第三章原核微生物细菌

第三章原核微生物

这个世界是它们的，这个世界也是我们的。归根结底，这个世界是它们的。因为连我们都是它们的。第一节细菌

细菌形态

细菌结构

细菌繁殖

细菌培养特征

细菌电化学性质及染色

水处理中常见菌属

细菌(bacterium)

广义——所有原核细胞型微生物:蓝藻门/蓝绿细菌

细菌门真细菌纲真细菌亚纲

放线菌亚纲

粘细菌纲

立克次氏体纲

螺旋体纲

支原体纲

狭义——专指其中的细菌细菌形态观察细菌常用光镜，以微米(μm)为单位。细菌的形态主要有球菌杆菌螺形菌球菌(coccus)脑膜炎奈瑟菌双球菌肺炎链球菌链球菌球菌(coccus)球菌(coccus)葡萄球菌球菌(coccus)四联球菌球菌(coccus)八叠球菌杆菌(bacillus)杆菌的大小不一炭疽芽胞杆菌3-10μm大中大肠埃希菌2-3μm小布鲁菌0.6-1.5μm杆菌的形态多样杆菌(bacillus)炭疽芽胞杆菌白喉棒状杆菌杆菌(bacillus)杆菌的形态多样分枝杆菌双歧杆菌螺形菌(spiralbacterium)弧菌螺菌丝状菌细菌的结构基本结构细胞壁、细胞膜、细胞质、核质特殊结构荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞

细胞壁cellwall

1.化学组分聚糖骨架

肽聚糖peptidoglycan

四肽侧链

G+菌五肽交联桥

磷壁酸teichoicacid

膜/壁磷壁酸

肽聚糖peptidoglycan

1-2薄层

脂多糖lipopolysaccharide,LPS

G-

菌脂质双层：内有OMP外膜脂蛋白

位于细菌细胞最外层，包绕在细胞膜周围，无色透明、坚韧而富有弹性的膜状结构。厚度约12～30nm。革兰阳性菌肽聚糖（三维立体结构）结构板书青霉素作用点溶菌酶作用点N-乙酰葡糖胺N-乙酰胞壁酸×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××MMMMMMMMMMMMGGGGGGGGGGGGabcdabcdabcdabcdabcdabcdabcdabcdabcdabcdabcdabcdG+菌的肽聚糖结构：G+菌——由聚糖骨架、四肽侧链和五肽交联桥三部分组成

磷壁酸为革兰阳性菌特有成分，是由核糖醇或甘油残基经磷酸二酯键互相连接而成的多聚物。分子结构板书磷壁酸革兰阳性菌细胞壁结构G+菌的特殊组分:磷壁酸及一些表面蛋白膜磷壁酸壁磷壁酸肽聚糖细胞膜磷脂蛋白质细胞壁革兰阴性菌肽聚糖聚糖骨架

四肽侧链2.革兰阴性菌肽聚糖（二维平面结构）G-菌肽聚糖结构丙MGGGDAPMG丙丙丙谷谷DAPG-菌——由聚糖骨架、四肽侧链两部分组成。G-菌的肽聚糖结构外膜位于肽聚糖外侧外膜

脂蛋白连接肽聚糖与脂质双层脂质双层结构类似细胞膜脂多糖即革兰阴性菌内毒素革兰阴性菌细胞壁特殊组分——外膜外膜蛋白：与致病性和耐药性有关。脂多糖：是革兰阴性细菌重要致病物质，称内毒素。脂多糖由脂质A(lipidA)、核心多糖、特异多糖组成，其中脂质A是内毒素的主要毒性部分。核心多糖有属特异性，特异多糖有种特异性，是革兰阴性菌分类的物质基础。

脂质双层G-菌的特殊组分:外膜细胞膜肽聚糖微孔蛋白

脂多糖脂蛋白营养结合蛋白外膜脂质双层脂多糖(LPS):由脂质A,核心多糖和特异性多糖组成脂质A:内毒素生物活性主要组分,无种属特异性核心多糖:有属特异性特异多糖:G-菌的菌体抗原(O抗原),

有种特异性脂多糖结构模式图革兰阴性菌细胞壁特殊组分——外膜

革兰阴性菌细胞壁结构维持细菌体固有的形态保护细菌抵抗低渗环境参与菌体内外的物质交换菌体表面带有多种抗原分子

细胞壁的功能G+菌与G-菌细胞壁结构比较:细胞壁G+菌G-菌强度厚度肽聚糖层数肽聚糖含量糖类含量脂类含量磷壁酸外膜较坚韧20-80nm可多达50层占细胞壁干重50-80%约45%1%-4%+-较疏松10-15nm1-2层占细胞壁干重5-20%15%-20%11%-22%-+细菌细胞膜的结构与真核细胞膜基本相同，由磷脂和多种蛋白质组成，但不含胆固醇细菌细胞膜的功能与真核细胞膜功能类似，主要有物质转运、生物合成、分泌和呼吸等作用。真核生物没有此类蛋白细胞膜(cellmembrane)细胞膜主要由脂质，多糖以及蛋白质构成。这些结构的特殊理化性质，可帮助细菌选择性地允许物质通过。比如细胞膜上的某些特殊的蛋白，像跨海隧道一样，是某些关键物质进出细菌的高速公路；又比如某些细胞膜上的微孔，像城墙上的射击孔一般，细菌通过它将合成的水解酶分泌出去，把一些不能轻易吸收的有机大分子，分解为便于吸收的小分子。除了作为内外环境的屏障和通道，细胞膜还是细菌合成多种物质的场所。在这个忙碌的装配车间，前面提到的各种细胞壁的化学成分，比如肽聚糖、磷壁酸、脂多糖等等，有条不紊地合成着。那些通过氧化合成来提供能量的细菌，在细胞膜上镶嵌着一系列的酶。这些酶按部就班将营养物质一点点地和氧结合。在这个氧化过程中释放来的化学能，会被细菌进一步转化为自己最常用的能量形式。这些能源，像能量块一样，源源不断的提供给细菌的其他部门，供其完成各种各样的生命行为。这种氧化呼吸酶系的特殊能力，科学家称之为细胞的呼吸作用核糖体(ribosome)：细菌合成蛋白质的场所。质粒(plasmid)：染色体外的遗传物质。异染颗粒(metachromaticgranule)。细菌细胞质中含有多种颗粒，大多为贮藏的营养物质。其中有一种主要成分是RNA和多偏磷酸盐的颗粒，嗜碱性强，用亚甲蓝染色时着色较深呈紫色，称为异染颗粒。细胞质(cytoplasm)尽管细胞壁和细胞膜似乎缺乏鲜活的气息，在它们深处，其实是一个繁忙而有序、欣欣向荣的世界。在奇妙的细胞膜内侧，是充满胶状物质的空间——细胞浆，这里是细菌进行生命活动的最主要场所。这个乱七八糟的地方，杂乱堆放着细菌之城的全部：水、无机盐、有机盐、核酸、蛋白质和脂类，有时还有一点糖。这既是细菌最重要的工业中心，参与细菌体内物质的合成和分解，同时又是生命活动的原料仓库，还是大部分劳动产品的展览厅。从结构上来说，支撑这个空间的是横七竖八的细胞骨架蛋白。这些蛋白棍儿从这边的细胞膜延伸到那边，纵横交错，维持着细菌的外部形态。很难想象一座完工的城市里还遍布着脚手架，但是，细菌看来丝毫不在乎。核质(nuclearmaterial)核质由单一密闭环状DNA分子反复回旋卷曲盘绕组成松散网状结构核质决定细菌各种遗传性状细菌的遗传物质称为核质或拟核尽管核质是最为主要的遗传物质，是细菌全部功能形态的总库，是它们几十亿年历史的浓缩，这条反复回旋盘绕着的双股环状DNA分子，在胞浆中自由沉浮，没有隔绝，也没有禁锢，和繁忙的核糖体、各种营养颗粒、以及时刻等待流氓时刻来临的质粒打成一片。核质携带着细菌每一个角落的设计构想，调节细菌每一个时刻的生理状况，它管理着细菌的全部生命活动，而细菌中的每一个分子都紧密围绕在它的周围。特殊结构（一）荚膜(capsule)

荚膜：某些细菌在其细胞壁外包绕一层粘液性物质，当其厚度>=0.2µm，边界明显，光镜下可见时，称为荚膜。厚度<0.2µm者称为微荚膜。用理化方法去除后并不影响细胞的生命活动。肺炎链球菌荚膜荚膜这个图片可能是两个有荚膜的家伙在交换心得成分是多糖或多肽具有抗原性一般在动物体内或含营养丰富的培养基中易形成荚膜，在普通培养基上或连续传代则易消失1.荚膜的化学组成抗吞噬作用粘附作用抗有害物质的损伤作用微荚膜与荚膜具有相同的功能2.荚膜的功能（二）鞭毛(flagellum)许多细菌在菌体上附有细长并呈波状弯曲的丝状物，称为鞭毛，是细菌的运动器官，成分为鞭毛蛋白如果我是一个细菌，我所能想象出的简单和高效并重的运动模式，大概不可能比鞭毛更好。鞭毛的构造非常简单，核心结构只是一些蛋白质，可是它的运动方式却非常高效。一束鞭毛以整体为单位螺旋波动，像螺旋桨一样推动着细菌“滚滚向前”。就像动植物界有着多种多样的飞行方式一样，各种细菌也纷纷掌握了独具特色的运动模式。在上面的这头细菌疯狂飙车的同时，梅毒螺旋体在液体中螺旋蜿蜒，滑翔菌靠滑腻的粘液滑行，趋磁菌沿着磁力线的方向艰难前进，大肠杆菌正辗转腾挪着1.鞭毛菌分类单毛菌双毛菌丛毛菌周毛菌电子显微镜下的细菌鞭毛伤寒杆菌的周身鞭毛