细菌和放线菌

1、第三章第三章 原核微生物原核微生物本章重点： 原核生物和真核生物的区别 细菌的个体形态 细菌的一般结构和特殊结构及其功能 革兰氏染色原理 细菌繁殖方式 菌落常见描述特征 放线菌的基本结构及繁殖方式 了解常见的工业用原核微生物 什么是原核微生物? 是指一大类细胞核无核膜包裹，只有被称作核区的裸露dna的单细胞生物, 亦即广义的细菌。原核微生物的主要类群： 根据形态特征：细菌（狭义）、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体、衣原体和螺旋体。 根据生理生化和分子生物学特征：真细菌和古生菌 第一节 细菌 狭义细菌是指一类细胞细短、结构简单、胞壁坚韧、多以二分裂方式繁殖和水生性较强的原核生物。细菌分布: 大

2、气、水体、土壤、动植物体内细菌种类和数量 : 种类繁杂, 数量巨大细菌对人类社会生活的影响： 1. 有害影响: 动植物致病菌,引起食物和物品腐烂变质等。 2. 有益作用: 细菌发酵产品生产,农业杀虫菌剂，细菌肥料生产，细菌浸矿，微生态制剂，污水处理等。 一、细菌的形态与大小一、细菌的形态与大小（一）细菌的形态（一）细菌的形态细菌个体的基本形态细菌个体的基本形态:球状、杆状和螺旋状三大类型球状、杆状和螺旋状三大类型 (a)单球菌 (b)双球菌 (c)四联球菌 (d)八叠球菌 (e)葡萄球菌 (f)链球菌 各种不同形状的球菌 各种不同形状的杆菌 (a)球杆菌 (b)单杆菌 (c)双杆菌 (d)链杆

3、菌各种不同形状的螺旋菌(a) 螺菌 (b)螺旋体 (c)弧菌 球菌杆菌螺旋型菌特殊形态的细菌特殊形态的细菌（二） 细菌大小 多数细菌细胞的直径约0.5mm, 长度约0.55 mm。 但已报道最小的纳米细菌(nanobacteria)直径甚至小于0.05 mm； 最 大 的 球 菌 纳 米 比 亚 嗜 硫 珠 菌(thiomargarita namibia)，其直径大小可达100-750m！ 细菌细胞的模式构造二、细菌的结构二、细菌的结构 (一) 细胞壁（cell wall） 细胞壁概念：是细胞最外的一层厚实、坚韧的外被，主要成分为肽聚糖，具有固定外形和保护细胞等多种功能。 细胞壁功能：固定细胞

4、外形和提高机械强度，保护细胞免受外力的损伤；为细胞生长、分裂和鞭毛运动所必需；阻拦酶蛋白或抗生素等有害物质进入细胞；赋予细菌特有的抗原性和致病性(如内毒素)，并与细菌对抗生素和噬菌体的敏感性密切相关。革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌细胞壁的构造 细胞壁类型：革兰氏阳性细菌细胞壁、革兰氏阴性细菌细胞壁革兰氏阳性细菌细胞壁、革兰氏阴性细菌细胞壁革兰氏阳性细菌 革兰氏阴性细菌 细胞膜 肽聚糖磷壁酸脂磷壁酸 肽聚糖 周质空间 细胞膜 外膜 脂多糖 孔蛋白 磷脂 脂蛋白 膜蛋白 膜蛋白 1、革兰氏阳性细菌的细胞壁结构特点：细胞壁厚度大，2080 nm；化学组分 简单， 一般含90%肽聚糖和10%磷壁酸。肽

5、聚糖：肽聚糖是由多糖链经短肽相交联而形成的网络状分子 ，是真细菌细胞壁特有的成分，构成细菌细胞壁坚硬的骨架部分。 短肽交联 多糖链肽聚糖分子中的四种主要肽桥类型类型 甲肽尾上连接点 肽桥 乙肽连接点 例 i 第四氨基酸 -co.nh-直接相连 第三氨基酸 e. coli (g-)ii 第四氨基酸 -(gly)5 第三氨基酸 s. aureus (g+)iii 第四氨基酸 -(肽尾)12- 第三氨基酸 m. luteus (g+) iv 第四氨基酸 -d-lys- 第二氨基酸 c. poinsettiae(g+) 2、革兰氏阴性细菌细胞壁结构 特点：肽聚糖层很薄（仅23nm），在肽聚 糖层外还有

6、一个外膜，成分较复杂， 整个壁厚度较g+菌薄，机械强度较g+ 菌弱。3、革兰氏染色 显微镜下的显微镜下的g+与与g细菌细菌显微镜下的显微镜下的g细菌细菌表 革兰氏阳性细菌与阴性细菌细胞壁成分的比较4、细胞壁缺损细胞壁缺损几类细胞壁缺损或无细胞壁的细菌类型：几类细胞壁缺损或无细胞壁的细菌类型： 原生质体原生质体(protoplast)(protoplast)：指在人工条件下用溶菌酶除尽原有：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后，所留下的仅由细胞膜细胞壁或用青霉素抑制细胞壁的合成后，所留下的仅由细胞膜包裹着的细胞，常见于革兰氏阳性菌；包裹着的细胞，常见于革兰氏阳性菌；

7、球状体或原生质球球状体或原生质球(sphaeroplast)(sphaeroplast)：指还残留部分细胞壁的：指还残留部分细胞壁的原生质体，常见于革兰氏阴性细菌；原生质体，常见于革兰氏阴性细菌；l l型细菌：型细菌：l l型细菌应专指那些在实验室中通过自发突变而形型细菌应专指那些在实验室中通过自发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷菌株。成的遗传性稳定的细胞壁缺陷菌株。19351935年时，在英国李斯特年时，在英国李斯特(lister)(lister)预防医学研究所中发现一种由自发突变而形成的细胞预防医学研究所中发现一种由自发突变而形成的细胞壁 缺 损 的 细 菌壁 缺 损 的 细 菌 念 珠

8、 状 链 杆 菌念 珠 状 链 杆 菌 ( (s t r e p t o b a c i l l u s s t r e p t o b a c i l l u s moniliformismoniliformis) )，它的细胞膨大，对渗透压十分敏感，在固体培，它的细胞膨大，对渗透压十分敏感，在固体培养基上形成养基上形成“油煎蛋油煎蛋”似的小菌落。由于似的小菌落。由于listerlister研究所的第一研究所的第一字母是字母是“l”l”，故称，故称l l型细菌。型细菌。(二) 细胞质膜（cytoplasmic membrane）是紧靠在细胞壁内侧，围绕在细胞质外面的是紧靠在细胞壁内侧，围绕在

9、细胞质外面的 一层柔软、脆弱而富有弹性的半透性薄膜。一层柔软、脆弱而富有弹性的半透性薄膜。主要化学成份：磷质（占主要化学成份：磷质（占202030%30%）与蛋白质）与蛋白质（占（占505070%70%）。）。间体：细胞膜向内延伸或折叠形成的一种管、间体：细胞膜向内延伸或折叠形成的一种管、状、层状或囊状结构。状、层状或囊状结构。细胞膜的结构和生理功能细胞膜的结构和生理功能(p22)(p22)整合蛋白：控制物质运输整合蛋白：控制物质运输周边蛋白：酶促作用周边蛋白：酶促作用间体（mesosome）（三）细胞质和内含物 细胞质（cytoplasm）:是细胞质膜包围的除核区外的一切半透明、胶体状、颗粒

10、状物质的总称。原核微生物的细胞质是不流动的，这一点与真核生物明显不同。细胞质组成:水分(约80)、蛋白质、核酸、脂质、糖类、无机盐细胞内含物（inclusion body）：储藏物、核糖体、羧酶体等。(四) 核质体（nuclear region） 核质体又称原核（prokaryon）或拟核（nucleoid），指原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核。 (五) 糖被（glycocalyx） 糖被是某些细菌在一定营养条件下向胞外分泌出厚度不定的胶粘状物质包被于细胞壁的外表，此称为糖被。糖被类型：荚膜：荚膜：包裹在单个细胞壁上，有固定层的糖被 粘液层：粘液层：呈松散状态、未固定的的糖被

11、 菌胶团：菌胶团：包裹几个细胞或一群细胞 糖被的主要成分糖被的主要成分：多糖、多肽或蛋白质，尤以多糖居多。：多糖、多肽或蛋白质，尤以多糖居多。 糖被的功能：糖被的功能：保护作用；贮藏碳源和能源养料，以备营养缺乏时重新利用；作为透性屏障或(和)离子交换系统，可保护细菌免受重金属离子的毒害；表面附着作用；细菌间的信息识别作用；堆积代谢废物。(六) 鞭毛 生长在某些细菌体表的长丝状、波状弯曲的蛋白质附属物称为鞭毛，其数目为一至数十条，具有运动功能。鞭毛的长约1520mm，直径为0.010.02mm。 鞭毛的功能：运动(七七) 菌毛菌毛普通菌毛：黏附在物体表面普通菌毛：黏附在物体表面性菌毛：遗传物质传

12、递通道性菌毛：遗传物质传递通道(八) 特殊的休眠构造芽孢 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、抗逆性极强的休眠构造，称为芽孢或内生孢子。spores具有厚而致密的壁，通透性低。具有厚而致密的壁，通透性低。含水率低，一般在含水率低，一般在40%40%左右。左右。对理化因素（热、化学药物、辐射、干燥、静水压等）对理化因素（热、化学药物、辐射、干燥、静水压等）有较强的抗性，不易被杀死，在自然界能长期保存生有较强的抗性，不易被杀死，在自然界能长期保存生命。命。芽孢内的酶处于不活动的休眠状态，芽孢的休眠性能芽孢内的酶处于不活动的休眠状态，芽孢的休眠性能强，常规条件下

13、，一般可保持几年至几十年不死。强，常规条件下，一般可保持几年至几十年不死。折光率高，菌落表面干燥、不透明折光率高，菌落表面干燥、不透明粗糙型菌落粗糙型菌落。芽孢特点芽孢特点细菌芽孢构造的模式图细菌芽孢构造的模式图伴孢晶体伴孢晶体 少数芽孢杆菌，例如苏云金芽孢杆菌在少数芽孢杆菌，例如苏云金芽孢杆菌在其形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形其形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体或双锥形的碱溶性蛋白晶体内毒素，称为内毒素，称为伴孢晶体。它的干重可达芽孢囊重的伴孢晶体。它的干重可达芽孢囊重的30%30%左右，左右，由由1818种氨基酸组成。由于伴孢晶体对种氨基酸组成。由于伴孢

14、晶体对200200多种多种昆虫尤其是鳞翅目的幼虫有毒杀作用，因而可昆虫尤其是鳞翅目的幼虫有毒杀作用，因而可将这类产伴孢晶体的细菌制成有利于环境保护将这类产伴孢晶体的细菌制成有利于环境保护的生物农药细菌杀虫剂。的生物农药细菌杀虫剂。三、细菌的繁殖与培养特征三、细菌的繁殖与培养特征(一) 细菌的繁殖细菌一般为无性繁殖。 多数繁殖方式：二分裂繁殖 少数其它方式：三分裂，如绿色硫细菌 复分裂，如小型弧状细菌 芽殖，如芽生杆菌属 (二) 细菌的培养特征 细菌的培养特征主要指细菌在固体、半固体和细菌的培养特征主要指细菌在固体、半固体和液体培养基中生长后所表现出的群体形态特征，不液体培养基中生长后所表现出的

15、群体形态特征，不同的细菌有其固有的培养特征。同的细菌有其固有的培养特征。 1、细菌的固体培养特征、细菌的固体培养特征 菌落（菌落（colonycolony）：）：是指在固体培养基上，由一个是指在固体培养基上，由一个细菌或孢子生长、繁殖形成的肉眼可见的群体。细菌或孢子生长、繁殖形成的肉眼可见的群体。 菌落特征菌落特征: : 湿润湿润, ,较光滑，较透明，较粘稠，易挑较光滑，较透明，较粘稠，易挑起，质地均匀，菌落正反面及边缘与中央部位的颜色起，质地均匀，菌落正反面及边缘与中央部位的颜色一致。一致。 生物学意义生物学意义: :微生物分类鉴定的指征之一。微生物分类鉴定的指征之一。 菌苔（菌苔（bact

16、erial lawnbacterial lawn）：）：是指在固体培养基上是指在固体培养基上由许多细菌或孢子生长、繁殖形成的肉眼可见、相互由许多细菌或孢子生长、繁殖形成的肉眼可见、相互连成一片的大量菌落群体。连成一片的大量菌落群体。2、细菌的半固体培养特征、细菌的半固体培养特征半固体培养基：含半固体培养基：含0.35-0.4%琼脂琼脂穿刺接种法：穿刺接种法：用途：观察细菌是否扩散生长，判断细菌运动性及是否用途：观察细菌是否扩散生长，判断细菌运动性及是否 含鞭毛。含鞭毛。3、细菌的液体培养特征、细菌的液体培养特征 多数呈浑浊状，少数形成沉淀、菌醭、菌膜等。多数呈浑浊状，少数形成沉淀、菌醭、菌膜等

17、。四、工业上重要的细菌及其应用四、工业上重要的细菌及其应用 是一类主要呈菌丝状生长和以孢子繁殖的陆生是一类主要呈菌丝状生长和以孢子繁殖的陆生性较强的原核生物。性较强的原核生物。 因几乎都呈因几乎都呈g+，故又定义为：一类主要呈丝状，故又定义为：一类主要呈丝状生长和以孢子繁殖的革兰氏阳性细菌。生长和以孢子繁殖的革兰氏阳性细菌。第二节第二节 放线菌放线菌 放线菌与人类放线菌与人类绝大多数抗生素由放线菌产生绝大多数抗生素由放线菌产生用来生产酶制剂等和维生素用来生产酶制剂等和维生素少数寄生型放线菌可引起动植物病害少数寄生型放线菌可引起动植物病害放线菌的分布与生活方式放线菌的分布与生活方式放线菌一般分布

18、在含量较低；有机物丰富和呈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。微生物碱性的土壤中。孢子数孢子数 10107 7个个g g左右左右能看到：春季深层黑土地的白丝能看到：春季深层黑土地的白丝 能闻到：泥土特有的能闻到：泥土特有的“泥腥味泥腥味”基内菌丝（基内菌丝（substrate mycelium) 又称营养菌丝又称营养菌丝（基质菌丝、营养菌丝、一级菌丝）（基质菌丝、营养菌丝、一级菌丝），功，功能是吸收营养与排泄代谢废物能是吸收营养与排泄代谢废物 ，直径，直径 0.21.2um，长度，长度100600um，色素可有可无。，色素可有可无。基内菌丝基内菌丝 基内菌丝长到一定时期

19、，长出培养基外，伸向基内菌丝长到一定时期，长出培养基外，伸向空间的菌丝，直径空间的菌丝，直径11.4um, 长短不一，形状不一，长短不一，形状不一，颜色较深的二级菌丝。颜色较深的二级菌丝。气生菌丝（气生菌丝（aerial mycelium)孢子丝孢子丝(reproductive mycelium) 当气生菌丝生长发育到一定阶段，气生菌丝上分化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。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。孢子的形状及在气生菌丝上排列的方式随种而异。放线菌孢子丝类型放线菌孢子丝类型直形直形弯曲丛生弯曲丛生成束成束单轮生单轮生无螺旋无螺旋 开环钩形开环钩形原始螺旋形原始螺旋形松螺旋松螺旋 紧螺旋紧螺旋螺旋单轮生螺旋单轮生无螺旋两级轮生无螺旋两级轮生螺旋两级轮生螺旋两级轮生1、基内菌丝会断裂成大量杆菌状体的放线菌、基内菌丝会断裂成大量杆菌状体的放线菌2、菌丝顶端形成少量孢子的放线菌、菌丝顶端形成少量孢子的放线菌3、具有包囊并产生孢囊孢子的放线菌、具有包囊并产生孢囊孢子的放线菌4、具有孢囊并产游动孢子的放线菌