第二章-原核微生物.ppt

第二章 原核微生物,在生物分类中，原核微生物属于原核生物界。,原核微生物,古生菌（,Archaea,）,真细菌（,Eubacteria,）,细 菌,(Bacteria),放线菌,(Actinomyces,）,蓝细菌（,Cyanobacteria,）,支原体（,Mycoplasma,）,衣原体（,Chlamydia,）,立克次氏体（,Rickettsia,）,螺旋体（,Bdellovibrio,）,我们重点介绍细菌（包括古细菌）、放线菌和蓝细菌。,2026/10/27,二、细菌的细胞结构,细菌的细胞结构可分为一般结构和特殊结构：,一般结构（或基本结构）：如细胞壁、细胞质膜、细胞质、内含物及细胞核物质等。它们是所有细菌所共有的。,特殊结构：如糖被、荚膜、鞭毛等。它们是某些细菌所特有的。所以,特殊结构是细菌分类鉴定的依据,。,（一）细菌的一般结构,从细胞外开始，由外向内，依次有下列的细胞一般结构：,1.,细胞壁（,Cell Wall,）,细胞最外面的坚韧而略有弹性的薄膜。,细胞壁的化学组成：肽聚糖、蛋白质、脂类,革兰氏染色：,由于细胞壁化学组成的不同，可把细菌分成两大类,(,革兰氏阳性菌,),G,+,菌和,(,革兰氏阴性菌,),G,-,菌。,这种分类法的起源是革兰氏染色试验，是由丹麦科学家,Christain Gram,在,1884,年建立的。,革兰氏染色试验是一种复染色法，即通过多次染色达到区分不同细胞结构的目的。,细胞壁的作用：,细胞壁之内，统称为原生质体，包括：,固定细胞外形；,保护细胞免受外力的损伤；,阻拦大分子物质进入细胞；,使某些细菌具有致病性及对噬菌体的敏感性；,为鞭毛提供支点，使鞭毛运动。,细胞膜,（,cell membrane,）又称细胞质膜,间体,（,mesosome,）或称中间体,细胞质及其内含物,拟核（核区,nuclear region,）与,质粒,(plasmid),2.,细胞质膜（,Cell Membrane,）,在细胞壁和细胞质之间的一层半透性膜，它可以选择性吸收物质。,化学组成：,磷脂,30,40,，蛋白质,60,70,，约,2,的多糖。,细胞膜的作用：,1,）选择运输，,控制内外物质的交换（吸收营养和排泄废物）；,2,）维持渗透压,3,）合成细胞壁和糖被重要基地,4,）细胞产能场所,5,）鞭毛基体着生点和旋转供能,不同种类细菌的膜在其结构和功能方面存在很大差异。这种差异非常巨大且具有特征性，因此,膜化学可被用于对细菌进行鉴定,。,3.,细胞质及其内含物,细胞质：位于细胞膜以内，除核物质以外的无色透明的粘稠物质，又称原 生质。,化学组成：由蛋白质、核酸、脂类、无机盐、水等物质组成。,作用：含有各种酶系统，是进行新陈代谢的活动场所。,内含物：,核糖体,是蛋白质的合成场所。,贮藏颗粒,营养物质过剩（成熟细胞）,聚,羟基丁酸（,PHB,）,类脂性质,的碳源贮藏物，不溶于水，溶于有机溶剂，可用尼罗兰或苏丹黑染色，具有,贮藏能量、碳源和降低细胞内渗透压,等作用。,Bacillus megaterium,（巨大芽孢杆菌）在合适的条件下，其体内,PHB,可达细胞干重的,60,左右,。,PHB,是由生物合成的高聚物，具有无毒、可塑和易降解等特点，正在大力开发应用于,医用塑料和快餐盒等,的优质原料。,内含物,异染粒,由,多聚偏磷酸,、核糖核酸、蛋白质、脂类及,Mg,2+,组成，可用甲苯胺或甲烯蓝染成,紫红色,。,一般在含磷丰富的环境中形成，具有,贮藏磷元素和能量以及降低细胞渗透压,等作用。,*,聚磷菌富含异染颗粒，可用于废水中无机磷的处理。,内含物,硫粒,含硫粒的细菌能利用,H,2,S,做能源，氧化,H,2,S,为硫粒积累在菌体内。,当缺乏营养时，氧化体内硫粒为,SO,4,2-,，从中取得能量。硫粒具有强的折光性，在,光学显微镜,下极易看到。,*,含硫粒的细菌，可以处理含,H,2,S,类的污染物。,内含物,4.,核物质（拟核、核区）,原核生物所特有的原始细胞核。,细菌的核质体是一个大型,反复折叠高度缠绕的,环状双链,DNA,分子，,为细菌遗传物质。,核区没有外膜,（,这是原核生物与真核生物一个主要的区别之处,）,核质体,真核生物细胞,细胞核,核质体,核膜,（二）细菌的特殊结构,常见的细菌特殊结构有：糖被、芽孢、鞭毛等,荚膜,粘液层,菌胶团,衣鞘,1,、糖被（,glycocalyx,）,在一定条件下，有些细菌可向细胞壁表面分泌一层,松散、透明的粘液状或胶质状,的多糖类物质即糖被。,根据糖被有无固定层次、层次薄厚可细分为：,较厚（约,200nm,），,分类特征之一。,容易混淆的几个概念，希望注意区分：,粘液层,：也是细胞壁表面的粘性物质，区别在于它与周围环境无明显的边缘；,菌胶团,：多个细菌个体排列在一起，由公共荚膜包藏形成一定形状的细菌集团；,菌胶团的形成对于水处理有十分主要的意义，它是废水生物处理中常见的结构；,鞘（衣鞘）,：丝状菌形成时，在外面形成透明的硬质化的物质。,各类菌胶团的形状,2.,芽孢,（,1,）壁厚，紧密结实；,（,2,）含水量少（,40,）；,（,3,）含有,DPA,（,2,，,6,吡啶二羧酸），可达干重的,15,；,（,4,）含有耐热性酶。在,120,140,还能生存几个小时。,某些细菌在其生长发育后期或不良环境中，在细胞内形成的一个圆形或椭圆形、厚壁、折光性强、含水量低、抗逆性强的休眠构造，称为,芽孢,。,芽孢的特点是：,这些特征使芽孢能抵抗恶劣的环境条件，所以芽孢是抵抗外界不良环境的休眠体。,（,1,）产芽孢细菌的种类,好氧性的芽孢杆菌属；,厌氧性的梭菌属。,能否形成芽孢是细菌种的特征。,能产生芽孢的细菌种类包括多种杆菌、一个属的球菌（芽孢八叠球菌）和一个属的弧菌（芽孢弧菌属）。,最主要的是革兰氏阳性杆菌的两个属：,（,2,）芽孢的类型,芽孢形成的位置、形状、大小因菌种而异，在,分类鉴定,上有一定意义。,炭疽芽孢杆菌,等的芽孢位于菌体中央，卵圆形、小于菌体宽度；,肉毒梭菌,等的芽孢位于菌体中央，椭圆形，直径比菌体大，使原菌体两头小中间大而呈,梭形,；,破伤风梭菌,的芽孢却位于菌体一端，正圆形，直径比菌体大，使原菌体呈,鼓槌状,。,（,3,）芽孢的结构,芽孢外壁：主要成分是脂蛋白，透性差。,芽孢衣：主要含疏水性角蛋白，非常致密，通透性差。,皮层：皮层很厚，约占芽孢总体积的一半。赋予芽孢异常的抗热性。皮层的渗透压很高。,核心：由芽孢壁、芽孢膜、芽孢质和核区四部分构成，含水量极低。,成熟的芽孢具有多层结构，由外到内依次为：,（,4,）芽孢的功能：,（,1,）菌种鉴别的依据（芽孢的位置、形状、大小等）；,这一点在实际工作中十分有用。,（,2,）抵抗不良环境的休眠体。,由于芽孢的特点，它对不良环境，如高温、低温、干燥和有毒物质等具有较强的抗性，它处于不活动的休眠状态，一旦外界条件变好，它可萌发成为营养细胞（,产芽孢细菌的保藏多用其芽孢,）,。由于芽孢的抗性最强，故我们在检查灭菌效果时，采用芽孢为指示，即以它作为灭菌效果是否彻底的标志。,3,鞭毛（,flagellum,）,主要化学成分为蛋白质，有少量的多糖或脂类,鞭毛通过旋转而使菌体运动，鞭毛的运动速度很快，一般每秒可移动,20,80m,鞭毛的着生方式和数目是细菌分类鉴定的重要指标,鞭毛运动是趋性运动，如趋光性、趋氧性、趋磁性等,鞭毛是着生于某些细菌体表的细长、波浪形弯曲的丝状蛋白质附属物，其数目为,1,10,根，是,细菌的运动器官。,三、细菌的培养特征,培养基：人工配制的供给微生物营养物质的基质。,固体培养基,(,加入约,1.5%,的琼脂,),：,菌落特征,明胶培养基,(,加入明胶,),：,溶菌区,半固体培养基,(,加入,0.30.5%,的琼脂,),：,呼吸类型、有无鞭毛,液体培养基：,液面生长状况（如膜和环等）、混浊程度、沉淀情况、有无气泡和颜色等。,在不同培养基上细菌会出现具有不同的培养特征。,细菌在固体培养基上的培养特征，称为菌落特征。,菌落：单个微生物接种在固体培养基上，在合适的条件下培养一段时间，生长繁殖形成一堆由无数个个体组成的肉眼可见的群体。,可用稀释平板法和平板划线法接种形成菌落。,1,固体培养基上的培养特征,菌落的特征,是分类鉴定的依据。,可以从三方面看菌落的特征：,（,1,）菌落的表面特征,（,2,）菌落的边缘特征,（,3,）纵剖面的边缘特征,2.,明胶培养基中的培养特征,用穿刺接种法将细菌接种在明胶培养基中培养，能产生明胶水解酶水解明胶，不同的细菌将明胶水解成不同形态的溶菌区，,依据这些不同形态，可将细菌进行分类。,3.,半固体培养基中的培养特征,穿刺接种，根据细菌的生长状态判断细菌的呼吸类型和鞭毛有无，能否运动。,P51,呼吸类型与培养特征,4.,液体培养基中的培养特征,细菌在液体培养基中的培养特征是分类依据之一。,因细胞特征、比重、运动能力和对氧气等关系的不同，而形成不同的群体形态，多数表现混浊，部分表现沉淀，好氧细菌则在液面大量生长，形成菌膜或环状等。,四、细菌的物理化学性质,（一）细菌表面电荷和等电点,什么是等电点？,在某一定,pH,溶液中，氨基酸所带的正电荷和负电荷相等时的,pH,，称为该氨基酸的等电点。,细菌的等电点在,pH,为,25.,革兰氏阳性菌的等电点在,pH,为,2,3,；,革兰氏阴性菌的等电点在,pH,为,4,5,：,pH,为,3,4,之间的为革兰氏染色不稳定性菌；,细菌表面带负电荷，由细菌细胞壁的特征（含磷壁酸）和外界的,pH,环境所决定。,（二）细菌染色原理及染色方法,1.,染色原理,细菌菌体无色透明，在显微镜下由于菌体与其背景反差小，不易看清菌体的形态和结构。通过染色，可增加菌体与背景的反差，在显微镜下可清楚地看见菌体的形态。,常用的染料是碱性染料（由于细菌表面经常带负电,。,特殊的染色方法：如、鞭毛染色、负染色法等。,2.,染色方法,染色方法分两大类：简单染色和复合染色。,革兰氏染色的,机制,有以下两点：,(1),革兰氏染色与细菌等电点的关系,G+,菌的等电点低于,G-,菌，所带负电荷更多，因此，它与结晶紫的结合力较大，不易被乙醇脱色。,(2),革兰氏染色与细胞壁的关系,G+,的细胞壁脂类少，肽聚糖多，,G-,则相反，故乙醇容易进入,G-,细胞，进行脱色。,细菌的一些其他特性：,比表面积,、密度和重量,(P54),在形态上具有分枝状菌丝、菌落形态与霉菌相似，以孢子进行繁殖。,“介于细菌与丝状真菌之间又接近细菌的一类丝状原核生物”,近代生物学技术,放线菌实际上是属于细菌范畴内的原核微生物，,只不过其细胞形态为分枝状菌丝。,放线菌是具有菌丝、以孢子进行繁殖、革兰氏染色阳性的一类,原核微生物，属于真细菌范畴。,多数为腐生菌，少数为寄生菌。,第三节 放线菌,放线菌特点,单细胞,，大多由分枝发达的菌丝组成；,菌丝直径与杆菌类似，约,1,m,m,；,细胞壁组成与细菌类似，革兰氏染色阳性（少数阴性,-,枝动菌属）；,细胞的结构与细菌基本相同。,-,菌丝体按形态和功能可分为,营养、气生和孢子丝,三种。,分布特点及与人类的关系,放线菌常以孢子或菌丝状态极其广泛地存在于自然界，土壤,中最多，其代谢产物使土壤具有特殊的泥腥味。,能产生大量的、种类繁多的抗生素,（其中,90%,由链霉菌产生）,有的放线菌可用于生产维生素、酶制剂；此外，在甾体转化、,石油脱蜡、烃类发酵、污水处理等方面,也有应用,少数寄生型放线菌可引起人、动物,（,如皮肤、脑、肺和脚部感染,）,、,植物,（,如马铃薯和甜菜的,疮痂病,）,的疾病。,*孢子丝的,形状,和在气生菌丝上的,排列方式,，是种的特征，是分类鉴定的依据。,*分生孢子的,颜色,也是分类的依据。,2026/10/27,二、放线菌的菌落形态,放线菌的菌落是由一个分生孢子或一段营养菌丝生长繁殖而来的，许多菌丝相互缠绕，导致其菌落质地紧密，坚硬，表面呈绒状或密实、干燥、多皱。由于营养菌丝潜入培养基内，其菌落不易被挑起。,诺卡氏菌由于其营养菌丝断裂成杆状或类球菌，其菌落质地松散，易挑取。,孢子是放线菌的“种子”（无性）。,孢子对于不良的外界环境有较强的抵抗力。散落的孢子遇到适宜条件就萌发长出菌丝。菌丝分枝再分枝，最后形成网状的菌丝体。,？,吸收营养、排泄废物,？,形成孢子丝,？,释放孢子繁殖,孢子繁殖,无性繁殖,三、放线菌的繁殖,四、放线菌在生产实际中的应用,放线菌的分布：以在土壤中较多。,医学上的应用：产生各种抗生素，如链霉素等。,在环境治理上：在有机固体废弃物堆肥发酵及水生物处理中有应用。如将诺卡氏菌应用于含,CN-,废水的治理。,THE END,作业：,P69 10,、,11,