原核微生物.pptx

1、,第四章原核微生物,1,2020/2/28,第四章原核微生物,2,2020/2/28,第一节 细菌一、细菌的形态和大小 二、细菌的细胞构造三、细菌的繁殖与培养特征 第二节 放线菌一、放线菌的形态和构造二、放线菌的繁殖与培养特征 三、放线菌的代表属,第三节 蓝细菌一、蓝细菌的形态和构造 二、蓝细菌的运动和繁殖三、蓝细菌的生理与生态特性 四、蓝细菌的分类和代表属第四节 古生菌一、古菌的发现 二、古生菌的特性 三、古生菌的类型,3,2020/2/28,第四章原核微生物,原核微生物(prokaryoticmicroorganism)是指以原核细 胞为基本构成单位的微生物。根据伯杰氏系统细菌学手 册（第

2、二版），原核微生物包括细菌域和古菌域，共有 26门，5 000余种，主要包括细菌、放线菌、蓝细菌、泉古 菌、广古菌等类群。,返回,4,2020/2/28,第四章原核微生物,第一节 细菌分类上，细菌是指细菌域，包括24个门。习惯上，细菌是指单细胞原核生物。除放线菌、蓝细菌等 具有专门名称的微生物以外，细菌域中的其他原核微生物都 叫细菌。,返回,5,2020/2/28,一、细菌的形态和大小,（引自Prescott L M et al,2002）2020/2/28,6,（一）细菌的形态细菌的基本形态有球状、杆状和螺旋状，分别称为 球 菌(cocci)、杆菌(rods)和螺旋菌(spirilla)。,

3、细菌的三种基本形态(a)金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)；(b)巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)；(c)深红红螺菌(Rhodospirillum rubrum),7,球菌的形态和排列方式（a）细胞沿一个平面分裂产生双球菌和链球菌；（b）细胞沿两个平面分裂产生四联球菌；（c）细胞沿三个平面分裂产生八叠球菌和葡萄球菌(引 自 http:/showarticle.asp?2a02r0ti/c2l/e28id=314）,1.球菌 菌体呈球形或椭球 形，子细胞 保持一定的 空间排列方 式。,根据球菌的分裂面和排列方式，球菌可细分为 6种形 态：单球菌(c

4、occus)。沿一个平面分裂，新个体单独 存在。双球菌(diplococcus)。沿一个平面分裂，新个 体保持成对排列。链球菌(streptococcus)。沿一个平面分裂，新个 体保持成链排列。,8,2020/2/28,（4）四联球菌(tetracoccus)。沿两个互相垂直的平面 分裂，四个新个体保持特征性的田字形排列。,9,2020/2/28,八叠球菌(sarcina)。沿三个互相垂直的平面分裂，八个新个体保持特征性的立方体排列。葡萄球菌(staphylococcus)。无定向分裂，多个 新个体呈无规则排列，犹如一串葡萄。,10,2020/2/28,杆菌的形态和排列方式(引自http:/

5、）,11,2020/2/28,2.杆菌,菌体呈杆状。,个体形态。有的粗短，有的细长。短杆菌近似球状，长 杆菌则近丝状。有的杆菌很直，有的杆菌稍微弯曲。有的 菌体两端平齐，有的两端钝圆，还有的两端削尖。排裂方式。杆菌沿一个平面分裂，大多数菌体单独存在，有些菌体成链状排列，也有些菌体成栅状或“八”字形 排 列。,12,2020/2/28,螺旋菌的形态(引自http:/,13,2020/2/28,3.螺旋菌菌体弯曲成弧状或螺旋状。,弧菌(vibrios):弯曲不足一圈的细菌。螺旋菌(spirilla):弯曲大于一圈的细菌。螺旋菌的圈数和 螺距因种而异。螺旋体(spirochetes):有些螺旋菌的菌

6、体柔软，借轴丝收 缩运动的螺旋菌。,14,2020/2/28,细菌还有其他特殊形态：,15,2020/2/28,柄细菌属（Caulobacter）的菌株呈弧状或肾状，具有一 根特征性的菌柄（stipe）。球衣菌属（Sphaerotilus）的菌株形成衣鞘（sheath)，杆状细胞在其中排列成丝状体。,柄细菌的菌柄（引自Madigan M T et al,2006）,球衣菌的衣鞘（引自Prescott L M et al,2002）,（二）细菌的 大小,16,2020/2/28,细菌的大小常用 测微尺在显微镜下 测量；可通过投影 或照相，按图像大 小和放大倍数测算；测量结果以微米为 单位。,测微

7、尺测定（引自Benson H J,2001),球菌的大小以直径表 征，一般为(0.52.0)m；杆菌以宽度和长度表征，一般为(0.5 1.0)m(宽)l.08.0 m(长)；螺旋菌也 以宽度和长度表征，其,17,2020/2/28,大小为(0.55.0)m(宽)(5.0 50.0)m(长)，螺旋菌的长度是 菌体两端间的距离。,细菌大小(引自Madigan M T et al,2006)返回,细菌细胞结构（引自Prescott L M et al,2002）,18,2020/2/28,二、细菌的细胞构造一般细菌细胞都有细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核 等结 构，这些结构称为细菌细胞的基本结构。只有

8、某些细菌才拥有鞭毛、荚膜、芽孢、气泡 等结构，这 些结构称为细菌细胞的特殊结构。,1.细胞壁的功能维持细胞形状。免受渗透裂解。支撑鞭毛。具有分子筛的作用。,19,2020/2/28,（一）细胞壁,细胞壁(cell wall)是包围在细菌细胞外表、坚韧而略 带弹性的结构。约占菌体干重的10-25。,原生质体及其形成(引自Madigan M T et al,2006),细胞质,细胞壁细胞膜,H2O,溶菌酶,H2O,稀溶液,溶菌酶,H2O(a),等压溶液(b),肽聚糖结构模式（引自Prescott L M et al,2002）,20,2020/2/28,2.细胞壁的结构,细菌细胞壁的主要成分是 肽

9、聚糖。肽聚糖由N-乙酰葡 萄糖胺(G)、N-乙酰胞壁酸(M)以及短肽组成。N-乙酰葡萄 糖胺和N-乙酰胞壁酸相互交 替以-1,4-糖苷键连接成多聚 糖。多聚糖中的N-乙酰胞壁 酸以肽键与短肽相联，并通过 短肽架桥使肽聚糖织成网状。,肽聚糖形成的网状结构是细胞壁能够维持细胞形态和抵御 渗透裂解的基础。若肽聚糖中的化学键断裂，细胞壁的网状 结构就会破坏，其对细菌细胞的保护作用也会丧失。溶菌酶和青霉素之所以能杀死一些细菌，就是因为 溶菌 酶能水解肽聚糖中的糖苷键；青霉素能抑制短肽合成而干扰 肽聚糖形成网状结构。口腔溃疡是一种常见的口腔疾病。严重时，连说话和吃 饭都困难。可用溶菌酶含片或药膜控制。,2

10、1,2020/2/28,3.细胞壁与革兰氏染色,22,2020/2/28,（1）革兰氏染色1884年，丹麦细菌学家ChristainGram创造了一种鉴 别染色法，称为革兰氏(Gram)染色法。革兰氏染色操作步骤如下：,细菌涂片,草酸铵结晶紫初染（菌体呈深紫色）,路哥尔氏碘液媒染,（使染色剂与菌体牢固结合）,乙醇脱色,G,G,蕃红复染（菌体呈红色）,蕃红复染（菌体呈深紫色）,革兰氏染色步骤（引自Benson H J,2001),23,2020/2/28,(a)结晶紫初染,(b)碘液媒染,(c)乙醇脱色,(d)蕃红复染,结晶紫 碘液 乙醇 蕃红,革兰氏染色结果(a)枯草杆菌，革兰氏阳性；(b)大

11、肠杆菌，革兰氏阴性（引自Prescott L M et al,2002）,24,2020/2/28,根据革兰氏染色，可把细菌区分为革兰氏阳性细菌和革兰 氏阴性细菌。G细菌染色后呈深紫色；G细菌染色后呈红色。,25,G+细菌和G细菌的细胞壁结构（引自Prescott L M e2t0a20l/,22/20802）,（2）G细菌和G细菌的差异在细胞壁结构和组分上，两类细菌差异很大。,G+细菌的细胞壁结构（引自Prescott L M et al,2002）,26,2020/2/28,G-细菌的细胞壁结构（引自Prescott L M et al,2002）,27,2020/2/28,G与G细菌细胞

12、壁结构和组成比较,28,2020/2/28,G十细胞壁结构与组成 单层，厚，约2080 nm主要由多层肽聚糖组成，占细胞壁干重 的4090，网格紧密、坚固，与细 胞膜连接不紧密。含磷壁酸，具有调节酶活性的作用 对青霉素、溶菌酶敏感,G细胞壁结构与组成 两层，薄，约10 nm内壁层为单层肽聚糖，厚23 nm，只 占细胞壁干重的510，网格较疏 松，紧贴细胞膜。外壁层由脂多糖、磷脂和脂蛋白组成。脂多糖为G细菌细胞壁所独有。不含磷壁酸对青霉素、溶菌酶不敏感,（3）革兰氏染色鉴别机理在革兰氏染色中，经过结晶紫初染和碘液复染，菌体 内形成深紫色的“结晶紫-碘”复合物。对于革兰氏阴性细 菌，这种复合物可用

13、酒精从体内浸出，而对于革兰氏阳性 细菌，则不易浸出。究其原因，主要是革兰氏阳性细菌的 细胞壁较厚，肽聚糖含量高，脂类含量低，网格紧密，用 酒精脱色时，引起细胞壁肽聚糖层脱水，网状结构的孔径 缩小以至关闭，从而阻止“结晶紫-碘”复合物外逸，于是 保留初染的紫色；革兰氏阴性细菌细胞壁的肽聚糖层较薄，肽聚糖含量较少，脂类含量较高，用酒精脱色时，脂类物 质溶解，细胞壁透性增大，“结晶紫-碘”复合物被抽提至 胞外，结果细胞被番红复染成红色。,29,2020/2/28,（二）细胞膜和间体1.细胞膜细胞膜(cellmembrane)是紧靠着细胞壁内侧而包围 着细胞质的一层柔软而富有弹性的半透性薄膜。它占菌体

14、 干重的10，其中蛋白质约占 6070，脂类约占3040，多糖约占2左右。,30,2020/2/28,细胞膜结构模式（引自Prescott L M et al,2002）,31,2020/2/28,细胞膜主要由磷脂双分子层构成，内部包埋着整合 蛋白，表面结合着外周蛋白。,细胞膜的主要功能有：是分隔细胞与环境的屏障，保持细胞内部条件相对稳 定。是选择性渗透的通道，允许特定物质进出细胞，限制 其他物质进出细胞。是细菌产能代谢的重要部位，呼吸作用和光合作用的 许多反应均在细胞膜上进行。是细菌鞭毛的着生部位，鞭毛的基粒着生在细胞膜上。是细菌受体分子的分布部位，可对环境信号作出响应。,32,2020/2

15、/28,选择性渗透,33,2020/2/28,蛋白质镶嵌,能量储存细胞膜的主要功能（引自Madigan M T et al,2006）,2.间体,间 体(mesosome)，是细胞质膜内陷形成的一 个或数个较大而不规则的 层状、管状或囊状结构。,间体苛求芽孢杆菌(Bacillus fastidious）的间体（引自Prescott L M et al,2002）,间体功能:类似真核细胞的线粒体，与能量代谢有关；类似真核细胞的内质网，与物质运输有关；还与细胞壁形成、染色体复制及其在子细胞中的分配有 关。,35,2020/2/28,（三）细胞核和质粒位于细胞质内、无核膜包围的核区，称为原始形态的核

16、(primitiveformnucleus)，简称原核或拟核(nucleoid)。在正常情况下，一个细菌拥有一个核区；其中只含一条染 色体，它的主要成分是DNA，也有少量RNA和蛋白质，但 不含真核生物所具有的组蛋白。一般染色体 DNA呈环形，总长约0.253mm。细菌生长活跃时，一个细菌也会出现 24个核区。原核携带了细菌的遗传信息，是其控制新陈代 谢、生长发育和遗传变异的中心。,36,2020/2/28,细菌的染色体和质粒（引自叶创兴等，2006）,37,2020/2/28,除染色体DNA外，细菌细胞内还有一种能自我复制的环 状DNA分子，称为质粒（plasmid）。质粒分子较小，约(2100)106；数目较多，每个菌体的质粒数为1至数个；质粒不为细菌生存所必需，质粒丢失不影响细菌生活，但质 粒赋予细菌某些特殊性状，如致育性、抗药性、对某些化学 物质的降解性。,38,2020/2/28,（四）细胞质及其内含物1.细胞质细胞质（cytoplasm）是细胞膜内除核以外的无色透 明的胶体物质。细胞质的主要成分是蛋白质、核酸、脂类、多糖、无机盐和水，其中水占整个细菌质量的 70%。幼龄 细