第二三四章微生物的类群.ppt
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1、第二章 微生物主要类群的形态、结构和功能,主要内容 微生物类群概述 第一节 细菌 第二节 放线菌 第三节 其他原核生物 第四节 酵母菌 第五节 霉菌 第六节 蕈菌 第七节 病毒,微生物类群概述,根据微生物的细胞结构可分为:,第一节 细 菌,一、细菌的形态 二、细菌细胞的大小 三、细菌的细胞构造 四、细菌的繁殖方式,细菌的群体形态,细菌的个体形态构造及其功能,细菌的三种基本形态: 球状、杆状和螺旋状,一.细菌的形态,自然界中哪种最多?,最多,其次,最少,(1)单球菌 分裂后的细胞分散而单独存在的球菌. 如尿素微球菌(Micrococcus ureae),(2)双球菌 分裂后两个球菌成对排列的为双
2、球菌. 如肺炎双球菌 (Diplococcus pneumoniae),(3)链球菌 分裂是沿一个平面进行,分裂后细胞排列成链状. 如乳链球菌 (Streptococcus lactis),链球菌,链球菌,(4)四联球菌 分裂是沿两个相垂直的平面进行,分裂,分裂后每四个细胞在一起呈田字形. 如四联微球菌 (Micrococcus tetragenus),(5)八叠球菌 按三个互相垂直的平面进行分裂后,每八个球菌在一起成立方体形. 如藤黄八叠球菌 (Sarcina ureae),八叠球菌,(6)葡萄球菌 分裂面不规则,多个球菌聚在一起,像一串串葡萄。 如金黄色葡萄球菌(Staphylococcu
3、s aureus),葡萄球菌,葡萄球菌,球菌的分裂方式,2.杆菌 杆菌是细菌中种类最多的类型,因菌种不同,菌体细胞的长短、粗细等都有所差异。,短杆菌,长杆菌,梭状芽孢杆菌,大肠杆菌,大肠杆菌,大肠杆菌的培养特征,棒状杆菌,大肠杆菌,梭状芽孢杆菌(腐肉中毒),螺旋菌,弧菌,螺旋体,3、螺旋菌,螺旋菌的排列方式,弧菌,螺菌,螺旋体,弯曲1,2弯曲6,螺旋菌,细菌的特殊形态,二、 细 菌 的 大 小,测量方法:测微尺 长度单位:微米 表示方法: 球菌:直径 杆菌:长*宽 螺菌:长*宽,三、细菌的细胞结构,基本结构: (一般结构),特殊结构: 可变结构,指一般细菌都有的结构, 例如细胞壁、细胞膜、细
4、胞质、核质体和内含物等,指某些细菌在生长的特定阶段所形成的结构,例如,芽孢、鞭毛和荚膜等,细菌细胞结构,鞭毛,菌毛,性菌毛,芽孢,微荚膜,荚膜,粘液层,糖被,特殊构造,细胞壁,细胞膜,间体,核区,内含物,一般构造,细菌细胞的模式构造,3.细菌细胞的结构,核糖体,(一)细菌细胞的基本结构,1、细胞壁 细胞壁是位于菌体的最外层,内侧紧贴细胞膜的一层无色透明,坚韧而有弹性的结构。 (1)细胞壁的功能 维持菌体外形; 协助鞭毛运动; 保护细胞免受外力损伤; 为正常细胞分裂所必需; 阻止有害物质进入细胞; 与细菌的抗原性致病性和对噬菌体的敏感 性密切相关。,(2)细胞壁的化学组成与结构 革兰氏染色法 细
5、胞壁化学组成与结构 革兰氏染色的机理,革兰氏染色法:,革兰氏染色法是细菌细胞的复合染色法,由丹麦医生Hans Christian Gram于1884年创立。 基本步骤: 涂片固定 结晶紫初染1min 碘液媒染1min95%乙醇脱色0.5min 番红复染2min 结果: 革兰氏阳性菌紫色 G+ 革兰氏阴性菌红色 G,A,B,B,B,A,B,A,A,(1)初染(结晶紫60S),革兰氏染色程序和结果,A,B,B,B,A,B,A,A,革兰氏染色程序和结果,(2)媒染剂(碘液60S),A,B,B,B,A,B,A,A,革兰氏染色程序和结果,(3)脱色(95%乙醇30S),A,B,B,B,A,B,A,A,革
6、兰氏染色程序和结果,(4)复染(蕃红120S),A:革兰氏阳性细菌G+,B:革兰氏 阴性细菌G,(1)初染(结晶紫60S) (2)媒染剂(碘液60S) (3)脱色(95%乙醇30S) (4)复染(蕃红120S),细胞壁的结构 ( G+细菌与G细菌细胞壁构造的比较),革兰氏阳性细菌(G+),革兰氏阴性细菌(G),肽聚糖,肽聚糖,外膜,1)革兰氏阳性菌的细胞壁 G+菌细胞壁是一层,厚约2080nm ,由肽聚糖网架结构填充磷壁酸和少量脂类组成。其中肽聚糖含量高,约占细胞壁重的40%90%,且网状结构致密。 肽聚糖(peptidoglycan):由N-乙酰葡萄糖胺(NAG)、N-乙酰胞壁酸(NAM)和
7、短肽聚合而成的多层网状结构的大分子化合物。,磷壁酸:为多元醇(核糖醇或甘油)和磷酸的复合物。根据多元醇的种类不同可分为核糖醇型磷壁酸和甘油型磷壁酸两类。一般只有G+菌的肽聚糖层网架结构中填充有磷壁酸。,2)革兰氏阴性菌的细胞壁 G-菌细胞壁分两层,厚约10nm,外层为脂蛋白和脂多糖层,内层为肽聚糖层。肽聚糖含量低,约占细胞壁干重的5%10%,且网状结构疏松。,细胞壁的化学组成,革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌细胞壁成分比较,细菌细胞壁的结构,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
8、聚糖: 占3070% ,不同菌种中肽聚糖(肽链)组分不同。,细菌细胞壁的结构,革兰氏阴性菌细胞壁:分内壁层和外壁层。,内壁层:紧贴胞膜,仅由12层肽聚糖分子构成,占细胞壁干重5 10%,无磷壁酸。,外壁层:位于肽聚糖层的外部。 脂多糖; 脂蛋白、 包括: 蛋白质层: 基质蛋白、 外壁蛋白; 磷脂.,革兰氏染色原理: 第一步:结晶紫使菌体着上紫色 第二步:碘和结晶紫形成大分子复合物,分子大,能被细胞壁阻留在细胞内。 第三步:酒精脱色,细胞壁成分和构造不同,出现不同的反应。 G+ 菌:细胞壁厚,肽聚糖含量高,交联度大,当乙醇脱色时,肽聚糖因脱水而孔径缩小,故结晶紫-碘复合物被阻留在细胞内,细胞不能
9、被酒精脱色,仍呈紫色。 G菌:肽聚糖层薄,交联松散,乙醇脱色不能使其结构收缩,因其含脂量高,乙醇将脂溶解,缝隙加大,结晶紫-碘复合物溶出细胞壁,酒精将细胞脱色,细胞无色,沙黄复染后呈红色。,2 细胞质膜,主要由磷脂双分子层和蛋白质构成。,磷脂分子,极性头,非极性尾,细胞膜的生理功能: 控制细胞内外物质的运送、交换; 维持细胞内正常的渗透压; 参与合成膜脂、细胞壁各种组分和荚膜; 参与产能代谢; 分泌功能;,3 间体,是质膜向内延伸的膜结构,它是一种由细胞膜内褶而形成的囊状构造,其内充满着层状或管状的泡囊。推测可能有如下一些功能: 相当于真核细胞的线粒体; 相当于真核细胞的内质网; 与细胞壁的合
10、成有关; 可能与核分裂有关。,比较原核细胞的核区与真核细胞的细胞核,(1)核区(nuclear region),蓝细菌,细菌,思考:为什么通过革兰氏染色G+呈兰色,G-呈红色?,脱色剂-95%乙醇为脂溶剂破坏G的外膜、肽聚糖层和细胞质膜,于是被乙醇溶解的结晶紫和碘的复合物从细胞中渗漏出来,当再用藩红复染时,显现红色。 但在G+细胞中,乙醇使厚的肽聚糖层脱水,导致孔隙变小,由于结晶紫和碘的复合物分子较大,不能通过细胞壁,保持紫色。,二)细菌细胞的特殊结构: 1 鞭毛,1)概念: 某些微生物表面由细胞内生出的细长、波曲的结构。,2)鞭毛的观察: 从固体培养基上的菌落形态判断 光学显微镜(悬滴法)
11、光学显微镜 特殊鞭毛染色 电镜 半固体穿刺培养,3.鞭毛的着生方式,2 荚膜: 根据糖被的形状和厚度的不同,将荚膜分为四类:,(大)荚膜: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:0.2m。 微荚膜:粘液状物质较薄,厚度:0.2m,与细胞表面牢固结合。 粘液层:粘液物质没有明显的边缘,比荚膜松散,可向周围环境中扩散,增大黏性。 菌胶团:包裹在细胞群体上的胶状物质。,荚膜折光率低,可进行负染色在光镜下观察。 产荚膜的细菌,在固体培养基上形成的菌落表面湿润、有光泽、边缘光滑,称为光滑型(S型)菌落; 不产荚膜的细菌,在固体培养基上形成的菌落表面干燥、粗糙,称为粗糙型(R型)菌落。,光
12、滑型(S型)菌落,粗糙型(R型)菌落,荚膜的观察:,荧光显微镜 负染色 特殊染色,荧光显微镜下的荚膜,1、荚膜富含水分,可保护细胞免于干燥; 2、能抵御吞噬细胞的吞噬; 3、为主要表面抗原(K抗原),是有些病原菌的毒力因子; 4、能保护菌体免受噬菌体和其他物质(溶菌酶和补体)的侵害; 5、是某些病原菌必须的粘附因子; 6、贮藏养料,是细胞外碳源和能源的储备物质,荚膜的生理功能,应用:荚膜也可以成为有价值的材料。如:葡聚糖荚膜已用于生产代血浆的主要成分右旋糖酐和葡聚糖凝胶制剂;从野菜黄单胞菌荚膜提取黄原胶,它是优良的食品添加剂,又是石油开采中优良的压浆剂;用产菌胶团的菌进行污水处理等; 通过荚膜
13、的血清学反应进行细菌鉴定(荚膜膨胀试验)。 危害:食品变质发粘;增强致病力;造成严重龋齿等。,荚膜与生产实践的关系,3 芽孢,概念: 某些细菌生长到一定阶段或在一定环境条件下,细胞的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、椭圆形或圆柱形的,对不良环境有较强抵抗力的特殊结构,称为芽孢。芽孢成熟后可自行从芽孢囊中释放出来。因芽孢的形成都是在细胞内,故又称内生孢子。,芽孢,芽孢囊,在杆菌中能形成芽孢的种类较多,在球菌和螺旋菌中只有少数菌种可形成芽孢。 产生芽孢的几个属: 芽孢杆菌属 梭状芽孢杆菌属 芽孢八叠球菌属,能形成芽孢的细菌种类,芽孢的结构,芽孢的外壁层厚而致密,主要成分为脂蛋
14、白,通透性差,不易着色。 核心含有大量的DNA、RNA、蛋白质酶等物质,还含有2,6吡啶二羧酸(DPA),DPA是芽孢特有的成分。一般以 DPACa的形式存在。 皮层主要含芽孢肽聚糖、 DPACa,皮层体积大,比较致密。 芽孢平均含水量低,约40%.,芽孢的组成和结构,芽孢有多层结构,主要包括孢外壁、芽孢衣、皮层和核心:,4、芽孢的形成过程,1、对高温、干燥、辐射、化学药物有强大的抵抗力。 2、含水量低、壁厚而致密,通透性差,不易着色,折光性强。 3、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。 4、一个芽孢萌发只产生一个营养状态的细胞。,芽孢的特性,芽孢的本质,既不是细菌生活周期
15、的必经阶段,也不是细菌繁殖的一种形式,又不是对环境的消极反应,而是一种生命形式,一种独立的休眠体。,研究芽孢的意义:,1、分类鉴定 2、保存菌种 3、分离菌种 4、生物杀虫 5、灭菌标准,四、细菌的繁殖 无性繁殖二分裂法,裂殖后形成子细胞与母细胞大小相等,称为同形裂殖,裂殖后形成子细胞与母细胞大小不相等,称为异形裂殖。,分子生物学研究表明:二分裂时,细菌DNA分子先复制,接着形成横隔,最后子细胞分离。,细菌的群体形态 (1)菌落形态 菌落的大小(mm) 颜色: 形状: 隆起形状: 边缘: 表面状态 质地 大小 透明度 (2)半固体菌苔特征 (3)液体培养特征,Streptomyces coel
16、icolor-1,铜绿假单孢,粘质沙雷氏菌,沙门氏菌,费氏志贺氏菌,第二节 放线菌,本节提要: 放线菌的概述 放线菌的形态构造 放线菌的繁殖 放线菌的菌落特征 放线菌的主要属,放线菌是一类介于细菌和真菌之间的单细胞生物.一方面,放线菌的细胞构造和细胞壁的化学组成与细菌相似,与细菌同属原核生物;另一方面,放线菌菌体呈纤细的菌丝状,而且分枝,又以外生孢子的形式繁殖,这些特征又与霉菌相似.放线菌菌落中的菌丝常从一个中心向四周辐射状生长,因此叫放线菌.,1、放线菌的概念,一、放线菌的概述,2、放线菌分布: 主要存在于含有机质丰富的中性或偏碱性的土壤中,在空气、淡水和海水等处也有一定的分布。 放线菌的生
17、活类型:腐生(多数) 寄生(少数),3、放线菌的应用: 能产生大量的、种类繁多的抗生素,到目前为止,已分离得到的放线菌产生的抗生素达4000种以上。 生产维生素和酶 进行甾体转化、烃类发酵和污水处理,4、放线菌的危害: 有的放线菌能引起人和动植物病害,如人类的皮肤病等。 有的放线菌能使水和食品变味,或破坏棉毛织品和纸张等。,二、放线菌的形态构造,大部分放线菌由分枝状的菌丝组成,菌丝大多无隔膜,属单细胞。菌丝的粗细与细菌中的杆菌宽度相近(1m左右)。革兰氏阳性。,菌丝,根据形态和功能不同可分为: 基内菌丝(营养菌丝) 气生菌丝 孢子丝。,光学显微镜下 观察到的放线菌,培养基内匍匐生长的菌丝,无隔
18、, 约 0.2-0.8m。 通常会产生水溶性或脂溶性色素。 功能:吸收营养,所以又称营养菌丝。,1. 基内菌丝,2. 气生菌丝,由营养菌丝长出培养基外,伸向空间的菌丝。略粗于基丝0.5-1.2m,也有色素产生。 功能:气生菌丝生长到一定阶段可分化出繁殖结构,即孢子丝。,3. 孢子丝 概念:可以形成孢子的菌丝(具分类价值), 功能:繁殖。 形态:直、波曲、螺旋 着生方式:丛生、轮生,放线菌孢子丝类型,垂 直,单轮(无螺旋),弯 曲,丛 生,松环、初级 螺旋钩状,松螺旋,紧螺旋,单轮(有螺旋),双轮(无螺旋),双轮(有螺旋),单轮生,螺旋状,放线菌孢子丝的光学显微镜图片,形态: 有圆、卵圆、柱状等
19、。 表面:或光滑或粗糙;有的还带有毛刺、鞭毛。 色素: 因种而异。,放线菌主要通过形成无性孢子的方式进行繁殖,也可借菌丝断片(液体培养时)进行繁殖。,无性孢子主要有以下三种: 分生孢子、孢囊孢子和横隔孢子。,三、放线菌的繁殖,1.分生孢子,在气生菌丝顶端形成成串或单个孢子,菌丝分裂形成。,在气生菌丝顶端或基内菌丝顶端膨大或盘卷缠绕形成孢子囊,在孢子囊内形成孢囊孢子。,孢囊:菌丝细胞在不同平面反复分裂,形成孢囊孢子.有的孢囊孢子可以丛毛运动。,2、孢囊孢子,3、横隔孢子,基内菌丝或气生菌丝横隔分裂形成,孢子常为球杆状,体积大小相似,又称节孢子或粉孢子。,放线菌的生活史,四、放线菌的菌落特征,1.
20、液体静止培养 表面常形成一层膜,2、固体培养基培养 菌落特征:质地致密、干燥、多皱、小而不蔓延、不易挑起,表面有放射状沟纹。,菌落形状:随菌种不同可有两类: (1)产生大量分枝状菌丝的菌种: 如链霉菌属(Strptomyces),菌丝发达、细、分枝多而且相互缠绕,和培养基结合紧密牢固,形成的菌落质地致密,表面呈绒状,坚实、干燥、多皱,菌落小而不蔓延,不易挑起或整个挑起。但当气生菌丝形成孢子丝、产生孢子后,菌落表面会发生变化 ,菌落呈絮状、粉状或颗粒状。,(2)不产生大量菌丝的菌种: 如诺卡氏菌属(Nocardia)形成的菌落,菌丝不发达,形成的菌落不致密,粘着力差,干燥,一般呈粉质,不易挑起,
21、挑之易碎。,放线菌的菌落特征(左图) A:诺尔斯氏链霉菌 B:皮疽诺卡氏菌 C:酒红指孢囊菌 D:游动放线菌 E:小单胞菌 F:皱双孢马杜拉放线菌,产抗菌素的放线菌的菌落特征(右图) A:卡特利链霉菌 B:弗氏链霉菌 C:吸水链霉菌金泪亚种 D:卡那霉素链霉菌 E:除虫链霉菌 F:生磺酸链霉菌,五、放线菌的主要属,1、链霉菌属 产生许多著名的抗生素,如链霉素、红霉素、四环素等。 2、诺卡氏菌属 烃类发酵,污水处理 ,产生抗生素(如万古 霉素、头孢菌等) 3、小单孢菌属 可产生多种抗生素,如庆大霉素、利福霉素等。 4、放线菌属 多为致病菌。,复习题: 1、什么是放线菌?放线菌有哪些应用? 2、什
22、么叫基内菌丝、气生菌丝和孢子丝?它们之间有何联系? 3、放线菌如何繁殖? 4、放线菌的菌落有何特点?,第三节 其他原核生物,一、 蓝细菌(Cyanobacteria) 蓝细菌曾属于蓝绿藻,原因是它的细胞内含叶绿素a,同植物、藻类一样进行放氧型光合作用。 这类微生物的细胞核是典型的原核,顾属原核生物界。 蓝细菌形态为单细胞球状、杆状或多细胞丝状。细胞直径从0.51.0m至60m,这是已知原核生物中最大的细胞。 蓝细菌细胞壁外有粘质层构成的鞘,可以滑行运动。细胞内含有光合作用色素。 蓝细菌是能进行固氮作用的光合自养细菌,因而能在极端贫瘠和恶劣的条件下生存,被认为是土壤形成的先驱生物。,二、立克次氏
23、体(Rickettsia) 是一类比细菌小的病原体,多为G-球菌或杆菌,在不同宿主中或不同发育阶段表现不同形状。除个别(如Q热立克次氏体)外均不能通过细菌过滤器。其主要特点是: 1致病性强 往往通过节肢动物传染给人类或其他哺乳动物使致病。如斑疹热病和落矶山斑疹伤寒。 2细胞膜疏松而渗漏性大 因而必须专性活细胞内寄生,不能在普通培养基上培养。可通过接种敏感动物的方法得到纯培养。,三、衣原体(Chlamydia) 是一种能通过细菌过滤器、G-、仅能在脊椎动物细胞质内繁殖并致病、具特殊生长周期的原核微生物。其特点是: 1是一类“能量寄生物” 即体内缺乏完整的酶系,必须依靠寄主细胞提供。因而离开寄主细
24、胞则不表现生命活力。 2不经过节肢动物 而是在脊椎动物间直接传染,引起疾病。如沙眼衣原体、性病淋病肉芽肿衣原体等;在动物体内还可引起肺炎、多发性关节炎、胎盘炎、肠炎等疾病。 3在细胞内有一定的发育阶段 即由细小、细胞壁坚韧的具传染性的原基体,变成较大的胞壁薄的非传染型,然后再形成致密的具传染性的原基体。,四、支原体(Mycoplasma) 是一类介于细菌和立克次氏体之间的G-原核微生物。是已知的能独立生活的最小生物。广泛分布于土壤和动物体内,多数致病,如胸膜肺炎、猪气喘病、鸡呼吸道疾病等;少数腐生。其特点是: 1无细胞壁,因而细胞柔软而形态多变,具有高度多形性,能通过细菌过滤器。 2在含血清的
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- 第二 三四 微生物
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