原核微生物的细胞形态及繁殖方式.ppt
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1、第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式 参考书: (1)微生物学教程(第二版),周德庆 ,高等教育出版社,2002,第一章 (2) 微生物生物学,杨苏声、周俊初 ,科学出版社,2004,第二章 第十三章:微生物物种的多样性 第二章:微生物的纯培养与显微技术 常见的原核微生物 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式 一、细菌(狭义、广义) 二、螺旋体 三、粘细菌 四、放线菌 五、蓝细菌 六、蛭弧菌 七、衣原体、支原体、立克次氏体 八、古生菌 原核微生物的分类地位 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式 三域系统 古生菌在进化谱系上与真细菌及真核生物相互并
2、列,且与后者关系更近,而其细胞构造却与真细 菌较为接近,同属于原核生物。 一、细菌 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(一) 狭义的细菌指细胞细短(直径约 0.5m,长度0.55 m)、胞壁 坚韧、通常以二分分裂来繁殖的原 核生物。 狭义的细菌即我们常说的四大类微 生物之一细菌 1、细菌的基本形态 2、细菌的其它形态 3、细菌的繁殖方式 1、细菌的基本形态 (1)球菌(coccus) (2)杆菌(rod) (3)螺旋菌(spirilla ) 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(一) (1)球菌 细胞个体呈球形或椭圆形,不同种的球菌 形成不同的排列方式,常被作为分类依据 。 微球菌(mi
3、crococcus) 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(一) 葡萄球菌(staphylococcus) 链球菌(streptococcus) 八叠球菌(sarcina) 四联球菌(tetrads) 双球菌(diplococcus) 排列方式与细胞分裂的方式有关 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(一) 金黄色葡萄球菌 (Staphylococcus aureus) 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(一) 神奇的球菌:耐辐射奇球菌 超强的抗辐射能力,在极端环境下可存活 ; 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(一) 耐辐射奇球菌抵抗辐射的重要分子机制 第四章 原核微生物的细胞形
4、态及繁殖方式(一) 耐辐射奇球菌的应用 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(一) 实际应用:无致病性,可用于辐射 环境下的生物修复 参考文献: Daly M.J. et al (2000), Engineering radiation- resistant bacteria for environmental biotechnology, Current Opinion in Biotechnology , 11 : 280285 已完成基因组测序及分析 生物理论应用:DNA 损伤修复 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(一) 耐辐射奇球菌的分类学地位 细菌 (真细菌) 螺旋体 绿色非
5、 硫细菌 革兰氏阳 性细菌 变形杆菌 蓝细菌 黄杆菌 热袍菌 产液菌 盐杆菌 甲烷八 叠球菌 甲烷杆菌 甲烷 球菌 热球菌 热变形菌 热网菌 热源体 内变形虫 黏菌 动物 真菌 植物 纤毛虫 鞭毛虫 毛滴虫 微孢子虫 双滴虫 古生菌 (古细菌) 真核生物 全生命系统树 耐辐射 奇球菌 古老起源 天外来客? (2)杆菌 细胞呈杆状或圆柱形,一般其粗细(直 径)比较稳定,而长度则有所变化,其 种类最多; 杆菌的排列方式常因生长阶段和培养条 件而发生变化,一般不作为分类依据 与分裂方式有关。 思考题:为什么杆菌的排列方式一般不作为分 类依据与分裂方式有关? 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(一
6、) 杆菌照片 乳杆菌 大肠杆菌 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(一) 细菌细胞形态受环境条件的影响 培养时间 培养温度 培养基组成 老培养物会出现衰颓形,异常形态;但 转移到新鲜培养基中又恢复正常。 生长条件适宜、幼龄时,形态正常且 整齐; 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(一) 细菌细胞形态受环境条件的影响 25培养37培养,绿脓菌 素 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(一) 细菌细胞形态受环境条件影响的原因 与细菌的代谢有关 衰颓形:营养缺乏,自身代谢废物 积累过多,细胞衰老 畸形:外界理化因素刺激,阻碍了细 胞的发育,从而引起形态的异常变化 。 第三章 原核微生物的细
7、胞形态及繁殖方式(一) (3)螺旋菌 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(一) 螺菌(spirillum) 弧菌(vibrio) 弧菌(vibrio) 霍乱弧菌费氏弧菌 群体感应(quorum sensing) 细菌细胞间存在信息交流 参考文献: Miller, M.B. et al(2001) QUORUM SENSING IN BACTERIA, Annu. Rev. Microbiol. , 55 : 165-199 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(一) 弧菌:菌体只有一个弯曲,其程度不足一圈, 形似“C”字或逗号,鞭毛偏端生。 螺旋菌 螺旋菌(spirillum):菌体回转
8、如螺旋,螺旋 数目和螺距大小因种而异。鞭毛二端生。细胞 壁坚韧,菌体较硬。 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(一) 2、细菌的其他形态 (1)柄细菌 prosthecae bacteria (2)丝状细菌 (3)支原体 mycoplasma 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(一) (1)柄细菌prosthecae bacteria 细胞上有柄(stalk)、菌丝(hyphae) 、附器(appendages)等细胞质伸出物, 细胞呈杆状或梭状,并有特征性的细柄。 异常分裂 生活在水环境中 磷源限制条件下,柄变细长。 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(一) (2)丝状细菌 球衣
9、菌 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(一) (3)支原体mycoplasma 无细胞壁的支原体 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(一) 支原体的多形态 “油煎蛋”似的小菌落 3、细菌的繁殖方式 (1)均等分裂 二分分裂 复分裂(蛭弧菌) (2)不均等分裂 异型分裂 出芽繁殖 第三章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(一) 参考文献: Reisenauer, A.et al, (1999) Bacterial DNA Methylation: a Cell Cycle Regulator? , J. Bacteriol. , 181:5135-5139 (2)特殊方式:不均等分裂 不均
10、等分裂(柄细菌) 参见Prescott Microbiology ,chapter22, p492 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(一) 其他的不均等分裂(出芽) 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(一) 真细菌的有性繁殖 细菌的接合作用 :遗传信息的转 移和重组过程 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(一) 二、螺旋体 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(二) 参见教材 p362 曾被误认为是 介于原生动物 与细菌之间的 一类微生物。 现在公认为是 特殊的细菌( 广义)。 螺旋体是一类菌体细长并弯曲成螺旋状的单 细胞原核微生物,革兰氏阴性,一般宽 0.13m,长3500m
11、,菌体柔软,通过轴 丝运动,以二分裂方式进行繁殖; 螺旋体的结构 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(二) 螺旋体细胞由3部分组成:原生质柱(?, protoplasmic cylinder)、轴丝(axial fibrils)、外 鞘(outer sheath)。 轴丝的结构、化学组成及着生方式与细菌的 鞭毛相似,螺旋体的运动和轴丝有关。 螺旋体的结构示意图 细菌的周生鞭毛 梅毒密螺旋体的临床鉴定 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(二) 根据螺旋体的生活方式,可把螺旋体分为 腐生型和寄生型两类。某些寄生型螺旋体 是致病菌。 螺菌与螺旋体的区别 螺旋菌(spirilla)螺旋体( s
12、pirochetes) 共同点 螺旋状螺旋状 G-G- 不同点 细胞刚性细胞柔性 双端生鞭毛周质鞭毛(轴丝) 一般不致病病原菌 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(二) 螺旋体的分类地位特殊 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(二) 三、粘细菌 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(三) 标桩菌粘细菌 参见教材p372 生活史复杂,是原核生物中行为表现最复杂 的一个类群;其生活周期包括营养细胞和子实 体两个阶段; 子实体中有粘孢子休眠体。 粘细菌的特点 营养细胞是革兰氏阴性菌,好氧微生 物细胞,无鞭毛,以二分裂方式繁殖 ; 两大类群:子实体与食性 子实体:粘细菌与标桩菌 食性:溶纤维
13、亚群与溶菌亚群 子实体颜色鲜艳,光的诱导和光保 护作用。 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(三) 粘细菌的生活史 营养细胞杆状, 柔软,无鞭毛, 包裹在坚韧程度 不同的粘液层中 ,能运动; 粘孢子对干燥 、声波振荡、紫 外线和热的抗性 较强,单个子实 体中可能含有109 个粘孢子 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(三) 黏细菌子实体形成过程 粘细菌的特点 粘细菌的基因组在原核生物中是最大 的,约为9 ,45410 ,010 kb ,编码近 8000个基因,介于原核微生物和真核 微生物之间 。表现出行为的社会性,部分 与真核生物的相似性。 大肠杆菌:4.6106bp 酿酒酵母:13.
14、4106bp 两组分系统的数量与蛋白激酶组成 生物活性物质 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(三) 、放线菌概述 无性繁殖、遗传特性以及分子生物学证据 游动放线菌的鞭毛与细菌鞭毛结构相似 。 细胞壁组成与细菌类似(含肽聚糖、磷壁 酸、DAP),革兰氏阳性菌、噬菌体形状; 细胞的结构与细菌基本相同,细胞质内无 细胞器的分化;没有核膜 概念的演变 :介于细菌与丝状真菌之间 丝 状的革兰氏阳性菌 菌落呈放射状;可形成分枝菌丝,单细胞, 以孢子繁殖; 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(四) 放线菌概述 GC含量高;不同放线菌细胞壁的组成 有较大差别,是放线菌分类的重要标准 ; 好氧与陆生性
15、较强; 与细胞结构相关 抗生素 Waksman , 1952年获得诺贝尔奖; 青霉抑制细菌的生长(偶然) 微生物 之间的拮抗关系 主动筛选抗生素产生菌 抗生素的定义 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(四) 放线菌概述 物质转化与固氮,生产酶制剂与维生素 ; 放线菌可分为腐生型和寄生型两类生 活类型。 腐生型菌在自然界的物质循环中起着十 分重要的作用,而寄生型菌可引起动物、植 物得病。如诺卡氏菌病与马铃薯疮痂病。 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(四) 孢子萌发 长出营养菌丝 产生气生菌丝 分化出孢子丝 孢子成熟 2、链霉菌 营养(基内,一级)菌丝:生 长在培养基内,具营养吸收、 排
16、泄代谢废物的功能,色泽较 淡,较细。 气生(二级)菌丝:由营养菌 丝向空中生长出的分枝菌丝, 色泽较深,较粗。 孢子丝:菌丝逐步成熟时,由 气生菌丝分化成熟为孢子丝, 产生分生孢子。 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(四) 链霉菌的形态特征 链霉菌已有一定的形态分化,它的形 态特征是其分类的重要依据,包括菌落 特征与细胞特征。 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(四) 放线菌菌落特征 放线菌细胞的孢子形态 放线菌细胞的孢子 丝形态 土腥味素 第四章 原核微生物的细胞形态及繁殖方式(四) 组合生物技术在抗生素研究中的应用 阐明 作用机 理 参见“Microbiology”, Lansi
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