食品微生物第二章原核微生物.ppt

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1、Chapter 2 Prokaryotic Microorganisms 第二章 原核微生物,什么是原核微生物? 是指一大类细胞核无核膜包裹，只有被称作核区的裸露DNA的单细胞生物, 亦即广义的细菌。 原核微生物的主要类群： 根据形态特征：细菌（狭义）、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体、衣原体和螺旋体。 根据生理生化和分子生物学特征：真细菌和古生菌,原核细胞,真核细胞,原核细胞和真核细胞的区别,第一节 细 菌,细菌是单细胞原核微生物，个体微小，形态简单，以二等分裂方式繁殖。在自然界中，细菌分布最广、数量最多。,Bacteria,细菌分布: 大气、水体、土壤、动植物体内 细菌种类和数量 : 种

2、类繁杂, 数量巨大 细菌对人类社会生活的影响： 1. 有害影响: 动植物致病菌,引起食物和物品腐烂变质等。 2. 有益作用: 细菌发酵产品生产, 农业杀虫菌剂、细菌肥料生产，细菌浸矿，微生态制剂，污水处理等。,一、 细菌的形态和大小,不同细菌的形态可以说是千差万别，丰富多彩，但就单个有机体而言，其基本形态可分为球状、杆状与螺旋状三种. 除了球菌、杆菌、螺旋菌三种基本形态外，还有许多具其他形态的细菌。例如柄杆菌细胞上有柄、菌丝、附器等细胞质伸出物，细胞呈杆状或梭状，并有特征性的细柄；球衣菌能形成衣峭，杆状的细胞呈链状排列在衣鞘内而成为丝状,而支原体由于只有细胞膜，没有细胞壁，故细胞柔软，形态多变

3、，具有高度多形性。另外，人们还发现了细胞呈星形和方形的细菌.,（一） 细菌的形态,细菌的三种基本形态: 球状、杆状和螺旋状,1. 球菌(coccus） 菌体呈球形或近似球形,以典型的二分裂殖方式繁殖,分裂后产生的新细胞常保持一定的空间排列方式.根据细胞分裂的方向及分裂后的各子细胞的空间排列状态不同,可将球菌分为以下几种: 单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌、葡萄球菌等。,(一) 细菌的形态,(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),1. 球 菌,单球菌,1. 球 菌,(2)双球菌 分裂后两个球菌成对排列的为双球菌. 如肺炎双球

4、菌 (Diplococcus pneumoniae),双球菌,1. 球 菌,(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,1. 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）,四联球菌,1. 球 菌,(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,1. 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

5、。 如金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus),葡萄球菌,2.杆菌(bacillus) 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。 杆菌的形态：短杆状、长杆状、棒杆状、梭状、梭杆状、月亮状、分枝状、竹节状等；按杆菌细胞的排列方式则有链状、栅状、“八”字状以及有鞘衣的丝状等。,(一) 细菌的形态,2.杆 菌,短杆菌,长杆菌,梭状芽孢杆菌,链状杆菌,单杆菌,2.杆 菌,杆菌细胞两端的形态特征,2.杆 菌,一般情况下,同一种杆菌的宽度比较稳定,但它的长度经常随培养时间、培养条件的不同而有较大的变化。 杆菌举例： 大肠杆菌（Escherichia c

6、oli） 枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis） 北京棒杆菌（Corynebacteriun Pekinensis）,2.杆 菌,(一) 细菌的形态,3、螺旋菌(spirilla) 螺旋状的细菌称为螺旋菌。 根据其弯曲情况分为： 弧菌：螺旋不满一圈，菌体呈弧形或逗号形 例：霍乱弧菌、逗号弧菌 螺旋菌：螺旋满26环，螺旋状 例：干酪螺菌 螺旋体：旋转周数在6环以上，菌体柔软。 例：梅毒密螺旋体,螺旋菌,弧菌,螺旋体,3、螺旋菌,（一）细菌的形态,细菌的特殊形态： 柄细菌、肾形菌、臂微菌、网格硫细菌、贝日阿托氏菌(丝状)、具有子实体的粘细菌、三角形、方形等特殊形态的细菌。,细菌的特殊形

7、态,特殊形态的细菌,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。,（一）细菌的形态,（二）细菌的大小,细菌大小的测定： (1)测量： 测微尺 (2)长度单位：微米(m) (3)表示： 球菌：直径 杆菌： 宽长 螺菌： 宽长,螺距,（二）细菌的大小,通常

8、球菌直径：0.2 1.5 m， 杆菌:长1 5 m, 宽0.5 1 m。 例如：大肠杆菌：平均长度：2 m ； 宽度0.5m 1500个大肠杆菌头尾相接等于3mm; 109个大肠杆菌重1 mg. 由于菌种不同，细菌的大小存在很大的差异；对于同一个菌种，细胞的大小也常随着菌龄变化。另外，对于同一个菌种染色前后其细胞大小都有所不同。所以，有关细菌大小的记载，常是平均值或代表性数值。,（二）细菌的大小,细菌细胞的大小,多数细菌细胞的直径约0.5mm, 长度约0.55 mm。 但已报道最小的纳米细菌(nanobacteria)直径甚至小于0.05 mm； 最大的球菌纳米比亚嗜硫珠菌(Thiomarga

9、rita namibia)，其直径大小可达100-750m！,（二）细菌的大小,二、细菌的细胞结构,基本结构包括： 细胞壁、细胞膜、细胞质、核区、间体、核糖体、气泡和储藏物。 特殊结构包括： 荚膜、鞭毛、纤毛、芽孢。,细菌细胞的模式构造,二、细菌的细胞结构,细菌细胞结构,（一）细菌细胞的基本结构,1、细胞壁（cellwall） 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。细胞壁约占细胞干重的10%25%。 （1）细胞壁的功能 保护细胞免受外力损伤,维持菌体外形 协助鞭毛运动 与胞膜一起完成细胞内外物质交换 为正常细胞分裂所必需 与细菌的抗原性致病性和对噬菌体的敏

10、感性密切相关。,革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌细胞壁的构造,细胞壁类型：革兰氏阳性细菌细胞壁、革兰氏阴性细菌细胞壁,细菌细胞壁的结构： 细胞壁的基本骨架肽聚糖 肽聚糖：是由 N乙酰胞壁酸（NAM）和N乙酰葡糖胺（NAG）以及少数氨基酸短肽链组成的亚单位聚合而成的大分子复合体。肽聚糖是由多糖链经短肽相交联而形成的网络状分子 ，是真细菌细胞壁特有的成分，构成细菌细胞壁坚硬的骨架部分。 肽聚糖单体：是由NAG 、 NAM 、肽尾、肽桥构成。,细胞壁的化学组成与结构,肽聚糖网格状结构,细胞壁的基本骨架肽聚糖,（1）革兰氏阳性细菌的细胞壁结构 特点：细胞壁厚度大，2080 nm；化学组分 简单， 一般含

11、90%肽聚糖和10%磷壁酸。,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10%。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4095% ,不同菌种中肽聚糖(肽链)组分不同。,n,（M）,（G）,革兰氏阳性细菌细胞壁肽聚糖的单体图解 左：简化的单体分子间的连接；右：单体的分子构造。箭头示溶菌酶的水解位点,革兰氏阳性细菌肽聚糖单体,革兰氏阴性细菌肽聚糖单体,细胞壁的基本骨架肽聚糖,表 肽聚糖分子中的四种主要肽桥类型,类型 甲肽尾上连接点 肽桥 乙肽连接点 例,I 第四氨基酸 -CO.NH-直接相连 第三氨基酸

12、 E. coli (G-) II 第四氨基酸 -(Gly)5 第三氨基酸 S. aureus (G+) III 第四氨基酸 -(肽尾)12 第三氨基酸 M. luteus (G+) IV 第四氨基酸 -D-Lys- 第二氨基酸 C. poinsettiae(G+),磷壁酸（teichoic acid） 磷壁酸是结合在革兰氏阳性细菌细胞壁上的一种酸性多糖，是革兰氏阳性细菌所特有的成分之一。,甘油磷壁酸的结构模式（左）及其单体（右）,磷壁酸类型： 根据糖成分：甘油磷壁酸 核糖醇磷壁酸 根据与壁中结合分子类型及分布： 壁磷壁酸 脂磷壁酸,磷壁酸的主要生理作用： 因带负电荷，故可与环境中的Mg2+等阳

13、离子结合，提高这些离子的浓度，以保证细胞膜上一些合成酶维持高活性的需要；对一些革兰氏阳性致病菌(如A族链球菌)而言，可借此(主要为膜磷壁酸)与其宿主粘连；赋予革兰氏阳性菌以特异的表面抗原；是某些噬菌体特异性吸附受体。,（2）革兰氏阴性细菌细胞壁结构 特点：肽聚糖层很薄（仅23nm），在肽聚 糖层外还有一个外膜，成分较复杂， 整个壁厚度较G+菌薄，机械强度较G+ 菌弱。,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

14、; 磷脂.,G-肽聚糖层：,特点（以大肠杆菌为例）： 肽聚糖层薄（23nm） 四肽尾的第三个不是L-Lys，而是内消旋二 氨基庚二酸（MDAP） 没有特殊的肽桥，其前后两个单体间的联 系仅由前一肽尾的第4个氨基酸即D丙 氨酸的羧基与后一肽尾第3个氨基酸即M DAP的氨基直接连接。 （因而只能形成较疏密、机械强度较差的 肽聚糖网络）,G-外膜：,特点： a.是G-细菌细胞壁特有的结构，位于壁的 最外层 b. 化学成分是脂多糖、磷脂和若干种外膜 蛋白 功能：a. 控制细胞透性; b. 提高Mg2+浓度; c. 决定细胞壁抗原性; d. 类脂A是类毒素的主要成分,G-菌外膜,脂多糖(lipopoly

15、saccharide，LPS),沙门氏菌属脂多糖中的类脂A结构,表 革兰氏阳性细菌与阴性细菌细胞壁成分的比较,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min 结果: 革兰氏阳性菌紫色； 革兰氏阴性菌红色。,革兰氏染色法：,阳性菌,阴性菌,革兰氏染色法,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

16、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。,革兰氏染色的原理,（3）细胞壁缺损(Defection of cell wall),几类细胞壁缺损或无细胞壁的细菌类型： 原生质体(protoplast)：指在人工条件下用溶菌酶除尽原有细胞壁或用青霉素抑制细胞壁的合成后，所留下的仅由细胞膜包裹着的细胞，常见于革兰氏阳性菌； 球状体或原生质球(sph

17、aeroplast)：指还残留部分细胞壁的原生质体，常见于革兰氏阴性细菌；,L型细菌：L型细菌应专指那些在实验室中通过自发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷菌株。1935年时，在英国李斯特(Lister)预防医学研究所中发现一种由自发突变而形成的细胞壁缺损的细菌念珠状链杆菌(Streptobacillus moniliformis)，它的细胞膨大，对渗透压十分敏感，在固体培养基上形成“油煎蛋”似的小菌落。由于Lister研究所的第一字母是“L”，故称L型细菌。,细胞膜是紧贴细胞壁内侧包围细胞质的一层柔软、富有弹性的半透明薄膜。 细胞膜的化学组成,蛋白质 主要包括 磷脂 糖类 少量核酸,(二)

18、细胞质膜（cytoplasmic membrane）,细胞质膜特点: a.原核微生物的细胞膜一般不含胆固醇等甾醇（支原体除外） ，这一点与真核生物明显不同。多烯类抗生素因可破坏含甾醇的细胞质膜，故可抑制支原体和真核生物，但对其他的原核生物则无抑制作用。 b. 很多革兰氏阳性细菌可由细胞质膜内褶而形成囊状构造-中间体（mesosome） ，其中充满着层状或管状的泡囊。中间体与某些酶如青霉素酶的分泌有关，还可能与DNA的复制、分配以及与细胞分裂有关。,细胞膜的结构 1972年Singer和Nicolson提出的细胞膜液态镶嵌模型。,认为：膜是由球形蛋白与磷脂按照二维排列方式构成的流体镶嵌式，流动的

19、脂类双分子层构成了膜的连续体，而蛋白质象孤岛一样无规则地漂流在磷脂类的海洋当中。,细胞膜液态镶嵌模型,细胞膜的功能 细胞内外物质交换和运送。 在原核微生物中,参与生物氧化和能量产生。 与细胞壁及荚膜的合成有关。 是鞭毛着生的位点。,间体(mesosome) 由细胞膜内褶形成的一种管状、层状或串状物，一般位于细胞分裂的部位或附近。,间体 间体的功能: 参与隔膜形成 与核分裂有关 拟线粒体功能,（三）细胞质和内含物（ Cytoplasm and inclusion body ）,细胞质（cytoplasm）:是细胞质膜包围的除核区外的一切半透明、胶体状、颗粒状物质的总称。原核微生物的细胞质是不流动

20、的，这一点与真核生物明显不同。 细胞质组成: 水分，约80 核糖体（由50S大亚基和30S小亚基组成） 各种化合物：如基质成分、中间代谢物、营养物和大 分子等 细胞内含物（inclusion body）：如气泡、颗粒状内含物、羧酶体或伴孢晶体等。（细胞质内形状较大的颗粒 状构造称为内含物，包括各种储藏物和羧酶体、 气泡等。）,细胞质中的内含物： 气泡：由蛋白质膜构成的充满气体的泡状物。 有些细菌细胞质中含有几个或多个气泡。,气泡的功能： 调节细胞比重，以使其漂浮在合适的水层中。 气泡吸收空气，空气中的氧气可供代谢需要。 例：许多光合细菌和水生细菌、盐杆菌常含有气泡。,颗粒状内含物： 细菌细胞质

21、中含有各种颗粒状内含物，它们大多数为细胞贮藏物，颗粒状内含物的多少因细菌的种类、菌龄及培养条件不同而改变。 主要有：异染粒、聚羟丁酸、肝糖粒、淀粉粒、脂肪粒、硫粒和液泡等等。,细胞质中的内含物,异染粒： 是普遍存在的贮藏物，主要成分是多聚偏磷酸盐。 异染粒大小和结构:大小为0.51m ，是多聚偏磷酸盐的聚合物，分子呈线状。 功能：贮存磷元素和能量，降低渗透压。 多聚偏磷酸盐对某些染料有特殊反应,产生与所用染料不同的颜色,因此得名异染颗粒. 例:异染粒遇甲基胺蓝变紫红色. 含异染粒的细菌种类:棒状杆菌和某些芽孢杆菌等.,聚磷酸颗粒（polyphosphate granules，PP）：因 可被美

22、蓝或甲本胺蓝染色成红紫色又被称作异染粒 （metachromatic granules）。成分为正磷酸单体 酯键相连的线性聚合物，具有贮藏磷元素、能量和 降低细胞渗透压等作用。,聚羟丁酸颗粒(PHB),聚羟丁酸颗粒是许多细菌细胞质内常含有的碳源类储藏物.PHB不溶于水,易被脂溶性染料(如苏丹黑)着色。 功能:贮存碳源、能源和降低渗透压。 许多好氧菌和光合厌氧菌都含有聚羟丁酸颗粒。,硫粒：是硫元素的贮藏体。,形成：取决于环境硫化物含 量,当环境中S含量高时，在体内积累；当缺S时,氧化成硫酸被菌利用。 功能： a.好氧硫细菌的能源 b.厌氧硫细菌的电子供体,磁小体(magnetosome): 成分

23、为Fe3O4,外有一层磷脂、蛋白质或糖蛋白包裹， 具导向功能。,肝糖粒和淀粉粒:都是-1,4或-1,6糖苷键的葡萄糖聚合物。这些贮藏物通常较均匀地分布在细胞质内，颗粒较小。 若这类贮藏物大量存在时，用碘使对其染色，肝糖粒能被碘液染成红色，淀粉粒被碘成蓝色。 脂肪粒：脂肪粒的折光性较强，它可被脂溶性染料染色；细胞生长旺盛时，脂肪粒增多，细胞遭破坏后，脂肪粒可游离出来。 液泡：许多活细菌细胞内有液泡，液泡主要成分是水和可溶性盐类，被一层脂蛋白的膜包围。可用中性红染色使之显现出来。液泡具有调节渗透压的功能，还可与细胞质进行物质交换。,核糖体(ribosome) 是分散在细胞质中的颗粒状结构，由核糖体

24、核酸（占60%）和蛋白质（占40%）组成。,细菌的核糖体 沉降系数为：70s，由50s大亚基和 30s 小亚基构成。 功能：是细胞合成蛋白质的机构。,质粒(plasmid)细菌染色体外的遗传物质，由共价闭合环状双链DNA分子组成 分子量约为100 106 D.携带1100个基因, 一个菌细胞可有一至数个质粒。,质粒的特点： 可自我复制，稳定遗传。对生存不是必要的。复制与染色体分开，但同步进行。 不同质粒携带不同遗传信息。 无质粒细菌可通过接合、转化、转导等方式获得，不能自发产生。 例：细菌抗药性因子、大肠杆菌的F因子。 质粒应用:基因工程，体外重组.,(四)核区(nuclear region)

25、（或核质体、拟核） 拟核：由大型环状双链DNA纤丝不规则地折叠或缠绕而构成的无核膜、核仁的区域。,细菌DNA： 长度：一般为：13mm 例：大肠杆菌的DNA长约1mm。 生长迅速的细菌在核分裂之后细胞往往来不及分裂,所以细胞中常有24个核，而生长缓慢的细菌细胞中一般只有12个核，不在染色体复制时期一般是单倍体。 功能：负载遗传信息。,拟核,(五) 细菌的特殊结构,glycocalyx,endospore,flagella,fimbriae,Sex-pili,(1) 荚膜（capsule）,荚膜是某些细菌在一定营养条件下向胞外分泌出厚度不定的胶粘状物质包被于细胞壁的外表，形成较厚的和具有一定外形

26、的膜，此称为荚膜。 Glycocalyx is sticky substance secreted by some bacteria under a certain Nutritional condition, which is coated on the surface of cell wall with variable thickness.,（c）,（d）,粘液层（a）SEM 和荚膜（b）荧光显微镜照片，粘液层（c）和荚膜（d）示意图 （a）Glycocalyx slime （b）Slime Layer (c) fluorescence microphoto (d) capsule,（a

27、）,（b）,根据荚膜的形状和厚度的不同，将荚膜分为四类： 荚膜或大荚膜：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： 多个细菌共有一个荚膜。,荚膜的组成：因种而异，除水外，主要是多糖（包括同型多糖和异型多糖），此外还有多肽，蛋白质，糖蛋白等。 荚膜的生理功能： 保护细胞，抗干燥。 贮藏养料，是细胞外碳源和能源的储备物质。 荚膜可以抵御外界细胞对菌体的吞噬作用。 荚膜具有抗原性。 与致病力有关。,（2） 、鞭毛：细菌的“运动

28、器官”。,鞭毛的着生方式,偏端单生,两端单生,偏端丛生,两端丛生,周生,侧生,鞭毛的着生方式：,周生,鞭毛的化学组成： 主要由鞭毛蛋白构成，还含有少量的多糖、脂类和核酸等。 鞭毛起源于细胞质膜内侧的基粒。 细胞质区内有一个颗粒状小体，此小体为基粒，鞭毛自基粒长出穿过细胞壁延伸到细胞外部。,鞭毛的结构： 鞭毛丝 鞭毛 鞭毛钩 基体,鞭毛的观察： 电镜 特殊鞭毛染色，在光学显微镜下观察 半固体穿刺培养 从固体培养基上的菌落形态判断 一般情况下： 菌落形状大，薄且不规则，边缘极不平整，可能有鞭毛。 菌落十分圆滑，边缘平整且相对较厚，可能没有鞭毛。,鞭毛的运动(flagellar movement )

29、,(3)菌毛(fimbria) 和性毛(pili),a、菌毛(fimbria)，是一种长在细菌体表的纤细、中空、短直、数量较多的蛋白质类附属物，具有使菌体附着于物体表面的功能。比鞭毛简单，无基体等构造，直接着生于细胞质膜上。直径一般3-10nm，每菌有250 300条。多存于G- 致病菌中，参与菌 体吸附于宿主粘膜 上皮细胞上。,大肠杆菌菌毛（fimbria） (引自“Foundations of Microbiology”),大肠杆菌性毛（pili）电镜照片(引自“ Foundations of Microbiology),b、性毛又称性菌毛 (pilus)，长度比菌毛长，数量少，每个细胞仅

30、一至少数几根，其构造和成分与菌毛相同。,功能：参与细菌接合作用， 传递遗传物质。,(4)、芽孢 概念：某些菌生长到一定阶段，细胞内形成一个圆形、椭圆形或卵圆形的内生孢子，是对不良环境有较强抵抗力的休眠体。,芽孢,能形成芽孢的细菌种类： 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 芽孢乳杆菌属 生孢八叠球菌属（其中的一个种）,芽孢的形态及其在细胞中的位置：,A 近中央,B 末端,C 中央,细菌芽孢的各种类型,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.,芽孢的结构,芽孢的外壁层厚而致密，主要成分

31、为脂蛋白，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%.,芽孢的特性: 具有很强的抗热、抗干燥、抗辐射、抗化学药物能力。 含水量低、壁厚而致密，通透性差,不易着色。 新陈代谢几乎停止，处于休眠状态。 一个芽孢萌发产生一个个体。 芽孢的抗热机制： 目前尚不清楚，但可能与以下因素有关，如含水量低、壁厚而致密，芽孢中的酶分子量小，比较耐热。,三、细菌的繁殖与培养特征 Reproduction and c

32、ultural characteristics of bacteria,(一) 细菌的繁殖(Reproduction of bacteria),细菌一般为无性繁殖。 多数繁殖方式：二分裂繁殖 少数其它方式： 三分裂，如绿色硫细菌 复分裂，如小型弧状细菌 芽殖，如芽生杆菌属,繁殖 一般为无性繁殖，二分裂法。 同形裂殖：裂殖后形成的子细胞大小相等。 异形裂殖：分裂产生两个大小不等的子细胞。 细菌分裂过程： 核分裂 形成横隔壁 子细胞分离,杆菌二分裂 格形暗网菌三分裂 蛭弧菌复分裂 binary fission of bacillus Ternary fission of格形暗网菌 multiple

33、 fission of Bdellovibrio,(二) 细菌的培养特征(Cultural characteristics of bacteria),细菌的培养特征主要指细菌在固体、半固体和液体培养基中生长后所表现出的群体形态特征，不同的细菌有其固有的培养特征。 Cultural characteristics refer to colonial growing morphological characteristics of bacteria in solid, semisolid and liquid medium. Bacteria have their intrinsic cultur

34、al characteristics.,1、细菌的固体培养特征 菌落（colony）：是指在固体培养基上，由一个细菌或孢子生长、繁殖形成的肉眼可见的群体。 菌落特征: 湿润,较光滑，较透明，较粘稠，易挑起，质地均匀，菌落正反面及边缘与中央部位的颜色一致。 生物学意义:微生物分类鉴定的指征之一。,不同的微生物种类，其菌落特征不同。同一种菌在不同培养条件下菌落特征也不尽相同。 菌落的特征： 包括大小、形状、颜色、边缘、质地、透明度、光泽、表面、湿润度等。,圆、整,不、波状,不、叶状,规、放状,细菌菌落表面结构、形态及边缘特征,规、扇状,规、齿状,规、环状,不、毛毯,规、菌丝,不、卷发,不、丝状,不

35、、根状,2、细菌的半固体培养特征 半固体培养基：含0.35-0.4%琼脂 穿刺接种法： 用途：观察细菌是否扩散生长，判断细菌运动性及是否 含鞭毛。,半固体琼脂穿刺培养特征,明胶穿刺培养特征,3、细菌的液体培养特征 多数呈浑浊状，少数形成沉淀、菌醭、菌膜等。,液体试管培养特征,(2)固体斜面培养 2. 液体培养基 3. 半固体培养,常见的主要的几个细菌属： 1、假单胞杆菌属 2、醋酸杆菌属 3、埃希氏杆菌属 4、沙门氏菌 5、变形杆菌 6、乳杆菌属 7、双歧杆菌属 8、芽孢杆菌属 9、梭状芽孢杆菌属 10、葡萄球菌属 11、其它,食品中常见的细菌,一、放线菌的特征 1、什么是放线菌（actino

36、myces）？ 放线菌是一类有分枝状的菌丝体 (mycelium) 和以孢子进行繁殖的丝状细菌。 2、为什么属于原核生物？ 放线菌的菌丝体为单细胞，菌丝直径比真菌细，与细菌接近； 无核膜、核仁和线粒体等，核糖体为70S，属原核生物； 细胞壁含胞壁酸，二氨基庚二酸，不含几丁质，纤维素，革兰氏染色阳性； 对环境pH值的要求是近中性或微偏碱，这与细菌相近而不同于真菌 (一般偏酸性)； 凡能抑制细菌的抗生素也能抑制放线菌，而抑制真菌的抗生素对放线菌无抑制作用； 对溶菌酶敏感。,第二节 放线菌(Actinomyces),二、放线菌的形态与结构,- 链霉菌属（Streptomyces）的放线菌,1、链霉菌

37、菌体形态与结构,基内菌丝：又称营养菌丝或初级菌丝体，匍匐生长在培养基内或培养基表面。其主要功能为吸收营养物质和排泄代谢废物，一般无横隔膜(诺卡氏菌属除外)。直径0.21.2m，但长度差别很大，短的小于100m，长的可达600m以上。无色或产生水溶性或脂溶性色素而呈现黄、绿、橙、红、紫、蓝、褐和黑等各种颜色。 气生菌丝：又称二级菌丝体，基内菌丝发育到定阶段后，向空间长出的菌丝体。一般颜色较深，比基内菌丝粗（直径为1-1.4m）。气生菌丝长度差别悬殊，直形或弯曲，有分枝。,孢子丝：又称繁殖菌丝或产孢丝，当气生菌丝生长发育到一定阶段，气生菌丝上分化出可形成孢子的菌丝。孢子丝的形状及在气生菌丝上排列的

38、方式随种而异；有的直形，有的波浪形或螺旋形。螺旋的数目、疏密程度、旋转方向等都是种的特征。,放线菌的孢子丝类型模式图,孢子：放线菌的孢子形状有球形、椭圆形、杆形和柱形等。同一孢子丝上分化出的孢子的形状、大小有时也不一致。所以，不能将其作为区分菌种的唯一依据。电镜下可见孢子表面结构的差异，有的表面光滑、有的带小疣、刺或毛发状物。孢子常具有色素，呈灰、白、黄、橙、红、蓝和绿等颜色，其颜色在一定培养基与培养条件下比较稳定。孢子表面结构和颜色是放线菌菌种鉴定的主要依据之一。,放线菌孢子形态及其表面纹饰结构模式图,干燥、不透明、表面呈致密的丝绒状； 颜色十分多样； 菌落和培养基连接紧密，难以挑取； 菌落

39、的正反面颜色不一致。,三、放线菌的菌落特征,四、放线菌的繁殖,1. 分生孢子(conidium) 放线菌长到一定阶段，一部分气生菌丝形成孢子丝，孢子丝成熟便分化形成许多孢子，称为分生孢子。孢子的产生通过两种横隔分裂方式。,a细胞质膜内陷；b细胞壁与细胞质膜同时内陷,2. 孢囊孢子(sporangiospore) 有的放线菌由菌丝盘卷形成孢囊，其间产生横隔，产生孢子。孢囊成熟后，释放出孢囊子。孢囊可以在气生菌丝上，也可在基内菌丝上形成。,链孢霉孢子囊形成过程 (a)孢子囊形成初期； (b)孢子囊继续生长，囊内形成横隔； (c)成熟孢子囊，孢囊孢子不规则排列,3、基内菌丝断裂 诺卡氏菌属当营养菌丝

40、成熟后，会以横割 分裂方式突然产生形状、大小较一致的杆菌 状、球状或分枝状的分生孢子。,4. 任何菌丝片段 放线菌也可借菌丝断裂的片段，形成新菌丝体，这种现象常见于液体培养。工业发酵生产抗生素时，放线菌就以此方式大量繁殖。如果静置培养，培养物表面往往形成菌膜，膜上也可生出孢子。,第三节 蓝细菌,蓝细菌因与光合作用植物有一些相似之处，如：它们都含叶绿素a（chlorophyll a）和光合系统，具有放氧性光合作用, 而长期被看作是植物, 曾一直被称作蓝藻或蓝绿藻。但事实上，作为原核生物的蓝细菌与属于真核生物的藻类有着本质的区别。蓝细菌无叶绿体，无真核，有70S核糖体，而且细胞壁中含有肽聚糖，对青

41、霉素和溶菌酶十分敏感，这些特性使得蓝细菌无可置疑的被划入细菌之列。蓝细菌与隶属红螺菌目（rhodospirillales）的光合细菌的差别是：后者进行较原始的循环光合磷酸化反应，在反应过程中不放氧, 是厌氧生物。,1、形态大小 细胞一般比细菌大，通常310m，但也有大到60m的。 形态多样化：细胞形态球状或杆状，单生或团聚；或许多细胞排列而成的群体呈丝状、或分枝丝状、或螺旋状，有的含异形胞。,图1-25 几种蓝细菌的典型形态 1、蓝杆菌属；2、聚球蓝菌属；3、粘聚球蓝菌属； 4、皮果蓝菌属；5、鱼腥蓝菌属；6、螺旋蓝菌属；7、费氏蓝菌属,分支状菌丝,有异形胞 菌丝,由二分裂形成的单细胞,由复分

42、裂形成的单细胞,无异形胞 菌丝,、蓝细菌的繁殖与培养特征 蓝细菌通过无性方式繁殖。 单细胞的种类行二分裂或复分裂； 丝状蓝细菌还常有通过其丝状体断裂形成短的链丝段(hormogonium)方式繁殖； 少数种类如管胞蓝细菌属通过形成内孢子(endospore)繁殖。 蓝细菌液体培养通常不浑浊。,、蓝细菌生物学意义 （1）在生物进化史上的作用： 蓝细菌（cyanobacteria）是生长在池塘、湖泊、河流及海洋等水中的好氧菌，是种类十分庞杂的古老的原核生物，它在地球发展史上为生物的进化做出了重要贡献，因为它的发展使得地球大气由无氧状态变为有氧状态。 蓝细菌不仅广泛地分布在各种水体及土壤中，也可与某

43、些植物如蕨类Azolla（满江红属）的叶腔中，裸子植物Cycas（苏铁属）和Gunnera（根乃拉草属）的根中等进行共生，由于它们具有对不良环境的高度抵抗力和普遍的固氮能力，因此还可在贫瘠的沙质海滩和荒漠的岩石上找到它们，故有“先锋生物”的美称。,（2）一些有着经济价值的蓝细菌如：发菜念珠蓝细菌（Nostoc flagelliforme）、地耳（N. commune）、盘状螺旋蓝细菌（Spirulina platensis）、以及市场上销售的各种“螺旋藻”产品等。,（3）有的蓝细菌是污染湖泊中发生 “水华”及“赤潮”的原凶。,第四节 螺旋体、立克次氏体、衣原体、支原体 Spirochaeta

44、, rickettsia , chlamydia ， mycoplasma,.螺旋体（Spirochaeta）,螺旋体(Spirochaeta)是一群形态和运动机能独特的、革兰氏阴性反应的单细胞原核微生物. 因细胞细长柔软, 能作特殊的弯曲扭动或蛇一样的运动,曾被归为动物。 Spirochaeta are a group of Gram-negative unicellular prokaryotic organism whose configuration and kinesiology are particular. Spirochaeta were classified to anima

45、l because their cells are slightness and pliancy ,and could make special bend twist or move like snake.,螺旋体形态大小,细胞细长，呈螺旋状, 无鞭毛。大小为0.13.0X3500mm,生物学意义(Biological meaning) 存在于水体和动物体中。传染性性病梅毒病就是由梅毒密螺旋体所引起。 Spirochaeta are indwell water and animal. The contagious venereal disease syphilis is caused by T

46、reponema pallidum.,.立克次氏体 1909年，美国医生 H. T. Ricketts（18711910）首次发现洛矶山斑疹伤寒的病原体，并于1910年牺牲于此病。除个别外，该类微生物专性寄生，不能人工培养，故后人为纪念其发现者，称这类病原菌为立克次氏体（rickettsia） 。 1972年起，因陆续在某些患病植物韧皮部中发现了类似立克次氏体的微生物，为与寄生在动物细胞中的立克次氏体相区别，称作类立克次氏体（rickettsia-like organism，RLO） 。 生物学意义：是人类斑疹伤寒、恙虫热和Q热等严重传染病的病原体。主要通过产生内毒素致人死亡。,1）G-，寄生

47、（有壁，不能独立生活，细胞较大0.3-2 m） 2）对热敏感，56以上30min即可杀死，对四环素，青霉素等抗生素敏感 3）二分裂繁殖，宿主一般为节肢动物，可从伤口侵入人体 4）基因组很小，1.1Mb 5）致病性：在宿主血流中大量增殖，并产内毒素,特点,立克次氏体,形态大小,细胞体积0.30.6m0.82m。似一般细菌大小，但比支原体和衣原体大，无滤过性。 细胞形态多样，有球状、杆状或丝状。,.衣原体（chlamydia）,衣原体是一类在真核细胞内营专性寄生的小型革兰氏阴性原核生物。由于它没有产能系统，需要来自宿主的ATP，故有“能量寄生物之称”，因此很长一段时间衣原体被认为是“大型病毒”。1

48、956年，汤飞凡教授等自沙眼中分离到病原体后才逐步证明衣原体是一类特殊的具细胞结构的生物。 主要生物学意义：引起鹦鹉热等人兽共患病的鹦鹉热衣原体、引起人沙眼的沙眼衣原体、引起肺炎的肺炎衣原体。,形态大小,有两种细胞形态，一种是宿主细胞外的形态, 称作原体，呈球状（直径小于0.4m），有传染性；另一种是存在于宿主细胞的形态，称为始体或网状体，呈较大的球形（直径11.5m）。,1.衣原体进攻宿主细胞,2.原体通过吞噬作用进入宿主细胞,3.转变为始体,4.始体繁殖,5.转变为原体,6.原体释放,有革兰氏阴性细菌特征的细胞壁，但缺肽聚糖； 有不完整的酶系统，尤其缺乏产能代谢的酶系统; 一般对抑制细菌生长的抗生素和药物都很敏感，但 对青霉素不敏感，鹦鹉热衣原体对磺胺具有抗性； 生活方式严格的专性细胞内寄生。在实验室中，衣 原体可培养在鸡胚卵黄囊膜、小白鼠腹腔、组织培 养细胞或HeLa细胞上； 有特殊的生活史和两种形态，可在宿主细胞内形成 包涵体。,衣原体特征,.支原体,支原体是介于细菌与立克次氏体之间的原核微生物，因不含有细胞壁，在液体培养基中培养时，往往呈分枝的