微生物原核M.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 原核微生物的形 态、构造和功能,名词解释类的掌握方法,结构性名词：存在部位、主要成分、形态大小、作用。比如芽孢。,对比性名词：共同点、差异性。比如转导与转化。,其它名词：包括制作方法、工艺流程、作用等。比如生长曲线。,什么是原核微生物?,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：,微生物,非细胞型,细胞型,（病毒）,原核微生物,真核微生物,(Eukarya),古生菌,(Archaea),细菌,(Bacteria),原核细胞,真核细胞,细胞核,有明显核区，无核膜、核仁,有核膜、核仁,细胞器,无线粒体，能量代谢和许多物质代谢在质膜上进行,有线粒体，能量代谢和许多合成代谢在线粒体中进行,核糖体,分布在细胞质中，沉降系数为70S,分布在内质网膜上，沉降系数为80S,原核细胞和真核细胞的区别,真核细胞,原核细胞,第一节 细菌,狭义细菌(bacteria)是指一类细胞细短、,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。,细菌分布:,大气、水体、土壤、动植物体内,细菌种类和数量:,种类繁杂,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。同学们能否举出例子（日常生活或工厂）。,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。,“生物界超级明星”大肠杆菌（Escherichia coli)。,细菌细胞的形态与排列状态,杆菌(,bacillus,)及其排列状态,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、梭状杆状、月亮状、竹节状等；按杆菌细胞繁殖后的排列方式则有链状、栅状、“八”字状等。,短杆菌,长杆菌,梭状芽孢杆菌,杆菌,读音：gn jn,杆菌（bacillus）,杆状或类似杆状的细菌。广泛分布于自然界。腐生或寄生。如大肠杆菌、枯草杆菌等。,大多数杆菌中等大小长25um，宽0.31um。,大的杆菌如炭疽杆菌(35um1.01.3um),小的如野兔热杆菌(0.30.7um0.2um)。,菌体的形态多数呈直杆状，也有的菌体微弯。,菌体两端多呈钝圆形，少数两端平齐（如炭疽杆菌）。,也有两端尖细（如梭杆菌）。,或末端膨大呈棒状（如白喉杆菌）。排列一般分散存在，无一定排列形式，偶有成对或链状，个别呈特殊的排列如栅栏状或v、y、l字样。,根据其排列组合情况，也可有单杆菌，双杆菌和链杆菌之分。不过杆菌的排列特征远不如球菌那样固定，同一种杆菌往往可以有3种形态同时存在。,单杆菌，有长杆菌和短杆菌（或近似球形）。产芽孢杆菌有枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）。,梭状的芽孢杆菌有溶纤维梭菌（Clostridium cellulosolvens）。,肉毒杆菌最棒的功能，不是除皱纹，而是可以用来消除国字脸或改善脸型。有国字脸的人，可以在左右下颚打肉毒杆菌，就能让肌肉变得紧实，进而改善你的脸型。,肉毒杆菌,一种致命病菌，在繁殖过程中分泌毒素，是毒性最强的蛋白质之一。在19世纪有“香肠之毒”恶名的肉毒杆菌(因为经常在此类肉至类罐头中发现)，经过分离培养后，最早用于病理治疗，改善肌肉痉挛、内斜视等疾病。在治疗过程中，医生们发现它在,消,除皱,纹,方面有着异乎寻常的功能，其效果远远超过其他任何一种,化妆品,或,整容,术。因此，利用肉毒杆菌毒素消除皱纹的整容手术应运而生。,枯草芽孢杆菌,地衣芽孢杆菌,结核分枝杆菌,破伤风梭菌,杆菌端部特征,Bacillus megabacterium,Legionella pneumophila(causes Legionnaires Disease),(causes anthrax),Bacillus anthracis,Rod-Shaped Bacterium,hemorrhagic,E.coli,strain 0157:H7,细胞呈,球状或椭圆形,。根据细胞分裂后新细胞所保持的空间排列方式，分为以下几种情形：,单球菌,尿素微球菌,双球菌,肺炎双球菌,链球菌,溶血链球菌,四联球菌,四联微球菌,八叠球菌,尿素八叠球菌,葡萄球菌,金黄色葡萄球菌,（1）球 菌,球菌,球菌是一种,细菌,。细菌可分为球菌、,杆菌,和,螺旋菌,三大类。,球菌呈球形或近似球形。球菌分裂后产生的自细胞保持一定的排列方式，在分类鉴定上有重要意义。根据排列方式不同，可分为单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌和葡萄球菌等。,1）单球菌 细胞沿一个平面进行分裂，子细胞分散而单独存在，如尿素微球菌(Micrococcus ureae)。,2）双球菌 细胞沿一个平面分裂，子细胞成双排列,如肺炎链球菌（Diplococcus pneumoniae）；肺炎双球菌、脑膜炎双球菌。,3）链球菌 细胞沿一个平面分裂，子细胞呈链状排列,如乳链球菌（Streptococcus lactic）；,4）四联球菌（Micrococcus tetragenus）细胞按两个互相垂直的平面分裂，子细胞呈田字形排列；,5）八叠球菌 细胞按三个互相垂直平面进行分裂，子细胞呈立方体排列，如甲烷八叠球菌（Sarcina methanica）；,6）葡萄球菌 细胞分裂无定向，子细胞呈葡萄状排列,如金黄色葡萄球菌（Stephylococcus aureus）。,(a)单球菌 (b)双球菌 (c)四联球菌 (d)八叠球菌 (e)葡萄球菌 (f)链球菌,各种不同形状的球菌,各种不同形状的杆菌,(a)球杆菌(b)单杆菌,(c)双杆菌(d)链杆菌,各种不同形状的螺旋菌,(a)螺菌(b)螺旋体(c)弧菌,球菌,杆菌,螺旋型菌,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（vibrio)：,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(spirillum)：,螺旋满26环，螺旋状 例：干酪螺菌,螺旋体(spirochaeta)：,旋转周数在6环以上，菌体柔软。例：梅毒密螺旋体,Vibrio cholerae,在厌氧污泥中的螺旋菌有,紫硫螺旋菌（Thiospirillum violaceum）、红螺菌属（Rhodospirillum）,和绿螺菌属。,特殊形态的细菌,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等是特殊形态的细菌。,细菌特殊形态,（二）细菌大小,单位m,（微米，即10,-6,m),亚细胞nm(纳米，10,-9,m）,多数细菌细胞的直径约0.5,m,m,长度约0.55,m,m。,但已报道最小的纳米细菌(,nanobacteria,)直径甚至小于0.05,m,m；,最大的球菌纳米比亚嗜硫珠菌(,Thiomargarita namibia,),，其直径大小可达100-750m！,(1)长度单位：,微米(m),(2)表示：球菌：,直径,杆菌：,宽长,螺菌：,宽、长、螺距,通常,球菌直径,：0.2,1.5,m，,杆菌,:长1 5 m,宽0.5 1 m。,例如：,E.coli,：平均长度：2 m；宽度0,.5m,1500个大肠杆菌头尾相接等于3,mm;,10,9,个大肠杆菌重1,mg.,细菌大小的测量,1、范围,0.5 1 mm（直径）,0.2 1 mm(直径),X 1 80 mm(长度),0.3 1 mm(直径),X 1 50 mm(长度),(长度是菌体两端点之间的距离,而非,实际长度),细菌细胞的模式构造,二、细菌的结构,(,一),细胞壁,(二),细胞膜,(三),细胞质及其内含物,(四),原核和质粒,(五),鞭毛和菌毛,(六),芽孢,(七),细胞外层,基本结构,特殊结构,1、概 念,2、功 能,3、革兰氏染色,4、化学组成与超微结构,（一）细胞壁,（cell wall）,(一)细胞壁（cell wall）,细胞壁概念：,是细胞最外的一层厚实、坚韧的外被，主要成分为肽聚糖，具有固定外形和保护细胞等多种功能。,细胞壁功能：,固定细胞外形和提高机械强度，保护细胞免受外力的损伤；为细胞生长、分裂和鞭毛运动所必需；阻拦酶蛋白或抗生素等有害物质进入细胞；赋予细菌特定的抗原性和致病性(如内毒素)，并与细菌对抗生素和噬菌体的敏感性密切相关。,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,革兰氏阳性细菌,革兰氏阴性细菌,细胞膜,肽聚糖,磷壁酸,脂磷壁酸,肽聚糖,周质空间,细胞膜,外膜,脂多糖,孔蛋白,磷脂,脂蛋白,膜蛋白,膜蛋白,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90%肽聚糖和10%磷壁酸。,(1)肽聚糖：,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。,短肽交联,多糖链,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,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,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+),（2）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。,(1)肽聚糖层：,特点（以大肠杆菌为例）：,肽聚糖层薄（,2-3nm,）,四肽尾的第三个不是,L-Lys,，而是内消旋二氨基庚二酸（,M,DAP,）,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）,(2)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(lipopolysaccharide，LPS),沙门氏菌属脂多糖中的类脂A结构,细菌染色法,3、革兰氏染色,（1）革兰氏染色,细菌,染色法,死菌,活菌:,正染色,负染色:,简单染色法,鉴别染色法,荚膜染色法等,革兰氏染色法,抗酸性染色法,芽孢染色法,姬姆萨染色法,用美蓝或TTC(氧化三苯基四氮唑)等,作活菌染色,（1）革兰氏染色,1、用碱性染料结晶紫对菌液涂片进行初染,2、用碘溶液进行媒染，其作用是提高染料和细胞间的相互作用从而使二者结合得更固。,3、用乙醇或丙酮冲洗进行脱色。在经历脱色后仍将结晶紫保留在细胞内的为革兰氏阳性细菌，而革兰氏阴性细菌的结晶紫被洗掉，细胞呈无色。,4、用一种与结晶紫具有不同颜色的碱性染料对涂片进行复染。例如沙黄，它使原来无色的革兰氏阴性细菌最后呈现桃红到红色，而革兰氏阳性细菌继续保持深紫色,成 分,革兰氏阳性细菌,革兰氏阴性细菌,革兰氏染色反应,肽聚糖含量,肽聚糖结构,细胞壁厚度及层次,磷壁酸,脂多糖与类脂质,对溶菌酶,对青霉素和磺胺,与细胞膜的关系,菌体呈紫色,含量高，占细胞壁干重的3095%),多层,紧密,20-80nm,单层,多数,含量较高(50),一般无,敏感,敏感,不紧密,经脱色、复染后菌体呈红色,含量低，占细胞壁干重的520%,1-2层,疏松,10nm左右(其中外壁层约8nm),无,含量较高（分布在外壁层）,不敏感,不敏感,紧密,表 革兰氏阳性细菌与阴性细菌细胞壁成分的比较,4、,细胞壁缺损,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(sphaeroplast)：指还残留部分细胞壁的原生质体，常见于革兰氏阴性细菌；,细胞壁缺陷细菌：,缺壁,细菌,实验室或宿,主体内形成,在自然界长期进化中形成支原体,缺壁突变-,L型细菌,人工去壁,基本去尽-原生质体,（G+）,部分去除-球状体,（G-）,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。,李俊刚在“生物学通报”（1990年第12期）发表的关于L-型细菌(P24),对该菌进行了详细的介绍。,特点：,没有完整而坚韧的细胞壁,细胞呈多形态；,有些能通过细菌滤器,故又称“滤过型细菌”；,对渗透敏感,在固体培养基上形成“油煎蛋”,似的小菌落（直径在,0.1mm,左右）；,（2）原生质体（protoplast）,在人为条件下,用溶菌酶处理或在含青霉素的培养基中培养而抑制新生细胞壁合成而形成的仅由一层细胞膜包裹的圆球形、对渗透压变化敏感的细胞,一般由革兰氏阳性细菌形成。,（3）球状体(sphaeroplast),又称原生质球,采用上述同样方法,针对革兰氏阴性细菌处,理后而获得的残留部分细胞壁(外壁层)的球形,体.与原生质体相比,它对外界环境具有一定的,抗性,可在普通培养基上生长,.,特点,对环境条件变化敏感,低渗透压、振荡、离心,甚至通气等都易引起其破裂；,有的原生质体具有鞭毛,但不能运动,也不被,相 应噬菌体所感染；,在适宜条件,(,如高渗培养基,),可生长繁殖,形成,菌落,形成芽孢及恢复成有细胞壁的正常结构,.,比正常有细胞壁的细菌更易导入外源遗传物,质,是研究遗传规律和进行原生质体育种的良,好实验材料,。,(二)细胞质膜（cytoplasmic membrane）,特点:,1.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。,2.很多革兰氏阳性细菌可由细胞质膜内褶而形成囊状构造-间体（mesosome），其中充满着层状或管状的泡囊。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。,Bacillus fastidiosus,间体（mesosome）,（三）细胞质和内含物,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）：如类囊体、羧酶体、,气泡或伴孢晶体等。,（,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。）,聚-,b-羟丁酸（,poly-,b,-hydroxybutyrate，PHB）：细胞质内属于类脂性质的碳,源类贮藏物，具有贮藏能量、碳源和降低细胞内渗透压等作用。作为生物聚合,物具有良好应用前景。,聚磷酸颗粒（polyphosphate granules，PP）：因,可被美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。,趋磁水生螺菌,(,Acuaspirillum magnetotacticum,),电镜照片,磁细菌在磁场中做波状迁移,链状排列的磁性颗粒,分离的磁小体,磁小体(magnetosome):成分为F,3,O,4,外有一层磷脂、蛋白质或糖蛋白包裹，,具导向功能。,羧酶体（carboxysome）存在于一些自养细菌胞内的多角形或六角形内含物，内含1，5二磷酸核酮糖羧化酶，是自养细菌固定二氧化碳的场所。存在于硫杆菌属（,Thiobacillus,）、贝日阿托氏菌属（,Beggiatoa,）、硝化细菌,和一些蓝细菌中。图示硫杆菌的羧酶体,羧酶体,气泡（gas vacuoles）：,泡囊状内含物，内中充满气,体，内有数排柱形小空泡，,外为蛋白质膜包裹。具有调,节细胞比重，使其漂浮在水,中，借以获取光能、氧和营,养物质。主要存在于多种蓝,细菌中。,(四)核区（nuclear region）,核区又称原核（prokaryon）或拟核（nucleoid），指原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核。,(六)糖被（glycocalyx）,糖被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，此称为糖被。,（b）,（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）,（c）,糖被类型：,包裹在单个细胞壁上,有固定层的糖被,荚膜（capsule）,微荚膜（microcapsule）,呈松散状态、未固定的的糖被,粘液层（slime layer）,包裹几个细胞或一群细胞,菌胶团（zoogloca）,糖被的主要成分,：多糖、多肽或蛋白质，尤以多糖居多。,糖被的功能：,保护作用：其上大量极性基团可保护菌体免受干旱损伤或防止噬菌体的吸附和裂解；一些动物致病菌的荚膜还可保护它们免受宿主白细胞的吞噬，例如肺炎克雷伯氏菌(,Klebsiella pneumoniae,)的荚膜既可使其粘附于人体呼吸道并定植，又可防止白细胞的吞噬；贮藏碳源和能源养料，以备营养缺乏时重新利用；作为透性屏障或(和)离子交换系统，可保护细菌免受重金属离子的毒害；表面附着作用，例如引起龋齿的唾液链球菌(,Streptococcus salivarius,)会分泌一种己糖基转移酶，使蔗糖转变成果聚糖，从而使细菌牢牢粘附于牙齿表面，可腐蚀牙表珐琅质层并引起龋齿；细菌间的信息识别作用;堆积代谢废物。,(六)鞭毛(flagellum,复flagella),生长在某些细菌体表的长丝状、波状弯曲的蛋白质附属物称为鞭毛，其数目为一至数十条，具有运动功能。鞭毛的长约1520,m,m，直径为0.01,0.02,m,m。,细菌鞭毛(flagellum)电镜照片（引自“Foundations of Microbiology）,1、鞭毛在细胞表面的着生方式：,一端生：一根，一束,两端生：两端各生一根鞭毛，两端各生一束鞭毛,周生,侧生,G,-,细菌鞭毛的一般结构,2、鞭毛的一般结构,G+细菌鞭毛结构特点：,革兰氏阳性细菌的鞭毛结构较为简单，如枯草芽孢杆菌鞭毛的基体仅有S和M两个环，而鞭毛丝和钩形鞘则与革兰氏阴性菌相同。,3、鞭毛运动的机制,“旋转论(rotation theory)”,4、鞭毛的功能,与细菌运动有关，是原核生物实现其趋向性(taxis)的有效方式。,(七)菌毛(fimbria)和性毛(pili),1、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),2、性毛又称性菌毛(pilus),，,长度比菌毛长，数量少，每个细胞仅一至少数几根，其构造和成分与菌毛相同。,功能：参与细菌结合作用，,传递遗传物质。,(八)特殊的休眠构造芽孢,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,构造，称为,芽孢或内生,孢子(spore，,Endospore),。,主要种类：,芽,孢杆菌属和羧,菌属,1、芽孢特点,（1）芽孢是休眠构造而不是繁殖构造,（2）芽孢抗逆性极强,（3）芽孢休眠能力极强,2、细菌芽孢构造的模式图,3、芽孢的形成过程,轴丝形成,形成前芽孢,前芽孢隔膜形成,前芽孢发育成熟,芽孢形成,芽孢囊,裂解,4、芽孢耐热的分子机制：,（1）渗透调节皮层膨胀学说,（2）吡啶二羧酸钙（DPA）学说,5.伴孢晶体,少数芽孢杆菌，例如苏云金芽孢杆菌在其形成芽孢的同时，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。它的干重可达芽孢囊重的30%左右，由18种氨基酸组成。由于伴孢晶体对200多种昆虫尤其是鳞翅目的幼虫有毒杀作用，因而可将这类产伴孢晶体的细菌制成有利于环境保护的生物农药细菌杀虫剂。,6、细菌其它休眠构造-孢囊,孢囊是固氮菌尤其是棕色固氮菌等少数细菌在缺乏营养的条件下，由营养细胞的外壁加厚、细胞失水而形成的一种抗干旱但不抗热的圆形休眠体，一个营养细胞仅形成一个孢囊，因此与芽孢一样只是休眠体。孢囊在适宜的外界条件下，可发芽和重新进行营养生长。,7、研究芽孢的意义：,1、分类鉴定,2、保存菌种,3、分离菌种,4、生物杀虫,5、灭菌标准,三、细菌的繁殖与培养特征,(一)细菌的繁殖,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,杆菌二分裂,格形暗网菌三分裂,蛭弧菌复分裂,(二)细菌的培养特征,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。,(1)平板培养,(2)固体斜面培养,（3）液体培养基,（4）半固体培养,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。,菌苔（bacterial lawn）：,是指在固体培养基上由许多细菌或孢子生长、繁殖形成的肉眼可见、相互连成一片的大量菌落群体。,菌落形态包括菌落的大小、形状、边缘、光泽、质地、颜色和透 明程度等。每一种细菌在一定条件下形成固定的菌落特征。不同种或同种在不同的培养条件下，菌落特征是不同的。这些特征对菌种识别、鉴定有一定意义。,细胞形态是菌落形态的基础，菌落形态是细胞形态在群体集聚时的反映。细菌是原核微生物，故形成的菌落也小；细菌个体之间充满着水分，所以整个菌落显得湿润，易被接种环挑起；球菌形成隆起的菌落；有鞭毛细菌常形成边缘不规则的菌落；具有荚膜的菌落表面较透明，边缘光滑整齐；有芽孢 的菌落表面干燥皱褶；有些能产生色素的细菌菌落还显出鲜艳的颜色。,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。,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。,枯草芽孢杆菌(,Bacillus subtilis,),大肠杆菌(,Escherichia coli,),乳酸杆菌(,Lactobacillus,),丙酮丁醇梭菌(,Clos.acetobutyleum,),肠膜明串珠菌(,Leuconostoc mesenteroides,),醋酸杆菌(,Acetobacter,),棒状杆菌(,Corynebacterium,),短杆菌(,Brevibacterium,),黄单孢菌(Xanthomonas),四、常见细菌举例,：,大肠埃希氏杆菌（,Escherichia coli,）,枯草芽孢杆菌（,Bacillus subtilis,）,北京棒杆菌（,Corynebacteriun Pekinensis,）,熟记以下基本细菌学名：,Bac.Thuringiensis苏云金芽孢杆菌,Clostridium acetobutylicum丙酮丁醇梭菌,Streptococcus pneumoniae肺炎链球菌,Mycobacterium tuberculosis结核分枝杆菌,Pseudomonas aeruginosa铜绿假单胞菌,Salmonella typhimurium鼠伤寒沙门氏菌,Staphylococcus aureus金黄色葡萄球菌,Lactobacillus lactis乳酸杆菌,一、放线菌的特征,1、什么是放线菌（actinomyces）？,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,Actinomycetes是一类具有丝状分枝的单细胞,，主要以外生孢子的形式繁殖，,革兰氏阳性,，与细菌同属原核微生物。,放线菌菌落中的菌丝常从一个中心向四周辐射状呈放射状生长，并因此而得名。放线菌有特殊的土霉味。,分布：,含水量较低、有机物丰富、呈微碱性的土壤中。估计每克土壤中约含放线菌孢子10,7,-10,8,个。,应用：,放线菌对人类最突出的贡献就是它能产生大量的、种类繁多的抗菌素。放线菌还是酶类、维生素的生产菌；有的放线菌有固氮能力；放线菌在自然界物质循环中也起着重要作用，由于它们具有较强的分解复杂有机物的能力，对于土壤肥力的提高也有重要作用。,危害：,只有极少数放线菌对人类构成危害，某些Actinomyces（放线菌属）菌种引起动物放线菌病（皮肤、脑、肺和足部感染），某些Nocardia（诺卡氏菌属）引起人和动物的诺卡氏菌病；,还有少数放线菌能引起植物病害。,二、放线菌的形态与结构,-链霉菌属（,Streptomyces,）的放线菌,1、链霉菌菌体形态与结构,孢子丝,孢子,气生菌丝,培养基表面,基内菌丝,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,放线菌孢子丝类型,：,二级轮生,一级轮生,丛生,松螺旋,紧螺旋,钩状,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,2、其它放线菌的形态与结构,三、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,三、放线菌的繁殖方式,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。,同为单细胞，菌丝比真菌细，其直径与细菌接近；,同属原核生物。无核膜、核仁和线粒体等。核糖体,70S,等；,胞壁含磷壁酸，二氨基庚二酸，不含几丁质，纤维素；,G+;,对环境的要求与细菌相近；,对溶菌酶敏感；,对抗生素的反应向细菌。,总之，放线菌是一类介于细菌和真菌之间，而更接近于细菌的原核生物。,所以：在Bergeys Manual of Systematic Bacteriology.Vol.4 上归在分枝菌纲(Actinomycetes),四、放线菌与细菌的比较,五、放线菌的菌落形态,质地:致密、干燥、多皱、小而不蔓延、不挑起，表面有放射状沟纹。,形状：随菌种不同可有两类：,(1)产生大量分枝状菌丝的菌种：如Strptomyces)形成与培养基结合较紧的 菌落，不易挑起或整个挑起。,(2)不产生大量菌丝的菌种：如Nocardia形成的菌落呈粉质，挑之易碎,第三节 支原体、立克次氏体、衣原体,一、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，往往呈分枝的丝状体，故称之为支原体(mycoplasma)。,最早是从患胸膜肺炎的牛体中分离出来的，称为胸膜肺炎支原体。1967年发现在患“丛枝病”的桑、马铃薯等许多植物的韧皮部中也有支原体存在，为与感染动物的支原体相区分，一般称侵染植物的支原体为类支原体（mycoplasma）。,支原体生物学意义：许多支原体引起动物牛、绵羊、山羊、猪、禽和人类的病害；一些类支原体也引起植物病害；因滤过性,常会造成实验室组织培养物污染。,1、形态大小,细胞很小，光学显微镜下勉强可见，直径约为150300nm，一般为250nm左右，能透过细菌滤器。在大小仅为50200 nm的纳米细菌（,nanobacteria,）被发现之前，曾被认为是整个生物界中尚能找到的能独立营养的最小型生物。,细胞多形，易变，呈球状或长短不一的丝状及分枝状。,肺炎支原体（,Mycoplasma pneumoniae,）,电镜照片，显示其多形性。（a）透射电镜,照片（X47，880）；（b）扫描电镜照片,（X26，000）。,2、细胞结构,缺乏细胞壁，细胞柔软，革兰氏染色阴性，对渗透压敏感，对表面活性剂和醇类物质敏感，对抑制细胞壁合成的青霉素、环丝氨酸等抗生素不敏感等。,细胞膜含胆固醇，对两性霉素、制霉菌素等多烯类抗生素十分敏感。对破坏细胞膜结构的表面活性剂、脂溶剂极为敏感。基因组很小，仅在0.61.1Mb左右。,结构特点,1）胞膜含甾醇,2）无细胞壁，对抑制壁合成抗生素不敏感,3）“油煎蛋”菌落,4）基因组小，0.61.1Mb,5）二分裂和出芽繁殖,3、繁殖与培养特征,一般以二等分裂方式进行繁殖。,寄生或腐生。能在含血清、酵母膏或甾醇等营养丰富的培养基上生长。,菌落特征：菌落小，直径一般仅为0.11mm，呈特有的“油煎蛋”状。,液体培养特征：不混浊。,“油煎蛋”状,二、立克次氏体,1909年，美国医生 H.T.Ricketts（18711910）首次发现落基山斑疹伤寒的病原体，并于1910年牺牲于此病。因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（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,1、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。,2、细胞结构,含有细胞壁，革兰氏染色阴性。细胞壁含胞壁酸和二氨基庚二酸，还有与细菌内毒素相似的脂多糖复合物，但脂质含量远高于一般细菌。,立克次氏体细胞膜因较疏松而“渗漏性”较大，这种可透性细胞膜使得它们易从宿主细胞获得一些重要的物质（包括像NAD+和辅酶A这样大的辅酶），但同时也会使一些重要物质离开立克次氏体。,基因组很小，如,Rickettsia prowazeki,的基因组为1.1Mb，仅含834个基因。,3、抗性,对热敏感，一般在56以上经30min即被杀死。立克次氏体对许多抗细菌的抗生素如四环素和青霉素是敏感的。,4、代谢系统,存在产能系统，但缺乏完整的产能代谢途径，不能氧化葡萄糖或有机酸，只能氧化谷氨酸和谷氨酰氨产能，所以立克次氏体一旦离开宿主就会很快死去。,立克次氏体以二分裂方式繁殖。,严格的细胞内寄生，这一点与病毒相似，它们大多数不能用人工培养基培养，须用鸡胚卵黄囊、敏感动物组织细胞及敏感实验动物进行传代培养。,生活史中必须由蚤、螨等吸血节肢动物作为媒介，而在动物间传代，因此立克次氏体也被称为虫媒微生物。,5、繁殖与培养特征,三、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”。1956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。,1、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）。,2、衣原体生活史,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