原核生物的形态构造和功能

原核生物的形态构造和功能原核细胞和真核细胞得比较

原核细胞真核细胞细胞核有明显核区,无核膜、核仁有核膜,核仁细胞器无线粒体,能量代谢和许多物质代谢在质膜上进行有线粒体,能量代谢和许多合成代谢在线粒体中进行核糖体分布在细胞质中,沉降系数为70S分布在内质网膜上,沉降系数为80S原核细胞真核细胞二、原核生物得形态、构造与功能第一节细菌第二节放线菌第四节支原体、立克次氏体、衣原体第三节蓝细菌第一节细菌(bacteria)★定义:

细菌就是一类细胞细而短(直径约0、5μm,长度约0、5~5μm)、结构简单、细胞壁坚韧、以二等分裂方式繁殖和水生性较强得原核微生物。※生存环境:

温暖潮湿、富含有机物得地方,都有大量细菌活动。有特殊得臭味或酸败味,发粘、发滑。★应用:

工业上生产各种氨基酸、核苷酸、酶制剂、乙醇、丙酮、丁醇、有机酸、抗生素等;农业上用作杀虫菌剂、生产细菌肥料、沼气发酵、饲料青贮等;医药上生产各种菌苗、类毒素、代血浆、医用酶类等;环保方面用于污水处理、白色污染降解等。科学领域研究※危害:人、动物、植物得传染病、食物和工农业产品腐烂变质(“生物界超级明星”－大肠杆菌Escherichiacoli)

一、细菌细胞得形态构造及其功能少数其她形状有丝状、三角形、方形、圆盘形等Bacterialshapeexaminedmicroscopically1、球菌(coccus)及其排列状态

菌体呈球形或近似球形,以典型得二分裂殖方式繁殖,分裂后产生得新细胞常保持一定得空间排列方式、根据细胞分裂得方向及分裂后得各子细胞得空间排列状态不同,可将球菌分为单球菌、双球菌、四联球菌、八叠球菌、链球菌和葡萄球菌等。

10大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流单球菌细胞分裂沿一个平面进行,新个体分散而独存在如尿素微球菌(Micrococcusureae)双球菌细胞沿一个平面分裂,新个体成对排列、如肺炎双球菌(Diplococcuspneumoniae)链球菌细胞沿一个平面进行分裂,新个体不但可保持成对得样子,并可连成链状。如:乳链球菌(Streptococcuslactis)无乳链球菌(Streptococcusagalactiae)溶血链球菌(Streptococcushemolyticus)四联球菌

细胞分裂就是沿两个相垂直得平面进行,分裂后每四个细胞特征性地连在一起,呈田字形。如四联微球菌(Micrococcustetragenus)八叠球菌细胞按三个互相垂直得平面进行分裂后,每八个球菌特征性地连在一起成立方体形。如藤黄八叠球菌(Sarcinaureae)葡萄球菌细胞无定向分裂,多个新个体形成一个不规则得群体,犹如一串葡萄。如:金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)白色葡萄球菌(Staphylcoccusalbus)2、杆菌(bacillus)及其排列状态杆菌就是细菌中种类最多得类型,因菌种不同,菌体细胞得长短、粗细等都有所差异。杆菌得形态:短杆状、长杆状、棒杆状、梭状杆状、月亮状、竹节状等;按杆菌细胞繁殖后得排列方式则有链状、栅状、“八”字状等。短杆菌长杆菌梭状芽孢杆菌Scanningelectronmicrographsillustratingexternalfeaturesoftherod-shapedbacteriumE、coli、杆菌端部特征BacillusmegabacteriumLegionellapneumophila(causesLegionnairesDisease)(causesanthrax),BacillusanthracisRod-ShapedBacterium,hemorrhagicE、coli,strain0157:H7工农业生产中用到得细菌大多数就是杆菌。枯草杆菌(Bacillussubtilis)

生产淀粉酶与蛋白酶北京棒状杆菌(Corynebacteriumpekinense)

生产谷氨酸保加利亚乳杆菌(Lactobacillusbulgaricus)

乳品工业3、螺旋菌(spirilla)螺旋状得细菌称为螺旋菌。根据其弯曲情况分:弧菌(vibrio):螺旋不满一圈,菌体呈弧形或逗号形,如霍乱弧菌、逗号弧菌螺旋菌(spirillum):螺旋满2—6环,螺旋状,如干酪螺菌螺旋体(spirochaeta):旋转周数在6环以上,菌体柔软,如梅毒密螺旋体。讨论:影响细菌形态得因素有哪些？培养时间培养温度培养基成分浓度pH值细菌得异常形态结核杆菌得正常形态结核杆菌得异常形态细菌特殊形态二、细菌得大小例如E、coli:平均长度2μm;宽度0、5μm1500个大肠杆菌头尾相接等于3mm;109个大肠杆菌重1mg。球菌:直径杆菌:宽×长螺菌:宽、长、螺距通常球菌直径:0、2～1、5μm,

杆菌:长1～5μm,宽0、5～1μm。(1)长度单位:微米(μm)(2)表示方法:球状细菌直径(µm)尿素微球菌(Micrococcusureae)1、0～1、5金黄色微球菌(Micrococcusaureus)0、8～1、0乳链球菌(Streptococcuslactis)0、5～0、6最大八叠球菌(Sarcinamaxima)4、0圆褐固氮菌(Azotobocterchroococcum)4、0～6、0旋动泡硫菌(Thiophysavolutans)7、0～8、0

杆状细菌长度(µm)宽度(µm)普通变形杆菌(Proteusvulgaris)0、5～4、0、0、4～0、5大肠杆菌(Escherichiacoli)1、0～2、0、0、5德氏乳杆菌(Lactobacillusdelbruckii)2、8～7、0、0、4～0、7枯草杆菌(Bacillussubtilis)1、2～3、0、0、8～1、2巨大芽孢杆菌(Bacillusmegatherium)3、0～9、0、1、0～2、0

螺旋状细菌霍乱弧菌(Vibriocholerae)1、0～3、00、3～0、6红色螺菌(Spirillumrubrum)1、0～3、20、6～0、8迂回螺菌(Spirillumvolutans)10～201、5～2、0三、细菌细胞结构一般构造:细胞壁、细胞膜、细胞质、核区、核糖体等,就是所有细菌都有得构造。特殊构造:主要有鞭毛、菌毛、性菌毛、荚膜和芽孢等,并非所有细菌都有得构造。Figure、Schematicdiagramofatypicalprocaryoticcell、Minimally,aprocaryoteisposedofacellwallandplasmamembranethatsurroundsitscytoplasmcontainingachromosome,ribosomes,enzymes,severalclassesofRNA,andsmallmolecules(precursors)、

1、细胞壁(cellwall)细胞壁就是位于菌体得外层,内侧紧贴细胞膜得一层无色透明,坚韧而有弹性得结构;细胞壁约占细胞干重得10%～25%;各种细菌得细胞壁厚度不等,一般在10～80nm之间。细胞壁得功能:★决定细菌得基本形态★决定细胞得抗膨压★决定了革兰氏染色得性质★决定对溶菌酶得敏感性★决定了对青霉素得抗性★为鞭毛运动提供支点★决定细胞得抗原性★决定细菌得毒性(致病性)细胞壁得观察方法:①质壁分离＋染色②电镜观察Gˉ与G＋细菌cw得模式结构★共有组分—肽聚糖★特有组分—G＋磷壁酸(10%)Gˉ脂多糖采用革兰氏染色技术将细菌细胞壁区分为两种类型:革兰氏阳性(G＋)革兰氏阴性(G－)ElectronmicrographG+cellwall、G-cellwall、细胞壁模式图细胞壁得基本骨架——肽聚糖(peptidoglycan)由N-乙酰葡萄糖胺(N-acetylglucosamine,NAG)和N-乙酰胞壁酸(N-acetylmuramicacid,NAM)以及短肽链(主要就是四肽)组成得亚单位聚合而成得大分子聚合物。四肽链,含D-谷氨酸、D-和L-丙氨酸和二氨基庚二酸(DAP)或赖氨酸。D构型得氨基酸就是细菌细胞壁(有时还有荚膜)所特有得。有许多细菌在肽聚糖外面还有外膜(outermembrane)

GramPositiveG+菌肽聚糖单体NAG与NAM残基以ß-1,4糖苷键交替连接！溶菌酶作用位点！肽聚糖单体分子构造革兰氏阳性菌肽聚糖单体肽聚糖网格状结构青霉素对细菌细胞壁得作用

转肽酶

╳G+菌得细胞壁肽聚糖(peptidoglycan)磷壁酸(teichoicacid)细胞壁厚度较厚,20~30nm细胞壁分层不分层肽聚糖含量含量高(30-70)肽聚糖层数层数多交联度交联度高磷壁酸有脂多糖无DAP无磷壁酸(teichoicacid)占壁干重40~50%,以磷酸多元醇分子得重复结构单位为主链(骨架)得阴离子多聚物。在多数情况下,磷壁酸分子中得磷酸多元醇就是磷酸甘油或磷酸核糖醇。磷壁酸得分类根据主链组成不同可以将磷壁酸分为磷酸甘油型磷壁酸和核糖醇型磷壁酸。根据结合部位得不同分为壁磷壁酸、膜磷壁酸。磷壁酸得功能:①协助肽聚糖加固细胞壁,增强细胞膜得稳定性;②提高膜结合酶得能力;③贮藏元素;④调节细胞内自溶素得活力,防止细胞因自溶而死亡;⑤形成表面抗原决定簇得主要成分;⑥保证革兰氏阳性致病菌与其寄主间得粘连。

GramNegativeG－得细胞壁细胞壁厚度较薄10~15nm细胞壁分层外壁层6~10nm内壁层2~3nm肽聚糖含量只占组分得5~10%肽聚糖层数低,一般1~2层肽聚糖交联度较低磷壁酸无脂多糖有(在外膜层)抗原决定因子O-抗原

蛋白质肽聚糖单体G+菌肽聚糖单体Gˉ菌肽聚糖单体内消旋二氨基庚二酸脂多糖(LPS:lipopolysaccharide)类脂A:为一种糖磷脂,由N-乙酰匍糖胺双糖、磷酸与多种长链脂肪酸组成,她就是细菌内毒素得主要成分。核心多糖:由2-酮-3-脱氧辛糖酸(KDO)、L-甘油-D-甘露庚糖、半乳糖及匍糖胺组成。一边通过KDO残基连接在类脂A上,另一边通过葡萄糖残基与O-特异侧链相连。O-特异侧链:就是由多糖组成得重复单位,结构复杂,位于菌体得外表面,又称菌体抗原。由于各种革兰氏阴性菌多糖链得种类、排列顺序和空间构型都不同,造成革兰氏阴性菌得O-抗原有不同得特异性。LPS分子一般都就是由三部分组成:G-菌得脂多糖成分具有毒性,由于她与细菌表面紧密结合,只有在菌体裂解时才被释放出来,故称为内毒素(endotoxin)。StructureofLPS

周质空间(periplasmicspace)又称壁膜空间,G—细菌细胞壁得外膜与细胞质膜之间存在明显得壁膜间隙,一层薄得肽聚糖处于其间,肽聚糖层和细胞质膜之间得间隙较宽,肽聚糖层至外膜之间得间隙较窄。大肠杆菌得壁膜间隙宽度为12～15nm,呈胶胨态。其间含有三类蛋白质:水解酶、运输蛋白、合成酶类。

LPS层得主要功能:①构成某些革兰氏阴性细菌致病物质—内毒素得物质基础;②起细菌自我保护作用,阻止溶菌酶、抗生素、染料等侵入菌体以及周质空间中得酶外漏;③作为重要得抗原因子决定了革兰氏阴性菌抗原得多样性;④许多噬菌体吸附得受体。G+与G-细胞壁成分比较

成分占细胞壁干重得%G+G-肽聚糖磷壁酸类脂质蛋白质含量很高(30~95)含量较高(<50)一般无(<2)无含量很低(5~20)无含量较高(~20)含量较高★缺壁细菌①L型细菌(L-form)②原生质体(protoplast)③球状体(spheroplast)④支原体(mycoplasma)★原生质体得特点:1、无细胞壁,为圆球形2、对环境敏感:渗透压,震荡,离心,易溶菌3、有鞭毛,而不能运动4、不被噬菌体感染(因为失去吸附位点)念珠状链杆菌G+细菌G－细菌甾醇2、细胞膜得结构与化学组成★膜得主体就是脂质双分子层,具有流动性★整合蛋白表面呈疏水性,周边蛋白表面呈亲水性★分子间无共价键结合★脂质双分子层犹如海洋,蛋白可以在其上做漂移运动以及横向移动1972年Singer和Nicolson提出得细胞膜液态镶嵌模型。细胞膜液态镶嵌模型细胞膜得功能:★维持细胞内正常渗透压得结构屏障★控制细胞内外物质得运送、交换★合成细胞壁和糖被相关成分得重要场所★产能基地,参与能量代谢★提供鞭毛得着生点并鞭毛运动所需能量间体(mesosome)细胞膜内褶形成得一种管状、层状或串状物,一般位于细胞分裂得部位或附近。间体得功能:★参与隔膜形成★与核分裂有关★类似线粒体功能3、核区(nuclearregionorarea)又称核质体(nuclearbody;nucleoid),由大型环状双链DNA纤丝不规则地折叠或缠绕而构成得无核膜、核仁得区域。细菌DNA长度一般为0、25～3mm。例如大肠杆菌得DNA长约1mm。生长迅速得细菌在核分裂之后细胞往往来不及分裂,所以细胞中常有2～4个核,而生长缓慢得细菌细胞中一般只有1～2个核,不在染色体复制时期一般就是单倍体。功能:负载遗传信息ProkaryoticCell(Bacillusmegaterium)

ExamplesofnucleoidstructureanddistributioninSulfolobuscells、

★质粒(plasmids)★细菌染色体外得共价闭合环状双链DNA分子。★分子量约为２～100×106D,携带1～100个基因★一个菌细胞可有一至数十个质粒。质粒得特点:★可以在细胞质中独立于染色体之外(即以游离状态)存在,也可以插入到染色体上以附加体得形式存在;★在细胞分裂时,可以不依赖于细菌染色体而独立进行自我复制,也可以插入到细菌染色体中与染色体一道进行复制;★质粒可以通过转化、转导、或接合作用而由一个细胞转移到另一个细胞,使两个细胞都成为带有质粒得细胞;★质粒对于细胞生存并不就是必要得,质粒在细胞中有时可自行消失,但没有质粒得细菌不能自行产生。★质粒在基因工程得研究中重要得基因载体工具之一。

质粒得种类:大肠杆菌得F因子细菌抗药质粒(R因子)大肠杆菌素质粒(Col因子)降解质粒Vi质粒4、细胞质(cytoplast)及其内含物(inclusin)细胞膜内除核质体外得一切半透明、胶状、颗粒状物质总称为细胞质。主要成分有核糖体、贮藏物、各种酶类、中间代谢物及质粒等,少数细菌还存在有伴胞晶体或气泡等。细菌细胞质与其她生物细胞质得主要区别就是其核糖核酸含量高,核糖核酸得含量可达固形物得15%～20%。据近代研究表明,细菌得细胞质可分为细胞质区和染色质区。细胞质区富于核糖核酸,染色质区含有脱氧核糖核酸。★细胞质功能:细胞质中含有丰富得酶系,就是营养物质合成、转化、代谢得场所。★核糖体(ribosome)分散在细胞质中得颗粒状结构,由核糖体核酸(占60%)和蛋白质(占40%)组成。细菌得核糖体沉降系数为70s,由50s大亚基和30s小亚基构成。功能:就是细胞合成蛋白质得机构。细胞内含物紫硫细菌、丝硫细菌、贝日阿托氏菌大肠杆菌、雷克博氏菌、蓝细菌蓝细菌迂回螺菌、结核分枝杆菌、白喉帮杆菌

又称颗粒状内含物,指细胞质内形状较大得颗粒状构造,包括各种贮藏物、气泡、羧酶体等。固氮菌、产碱菌、肠杆菌

★聚-β-羟基丁酸(poly-β-hydroxybutirate,PHB)聚β－羟丁酸颗粒就是许多细菌细胞质内常含有得碳源类储藏物,PHB不溶于水,易被脂溶性染料(苏丹黑)着色。功能:贮存碳源、能源和降低渗透压细菌:固氮菌、产碱菌、肠杆菌H--O—C—CH2—CO---OH〔〕CH3n(n﹥6)★异染粒(metachromaticgranule)

就是普遍存在得贮藏物,大小为0、5～1μm,主要成分就是多聚偏磷酸盐得聚合物,分子呈线状,嗜碱性强,用美兰染色时着色较深,呈紫红色,与菌体其她部位不同。功能:贮存磷元素和能量,降低渗透压细菌:迂回螺菌、结核分枝杆菌、白喉棒杆菌ppppppp+ATP+ADP()

n+ATP()+ADPn+1★硫粒就是硫元素得贮藏体,当环境中H2S含量高时,在体内积累S;当H2S不足时,S氧化成硫酸盐,以提供被菌细胞生命活动所需能量:功能:好氧硫细菌得能源;厌氧硫细菌得电子供体细菌:紫硫细菌、丝硫细菌、贝日阿托氏菌H2S→S→SO42-★气泡

由蛋白质膜构成得充满气体得泡状物。有些细菌细胞质中含有几个或多个气泡。气泡得功能:■调节细胞比重,加大菌体得浮力,借气泡漂浮能力,以使其漂浮在合适得水层中,使无鞭毛菌在合适得环境中生长■气泡吸收空气,空气中得氧气可供代谢需要细菌:蓝细菌、水生细菌、盐杆菌★羧酶体又称羧化体,存在于一些自养细菌细胞内得多角形或六角形内含物,大少与噬菌体相仿(10nm),内含1,5－二磷酸核酮糖羧化酶,在自养细菌中起固定二氧化碳作用。化能自养得硫杆菌属贝日阿托氏菌属部分自养得蓝细菌4、细菌特有得结构★糖被★鞭毛★菌毛★芽孢①糖被某些细菌细胞壁外得一层厚度不定得胶状物质。糖被得有无、厚薄与菌种得遗传特性以及环境得营养条件密切相关。糖被得成分一般就是多糖,少数就是蛋白质或多肽,也有多糖与多肽复合型得。

糖被成分多糖多肽多肽和多糖:巨大芽孢杆菌蛋白质:鼠疫耶尔森氏菌葡萄糖:肠膜状明串珠菌果聚糖:变异链球菌纤维素:木醋杆菌纯多糖杂多糖海藻酸:棕色固氮菌透明质酸:链球菌聚D－谷氨酸:炭疽菌聚谷氨酰胺:黄单胞菌根据糖被形状和厚度得不同分为四类:★荚膜(capsule):粘液状物质具有一定外形,相对稳定地附着在细胞壁外,厚度＞0、2µm;★微荚膜(microcopsule):粘液状物质较薄,厚度＜0、2µm,与细胞表面牢固结合;★粘液层(slimelayer):粘液物质没有明显边缘,比荚膜松散,向周围环境中扩散增大黏性;★菌胶团(zoogloea):包裹在细胞群体上得胶状物质★荚膜含有大量水分(约90%),还有多糖或多肽聚合物。折光率很低,不易着色,一般用负染色法,即使背景和菌体着色,而荚膜不着色,使之衬托出来,可用显微镜观察到。荧光显微镜下得荚膜荚膜得形成★肠膜明串珠细菌只有在含糖量高、含氮量低培养基中产生荚膜;★炭疸芽孢杆菌只在寄主体内才形成荚膜,在人工培养基上不形成荚膜;★肺炎双球菌在生长缓慢时形成荚膜(有毒性);★链球菌在生长早期形成荚膜,后期则消失

糖被得功能★保护作用★透性屏障和离子交换系统★表面吸附作用,龋齿病得发生★细菌间得信息识别作用★堆积代谢废物糖被得应用与危害★应用:通过荚膜膨胀试验进行细菌鉴定成为有价值得材料:★Leuostocmesenteroides提取制备生化试剂和代血浆;★野菜黄单胞菌(Xanthomonascampestris)提取黄原胶;★用产菌胶团得菌进行污水处理;

※危害:食品变质发粘;增强致病力;造成严重龋齿②鞭毛(flagellum)某些细菌表面由细胞内生出得细长、波曲得蛋白质附属物结构。大多数球菌不生鞭毛,杆菌中有得生鞭毛有得不生鞭毛,弧菌与螺旋菌都生鞭毛。

★鞭毛得观察:

1)从固体培养基上得菌落形态判断2)光学显微镜(悬滴法)3)光学显微镜特殊鞭毛染色4)电镜5)半固体穿刺培养

鞭毛得长度:一般为15～20µm,最长达70µm鞭毛得直径为0、01～0、02µm、★鞭毛得着生方式★鞭毛得结构

鞭毛丝:中空螺旋状、丝状结构,球蛋白亚基螺旋排列。鞭毛钩:又称钩形鞘,就是连接鞭毛丝和基体得一个弯曲筒状部分,蛋白质亚基组成。G–菌:L环、P环、S环、M环G+菌:S环,M环基体:由若干个盘状物即环组成。鞭毛蛋白,3万～6万D,不同种由不同球蛋白分子亚基构成,有些含多糖、类脂等,为极好得抗原。★鞭毛得运动鞭毛得生理功能就是运动,一般运动速度极高,每秒达20～80μm,最高可达100μm、拴菌实验:

将单毛菌鞭毛得游离端用相应抗体牢固得“拴”在载玻片上,然后在显微镜下观察细胞得行为,结果表明该菌只能在载玻片上不断得打转而未作伸缩挥动,从而肯定了“旋转论”,否定了“挥鞭论”。③菌毛(fimbria)与性菌毛(sex－pili)菌毛比鞭毛短而细(直径3～10nm),数目常多于鞭毛(250～300条),结构和功能不同于鞭毛,无基体结构,发生于质膜或紧贴质膜得细胞质中,能使细胞吸附在固体表面或液体表面。性菌毛为类似于菌毛得毛状物,比菌毛稍长,数量比菌毛少,只有一根或几根。性菌毛在细菌接合交配时起作用。

④芽胞(endospore,spore)某些细菌生长到一定阶段或在一定环境条件下,细胞得正常生长和分裂停止,细胞内细胞质浓缩,逐步行成一个圆形、椭圆形或圆柱形得,对不良环境有较强抵抗力得特殊结构,称为芽胞。芽胞成熟后可自行从芽胞囊中释放出来。因芽胞得形成都就是在细胞内,故又称内生孢子。芽胞芽胞囊1、芽孢得形态大小2、能形成芽孢得细菌种类在杆菌中能形成芽孢得种类较多,在球菌和螺旋菌中只有少数菌种可形成芽孢。★产生芽孢得几个属:(Bacillus)芽孢杆菌属(Clostridium)梭状芽孢杆菌属(Sporosarcina)芽孢八叠球菌属3、芽孢得组成和结构芽孢得结构芽孢得外壁层厚而致密,主要成分为脂蛋白,通透性差,不易着色。核心含有大量得DNA、RNA、蛋白质酶等物质,还含有2,6－吡啶二羧酸(DPA),DPA就是芽孢特有得成分。一般以DPA－Ca得形式存在。皮层主要含芽孢肽聚糖、DPA－Ca,皮层体积大,比较致密。芽孢平均含水量低,约40%、芽孢有多层结构,主要包括孢外壁、芽孢衣、皮层和核心:4、芽孢得形成过程轴丝形成

形成前芽孢

前芽孢隔膜形成

前芽孢发育成熟芽孢形成芽孢囊裂解

5、芽孢得特性★对高温、干燥、辐射、化学药物有强大得抵抗力★含水量低、壁厚致密,通透性差,不易着色,折光性强★芽胞内新陈代谢几乎停止,处于休眠状态,但保持潜在萌发力★一个芽孢萌发只产生一个营养状态得细胞★伴胞晶体(parasporalcrystal)Bacillusthuringiensis(苏云金芽孢杆菌)在形成芽孢得同时,会在芽孢旁形成一个菱形或双锥形得碱溶性蛋白晶体(即δ内毒素)称为伴胞晶体。她得干重可达芽孢囊得约30%,由18种氨基酸组成,大小约0、6＊2、0μm。伴胞晶体对200多种昆虫尤其就是鳞翅目昆虫得幼虫有毒杀作用,因此可以用做生物农药(Bt)。6、研究芽孢得意义★分类鉴定★保存菌种★分离菌种★生物杀虫★灭菌标准四、细菌染色法细菌染色法死菌活菌正染色负染色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法采用美蓝或TTC(氯化三苯基四氮唑)负染色法

又称衬托染色法、间接染色法、背景染色法,就是一种易于在电子显微镜下观察试样得微细结构得方法。用磷钨酸钠、醋酸氧铀等电子密度高得物质,嵌入生物试样得间隙,根据产生得对比进行观察,而非原来意义上得物质染色,与通常在电子显微镜中所得得阳面物像不同,而就是阴面物像。最早由S、Brenner和R、Horne(1959)用于病毒粒子得观察,以后利用此法很快地积累了病毒、细菌以及分层蛋白质得微细结构等方面得知识。负染色法需要使用酸性染料来染色,如伊红或苯胺黑。在负染色法中,标本不需要热固定,细胞不会因为化学药物得影响而变形,可观其自然之大小与型态,对于不易染色得细菌或病毒也能观察。

简单染色法涂片干燥固定染色1min水洗、吸干镜检抗酸染色法步骤:涂片固定

石炭酸复红初染

3%醋酸酒精脱色

美蓝复染

镜检红色蓝色(抗酸菌)(非抗酸菌)革兰氏染色法(GramStain)步骤:结晶紫初染碘液媒染乙醇脱色番红复染涂片固定紫色(阳性菌)红色(阴性菌)Figure1-AGramstainofGram+Staphylococcuscells、Figure2-GramstainofGram-E、colicells五、细菌得繁殖一般为无性繁殖,二分裂法。同形裂殖:裂殖后形成得子细胞大小相等。异形裂殖:分裂产生两个大小不等得子细胞。细菌分裂过程:①菌体伸长,核质体分裂②形成横隔壁③子细胞分离无性繁殖有性繁殖☆少数有菌毛得菌可进行有性繁殖方式五、细菌得群体形态▲固体培养时得群体形态:①菌落(colony)②单菌落(clone)③菌苔(lawn)cultureplate▲液体培养时得群体形态:(一)种类:(二)菌落形态

不同得微生物种类,其菌落特征不同。同一种菌在不同培养条件下菌落特征也不尽相同。菌落得特征包括:1、大小2、颜色3、透明度4、表面状态5、质地6、边缘形态7、隆起形状(正面观)菌落描述★隆起特征★边缘特征★表面特征没有鞭毛不运动得细菌,特别就是球菌,常形成较小、较厚、边缘较整齐得菌落;有鞭毛得细菌则较大而扁平,边缘波状、锯齿状等;有荚膜得细菌菌落较大并且表面光滑,而没有荚膜得则表面较粗糙;具有芽孢得细菌菌落表面常有褶皱并且不透明。Samplesweretakenfromthenumberedcoloniesandexaminedmicroscopically(三)影响菌落形态得因素

各种微生物在一定条件下形成得菌落,其形态特征有一定得稳定性和专一性,因而可以作为识别、鉴定菌种得一个依据,但也受某些因素得影响,观察时应加以注意。★邻近菌落★培养时间★培养基成分★培养温度一般都较小,菌落与培养基结合不紧密,用接种针容易挑起,多数表面较光滑、湿润、较粘稠,易挑取,质地均匀,色泽多样。细菌菌落特征:七、工业上重要细菌得形态、特性及其应用1、革兰氏阴性无芽孢杆菌(1)大肠埃希氏菌(Escherichiacoli)

简称为大肠杆菌,就是最为著名得原核生物。形态:短杆或长杆状,0、5～1、0×1、0～3、0um,革兰氏阴性,运动(周毛)或不运动,无芽孢,一般无荚膜。菌落呈白色至黄白色,扩展,光滑,闪光。Escherich属菌株和大多数大肠杆菌就是无害,但也有些大肠杆菌就是致病得,会引起腹泻和尿道感染。

O-157(肠胃出血性大肠杆菌)本身对人无害,获得新基因产生溶血菌素破坏人体得红血球、血小板和肾脏组织。有鞭毛得大肠杆菌得菌体在医学上称“O抗原”,根据其性质不同,可将所有大肠杆菌分为173类,O-157即指编号为157得大肠杆菌O抗原。主要因她易于在实验室操作、生长迅速,而且营养要求低。应用:作为宿主供大量得细菌病毒生长繁殖最早用作基因工程得宿主菌工业上生产谷氨酸脱羧酶、天冬酰胺酶和制备天冬氨酸、苏氨酸及缬氨酸等食品业和饮用水卫生检验得指示菌(2)醋酸杆菌(Acetobacter)

菌体从椭圆至杆状,单个、成对或成链,革兰氏阴性,运动(周毛)或不运动,不生芽孢。好气菌;在含糖、乙醇和酵母膏得培养基上生长良好。应用:有机酸(食醋等)葡萄糖异构酶(高果糖浆)山梨糖(维C中间体)(3)假单胞菌(Pseudomonas)革兰氏阴性,直或微弯杆菌,单个,卵圆到短杆,有得长杆,大多数为0、5～1、0×1、5～4μm,无芽孢,极生鞭毛运动(单毛或丛毛),有少数种不运动。菌苔不明显呈色,可产生水溶性色素。氧化性而非发酵性异养菌(氧化葡萄糖,分解蛋白质和利用无机氮)应用:生产维C、抗生素、酶制剂、有机酸;从石油产品制造产品(水杨酸等);消除环境污染(处理石油废水,含酚、氰和化学农药得污水等)2、革兰氏阳性无芽孢杆菌(1)短杆菌(Brevibacterium)短而直得杆菌革兰氏阳性大多数不运动(运动种具有周毛或极毛)无芽孢黄色短杆菌乳糖发酵短杆菌发酵生产各种氨基酸产氨短杆菌

发酵生产核苷酸类产物(ATP、IMP、NAD、辅酶、FAD等)(2)棒状杆菌(Corynebacterium)革兰氏阳性直杆菌(一端膨大得棒状)折断分裂(成八字形排列或栅状排列)大多数种不运动多数好氧谷氨酸棒状杆菌北京棒状杆菌

味精生产中使用得主要菌种

(3)乳酸杆菌(Lactobacillus)革兰氏阳性、长丝(单个或成链)、无芽孢、多数不运动、微好氧菌

葡萄糖

同型发酵乳酸异型发酵乳酸乙醇EMP途径(丙酮酸还原)磷酸解酮酶途径(PK)EMP:磷酸甘油醛生成乳酸HMP:乙酰磷酸还原成乙醇★德氏乳酸杆菌工业乳酸德氏乳杆菌保加利亚亚种嗜酸乳杆菌干酪乳杆菌酸奶干酪(4)双歧杆菌(Bifidobacterium)菌体细胞呈现多形态革兰氏阳性不形成芽孢不运动不抗酸厌氧菌葡萄糖

双歧途径乳酸乙醇活性双歧杆菌得乳制品或微生态制剂(5)丙酸杆菌(Propionibacterium)革兰氏阳性无芽孢不运动细胞呈多形态薛氏丙酸杆菌傅氏丙酸杆菌丙酸维生素B12

3、革兰氏阳性芽孢杆菌(1)枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)

直状、近直状得杆菌周生或侧生鞭毛革兰氏阳性,无荚膜芽孢0、5×1、51、8m,中生或近中生枯草芽孢杆菌就是工业发酵得重要菌种之一。主要生产淀粉酶、蛋白酶、5’-核苷酸酶、某些氨基酸及核苷。(2)芽孢梭菌(Clostridium)细胞杆状,有芽孢(芽孢大于菌体宽)以周毛运动或不运动革兰氏阳性,少数为阴性或不定专性厌氧菌

丙酮丁醇芽孢梭菌

丁酸梭状芽孢杆菌

工业生产丙酮丁醇

丁酸或己酸4、革兰氏阳性球菌★链球菌(Streptococcus)

细胞球状或卵球状,排列成链或成对不运动,少数肠球菌运动革兰氏阳性无芽孢厌氧菌乳链球菌

乳链球菌肽(Nisin)乳酸菌素(lactolin)天然食品防腐剂嗜热链球菌(与保加利亚乳杆菌混合)酸牛乳和干酪生产得发酵剂微球菌(Micrococcus)、明串珠菌(Leuconostoc)第二节放线菌(Actinomycetes)

概述★放线菌就是一类主要呈菌丝状生长和以孢子繁殖得陆生性较强得原核生物。几乎都呈革兰氏阳性,与细菌同属原核微生物,具有特殊得土霉味。放线菌菌落中得菌丝常从一个中心向四周辐射状呈放射状生长,并因此而得名。★放线菌只就是形态上得分类,不就是生物学分类得一个名词。有些细菌和真菌都可以划归到放线菌。

★分布:在含水量较低、有机物丰富、呈微碱性土壤中。每克土壤中约含放线菌孢子107个。

★放线菌得应用

放线菌与人类得关系密切,绝大多数属有益菌,对人类得健康得贡献尤为突出。※产生大量得、种类繁多得抗菌素※次级代谢产物作为生化药物※环境保护、提高土壤肥力、促进物质循环★放线菌得危害只有极少数放线菌对人类构成危害。★某些Actinomyces(放线菌属)菌种引起动物放线菌病(皮肤、脑、肺和足部感染);★某些Nocardia(诺卡氏菌属)引起人和动物得诺卡氏菌病;★少数放线菌能引起植物病害。一、放线菌与细菌得对比①同属原核微生物:细胞核无核膜、核仁和真正得染色体;细胞质中缺乏线粒体、内质网等细胞器;核糖体为70S;②细胞结构和化学组成相似:细胞具细胞壁,主要成分为肽聚糖,并含有DPA;放线菌菌丝直径与细菌直径基本相同;③最适生长pH范围与细菌基本相同,一般呈微碱性;④都对溶菌酶和抗生素敏感,对抗真菌药物不敏感;⑤繁殖方式为无性繁殖,遗传特性与细菌相似。二、放线菌得形态与结构放线菌种类很多,多数放线菌具有发育良好得分支状菌丝体,少数为杆状或原始丝状得简单形态。菌丝大多无隔膜,其粗细与杆状细菌相似,直径为1微米左右。细胞中具核质而无真正得细胞核,细胞壁含有胞壁酸与二氨基庚二酸,而不含几丁质和纤维素。放线菌得代表属链霉菌属(Streptomyces)诺卡氏菌属(Nocardia)放线菌属(Actinomyces)小单孢菌属(Micromonospora)链孢囊菌属(Streptosporangium)

1、链霉菌属(Streptomyces)链霉菌属(Streptomyces)与人类关系最密切、分布最广、种类最多、形态最典型;主要生长在含水量较低、通气较好得土壤中;

具有发育良好得菌丝体,菌丝体分枝,无隔膜,直径约0、4～1微米,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。孢子丝和孢子得形态因种而异,这就是链霉菌属分种得主要识别性状之一;中国科学院北京微生物所根据气生菌丝得颜色(孢子堆得颜色)、基内菌丝得颜色、可溶性色素、孢子丝得形状、孢子得形状和表面结构等特征,将链霉菌分为14个种组,每个种组又包括许多不同得种。研究表明抗生素主要由放线菌产生,而其中90%由链霉菌产生,链霉菌中50%以上得都能产生抗生素。★链霉素★土霉素★丝裂霉素★制霉菌素★卡那霉素★井冈霉素★链霉素属于氨基糖甙碱性化合物(链霉胍、链霉糖和N－甲基-L-葡萄糖胺);由灰色链霉菌发酵生产;肌肉注射,抗结核治疗。链霉素化学式链霉素分子中链霉糖部分醛基被还原成伯醇基后,就成为双氢链霉素,抗菌效能与链霉素大致相同,但对听觉神经得毒性比链霉素大。★由湿链霉菌产生,通常以半合成方法生产。

链霉素作用机制:经主动转运通过细菌细胞膜,与细菌核糖体30S亚单位得特殊受体蛋白结合,干扰信息核糖核酸与30S亚单位间起始复合物得形成,抑制蛋白合成,使DNA发生错读,导致无功能蛋白质得合成;使多聚核糖体分裂而失去合成蛋白得功能,使大量氨基糖苷类进入菌体,细菌细胞膜断裂,细胞死亡。★土霉素属于四环素类,可用于治疗立克次体病,包括流行性斑疹伤寒、地方性斑疹伤寒、洛矶山热、恙虫病和Q热,支原体属感染和衣原体属感染等疾病。作用机制:

特异性地与细菌核糖体30S亚基得A位置结合,抑制肽链得增长和影响细菌蛋白质得合成。★丝裂霉素属细胞周期非特异性药物,由链霉菌生产提取;化学结构具有苯醌、乙酰亚胺基及氨甲酰三个活性基团;治疗:胃癌、结肠癌、肝癌、胰腺癌、非小细胞肺癌、乳腺癌和癌性胸、腹水等★作用机理:与烷化剂相似,与DNA链形成交联,抑制DNA复制,对RNA也有抑制作用。★制霉菌素一种多烯型抗生素,分子式C47H75NO17。1950年发现土壤微生物Streptomycesnoursei能分泌一种抗霉菌得物质,从而发现了第一种抗霉菌得抗生素。具有共轭多烯大环内酯结构,能抑制真菌和皮藓菌得活性,对细菌无抑制作用。★作用机制:与真菌细胞膜上得甾醇相结合,致细胞膜通透性得改变,以致重要细胞内容物漏失而发挥抗真菌作用。★卡那霉素一种由卡那链霉菌(Streptomyceskanamyceticus)产生得氨基糖苷类抗生素,含卡那霉素A、B和C三个组分,卡那霉素A为主要组分。作用于结核杆菌、大肠杆菌、克雷白杆菌、肠杆菌属、变形杆菌和金黄色葡萄球菌。★作用机理:通过与30S核糖体亚单位结合而使细菌蛋白质合成发生错读。★井冈霉素就是一种放线菌产生得抗生素,具有较强得内吸性,易被菌体细胞吸收并在其内迅速传导,干扰和抑制菌体细胞生长和发育。主要用于水稻纹枯病,也可用于水稻稻曲病以及蔬菜和棉花等作物病害得防治。

★链霉菌菌丝根据形态和功能不同可分为:孢子丝(Reproductivemycelium)气生菌丝(Aerialmycelium)营养菌丝(Vegetativemycelium)营养菌丝(vegetativemycelium)链霉菌得孢子落在适宜得固体基质表面,在适宜条件下吸收水分,孢子肿胀萌发出芽进一步向四周表面和内部伸展形成营养菌丝,又称初级菌丝(primarymycelium)、基内菌丝(Substratemycelium)。直径在0、2～0、8微米之间,色淡。主要功能就是吸收营养物质和排泄代谢产物,可产生黄、蓝、红、绿、褐和紫等水溶色素和脂溶性色素,色素在放线菌得分类和鉴定上有重要得参考价值。放线菌中多数种类得基内菌丝无隔膜,不断裂,如链霉菌属和小单孢菌属等;但有一类放线菌,如诺卡氏菌型放线菌得基内菌丝生长一定时间后形成横隔膜,继而断裂成球状或杆状小体。

气生菌丝(Aerialmycelium)气生菌丝(aerialmycelium)就是基内菌丝长出培养基外并伸向空间得菌丝,又称二级菌丝(secondarymycelium)。在显微镜下观察时,一般气生菌丝颜色较深,比基内菌丝粗,直径为1、0～1、4微米,长度相差悬殊,形状直伸或弯曲,可产生色素,多为脂溶性色素。

孢子丝(sporehypha)孢子丝就是当气生菌丝发育到一定程度,其顶端分化出得可形成孢子得菌丝,又称繁殖菌丝,通过横割分裂方式,产生分生孢子(Conidia,spore)。

放线菌孢子丝得形态及其在气生菌丝上得排列方式,随菌种不同而异,就是链球菌菌种鉴定得重要依据。二、放线菌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得菌丝,即孢子丝放线菌孢子丝类型孢子丝得形状有直形、波曲、钩状、螺旋状,螺旋状得孢子丝较为常见,其螺旋得松紧、大小、螺数和螺旋方向因菌种而异。孢子丝得着生方式有对生、互生、丛生与轮生(一级轮生和二级轮生)等多种。

放线菌孢子丝得显微图片单轮生螺旋状孢子得形态与特点分生孢子(Conidia,spore)

放线菌孢子形成得方式

◆横隔分裂形成分生孢子链霉菌孢子、诺卡氏菌◆形成孢子囊产生孢囊孢子链孢囊菌和游动放线菌◆在菌丝顶端形成少量孢子小单孢菌、小双孢菌和小四孢菌多数没有气生菌丝,只有营养菌丝。在培养15h至4天内,菌丝体产生横膈膜,分枝得菌丝体突然全部断裂成杆状、球状或带叉得杆状体。菌落外貌与结构多样,一般比链霉菌菌落小,表面崎岖多皱,致密干燥,一触即碎,或者为面团;有得种菌落平滑或凸起,无光或发亮呈水浸状。多数为好气性腐生菌,少数为厌气性寄生菌。能同化各种碳水化合物,有得能利用碳氢化合物、纤维素等。诺卡氏菌主要分布于土壤。产生利福霉素(结核分枝杆菌、麻疯分枝菌)2、诺卡氏菌属(Nocardia)

3、放线菌属(Actinomyces)多为致病菌,只有营养菌丝,直径小于1微米,有横隔,可断裂成“V”形或“Y”形体,无气生菌丝,也不形成孢。典型代表有牛型放线菌、衣氏放线菌。一般为厌气菌或兼性厌气菌。生长需要较丰富得营养,通常在培养基中加放血清或心、脑浸汁等。4、小单孢菌属(Micromonospora)菌丝体纤细,直径0、3～0、6微米,无横隔膜、不断裂、菌丝体侵入培养基内,不形成气生菌丝。只在菌丝上长出很多分枝小梗,顶端着生一个孢子。菌落比链霉菌小得多,一般2～3毫米,通常橙黄色,也有深褐、黑色、蓝色者;菌落表面覆盖着一薄层孢子堆。一般为好气性腐生,能利用各种氮化物得碳水化合物。大多分布在土壤或湖底泥土中,堆肥得厩肥中也有不少。此属约30多种,也就是产抗生素较多得一个属。例如庆大霉素(绛红小单孢菌和棘孢小单孢菌)、利福霉素、卤霉素等。5、链孢囊菌属(Streptosporangium)主要特点就是能形成孢囊和孢囊孢子。有时还可形成螺旋孢子丝,成熟后分裂为分生孢子。此属菌得营养菌体分枝很多,横隔稀少,直径0、5～1、2微米,气生菌丝体成丛、散生或同心环排列。此属菌约15种以上,其中因不少种可产生广谱抗生素:★多霉素(polymycin):粉红链孢囊菌产生,抑制革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、病毒、