微生物学-第一章 原核微生物.ppt

,第一章原核微生物Chaper1TheProkaryotes,Section1BacteriaSection2ActinomycetesSection3CyanobacteriaSection4ArchaeobacteriaSection5Otherprokaryotes,原核微生物：指一类细胞核无核膜包裹，只能称做核区（nuclearregion）的裸露DNA的原始单细胞生物。真核微生物：指细胞核具有核膜包裹的生物。,原核微生物与真核微生物的区别1,原核微生物与真核微生物的区别2,原核微生物细胞模式图,真核微生物细胞模式图,一、个体形态形状,典型形状为杆状、球状和螺旋状；罕见形态如梨状、叶球状、盘碟状、方形、星状、三角形等。,第一节细菌Section1Bacteria,spirallum,Shape:Bacteriahaveafewbasicshapes,sphericalcoccus,Rod-shapedbacillus,ArrangementofSphericalBacterialCells,diplococci,streptococci,tetracocci,sarcinae,staphylococci,Sphericalcoccus,TheMicrococcaceae,ThefamilyMicrococcaceaecontainsgram-positivecocci,0.5-2.5mindiameter,thatdivideinmorethanoneplanetoformregularorirregularclustersofcells.Allareaerobicorfacultativelyanaerobic.Thepeptidoglycandi-aminoacidisL-lysine.Thethreemostimportantgeneraare:,MicrococcusStaphylococcusStreptococcus,Micrococcusaerobic,gram-positive,catalasepositive,cellarrangesmainlyinpairs,tetrads,orirregularclusters,nonmotile.Theyareoftenyellow,orangeorredincolour,Staphylococcus-facultativelyanaerobic,gram-positive,usuallyformirregularclusters,nonmotile,catalasepositivebutoxidasenegative,fermentglucoseanaerobically.,staphylococci,staphylococci,Streptococcus-facultativelyanaerobicormicroaerophilic,catalasenegative,gram-positive,Cellarrangesinpairsorchains,usuallynonmotile,Afewspeciesareanaerobicratherthanfacultative.,Bacillidivideonlyacrosstheirshortaxis,sotherearefewergroupingsofbacillithanofcocci.,Rod-shapedbacteria,Diplobacilli,streptobacilli,Singlebacillus,Coccobacillus,ClostridiumbotulinusC.butyricumC.aceticumC.tetaniC.putrificum,Bacillussubtilis,B.MycoidesB.PastturiiB.megateriumB.ThuringiensisB.AnthracisB.BotulinusB.cereus,Spore-formingrodshapedbacteriaAlmostallSpore-formingbacteriaareGram+,ClostridiumAnaerobic,BacillusAerobic,Nonspore-formingrodshapedbacteriaMostnonsporeformingrodshapedbacteriaareGram-,Representatives:EscherchiacoliAlcaligenesProteusFlavobacteriaPseudomonasRhizobiumAzotobacter,Vibrio,SpirillumandSpirochete,Somebacteriaareshapedlikelongrodstwistedintospiralsorhelices;theyarecalledvibrios(likecommasorincompletespirals),spirillaifrigidandspirocheteswhenflexable.,vibrio,spirillum,spirochete,菌体的特殊形态,二、大小,一般球菌的直径0.51.0um；杆菌宽度为0.51.0um，长度为宽度的一倍或几倍。螺旋不到一周的称弧菌，螺旋在1-6周、外形坚挺的称螺菌，螺旋在6周以上、柔软易曲的称螺旋体。,Streptococcuslactis0.51Staphylococcusaureus0.81Escherichiacoli0.5x(13)Proteusvulgaris(0.51)x(13)Bacillussubtilis(0.81.2)x(1.23)Vibriocholerae(0.30.6)x(13)Spirillumvolutans(1.52)x(1020),细菌细胞的构造与功能,基本构造细胞壁(Cellwall)细胞膜(Cellmembrane)细胞核(Cellnucleus)细胞质(Cytoplasm),特殊构造荚膜(Capsule)鞭毛(Flagella)纤毛(Pili)芽孢(Spore)胞囊(Cyst),细菌细胞壁,定义是一层包围在细胞表面，内侧紧贴细胞膜的一层较为坚韧、略具弹性的结构，占细胞干重的10%-25%,细胞壁的功能：,（1）固定细胞外形和提高机械强度，从而使细胞免受渗透压等外力的损伤。（2）为细胞生长、分裂和鞭毛运动所必需，失去了细胞壁的原生质体也就丧失了这些重要的功能。（3）阻拦酶和抗生素等大分子物质进入细胞，保护细胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物质的损伤。（4）赋予细胞具有特定的抗原性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。,分类革兰氏阳性菌(G+)Grampositive革兰氏阴性菌(G-)Gramnegative,ProceduresofGramStaining,GrampositiveorGramnegative?,Gram+,Gram-,Schematicdiagramofbacterialcellwalls,Bacteriacanbedividedintotwomajorgroups,calledgram-positiveandgram-negative.Theoriginaldistinctionbetweengram-positiveandgram-negativewasbasedonaspecialstainingprocedure,theGramstain,细菌细胞壁革蓝氏阳性菌和阴性菌的比较,革蓝氏阳性菌和阴性菌的比较,G菌细胞壁模拟图,G菌细胞壁模拟图,革蓝氏阳性菌和阴性菌的细胞壁模式图,1.1，革兰氏阳性菌的细胞壁,革兰氏阳性菌的细胞壁的特点：厚度大（2080nm），化学组成简单，一般只含有90%的肽聚糖和10%的磷壁酸。,Teichoicacidsandlipoteichoicacidsarearrangedintheoverallwallstructureofgram-positiveBacteria.,Teichoicacid,Lipoteichoicacid,（1）肽聚糖(Peptidoglycan)（又称粘肽、胞壁质、粘质复合物）：,是除古菌外，凡有细胞壁的原核生物细胞壁中的共有组分。肽聚糖是由若干肽聚糖单体聚合而成的多层网状结构大分子化合物。肽聚糖由肽和聚糖两部分组成，其中的肽有四肽尾和肽间桥两种。聚糖由N乙酰葡萄糖胺与N乙酰胞壁酸通过-1.4-糖苷键互相间隔连接而成，成长链骨架状。短肽借肽键连接在聚糖骨架链的N乙酰胞壁酸的乳酰基上，相邻的短肽互相交联形成高强度的网状结构。,StructureoftheRepeatingUnitinPeptidoglycan,Theseconstituentsareconnectedtoformarepeatingstructure,theglycantetrapeptide.,Peptidoglycaniscomposedoftwosugarderivatives,N-acetylglucosamine(NAG)andN-acetylmuramicacid(NAM),andasmallgroupofaminoacidsconsistingofL-alanine,D-alanine,D-glutamicacid,andeitherlysineordiaminopimelicacid(DAP).,（2）磷壁酸（teichoicacid）又称垣酸、菌壁酸,是结合在革兰氏阳性菌细胞壁上的一种酸性多糖，一般由多个(8-50)甘油或核糖醇以磷酸二脂键连接而成，为大多数革兰氏阳性菌细胞壁所特有。根据化学成分，磷壁酸有五种类型，其中主要有甘油磷壁酸及核糖醇磷壁酸。根据结合部位的不同，磷壁酸又可分为两类：壁磷壁酸，膜磷壁酸（也称脂磷壁酸）。磷壁酸是大多数革兰氏阳性菌细胞壁组分，占细胞壁干重的50%左右,以磷酸二酯键同肽聚糖的N-乙酰胞壁酸相结合。,磷壁酸的主要生理机能：（1）磷壁酸分子上有较多的负电荷可提高细胞周围镁离子的浓度，镁离子进入细胞后可提高需镁离子的合成酶的酶活性。（2）储藏磷元素。（3）增强某些致病菌对宿主细胞的粘连，避免被白细胞吞噬以及抗补体的作用。（4）赋予革兰氏阳性菌特异的表面抗原。（5）可作为噬菌体的特异性的吸附受体。（6）能调节细胞内自溶素的活力，借以防止细胞自溶死亡。,1.2，革兰氏阴性菌的细胞壁,革兰氏阴性菌的细胞壁的特点：细胞壁薄（1520nm），有多层结构（外膜和肽聚糖层，在细胞壁和细胞质膜之间还有一个明显的空间，称为壁膜间隙。外膜位于肽聚糖层之外，由内向外依次又可分为脂蛋白层、磷脂层和脂多糖层。），一般肽聚糖为单层，不含有磷壁酸。,TheGram-negativecellwallisathinlayerattachedtoanoutermembranevialipoproteins.Theoutermembranecontainsphospholipidonitsinnersurfaceandlipopolysaccharide(LPS)onitsoutersurface.Thespacebetweentheoutermembraneandthecytoplasmicmembraneiscalledtheperiplasmicspace.TeichoicacidsdonotoccurinGram-negativebacterialcellwalls.,（1）肽聚糖,mDAP（内销旋二氨基庚二酸）取代了革兰氏阳性菌细胞壁中四肽尾上的第三个氨基酸（L-lys）。,Peptideandglycanunitsareconnectedinformationofthepeptidoglycansheet,（2）外膜：,由脂多糖LPS（类脂A、核心多糖、O抗原），磷脂，脂蛋白组成。,脂多糖(LPS)：,位于革兰氏阴性菌细胞壁最外面的一层较厚的类脂多糖类物质（810纳米）。,类脂A：,是D-葡萄糖胺的衍生物，由N乙酰葡萄糖胺双糖分别与磷酸和长链脂肪酸相连，无种属特异性。,核心多糖：,由510种糖，主要是由己糖和己糖胺组成。含有2-酮-3-脱氧-辛糖酸（KDO）和L-甘油-D-甘露庚糖两种特殊的单糖。有属特异性。,O抗原（O-特异侧链）：,由重复的寡糖（35）单位如（甘露糖-鼠李糖-半乳糖）n及阿可比糖（3.6-二脱氧-D-半乳糖）或其他糖组成，糖的种类、顺序和空间结构有菌株特异性，是形成O抗原特异性的物质基础。,脂多糖的主要功能：,（1）类脂A是构成革兰氏阴性菌致病物质-内毒素的物质基础。（2）吸附钙、镁等离子，提高细胞壁的稳定性。（3）决定了表面抗原决定簇的多样性。（4）是许多噬菌体吸附的受体。（5）保护作用，是控制某些物质进出细胞的部分选择性屏障。,磷脂：,磷脂双分子层与细胞质膜的脂双层非常相似，只是其中插有跨膜的孔蛋白。脂蛋白：位于外壁层内侧，连接着磷脂双分子层与肽聚糖层。,细胞壁缺陷型细菌1,原生质体(Protoplast)在革蓝氏阳性菌培养物中加入溶菌酶或通过青霉素阻止其细胞壁的正常合成而获得的完全缺壁细胞即为原生质体特征对环境条件很敏感，特别脆弱，保留有鞭毛，但不运动，可生长，可形成芽孢，可繁殖，形成菌落，生物活性不变。,细胞壁缺陷型细菌2,原生质球(Spheroplast)指细胞壁未全部去除的细菌细胞，呈圆球形，可人为地通过溶菌酶或青霉素处理革蓝氏阴性菌而获得特征细胞壁肽聚糖已被除去，但外壁层中的脂多糖、脂蛋白仍保留，对外界环境有一定抗形性,细胞壁缺陷型细菌3,细菌L-型(BacterialL-form)细菌在某种环境条件下因基因突变而产生的无壁类型。多形态，有的可通过细菌滤器而又称滤过型细菌。由英国李斯特(Lister)医学研究院发现而命名特征生长缓慢，27天方见针尖样小菌落，中心部分深埋于培养基内，如典型的油煎蛋状，可回复或不可回复至亲代。支原体(Mycoplasma)是长期进化形成的无壁原核生物，细胞膜中含有一般原核生物没有的甾醇，因此，即使缺乏细胞壁，细胞膜仍有较高的机械强度。,细菌细胞周质空间,周质空间（Periplasmicspace）也称壁膜空间位于细胞壁和细胞膜之间的狭小空间，内含质外酶，包括RNA酶I，DNA内切酶I，青霉素酶，和许多磷酸化酶这些酶对细菌的营养吸收、核酸代谢、趋化性、抗药性等有重要作用,细胞质膜,细胞质膜（Cytoplasmicmembrane）也称细胞膜（Cellmembrane）是围绕在细胞质外面的一层柔软而富有弹性的薄膜，厚约8nm，占细胞干重的10%左右组成脂类20%30%，蛋白质60%70%少量糖蛋白、糖脂、微量核酸原核生物中除支原体外，细胞膜上一般不含胆固醇，这与真核生物不同,Diagramofthestructureofthecytoplasmicmembrance,细胞质膜的功能,控制细胞内外营养物质和代谢产物的运送与交换维持细胞内正常渗透压的屏障作用合成细胞壁各组分（脂多糖、肽聚糖、磷壁酸）和荚膜的场所进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地膜上有某些蛋白质能接受光、电及化学物质等产生的刺激信号并发生构象变化，引起细胞内一系列的代谢变化和产生相应的反应,细菌细胞的内膜系统1,中间体（Mesosome）（中体、间体）是细胞膜局部内陷折叠而成，与细胞壁合成、核质分裂、细胞呼吸和芽孢形成有关，功能与线粒体相似而又称拟线粒体类囊体（Thylakoid）是蓝细菌细胞中存在的囊状体，由单位膜组成，含有叶绿素、藻胆色素等光合色素和有关酶类，光合作用场所,StructureofMesosome,Mesosomemaybeinvolvedinwallformationduringdivisionorplayaroleinchromosomereplicationanddistributiontodaughtercells.Itmayalsobeinvolvedinsecretoryprocesses,细菌细胞的内膜系统2,载色体（Chromatophore)是一些不放氧的光合细菌的细胞膜多次折叠形成的片层状、微管状或囊状结构。含有菌绿素和类胡萝卜素等光合色素及光合磷酸化所需的酶类和电子传递体，是光合作用的部位羧酶体（Carboxysome)或称多角体(Polyhedralbody)是自养细菌所特有的内膜结构。有以蛋白质为主的单层包围，厚约3.5nm，内含固定CO2所需的1，5-二磷酸核酮糖羧化酶和5-磷酸核酮糖激酶，是自养细菌固定CO2的场所,细胞质,细胞质（Cytoplasm)定义细胞膜内除细胞核外的所有物质都为细胞质。它无色透明，呈粘胶状，主要成分为水、蛋白质、核酸、脂类，也含有少量的糖和盐类。由于富含核酸，因而嗜碱性强，幼令菌着色均匀。此外，细胞质内还含有核糖体、颗粒状内含物和气泡等物质。,核糖体,核糖体（Ribosome）为多肽和蛋白质合成场所，70S颗粒，有50S和30S2个亚单位组成化学成分为蛋白质和RNA细菌中90%的RNA存在于核糖体内，原核生物中游离于细胞质中或以多聚核糖体存在真核生物中核糖体游离于细胞质中或接合于内质网上,细菌细胞内含物1(Cytoplasmicinclusions),很多细菌在营养物质丰富的时候，其细胞内聚合各种不同的贮藏颗粒，当营养缺乏时，它们又能被分解利用。这种贮藏颗粒可在光学显微镜下观察到，通称为内含物。异染颗粒（Metachromaticgranules)又称捩转菌素（volutin)是以无机偏磷酸盐为主要成分的一种无机磷储备物，嗜碱性或嗜中性，用兰色染料如甲苯胺蓝或甲烯蓝染色时不呈兰色而呈紫红色，故称。肝糖粒（Glycogen)是碳源储备物，可用碘液染色检查，分别成红褐色或兰色。,Manymicroorganismsaccumulategranulesofpolyphosphate,whicharelargereservesofinorganicphosphatesthatcanbeusedinthesynthesisofATP,Polyphosphategranuleinabacterialcell,APseudomonasspecies,细菌细胞内含物2,聚-b-羟丁酸（Poly-b-hydroxybutyricacid，PHB)颗粒为细菌所特有，是一种b-3-羟基丁酸的直链聚合物。革蓝氏染色时此物不易着色，但可被苏丹黑着色。产碱杆菌属、根瘤菌属和固氮菌属中细菌常有积累硫滴（Sulphurgranule)某些氧化硫的细菌细胞内可积累有具强折光性的硫滴，系通过氧化硫化氢而形成，可作储备物，需要时可被细菌再利用,Polyhydroxybutyricacid(PHB),PHBisalipidlikecompound-oneofthemostcommoninclusionbodiesinprokaryoticorganisms.PHBiscommonlyfoundasastoragematerialanduniquetobacteriaGlycogenisastarchlikepolymerofglucosesubunits.GlycogengranulesareusuallysmallerthanPHBgranules.,AVibriospecies,Thesulfurglobulesinsidethecellsofpurplesulfurbacterium,Chromatiumbuderi,Somebacteria,includingmanyphotosyntheticbacteria,accumulateelementalsulfurgranulesasaresultoftheirmetabolism.,气泡（Gasvesicle),某些水生细菌如蓝细菌、不放氧光合细菌和盐细菌细胞内储存气体的特殊结构即为气泡。气泡由许多小的气囊组成，气囊膜只含蛋白质而无磷脂。气泡大小、形状、多少随细菌种类而异。气泡能使细胞保持浮力，有利于调节细菌细胞处于最佳水层位置，以获得氧、光和营养,细菌细胞核,特征位于细胞质内，无核膜，无核仁，仅为一核区，称为拟核（Nucleoid）或原核(Protonucleus)。只有一条染色体(Chromosome)，主要为DNA，还有少量RNA和蛋白质，但无组蛋白。染色体为双螺旋的大分子链构成的环形结构。静止期呈球形或不规则的棒状或哑铃形。DNA总长0.253mm,E.coliDNA长1mm,MW为3x109Da,约5x106bp,至少含5x103个基因。细菌细胞活跃生长时，复制先于细胞分裂而细胞内往往有24个核区，低速生长时可见有12个核区。原核携带了细菌绝大多数的遗传信息，是细菌生长发育、新陈代谢和遗传变异的控制中心。,Micrographofabacteriumshowingthenucleoidregion(green)withinthecytoplasmwherethebacterialchromosomeoccurs,Thebacterialchromosomeandsupercoiling:,Thebacterialchromosomeandsupercoiling:,细胞核外DNA质粒1,质粒(Plasmid)为染色体外存在的一种能自我复制的小环状DNA分子。较染色体小，约（2100)x106D每个菌体可含1数个质粒不同质粒之间可重组，质粒与染色体也可重组质粒对菌体生存并不是必需的，但携带有编码某些特性的基因，其存在可使细菌细胞具有某些特性,Plasmidsdontcontainthegeneticinformationfortheessentialmetabolicactivitiesofthecell,buttheygenerallydocontaingeneticinformationforspecialfeatures.,Plasmid,Prokaryoticcellshavesmallextra-chromosomalgeneticelementscalledplasmids.,质粒及其存在形态,细菌细胞核外DNA质粒2,特殊构造-细菌荚膜（Capsule)1,定义某些细菌在一定的营养条件下向细胞外分泌的一层粘性物质。也称为糖被（glycocalyx）分类荚膜或大荚膜(Macrocapsule)：有一定外形，厚约200nm，粘性较大，稳定微荚膜(Microcapsule)：厚度在200nm以下，与细胞接合较紧，不易观察到粘液层(Slimelayer)：较疏松，无明显形状，可悬浮于基质中，增加培养液黏度菌胶团（zoogloea）：通常情况下，每个菌体外面包围一层荚膜。但有的细菌，它们的荚膜物质互相融合。在一起成为一团胶状物，称菌胶团（zoogloea），其内常包含有多个菌体。,细菌荚膜2,S型菌落和R型菌落S型菌落为产荚膜的细菌菌落因其通常光滑透明而称之。R型菌落为不产荚膜的细菌菌落因其菌落表面较粗糙而称之。组成大多为多糖、多肽、蛋白质，以多糖居多。,细菌荚膜的主要作用：,（1），保护作用：避免干旱损伤，防噬菌体吸附和裂解，防白细胞吞噬。（2），储藏养料以备营养缺乏时重新利用。（3），作为透性屏障或离子交换系统，保护细菌免受重金属离子的毒害。（4），表面附着作用。（5），细胞间的信息识别作用。（6），堆积代谢废物。（7），作为主要表面抗原，是有些病原菌的毒力因子。（8）污水处理中形成具有良好功能与沉降性能的活性污泥,细菌荚膜3,危害污染食品后产生黏液状物黏附于牙齿表面引起龋齿,细菌荚膜4,特殊构造-细菌鞭毛（Flagella)1,定义某些细菌在细胞表面伸出细长、波曲、毛发状的附属丝状物即为鞭毛特征长度常为菌体的若干倍，最长可达70mm，直径为1020nm。只有染色后才能在光镜下观察到鞭毛的主要成分是蛋白质，另有少量的多糖或脂类。鞭毛蛋白占细胞蛋白的2%，为1500040000Da鞭毛蛋白是一种抗原物质，鞭毛抗原又称H抗原。由于各细菌的鞭毛蛋白的氨基酸组成不同而抗原性质不同，通过血清学反应进行分类鉴定。鞭毛的功能主要是运动，,细菌鞭毛2,分类：细菌鞭毛的数目和着生位置是细菌种的特征。一端生鞭毛(Monotrichaete)两端生鞭毛(Amphitrichaete)丛生鞭毛(Lophotrichaete)周生鞭毛(Peritrichaete)光学显微镜观察：鞭毛染色法悬滴法暗视野观察运动半固体琼脂穿刺培养,细菌鞭毛的着生方式,细菌鞭毛4,细菌鞭毛4,由基体、钩状区、鞭毛丝组成,细菌鞭毛结构的复杂性5,特殊构造-细菌纤毛1,定义细菌纤毛(Pilusorfimbria)又称伞毛，菌毛，是革蓝氏阴性菌和少数阳性菌细胞表面着生的比鞭毛更细、短而直硬的、数量更多的丝状体结构长约0.56mm，个别可达20mm，直径约37nm纤毛由纤毛蛋白(pillin)组成与鞭毛相似，起源与细胞膜内侧基粒上不具运动性，但可有助于细胞在固体物表面的黏附。,细菌纤毛2,分类普通纤毛（Commonpili）可增加细菌吸附于其他细胞和物体的能力。如肠道菌的型菌毛，它能牢固地吸附在动植物、真菌以及多种其他细胞上，包括人的呼吸道、消化道和泌尿道的上皮细胞上；有的能吸附于红细胞上，引起红细胞凝集；有的是噬菌体的吸附位点。性纤毛(Sexpiliorconjugalpili)少，仅14根，是细菌传递游离基因的器官，细菌结合时遗传物质的通道。现在很多学者趋向于用纤毛(fimbria)表示普通菌毛，而性毛则多指性纤毛。,细菌纤毛,普通纤毛图,性纤毛图,特殊构造-细菌芽孢（Spore)1,定义芽孢是某些细菌在其生活史的一定阶段于营养细胞内形成的一个圆形或椭圆形或圆柱形结构，也称内生孢子（Endospore)。含有芽孢的细胞称为孢子囊（Sporangium)特性芽孢的着生位置、大小、形状因种而异，可作鉴定依据芽孢有较厚的壁。有较强的折光性，不易染色一般一个细胞仅有一个芽孢，但也有少数细胞有2个者生成芽孢的细菌多为杆菌，球菌和螺旋菌仅少数种能生芽孢。,细菌芽孢2,结构示意图,芽孢的结构：芽孢囊：是产芽孢菌的营养细胞外壳。,孢外壁：主要含脂蛋白，透性差芽孢衣：主要含疏水角蛋白，抗酶解，抗药物，多价阳离子难通过皮层：主要含有芽孢肽聚糖及DPA-Ca，不含胞壁酸，体积大、渗透压高,芽孢壁：含肽聚糖，不含胞壁酸芽孢质膜：含磷脂、蛋白质、可发展成新细胞的膜核心芽孢质：含DPA-Ca、核糖体、RNA和酶核区：含DNA,Sporulatingcell,Centralcore,Cortex,Sporecoat/membrane,exosporium,Micrographofaendospore,Vegetativecell,细菌芽孢3,芽孢形成过程轴丝形成隔膜形成前孢子形成皮层形成孢子外壳层形成芽孢成熟芽孢释放,细菌芽孢形成示意图,细菌芽孢特性,芽孢含水量低，使核酸和蛋白质不易变性。酶组成型与营养细胞的酶组成型有差异，只含有少量酶，并处于不活跃状态。抗逆性特强抗高温，抗热性的酶有关。DPA钙盐的存在可改变酶的构型，使酶对热相当稳定。抗干燥抗低温,含有高量的2，6-吡啶二羧酸（Dipicolinicacid,DPA),在营养细胞和其他生物细胞中不存在芽孢在适宜的条件下可萌发。萌发时酶活性发生改变、抗逆性和DPA丧失芽孢没有繁殖意义，仅是一个休眠体。湿热灭菌：121度15分钟以上。干热灭菌：150-160度1-2小时。,细菌芽孢的伴孢晶体,伴孢晶体(Sporecompanionedcrystal)是芽孢杆菌属（Bacillus）的某些种如苏云金杆菌（B.thuringiensis）在形成芽孢时同时形成的一颗菱形或双椎形的碱性蛋白质。它主要对鳞翅目的昆虫有毒性，由于这种晶体毒素对人畜毒性很低，故国内外均以工业化方式大量生产菌剂，以杀死某些农业害虫。,芽孢和伴孢晶体图,细菌孢囊1,孢囊(Cyst)某些细菌形成的休眠体构造，如固氮菌的孢囊（Cyst），粘球菌的黏液孢子（Myxospore)，蛭弧菌的蛭孢囊（bdellocyst)固氮菌孢囊球形或卵圆形，中心为一稠密的中心体，含有聚羟丁酸颗粒，有内外2层壁围绕中心体，孢子外壁密度大而坚硬，为紧密多层膜片状结构，化学组成为32%碳水化合物，28%蛋白质，30%脂类和3.2%灰分。内壁密度小，宽而均匀，化学成分为44%碳水化合物，9.1%蛋白质，37%脂类和4.1%灰分。固氮菌的孢囊具有抗干燥、抗机械破坏、抗电离辐射的作用，但并不特别抗热，也不完全休眠，能迅速氧化外源性的能源。,细菌孢囊,固氮菌的营养细胞和孢囊图,固氮菌的孢囊结构图,细菌繁殖1,细菌繁殖(Bacterialreproduction)一般进行无性繁殖，即细胞的横分裂，称为裂殖。细菌除无性繁殖外，电镜观察和遗传学研究已证明细菌存在着有性接合。然而细菌有性接合较少，以无性繁殖为主。同形裂殖：绝大多数类群在分裂时产生大小相等和形态相似的两个子细胞，称作同形裂殖。异形分裂：少数种类如柄细菌分裂后产生一个有柄不运动和一个无柄有鞭毛的子细胞，称为异形分裂。裂殖步骤核的分裂和隔膜形成形成横隔壁子细胞分离,细菌繁殖2,球菌的分裂图,杆菌的分裂图,细菌菌落1,细菌菌落（Colony）一个或几个细菌在固体培养基上经分裂生长形成的成千上万个细胞聚集在一起肉眼可见的群体即为菌落。如果一个菌落是由一个细菌菌体生长、繁殖而成，则称为纯培养Pureculture各种细菌菌落的形状、大小、光泽、边缘、质地、隆起度、有无色素等等不一，可作分类依据。,细菌菌落形态特征图,细菌菌落2,细菌菌落1,细菌菌落2,细菌菌落3,细菌菌落3,细菌菌落4,细菌的液体培养,细菌的液体培养此也是鉴定细菌种类的一个重要特性，细菌的液体培养性状很不一样,细菌的液体培养性状图,第二节,放线菌（Actinomycete),放线菌的基本特点,分枝丝状体，原核微生物革蓝氏染色阳性反应不运动大部分腐生菌，少数寄生菌，也有致病菌抗生素的主要产生菌许多酶和维生素的产生菌甾体转化、石油脱蜡、污水处理某些与植物共生固氮,放线菌的形态构造,放线菌的菌体为单细胞，最简单的为杆状或有原始菌丝，大部分放线菌由分枝发达的菌丝组成。菌丝无隔膜，菌丝直径与杆状细菌差不多，大约1m。细胞壁中含有N-乙酰胞壁酸与二氨基庚二酸，而不含几丁质与纤维素。以典型的链霉菌属（Streptomyces)为代表基内菌丝(Substratemycelium)或称营养菌丝(Vegetativemycelium)生于培养基内，吸收营养气生菌丝(aerialmycelium)或称二级菌丝(secondarymycelium)伸向空间，形态各异，产生色素孢子丝形态和排列各异，形成分生孢子分生孢子(Conidium)孢子丝生长到一定阶段断裂为孢子，或称分生孢子(conidium)。孢子有球形、椭圆形、杆形、瓜子形等不同形状。在电子显微镜下可见孢子表面结构，有的光滑、有的带小疣、有的生刺或毛发状。孢子常具有不同色素。孢子形状、表面结构、颜色等均为鉴定放线菌菌种的依据。,Chainofconidiospores,Agarsurface,Substratemycelium,Aerialhyphae,Thecrosssectionofanactinomycetecolonyshowingthesubstratemyceliumandaerialmyceliumwithchainsofconidiospores,放线菌孢子丝的类型,一种链霉菌的菌落,链霉菌菌落与其他细菌菌落的区别,链霉菌菌落对其他细菌的拮抗,链霉菌分泌抗生素,抗生素,链霉菌,放线菌的繁殖,放线菌的繁殖无性孢子分生孢子菌丝片段用电子显微技术和超薄切片的研究表明，放线菌通过产生横隔膜的方式使孢子丝分裂成为一串分生孢子。,链霉菌的生活史图,放线菌的菌落特征,以链霉菌为代表的菌落具有向周围放射状菌丝，短绒毛状，形成孢子后呈粉末状，干燥，背面呈同心圆，未形成气生菌丝时与细菌菌落相似质地致密，坚实，多皱，与培养基结合紧密，不易挑起生长缓慢，菌落较小产各种色素，有冰片香味以诺卡氏菌（Nocardia)为代表由于此菌不形成大量的菌丝体，仅有基内菌丝，结构松散，粘着力差，易粉碎。放线菌菌落常具土腥味。,放线菌的代表性属,链霉菌属（Streptomyces）小单孢菌属（Micromonospora）诺卡氏菌属（Nocardia）放线菌属（Actinomyces）游动放线菌属（Actinoplanes）,链霉菌属(Streptomyces),链霉菌属有发育良好的分枝状菌丝体，菌丝无隔膜，直径约0.4-1m，长短不一，多核。菌丝体有营养菌丝、气生菌丝和孢子丝之分。孢子丝再形成分生孢子。链霉菌主要借分生孢子繁殖。,已知的链霉菌属的菌有千余种，大多生长在含水量较低、通气良好的土壤中。链霉菌能分解纤维素、石蜡、蜡与各种碳氢化合物。链霉菌是产生抗生素菌株的主要来源。许多著名的常用的抗生素如链霉素、土霉素，抗肿瘤的博来霉素、丝裂霉素，抗真菌的制霉菌素，抗结核的卡那霉素，能有效防治水稻纹枯病的井冈霉素等，都是链霉菌属的种的次生代谢产物。,小单孢菌属(Micromonospora),该属菌基内菌丝发育良好，多分枝，无横隔，不断裂，直径为0.30.6m，一般不形成气生菌丝体。孢子单生，无柄，直接从基内菌丝上产生，或在基内菌丝上长出短孢子梗，顶端着生一个孢子。,小单孢菌属与链霉菌属相比，菌丝体较细、无气生菌丝；菌落小，一般为23mm，呈橙黄色或红色，也有深褐、黑色、蓝色者；菌丝生长力较弱，一般在1520天便停止发育，生长温度略高，一般为3237，所以很易区别开。此属多分布于土壤或堆肥中。庆大霉素即由棘孢小单孢菌(Micromonosporaechinospora)产生。,诺卡氏菌属(Nocardia),诺卡氏菌在培养基上形成典型的菌丝体，菌丝纤细，多数弯曲如树根状，生长到十几小时时开始形成横隔膜，并断裂成多形态的杆状、球状或带叉的杆状体。诺卡氏菌属中大多数种无气生菌丝，只有基内菌丝，菌落秃裸；有的则在基内菌丝体上覆盖着极薄一层气生菌丝，有横隔，断裂成杆状。菌落比链霉菌的小，表面多皱，致密干燥，或平滑凸起不等，有黄、黄绿、红橙等颜色。,利福霉素由地中海诺卡氏菌(N.mediterranei)产生。有些诺卡氏菌可用于石油脱蜡、烃类发酵以及污水处理中分解腈类化合物。,放线菌属(Actinomyces),该属仅有基内菌丝，有横隔，易断裂成“V”形或“Y”形体。菌落污白色。一般为厌氧或兼性厌氧菌，因此，在CO2气体存在下容易生长。放线菌属多为致病菌。,典型种为牛型放线菌(Actinomycesbovis)，原始发现于牛的颚肿病，通常见于动物口腔内。另一个是衣氏放线菌(Act.israeli)，寄生在人体上，可引起后颚骨瘤肿病和肺脏及胸部的放线菌病。,游动放线菌属(Actinoplanes),游动放线菌属以基内菌丝为主，有的有气生菌丝，有的气生菌丝少，菌丝有隔或无隔。在基内菌丝上生孢囊梗，梗顶端生孢囊，孢囊成熟，释放出有鞭毛、在水中能运动的游动孢子，见图,游动放线菌属的形态(引自Prescottetal.,2002)A.游动放线菌孢囊的发育B.游动放线菌孢囊孢子成熟并释放出来,第三节,蓝细菌Cyanobacteria,Blue-greenalgae,蓝细菌的一般特征,原核微生物，无有丝分裂，细胞壁与革蓝氏阴性菌相似光合微生物主要进行分裂繁殖。也有通过分裂在母细胞内形成许多球形称为小孢子(Baeocyte)的小细胞，母细胞破裂后释放出的小孢子可膨大成营养细胞。也有在母细胞顶端以不对称的缢缩分裂形成外生孢子。也有以菌丝断裂释放出同源丝段(Homogonium)有些丝状蓝细菌可形成静息孢子(Akinete)作为休眠体,蓝细菌的形态构造,形态差异很大，单细胞的求状、杆状、长丝状体，或有分枝，或有分化大小差异也很大，直径不足1mm至60mm常有胶质外套，将多个菌体或细胞聚集在一起无鞭毛，但能借助于黏液在固体表面滑行。运动表现出趋化性和趋光性细胞质中存在有气泡，以利于菌体漂浮，保持在获得光线的最佳位置在蓝细菌丝状体中间隔有比普通细胞稍大、较透亮的厚壁细胞，称为异形胞（Heterocyst)。异形胞不含有光合系统，但含有固氮系统,Cyanobacteria,Thecyanobacteriahavetypicalprokaryoticcellstructuresandanormalgram-negativecellwall.Theyrangeindiameterfromabout110mandmaybeunicellularorformfilaments.Theyhavechlorophyllandcarryoutoxygen-producingphotosynthesis,muchasplantsandtheeukaryoticalgaedo.,FilamentousCyanobacterium,Anabaenasp.(SEMx5,000),Nonfilamentouscyanobacteria,Themorphologicaldiversityofthecyanobacteriaisconsiderable.Bothunicellularandfilamentousformsareknown,andconsiderablevariationwithinthesemorphologicaltypesoccurs.,Heterocystshaveintercellularconnectionswithadjacentvegetativecells,andthereismutualexchangeofmaterialsbetweenthesecells,withproductsofphotosynthesismovingfromvegetativecellstoheterocystsandproductsofnitrogenfixationmovingfromheterocyststovegetativecells.,PhotosynthesisNitrogenfixation,MainfunctionofCyanobacteria,Thenutritionofcyanobacteriaissimple.Vitaminsarenotrequired,andnitrateorammoniaisusedasnitrogensource.Nitrogen-fixingspeciesarecommon.Mostspeciestestedareobligatephototrophs,However,somecyanobacteriaareabletogrowinthedarkonorganiccompounds,usingtheorganicmaterialasbothcarbonandenergysource.,Physiologyofcyanobacteria:,Problems:Manycyanobacteriaproducepotentneurotoxins,andduringwaterbloomswhenmassiveaccumulationsofcyanobacteriamaydevelop,animalsingestingsuchwatermaysuccumbrapidly.,一些常见的蓝细菌,蓝细菌的光合作用,大多蓝细菌光合色素位于类囊体(Thylakoid)的片层膜中，某些单细胞蓝细菌的光合中心和电子传递系统位于细胞膜上，而藻胆色素位于细胞膜下的内褶层中类囊体中含有叶绿素a、类胡萝卜素和光合电子传递链的有关组分，外表面排列有藻胆蛋白体(Phycobilisome)颗粒，内含藻胆蛋白(Phycobiliproteins)。叶绿素a在光合系统中发挥作用藻胆素(Phycobilin)为水溶性色素，在光合作用中吸收光能，并将其转移到光合系统中，蓝细菌特有。包括藻蓝素(Phycocanobilin)和藻红素(Phycoerythrin)，比例因环境不同而异。,蓝细菌的生活特征,光能自养型微生物，可以产氧型光合作用同化许多种可固定氮素喜中温，但生存温度范围很宽恶性繁殖时形成“水华”(Waterbloom)，海洋里形成“赤潮”(Raltide)，产生的藻类毒素可积累在贝类中，人们食用贝类时易发生中毒,蓝细菌的代表类群,色球蓝细菌群单细胞，球形至杆形，二分裂或芽生繁殖，单生或聚集，有荚膜或黏液。代表如粘杆菌属（Gloeobacter）宽球蓝细菌群从营养细胞复分裂形成球形小孢子繁殖，有些则通过二分裂繁殖。代表有宽球蓝细菌属（Pleurocapsa）颤蓝细菌群二分裂，只产生营养菌丝，无异形胞。代表有颤蓝细菌属（Oscillatoria)念珠蓝细菌群在一个平面上进行二分裂并产生异形胞，丝状。代表有念珠蓝细菌属（Nostoc）和鱼腥蓝细菌属(Anabaena)真枝蓝细菌群多平面、多方向分裂，有异形胞，丝状。代表有飞氏蓝细菌属（Fischerella),第四节古细菌ArchaeaArchaebacteria,生命三域ThethirddomainsoflifeorganismsbyC.Woesein1977,foundthatthesequencesof16SrRNAinmethanogenicbacteriaarespecificanddifferentfromotherorganismgroups,includingtraditionalbacteria,actinomycetes,algae,yeast,mould,protozoaetc.cellorganismsafteranalysesof16SrRNAsequencesofmorethan60speciesofbacteria,Proposedthethirddomainoflifeorganism,-Archaebacteria,-Archaea(renamed),Thesimilarityof16SrRNAsequencesinthreedomainsoflife,70%ofthesimilarityof16SrRNAsequencesinthesamedomain,Thethreedomainsoflife,Bacteria(细菌域)Archaea(古菌域)Eucarya(真核生物域),Generalcharacteristicsofarchaea-细菌的形式，真核生物的内涵,是一群具有独特基因结构或系统发育生物大