021第二章原核生物的形态和构造第一节细菌.ppt
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1、广东海洋大学 农学院生物技术系 2007-2008第二学期,授课班级:环境科学1061,授课教师:易润华,第二章 原核生物的形态和构造,第一节 细菌,细菌是一类细胞细短(直径约0.5um,长约0.55um)、结构简单、胞壁坚韧,多以二分裂方式繁殖和水生性较强的原核生物。,一、细菌的形态构造和染色 1. 细菌的菌体形态和染色 细 菌的基本形状为球状、杆状、螺旋状(及弧状)三种类型,分别称为球菌、杆菌、螺旋菌(弧菌)。,spherical coccus,Rod-shaped bacillus,spirillum,细菌的菌体形态,(1)球菌 呈球状或拟球状,球菌分裂以后产生新的细胞保持一定的排列方式
2、,是分类和鉴定的重要依据。 球菌分单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌、葡萄球菌。,细菌的菌体形态,(2)杆菌 杆菌的形状差异显著,有些杆菌很长呈园柱状,称为长杆菌,有些较短而粗称为短杆菌,有些短到接近椭圆形,与球菌不容易区分。有的杆菌的一端有平截,有的较尖。 杆菌分:单杆、双杆、链状。,细菌的菌体形态,细菌的菌体形态,(3)螺旋菌(弧菌) 螺旋状的细菌,称为螺旋菌(spirilla) 若螺菌菌体较为坚硬有26个弯曲环,称为螺菌(spirillum) 若只有一个弯曲呈弧形即螺旋不足1环的细菌称为弧菌(Vibrio) 若旋转周数多(通常超过6环),体长柔软的螺旋状细菌称为螺旋体(spiro
3、chaeta),细菌的菌体形态,Leptospria interrogans,细菌的特殊形态,细菌的菌体形态,影响细菌形态的因素: 培养时间、培养温度、培养基成分、浓度、pH值等环境条件对细菌形态都有明显的影响。 一般处于幼龄阶段和生长条件适宜时,细菌形态正常、整齐,表现出特定的形态。 在较老的培养物中,或不正常的条件下,细胞常出现不正常形态,尤其是杆菌,有的细胞膨大,有的出现梨形,有的产生分枝,有时菌体显著伸长以至呈丝状等异常形态。若将它们转移到新鲜培养基中或适宜的培养条件下又可恢复原来的形态。,细菌的菌体形态,细菌的菌体染色 细菌微小透明,需染色后借助显微镜观察 度量单位:微米(m) 表示
4、的方法 球菌:直径 杆菌: 宽长 螺菌: 宽、长、螺距 染色的方法,细菌的菌体染色,2. 细菌的构造 (1)一般构造 细胞壁 细胞膜 细胞质和内含物,细菌的构造,细胞壁,基本成分:肽聚糖 作用:固定外形和保护细胞 不同细菌,细胞壁结构不同 G菌 G菌,细菌的构造,细胞壁的功能 保护细胞,维持菌形,免受外力的损伤; 具有抗原性致病性对抗生素和噬菌体的敏感性; 与胞膜一起完成细胞内外物质交换,阻拦大分子物质进入细胞,保护细胞免受有害物质的损伤; 为正常细胞生长、分裂所必需 ; 鞭毛运动的支点。,细菌的构造,G菌的细胞壁 特点: 厚度大(2080nm)、化学组成简单 由肽聚糖(90)和磷壁酸(10)
5、组成 肽聚糖 又称粘肽、胞壁质或粘质复合物,是真细菌细胞壁的特有成分 肽聚糖由肽和聚糖组成,细菌的构造,聚糖由N乙酰葡糖胺(NAM)和N乙酰胞壁酸(NAG)两种单糖互相间隔连接成长链,交织成网格状分子,形成致密的网套覆盖整个细胞。,1,4糖苷键,细菌的构造,肽聚糖单体由3部分组成 双糖单位: N乙酰葡糖胺(Nacetylglucosamine, NAM)和N乙酰胞壁酸(N-acetylmuramic acid, NAG)通过1,4糖苷键相连 四肽尾:4个氨基酸按L型与D型交替连接 肽桥:一般为5个氨基酸组成的多肽,细菌的构造,磷壁酸(teichoic acid) 结合在革兰氏阳性细菌细胞壁上的
6、酸性多糖,主要成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸 壁磷壁酸 膜(脂)磷壁酸,磷壁酸的功能: 使细胞壁带负电,利于吸附Mg2,维持酶活。 防止细胞自溶 提供噬菌体的吸附位点, 是某些菌的抗原决定簇的主要成分。 增强和宿主的粘连。,细菌的构造,甘油磷壁酸的构造及其与肽聚糖分子中的N-乙酰胞壁酸的共价连接方式,细菌的构造,细菌的构造,G菌的细胞壁 特点: 厚度较薄,层次较多,成分复杂,肽聚糖层薄(23nm),机械强度弱。 肽聚糖层埋藏在外膜脂多糖层内。,细菌的构造,G-菌与G菌的肽聚糖差别: 在四肽尾和肽桥上与G菌的氨基酸都存在差异,含有原核生物所特有的氨基酸(内消旋二氨基庚二酸,mDAP),导致形成较稀疏
7、、机械强度较差的肽聚糖网套。,细菌的构造,外膜(外壁): G细菌细胞壁所特有的结构,位于细胞壁的最外层,主要成分为脂多糖(LPS)、磷脂和若干外膜蛋白。 脂多糖位于壁的最外层,810nm厚,与致病性有关 外膜蛋白嵌合在LPS和磷脂中,有20多种。 有一类中间有孔道,可控制某些物质进入外膜的三聚体跨膜蛋白,称为孔蛋白(porin) 周质空间 外膜与细胞膜间的狭窄胶质空间(1215nm ),存在多种周质蛋白如水解酶类、合成酶类和运输蛋白等。,细菌的构造,细菌的构造,细菌的构造,革兰氏染色 步骤: 初染:加草酸铵结晶紫一滴,约一分钟,水洗。 媒染:滴加碘液冲去残水,并覆盖约一分钟,水洗。 脱色:将载
8、玻片上面的水甩净,并衬以白背景,用95酒精滴洗至流出酒精刚刚不出现紫色时为止,约2030秒钟,立即用水冲净酒精。 复染:用番红液染12分钟,水洗。 镜检:干燥后,置油镜观察。革兰氏阴性菌呈红色,革兰氏阳性菌呈紫色。,革兰氏染色的原理 G菌:细胞壁厚,肽聚糖网状分子形成一种透性障,当乙醇脱色时,肽聚糖脱水而孔障缩小,故保留结晶紫-碘复合物在细胞膜上。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,其脂含量高,乙醇将脂溶解,缝隙加大,结晶紫-碘复合物溶出细胞壁,番红复染后呈红色。,细菌的构造,古细菌(Archaea)的细胞壁 假肽聚糖(pseudopeptidoglycan): 与
9、肽聚糖相似,但由N乙酰葡糖胺和N乙酰塔罗糖胺糖醛酸以1,3糖苷键交替连接。 ArchaeaNone have peptidoglycanno muramic acid(胞壁酸) in Archaea. Some have cell walls of pseudopeptidoglycanN-acetyl glocosamine and N-acetyl amino uronic acid. Beta 1,3-linkages between the sugars rather than beta 1,4-linakages. All L-amino acids rather than D-am
10、ino acids in the cross links. Not all Archaea have pseudopeptidoglycan. Some have cell walls of proteins, some of Simple carbohydrates.,细菌的构造,Peptidoglycan or Murein (Bacteria),Pseudopeptidoglycan (Archaea),细菌的构造,缺壁细菌(无壁细菌) 自然进化和实验室菌种自发突变形成缺细胞壁、人为抑制新生细胞壁的合成或对现有细胞壁进行酶解得到的。 四类缺壁细菌,细菌的构造,原生质体(protoplas
11、t) 细菌除去细胞壁剩下由细胞膜包裹的部分,G+菌更容易得到原生质体。 原生质体的特点: 保持正常细胞功能 无细胞壁,为圆球形 对环境敏感:渗透压,震荡,离心,易溶菌 有鞭毛,而不能运动 对噬菌体不敏感 原生质体的应用广泛。,细菌的构造,球状体(sphaeroplast): 还保留有部分细胞壁的菌体细胞, G菌容易得到球状体。 特点 除具原生质体特点外,还有一定抗性,可培养重新合成细胞壁。 无法运动,对噬菌体不敏感,比正常细菌易导入外源 遗传物质,是遗传和原生质体育种好材料无法运动 对噬菌体不敏感,比正常细菌易导入外源 遗传物质,是遗传和原生质体育种好材料,细菌的构造,-型细菌(L-forms
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