【教学课件】第1章原核微生物的形态、构造与功能.ppt

第一章 原核微生物的形态、构造与功能,微生物分类,非细胞型：病毒、亚病毒(第二章)原核细胞型：细菌、支原体、衣原体、立克次体、放线菌(第一章)真核细胞型：酵母、霉菌、蕈菌(第三章),本章主要介绍原核生物的六种类型：细菌（狭义的）放线菌蓝细菌支原体立克次氏体衣原体,细菌是一类细胞细短、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。生长环境：温暖、潮湿、富含有机质的地方,第一节 细菌,一、细菌的形态、构造及功能,（一）形态和染色1、按外形分类球菌杆菌螺旋菌：霍乱弧菌、幽门螺杆菌,（1）球菌根据这些细胞分裂产生的新细胞所保持的一定空间排列方式有以下几种情形：单球菌双球菌链球菌四联球菌八叠球菌葡萄球菌,球菌(coccus),脑膜炎奈瑟菌,双球菌(diplococcus),链球菌(streptococcus),球菌(coccus),球菌(coccus),葡萄球菌(streptococcus),球菌(coccus),四联球菌(tetrad),球菌(coccus),八叠球菌(sarcina),（2）杆菌外形呈杆状。细菌中种类最多的,不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致。,杆菌(bacillus),杆菌的形态多样,分枝杆菌,双歧杆菌,杆菌的形态多样,杆菌(Bacillus),（3）螺旋菌细胞呈弯曲杆状细菌统称,异常形态 一般，幼龄，生长条件适宜，形状正常、整齐。老龄，不正常，异常形态。畸形：由于理化因素刺激，阻碍细胞发育引起。衰颓形：由于培养时间长，细胞衰老，营养缺乏，或排泄物积累过多引起。,2、细菌大小（1）单位：m，亚细胞构造单位nm（2）表示：细菌大小一般用显微测微尺测量，并以多个菌体的平均值或变化范围表示。,显微专用测微尺,球菌大小以直径表示；杆菌以宽长表示；螺旋菌以宽弯曲长度表示,3、常用的细菌染色法,（二）细菌的构造,一般构造,细胞壁、细胞膜、细胞质、核区,特殊构造,糖被（荚膜、黏液层）、鞭毛、菌毛、芽孢,1.基本结构,（1）细胞壁：坚韧，略有弹性的结构。功能固定细胞外形；保护细胞免受机械损伤和渗透压危害等,革兰氏染色程序和结果,革兰氏染色最关键的一步是脱色，如果脱色过度，会将G+误认为G-；如果脱色不足，会将G-误认为G+。,两类细菌细胞壁的共同组分为肽聚糖，但各有其特殊组分。,肽聚糖,革兰阳性菌肽聚糖聚糖骨架、四肽尾、五肽交联桥,(溶菌酶作用点),1）革兰阳性菌的细胞壁,壁磷壁酸,膜磷壁酸,肽聚糖,细胞壁,细胞膜,2）革兰阴性菌的细胞壁,脂多糖,脂蛋白,外膜,肽聚糖,细胞膜,周质空间,革兰阳性菌与阴性菌细胞壁结构比较（掌握）,细胞壁功能与真细菌类似，但不含真正的肽聚糖，而含假肽聚糖、糖蛋白或蛋白质。如：产甲烷菌 大多数嗜极菌,3）古生菌的细胞壁（了解）,指细胞壁缺乏或缺损的细菌。,4）缺壁细菌的细胞壁（了解）,紧贴细胞壁内侧，包围着细胞质的柔软而富有弹性的半透性膜，厚7-8nm。在电镜下观察到的细胞膜，是在内外两暗色层之间夹着一浅色中间层的一种双层膜结构。,（2）细胞膜（细胞质膜，质膜，内膜）,1）化学组成：蛋白和磷脂，不含甾醇类。磷脂：磷脂双分子层蛋白：整合蛋白、周边蛋白,磷脂,2）结构模型液态镶嵌模型,3）功能高度选择透性膜，控制物质运输渗透屏障，维持正常渗透压重要代谢活动中心与细胞壁、糖被合成有关4）观察方法质壁分离选择性染色电镜观察溶菌酶处理,间体：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。多见于G+菌,功能：（1）参与隔膜形成（2）与核分裂有关（3）类线粒体功能,1）细胞质指被细胞膜包围的除核区以外的一切半透明、胶体状、颗粒状物质的总称。原核与真核不同原核生物的细胞质不流动。主要成分：水、蛋白、核酸、脂类及少量糖和无机盐。富含核糖核酸。,（4）细胞质及其内含物,贮藏物：一类由不同化学组分累积而成的不溶性颗粒，其主要功能是贮存营养物。,2）内含物细胞质内一些形状较大的颗粒状结构。,概念:为碳源贮存物性质:可用尼罗蓝或苏丹黑染色功能:贮存能量，碳源，可降低渗透压。,形成：取决于环境硫化物含量,缺S时,氧化成硫酸被菌利用。或为某些菌的解毒产物。,磁小体：存在于一些趋磁细菌中，成分为Fe3O4，具有导向功能。羧酶体：在自养细菌的CO2固定中起关键作用气泡液泡,伴孢晶体：少数芽孢杆菌在形成芽孢时，会在芽孢旁形成一颗菱形、方形或不规则形的碱溶性蛋白质晶体（即内毒素）。,质粒 染色体外独立存在的，能自主复制的遗传物质。呈双股环状DNA，可游离存在，也可整合到宿主DNA上。,功能：携带着某些染色体上所没有的基因，使细菌等原核生物被赋予了某些对其生存并非必不可少的特殊功能，如接合、产毒、抗药、固氮、产特殊酶或降解毒物等功能。,2）成分：DNA，环状双链，超线圈结构3）功能：负载遗传信息的物质基础。4）观察方法：在普通光学显微镜下，通过富尔根染色法观察。,（5）核区类核，核质体,1）特点：无核膜、核仁、固定形态，结构简单，细胞分裂前核分裂。一般为单倍体。,（1）糖被包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的透明胶状物质。为疏水性多糖或蛋白质的多聚体，用理化方法去除后并不影响细胞的生命活动。,2.特殊构造,分类 荚膜：0.2m 与菌表面结合松弛,震荡离心可得。粘液层：与菌表面结合松散,可向周围扩散,增大黏性。菌胶团：多个细菌共有一个荚膜。微荚膜：0.2m 与细胞表面牢固结合。,荚膜 粘液层 菌胶团,荚膜的观察：光镜负染色特殊染色,负染色,荧光显微镜下的荚膜,成份：90%以上为水，余为多糖和蛋白质，也有多糖和多肽复合型的。功能：保护作用贮藏养料表面附着信息识别堆积代谢废物,（2）鞭毛,在菌体上附有细长并呈波状弯曲的丝状物，称为鞭毛。主要成分是蛋白质，有抗原性。鞭毛需用电子显微镜观察，或经特殊染色法使鞭毛增粗后才能在光镜下看到。,G菌：L环、P环、S环、M环G+菌：S环，M环,构造：由鞭毛丝、鞭毛钩及基体组成。,鞭毛的结构及其运动机制(旋转论),功能：赋予细菌趋性运动的功能。作为菌种分类鉴定的重要指标。大多数球菌不生鞭毛，杆菌中有的生鞭毛有的不生鞭毛，弧菌与螺旋菌都生鞭毛。,长在细菌体表的一种纤细、中空、短直、数量较多的蛋白质附属物。多见于G-，特别是革兰阴性致病菌。发生于质膜或紧贴质膜的细胞质中,是僵硬的蛋白质丝或丝管。必须用电子显微镜观察。功能：不具有运动功能。但能使细菌较牢固地帖附在物体表面上。,（3）菌毛,构造和成分与菌毛相同，但比菌毛长。传递遗传信息。,（4）性菌毛（F菌毛）,（5）芽胞,1)概念：某些细菌在生长发育后期，可在细胞内形成一个圆形或椭圆形的抗逆性休眠体，称为芽孢。2)形态：呈梭状、棒槌状等。3)化学组成及结构：含水量低(5%)，壁致密,4)芽胞的特点整个生物界中抗逆性最强的生命体，是否能消灭芽孢是衡量各种消毒灭菌手段的最重要的指标；芽孢是细菌的休眠形式，在适宜的条件下可以重新转变成营养态细胞，产芽孢细菌的保藏多用其芽孢。,芽胞的大小、形状、着生位置等随菌种而异，有重要的鉴别意义。,（三）细菌的繁殖,1、无性繁殖：裂殖为主，少数芽殖和孢子生殖。(1)裂殖,(2)芽殖：即在母细胞表面先形成突起，逐渐长大同母细胞分开。与裂殖不同的是，芽细胞的胞壁大部分为新合成的物质。芽殖方式因菌种而异。2、有性繁殖：少数有菌毛的菌进行有性过程。,二、细菌的群体形态,固体培养基半固体培养基液体培养基,（一）固体培养基,1、平板培养菌落：微生物在固体培养基表面生长繁殖，形成的肉眼可见的子细胞集团。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。,2、斜面培养菌苔：如果将某一纯种的大量细胞密集地接种到固体培养基表面，结果长成的各“菌落”互相连成一片，这就是菌苔。其作用是可用来保存菌种。,（二）半固体培养基,1、对细菌进行动力观察2、判断某细菌有否蛋白酶产生等,（三）液体培养,有的均匀分散在培养液中，形成均匀的混浊液；有的在培养液表面形成膜（好氧）；有的则在培养液底层形成沉淀（厌氧或菌体自重）,本章主要介绍原核生物的六种类型：细菌（狭义的）放线菌蓝细菌支原体立克次氏体衣原体,第二节 放线菌,放线菌是具有分枝状菌丝、以孢子进行繁殖、革兰氏染色阳性的一类原核微生物。菌落形态与霉菌相似。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。一般分布在含水量较低，有机物丰富和呈微碱性的土壤环境中。,与生产实践的关系 能产生大量的、种类繁多的抗生素（抗生素8000多种,其中80%是由放线菌产生,放线菌产生的90%由链霉菌产生）.可用于生产维生素、酶制制；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,一、放线菌的形态构造,以链霉素为代表。1、基内菌丝：又称营养菌丝，紧贴固体培养基表面并向培养基里面生长的菌丝。色浅、较细，一般无隔膜。2、气生菌丝：营养菌丝发育到一定阶段，伸向空间形成，色深、较粗，直形或弯曲状而分枝。,3、孢子丝：放线菌生长发育到一定阶段，一部分气生菌丝成熟，分化成孢子丝。形态多样，有波曲、螺旋、轮生等多种。4、孢子：孢子丝成熟，便通过横割分裂方式产生成串的分生孢子。,垂直,弯曲,丛生,单轮(无螺旋),松环，初级螺旋钩状,松螺旋,紧螺旋,单轮(有螺旋),双轮(无螺旋),双轮(有螺旋),二、放线菌的群体特征,(一)在固体培养基上菌落质地致密，表面呈较紧密的绒状或坚实、干燥、多皱，菌落较小，不透明，不易被挑起，或者整个菌落被挑起而不致破碎。菌落颜色多样，且正反面呈现不同色泽，带有泥腥味。(二)在液体培养基上,菌落形态,三、放线菌的繁殖,放线菌主要通过无性孢子方式进行繁殖。放线菌分生孢子的形成方式主要是横割分裂。横割分裂：孢子丝长到一定阶段，其中产生横割膜，然后在横膈膜处断裂形成孢子，一般横割分裂形成的孢子呈杆状或柱状。,也称蓝藻或蓝绿藻，是一类含有叶绿素a、能以水作为供氢和电子供体、通过光合作用将光能转变成化学能、同化CO2为有机物质的光合细菌。以前曾归于藻类，因为它和高等植物一样具有光和色素叶绿素a，能进行产氧型光合作用。,第三节 蓝细菌,东湖蓝藻水华,1、形态特征及大小基本形态有球状、杆状和长丝状。最小直径为0.5-1m，最大直径可达60 m,2、细胞结构特点细胞核没有核膜围住。许多蓝细菌内含气泡细胞内含有大量的类囊体，是细胞进行光合作用的部位。蓝细菌细胞壁最独特之处是含有两个或多个双键的不饱和脂肪酸。在细菌中则多为饱和脂肪酸和一个双键的不饱和脂肪酸。,3、生理特征蓝细菌只有少数为化能异养型生物，多数为专性光能自养型生物，能像高等绿色植物和高等藻类一样进行产氧光合作用，同化二氧化碳为有机物质，许多种还具有固氮作用。4、主要繁殖方式是裂殖。5、用途(1)固氮作用(2)作为食物和营养品(3)用于提取各种生物药物,第四节 支原体、衣原体、立克次体,G-其大小和特性均介于通常的细菌与病毒之间,是生物界中尚能找到的能独立营养的最小生物。0.20.3m；能通过0.45m滤菌器1、特点(1)细胞膜含甾醇(2)缺乏细胞壁，对渗透压敏感(3)菌落小，并呈特有的“油煎蛋”状(4)一般以二分裂和出芽方式进行繁殖,一、支原体,扫描电镜法显示支原体，附于细胞表面众多的圆形颗粒为支原体,菌落小，并呈特有的“油煎蛋”状,(5)对表面活性剂和醇类敏感，对抑制细胞壁合成的青霉素、环丝氨酸等抗生素不敏感；(6)对能抑制蛋白质生物合成的抗生素和破坏甾醇的细胞膜结构的抗生素都很敏感。2、分布：在污水、土壤或堆肥中，在受污染的组织培养液中也有。3、与人类的关系：害大于利。许多支原体能引起人、动物病害。,致病性,支原体 致病性 肺炎支原体 原发性非典型肺炎、支气管炎 表面感染穿透支原体 多见于艾滋病 入血溶脲脲原体 泌尿生殖道感染 表面感染,溶脲脲原体,二、立克次氏体,是大小介于通常的细菌与病毒之间，在许多方面类似细菌，专性真核细胞内寄生的原核微生物。,特殊生活方式,主要以节肢动物（虱、蜱、螨等）为媒介，寄生在它们的消化道表皮细胞中，然后通过节肢动物叮咬和排泄物传播给人和其他动物。,与支原体的主要区别是有细胞壁，不能进行独立生活；与衣原体的不同在于其细胞较大，无滤过性，存在产能代谢系统。1、分布：寄生于真核细胞内，寄生于动物细胞的叫立克次氏体，寄生于植物细胞的叫类立克次氏体。,贝纳柯克斯体在小鼠脾细胞空泡内繁殖,主要病原性立克次体,种类 传染源 媒介昆虫 主要临床表现 普氏立克次体 人 人体虱 发热、头痛、皮疹（流行性斑疹伤寒）神经系统、心血管系统损伤斑疹伤寒立克次体 鼠等 鼠蚤 发热、头痛、皮疹（地方性斑疹伤寒）鼠虱 恙虫病立克次体 鼠等 恙螨 局部黑色焦痂（恙虫热）发热、头痛、皮疹 内脏损害,治疗：氯霉素、四环素，禁用磺胺类药,三、衣原体,一类在真核细胞内营专性能量寄生的小型G-原核微生物。,在宿主细胞内观察到的衣原体微菌落,存在不完整的产能代谢途径，因此必须进行严格的细胞内寄生；并以二等分裂方式繁殖；在实验室中，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。具有细胞壁，但缺肽聚糖，呈G-；一般对抑制细菌的一些抗生素和药物都敏感,四种常见衣原体,治疗药物可选用磺胺、红霉素、诺氟沙星,沙 眼,眼眼，眼手眼感染眼结膜上皮细胞增殖，包涵体局部炎症早期流泪、有粘液脓性分泌物、结膜充血及滤泡增生 后期结膜瘢痕、眼睑内翻、倒睫以及角膜血管翳引起的角膜损害 影响视力或致盲,思考题,试设计一张表格，比较6个大类原核生物的主要特性。简述G+和 G-细菌细胞壁的主要构造，并简要说明其异同。细菌的一般构造和特殊构造各有哪些？简述放线菌与人类生产实践的关系。比较立克次体、支原体、衣原体三者的主要不同。名词解释：肽聚糖、脂多糖（LPS）、芽孢、荚膜、菌毛、鞭毛、菌落、菌苔,