第三章 原核微生物的形态、结构与功能

1、第三章原核微生物的形态结构与功能,分类情况,三原界：古细菌原界、真细菌原界、真核生 物原界 三个域：细菌域、古生菌域、真核生物域 原核微生物 真核微生物 非细胞型微生物,原核微生物,细菌 古细菌 放线菌 蓝细菌 黏细菌 支原体 衣原体 立克次氏体,第一节 细菌,肉眼观察 光学显微镜 电子显微镜,一、 细菌的形态,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,球菌,葡萄球菌电镜,葡萄球菌,四联球菌,球菌的分类,依据：分裂方向和分裂后排列形式,双球菌,链球菌,葡萄球菌,四联球菌,八叠球菌,排列形式可作为细菌分类鉴别的参考,2.杆菌(bacillus),大杆菌（炭疽

2、杆菌）,小杆菌（布鲁斯菌）,球杆菌,中等大杆菌,短杆菌,长杆菌,绿脓杆菌,梭状芽孢杆菌,炭疽芽孢杆菌,大肠杆菌Escherichia coli,杆菌的排列方式,杆菌 Bacillus,长短、大小、粗细差异较大，一般来说，杆菌的粗细比较稳定，而长度常随培养时间、培养条件而变化 菌体两端多呈钝圆形、少数两端平齐 多数分散排列、个别链状（炭疽杆菌） 细胞排列方式在分类鉴定中作用不大,3.螺旋菌（spirilla）,弧菌：菌体只有一个弯曲，呈弧形，逗点状。 螺菌：菌体回转弯曲大于一周，呈螺旋状。,弧菌,螺旋菌,4.细菌的其他形态,注意,通常情况下，细菌在适宜条件下培养824h，形态比较典型。当培养基成

3、分、pH、培养时间及温度等环境条件改变时或细菌受抗生素等作用后，菌体则可能出现多种形态。 在细菌的研究、鉴别和实验室诊断时应引起注意！,异常形态例1,结核杆菌的异常形态,结核杆菌的正常形态,异常形态例2,临床分离的金黄色葡萄球菌,临床分离的金黄色葡萄球菌,二、细菌的大小,细菌一般个体微小，用肉眼无法观察，需借助光学显微镜 一般以微米(m)作为测量大小的单位,细菌大小的测量,可用测微尺在显微镜下直接测量；也可通过投影或照相，按图中的大小和放大倍数间接测算。 细菌大小的表示方法： 球菌：直径 杆菌：宽长，如：E.Coli 1 3m 螺菌：长、宽和螺距,巨颤蓝细菌 8 50,P69,基本结构：细胞壁

4、、细胞膜、细胞质、核质,特殊结构：荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞,三、细菌的结构与功能,1. 细菌的基本结构,细菌都具有的结构称为细菌的基本结构。 由外到内依次为 细胞壁 细胞膜 细胞质 核质,（1）细胞壁（cellwall）,概念：细胞壁是细菌外表面一层坚韧而有弹性的结构。 功能： 赋形作用 保护作用 纳泄作用 抗原作用 致病作用,细胞壁的化学组成与结构,细胞壁的主要化学组成是肽聚糖和少量的脂类 肽聚糖是原核微生物细胞壁特有物质。 聚糖骨架 肽聚糖 四肽侧链 五肽交联桥,G+ 和 G,丹麦医生Gram于1884年发明了革兰氏染色法，通过这种染色法可将所有细菌分为革兰氏阳性菌（ G+ ）和革兰氏阴性菌

5、（ G ）两大类。 G+肽聚糖结构包括：聚糖骨架、四肽侧链和五肽交联桥。 G肽聚糖结构包括：聚糖骨架和四肽侧链。,肽聚糖的结构（G+）,四肽侧链,聚糖骨架（- 1，4 糖苷键）,五肽交联桥,肽聚糖的结构（G-）,四肽侧链,聚糖骨架（- 1，4 糖苷键）,G+细胞壁的特点,厚 2080nm 坚韧 肽聚糖15 50层 结构简单 主要成分是 肽聚糖 和 磷壁酸,磷壁酸,G+菌特有结构 主链由核糖醇和甘油残基连接而成。 膜磷壁酸 壁磷壁酸 功能：P71,革兰氏阳性菌细胞壁结构,G 细胞壁的特点,薄 1015nm 疏松 肽聚糖1 3层 结构复杂 由内至外：肽聚糖、脂蛋白、外膜、脂多糖。,G- 菌细胞壁结

6、构模式图,外膜,脂多糖结构示意图,脂多糖是G菌细胞壁特有结构,内毒素,G+菌与G-菌比较,肽聚糖,G+菌与G-菌的细胞壁模式图比较,厚,薄,G菌与G菌细胞壁结构比较,区别G菌与G菌的意义,项目 G 菌 G 菌 与细胞壁的关系 染色性 紫色 红色 对酒精的通透性 抗原性 磷壁酸 外膜 化学组成不同 内毒素 无 有 本质为脂多糖 青霉素作用 有效 无效 五肽交联桥 溶菌酶作用 有效 无效 聚糖骨架,革兰染色,步骤：涂片、结晶紫、碘液、乙醇、复红 结果：阳性菌 紫色 阴性菌 红色,革兰氏染色的原理,细胞壁结构学说 P72,革兰氏染色的结果,（2）细胞膜,紧贴细胞壁内侧包围细胞质的一层柔软、富有弹性的

7、半渗透性生物膜。 又称质膜、原生质膜、细胞质膜。,细胞膜结构模式图,细胞膜的功能,渗透运输作用 细胞呼吸作用 参与生物合成 传递信息信号 P73,间体,由细胞膜内陷折叠卷曲而成的囊状物，又称中间体、中介体或中体。,（3）核质,又称为原核、拟核、核区或核基因组。 特点：无核膜，闭合双链 DNA丝状结构，含少量RNA和少量蛋白质。 功能：具有细胞核的功能。,（4）细胞质及其内含物,细胞质又称细胞浆，为细胞膜内侧的胶状物质，是由水、蛋白质、核酸、脂类和少量糖、无机盐组成的无色透明粘稠状透明物质。 是新陈代谢的重要场所。,核糖体 质粒 异染颗粒 糖原和淀粉粒 脂肪粒,核糖体（核蛋白体）,游离于胞浆中，

8、每个细菌的体内可含数万个。 组成：沉降系数70S，由50S、30S两个亚基组成。 作用：细菌蛋白质合成场所。 红霉素、链霉素分别与两个亚基结合，干扰其蛋白质的合成，杀死细菌。,质粒,细菌核质体外的遗传物质，是闭合环状双链DNA。 质粒的特点： P74 质粒的种类：抗性质粒（R）、接合质粒（F因子）等。P74 Q：核质和质粒?,胞质颗粒,主要是营养储存物质，包括糖、脂等。 随种而异。 营养足时，多；营养不足时，减少。 例：异染颗粒 主要成分为是多聚偏磷酸盐。 嗜碱性强，特殊染色法可染成与菌体不同的颜色，称为异染颗粒，可作为鉴别依据。 白喉杆菌异染颗粒位于菌体两端，又称为极体。,细菌细胞基本结构,

9、壁 膜 质 核,肽聚糖的结构 G+ 和 G细胞壁的差异 细胞壁的功能 G+ 和 G 细胞壁的特有结 构 青霉素和溶菌酶的作用点 革兰氏染色的步骤、结果 和原理,细胞膜的结构 细胞膜的功能 间体,新陈代谢、生命活动的主要场所 核糖体 质粒 胞质颗粒,核质、原核、拟核、核区或核基因组。具有细胞核的功能。,小结,2. 细菌的特殊结构,荚膜（capsule） 鞭毛（flagellun） 菌毛（pilus） 芽孢（spore）,(1)荚膜,某些细菌胞壁外包绕的一层较厚的粘液性物质。本质为疏水性多糖、蛋白质多肽、透明质酸。以理化方法除去后不影响细菌的生命活动。,肺炎链球菌,荚膜,荚膜,多数细菌荚膜为多糖（

10、具有抗原性，是细菌血清分型的基础）：脑膜炎球菌 、肺炎球菌 少数细菌的荚膜为多肽或糖与蛋白复合物： 炭疽杆菌 个别细菌的荚膜为透明质酸 厚度200nm 厚荚膜 厚度200nm 微荚膜,化学组成,分类,荚膜染色荚膜负染,荚膜形成条件,一般在动物体内或体外营养丰富（含大量血清或糖）培养基中才能形成 ，在普通培养基上或连续传代则易消失 有荚膜的细菌在固体培养基上形成是M型或S型，失去荚膜后成为R型菌落,荚膜的功能,P78,（2）鞭毛,概念：附着在某些细菌表面的细长并呈波状弯曲的丝状物。 化学成分：蛋白质，具有特殊的抗原性，称H抗原。 是细菌的运动器官。,鞭毛的着生方式,单毛菌霍乱弧菌 双毛菌空肠弯曲

11、菌 丛毛菌绿脓杆菌 周毛菌大肠杆菌,鞭毛的作用,细菌运动器官 与致病性有关 用于鉴定细菌 （根据鞭毛数量、排列 ，鞭毛抗原性，血清学鉴定 ）,（3）菌毛,概念：多数G-菌和少数G+菌菌体表面存在的一种比鞭毛更细、更短而直硬的丝状物。电镜下才可见。 成分：蛋白质 分类： 普通菌毛 性菌毛,普通菌毛,遍布菌细胞表面，每菌可达数百根。 可与宿主细胞的特异性受体结合，与细菌的致病性相关。 特异性血凝试验可鉴定菌毛。,性菌毛（F菌毛）,比普通菌毛长而粗。 仅见于少数G-菌，数量少，1- 4根/菌。 由F质粒编码，是细菌传递游离基因的器官，细菌接合时遗传物质的通道。,与繁殖无关,性菌毛和细菌的接合过程,菌

12、毛的功能,普通菌毛：致病性 性菌毛：传递遗传物质,（4）芽孢,某些细菌在一定的环境条件下，胞质脱水浓缩，在菌体内部形成一个折光性强、厚壁、含水量低的圆形或卵圆形小体（抗逆性休眠体）称为芽胞，是细菌的休眠形式。 通常每个细菌只形成一个芽孢。 产生芽胞的细菌主要是G+菌，重要的有芽胞杆菌属和梭菌属。 芽孢有较厚的壁，有较强的折光性，不易染色，特殊染色后可观察。,芽孢的形态和结构,形状：圆形、卵圆形。 大小：有的比菌体大，有的和菌体一样大，也有的比菌体小。 位置：可位于菌体中央、末端或次末端。,芽孢的形成,受遗传因素的控制和环境因素的影响。 形成条件因菌种而异，一般在营养物质缺乏尤其是C、N、P不足

13、，易形成芽孢。 通常一个细菌仅形成一个芽胞。一个芽胞只生成一个菌体，芽胞无繁殖能力。,Q:芽孢的成分？,糖类？ 蛋白质？ 其他？,破伤风梭菌芽胞,芽孢的生物学意义,芽胞对理化因素抵抗力强，消毒灭菌是否彻底，以杀灭芽胞为标准。 根据芽胞形状、大小、位置有助鉴定细菌。,芽胞抵抗力强的原因,1. 芽胞为多层致密厚膜，通透性极低，理化 因素不易透入。 2. 芽胞含水量少，蛋白质受热后不易变性。 3. 芽胞含有大量的吡啶二羧酸（DPA），与 Ca结合生成盐能提高芽胞中各种酶的热 稳定性，使芽胞具有很高的耐热性。,芽孢的功能,由生命体转变为休眠形式，抵抗不良环境条件，使细菌个体得以延续。 增强细菌的致病力

14、，延长感染期。,细菌细胞特殊结构,荚膜（capsule） 鞭毛（flagellun） 菌毛（pilus） 芽孢（spore）,小结,概念或定义 化学组成 生物学特性和功能,四、细菌的繁殖,繁殖方式 二分裂,五、细菌的培养特征,细菌的培养特征是细菌在培养基上表现出来的群体生长情况。 细菌的培养特征（通常是菌落特征）可作为细菌分类鉴定的参考和依据。 菌落 由单个细菌在固体培养基上生长繁殖形成的肉眼可见的细菌群体，称为菌落。 P81,细菌菌落特征描述方法(在固体培养基上),大小（直径以mm计。用1mm作为分界线：大菌 落、中等菌落、小菌落、细小菌落。） 形状（露滴状、圆形、菜花形、不规则形） 厚度（

15、突起、扁平、凹陷） 边缘（光滑、波形、锯齿状、卷发状） 颜色（无色、乳白、红色、灰色、黑色、黄色、 绿色） 表面（光滑、粗糙） 透明度（透明、半透明、不透明） 粘度,细菌在半固体培养基中的生长情况 穿刺线清晰：动力试验阴性 穿刺线模糊：动力试验阳性 细菌在液体培养基中的生长情况 均匀浑浊 沉淀 P82 图3-19 液体表面形成菌膜,第二节 放线菌,一、放线菌概述,放线菌是因为最初发现时菌落呈放射状而得名，他是介于细菌和霉菌（真菌）之间的一类单细胞原核微生物。 绝大多数革兰氏阳性，绝大多数需氧，最适生长温度为2337，最适pH为中性微偏碱。细胞结构与细菌大体相同，有原核，细胞壁主要成分是肽聚糖，

16、菌丝直径与细菌相仿，核糖体同为70S，最适生长pH和细菌相近。 产生抗生素，例如土霉素、链霉素、庆大霉素、氯霉素等。,二、放线菌的形态和结构1. 个体形态与结构,放线菌菌丝按形态和功能不同，可分为： 营养菌丝 气生菌丝 孢子丝,（1）营养菌丝,又称基内菌丝、一级菌丝，是生长在培养基表面或培养基中吸收营养物质的菌丝。营养菌丝一般没有隔膜，可产生色素。,（2）气生菌丝,又称二级菌丝，为营养菌丝发育到一定阶段，从营养菌丝上向空间长出的菌丝，颜色深，呈绒毛状、粉状、颗粒状，盖满整个菌落，部分可产生色素。,（3）孢子丝,由气生菌丝分化发育而成，其形状、排列方式因菌种而不同，可用于分类鉴定。,2. 群体菌落形态,菌落由菌丝体组成，由于菌丝细，生长缓慢，相互交错，因此菌落质地致密，表面干燥、多皱、绒状，不易被接种环挑起。 因放线菌的菌丝和孢子可产生各种色素，所以菌落的正反两面常呈现不同的颜色。,三、放线菌的繁殖,凝聚分裂形成凝聚孢子 横隔分裂形成横隔孢子 形