原核微生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)

1、第一章：原核微生物形態(tài)結(jié)構(gòu),第一節(jié)細(xì)菌（bacteria）第二節(jié)放線菌(actinomycetes）第三節(jié)藍(lán)細(xì)菌(cyanobacteria)第四節(jié)其他幾種原核微生物(others),1.細(xì)菌的形態(tài)2.觀察細(xì)菌的方法3.細(xì)菌細(xì)胞的大小4.細(xì)菌的細(xì)胞構(gòu)造5.細(xì)菌的繁殖方式,一、細(xì)菌（Bacteria）,6.細(xì)菌的群體形態(tài),細(xì)菌的形態(tài)構(gòu)造及其功能,1.細(xì)菌細(xì)胞形態(tài),球菌(Coccus)桿菌(Bacillus)螺旋菌(

2、Spirlla)其他形狀的細(xì)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,,,

3、,,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(mén)螺旋菌,,左：顯微數(shù)碼攝

4、像,右：結(jié)構(gòu)示意圖,2.觀察細(xì)菌的方法,(1) 觀察工具(2) 觀察方法,(1)觀察工具（tools）,普通光學(xué)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(xì)菌染色法,死菌,正染色,負(fù)染色：,簡(jiǎn)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(lán)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(xì)菌細(xì)胞的大小,細(xì)胞的大小

5、是細(xì)菌分類(lèi)特征,不同細(xì)菌細(xì)胞大小不同,同一細(xì)菌的不同菌齡細(xì)胞大小不同,細(xì)菌細(xì)胞大小還與營(yíng)養(yǎng)等因素相關(guān),細(xì)胞大小的測(cè)量結(jié)果只是近似值或平均值,,4.細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu),細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu),細(xì)胞壁細(xì)胞壁以?xún)?nèi)的構(gòu)造—原生質(zhì)體細(xì)胞壁以外的構(gòu)造,①細(xì)胞壁（cell wall),a.細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)b.細(xì)胞壁的功能c.細(xì)胞壁的化學(xué)組成d.細(xì)胞壁與革蘭氏染色e.無(wú)壁細(xì)胞與原生質(zhì)體,a.細(xì)菌細(xì)胞壁（cell wall）的結(jié)構(gòu),,,b.細(xì)胞壁的功能,固定

6、細(xì)胞外形協(xié)助鞭毛運(yùn)動(dòng)保護(hù)細(xì)胞免受外力的損傷為正常細(xì)胞分裂所必需阻攔有害物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞與細(xì)菌的抗原性、致病性和對(duì)噬菌體的敏感性密切相關(guān),,c.細(xì)胞壁化學(xué)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(xì)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(xì)胞壁成分的區(qū)別,,Cncnc-micro,,成 分,肽聚糖,磷壁酸,類(lèi)脂質(zhì),蛋白質(zhì),占細(xì)胞

7、壁干重的%,含量很高（30-95）,含量較高（<50）,一般無(wú)（<2）,0,含量很低（5-20）,0,含量較高（-20）,含量較高,G＋,G－,,,,,,,d.細(xì)胞壁與革蘭氏染色,,,原生質(zhì)體（左側(cè)為大腸桿菌的原生質(zhì)體，右側(cè)為桿狀的大腸菌）,e.無(wú)壁細(xì)胞與原生質(zhì)體,缺壁細(xì)菌,實(shí)驗(yàn)室中形成,自然界長(zhǎng)期進(jìn)化中形成：支原體,自發(fā)缺壁突變：L型細(xì)菌,人工方法去壁,徹底除盡：原生質(zhì)體,部分去除：球狀體,,,,細(xì)胞壁以?xún)?nèi)的構(gòu)造—原生質(zhì)

8、體,1.細(xì)胞膜（cell membrane）2.細(xì)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(gòu)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(fù)合體;f:脂雙分子層,1.細(xì)胞膜,f,細(xì)菌染色體DNA的復(fù)制模式,,,,,,,,,,,,細(xì)胞膜的功能,控制細(xì)胞內(nèi)、外的物質(zhì)的運(yùn)送、

9、交換,維持細(xì)胞內(nèi)正常滲透壓以保證屏障作用；,合成細(xì)胞壁各種組分和莢膜等大分子的場(chǎng)所；,進(jìn)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(diǎn)和提供其運(yùn)動(dòng)所需的能量等。,間體（Mesosome)的功能,相當(dāng)于真核細(xì)胞的線粒體,相當(dāng)于真核細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng),與細(xì)胞壁合成有關(guān),可能與核分裂有關(guān),有學(xué)者認(rèn)為間體是一種贗象,2.細(xì)胞質(zhì)(cytoplasm )和內(nèi)含物( inclusion body),貯藏物(reserv

10、e 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(lán)細(xì)菌芽孢桿菌等,聚－ß－羥丁酸： 固氮菌、產(chǎn)堿菌、腸桿菌,氮源類(lèi),,藻青素：藍(lán)細(xì)菌含有,藻青蛋白：藍(lán)細(xì)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

11、菌、白喉棒桿菌、結(jié)核分枝桿菌,,Reserve granule / Reserve materials,碳源及能源類(lèi),磁小體(megnetosome),1975年由R P Blakemore 在趨磁細(xì)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(wú)毒,大小20-100nm,每個(gè)細(xì)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(shí)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（carbo

12、xysome）,存在于一些自養(yǎng)細(xì)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(xì)菌的CO2固定中起關(guān)鍵作用,氣泡（gas vocuoles）,是許多光合型、無(wú)鞭毛水生菌中充滿氣體的泡囊狀內(nèi)含物,大小為0.2—1.0um×75nm,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(gè)細(xì)胞中含幾個(gè)或數(shù)百個(gè)氣泡,功能：調(diào)節(jié)細(xì)胞比重以使細(xì)菌漂浮在最適水層中獲取光能、O2和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),

13、,,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(guān),F因子：與有性接合有關(guān),其他質(zhì)粒：與抗生素，色素合成有關(guān),基因工程中作為目的基因載體,,3.核區(qū)（nuclear region or area）,又稱(chēng)核質(zhì)體、原核、擬核

14、、核基因組(genome）,是一個(gè)大型環(huán)狀DNA分子，長(zhǎng)度為0.25-3.00mm,每個(gè)細(xì)胞所含的核區(qū)數(shù)一般1—4個(gè),細(xì)菌除在染色體復(fù)制時(shí)間內(nèi)呈雙倍體外,一般均為單倍體,細(xì)菌芽孢在光學(xué)顯微鏡下的形態(tài)及其在胞內(nèi)的位置,某些細(xì)菌在其生長(zhǎng)發(fā)育后期，在細(xì)胞內(nèi)形成一個(gè)圓形或橢圓形、厚壁、含水量極低、抗逆性極強(qiáng)的休眠體,由于一個(gè)營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞內(nèi)僅生成一個(gè)芽孢，無(wú)繁殖功能,芽孢是生物界中抗性最強(qiáng)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.

15、芽孢(endospore/spore),枯草芽孢桿菌,產(chǎn)芽孢細(xì)菌的種類(lèi)芽孢的構(gòu)造芽孢形成芽孢萌發(fā)芽孢的耐熱機(jī)制研究芽孢的意義伴孢晶體細(xì)菌的其他休眠構(gòu)造,芽孢,芽孢,產(chǎn)芽孢細(xì)菌的種類(lèi),菌體 （營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞）,,,,,,,,,,細(xì)菌芽孢構(gòu)造的模式圖,芽孢,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(guò)程,,,,芽孢萌發(fā),萌發(fā)過(guò)程中的芽孢,芽孢的耐熱機(jī)制,1.是由芽

16、孢化學(xué)組成的特點(diǎn)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(yíng)養(yǎng)細(xì)胞小,研究芽孢的意義,細(xì)菌分類(lèi)、鑒定中的重要形態(tài)學(xué)指標(biāo),指導(dǎo)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(shí)，會(huì)在芽孢旁形成一顆菱形或雙錐形的堿溶性蛋白晶體—δ內(nèi)毒素，稱(chēng)為伴孢晶體。,實(shí)用意義：細(xì)菌殺蟲(chóng)劑—生物農(nóng)藥,細(xì)菌的其他休

17、眠構(gòu)造,細(xì)菌的休眠構(gòu)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(méi)有繁殖功能。,孢囊,,細(xì)胞內(nèi)濃縮并外包多（4～10余層）蛋白質(zhì)、肽聚糖（近G＋菌）抗熱、輻射及藥物等無(wú)特殊貯藏物芽孢桿菌屬、梭菌屬,,,芽孢與孢囊的比較,細(xì)胞壁以外的構(gòu)造,糖被（glycocalyx）鞭毛 (flage,復(fù)flaglla)菌毛（fimbria,復(fù)fimbriae

18、）性毛（pili,單數(shù)pilus）,鞭毛,菌毛,性毛,糖被,,,糖被(glycocalyx),細(xì)菌負(fù)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(hù)作用,貯藏養(yǎng)料,堆積代謝廢物,附著作用,保護(hù)細(xì)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(xì)胞吞噬,作為透性屏障或離子交換系介質(zhì),細(xì)菌間的信息識(shí)

19、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(kāi)采,菌膠團(tuán)用于處理污水,鞭毛（Flagellum),生長(zhǎng)在某些細(xì)菌體表的長(zhǎng)絲狀蛋白質(zhì)附屬物，稱(chēng)為鞭毛，其數(shù)目為一至數(shù)條，具有運(yùn)動(dòng)功能。,鞭毛一般長(zhǎng)度為15—20um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(wú)的方法:半固體培養(yǎng)基 平板培養(yǎng)菌落邊緣,細(xì)菌鞭毛顯微鏡照片,鞭毛的類(lèi)型,鞭毛的結(jié)構(gòu),電鏡下的大腸桿

20、菌（示鞭毛）,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,細(xì)菌鞭毛的類(lèi)型,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,鞭毛絲結(jié)構(gòu)圖解,：鞭毛蛋白亞基,,每周為8-10個(gè)亞基,鞭毛蛋白亞基是一種球狀蛋白，分子量3-6萬(wàn),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0.007-0.009×0.5-20

21、um由菌毛蛋白亞基卷成中1-數(shù)百根空螺旋附著，接合細(xì)胞質(zhì)許多G－桿菌和球菌,,細(xì)菌的鞭毛和菌毛的比較,性毛（pili,單數(shù)pilus）,構(gòu)造和成分與菌毛相同，但比菌毛長(zhǎng)。,數(shù)量?jī)H一至少數(shù)幾根。,性毛一般見(jiàn)于革蘭氏陰性細(xì)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(jié)合位點(diǎn),細(xì)菌繁殖方式,,,,,,,,,細(xì)菌群體的形態(tài)（細(xì)菌的培養(yǎng)特征）,細(xì)菌的菌落特征,細(xì)菌的其它

22、培養(yǎng)特征,細(xì)菌的菌落特征,細(xì)菌菌落細(xì)菌細(xì)胞的電子顯微鏡圖片,固體培養(yǎng)基表面細(xì)菌菌落（照片）,細(xì)菌菌落特征,細(xì)菌菌落特征正面圖,返回鞭毛,細(xì)菌在瓊脂培養(yǎng)基中穿刺培養(yǎng)的生長(zhǎng)特征,細(xì)菌在半固體培養(yǎng)上的培養(yǎng)特征,細(xì)菌在肉湯培養(yǎng)基中的表面生長(zhǎng)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(gòu)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(lèi)生活,放線菌是一類(lèi)具有絲狀與枝細(xì)胞的細(xì)菌,

23、有原核細(xì)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(lèi)型與細(xì)菌相同，菌絲直徑與細(xì)菌相仿放線菌噬菌體的形狀與細(xì)菌的相似最適生長(zhǎng)PH相近，一般呈微堿性DNA重組的方式與細(xì)菌的相同，核糖體同為70S對(duì)溶菌酶敏感；凡細(xì)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(jī)物豐富和呈微生物堿性的土壤中。107個(gè)／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

24、線菌的形態(tài)結(jié)構(gòu)（模式圖）,基內(nèi)菌絲（Substrate mycelium) 又稱(chēng)營(yíng)養(yǎng)菌絲，功能是吸收營(yíng)養(yǎng)，直徑 0.2-1.2um長(zhǎng)度100－600um，色素可有可無(wú)。,,基內(nèi)菌絲,,氣生菌絲（Aerial mycelium)基內(nèi)菌絲長(zhǎng)到一定時(shí)期，長(zhǎng)出培養(yǎng)基外，伸向空間的菌絲，直徑1－1.4um, 長(zhǎng)短不一，形狀不一，顏色較深。,,Cncnc-micro,氣生菌絲,,孢子絲(Reproductive myceli

25、um) 當(dāng)氣生菌絲生長(zhǎng)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(lèi)型,直形,彎曲叢生,成束,,單輪生無(wú)螺旋,開(kāi)環(huán)鉤形原始螺旋形,松螺旋,緊螺旋,螺旋單輪生,無(wú)螺旋兩級(jí)輪生,螺旋兩級(jí)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(jiān)實(shí)、干燥多皺。,接種針難以挑取，有時(shí)可挑碎，有時(shí)可將整個(gè)菌落挑起。,,Cncnc-mi

26、cro,老齡菌：幼齡菌菌落與細(xì)菌難以區(qū)分。菌落周?chē)叻派錉罹z。,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(guò)程,分生孢子繁殖,放

27、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23－370C,放線菌與人類(lèi),絕大多數(shù)抗生素由放線菌產(chǎn)生,用來(lái)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(dòng)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(lán)細(xì)菌的形態(tài),藍(lán)細(xì)菌生理,是光能自養(yǎng)型

28、生物：只需空氣、陽(yáng)光、水分、少量無(wú)機(jī)鹽,沒(méi)有有性生殖，以裂殖為之，也可芽殖，極少數(shù)有孢子,已知藍(lán)細(xì)菌有20多種具固氮作用。 赤潮,其他幾種原核微生物,立克次氏體,支原體,衣原體,立克次氏體（Rickettsia）,是落基山斑疹傷寒的病源體,原核，G -,只能寄生于真核細(xì)胞體內(nèi)（多用雞胚培養(yǎng)）,無(wú)濾過(guò)性(0.3-0.6×0.8-2um),細(xì)胞形態(tài)多變,有不夠完整的產(chǎn)能代謝途徑,基因組1.1

29、Mb,834個(gè)基因（98年11月公布）,支原體（Mycoplasma）,,支原體的直徑約為150－300nm,缺乏細(xì)胞壁,“油煎蛋”狀菌落（0.1-1.0mm）,二等分裂,能在人工培養(yǎng)基上獨(dú)立生長(zhǎng),具有氧化型或發(fā)酵型的產(chǎn)能代謝,在好氧或厭氧條件下生長(zhǎng),對(duì)能與核糖體、細(xì)胞膜結(jié)合的表面活性劑、抗生素敏感,基因組很小，0.6-1.1Mb,,,,衣原體（Chlamydia psittaci)在寄主細(xì)胞質(zhì)中的形態(tài),始體,,中間體,,,寄主細(xì)胞膜