微生物学:原核生物演示ppt课件.ppt
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1、原核生物:细胞核无核膜包裹,只有裸露的DNA的原始单细胞生物,即广义的细菌。包括真细菌和古生菌。据外表特征可分为六类:细菌(狭义)、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣原体。,第一章:原核微生物形态、构造和功能,细菌(bacteria)放线菌(actinomycetes))蓝细菌(cyanobacteria)其他几种原核微生物(others),细菌是一类细胞体积小、结构简单、细胞壁坚韧、以二分裂方式繁殖和水生性较强的原核微生物。应用:工业、农业、医药、环保、国防等。危害:人、动物、植物的传染病、食物和工农业产品腐烂变质。,细菌(Bacteria),细菌的形态观察细菌的方法细菌细胞的大小细菌的
2、细胞构造细菌的繁殖方式,细菌的群体形态,细菌的形态构造及其功能,细菌细胞形态: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,可分为以下几种:,球菌(Coccus)杆菌(Bacillus)螺旋菌(Spirlla)其他形状的细菌,球菌(coccus),单球菌双球菌四联球菌八叠球菌葡萄球菌链球菌,单球菌(显微镜下示意图),单球菌(single coccus),双球菌(显微镜下示意图),双球菌(double coccus),上:显微镜效果 下:电 镜 照 片,四联球菌(Micrococcus lactis),八叠球菌(Sarcina ureae),八叠球菌(显微镜下示意图),葡萄球菌,左:电
3、镜照片右:显微镜下的金黄色葡萄球菌,葡萄球菌(Staphylococcus aureus),链球菌,链球菌(显微镜下示意图),链球菌(电镜照片),显微镜下的杆菌,杆菌(bacillus),短杆菌,长杆菌,梭状芽孢杆菌,杆菌(bacillus),电子显微镜下的结核菌(绿色的就是结核杆菌),杆菌,动物宿主细胞感染杆菌濒临死亡,电镜照片,链杆菌,链,显微镜下的链杆菌,螺旋菌(Spirlla),根据其弯曲情况分为:,显微镜下的螺旋菌,幽门螺旋菌,左:显微数码摄像,右:结构示意图,柄细菌,其他形状的细菌,柄细菌(Caulobacter bacterroides),变形菌,Different Shapes
4、,Fig.4.11,Fig.4.11,观察细菌的方法,观察工具观察方法,观察工具(tools),普通光学显微镜,暗视野显微镜,相差显微镜,荧光显微镜,电子显微镜,microorganisms can be observed using a microscope,钩端螺旋体(暗视野显微镜),相差显微镜实拍图:细菌,荧光抗体染色:大肠杆菌,电子显微镜下大肠杆菌,用显微镜观察细菌的方法,活体观察染色观察,细菌染色法,死菌,正染色,负染色:,简单染色法,鉴别染色法,革兰氏染色法,抗酸性染色法,芽 孢 染 色 法,荚膜染色法等,活菌:用美蓝或TTC(氯化三苯基四唑)等 作活菌染色,姬姆萨染色法,染色观察
5、,甲菌,乙菌,初染,结晶紫,媒染,碘液,脱色,乙醇,复染,沙黄,紫色(G),红色(G-),革兰氏染色步骤示意图,细胞壁与革兰氏染色,革兰氏染色由丹麦医生C.Gram于1884年创立,细菌电子显微镜照片,细菌细胞的大小,(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:0.21.5m杆菌:长15m,宽0.51m,细菌细胞的大小,细胞的大小是细菌分类特征,不同细菌细胞大小不同,同一细菌的不同菌龄细胞大小不同,细菌细胞大小还与营养等因素相关,细胞大小的测量结果只是近似值或平均值,2。1。2,细菌细胞的结构,细菌细胞的结构,细胞壁细胞壁以内的构造原生质体细
6、胞壁以外的构造,细胞壁(cell wall),细胞壁的结构细胞壁 的功能细胞壁 的化学组成细胞壁与革兰氏染色无壁细胞与原生质体,细胞壁的结构:最外的一层厚实、坚韧的外被。主要成分是肽聚糖。,肽聚糖,细胞质膜,外壁层,Gram positive bacteria,G+,Gram negative bacteria,G,细菌的细胞壁(粉红色以外的部分),肽聚 糖,质 膜,外壁层,周质空间,革兰氏阳性,革兰氏阴性,细胞壁抛面结构,细胞壁的功能,固定细胞外形和提高机械强度,使其免受渗透压等外力的损伤,为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需,阻拦大分子有害物质进入细胞,赋予细菌特定的抗原性以及对抗生素和噬菌
7、体的敏感性,细 胞 壁化学组成,高等植物 纤维素,霉菌 几丁质,酵母 甘露聚糖,葡聚糖,细菌,肽聚糖,N乙酰葡萄糖胺N乙酰胞壁酸短肽,脂多糖,磷壁酸,Structure of peptidoglycan,G-细菌,G+细菌,E.coli(左)与C.poinsettiae(右)肽聚糖中的肽桥,肽聚糖分子中的4种主要肽桥类型,NAG与NAM残基以-1,4糖苷键交替连接,形成聚糖的骨架(主链);一组相同的短肽侧链接于NAM上;相邻主链上的短肽侧链通过一条肽桥相连,从而形成网状分子结构。,肽聚糖单体网状结构,G+菌肽聚糖单体,G G肽聚糖的组成不同,肽尾第三氨基酸不同,G 赖氨酸,G 二氨基庚二酸,G
8、,M都是1,4糖苷键连接,肽桥,G:5个甘氨酸,G:肽键,磷壁酸(teichoic acid),占壁干重40-50%。是以磷酸多元醇分子的重复结构单位为主链(骨架)的阴离子多聚物。在多数情况下,磷壁酸分子中的磷酸多元醇是磷酸甘油,或磷酸核糖醇,因此,根据主链组成不同可以将磷壁酸分为两大类:,磷酸甘油型磷壁酸核糖醇型磷壁酸,磷壁酸的功能,因带负电荷,故可与环境中的Mg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。,保证革兰氏阳性致病菌与其宿主间的粘连,赋于革兰氏阳性细菌以特异的表面抗原,提供某些噬菌体以特异的吸附受体,贮藏磷原素,调节细胞内自溶素(autolysin
9、)的活力防止细胞死亡,LPS,类脂A:2个N乙酰葡糖胺及5个长链脂肪酸,核心多糖区,O特异侧链:多个4Hex单位,内含半乳糖、鼠李糖 甘露糖、阿比可糖(Abq)等,内核心区,3个2酮3脱氧辛糖酸,3个L甘油甘露庚糖,外核心区:5个己糖(Hex),包括葡糖胺、半乳糖、葡萄糖,脂多糖(Lipolysaccharide)的组成,脂多糖功能,是革兰氏阴性细菌致病物质内毒素的物质基础,与磷酸相似,也有吸附Mg+、Ca2+等阳离子以提高这些离子在细胞表面的浓度的用;,由于LPS结构的变化,决定了革兰氏阴性细胞表面抗原决定簇的多样性;,是许多噬菌体在细胞表面的吸附受体。,具有控制某些物质进出细胞的部分选择性
10、屏障功能。,G G细胞壁成分的区别,Cncnc-micro,成 分,肽聚糖,磷壁酸,类脂质,蛋白质,占细胞壁干重的%,含量很高(30-95),含量较高(50),一般无(2),0,含量很低(5-20),0,含量较高(-20),含量较高,G,G,1.通过结晶紫初染和碘液媒染,在任何细菌的细胞膜内都可形成不溶于水的结晶紫碘复合物。2.革兰氏阳性细胞菌因壁厚,肽聚糖网的层次多和结构致密,以及不含类脂等原因,用脱色剂(乙醇或丙酮等)处理后,可把结晶紫碘复合物仍阻拦在细胞内,故呈现紫色。3.革兰氏阴性菌细胞壁薄,外膜层类脂含量高(脂多糖、脂蛋白),以及肽聚糖层薄且交联松散,故用脱色剂乙醇处理后,以类脂为主
11、的外膜迅速溶解薄而松散的肽聚糖不能阻挡染色剂的溶出,这种无色的细胞再经沙黄(番红)复染,就呈现红色,细胞壁与革兰氏染色,细胞壁与革兰氏染色,原生质体(左侧为大肠杆菌的原生质体,右侧为杆状的大肠杆菌),缺壁细菌,原生质体(左侧为大肠杆菌的原生质体,右侧为杆状的大肠杆菌),缺壁细菌,实验室中形成,自然界长期进化中形成:支原体,自发缺壁突变:L型细菌,人工方法去壁,彻底除尽:原生质体,部分去除:球状体,原生质体的特性与应用,革兰氏阳性菌最容易形成原生质体,这种原生质体除了对相应的噬菌体缺乏敏感性、不能进行正常的鞭毛运动和细胞不能分裂外,仍保留正常细胞所具有的其它正常功能。不同菌种或菌株的原生质体易发
12、生细胞融合,因而可用于杂交育种;另外,原生质体比正常细胞更易导入外源性遗传物质,因而有利于遗传学基本原理的研究。,细胞壁以内的构造原生质体,细胞质膜(cell membrane)细胞质和内含物(cytoplasm and inclusion body)核区(nuclear region or area)特殊的休眠构造芽孢(endospore,spore),(二)细胞膜(cytoplastic membrane),膜蛋白在生物膜中的分布和种类,a:内嵌蛋白;b、c:内嵌蛋白或整合蛋白;,d:外周蛋白;e:多酶复合体;f:脂双分子层,细胞膜组成,f,细菌染色体DNA的复制模式,细胞膜的功能,控制细
13、胞内、外的物质的运送、交换,维持细胞内正常渗透压以保证屏障作用;,合成细胞壁各种组分和荚膜等大分子的场所;,进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地;,许多酶和电子传递链组分的所在部位;,鞭毛着生点和提供其运动所需的能量等。,细胞质(cytoplasm)和内含物(inclusion body),贮藏物(reserve granule)磁小体(megnetosome)羧酶体(carboxysome)气 泡(gas vocuoles),糖原:大肠杆菌、克雷伯氏菌、蓝细菌芽孢杆菌等,聚羟丁酸:固氮菌、产碱菌、肠杆菌,氮源类,藻青素:蓝细菌含有,藻青蛋白:蓝细菌含有,磷源(异染粒):迂回螺菌、白喉棒杆菌和
14、分枝杆菌含有,硫源:迂回螺菌菌、白喉棒杆菌、结核分枝杆菌,碳源及能源类,贮藏物:一类由不同化学成分累积而成的不溶性颗粒,主要功能是贮存营养物。,红色螺菌的电子显微镜图片,Poly-hydroxybutyrate,PHB,PHB的化学结构式,H,C,H,H3,C,C,C,H,H,H,O,O,O,n,n106,-羟基丁酸(PHB):通常在显微镜下,显现为一种折光性很强的小体。碳源类贮藏物,不溶于水,具有贮藏能量、碳源和降低细胞内渗透压的作用。可制作易降解且无毒的医用塑料器皿和外科用的手术针及缝线。,OH,P,O,H,n,H,O,O,异染粒(metachromatic granule),n=2106
15、,异染粒:成分:多聚偏磷酸盐。功能:贮藏磷元素和能量,并可降低细胞的渗透压。,藻青素(cyanophycin):属于氮素贮藏物,同时还具有贮藏能源的作用。,CO2,Asp,CO,H3N+,n,Asp,Asp,CO,CO,NH,NH,NH,Arg,Arg,Arg,磁小体(megnetosome),1975年由R P BlakemoreD 在趋磁细菌中发现,主要成分是Fe3O4 外被一层磷脂、蛋白或糖蛋白膜,是单磁畴晶体,无毒,大小20100nm,每个细胞有2 20颗,形状为平截八面体、平行六面体或六棱柱体等,功能 导向作用,即借助鞭毛游向泥、水界面微氧 我 环境处生活,实用前景:生产磁性定向药物
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