微生物的形态、结构与分类.ppt

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1、微生物的形态、结构与分类,微生物可分为：无细胞结构真病毒、亚病毒；具有原核细胞结构的真细菌（细菌、放线菌、蓝细菌、立克次氏体、支原体、衣原体）、古细菌；具有真核细胞结构的真菌（酵母菌、霉菌）、单细胞藻类、原生动物等。,原核细胞和真核细胞的区别,原核细胞,真核细胞,细菌,细菌是单细胞原核微生物，个体微小，形态简单，以二等分裂方式繁殖。在自然界中，细菌分布最广、数量最多。,一、细菌的形态和大小,不同细菌的形态可以说是千差万别，丰富多彩，但就单个有机体而言，其基本形态可分为球状、杆状与螺旋状三种。除了球茵、杆茵、蛆旋菌三种基本形态外，还有许多具有其他形态的细茵。,例如柄杆菌细胞上有柄、菌丝、附器等细

2、胞质伸出物，细胞呈杆状或梭状，并有特征性的细柄；球衣菌能形成衣峭，杆状的细胞呈链状排列在衣鞘内而成为丝状；而支原体由于只有细胞膜，没有细胞壁，因此，细胞柔软，形态多变，具有高度多形性；另外，人们还发现了呈星形和方形的细菌。,（一）细菌的形态,细菌的三种基本形态:球状、杆状和螺旋状,1、球菌 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。,1、球 菌,单球菌,(1)单球菌 分裂后的细胞分散而单独存在的球菌。如尿素小球菌

3、,1、球 菌,双球菌,(2)双球菌 分裂后两个球菌成对排列的为双球菌。如肺炎双球菌,1、球 菌,(3)四联球菌 分裂是沿两个相垂直的平面进行，分裂，分裂后每四个细胞在一起呈田字形。如四联小球菌,四联球菌,1、球 菌,八叠球菌,(4)八叠球菌 按三个互相垂直的平面进行分裂后，每八个球菌在一起成立方体形。如尿素八叠球菌,1、球 菌,链球菌,(5)链球菌 分裂是沿一个平面进行，分裂后细胞排列成链状。如乳链球菌,1、球 菌,葡萄球菌,(6)葡萄球菌 分裂面不规则，多个球菌聚在一起，像一串串葡萄。如金黄色葡萄球菌,2、杆菌 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

4、形态：短杆状、长杆状、棒杆状、梭状、梭杆状、月亮状、分枝状、竹节状等；按杆菌细胞的排列方式则有链状、栅状、“八”字状以及有鞘衣的丝状等。,2、杆 菌,短杆菌,长杆菌,梭状芽孢杆菌,2、杆 菌,单杆菌,链状杆菌,2、杆 菌 一般情况下,同一种杆菌的宽度比较稳定,但它的长度经常随培养时间、培养条件的不同而有较大的变化。,杆菌细胞两端的形态特征,3、螺旋菌螺旋状的细菌称为螺旋菌。根据其弯曲情况分为：弧菌：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：螺旋满26环，螺旋状 例：干酪螺菌 螺旋体：旋转周数在6环以上，菌体柔软。例：梅毒密螺旋体,3、螺旋菌,弧菌,螺旋菌,螺旋体,（二）细

5、菌的大小,细菌大小的测定：(1)测量：测微尺(2)长度单位：微米(m)(3)表示：球菌：直径 杆菌：宽长 螺菌：宽、长、螺距,（二）细菌的大小,（二）细菌的大小,通常球菌直径：0.2 1.5 m，杆菌:长1 5 m,宽0.5 1 m。例如：大肠杆菌：平均长度：2 m；宽度0.5m 1500个大肠杆菌头尾相接等于3mm;109个大肠杆菌重1 mg.由于菌种不同，细菌的大小存在很大的差异；对于同一个菌种，细胞的大小也常随着菌龄变化。另外，对于同一个菌种染色前后其细胞大小都有所不同。所以，有关细菌大小的记载，常是平均值或代表性数值。,细菌细胞的大小,二、细菌的细胞结构,基本结构包括：细胞壁、细胞膜、

6、细胞质、核区、间体、核糖体、气泡和储藏物。特殊结构包括：荚膜、鞭毛、纤毛、芽孢。,细菌细胞结构,（一）细菌细胞的基本结构,1、细胞壁 细胞壁是位于菌体的最外层，内侧紧贴细胞膜的一层无色透明，坚韧而有弹性的结构。细胞壁约占细胞干重的10%25%。（1）细胞壁的功能：保护细胞免受外力损伤；维持菌体外形；协助鞭毛运动；与胞膜一起完成细胞内外物质交换，为正常细胞分裂所必需；与细菌的抗原性，致病性和对噬菌体的敏感性密切相关。,（2）细胞壁的化学组成与结构革兰氏染色法：革兰氏染色法是细菌细胞的复合染色法，由丹麦医生Hans Christian Gram于1884年创立。基本步骤：涂片固定 结晶紫初染1mi

7、n 碘液媒染1min95%乙醇脱色0.5min 番红复染min 结果:革兰氏阳性菌紫色；革兰氏阴性菌红色。,阴性菌,阳性菌,革兰氏染色法,细胞壁的化学组成与结构,细菌细胞壁的化学组成：,革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌细胞壁成分比较,细胞壁的化学组成与结构细菌细胞壁的结构：细胞壁的基本骨架肽聚糖 肽聚糖：是由 N乙酰胞壁酸（NAM）和N乙酰葡糖胺（NAG）以及少数氨基酸短肽链组成的亚单位聚合而成的大分子复合体。肽聚糖单体：是由NAG、NAM、肽尾、肽桥构成。,细菌细胞壁的结构,革兰氏阳性菌细胞壁：由肽聚糖和磷壁酸组成,磷壁酸：占40%。G+菌所特有,其主链由数十个磷酸甘油或磷酸核糖醇组成,有的还

8、有由D-Ala和还原糖组成的侧链。,肽聚糖:占3070%,不同菌种中肽聚糖(肽链)组分不同。,细菌细胞壁的结构,革兰氏阴性菌细胞壁：分内壁层和外壁层。,外壁层：位于肽聚糖层的外部。脂多糖;脂蛋白、包括:蛋白质层:基质蛋白、外壁蛋白;磷脂.内壁层：紧贴胞膜,仅由12层肽聚糖分子构成,占细胞壁干重510%,无磷壁酸。,革兰氏染色原理：第一步：结晶紫使菌体着上紫色 第二步：碘和结晶紫形成大分子复合物，分子大，能被细胞壁阻留在细胞内。第三步：酒精脱色，细胞壁成分和构造不同，出现不同的反应。,G+菌：细胞壁厚，肽聚糖含量高，交联度大，当乙醇脱色时，肽聚糖因脱水而孔径缩小，故结晶紫-碘复合物被阻留在细胞内

9、，细胞不能被酒精脱色，仍呈紫色。G菌：肽聚糖层薄，交联松散，乙醇脱色不能使其结构收缩，因其含脂量高,乙醇将脂溶解，缝隙加大，结晶紫-碘复合物溶出细胞壁，酒精将细胞脱色，细胞无色，沙黄复染后呈红色。,2、细胞膜 细胞膜是紧贴细胞壁内侧包围细胞质的一层柔软、富有弹性的半透明薄膜。,蛋白质主要包括 磷脂 糖类 少量核酸,细胞膜的化学组成,细胞膜的功能细胞内外物质交换和运送。在原核微生物中,参与生物氧化和能量产生。与细胞壁及荚膜的合成有关。是鞭毛着生的位点。,细胞膜的结构,细胞膜液态镶嵌模型:,认为：膜是由球形蛋白与磷脂按照二维排列方式构成的流体镶嵌式，流动的脂类双分子层构成了膜的连续体，而蛋白质无规

10、则地漂流在磷脂类的当中。,3、细胞质及其内含物 细胞质：是在细胞膜内除核区以外的细胞物质。细胞质是无色、透明、粘稠状物质。主要成分为水，蛋白质，核酸，脂类、少量糖和无机盐。,细胞质功能：细胞质中含有丰富的酶系，是营养物质合成、转化、代谢的场所。,细胞质中的内含物：气泡：由蛋白质膜构成的充满气体的泡状物。有些细菌细胞质中含有几个或多个气泡。,气泡的功能：调节细胞比重，以使其漂浮在合适的水层中。气泡吸收空气，空气中的氧气可供代谢需要。例：许多光合细菌和水生细菌、盐杆菌常含有气泡。,颗粒状内含物：细菌细胞质中含有各种颗粒状内含物，它们大多数为细胞贮藏物，颗粒状内含物的多少因细菌的种类、菌龄及培养条件

11、不同而改变。主要有：异染粒、聚-羟丁酸、肝糖粒、淀粉粒、脂肪粒、硫粒和液泡等等。,异染粒：是普遍存在的贮藏物，主要成分是多聚偏磷酸盐。异染粒大小和结构:大小为0.51m 是多聚偏磷酸盐的聚合物，分子呈线状。功能：贮存磷元素和能量，降低渗透压。,多聚偏磷酸盐对某些染料有特殊反应,产生与所用染料不同的颜色,因此得名异染颗粒。例:异染粒遇甲基胺蓝变紫红色。含异染粒的细菌种类:棒状杆菌和某些芽孢杆菌等。,4、核区（或核质体、原核、拟核）由大型环状双链DNA纤丝不规则地折叠或缠绕而构成的无核膜、核仁的区域。,细菌DNA：长度：一般为：13mm例：大肠杆菌的DNA长约1mm。生长迅速的细菌在核分裂之后细胞

12、往往来不及分裂,所以细胞中常有24个核，而生长缓慢的细菌细胞中一般只有12个核，不在染色体复制时期一般是单倍体。功能：负载遗传信息。,（二）细菌细胞的特殊结构,1、芽孢 概念：某些菌生长到一定阶段，细胞内形成一个圆形、椭圆形或卵圆形的内生孢子，是对不良环境有较强抵抗力的休眠体。,芽孢,能形成芽孢的细菌种类：在杆菌中能形成芽孢的种类较多，在球菌和螺旋菌中只有少数菌种可形成芽孢。产生芽孢的几个属：芽孢杆菌属 梭状芽孢杆菌属 芽孢乳杆菌属 生孢八叠球菌属（其中的一个种）,A 近中央,B 末端,C 中央,芽孢的形态及其在细胞中的位置,细菌芽孢的各种类型,芽孢的组成和结构 芽孢有多层结构，主要包括孢外壁

13、、芽孢衣、皮层和核心,芽孢的结构,芽孢的外壁层厚而致密，主要成分为脂蛋白，通透性差,不易着色。核心含有大量的DNA、RNA、蛋白质酶等物质，还含有2,6-吡啶二羧酸（DPA）,DPA是芽孢特有的成分。一般以 DPA-Ca的形式存在。皮层主要含芽孢肽聚糖、DPA-Ca，皮层体积大，比较致密。芽孢平均含水量低,约40%.,芽孢的特性:具有很强的抗热、抗干燥、抗辐射、抗化学药物能力。含水量低、壁厚而致密，通透性差,不易着色。新陈代谢几乎停止，处于休眠状态。一个芽孢萌发产生一个个体。芽孢的抗热机制：目前尚不清楚，但可能与以下因素有关，如含水量低、壁厚而致密，芽孢中的酶分子量小，比较耐热。过去认为芽孢抗

14、热与DPA有关，现在已否认了这种假设。,2、鞭毛：某些细菌表面由细胞内生出的细长、波曲、毛发状的结构。鞭毛具有运动功能，一般认为鞭毛靠鞭毛丝旋转而动，它们是细菌的“运动器官”。鞭毛的长度：一般为1520 m，最长可达70 m。鞭毛的直径：为0.010.02 m.不同细菌的鞭毛数目和着生位置不同，鞭毛数目一般一至数十条。,鞭毛的着生方式：,鞭毛的化学组成：主要由鞭毛蛋白构成，还含有少量的多糖、脂类和核酸等。鞭毛起源于细胞质膜内侧的基粒。细胞质区内有一个颗粒状小体，此小体为基粒，鞭毛自基粒长出穿过细胞壁延伸到细胞外部。,鞭毛的结构：鞭毛丝鞭毛 鞭毛钩 基体,3、糖被,荚膜：某些细菌细胞壁外的一层粘

15、液性物质。,根据荚膜的形状和厚度的不同，将荚膜分为四类：荚膜或大荚膜：粘液状物质具有一定外形，相对稳定地附着在细胞壁外，厚度：0.2m。微荚膜：粘液状物质较薄，厚度：0.2m，与细胞表面牢固结合。粘液层：粘液物质没有明显的边缘，比荚膜松散,可向周围环境中扩散,增大黏性。菌胶团：多个细菌共有一个荚膜。,荚膜的组成：因种而异，除水外，主要是多糖（包括同型多糖和异型多糖），此外还有多肽，蛋白质，糖蛋白等。荚膜的生理功能：保护细胞，抗干燥；贮藏养料，是细胞外碳源和能源的储备物质；荚膜可以抵御外界细胞对菌体的吞噬作用；荚膜具有抗原性；与致病力有关。,四、细菌的繁殖和培养,（一）繁殖一般为无性繁殖，二分裂

16、法。同形裂殖：裂殖后形成的子细胞大小相等。异形裂殖：分裂产生两个大小不等的子细胞。细菌分裂过程：核分裂形成横隔壁子细胞分离,1、细胞增大2、DNA分子复制3、细胞中部的细胞膜和细胞壁向内生长形成隔膜，细胞质一分为二，形成二个子细胞,正在分裂的细菌,（二分裂）,（二）群体形态 1.固体培养,菌落：在固体培养基上,由单个细胞繁殖形成的肉眼可见的子细胞群体。菌苔:大量细胞密集生长,结果长成的各“菌落”连接成一片。,(1)平板培养,(2)固体斜面培养 2、液体培养基,3、半固体培养,不同的微生物种类，其菌落特征不同。同一种菌在不同培养条件下菌落特征也不尽相同。菌落的特征：包括大小、形状、颜色、边缘、质地、透明度、光泽、表面、湿润度等。,菌落的形状,细菌（单细胞原核生物）,鞭毛（便于运动）,荚膜（保护细胞）,细胞壁（保护细胞，维持形状）,细胞膜,核区（控制细菌的遗传物质）,细胞质（含有核糖体，质粒，储藏颗粒）,