原核微生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)

1、第一章：原核微生物形態(tài)結(jié)構(gòu) Cncnc- micro 第一節(jié)細菌（bacteria） 第二節(jié)放線菌(actinomycetes） 第三節(jié)(cyanobacteria) 第四節(jié)其他幾種原核微生物(others) 1.細菌的形態(tài) 2.觀察細菌的方法 3.細菌細胞的大小 4.細菌的細胞構(gòu)造 5.細菌的繁殖方式 Cncnc- micro 一、細菌（BacteriaBacteria） 6.細菌的群體形態(tài) 細菌的形態(tài)構(gòu)造及其功能 1.細菌細胞形態(tài) Cncnc- micro 球菌(Coccus) 桿菌(Bacillus) 螺旋菌(Spirlla) 其他形狀的細菌 a.球菌(coccus) Cncnc- mi

2、cro 單球菌 雙球菌 四聯(lián)球菌 八疊球菌 葡萄球菌 鏈球菌 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 單球菌（顯微鏡下示意圖） 單球菌(single coccus) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 雙球菌（顯微鏡下示意圖） 雙球菌(double coccus) 上

3、：顯微鏡效 下：電鏡照片 四聯(lián)球菌 (Micrococcus lactis) 八疊球菌 八疊球菌(Sarcina ureae) 八疊球菌（顯微鏡下示意圖） 左：電鏡照片 右：顯微鏡下的金黃色葡萄球菌 葡萄球菌(Staphylococcus aureus) 鏈球菌 鏈球菌（顯微鏡下示意圖） 鏈球菌（電鏡照片） 顯微鏡下的桿菌 b.桿菌(bacillus) c.螺旋菌（Spirlla) 弧菌 (vibrio) 螺菌(spirllum） 螺旋體(spirochaeta) 顯微鏡下的螺旋菌 d.幽門螺旋菌 左：顯微數(shù)碼攝像右：結(jié)構(gòu)示意圖 2.觀察細菌的方法 (1) 觀察工具 (2) 觀察方法 (1)觀

4、察工具（tools） 普通光學顯微鏡 暗視野顯微鏡 相差顯微鏡 熒光顯微鏡 電子顯微鏡 (2)觀察方法 活體觀察 染色觀察 壓滴法 懸滴法 菌絲埋片法 細菌染色法 死菌 正染色 負染色： 簡單染色法 鑒別染色法 革蘭氏染色法 抗酸性染色法 芽孢染色法 莢膜染色法等 活菌: 用美藍或TTC（氯化三苯基四唑） 等作活菌染色 姬姆薩染色法 染色觀察 3.3.細菌細胞的大小 細胞的大小是細菌分類特征 不同細菌細胞大小不同 同一細菌的不同菌齡細胞大小不同 細菌細胞大小還與營養(yǎng)等因素相關 細胞大小的測量結(jié)果只是近似值或平均值 4.細菌細胞的結(jié)構(gòu) 細菌細胞的結(jié)構(gòu) 細胞壁 細胞壁以內(nèi)的構(gòu)造原生質(zhì)體 細胞壁以外

5、的構(gòu)造 Cncnc- micro 細胞壁（cell wall) Cncnc- micro a.細胞壁的結(jié)構(gòu) b.細胞壁的功能 c.細胞壁的化學組成 d.細胞壁與革蘭氏染色 e.無壁細胞與原生質(zhì)體 a.細菌細胞壁（cell wall）的結(jié)構(gòu) b.細胞壁的功能 c.細胞壁化學組成 高等植物 纖維素 霉菌 幾丁質(zhì) 酵母 甘露聚糖，葡聚糖 細菌 肽聚糖 N乙酰葡萄糖胺 N乙酰胞壁酸 短肽 脂多糖 Cncnc- micro 磷壁酸 G G細胞壁成分的區(qū)別 成 分 肽聚糖 磷壁酸 類脂質(zhì) 蛋白質(zhì) 占細胞壁干重的% 含量很高（30-95） 含量較高（50） 一般無（2） 0 含量很低（5-20） 0 含量較

6、高（-20） 含量較高 G G d.細胞壁與革蘭氏染色 甲菌 乙菌 媒染 碘液 脫色 乙醇 復染 沙黃 紫色（G） 紅色(G-) 初染 結(jié)晶紫 原生質(zhì)體（左側(cè)為大腸桿菌的原生質(zhì)體，右側(cè)為桿狀的大腸菌） e.無壁細胞細胞與原生質(zhì)體 缺壁 細菌 實驗室中形成 自然界長期進化中形成：支原體 自發(fā)缺壁突變：L型細菌 人工方法去壁 徹底除盡：原生質(zhì)體 部分去除：球狀體 細胞壁以內(nèi)的構(gòu)造原生質(zhì)體 1.細胞膜（cell membrane） 2.細胞質(zhì)和內(nèi)含物(cytoplasm andinclusion body) 3.核區(qū)(nuclear region or area) 4.特殊的休眠構(gòu)造芽孢(endos

7、pore,spore) ab c d e a:內(nèi)嵌蛋白;b、c:內(nèi)嵌蛋白或整合蛋白 d:外周蛋白;e:多酶復合體;f:脂雙分子層 1.細胞膜 細菌染色體DNA的復制模式 細胞膜的功能 控制細胞內(nèi)、外的物質(zhì)的運送、交換 維持細胞內(nèi)正常滲透壓以保證屏障作用； 合成細胞壁各種組分和莢膜等大分子的場所； 進行氧化磷酸化或光合磷酸化的產(chǎn)能基地； 許多酶和電子傳遞鏈組分的所在部位； 鞭毛著生點和提供其運動所需的能量等。 間體（Mesosome)的功能 相當于真核細胞的線粒體 相當于真核細胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 與細胞壁合成有關 可能與核分裂有關 有學者認為間體是一種贗象 2.2.細胞質(zhì)(cytoplasm )(cyt

8、oplasm )和內(nèi)含物 ( inclusion body)( inclusion body) 貯藏物(reserve granule） 磁小體(megnetosome) 羧酶體(carboxysome) 氣泡(gas vocuoles) 核糖體(ribosome) 質(zhì)粒(circular covalently closed DNA) 糖原：大腸桿菌、克雷伯氏菌、 藍細菌芽孢桿 菌等 聚羥丁酸： 固氮菌、產(chǎn)堿菌、腸桿菌 氮源類 藻青素：藍細菌含有 藻青蛋白：藍細菌含有 磷源（異染粒）：迂回螺菌、白喉棒桿菌和分枝桿菌 含有 硫源：迂回螺菌菌、白喉棒桿菌、結(jié)核分枝桿菌 Reserve granul

9、e / Reserve materials 碳源及能源類 磁小體(megnetosome) 1975年由R P Blakemore 在趨磁細菌中發(fā)現(xiàn) 主要成分是Fe3O4外被一層磷脂、蛋白或糖蛋白膜 ,是單磁疇晶體,無毒,大小20-100nm,每個細胞有 2-20顆 形狀為平截八面體、平行六面體或六棱柱體等 實用前景：生產(chǎn)磁性定向藥物或抗體，以及制 造生物傳感器 羧酶體（carboxysome） 存在于一些自養(yǎng)細菌內(nèi)的多角形或六角形內(nèi)含物 大小約10nm（與噬菌體相仿） 內(nèi)含1，5二磷酸核酮糖羧化酶 在自養(yǎng)細菌的CO2固定中起關鍵作用 氣泡（gas vocuoles） 是許多光合型、無鞭毛水生

10、菌中充滿氣體的泡囊狀 內(nèi)含物 大小為0.21.0um75nm 內(nèi)由數(shù)排柱形小空泡組成，外有2nm厚的蛋白膜 包裹 每個細胞中含幾個或數(shù)百個氣泡 功能：調(diào)節(jié)細胞比重以使細菌漂浮在最適水 層中獲取光能、O2，和營養(yǎng)物質(zhì) 核糖體（Ribosome) 核糖體 核糖體亞基連在 核糖體（Ribosome) 多聚核糖體 、 核糖體亞基 釋 放 質(zhì)粒 染色體 質(zhì)粒(circular covalently closed DNA ) 質(zhì)粒功能 R因子：與抗藥性有關 F因子：與有性接合有關 其他質(zhì)粒：與抗生素，色素合成有關 基因工程中作為目的基因載體 3.核區(qū)（nuclear region or area） 又稱核

11、質(zhì)體、原核、擬核、核基因組(genome） 是一個大型環(huán)狀DNA分子。長度為0.25-3.00mm 每個細胞所含的核區(qū)數(shù)一般14個 細菌除在染色體復制時間內(nèi)呈雙倍體外,一般均 為單倍體 某些細菌在其生長發(fā)育后期 ， 在細胞內(nèi)形成一個圓形或 橢圓形、厚壁、含水量極低、抗逆性極強的休眠體 由于一個營養(yǎng)細胞內(nèi)僅生成一個芽孢，無繁殖功能 芽孢是生物界中抗性最強的生命體。 芽孢在普通條件下可保持幾年至幾十年的生活力。 4.芽孢(endospore/spore) 枯草芽孢桿菌 產(chǎn)芽孢細菌的種類 芽孢的構(gòu)造 芽孢形成 芽孢萌發(fā) 芽孢的耐熱機制 研究芽孢的意義 伴孢晶體 細菌的其他休眠構(gòu)造 芽孢 spore

12、s 芽孢 產(chǎn)芽孢細菌的種類 菌體 （營養(yǎng)細胞） 細菌芽孢構(gòu)造的 模式圖 孢 孢外壁 芽孢衣 皮層 芽孢質(zhì) 芽孢核區(qū) 芽孢膜 芽孢壁 核心 芽孢的形成過程 質(zhì)膜內(nèi)陷 前芽孢雙 層膜形成 合成DPA 皮層 合成 芽孢 裂解 DNA濃縮 形成束狀 孢衣 合成 芽孢萌發(fā) 萌發(fā)過程中的芽孢 Life cycle of an endospore -forming bacterium vegetative cell vegetative cell sporulating cell spore outgrowth spore germination 芽孢的耐熱機制 研究芽孢的意義 細菌分類、鑒定中的重要形態(tài)學

13、指標 指導菌種保藏 制定滅菌參數(shù) 蘇云金芽孢桿菌和伴孢晶體 少數(shù)芽孢桿菌在形成芽孢的同時，會 在芽孢旁形成一顆菱形或雙錐形的堿 溶性蛋白晶體內(nèi)毒素，稱為伴孢 晶體。 實用意義： 細菌殺蟲劑生物農(nóng)藥 細菌的其他休眠構(gòu)造 細菌的休眠構(gòu)造除上述芽孢外，還有孢 囊（cyst,由固氮菌產(chǎn)生）等。 孢囊也是在逆境中產(chǎn)生的。 孢囊也是在逆境中產(chǎn)生的休眠體。 和芽孢一樣沒有繁殖功能。 Cncnc- micro 項目 芽孢 孢囊 形成方式 外壁層次 外壁成分 抗 性 貯 藏 物 代 表 菌 細胞內(nèi)濃縮并外包 多（410余層） 蛋白質(zhì)、肽聚糖（ 近G菌） 抗熱、輻射及藥物 等 無特殊貯藏物 芽孢桿菌屬、梭菌 屬

14、細胞壁外層加厚 少（3層左右） 磷脂、脂多糖（ 近G菌） 抗干旱為主，不 抗熱 聚羥丁酸 （PHB） 固氮菌屬 芽孢與孢囊的比較 細胞壁以外的構(gòu)造 糖被（glycocalyx） 鞭毛 (flage,復flaglla) 菌毛（fimbria,復fimbriae ） 性毛（pili,單數(shù)pilus） 鞭毛 菌毛 性毛 糖被 糖被(glycocalyx) 細菌負染后相差顯微鏡圖片（示莢膜） 莢膜成分 多糖 純多糖 雜多糖 多肽和多糖 蛋白質(zhì) 葡聚糖 纖維素 果聚糖 多肽 海藻酸 透明質(zhì)酸 聚-D-谷氨酸 莢膜功能 保護作用 貯藏養(yǎng)料 堆積代謝 廢物 附著作用 保護細菌免受干旱損壞 防止噬菌體的吸附和

15、裂解 使致病菌免受突破主白細胞吞噬 作為透性屏障或離子交換系介質(zhì) 細菌間的信息識別作用 細菌糖被實用意義 鑒定菌種 提取葡聚糖“代血漿” 胞外多糖：黃原膠用于石油開采 菌膠團用于處理污水 鞭毛（ Flagellum) 生長在某些細菌體表的長絲 狀蛋白質(zhì)附屬物，稱為鞭毛 ，其數(shù)目為一至數(shù)條，具有 運動功能。 鞭毛一般長度為1520um 直徑為0.01 0.02um 觀察鞭毛的方法:染料沉積使 之加粗后用顯微鏡觀察:常用 電鏡觀察 判斷鞭毛有無的方法:半固體培養(yǎng) 基 平板培養(yǎng)菌落邊緣 細菌鞭毛顯微鏡照片 鞭毛的類型 鞭毛的結(jié)構(gòu) 電鏡下的大腸桿菌 細菌鞭毛的類型 兩端單生 單端從生 單端單生 周生

16、兩端叢生 鞭毛絲結(jié)構(gòu)圖解：鞭毛蛋白亞基 每周為8-10個亞基 鞭毛蛋白亞基是一種球狀蛋白，分子量3-6萬 鞭毛絲由直徑 4.5nm 的鞭毛蛋白亞基沿央孔 道（直徑為20nm）螺旋狀繚繞而成。 菌毛（Pilus) （傘毛、纖毛、線毛） 功能： 作為噬菌體的吸附位點 作為附著到哺乳動物細胞或其他物體的工具 鞭毛 菌毛 性毛 糖被 項目 鞭毛 菌毛 成 分 大 小 結(jié) 構(gòu) 數(shù) 目 功 能 著生處 菌 種 鞭毛蛋白 0.010.02270um 一般由3股鞭毛蛋白鏈緊密絞 成繩狀 1-數(shù)百根 運動 通過鉤形鞘與細胞壁內(nèi)的鞭毛 基體連接 許多桿菌和少數(shù)球菌 菌毛蛋白 0.007-0.0090.5- 20u

17、m 由菌毛蛋白亞基卷成中 1-數(shù)百根 空螺旋 附著，接合細胞質(zhì) 許多G桿菌和球菌 細菌的鞭毛和菌毛的比較 性毛（pili,單數(shù)pilus） 構(gòu)造和成分與菌毛相同， 但比菌毛長。 數(shù)量僅一至少數(shù)幾根。 性毛一般見于革蘭氏陰性細菌的雄性菌珠中。 其功能是向雌性菌珠（受體菌）傳遞遺傳物質(zhì)。 鞭毛 菌毛 性毛 糖被 DNA結(jié)合位點 細菌繁殖方式 細菌群體的形態(tài)（細菌的培養(yǎng)特征） 細菌的菌落特征 細菌的其它培養(yǎng)特征 細菌的菌落特征 細菌菌落 細菌細胞的電子顯微鏡圖片 固體培養(yǎng)基表面細菌菌落（照片） 細菌菌落特征 細菌菌落特征正面圖 返回鞭毛 細菌在瓊脂培養(yǎng)基中穿刺培養(yǎng)的生長特征 細菌在半固體培養(yǎng)上的培養(yǎng)

18、特征 細菌在肉湯培養(yǎng)基中的表面生長特征 絮狀環(huán)狀浮膜狀膜狀 放線菌(actinomyces)(actinomyces) 什么是放線菌 放線菌的形態(tài)構(gòu)造 放線菌的繁殖 放線菌的菌落特征 放線菌的生理 放線菌與人類生活 放線菌是一類具有絲狀與枝細胞的細菌 放線菌的分布與生活方式 放線菌一般分布在含量較低；有機物豐富和呈 微生物堿性的土壤中。107個g左右 能看到：北方春季深層黑土地的白絲 能聞到：泥土特有的“泥腥味” 放線菌的形態(tài)結(jié)構(gòu)（模式圖） 基內(nèi)菌絲（Substrate mycelium) 又稱營養(yǎng)菌絲，功能是吸收營養(yǎng)，直徑 0.2- 1.2um長度100600um，色素可有可無。 基內(nèi) 菌絲

19、 氣生菌絲（Aerial mycelium) 基內(nèi)菌絲長到一定時期，長出培養(yǎng)基外，伸 向空間的菌絲，直徑11.4um, 長短不一， 形狀不一，顏色較深。 Cncnc- micro 氣生菌絲 孢子絲(Reproductive mycelium) 當氣生菌絲生長發(fā)育到一定階段 ，氣生菌絲上分化出的可形成孢子的 菌絲。 孢子的形狀及在氣生菌絲上排列 的方式隨種而異。 Cncnc- micro 放線菌孢子絲類型 直形 彎曲叢生成束 單輪生 無螺旋 開環(huán)鉤形 原始螺旋形松螺旋 緊螺旋 螺旋單輪生無螺旋兩級輪生螺旋兩級輪生 放線菌的菌落形態(tài) 菌落質(zhì)地硬而且致密，菌落小而不廣泛延伸 菌落表面呈緊密的絨狀或堅實、干燥多皺。 接種針難以挑取，有時可挑碎，有時可將整 個菌落挑起。 Cncnc- micro 老齡菌：幼齡菌菌落與細菌難以區(qū)分。 菌落周圍具放射狀菌絲。 由于菌絲和孢子常具不同色素，使菌落 正面，背面呈不同色澤。 Cncnc- micro 2.2.3放線菌的生活史： 孢子 萌發(fā) 基內(nèi) 菌絲 氣生 菌絲菌絲 孢子絲 5 孢子絲分化形成的孢子 放線菌的繁殖 放線菌的繁殖方式 分生孢子 孢子囊孢子 菌絲斷裂 其他方式 （2）沿橫隔斷裂形成孢子 （3）成熟孢子 （1）孢子絲中形成橫隔 橫隔斷