第一章原核生物的形态、构造.ppt

第一章,原核生物的形态、构造与功能,原核细胞,真核细胞,第一节细菌,细菌的形态和染色细菌细胞的一般构造细菌细胞的特殊结构细菌的繁殖与群体形态,一、细菌的形态和染色,(一)细菌的正常形态:,细菌的形态和染色,球菌,杆菌,螺旋菌,1.球菌（coccus）,单球菌,双球菌,八叠球菌,四联球菌,链球菌,葡萄球菌,2.杆菌(bacillus),梭状芽孢杆菌,短杆菌,长杆菌,3.螺旋菌（spirilla):螺旋状的细菌。螺旋不满一圈称为弧菌(vibrio)，满26环称为螺旋菌(spirllum)，旋转周数在6环以上的称为螺旋体(spirochaeta)。,螺旋菌,弧菌,螺旋体,4.细菌的特殊形态：,柄细菌、肾形菌、臂微菌、网格硫细菌、贝日阿托氏菌(丝状)、具有子实体的粘细菌等是特殊形态的细菌。,(二)细菌的大小：,长度单位：微米(m)表示：球菌：直径杆菌：宽长螺菌：宽长螺距,(三)染色,死菌,活菌,正染色法,负染色法,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,姬姆萨染色法,荚膜染色,美蓝或TTC等做活菌染色,细菌的鉴别染色法革兰氏染色法,C.Gram丹麦医生步骤：涂片固定；结晶紫初染1min；碘液媒染1min；95%乙醇脱色0.5min；番红复染1min。结果:阳性菌紫色；阴性菌红色。,二、细菌细胞的基本结构,细菌细胞的基本结构,细菌细胞的结构：,细菌细胞的基本结构包括：细胞壁、细胞质膜、细胞质和核区特殊结构包括：荚膜、鞭毛、菌毛和芽孢。,1.概念：细胞壁是位于胞外紧贴胞膜的一层无色透明，坚韧而有弹性的结构。,(一)细胞壁（cellwall)：,细菌细胞的基本结构,染色、质壁分离、电子显微镜。,2.细胞壁的观察,细菌细胞的基本结构,细胞壁的基本骨架肽聚糖革兰氏阳性菌的细胞壁革兰氏阴性菌的细胞壁革兰氏染色的机理缺壁细菌,3.细胞壁的化学组成与结构,细菌细胞的基本结构,革兰氏阳性菌肽聚糖单体,概念：肽聚糖是由N-乙酰胞壁酸(NAM)和N-乙酰葡糖胺(NAG)以及少数氨基酸短肽链组成的亚单位聚合而成的大分子复合体。,细菌细胞的基本结构,(1)细胞壁的基本骨架肽聚糖,肽聚糖单体,革兰氏阳性菌肽聚糖单体,革兰氏阴性菌肽聚糖单体,由NAG、NAM、肽尾、肽桥构成,细菌细胞的基本结构,肽聚糖网格状结构:,细菌细胞的基本结构,（2）革兰氏阳性菌的细胞壁:,肽聚糖:90%,由肽聚糖和磷壁酸组成,细菌细胞的基本结构,磷壁酸：10%,细菌细胞的基本结构,壁磷壁酸:与肽聚糖分子共价结合,并延伸到肽聚糖分子表面,带有负电荷。膜磷壁酸:与原生质膜的脂类共价结合。,磷壁酸的功能：,维持酶活。噬菌体的吸附位点。贮存元素。抗原决定簇的主要成分。增强某些致病菌对宿主的粘连。,细菌细胞的基本结构,（3）革兰氏阴性菌的细胞壁,革兰氏阴性菌的细胞壁结构较复杂，分内壁层和外壁层。,细菌细胞的基本结构,内壁层:,紧贴胞膜,仅由12层肽聚糖分子构成，占细胞壁干重510%，无磷壁酸。,细菌细胞的基本结构,外壁层:,位于肽聚糖层的外部。包括:脂多糖外膜蛋白：脂蛋白等20余种磷脂,细菌细胞的基本结构,与肽聚糖层共价结合,并埋置在外壁层,使外壁层牢固的与内壁层连接。,脂蛋白：,脂多糖(LPS)：,细菌细胞的基本结构,G菌致病物质内毒素的物质基础。与磷壁酸相似，吸附二价阳离子以提高这些离子在细胞表面的浓度。由于LPS的多样性，决定G菌表面抗原决定簇的多样性。噬菌体吸附位点。,脂多糖（LPS）的功能：,细菌细胞的基本结构,（4）革兰氏染色的原理,细菌细胞的基本结构,G菌：细胞壁厚，肽聚糖网状分子形成一种透性障，当乙醇脱色时，肽聚糖脱水而孔障缩小，故保留结晶紫-碘复合物在细胞膜上。呈紫色。,G菌：肽聚糖层薄，交联松散，乙醇脱色不能使其结构收缩，其脂含量高,乙醇将脂溶解，缝隙加大，结晶紫-碘复合物溶出细胞壁，沙黄复染后呈红色。,细菌细胞的基本结构,(5)缺壁细菌,原生质体球状体型细菌,指在人工条件下用溶菌酶除尽原有细胞壁或用青霉素抑制细胞壁的合成，剩下仅由一层细胞膜包裹的渗透敏感细胞。多为G+菌。,A、原生质体（protoplast）：,细菌细胞的基本结构,溶菌酶的作用位点是NAM的C1和NAG的C4之间的糖苷键，所以又称乙酰胞壁质酶。,青霉素作用于肽聚糖肽桥的联结，即抑制肽聚糖的合成，故仅对生长着的菌有效，主要是G+菌。,原生质体的特点：,无细胞壁，为圆球形；对环境敏感：渗透压，震荡，离心，易溶菌；有鞭毛，而不能运动；不被噬菌体感染（因为没有吸附位点）；生物学特性依旧。,细菌细胞的基本结构,B、球状体(sphaeroplast)：,又称原生质球，指还保留有部分细胞壁的菌体细胞，多见于G菌。,特点：除具原生质体特点外a)可有一定抗性，可培养b)可重新合成细胞壁,细菌细胞的基本结构,C.型细菌(L-forms)：,自发突变形成的细胞壁缺陷(部分或全部),具多形性。可以生长繁殖,在培养基上形成油煎蛋菌落。有些可重新合成细胞壁。,细菌细胞的基本结构,4.细胞壁的功能:,保护细胞,维持菌形；具有抗原性、致病性、对噬菌体的敏感性；与胞膜一起完成细胞内外物质交换；为正常细胞分裂所必需；鞭毛运动的支点。,细菌细胞的基本结构,（二）细胞膜(cellmembrane),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。,细菌细胞的基本结构,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,细菌细胞的基本结构,3.细胞膜的化学组成,细菌细胞的基本结构,4.细胞膜的结构,1972年Singer和Nicolson提出的细胞膜液态镶嵌模型。,细菌细胞的基本结构,5.细胞膜的功能：,细胞内外物质交换和运送。在原核微生物中,参与生物氧化和能量产生。与细胞壁及荚膜的合成有关。是鞭毛着生的位点，提供鞭毛运动的能量。,细菌细胞的基本结构,（三）核区(neclearregion;nuclearbody;nucleoid),1.概念：由大型环状双链DNA分子构成的无核膜核仁的区域，故又称原核、核质体、拟核或核基因组。,细菌细胞的基本结构,2.核质体的功能：,控制遗传变异,细菌细胞的基本结构,(四)细胞质及其内含物,1.概念：细菌的细胞质是指细胞膜包围的除核区以外的一切半透明、胶体状、颗粒状物质的总称。主要成分为核糖体、贮藏物、酶类、中间代谢产物、质粒、各种营养物质和大分子的单体。,细菌细胞的基本结构,2、核糖体,细菌的核糖体其沉降系数为70s，由50s大亚基和30s小亚基构成，是细胞合成蛋白质的机构。,细菌细胞的基本结构,3.气泡,由蛋白质膜构成的泡状物，加大菌体的浮力，便于菌体吸收水中的氧气。常见于光合细菌和水生细菌，借气泡漂浮能力，使无鞭毛菌在适合环境中生长。,细菌细胞的基本结构,4.颗粒状内含物,颗粒状内含物为细胞储藏物质，因种而异，随菌龄及培养条件不同而改变。主要有糖元、异染粒、聚羟丁酸、藻青素、藻青蛋白、多聚磷酸盐和硫粒等。,细菌细胞的基本结构,(1)异染粒：,概念：为多聚偏磷酸盐。功能：贮存磷元素和能量，降低渗透压。鉴定意义：遇甲基胺蓝变紫红色，如白喉杆菌，鼠疫杆菌。,细菌细胞的基本结构,(2)聚羟丁酸颗粒(PHB),概念：为碳源贮存物功能：贮存能量，碳源，可降低渗透压。,细菌细胞的基本结构,5.细胞质的功能：,提供新陈代谢的场所,细菌细胞的基本结构,三、细菌细胞的特殊结构,1.概念：包被于某些细菌细胞壁外的一等厚度不定的透明状物质。,细菌细胞的特殊构造,糖被,鞭毛,菌毛,性毛,芽孢,2.种类：,微荚膜：0.2m，与细胞表面牢固结合。荚膜：0.2m，与菌表面结合松弛，震荡离心可得。粘液层：与菌表面结合松散，可向菌的周围扩散，增大黏性。菌胶团：多个细菌共有一个荚膜。,细菌细胞的特殊构造,糖被,鞭毛,菌毛,性毛,芽孢,3.荚膜的观察：,光镜负染色特殊染色,荧光显微镜下的荚膜,细菌细胞的特殊构造,糖被,鞭毛,菌毛,性毛,芽孢,4.糖被的组成：,因种而异，除水外，主要是多糖（包括同型多糖和异型多糖），此外还有多肽，蛋白质或多糖与多肽的复合物。,细菌细胞的特殊构造,糖被,鞭毛,菌毛,性毛,芽孢,5.糖被的生理功能：,保护作用；贮藏养料；透性屏障和离子交换系统；表面附着作用；细菌间的信息识别作用；堆积代谢产物。,细菌细胞的特殊构造,糖被,鞭毛,菌毛,性毛,芽孢,1.概念：某些微生物表面由细胞内生出的细长、波曲的结构。,细菌细胞的特殊构造,糖被,鞭毛,菌毛,性毛,芽孢,1.鞭毛的观察,相差显微镜光学显微镜（悬滴法）光学显微镜特殊鞭毛染色电镜半固体穿刺培养,细菌细胞的特殊构造,糖被,鞭毛,菌毛,性毛,芽孢,2.鞭毛的着生方式,细菌细胞的特殊构造,周生,测生,两端生,一端生,一端生,糖被,鞭毛,菌毛,性毛,芽孢,3.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，为极好抗原。,细菌细胞的特殊构造,糖被,鞭毛,菌毛,性毛,芽孢,4.鞭毛的结构,鞭毛丝,中空螺旋状、丝状结构，球蛋白亚基螺旋排列。,由鞭毛丝、鞭毛钩和基体组成。,细菌细胞的特殊构造,糖被,鞭毛,菌毛,性毛,芽孢,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。,细菌细胞的特殊构造,糖被,鞭毛,菌毛,性毛,芽孢,基体,由几个环状结构构成，环中央有一杆状结构（鞭毛杆），将鞭毛固定于细胞膜与细胞壁上。,G菌：L环、P环、S环、M环G+菌：S环，M环,细菌细胞的特殊构造,糖被,鞭毛,菌毛,性毛,芽孢,5.鞭毛的运动,靠鞭毛丝旋转而动，其动力来自质子动力，与细胞膜内外质子浓度差和电势差决定。,细菌细胞的特殊构造,糖被,鞭毛,菌毛,性毛,芽孢,某些菌体表面存在的短而多的蛋白附属物。与致病菌的吸附有关。,细菌细胞的特殊构造,糖被,鞭毛,菌毛,性毛,芽孢,性状介于菌毛与鞭毛之间，传递遗传信息。多见于G-的雄性菌株。,细菌细胞的特殊构造,糖被,鞭毛,菌毛,性毛,芽孢,1.概念：某些菌生长到一定阶段，细胞内形成的圆或卵圆形的内生孢子，是对不良环境有较强抵抗力的休眠体。,细菌细胞的特殊构造,糖被,鞭毛,菌毛,性毛,芽孢,2.芽孢的结构,细菌细胞的特殊构造,糖被,鞭毛,菌毛,性毛,芽孢,3.芽孢的特性：,多层膜结构，通透性很差。组分：水分少（5%），DPA-Ca（吡啶二羧酸钙），富含疏水性角蛋白。抗性强：热、酶解、辐射、药物。休眠体，新陈代谢几乎停止，一个芽孢产生一个个体。,细菌细胞的特殊构造,糖被,鞭毛,菌毛,性毛,芽孢,4.芽孢的意义,（1）鉴定价值：不同菌类芽孢的大小、位置、形状不同。（2）作为无菌标准。,细菌细胞的特殊构造,糖被,鞭毛,菌毛,性毛,芽孢,四、细菌的繁殖和与群体形态,（一）繁殖,1.无性繁殖：二分裂法,细菌的繁殖和培养,2.有性繁殖,少数有菌毛的菌进行有性过程。,细菌的繁殖和培养,(二）细菌的群体形态培养,固体培养基上（内）的形态半固体基上（内）的形态液体培养基上（内）的形态,细菌的繁殖和培养,1.固体培养基,(1)平板培养,菌落：,单个细胞在固体培养基表面经过培养形成肉眼可见的微生物集团。,细菌的繁殖和培养,菌落的特征：,包括大小、形状、颜色、边缘、质地、透明度、光泽、湿润度等。,细菌的繁殖和培养,(2)斜面培养,菌苔：,微生物密集生长所形成的。其作用是可用来保存菌种。,细菌的繁殖和培养,2.液体培养基,有微生物生长的培养基是浑浊的。可分为表面生长（好氧）和沉淀生长（厌氧或菌体自重）,3.半固体培养基,细菌的繁殖和培养,第二节放线菌,本节提要：,放线菌的基本形态放线菌的繁殖放线菌的群体特征放线菌的主要属,放线菌(Actinomycetes)是一类具有丝状分枝细胞和无性孢子的G+原核微生物,由于菌落呈放射状而得名。,放线菌的概念：,一、放线菌的基本形态,(一)菌丝（hyphae)：,概念:具有G+菌细胞壁丝状细胞，没有间隔，为多核体。可分为基内菌丝和气生菌丝。成团的菌丝为菌丝体（mycelium).,1.基内菌丝(substratehyphae):,放线菌的基本形态,培养基内匍匐生长的菌丝，无隔，约0.2-0.8m。通常会产生水溶性或脂溶性色素。功能：吸收营养，所以又称营养菌丝。,2.气生菌丝(aerialhyphae):,由营养菌丝长出培养基外，伸向空间的菌丝。略粗于基丝0.5-1.2m，也有色素产生。功能：气生菌丝生长到一定阶段可分化出繁殖结构，即孢子丝。,放线菌的基本形态,3.孢子丝,概念：可以形成孢子的菌丝（具分类价值）功能:繁殖。形态：直、波曲、螺旋着生方式：丛生、轮生,放线菌的基本形态,（二）孢子（spores):,形态：有圆、卵圆、柱状等。表面：或光滑或粗糙；有的还带有毛刺、鞭毛。色素：因种而异。,放线菌的基本形态,1.分生孢子(conidiospores):,在气生菌丝顶端形成成串或单个孢子，菌丝分裂形成。,放线菌的基本形态,2.孢囊孢子(sporangia):,在气生顶端或基丝顶端膨大形成孢子,孢囊(sporangium)：菌丝细胞在不同平面反复分裂，形成孢囊孢子。有的孢囊孢子可以丛毛运动。,放线菌的基本形态,3、横隔孢子,基内菌丝或气生菌丝横隔分裂形成，孢子常为球杆状，体积大小相似，又称节孢子或粉孢子。,放线菌的基本形态,4、厚壁孢子（thickwalledspores):,对不良环境有抵抗力.,放线菌孢子特点：,对干燥抵抗力强，对热抵抗性不强。多为65，1015min失活（嗜热放线菌例外）。,放线菌的基本形态,二、放线菌的繁殖,无性繁殖,1.形成无性孢子（1）横隔分裂膜内陷（2）缩缢分裂壁和膜同时内陷2菌丝片段可繁殖成新的菌丝，常见于液体基中。,放线菌的生活史和繁殖,三、放线菌的群体特征,1.液体静止培养,表面常形成一层膜,放线菌的营养特征,2、固体培养基,菌落特征：质地致密、干燥、多皱、小而不蔓延、不易挑起，表面有放射状沟纹。菌落形状：随菌种不同可有两类：（1）产生大量分枝状菌丝的菌种：（如Strptomyces)形成与培养基结合较紧的菌落，不易挑起或整个挑起。（2）不产生大量菌丝的菌种：（如Nocardia)形成的菌落呈粉质，挑之易碎,放线菌的营养特征,四、放线菌的主要属,（一）诺卡氏型（Nocardioforms)特征：好气型，具气生菌丝，多产粉孢子。应用：烃类发酵，污水处理，产生抗生素（如万古霉素、头孢菌素等）,放线菌的营养特征,（二）具有气生菌丝特化出的孢囊孢子和分生孢子1弗兰克氏放线菌属（Frankia)可以固氮，存在于非豆科植物根部,（如赤扬）2小单孢菌属（Micromonospora)可产生多种抗生素，如庆大霉素、利福霉素；有的种可积累VitB123链霉菌属(Streptomyces)产生许多著名的抗生素，如链霉素、红霉素、四环素、土霉素、金霉素等。,放线菌的营养特征,第三节蓝细菌,蓝细菌亦称蓝绿藻，藻类学家将它归在蓝藻门。细菌学家将蓝细菌归如原核生物，因为蓝细菌的细胞结构具有以下特点：核为原核细胞壁含有肽聚糖核糖体为70S没有膜包围的细胞器等特点。,蓝细菌的特点细胞形