原核微生物的形态结构.ppt

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1、第一章：原核微生物形态结构,第一节细菌（bacteria） 第二节放线菌(actinomycetes） 第三节蓝细菌(cyanobacteria) 第四节其他几种原核微生物(others),1.细菌的形态 2.观察细菌的方法 3.细菌细胞的大小 4.细菌的细胞构造 5.细菌的繁殖方式,一、细菌（Bacteria）,6.细菌的群体形态,细菌的形态构造及其功能,1.细菌细胞形态,球菌(Coccus) 杆菌(Bacillus) 螺旋菌(Spirlla) 其他形状的细菌,a.球菌(coccus),单球菌 双球菌 四联球菌 八叠球菌 葡萄球菌 链球菌,单球菌（显微镜下示意图）,单球菌(single co

2、ccus),双球菌（显微镜下示意图）,双球菌(double coccus),上：显微镜效 下：电镜照片,四联球菌(Micrococcus lactis),八叠球菌(Sarcina ureae),八叠球菌（显微镜下示意图）,左：电镜照片 右：显微镜下的金黄色葡萄球菌,葡萄球菌(Staphylococcus aureus),链球菌,链球菌（显微镜下示意图）,链球菌（电镜照片）,显微镜下的杆菌,b.杆菌(bacillus),c.螺旋菌（Spirlla),显微镜下的螺旋菌,d.幽门螺旋菌,左：显微数码摄像,右：结构示意图,2.观察细菌的方法,(1) 观察工具 (2) 观察方法,(1)观察工具（tool

3、s）,普通光学显微镜,暗视野显微镜,相差显微镜,荧光显微镜,电子显微镜,(2)观察方法,活体观察 染色观察,细菌染色法,死菌,正染色,负染色：,简单染色法,鉴别染色法,革兰氏染色法,抗酸性染色法,芽孢染色法,荚膜染色法等,活菌: 用美蓝或TTC（氯化三苯基四唑）等作活菌染色,姬姆萨染色法,染色观察,3.细菌细胞的大小,细胞的大小是细菌分类特征,不同细菌细胞大小不同,同一细菌的不同菌龄细胞大小不同,细菌细胞大小还与营养等因素相关,细胞大小的测量结果只是近似值或平均值,4.细菌细胞的结构,细菌细胞的结构,细胞壁 细胞壁以内的构造原生质体 细胞壁以外的构造,细胞壁（cell wall),a.细胞壁的

4、结构 b.细胞壁的功能 c.细胞壁的化学组成 d.细胞壁与革兰氏染色 e.无壁细胞与原生质体,a.细菌细胞壁（cell wall）的结构,b.细胞壁的功能,固定细胞外形 协助鞭毛运动 保护细胞免受外力的损伤 为正常细胞分裂所必需 阻拦有害物质进入细胞 与细菌的抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性密切相关,c.细胞壁化学组成,高等植物 纤维素,霉菌 几丁质,酵母 甘露聚糖，葡聚糖,细菌,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细胞壁成分的区别,成 分,肽聚糖,磷壁酸,类脂质,蛋白质,占细胞壁干重的%,含量很高（30-95）,含量较高（50）,一般无（2）,0,含量很低（5-

5、20）,0,含量较高（-20）,含量较高,G,G,d.细胞壁与革兰氏染色,原生质体（左侧为大肠杆菌的原生质体，右侧为杆状的大肠菌）,e.无壁细胞细胞与原生质体,缺壁 细菌,实验室中形成,自然界长期进化中形成：支原体,自发缺壁突变：L型细菌,人工方法去壁,彻底除尽：原生质体,部分去除：球状体,细胞壁以内的构造原生质体,1.细胞膜（cell membrane） 2.细胞质和内含物(cytoplasm andinclusion body) 3.核区(nuclear region or area) 4.特殊的休眠构造芽孢(endospore,spore),a:内嵌蛋白;b、c:内嵌蛋白或整合蛋白 d:

6、外周蛋白;e:多酶复合体;f:脂双分子层,1.细胞膜,细菌染色体DNA的复制模式,细胞膜的功能,控制细胞内、外的物质的运送、交换,维持细胞内正常渗透压以保证屏障作用；,合成细胞壁各种组分和荚膜等大分子的场所；,进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地；,许多酶和电子传递链组分的所在部位；,鞭毛着生点和提供其运动所需的能量等。,间体（Mesosome)的功能,相当于真核细胞的线粒体,相当于真核细胞的内质网,与细胞壁合成有关,可能与核分裂有关,有学者认为间体是一种赝象,2.细胞质(cytoplasm )和内含物( inclusion body),贮藏物(reserve granule） 磁小体(meg

7、netosome) 羧酶体(carboxysome) 气泡(gas vocuoles) 核糖体(ribosome) 质粒(circular covalently closed DNA),糖原：大肠杆菌、克雷伯氏菌、 蓝细菌芽孢杆菌等,聚羟丁酸： 固氮菌、产碱菌、肠杆菌,氮源类,藻青素：蓝细菌含有,藻青蛋白：蓝细菌含有,磷源（异染粒）：迂回螺菌、白喉棒杆菌和分枝杆菌含有,硫源：迂回螺菌菌、白喉棒杆菌、结核分枝杆菌,Reserve granule / Reserve materials,碳源及能源类,磁小体(megnetosome),1975年由R P Blakemore 在趋磁细菌中发现,主要成

8、分是Fe3O4外被一层磷脂、蛋白或糖蛋白膜,是单磁畴晶体,无毒,大小20-100nm,每个细胞有2-20颗,形状为平截八面体、平行六面体或六棱柱体等,实用前景：生产磁性定向药物或抗体，以及制造生物传感器,羧酶体（carboxysome）,存在于一些自养细菌内的多角形或六角形内含物,大小约10nm（与噬菌体相仿）,内含1，5二磷酸核酮糖羧化酶,在自养细菌的CO2固定中起关键作用,气泡（gas vocuoles）,是许多光合型、无鞭毛水生菌中充满气体的泡囊状内含物,大小为0.21.0um75nm,内由数排柱形小空泡组成，外有2nm厚的蛋白膜包裹,每个细胞中含几个或数百个气泡,功能：调节细胞比重以使

9、细菌漂浮在最适水层中获取光能、O2，和营养物质,核糖体（Ribosome),核糖体,核糖体亚基连在,核糖体（Ribosome),多聚核糖体,、,核糖体亚基 释 放,质粒 染色体,质粒(circular covalently closed DNA ),质粒功能,R因子：与抗药性有关,F因子：与有性接合有关,其他质粒：与抗生素，色素合成有关,基因工程中作为目的基因载体,3.核区（nuclear region or area）,又称核质体、原核、拟核、核基因组(genome）,是一个大型环状DNA分子。长度为0.25-3.00mm,每个细胞所含的核区数一般14个,细菌除在染色体复制时间内呈双倍体外,

10、一般均为单倍体,细菌芽孢在光学显微镜下的形态及其在胞内的位置,某些细菌在其生长发育后期 ， 在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体,由于一个营养细胞内仅生成一个芽孢，无繁殖功能,芽孢是生物界中抗性最强的生命体。,芽孢在普通条件下可保持几年至几十年的生活力。,4.芽孢(endospore/spore),枯草芽孢杆菌,产芽孢细菌的种类 芽孢的构造 芽孢形成 芽孢萌发 芽孢的耐热机制 研究芽孢的意义 伴孢晶体 细菌的其他休眠构造,芽孢,芽孢,产芽孢细菌的种类,菌体 （营养细胞）,细菌芽孢构造的 模式图,孢,孢外壁,芽孢衣,皮层,芽孢质,芽孢核区,芽孢膜,芽孢壁,核心,芽孢

11、的形成过程,芽孢萌发,萌发过程中的芽孢,芽孢的耐热机制,1.是由芽孢化学组成的特点决定的 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，皮层含水70 5.芽孢中酶的分子量较营养细胞小,研究芽孢的意义,细菌分类、鉴定中的重要形态学指标,指导菌种保藏,制定灭菌参数,苏云金芽孢杆菌和伴孢晶体,少数芽孢杆菌在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体内毒素，称为伴孢晶体。,实用意义： 细菌杀虫剂生物农药,细菌的其他休眠构造,细菌的休眠构造除上述芽孢外，还有孢囊（cyst,由固氮菌产生）等。,孢囊也是在逆境中产生的。,孢囊也是在逆境中产

12、生的休眠体。,和芽孢一样没有繁殖功能。,孢囊,细胞内浓缩并外包 多（410余层）蛋白质、肽聚糖（近G菌） 抗热、辐射及药物等 无特殊贮藏物 芽孢杆菌属、梭菌属,芽孢与孢囊的比较,细胞壁以外的构造,糖被（glycocalyx） 鞭毛 (flage,复flaglla) 菌毛（fimbria,复fimbriae ） 性毛（pili,单数pilus）,鞭毛,菌毛,性毛,糖被,糖被(glycocalyx),细菌负染后相差显微镜图片（示荚膜）,荚膜成分,多糖,纯多糖,杂多糖,多肽和多糖,蛋白质,葡聚糖,纤维素,果聚糖,多肽,海藻酸,透明质酸,聚-D-谷氨酸,荚膜功能,保护作用,贮藏养料,堆积代谢 废物,附

13、着作用,保护细菌免受干旱损坏,防止噬菌体的吸附和裂解,使致病菌免受突破主白细胞吞噬,作为透性屏障或离子交换系介质,细菌间的信息识别作用,鉴定菌种,提取葡聚糖“代血浆”,胞外多糖：黄原胶用于石油开采,菌胶团用于处理污水,鞭毛（Flagellum),生长在某些细菌体表的长丝状蛋白质附属物，称为鞭毛，其数目为一至数条，具有运动功能。,鞭毛一般长度为1520um直径为0.01 0.02um,观察鞭毛的方法:染料沉积使之加粗后用显微镜观察:常用电镜观察,判断鞭毛有无的方法:半固体培养基 平板培养菌落边缘,细菌鞭毛显微镜照片,鞭毛的类型,鞭毛的结构,电镜下的大肠杆菌,细菌鞭毛的类型,鞭毛丝结构图解,：鞭毛

14、蛋白亚基,每周为8-10个亚基,鞭毛蛋白亚基是一种球状蛋白，分子量3-6万,鞭毛丝由直径 4.5nm 的鞭毛蛋白亚基沿央孔 道（直径为20nm）螺旋状缭绕而成。,菌毛（Pilus),（伞毛、纤毛、线毛）,菌毛,菌毛蛋白 0.007-0.0090.5-20um 由菌毛蛋白亚基卷成中 1-数百根 空螺旋 附着，接合细胞质 许多G杆菌和球菌,细菌的鞭毛和菌毛的比较,性毛（pili,单数pilus）,构造和成分与菌毛相同， 但比菌毛长。,数量仅一至少数几根。,性毛一般见于革兰氏阴性细菌的雄性菌珠中。,其功能是向雌性菌珠（受体菌）传递遗传物质。,鞭毛,菌毛,性毛,糖被,DNA结合位点,细菌繁殖方式,细菌

15、群体的形态（细菌的培养特征）,细菌的菌落特征,细菌的其它培养特征,细菌的菌落特征,细菌菌落 细菌细胞的电子显微镜图片,固体培养基表面细菌菌落（照片）,细菌菌落特征,细菌菌落特征正面图,返回鞭毛,细菌在琼脂培养基中穿刺培养的生长特征,细菌在半固体培养上的培养特征,细菌在肉汤培养基中的表面生长特征,絮状,环状,浮膜状,膜状,放线菌(actinomyces),什么是放线菌,放线菌的形态构造,放线菌的繁殖,放线菌的菌落特征,放线菌的生理,放线菌与人类生活,放线菌是一类具有丝状与枝细胞的细菌,有原核 细胞壁的主要成分是肽聚糖 有的放线菌产生有鞭毛的孢子,其鞭毛类型与细菌相同，菌丝直径与细菌相仿 放线菌噬

16、菌体的形状与细菌的相似 最适生长PH相近，一般呈微碱性 DNA重组的方式与细菌的相同，核糖体同为70S 对溶菌酶敏感；凡细菌所敏感的抗生素，放线菌也同样敏感,放线菌的分布与生活方式,放线菌一般分布在含量较低；有机物丰富和呈 微生物碱性的土壤中。107个g左右,能看到：北方春季深层黑土地的白丝,能闻到：泥土特有的“泥腥味”,放线菌的形态结构（模式图）,基内菌丝（Substrate mycelium) 又称营养菌丝，功能是吸收营养，直径 0.2-1.2um长度100600um，色素可有可无。,基内 菌丝,气生菌丝（Aerial mycelium) 基内菌丝长到一定时期，长出培养基外，伸向空间的菌丝

17、，直径11.4um, 长短不一，形状不一，颜色较深。,Cncnc-micro,气生菌丝,孢子丝(Reproductive mycelium) 当气生菌丝生长发育到一定阶段，气生菌丝上分化出的可形成孢子的菌丝。 孢子的形状及在气生菌丝上排列的方式随种而异。,放线菌孢子丝类型,直形,弯曲丛生,成束,单轮生无螺旋,开环钩形 原始螺旋形,松螺旋,紧螺旋,螺旋单轮生,无螺旋两级轮生,螺旋两级轮生,放线菌的菌落形态,菌落质地硬而且致密，菌落小而不广泛延伸,菌落表面呈紧密的绒状或坚实、干燥多皱。,接种针难以挑取，有时可挑碎，有时可将整 个菌落挑起。,Cncnc-micro,老龄菌：幼龄菌菌落与细菌难以区分。

18、 菌落周围具放射状菌丝。,由于菌丝和孢子常具不同色素，使菌落 正面，背面呈不同色泽。,Cncnc-micro,2.2.3放线菌的生活史：,孢子 萌发,基内 菌丝,气生 菌丝菌丝,孢子丝,5 孢子丝分化形成的孢子,放线菌的繁殖,放线菌的繁殖方式,分生孢子,孢子囊孢子,菌丝断裂,其他方式,（2）沿横隔断裂形成孢子,（3）成熟孢子,（1）孢子丝中形成横隔,横隔断裂形成孢子的过程,分生孢子繁殖,放线菌生理,绝大多数为异养型，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适， 硝酸盐、铵盐和尿素次之.,一般都需要金属离子。,大多放线菌是好气性的。,最适温度23370C,放线菌与人类,绝

19、大多数抗生素由放线菌产生,用来生产纤维素、酶、维生素,具固氮作用，用于生产生物菌肥,少数寄生型放线菌可引起动植物病害 有的放线菌能破坏棉毛织品和纸张,链杆状,丝状聚合体,球状（正在分裂）,蓝细菌的形态,蓝细菌生理,是光能自养型生物：只需空气、阳光、水分、少量无机盐,没有有性生殖，以裂殖为之，也可芽生殖，极少数有孢子,已知蓝细菌有20多种具固氮作用。 赤潮,其他几种原核微生物,立克次氏体,支原体,衣原体,立克次氏体（Rickettsia）,是落基山斑疹伤寒的病源体,原核，G -,只能寄生于真核细胞体内（多用鸡胚培养）,无滤过性(o.3-o.6o.8-2um),细胞形态多变,有不够完整的产能代谢途

20、径,基因组1.1Mb,834个基因（98年11月公布）,枝原体（Mycoplasma）,支原体的直径约为150300nm,缺乏细胞壁,“油煎蛋”状菌落（0.1-1.0mm）,二等分裂,能在人工培养基上独立生长,具有氧化型或发酵型的产能代谢,在好氧或厌氧条件下生长,对能与核糖体、细胞膜结合的表面活性剂、抗生素敏感,基因组很小，0.6-1.1Mb,衣原体（Chlamydia psittaci)在寄主细胞质中的形态,始体,中间体,寄主细胞膜,正分裂的网状体,包涵体,衣原体,衣原体(Chlamydia),1.有细胞构造，,2.细胞内同时含有DNA和RNA两种核酸,3.有革兰氏阴性菌特征的含肽聚糖的细胞壁,有核糖体,4.有不完整的酶系统，尤其缺乏产能代谢的酶系统,5.二等分裂繁殖；,6.对抑制细菌的抗生素如青霉素和磺胺等都很敏感,7.鸡胚卵黄囊膜、小白鼠腹腔、或HeLa细胞培养,8.三珠衣原体基因组为别为1.05Mb,1.07Mb,1.23Mb.,