原核微生物的形態(tài)結構.ppt

第一章：原核微生物形態(tài)結構,第一節(jié)細菌（bacteria） 第二節(jié)放線菌(actinomycetes） 第三節(jié)藍細菌(cyanobacteria) 第四節(jié)其他幾種原核微生物(others),1.細菌的形態(tài) 2.觀察細菌的方法 3.細菌細胞的大小 4.細菌的細胞構造 5.細菌的繁殖方式,一、細菌（Bacteria）,6.細菌的群體形態(tài),細菌的形態(tài)構造及其功能,1.細菌細胞形態(tài),球菌(Coccus) 桿菌(Bacillus) 螺旋菌(Spirlla) 其他形狀的細菌,a.球菌(coccus),單球菌 雙球菌 四聯(lián)球菌 八疊球菌 葡萄球菌 鏈球菌,單球菌（顯微鏡下示意圖）,單球菌(single coccus),雙球菌（顯微鏡下示意圖）,雙球菌(double coccus),上：顯微鏡效 下：電鏡照片,四聯(lián)球菌(Micrococcus lactis),八疊球菌(Sarcina ureae),八疊球菌（顯微鏡下示意圖）,左：電鏡照片 右：顯微鏡下的金黃色葡萄球菌,葡萄球菌(Staphylococcus aureus),鏈球菌,鏈球菌（顯微鏡下示意圖）,鏈球菌（電鏡照片）,顯微鏡下的桿菌,b.桿菌(bacillus),c.螺旋菌（Spirlla),顯微鏡下的螺旋菌,d.幽門螺旋菌,左：顯微數(shù)碼攝像,右：結構示意圖,2.觀察細菌的方法,(1) 觀察工具 (2) 觀察方法,(1)觀察工具（tools）,普通光學顯微鏡,暗視野顯微鏡,相差顯微鏡,熒光顯微鏡,電子顯微鏡,(2)觀察方法,活體觀察 染色觀察,細菌染色法,死菌,正染色,負染色：,簡單染色法,鑒別染色法,革蘭氏染色法,抗酸性染色法,芽孢染色法,莢膜染色法等,活菌: 用美藍或TTC（氯化三苯基四唑）等作活菌染色,姬姆薩染色法,染色觀察,3.細菌細胞的大小,細胞的大小是細菌分類特征,不同細菌細胞大小不同,同一細菌的不同菌齡細胞大小不同,細菌細胞大小還與營養(yǎng)等因素相關,細胞大小的測量結果只是近似值或平均值,4.細菌細胞的結構,細菌細胞的結構,細胞壁 細胞壁以內(nèi)的構造原生質(zhì)體 細胞壁以外的構造,細胞壁（cell wall),a.細胞壁的結構 b.細胞壁的功能 c.細胞壁的化學組成 d.細胞壁與革蘭氏染色 e.無壁細胞與原生質(zhì)體,a.細菌細胞壁（cell wall）的結構,b.細胞壁的功能,固定細胞外形 協(xié)助鞭毛運動 保護細胞免受外力的損傷 為正常細胞分裂所必需 阻攔有害物質(zhì)進入細胞 與細菌的抗原性、致病性和對噬菌體的敏感性密切相關,c.細胞壁化學組成,高等植物 纖維素,霉菌 幾丁質(zhì),酵母 甘露聚糖，葡聚糖,細菌,肽聚糖,N乙酰葡萄糖胺 N乙酰胞壁酸 短肽,脂多糖,磷壁酸,G G細胞壁成分的區(qū)別,成 分,肽聚糖,磷壁酸,類脂質(zhì),蛋白質(zhì),占細胞壁干重的%,含量很高（30-95）,含量較高（50）,一般無（2）,0,含量很低（5-20）,0,含量較高（-20）,含量較高,G,G,d.細胞壁與革蘭氏染色,原生質(zhì)體（左側為大腸桿菌的原生質(zhì)體，右側為桿狀的大腸菌）,e.無壁細胞細胞與原生質(zhì)體,缺壁 細菌,實驗室中形成,自然界長期進化中形成：支原體,自發(fā)缺壁突變：L型細菌,人工方法去壁,徹底除盡：原生質(zhì)體,部分去除：球狀體,細胞壁以內(nèi)的構造原生質(zhì)體,1.細胞膜（cell membrane） 2.細胞質(zhì)和內(nèi)含物(cytoplasm andinclusion body) 3.核區(qū)(nuclear region or area) 4.特殊的休眠構造芽孢(endospore,spore),a:內(nèi)嵌蛋白;b、c:內(nèi)嵌蛋白或整合蛋白 d:外周蛋白;e:多酶復合體;f:脂雙分子層,1.細胞膜,細菌染色體DNA的復制模式,細胞膜的功能,控制細胞內(nèi)、外的物質(zhì)的運送、交換,維持細胞內(nèi)正常滲透壓以保證屏障作用；,合成細胞壁各種組分和莢膜等大分子的場所；,進行氧化磷酸化或光合磷酸化的產(chǎn)能基地；,許多酶和電子傳遞鏈組分的所在部位；,鞭毛著生點和提供其運動所需的能量等。,間體（Mesosome)的功能,相當于真核細胞的線粒體,相當于真核細胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng),與細胞壁合成有關,可能與核分裂有關,有學者認為間體是一種贗象,2.細胞質(zhì)(cytoplasm )和內(nèi)含物( inclusion body),貯藏物(reserve granule） 磁小體(megnetosome) 羧酶體(carboxysome) 氣泡(gas vocuoles) 核糖體(ribosome) 質(zhì)粒(circular covalently closed DNA),糖原：大腸桿菌、克雷伯氏菌、 藍細菌芽孢桿菌等,聚羥丁酸： 固氮菌、產(chǎn)堿菌、腸桿菌,氮源類,藻青素：藍細菌含有,藻青蛋白：藍細菌含有,磷源（異染粒）：迂回螺菌、白喉棒桿菌和分枝桿菌含有,硫源：迂回螺菌菌、白喉棒桿菌、結核分枝桿菌,Reserve granule / Reserve materials,碳源及能源類,磁小體(megnetosome),1975年由R P Blakemore 在趨磁細菌中發(fā)現(xiàn),主要成分是Fe3O4外被一層磷脂、蛋白或糖蛋白膜,是單磁疇晶體,無毒,大小20-100nm,每個細胞有2-20顆,形狀為平截八面體、平行六面體或六棱柱體等,實用前景：生產(chǎn)磁性定向藥物或抗體，以及制造生物傳感器,羧酶體（carboxysome）,存在于一些自養(yǎng)細菌內(nèi)的多角形或六角形內(nèi)含物,大小約10nm（與噬菌體相仿）,內(nèi)含1，5二磷酸核酮糖羧化酶,在自養(yǎng)細菌的CO2固定中起關鍵作用,氣泡（gas vocuoles）,是許多光合型、無鞭毛水生菌中充滿氣體的泡囊狀內(nèi)含物,大小為0.21.0um75nm,內(nèi)由數(shù)排柱形小空泡組成，外有2nm厚的蛋白膜包裹,每個細胞中含幾個或數(shù)百個氣泡,功能：調(diào)節(jié)細胞比重以使細菌漂浮在最適水層中獲取光能、O2，和營養(yǎng)物質(zhì),核糖體（Ribosome),核糖體,核糖體亞基連在,核糖體（Ribosome),多聚核糖體,、,核糖體亞基 釋 放,質(zhì)粒 染色體,質(zhì)粒(circular covalently closed DNA ),質(zhì)粒功能,R因子：與抗藥性有關,F因子：與有性接合有關,其他質(zhì)粒：與抗生素，色素合成有關,基因工程中作為目的基因載體,3.核區(qū)（nuclear region or area）,又稱核質(zhì)體、原核、擬核、核基因組(genome）,是一個大型環(huán)狀DNA分子。長度為0.25-3.00mm,每個細胞所含的核區(qū)數(shù)一般14個,細菌除在染色體復制時間內(nèi)呈雙倍體外,一般均為單倍體,細菌芽孢在光學顯微鏡下的形態(tài)及其在胞內(nèi)的位置,某些細菌在其生長發(fā)育后期 ， 在細胞內(nèi)形成一個圓形或橢圓形、厚壁、含水量極低、抗逆性極強的休眠體,由于一個營養(yǎng)細胞內(nèi)僅生成一個芽孢，無繁殖功能,芽孢是生物界中抗性最強的生命體。,芽孢在普通條件下可保持幾年至幾十年的生活力。,4.芽孢(endospore/spore),枯草芽孢桿菌,產(chǎn)芽孢細菌的種類 芽孢的構造 芽孢形成 芽孢萌發(fā) 芽孢的耐熱機制 研究芽孢的意義 伴孢晶體 細菌的其他休眠構造,芽孢,芽孢,產(chǎn)芽孢細菌的種類,菌體 （營養(yǎng)細胞）,細菌芽孢構造的 模式圖,孢,孢外壁,芽孢衣,皮層,芽孢質(zhì),芽孢核區(qū),芽孢膜,芽孢壁,核心,芽孢的形成過程,芽孢萌發(fā),萌發(fā)過程中的芽孢,芽孢的耐熱機制,1.是由芽孢化學組成的特點決定的 2.含有吡啶2，6二羧酸（DPA-Ca） 3.含有芽孢特有的芽孢肽聚糖 4.芽孢平均含水40，皮層含水70 5.芽孢中酶的分子量較營養(yǎng)細胞小,研究芽孢的意義,細菌分類、鑒定中的重要形態(tài)學指標,指導菌種保藏,制定滅菌參數(shù),蘇云金芽孢桿菌和伴孢晶體,少數(shù)芽孢桿菌在形成芽孢的同時，會在芽孢旁形成一顆菱形或雙錐形的堿溶性蛋白晶體內(nèi)毒素，稱為伴孢晶體。,實用意義： 細菌殺蟲劑生物農(nóng)藥,細菌的其他休眠構造,細菌的休眠構造除上述芽孢外，還有孢囊（cyst,由固氮菌產(chǎn)生）等。,孢囊也是在逆境中產(chǎn)生的。,孢囊也是在逆境中產(chǎn)生的休眠體。,和芽孢一樣沒有繁殖功能。,孢囊,細胞內(nèi)濃縮并外包 多（410余層）蛋白質(zhì)、肽聚糖（近G菌） 抗熱、輻射及藥物等 無特殊貯藏物 芽孢桿菌屬、梭菌屬,芽孢與孢囊的比較,細胞壁以外的構造,糖被（glycocalyx） 鞭毛 (flage,復flaglla) 菌毛（fimbria,復fimbriae ） 性毛（pili,單數(shù)pilus）,鞭毛,菌毛,性毛,糖被,糖被(glycocalyx),細菌負染后相差顯微鏡圖片（示莢膜）,莢膜成分,多糖,純多糖,雜多糖,多肽和多糖,蛋白質(zhì),葡聚糖,纖維素,果聚糖,多肽,海藻酸,透明質(zhì)酸,聚-D-谷氨酸,莢膜功能,保護作用,貯藏養(yǎng)料,堆積代謝 廢物,附著作用,保護細菌免受干旱損壞,防止噬菌體的吸附和裂解,使致病菌免受突破主白細胞吞噬,作為透性屏障或離子交換系介質(zhì),細菌間的信息識別作用,鑒定菌種,提取葡聚糖“代血漿”,胞外多糖：黃原膠用于石油開采,菌膠團用于處理污水,鞭毛（Flagellum),生長在某些細菌體表的長絲狀蛋白質(zhì)附屬物，稱為鞭毛，其數(shù)目為一至數(shù)條，具有運動功能。,鞭毛一般長度為1520um直徑為0.01 0.02um,觀察鞭毛的方法:染料沉積使之加粗后用顯微鏡觀察:常用電鏡觀察,判斷鞭毛有無的方法:半固體培養(yǎng)基 平板培養(yǎng)菌落邊緣,細菌鞭毛顯微鏡照片,鞭毛的類型,鞭毛的結構,電鏡下的大腸桿菌,細菌鞭毛的類型,鞭毛絲結構圖解,：鞭毛蛋白亞基,每周為8-10個亞基,鞭毛蛋白亞基是一種球狀蛋白，分子量3-6萬,鞭毛絲由直徑 4.5nm 的鞭毛蛋白亞基沿央孔 道（直徑為20nm）螺旋狀繚繞而成。,菌毛（Pilus),（傘毛、纖毛、線毛）,菌毛,菌毛蛋白 0.007-0.0090.5-20um 由菌毛蛋白亞基卷成中 1-數(shù)百根 空螺旋 附著，接合細胞質(zhì) 許多G桿菌和球菌,細菌的鞭毛和菌毛的比較,性毛（pili,單數(shù)pilus）,構造和成分與菌毛相同， 但比菌毛長。,數(shù)量僅一至少數(shù)幾根。,性毛一般見于革蘭氏陰性細菌的雄性菌珠中。,其功能是向雌性菌珠（受體菌）傳遞遺傳物質(zhì)。,鞭毛,菌毛,性毛,糖被,DNA結合位點,細菌繁殖方式,細菌群體的形態(tài)（細菌的培養(yǎng)特征）,細菌的菌落特征,細菌的其它培養(yǎng)特征,細菌的菌落特征,細菌菌落 細菌細胞的電子顯微鏡圖片,固體培養(yǎng)基表面細菌菌落（照片）,細菌菌落特征,細菌菌落特征正面圖,返回鞭毛,細菌在瓊脂培養(yǎng)基中穿刺培養(yǎng)的生長特征,細菌在半固體培養(yǎng)上的培養(yǎng)特征,細菌在肉湯培養(yǎng)基中的表面生長特征,絮狀,環(huán)狀,浮膜狀,膜狀,放線菌(actinomyces),什么是放線菌,放線菌的形態(tài)構造,放線菌的繁殖,放線菌的菌落特征,放線菌的生理,放線菌與人類生活,放線菌是一類具有絲狀與枝細胞的細菌,有原核 細胞壁的主要成分是肽聚糖 有的放線菌產(chǎn)生有鞭毛的孢子,其鞭毛類型與細菌相同，菌絲直徑與細菌相仿 放線菌噬菌體的形狀與細菌的相似 最適生長PH相近，一般呈微堿性 DNA重組的方式與細菌的相同，核糖體同為70S 對溶菌酶敏感；凡細菌所敏感的抗生素，放線菌也同樣敏感,放線菌的分布與生活方式,放線菌一般分布在含量較低；有機物豐富和呈 微生物堿性的土壤中。107個g左右,能看到：北方春季深層黑土地的白絲,能聞到：泥土特有的“泥腥味”,放線菌的形態(tài)結構（模式圖）,基內(nèi)菌絲（Substrate mycelium) 又稱營養(yǎng)菌絲，功能是吸收營養(yǎng)，直徑 0.2-1.2um長度100600um，色素可有可無。,基內(nèi) 菌絲,氣生菌絲（Aerial mycelium) 基內(nèi)菌絲長到一定時期，長出培養(yǎng)基外，伸向空間的菌絲，直徑11.4um, 長短不一，形狀不一，顏色較深。,Cncnc-micro,氣生菌絲,孢子絲(Reproductive mycelium) 當氣生菌絲生長發(fā)育到一定階段，氣生菌絲上分化出的可形成孢子的菌絲。 孢子的形狀及在氣生菌絲上排列的方式隨種而異。,放線菌孢子絲類型,直形,彎曲叢生,成束,單輪生無螺旋,開環(huán)鉤形 原始螺旋形,松螺旋,緊螺旋,螺旋單輪生,無螺旋兩級輪生,螺旋兩級輪生,放線菌的菌落形態(tài),菌落質(zhì)地硬而且致密，菌落小而不廣泛延伸,菌落表面呈緊密的絨狀或堅實、干燥多皺。,接種針難以挑取，有時可挑碎，有時可將整 個菌落挑起。,Cncnc-micro,老齡菌：幼齡菌菌落與細菌難以區(qū)分。 菌落周圍具放射狀菌絲。,由于菌絲和孢子常具不同色素，使菌落 正面，背面呈不同色澤。,Cncnc-micro,2.2.3放線菌的生活史：,孢子 萌發(fā),基內(nèi) 菌絲,氣生 菌絲菌絲,孢子絲,5 孢子絲分化形成的孢子,放線菌的繁殖,放線菌的繁殖方式,分生孢子,孢子囊孢子,菌絲斷裂,其他方式,（2）沿橫隔斷裂形成孢子,（3）成熟孢子,（1）孢子絲中形成橫隔,橫隔斷裂形成孢子的過程,分生孢子繁殖,放線菌生理,絕大多數(shù)為異養(yǎng)型，能利用不同的碳水化合物。,氮源以Pr,蛋白胨，以及某些氨基酸最合適， 硝酸鹽、銨鹽和尿素次之.,一般都需要金屬離子。,大多放線菌是好氣性的。,最適溫度23370C,放線菌與人類,絕大多數(shù)抗生素由放線菌產(chǎn)生,用來生產(chǎn)纖維素、酶、維生素,具固氮作用，用于生產(chǎn)生物菌肥,少數(shù)寄生型放線菌可引起動植物病害 有的放線菌能破壞棉毛織品和紙張,鏈桿狀,絲狀聚合體,球狀（正在分裂）,藍細菌的形態(tài),藍細菌生理,是光能自養(yǎng)型