原核微生物hao (2).ppt
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1、第一章 原核微生物,微生物,古生菌(Archaea) 细菌(Bacteria),真菌(酵母、霉菌、蕈菌等)、 单细胞藻类、 原生动物等,非细胞型:病毒,细胞型,原核微生物,真核微生物,古生菌在进化谱系上与真细菌及真核生物相互并列,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。,第一节 细 菌 形态大小、 基本结构、特殊结构 群体形态 第二节 放线菌 形态结构 繁殖方式,第一节 细菌(bacteria),一、细胞的形态构造,(一)形态和染色,球状,杆状,螺旋状,基本形态,一、细胞的形态构造及其功能,(一)形态和染色,1、球状,细胞个体呈球形或椭圆形,不同种的球菌在细胞分 裂时
2、会形成不同的空间排列方式,常被作为分类依据。,一、细胞的形态构造及其功能,(一)形态和染色,2、杆状,细胞呈杆状或圆柱形,一般其粗细(直径)比较 稳定,而长度则常因培养时间、培养条件不同而有较 大变化。,枯草芽孢杆菌,地衣芽孢杆菌,铜绿假单胞菌 (绿脓杆菌),结核分枝杆菌,炭疽病的病原菌 -炭疽杆菌,破伤风梭菌,一、细胞的形态构造及其功能,(一)形态和染色,3、螺旋状,弧菌,螺旋菌,螺旋体菌,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。,蛭弧菌,霍乱弧菌,螺旋菌:,菌体回转如螺旋,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。,螺旋体菌:,
3、菌体柔软,用于运动的类似鞭毛的轴丝位于细胞外鞘内。,梅毒密螺旋体,4、大小与重量,细菌的大小测量单位是um,大小的测量方法,显微镜测微尺,显微照相后根据放大倍数进行测算,5、染色,由于细菌细胞微小又透明,一般先要经过染色才能作显微观察,革兰氏染色法,细菌染色,鉴别染色法,简单染色法,负染色:,正染色,死菌,活菌,抗酸性染色法,芽孢染色法,姬姆萨染色法,荚膜染色法,用美蓝或TTC等作活菌染色,(二)细胞的构造,一般结构:一般细菌都有的构造,特殊结构:部分细菌具有的或 一般细菌在特殊环境下才有的,1、细菌细胞的一般构造,细胞壁(cell wall)是位于细胞表面,内侧紧贴细 胞膜的一层较为坚韧,略
4、具弹性的细胞结构。约占干 重的1025%,(1)细胞壁(cell wall),不同细菌细胞壁的化学组成和结构不同,通过革兰氏染色法可将所有的细菌分为革兰氏阳性(G+)和革兰氏阴性(G-)。,细菌细胞壁的结构,1)革兰氏阳性菌细胞壁:由肽聚糖和磷壁酸组成,磷壁酸:占40%。G+菌所特有,其主链由数十个磷酸甘油或磷酸核糖醇组成,有的还有由DAla和还原糖组成的侧链。,肽聚糖: 占3070% ,不同菌种中肽聚糖(肽链)组分不同。,1、细胞壁,1)革兰氏阳性细菌的细胞壁,A、肽聚糖,由四个氨基酸分子按L型 与D型交替方式连接而成,双糖单位中的-1,4-糖苷键很容易被 溶菌酶(lysozyme)所水解,
5、从而引起 细菌因肽聚糖细胞壁的“散架”而死亡。,G+菌细胞壁化学组成以肽聚糖(peptidoglycan)为主。这是原核微生物所特有的成份,占细胞壁物质总量的40-90%。,B.磷壁酸 又名垣酸,是大多数G+菌所特有的成分,约占细胞壁成分的10%。,2)革兰氏阴性的细胞壁成分,G-细胞壁的组成和结构比G+更复杂。主要成份为:脂多糖、磷脂、脂蛋白、肽聚糖。,(3)G+ 细菌与G -细菌细胞壁的比较,G-有肽聚糖,仅占细胞壁干重的5-10%。肽聚糖结构与G+相同,但短肽尾中的号位上L-Lys往往被其他二氨酸取代,外壁层是G细菌细胞壁所特有的结构它位于壁的最外层,化学成分为脂多糖、磷脂和若干种外蛋白
6、。,古生菌的细胞壁,These Archaea species live in extreme heat near deep sea vents.,大多为嗜极菌 除热原菌属没有细胞壁以外,其余都具有与真细 菌功能相似的细胞壁 细胞壁中含有假肽聚糖、糖蛋白或蛋白质,-1,3糖苷键不被溶菌酶水解,N-乙酰葡糖胺和N-乙酰塔罗糖胺糖醛酸交 替连接而成,连在后一氨基糖上的肽尾由 L-glu、L-ala和L-lys三个L型氨基酸组成, 肽桥则由L-glu一个氨基酸组成。,3)细胞壁缺陷细菌:,缺壁突变L型细菌 实验室或宿 主体内形成 基本去尽原生质体(G+) 缺 壁 人工去壁 细 菌 部分去除球状体(G
7、-) 在自然界长期进化中形成支原体,a.L型细菌(L-form of bacteria),细菌在某些环境条件下(实验室或宿主体内)通过自 发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷变异型。,因英国李斯德(Lister)预防研究所首先发现而(1935年,念珠状链杆菌 Streptobacillus moniliformis),大肠杆菌、变形杆菌、葡萄球菌、链球菌、分枝杆菌和霍乱弧菌等 20多种细菌中均有发现,被认为可能与针对细胞壁的抗菌治疗有关。,特点:,没有完整而坚韧的细胞壁,细胞呈多形态;,有些能通过细菌滤器,故又称“滤过型细菌”;,对渗透敏感,在固体培养基上形成“油煎蛋”似 的小菌落(直径在0.
8、1mm左右);,b.原生质体(protoplast),在人为条件下,用溶菌酶处理或在含青霉素的培养基中培养而 抑制新生细胞壁合成而形成的仅由一层细胞膜包裹的,圆球形、 对渗透压变化敏感的细胞,一般由革兰氏阳性细菌形成。,特点:,对环境条件变化敏感,低渗透压、振荡、离心甚至 通气等都易引起其破裂;,有的原生质体具有鞭毛,但不能运动,也不被相应 噬菌体所感染;,在适宜条件(如高渗培养基)可生长繁殖、形成菌 落,形成芽孢。及恢复成有细胞壁的正常结构。,比正常有细胞壁的细菌更易导入外源遗传物质,是 研究遗传规律和进行原生质体育种的良好实验材料。,c.球状体(sphaeroplast),采用上述同样方法
9、,针对革兰氏阴性细菌处理后而获 得的残留部分细胞壁(外壁层)的球形体。与原生质 体相比,它对外界环境具有一定的抗性,可在普通培 养基上生长。,4)革兰氏染色,C.Gram(革兰)于1884 年发明的一种鉴别不同类 型细菌的染色方法。,用碱性染料结晶紫对菌液涂片进行初染,用碘溶液进行媒染,其作用是提高染料和细 胞间的相互作用从而使二者结合得更牢固。,用乙醇或丙酮冲洗进行脱色。在经历脱色后 仍将结晶紫保留在细胞内的为革兰氏阳性细 菌,而革兰氏阴性细菌的结晶紫被洗掉,细 胞呈无色。,用一种与结晶紫具有不同颜色的碱性染料对 涂片进行复染。例如沙黄,它使原来无色的 革兰氏阴性细菌最后呈现桃红到红色,而革
10、 兰氏阳性细菌继续保持深紫色,( 2)细胞膜,1)细胞膜概念:,细胞质膜(cytoplasmic membrane),又称质膜 (plasma membrane)、细胞膜(cell membrane)或内膜 (inner membrane),是紧贴在细胞壁内侧、包围着细胞 质的一层柔软、脆弱、富有弹性的半透性薄膜,厚约78 nm,由磷脂(占20%30%)和蛋白质(占50%70%) 组成。,2)细胞膜的生理功能:,选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送;,是维持细胞内正常渗透压的屏障;,合成细胞壁和糖被的各种组分(肽聚糖、磷壁酸、LPS、 荚膜多糖等)的重要基地;,膜上含有氧化磷酸化或
11、光合磷酸化等能量代谢的酶系, 是细胞的产能场所;,是鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位;,3)间体(mesosome,或中体):,细胞质膜内褶而形成的囊状构造, 其中充满着层状或管状的泡囊。 多见于革兰氏阳性细菌。,青霉素酶分泌、DNA复制、分配以及细胞分裂有关,“间体”仅是电镜制片时因脱水操作而引起的一种赝像,细胞质的主要成分为核糖体、贮藏物、多种酶类和中间代 谢物、质粒、各种营养物和大分子的单体等,少数细菌还 有类囊体、羧酶体、气泡或伴孢晶体等。,( 3)、细胞质和内含物,1)概念:,细胞质(cytoplasm)是细胞质膜包围的除核区外 的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。含水量约
12、80%。,核糖体是细胞质中的一种核糖核蛋白的颗粒状物质, 由核糖核酸(60%)和蛋白质(40%)组成,常以游离状 态或多聚核糖状态分布于细胞质中。其沉降系数均 为70s。它是蛋白质的合成场所。,2)核糖体(ribosomes),3)贮藏物(reserve materials):,聚-羟丁酸(poly-hydroxybutyrate, PHB),巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)在含乙酸或 丁酸的培养基中生长时, 细胞内贮藏的PHB可达其 干重的60%。,类脂性质的碳源类贮藏物,贮藏物是一类由不同化学成分累积而成的不溶性沉淀颗粒, 主要功能是贮存营养物。,多糖类贮藏物,在真细
13、菌中以糖原为多 糖原粒较小,不染色需用电镜观察, 用碘液染成褐色,可在光学显微镜下看到。,糖原粒 淀粉粒,有的细菌积累淀粉粒,用碘液染成深兰色。,异染粒(metachromatic granules),颗粒大小为0.51.0m,是无机偏磷酸的聚合物, 一般在含磷丰富的环境下形成。 功能是贮藏磷元素和能量,并可降低细胞的渗透压。,在暗视野显微镜下看到的 迂回螺菌(Spirillum volutans) 异染粒(迂回体),藻青素(cyanophycin),一种内源性氮源贮藏物,同时还兼有贮存能源的作用。 通常存在于蓝细菌中。,由含精氨酸和天冬氨 酸残基(1:1)的分枝 多肽所构成,分子量 在250
14、00125000。,硫粒(sulfur globules),很多真细菌在进行产能代谢或生物合成时,常涉及对还原性的硫化物如H2S, 硫代硫酸盐等的氧化。 在环境中还原性硫素丰富时,常在细胞内以折光性很强的硫粒的形式积累硫元素。 当环境中环境中还原性硫缺乏时,可被细菌重新利用。,4)气泡(gas vocuoles),许多光合营养型、无鞭毛运动的水生细菌中存在的 充满气体的泡囊状内含物,大小为0.21.0m75nm, 内由数排柱形小空泡组成,外有2nm厚的蛋白质膜包 裹。,功能:调节细胞比重以使细胞漂浮在最适水层中获取光能、O2和营养物质,( 4)、核区(nuclear region or are
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