体和螺原体两大类。致病支原体中，肺炎支原体引起肺炎，又称原发性非典型肺炎，全年均可发病，以冬季多见，可有小流行，常见于学龄前儿童及青年人，主要通过飞沫传播，潜伏期23周。人型支原体、解脲支原体和生殖器支原体主要泌尿生殖道感染，成人主要通过性接触传播，新生儿则由母亲生殖道分娩时感染。成人男性的感染部位在尿道粘膜，女性感染部位在宫颈。支原体对-内酰胺类（青霉素等）、万古霉素等完全不敏感；对多粘菌素、利福平、磺胺药物普遍耐药，常用于支原体感染治疗的抗生素是四环素类、大环内酯类及一些氟喹诺酮；其他类抗生素如氨基糖苷类、氯霉素对支原体有较小抑制作用。,（三）衣原体（Chlamydia）,1、概念,（参见P366）,介于立克次氏体与病毒之间，能通过细菌滤器，专性活细胞内寄生的一类原核微生物。,过去误认为“大病毒”，但它们的生物学特性更接近细菌而不同于病毒。,在宿主细胞内观察到的衣原体微菌落（microcolony）,2、特性,1）细胞结构与细菌类似；,具有类似的细胞壁，细胞壁内也含有胞壁酸、二氨基庚二酸；70S核糖体也是由30S和50S二个亚基组成,2）细胞呈球形或椭圆形，直径0.2-0.3mm，能通过细菌滤器；,3）专性活细胞内寄生；,衣原体有一定的代谢活性，能进行有限的大分子合成，但缺乏产生能量的系统，必须依赖宿主获得ATP，因此又被称为“能量寄生型生物”。,4）在宿主细胞内生长繁殖具有独特的生活周期，即存在原体和始体两种形态。,5）衣原体广泛寄生于人类、哺乳动物及鸟类，少数致病；,1956年，我国微生物学家汤飞凡等应用鸡胚卵黄囊接种法，在国际上首先成功地分离培养出沙眼衣原体。,6）衣原体不耐热，60度10分钟即被灭活，但它不怕低温，冷冻干燥可保藏多年。对红霉素、氯霉素、四环素敏感。,沙眼衣原体是人类砂眼的病原体，甚至引起结膜炎、角膜炎、角膜血管翳等临床症状，成为致盲的重要原因。,具有感染性的原体通过胞饮作用进入宿主细胞，被宿主细胞膜包围形成空泡。,原体逐渐增大成为始体。始体无感染性，但能在空泡中以二分裂方式反复繁殖，形成大量新的原体，积聚于细胞质内成为各种形状的包涵体。,宿主细胞破裂，释放出的原体则感染新的细胞。,表131支原体、立克次氏体、衣原体与细菌、病毒的比较（P365）,三）粘细菌（myxobacteria）,（参见P372）,一、概念,粘细菌又名子实粘细菌，是一类具有最复杂的行为模式和生活史的原核微生物。,二、生活史,1、营养细胞：杆状、柔软、缺乏坚硬的细胞壁，无鞭毛，产生粘液，可在固体表面作“滑行”运动，以分裂方式进行繁殖。,2、子实体：营养细胞发育到一定阶段，在适宜的条件下彼此向对方移动，在一定位置聚集成团，形成形态各异，肉眼可见的子实体。,单个子实体中可能含有109个或更多由某些营养细胞转变而成的休眠结构，称为粘孢子（mycospore）。,在营养生长阶段如果有足够的养料就不形成子实体,子实体干燥后，可借助风力、水力等到处传播，遇到适宜的环境又萌发成为营养细胞。,能形成子实体是粘细菌区别于其它原核微生物的最主要标志,四）蛭弧菌（Bdellovibrio）,（参见P363）,（一）概念,寄生于其它细菌并导致其裂解的一类弧菌，其行为类似噬菌体。,（二）特点,1、鞭毛多为偏端单生；,2、生活方式多样：寄生、兼性寄生，极少数腐生。一般认为后者为突变株；,3、可能成为防治有害细菌的一种有力武器；,（三）寄生方式,1、高速猛烈碰撞、附着于宿主细胞；,2、100转/秒以上转速“钻孔”、收缩、进入宿主细胞的周质空间，同时失去鞭毛；,3、生长繁殖，并使宿主细胞裂解；,五）蓝细菌（Cyanobacteria）,（参见P368）,1、概念,也称蓝藻或蓝绿藻（blue-greenalgae），是一类含有叶绿素a、能以水作为供氢体和电子供体、通过光合作用将光能转变成化学能、同化CO2为有机物质的光合细菌。,以前曾归于藻类，因为它和高等植物一样具有光和色素-叶绿素a，能进行产氧型光合作用。,2、特性,1）分布极广；,从热带到两极，从海洋到高山，到处都有它们的踪迹。土壤、岩石、以至在树皮或其它物体上均能成片生长.,（参见P368）,许多蓝细菌生长在池塘和湖泊中，在夏、秋两季大量繁殖，并形成胶质团浮于水面，形成“水花”，使水体变色。,2）形态差异极大，有球状、杆状和丝状等形态；,3）细胞中含有叶绿素a，进行产氧型光合作用；,蓝细菌被认为是地球上生命进化过程中第一个产氧的光合生物，对地球上从无氧到有氧的转变、真核生物的进化起着里程碑式的作用。,4）具有原核生物的典型细胞结构：,细胞核无核膜，也不进行有丝分裂，