微生物的形态和结构 细菌ppt课件.ppt

第二章 微生物的形态与结构,2.1 微生物的基本类型2.2 原核微生物：细菌2.3 真核微生物：真菌2.4 非细胞生物：病毒,第二章 微生物的形态与结构,2.1 微生物的基本类型,传统的生物界分为:,动物植物微生物,根据显微镜或电镜观察到的结构进行分类 无细胞结构 病毒 及亚病毒 拟病毒 类病毒 朊病毒 有细胞结构 原核 细菌放线菌蓝细菌 真核 酵母菌 霉菌 藻类 原生动物,以细胞结构对微生物分类,原核细胞和真核细胞的电镜图,原核和真核的定义 主要根据细胞核是否完整独立，是否有核膜包裹。 原核生物细胞的遗传物质主要是以双螺旋 DNA 构成的一条链状的DNA，仅形成一个核区，没有核膜包围，无核仁，称为原核 (nucleoid) 或拟核，无组蛋白与之相结合。 真核生物的遗传物质以双螺旋 DNA 构成一条或一条以上的多条染色体群，形成一个真核 (nucleolus) ，有一核膜包围，膜上有孔，有核仁，明显有别于周围的细胞质，并有组蛋白与之相结合 。,原核细胞结构示意图,真核细胞结构示意图,原核细胞和真核细胞的主要区别： 表2-1细胞核的区别。有无细胞器的区别。核糖体的明显区别。 原核生物的核糖体为 70S ，而真核生物的核糖体为 80S 。,Microbial world,Organisms,Infectious agents,Prokaryotes (unicellular),eukaryotes,viruses,viroids,prions,Eubacteria,Archaea,Algae (unicellular or multicellular),Fungi (unicellular or multicellular),Protozoa (unicellular),Other multicellular organisms,2.2 原核微生物：细菌细菌的概念：细菌（bacteria）: 是一类个体及其微小、具有细胞壁的单细胞原核微生物，在自然界中分布广、种类多，而且数量巨大。,概述,1、细菌（bacteria） 指真细菌。一类细胞细短（约0.5m，长度约0.55m）、结构简单、细胞壁坚韧、多以二分裂方式繁殖和水生性较强的原核生物。2、细菌在自然界的分布 细菌是微生物的一大类群，在自然界分布广、种类多。到处寄生和腐生，尤其温暖潮湿、富含有机物的地方。大量细菌活动、生长繁殖形成肉眼可见菌落、菌苔，粘稠，具臭、酸败等气味；液体中生长会使液体变混浊、或产生沉淀、或液面漂浮白色气沫。,头发和手指上的细菌,3、细菌与人类的关系,与人类生产生活关系十分密切，有害也有利。（1）害：人和动、植物多种传染病的病原微生物，引起食品、工农业产品腐烂变质。（2）利：是微生物学的主要研究对象，并被广泛应用于食品生产、工业（化工、石油开采、冶金）、农业（杀虫剂、细菌肥料、沼气发酵、饲料青贮）、医学（抗生素、菌苗、类毒素、代血浆、医用酶类）、环境保护（三废处理）、环境监测（气象、考古）、生物工程等各个方面、是科学研究中重要的实验对象。,细菌的基本形态 ( Madigan et al., 2000),细菌的分裂,细菌细胞的裂殖， 示正在分裂， 示已经分裂,细菌的分裂,细菌的分裂与细菌菌体的排列,有些种类的细菌细胞，在横隔壁形成后不久便相互分开，呈单个游离状态；而有的却数个细胞相连呈短链状或多个排列成长链状。尤其是球菌，因分裂面的不同，使分裂后排列成单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌和葡萄球菌等。,细菌的分裂和排列示意图,细菌菌体的排列,细菌菌体的排列,菌落的电镜图,细菌菌体的排列链球菌,葡萄球菌,细菌的基本外形: 球状 球菌 单球菌，双球菌，链球菌， 四联球菌，八叠球菌，葡萄球菌 直杆状 杆菌 长杆菌，短杆菌，球杆菌，梭菌 弯杆状 弧菌或螺旋菌 另外，有些细菌会呈现畸形和衰颓形,2.2.1 细菌的形态、大小和排列 P14,细菌的形态和大小,细菌的大小: 球状 球菌 直径 一般0.51.0um 直杆状 杆菌 宽 0.41.0um 弯杆状 弧菌或螺旋菌 每克湿的细菌团大约含有1万亿到10万亿个细菌细胞。,细菌的大小,菌 名 直径或宽长度 (m)乳链球菌 ( Streptococcus lactis ) 0.51 金黄色葡萄球菌 ( Staphylococcus aureus ) 0.81 最大八叠球菌 ( Sarcina maxima ) 44.5 大肠杆菌 ( Escherichia coli ) 0.5 13 伤寒沙门氏菌 ( Salmonella typhi ) 0.60.7 2-3枯草芽孢杆菌 ( Bacillus subtilis ) 0.81.2 1.23 炭疽芽孢杆菌 ( Bacillus anthracis ) 11.5 48 德氏乳细菌 ( Lactobacterium delbruckii ) 0.40.7 2.87霍乱弧菌 ( Vibrio cholerae ) 0.30.6 13 迂回螺菌 ( Spirillum volutans ) 1.52 1020,1、细菌的个体（细胞）形态,球菌(Coccus)杆菌(Bacillus)螺旋菌(Spirlla)其他形状的细菌,细菌的形态与大小,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。,单球菌（显微镜下示意图）,单球菌,细胞分裂沿一个平面进行，新个体分散而单独存在.如尿素微球菌(Micrococcus ureae),双球菌,细胞沿一个平面分裂，新个体成对排列. 如肺炎双球菌 (Diplococcus pneumoniae),肺炎球菌Diplococcus pneumoniae,淋病奈瑟氏球菌,四联球菌：,细胞分裂是沿两个相垂直的平面进行，分裂后每四个细胞特征性地连在一起，呈田字形. 如四联微球菌 （Micrococcus tetragenus）,链球菌：,细胞沿一个平面进行分裂，新个体不但可保持成对的样子，并可连成链状.如：乳链球菌 （Streptococcus lactis）无乳链球菌（Streptococcus agalactiae)溶血链球菌 （ Streptococcus hemolyticus),八叠球菌：,细胞按三个互相垂直的平面进行分裂后，每八个球菌特征性地连在一起成立方体形. 如藤黄八叠球菌 （Sarcina ureae),葡萄球菌：,细胞无定向分裂，多个新个体形成一个不规则的群体，犹如一串葡萄。 如： 金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus)白色葡萄球菌（Staphylcoccus albus),金黄色葡萄球菌,杆菌(bacillus)及其排列状态,杆菌是细菌中种类最多的类型, 细胞呈杆状或圆柱形，一般其粗细（直径）比较稳定，而长度则常因培养时间、培养条件不同而有较大变化。,单杆菌,双杆菌,链杆菌,球杆菌,短杆菌,长杆菌,梭状芽孢杆菌,显微镜下的杆菌,排列联结：杆菌大多分散存在；也有的呈长短不同的链状，似竹节、八字、栅栏、丝状（链状细胞外包围一层胶质壳）。不能作为分类鉴定的依据。杆状菌是细菌中种类最多的。工农业生产中所用的细菌大多是杆菌，杆菌中也有不少是致病菌。,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,炭疽病的病原菌 -炭疽杆菌,螺旋菌：细胞呈弯曲杆状的细菌统称螺旋菌。螺旋菌细胞壁坚韧，菌体较硬，常以单细胞分散存在，不同种的细胞个体，在长度、螺旋数目和螺距等方面有显著区别。据此可再分为两种形态。,1）弧菌(vibrio)：菌体只有一个弯曲，其程度不是一圈，犹如C字，或似逗号，如霍乱弧菌。2）螺旋菌(spirillum)： 菌体回转如螺旋状，螺旋26环，小型、坚韧的螺旋状细菌。螺旋数目和螺矩大小因种而异。例：干酪螺菌,螺旋菌(spirilla),弧 菌：,菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈，形“C字或逗号，鞭毛偏端生。,蛭弧菌,霍乱弧菌,螺旋菌：,菌体回转如螺旋，螺旋数目和螺距大小因种而异。鞭毛二端生细胞壁坚韧，菌体较硬。,螺旋体：,菌体柔软，依靠缠绕原生质柱的轴丝伸缩运动,梅毒密螺旋体,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,畸形:衰颓形:,物理、化学因子的刺激,阻碍细胞正常发育,培养时间过长,细胞衰老,营养缺乏,自身代谢产物积累过多,异常形态,正常形态,环境条件恢复正常,细菌的其他形态,结核杆菌的正常形态,结核杆菌的异常形态,双歧杆菌属（ bifidobacterium）,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。,2.2.2 细菌细胞的结构与功能2.2.2.1 细菌细胞的基本结构细胞壁细胞膜细胞质细胞核,细菌细胞的结构,细菌细胞的基本结构1、细菌细胞壁,定义 是一层包围在细胞表面，内侧紧贴细胞膜 的一层较为坚韧、略具弹性的结构，占细胞 干重的10%-25% 功能 固定细胞外形，保护细胞 细菌菌体染色时，染料即附着在细胞壁上。分类 革兰氏阳性菌 (G+) 革兰氏阴性菌 (G-),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,革兰氏染色过程,制片：挑菌、涂片、干燥、固定初染：结晶紫染色液染色1 min 。媒染：滴加卢哥氏碘液，媒染1 min。脱色：将玻片倾斜，滴加95%乙醇脱色20-25s复染：滴加蕃红复染1 min。镜检：镜检时先用低倍镜，再用高倍镜，最后用油镜观察，并判断菌体的革兰氏染色反应结果。 菌体蓝紫色为革兰氏阳性，菌体红色为革兰氏阴性,通过电镜观察以及细胞壁化学结构的分析表明革兰氏阳性细菌与阴性细菌的细胞壁 在结构和化学组分上有显著的差异,G细菌 G 细菌 革兰氏阴性细菌与革兰氏阳性细菌细胞壁比较图 ( 引自 Prescott et al., 2002),革兰氏染色,不同细菌细胞壁的化学组成和结构不同，通过革兰氏染色法可将所有的细菌分为革兰氏阳性（G+）和革兰氏阴性（G-）。,（1）G+细菌细胞壁,G+细菌细胞壁厚度大（2080nm）、化学组分简单，细胞壁的化学组成以肽聚糖为主，占壁物质总量的4090；另外结合有其它多糖及一类特殊多聚物磷壁酸（一般10%）。,肽聚糖,G+,磷壁酸,A、肽聚糖（又称粘肽、胞壁质、粘质复合物）, 肽聚糖是真细菌细胞壁的特有成分。结构：以金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus为例,双糖单位：N-乙酰葡萄糖胺、N-乙酰胞壁酸四肽尾（四肽侧链）：L-Ala、 D-Glu、 L-Lys、 D-Ala肽桥（肽间桥）：甘氨酸五肽,肽聚糖单体：,N-乙酰胞壁酸、D型氨基酸是细菌特有的组份！,G+细菌的肽聚糖单体,G+细菌肽聚糖的单体图解左：简化的单体分子；右：单体的分子构造。箭头示溶菌酶的水解点,磷壁酸又名垣酸，是大多数G+菌所特有的成分，约占细胞壁成分的10%。,B 磷壁酸,磷壁酸,壁磷壁酸,脂磷壁酸,磷壁酸的功能：,1)使细胞壁形成负电荷环境，以利于吸附镁离子，维持酶活；2)贮藏元素；3)调节细胞内自溶素活力，防止细胞自溶；4)构成噬菌体的吸附位点；5)是某种菌的抗原决定簇的主要成分。6)可以增强某些致病菌与宿主粘连。,G-细胞壁的组成和结构比G+更复杂。分为内壁层和外壁层两部分。,（2）革兰氏阴性细菌细胞壁,革兰氏阳性菌和阴性菌的染色原理二者细胞壁结构的差异,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。,脂多糖; 蛋白质层:脂蛋白 基质蛋白 外壁蛋白 磷脂,外壁层：,位于肽聚糖层的外部。包括:,与肽聚糖层共价结合，并埋置在外壁层，使外壁层牢固的与内壁层连接。,脂蛋白：,埋嵌在外壁层中,如孔蛋白，三聚体构成的疏水孔道贯穿外壁层,使小于800-900D的分子可通过，起分子筛作用。,基质蛋白：,为特异性载体,可将Vit B12这类较大分子送入细胞内。,外壁蛋白：,类脂A: 两个葡糖胺连接多 个脂肪酸，为内毒素 的中心。,核心多糖:与脂质A相连，由 糖及其衍生物组成。,脂多糖(LPS, lipopolysaccharide)：,O-侧链:短多糖链，其顺序有 菌种特异性，具有诊断 细菌学意义。,2. 与磷壁酸相似，吸附二价阳离子以提 高这些离子在细胞表面的浓度。3. 由于LPS的多样性，决定G菌表面抗 原决定簇的多样性。4. 噬菌体吸附位点。,脂多糖（LPS）的功能：,1. G菌致病物质内毒素的物质基础。,细胞壁结构与革兰氏染色的关系,现在大多认为，在染色过程中，细胞内形成了一种不溶性的结晶紫 - 碘的复合物，这种复合物可被乙醇 ( 或丙酮 ) 从 G - 细菌细胞内抽提出来，但不能从 G + 菌中抽提出来。这是由于 G + 菌细胞壁较厚，肽聚糖含量高，脂质含量低甚或没有，经乙醇处理后引起脱水，结果肽聚糖孔径变小，渗透性降低，结晶紫 - 碘复合物不能外流，于是保留初染的紫色。 而G -细菌细胞壁肽聚糖层较薄，含量较少，而且脂质含量高，经乙醇处理后，脂质被溶解，渗透性增高，结果结晶紫 - 碘复合物外渗，细胞被番红复染成红色。,革兰氏染色,G +,G -,革兰氏染色结果,革兰氏染色的意义： 可简单快捷地将微生物区分为两大类，是最常用的细菌染色法。革兰氏染色的操作,其他细菌染色法,补充：溶菌酶与青霉素的作用,溶菌酶(lysozyme):,作用于N-乙酰胞壁酸 (NAM) 的G1和N-乙酰葡萄糖胺(NAG)的C1-C4之间的糖苷键，所以又称乙酰胞壁质酶。 对G菌，在EDTA存在下，受溶菌酶作用。 溶菌酶处理后的菌细胞应保存在弱高渗（0.1 0.2M）蔗糖液中。,溶菌酶的作用过程,青霉素(penicillium):,作用于肽聚糖肽桥的联结，即抑制肽聚糖的合成，故仅对生长着的菌有效，主要是G+菌。,在溶菌酶或青霉素作用下产生细胞壁缺陷或无细胞壁的细菌。,原生质体原生质球,型细菌,细菌细胞壁的肽聚糖结构受到理化或生物因素的直接破坏或合成被抑制，这种细胞壁受损的细菌一般在普通环境中不能耐受菌体内的高渗透压而胀裂死亡。这种细胞壁受损的细菌能够生长和分裂者称为细菌细胞壁缺陷型或细菌L型（L form）， 因其1935年首先在Lister研究院发现而得名。,细菌除去细胞壁剩下由细胞膜包裹的部分。多为G+菌。,原生质体（protoplast）：,G-肽聚糖层受损后尚有外膜保护，称为原生质球,原生质球（spheroplast）：,原生质体的特点：,1)无细胞壁，为圆球形2)对环境敏感：渗透压，震荡，离心，易溶菌3)有鞭毛，而不能运动4)不被噬菌体感染（因为没有吸附位点）5)生物学特性依旧,细菌细胞的基本结构2、细 胞 质 膜,观察与分离 通过质壁分离、选择性染色、 原生质体破裂或电子显微镜 观察，都可证明细胞膜的存在。,细胞膜 （cell membrane ）是紧靠在细胞壁内侧，围绕在细胞质外面的一层柔软、脆弱而富有弹性的半透性薄膜。厚约78nm，其主要化学成分为磷脂（占2030%）与蛋白质（占5070%）。,细胞膜的结构示意图 P22 图29,细胞膜的选择性透性,A.细胞膜(cell membrane) 结构模型与化学组成,基本成分：由磷脂双分子层与蛋白质组成。原核细胞和真核细胞膜的主要区别是膜中没有固醇（sterol）（甲基营养细菌和支原体除外）。,细胞膜的结构示意图,* 磷脂: 主要为甘油磷脂,疏水的非极性端,亲水的极性端,非极性尾则由长链脂肪酸通过酯键连接在甘油的C1和C2位上组成，其链长和饱和度因细菌种类和生长温度而异。,磷脂中的脂肪酸有饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸两种，在生理温度下，饱和脂肪酸末端排列成固定的晶格；不饱和脂肪酸则为流动状态，这样使膜具备了流动的特征，利于其生理功能。,在极性头的甘油3C上，不同种微生物具有不同的R基，如磷脂酸、磷脂酰甘油、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰胆碱、磷脂酰丝氨酸或磷脂酰肌醇等。,B. 细胞膜的功能(是细胞重要的代谢活动中心),选择性地控制细胞内、外的物质的运送、交换；,维持细胞内正常渗透压的结构屏障；,合成细胞壁各种组分和荚膜等大分子的场所；,许多酶和电子传递链组分的所在部位，进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地；,鞭毛着生点和提供其运动所需的能量等。,参与DNA复制与子细胞分裂。,细菌细胞的基本结构3、细胞质,细胞质中的核糖体、间体（ P22 ）和内含物,间体（mesosome，或中体）：,细胞质膜内褶而形成的囊状构造，其中充满着层状或管状的泡囊。多见于革兰氏阳性细菌。,电子传递、DNA复制、分配以及细胞分裂有关,“间体”仅是电镜制片时因脱水操作而引起的一种赝像,核糖体是细胞质中的一种核糖核蛋白的颗粒状物质，由核糖核酸(60%)和蛋白质(40%)组成，常以游离状态或多聚核糖状态分布于细胞质中。其沉降系数均为70s。它是蛋白质的合成场所。,核糖体(ribosomes),核糖体（图中央的绿色土豆状物体）通过读取RNA分子（图中那串黄色的珠子）上的信息来合成蛋白质长链（紫色长链）。,内含物 很多细菌在营养物质丰富的时候，其细胞内聚合各种不同的贮藏颗粒，当营养缺乏时，它们又能被分解利用。这种贮藏颗粒可在光学显微镜下观察到，通称为内含物 (cytoplasmic inclusions) 。贮藏颗粒的多少可随菌龄及培养条件不同而改变。,细菌细胞的基本结构3、细胞质,2)、内含物(Inclusion)：, 聚-羟丁酸(poly-hydroxybutyrate, PHB),巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）在含乙酸或丁酸的培养基中生长时，细胞内贮藏的PHB可达其干重的60%。,细菌特有的类脂性质的碳源类贮藏物,内含物是一类由不同化学成分累积而成的不溶性沉淀颗粒，主要功能是贮存营养物。,红色螺菌的电子显微镜图片,PHB具无毒、可塑和易降解等特点，正大力开发用于制造医用塑料、快餐盒等。,PHB,H,C,H,H3,C,C,C,H,H,H,O,O,O,n,n106, 多糖类贮藏物,在真细菌中以糖原为多糖原粒较小，不染色需用电镜观察，用碘液染成褐色，可在光学显微镜下看到。,糖原粒淀粉粒,有的细菌积累淀粉粒，用碘液染成深兰色。,糖原和淀粉是细菌细胞内主要的碳源和能源储存物质,细菌细胞的基本结构 4、细菌细胞核,位于细胞质内，无核膜，无核仁，仅为一核区，称为拟核（Nucleoid）或原核(Protonucleus) 只有一条 DNA，还有少量RNA和蛋白质，但无组蛋白 DNA为双螺旋的大分子链构成的环形结构。静止期呈球形或不规则的棒状或哑铃形 DNA总长0.253mm, E.coli DNA 长1mm, MW为 3x109Da, 约5x106bp, 至少含5x103个基因,细菌细胞核的化学成分为双链DNA，没有组蛋白。,细菌细胞核内通常是一个环状的DNA分子。例外：放线菌核内是线状的DNA分子,1）、核 区：,特别值得一提的 ： 细菌如大肠杆菌的 双链长mm，需折叠于核区。细菌还有一个或几个含的质粒。质粒也是遗传信息的储存、传递者。在遗传变异和基因工程中有重要作用。,细菌细胞核,质粒通常不含有细胞初级代谢的遗传信息，而含有关于次级代谢的遗传信息,质粒是独立存在于细菌核DNA链或附加在其上的遗传物质。它由一共价闭合环DNA分子组成。,2）、质粒（Plasmid）,细胞核外DNA质粒,质粒 (Plasmid)为核DNA链外存在的一种能自我复制的小环状DNA分子 较核DNA链小，约（2100) x 106D 每个菌体可含1数个质粒 不同质粒之间可重组，质粒与核DNA链也可重组 质粒对菌体生存并不是必需的，但携带有编码某些特性的基因，其存在可使细菌细胞具有某些特性质粒的起源 质粒的起源,人们认为质粒可能是来源于某种感染细菌的病毒粒子,进入细胞后与细胞形成共生关系(与线粒体相似),细菌细胞的特殊结构 P23,所谓特殊结构，指一部分细菌才具有的结构。鞭毛和菌毛荚膜芽孢,细菌细胞的特殊结构鞭毛,定义 某些细菌在细胞表面伸出细长、波浪形弯曲、毛发状的附属丝状物即为鞭毛。 特征 长度常为菌体的若干倍，最长可达70um，直径为10 20nm。只有染色后才能在光镜下观察到。鞭毛的功能主要是运动，鞭毛旋转推动菌体运动。,细菌细胞的特殊结构鞭毛,细菌细胞的特殊结构鞭毛,鞭毛旋转方向与微生物运动方向间的关系,鞭毛结构示意图,鞭毛的功能与应用,鞭毛的功能主要是运动，鞭毛旋转推动菌体运动鞭毛的主要成分是蛋白质，另有少量多糖或脂类鞭毛蛋白是一种抗原物质，鞭毛抗原又称H抗原（菌体抗原称O抗原） 。由于各细菌的鞭毛蛋白的氨基酸组成不同，因而抗原性质各不相同，通过血清学反应可进行分类鉴定。如致病性大肠杆菌O157：H7 。,鞭毛和菌毛的电镜图,细菌的菌毛,细菌细胞的特殊结构糖被,定义 某些细菌在一定的营养条件下向细胞外 分泌的一层粘性物质。 P25荚膜 (Macrocapsule) 有一定外形， 厚约200nm，粘性较大，稳定 。粘液层(Slime layer)较疏松，无明显 形状，可悬浮于基质中，增加培养液黏度。,细菌细胞的特殊结构荚膜,细菌细胞的特殊结构荚膜,荚膜的主要成分因菌种而异，大多为多糖、多肽或蛋白质，也含有一些其它成分。 产荚膜的细菌菌落通常光滑透明，称光滑型 (S 型 ) 菌落，不产荚膜细菌菌落表面粗糙，称粗糙型 (R 型 ) 菌落。 在固体食品表面或液体食品中常因为某些腐败菌 产荚膜而使食品变粘稠。,S型菌落：有荚膜的细菌形成的菌落表面光滑， 称S型菌落。R型菌落：没有荚膜的细菌形成的菌落表面粗糙， 称为R型菌落。,细菌细胞的特殊结构荚膜,荚膜的主要作用 是作为细胞外碳源和能源性贮藏物质，并能保护细胞免受干燥的影响，同时能增强某些病原菌的致病能力，使之抵抗宿主吞噬细胞的吞噬。 例如能引起肺炎的肺炎双球菌型，如果失去了荚膜，则成为非致病菌。,细菌荚膜的应用,有些产荚膜细菌，如肠膜明串珠菌 ( Leuconostoc mesenteroides ) 则可用于葡聚糖的工业生产，葡聚糖已被用来治疗失血性休克的血浆代用品。野油菜黄单胞菌（ Xanthomonas campestris ）的粘液层的胞外多糖黄原胶已被用于石油开采中的钻井液添加剂以及印染和食品等工业中。 产荚膜细菌，常常给生产带来麻烦。牛奶、蜜糖、面包及其它含糖液变得“粘胶状”就是由于受了某些产荚膜细菌的污染。有些细菌能借助荚膜牢固地粘附在牙齿表面引起龋齿。,微生物细胞的特殊结构 芽孢 P26,细 菌 芽 孢（Spore)定义 芽孢是某些细菌在其生活史的一定阶段于营养细胞内形成的一个圆形或椭圆形或圆柱形结构，也称内生孢子（Endospore)。特性 抵抗力非常强,成熟芽孢的结构示意图,芽孢具有极强的抵抗力,芽孢一旦形成，则对各种恶劣环境条件均具有很强的抵抗能力。芽孢具有极强的抗热、抗干燥、抗辐射、抗化学药物和抗静水压等不良环境的能力。 一般芽孢在普通条件下可保持活力数年至数十年之久，肉毒梭状芽孢杆菌在pH7.0的100水中煮8h后才能致死，即使在180 的干热中仍可存活10min。 芽孢抗性强的例子极多。,微生物细胞的特殊结构 芽孢,芽孢没有繁殖意义，因为一个细胞内一般只形成一个芽孢，而一个芽孢也只产生一个营养细胞。芽孢仅仅是芽孢细菌生活史中的一环，是细菌的休眠体。,芽孢的形成过程,1.轴丝形成 2.隔膜形成 3.前芽孢形成 4.皮层形成 5.芽孢衣形成 6.芽孢成熟 7.芽孢释放(P28 图2-14),芽孢的显微镜观察,芽孢的着生位置、大小、形状因种而异，可作鉴定依据。 芽孢有较厚的壁。有较强的折光性，不易染色。 一般一个细胞仅有一个芽孢. 芽孢有比较厚的壁和高度的折光性，在光学显微镜下观察芽孢为一透明小体，由于普通碱性染料不易使芽孢着色，通常采用特殊的芽孢染色法以便于观察。,芽孢染色后的显微图片,芽孢在细胞中的形成位置,微生物细胞的特殊结构 芽孢,芽孢在食品科学中的重要意义： 1、细菌分类 2、灭菌时需要考虑 (最难被杀死) 3、菌种保藏苏云金芽孢杆菌的伴孢晶体可用作生物杀虫剂。（P28）,2.2.3 细菌菌落形态,细菌一般进行无性繁殖（clone），表现为细胞的横分裂，称为裂殖。(区分：无性繁殖和有性繁殖) 绝大多数类群在分裂时产生大小相等和形态相似的两个子细胞。电镜研究表明，细菌分裂大致经过细胞核和细胞质的分裂、横隔壁的形成、子细胞分离等过程。,2.2.3 细菌菌落形态,细菌在固体培养基上生长发育，几天内即可由一个或几个细菌分裂繁殖成千上万个细胞，聚集在一起形成肉眼可见的群体，称为菌落 (colony) 。,细菌菌落,固体培养基表面细菌菌落（照片）,细菌菌落特征（正面观）,细菌菌落特征图,培养,1. 固体培养基 2. 液体培养基3. 半固体培养基,1. 固体培养基,(1)平板培养,菌落（colony）：,单个细胞在固体培养基表面经过培养形成肉眼可见的微生物集团。,(2)斜面培养,菌苔：,由两个以上菌落相连在一起的群体称为菌苔。其作用是可用来保存菌种。,2. 液体培养基,有微生物生长的培养基是浑浊的。可分为表面生长（好氧）和沉淀生长（厌氧或菌体自重）,3. 半固体培养基,细菌在明胶培养基中穿刺培养并液化明胶的特征,菌落的鉴定价值：,不同菌的菌落不同。同种菌在不同培养基上菌落不同。同种菌在不同培养条件下菌落不同。,菌落的形态特征是鉴定菌种的依据之一,菌落的形态特征是鉴定菌种的依据之一,单菌落的概念,（如果一个菌落是由一个细菌菌体生长、繁殖而成，则称为单菌落） 通过单菌落可以获得细菌的纯培养。 因此，可以通过单菌落计数的方法来计数细菌的数量。在微生物的纯种分离中也可以挑起单个菌落进行移植的方法来获得纯培养物。 菌落形成单位(colony forming unit, cfu)是指在活菌培养计数时由单个菌体或聚集成团的多个菌体在固体培养基上生长繁殖所形成的集落，称为菌落形成单位，以其表达活菌的数量。CFU只计算活的细菌。,单菌落,其他类型的原核微生物,除通常的球状、杆状、螺旋状的单细胞原核生物细菌外，还有其他较独特的原核微生物，常常单独划分出来。 如放线菌、支原体、衣原体、立克次氏体等,特殊的原核生物放线菌,放线菌 (Actinomycete)是一类主要呈菌丝状生长和以孢子繁殖的陆生性较强的单细胞多核的原核生物。 因几乎都呈G+，故又定义为：一类主要呈丝状生长和以孢子繁殖的革兰氏阳性细菌。,放线菌与人类,绝大多数抗生素由放线菌产生,用来生产纤维素酶等,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,链霉菌的形态和结构示意图,放线菌的菌丝由三部分组成 基内菌丝 吸收营养 气生菌丝 直径较基内菌丝粗，约 11.4 m，可分化为孢子丝 孢子丝 繁殖,放线菌的菌落,琼脂表面,放线菌的菌落,放线菌的菌落,放线菌的菌落,放线菌菌丝和孢子丝,链霉菌的孢子丝结构类型,链霉菌的孢子类型,链霉菌的生活史简图,1. 孢子萌发 2. 基内菌丝体 形成 3. 气生菌丝体 形成 4. 孢子丝 形成 5. 孢子丝分化形成孢子,链霉菌的生活史简图,放线菌在应用上的重要性,许多在医药和农业生产上重要的抗生素都是由放线菌产生的。 放线菌还可用于生产各种酶和维生素，在甾体转化、石油脱蜡、烃类发酵、污水处理等方面也有所应用。有的菌还能与植物共生，固定大气中氮气。 由于放线菌有很强的分解纤维素、石蜡、琼脂、角蛋白和橡胶等复杂有机物的能力，故它们在自然界物质循环和提高土壤肥力等方面有着重要的作用。 此外，少数放线菌也能引起人，畜和植物疾病，如马铃薯疮痂病和人畜共患的诺卡氏菌病等。,其它类型的原核微生物蓝细菌,蓝细菌 (cyanobacteria) 也称蓝藻或蓝绿藻 (blue-green algae) 是一类能进行产氧光合作用的原核微生物。 过去被归入藻类。（叶绿体被认为是某些蓝细菌内共生演变形成）,其它类型的原核微生物蓝细菌,蓝细菌个体细胞比细菌大，一般直径为 310 m ，最大的可达 60 m ，如巨颤蓝细菌 ，是迄今已知的最大的原核生物细胞之一，可在池塘中聚集而肉眼可见，故过去被认为属于藻类。 大多数蓝细菌细胞中，以藻蓝素占优势，使细胞呈特殊的蓝色，故称蓝细菌。,蓝细菌“先锋生物”,蓝细菌是光能自养型生物许多蓝细菌还具有固氮作用 因此，它们的生活条件、营养要求都不高，只要有空气、阳光、水分和少量无机盐类，便能大量成片生长。能适应恶劣的生存环境，有地球“先锋生物”的称号。 蓝细菌在岩石风化、土壤形成及保持土壤氮素营养水平上有重要作用；螺旋藻（螺旋蓝细菌）被开发为保健食品。,其他特殊的原核微生物,支原体 (Mycoplasma) 是一类无细胞壁、能独立生活的、最小单细胞微生物。由于无细胞壁，只有细胞膜，细胞形态多变 。立克次氏体 (Ricketsio)为专性细胞内寄生物，不能在人工培养基上生长，而必须在活细胞内才能生长繁殖。 衣原体 ( Chlamydia ) 是一类在真核细胞内专性寄生的 G - 的原核微生物。,立克次氏体,1909年美国医生HTRicketts(18711910)首次发现洛杉矶斑疹伤寒的病原体，并于1910年感染并死于于此病，故人们将这类病原菌称为立克次氏体。立克次氏体 是一类只能寄生在真核细胞内的革兰氏阴性原核微生物。 它与支原体的主要区别是有细胞壁;而与衣原体的主要区别是其细胞较大，不能通过细菌过滤器，也不形成包涵体。,Thank you!,