原核微生物的形態(tài)結構

關于原核微生物的形態(tài)結構第一章：原核微生物形態(tài)結構第一節(jié)細菌（bacteria）第二節(jié)放線菌(actinomycetes）第三節(jié)藍細菌(cyanobacteria)第四節(jié)其他幾種原核微生物(others)第2頁,共99頁，2024年2月25日，星期天1.細菌的形態(tài)2.觀察細菌的方法3.細菌細胞的大小4.細菌的細胞構造5.細菌的繁殖方式一、細菌（Bacteria）6.細菌的群體形態(tài)細菌的形態(tài)構造及其功能第3頁,共99頁，2024年2月25日，星期天1.細菌細胞形態(tài)桿菌(Bacillus)球菌(Coccus)螺旋菌(Spirlla)其他形狀的細菌第4頁,共99頁，2024年2月25日，星期天a.球菌(coccus)單球菌雙球菌四聯(lián)球菌八疊球菌葡萄球菌鏈球菌第5頁,共99頁，2024年2月25日，星期天.................................................單球菌（顯微鏡下示意圖）單球菌(singlecoccus)第6頁,共99頁，2024年2月25日，星期天......................................................................雙球菌（顯微鏡下示意圖）雙球菌(doublecoccus)第7頁,共99頁，2024年2月25日，星期天上：顯微鏡效果下：電鏡照片

四聯(lián)球菌(Micrococcuslactis)第8頁,共99頁，2024年2月25日，星期天八疊球菌(Sarcinaureae)八疊球菌（顯微鏡下示意圖）第9頁,共99頁，2024年2月25日，星期天左：電鏡照片右：顯微鏡下的金黃色葡萄球菌葡萄球菌(Staphylococcusaureus)第10頁,共99頁，2024年2月25日，星期天鏈球菌鏈球菌（顯微鏡下示意圖）第11頁,共99頁，2024年2月25日，星期天鏈球菌（電鏡照片）第12頁,共99頁，2024年2月25日，星期天顯微鏡下的桿菌b.桿菌(bacillus)

第13頁,共99頁，2024年2月25日，星期天c.螺旋菌（Spirlla)

弧菌(vibrio)

螺菌(spirllum）

螺旋體(spirochaeta)第14頁,共99頁，2024年2月25日，星期天顯微鏡下的螺旋菌第15頁,共99頁，2024年2月25日，星期天

d.幽門螺旋菌左：顯微數碼攝像右：結構示意圖第16頁,共99頁，2024年2月25日，星期天2.觀察細菌的方法(1)觀察工具(2)觀察方法第17頁,共99頁，2024年2月25日，星期天(1)觀察工具（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第18頁,共99頁，2024年2月25日，星期天(2)觀察方法活體觀察染色觀察壓滴法懸滴法菌絲埋片法第19頁,共99頁，2024年2月25日，星期天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第20頁,共99頁，2024年2月25日，星期天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果只是近似值或平均值

球菌直徑約0.5-2微米，桿菌1-5×0.5-1微米第21頁,共99頁，2024年2月25日，星期天4.細菌細胞的結構第22頁,共99頁，2024年2月25日，星期天

細菌細胞的結構細胞壁細胞壁以內的構造—原生質體細胞壁以外的構造第23頁,共99頁，2024年2月25日，星期天①細胞壁（cellwall)a.細胞壁的結構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.無壁細胞與原生質體第24頁,共99頁，2024年2月25日，星期天a.細菌細胞壁（cellwall）的結構第25頁,共99頁，2024年2月25日，星期天

細胞壁是包圍在細胞表面，內側緊貼細胞膜的一層較為堅韌、略具彈性的結構，占細胞干重的10％-25%。失去細胞壁后，各種形態(tài)的細菌都變成球形。細菌在一定范圍的高滲溶液中，原生質收縮，出現(xiàn)質壁分離現(xiàn)象。在低滲溶液中，細胞膨大，但不會改變形狀或破裂，這些都與細胞壁具有一定堅韌性和彈性有關細胞壁的化學組成也使細菌具有一定的抗原性、致病性以及對噬菌體的敏感性。有鞭毛的細菌失去細胞壁后，仍可保持有鞭毛，但不能運動，可見細胞壁的存在為鞭毛運動提供的力學支點，為鞭毛運動所必需的。細胞壁是多孔性的，可允許水及一些化學物質通過，但對大分子物質有阻攔作用。第26頁,共99頁，2024年2月25日，星期天b.細胞壁的功能

固定細胞外形協(xié)助鞭毛運動保護細胞免受外力的損傷為正常細胞分裂所必需阻攔有害物質進入細胞與細菌的抗原性、致病性和對噬菌體的敏感性密切相關第27頁,共99頁，2024年2月25日，星期天

c.細胞壁化學組成高等植物纖維素

霉菌幾丁質酵母甘露聚糖，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磷壁酸第28頁,共99頁，2024年2月25日，星期天G＋`G－細胞壁成分的區(qū)別成分肽聚糖磷壁酸類脂質蛋白質占細胞壁干重的%含量很高（30-95）含量較高（<50）一般無（<2）0含量很低（5-20）0含量較高（11-22）含量較高

G＋

G－第29頁,共99頁，2024年2月25日，星期天d.細胞壁與革蘭氏染色復染沙黃紫色（G＋）紅色(G-)甲菌乙菌初染結晶紫媒染碘液脫色乙醇第30頁,共99頁，2024年2月25日，星期天原生質體（左側為大腸桿菌的原生質體，右側為桿狀的大腸菌）e.無壁細胞與原生質體第31頁,共99頁，2024年2月25日，星期天用溶菌酶處理細胞或在培養(yǎng)基中加入青霉素、甘氨酸或絲裂霉素C等因子，便可破壞或抑制細胞壁的形成，成為細胞壁缺陷細菌，通常包括原生質體、原生質球和細菌L-型。原生質體：在革蘭氏陽性細菌培養(yǎng)物中加溶菌酶或通過青霉素阻止其細胞壁的正常合成而獲得的完全缺壁細胞稱原生質體。原生質球：指細胞壁未被全部去掉的細菌細胞，它呈圓球狀，可以人為地通過溶菌酶或青霉素處理革蘭氏陰性細菌而獲得。細菌L-型：是細菌在某些環(huán)境條件下因基因突變而產生的無壁類型。第32頁,共99頁，2024年2月25日，星期天缺壁細菌

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：原生質體部分去除：球狀體第33頁,共99頁，2024年2月25日，星期天細胞壁以內的構造—原生質體1.細胞膜（cellmembrane）2.細胞質和內含物(cytoplasmandinclusionbody)3.核區(qū)(nuclearregionorarea)4.特殊的休眠構造—芽孢(endospore,spore)第34頁,共99頁，2024年2月25日，星期天abcdefa:內嵌蛋白;b、c:內嵌蛋白或整合蛋白d:外周蛋白;e:多酶復合體;f:脂雙分子層1.細胞膜f第35頁,共99頁，2024年2月25日，星期天細胞膜的功能控制細胞內、外的物質的運送、交換維持細胞內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。第36頁,共99頁，2024年2月25日，星期天間體（Mesosome)的功能相當于真核細胞的線粒體相當于真核細胞的內質網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第37頁,共99頁，2024年2月25日，星期天2.細胞質(cytoplasm)和內含物(inclusionbody)

貯藏物(reservegranule磁小體(megnetosome)羧酶體(carboxysome)氣泡(gasvocuoles)核糖體(ribosome)質粒(circularcovalentlyclosedDNA)第38頁,共99頁，2024年2月25日，星期天糖原：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、白喉棒桿菌、結核分枝桿菌

Reservegranule/Reservematerials碳源及能源類第39頁,共99頁，2024年2月25日，星期天磁小體(megnetosome)1975年由RPBlakemore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：生產磁性定向藥物或抗體，以及制造生物傳感器第40頁,共99頁，2024年2月25日，星期天羧酶體（carboxysome）存在于一些自養(yǎng)細菌內的多角形或六角形內含物大小約10nm（與噬菌體相仿）內含1，5—二磷酸核酮糖羧化酶在自養(yǎng)細菌的CO2固定中起關鍵作用第41頁,共99頁，2024年2月25日，星期天氣泡（gasvocuoles）是許多光合型、無鞭毛水生菌中充滿氣體的泡囊狀內含物大小為0.2—1.0um×75nm內由數排柱形小空泡組成，外有2nm厚的蛋白膜包裹每個細胞中含幾個或數百個氣泡功能：調節(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)物質第42頁,共99頁，2024年2月25日，星期天核糖體（Ribosome)核糖體第43頁,共99頁，2024年2月25日，星期天核糖體亞基連在mRNA核糖體（Ribosome)多聚核糖體、核糖體亞基釋放第44頁,共99頁，2024年2月25日，星期天質粒染色體質粒(circularcovalentlyclosedDNA)第45頁,共99頁，2024年2月25日，星期天質粒功能與抗藥性有關與有性接合有關其他質粒：與抗生素，色素合成有關基因工程中作為目的基因載體第46頁,共99頁，2024年2月25日，星期天

細菌質粒所能控制的性狀細菌質粒性狀大腸桿菌中的F因子使宿主產生性纖毛，決定細菌的“性別”大腸桿菌中的Col因子產生一種蛋白質類殺菌素—大腸桿菌素大腸桿菌中的Ent因子產生腸毒素大腸桿菌中的Hty因子決定溶血素的產生大腸桿菌中的RYB質?？墒顾拗鳟a生限制性內切酶與甲基化酶許多G-細菌中的R因子抗磺胺藥與多種抗生素金黃色葡萄球菌中的P1258因子抗Cd++、Hg++等重金屬離子金黃色葡萄球菌中的PZA10產生內毒素B假單胞菌中的質粒能降解某些復雜的有機物根癌病農桿菌中的Ti質粒能使感染植株產生根癌病第47頁,共99頁，2024年2月25日，星期天3.核區(qū)（nuclearregionorarea）又稱核質體、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)數一般1—4個細菌除在染色體復制時間內呈雙倍體外,一般均為單倍體第48頁,共99頁，2024年2月25日，星期天細菌芽孢在光學顯微鏡下的形態(tài)及其在胞內的位置某些細菌在其生長發(fā)育后期，在細胞內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)第49頁,共99頁，2024年2月25日，星期天枯草芽孢桿菌產芽孢細菌的種類芽孢的構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造芽孢Spores第50頁,共99頁，2024年2月25日，星期天芽孢產芽孢細菌的種類

菌體（營養(yǎng)細胞）第51頁,共99頁，2024年2月25日，星期天細菌芽孢構造的模式圖

孢外壁芽孢衣

皮層

芽孢質芽孢核區(qū)芽孢膜芽孢壁核心第52頁,共99頁，2024年2月25日，星期天芽孢的形成過程質膜內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第53頁,共99頁，2024年2月25日，星期天芽孢的耐熱機制1.是由芽孢化學組成的特點決定的2.含有吡啶－2，6二羧酸（DPA-Ca）3.含有芽孢特有的芽孢肽聚糖4.芽孢平均含水40％，皮層含水70％5.芽孢中酶的分子量較營養(yǎng)細胞小第54頁,共99頁，2024年2月25日，星期天研究芽孢的意義細菌分類、鑒定中的重要形態(tài)學指標指導菌種保藏制定滅菌參數第55頁,共99頁，2024年2月25日，星期天蘇云金芽孢桿菌和伴孢晶體少數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—δ內毒素，稱為伴孢晶體。實用意義：細菌殺蟲劑—生物農藥第56頁,共99頁，2024年2月25日，星期天細菌的其他休眠構造細菌的休眠構造除上述芽孢外，還有孢囊（cyst,由固氮菌產生）等。孢囊也是在逆境中產生的。孢囊也是在逆境中產生的休眠體。和芽孢一樣沒有繁殖功能。第57頁,共99頁，2024年2月25日，星期天

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濃縮并外包多（4～10余層）蛋白質、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第58頁,共99頁，2024年2月25日，星期天細胞壁以外的構造糖被（glycocalyx）鞭毛(flage,復flaglla)菌毛（fimbria,復fimbriae）性毛（pili,單數pilus）鞭毛菌毛性毛糖被第59頁,共99頁，2024年2月25日，星期天糖被(glycocalyx)細菌負染后相差顯微鏡圖片（示莢膜）第60頁,共99頁，2024年2月25日，星期天莢膜成分多糖純多糖雜多糖多肽和多糖蛋白質葡聚糖纖維素果聚糖多肽海藻酸透明質酸聚-D-谷氨酸……第61頁,共99頁，2024年2月25日，星期天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細菌間的信息識別作用第62頁,共99頁，2024年2月25日，星期天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第63頁,共99頁，2024年2月25日，星期天鞭毛（Flagellum)生長在某些細菌體表的長絲狀蛋白質附屬物，稱為鞭毛，其數目為一至數條，具有運動功能。鞭毛一般長度為15—20um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構第64頁,共99頁，2024年2月25日，星期天電鏡下的大腸桿菌（示鞭毛）第65頁,共99頁，2024年2月25日，星期天細菌鞭毛的類型兩端單生單端從生單端單生周生兩端叢生第66頁,共99頁，2024年2月25日，星期天鞭毛絲結構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的鞭毛蛋白亞基沿中央孔道（直徑為20nm）螺旋狀繚繞而成。第67頁,共99頁，2024年2月25日，星期天菌毛（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第68頁,共99頁，2024年2月25日，星期天項目

鞭毛

菌毛成分大小結構數目功能著生處菌種鞭毛蛋白0.01～0.02×2～70um一般由3股鞭毛蛋白鏈緊密絞成繩狀1-數百根運動通過鉤形鞘與細胞壁內的鞭毛基體連接許多桿菌和少數球菌菌毛蛋白0.007-0.009×0.5-20um由菌毛蛋白亞基卷成中空螺旋1-數百根附著，接合細胞質細胞壁許多G－桿菌和球菌

細菌的鞭毛和菌毛的比較

第69頁,共99頁，2024年2月25日，星期天性毛（pili,單數pilus）構造和成分與菌毛相同，但比菌毛長。數量僅一至少數幾根。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。鞭毛菌毛性毛糖被第70頁,共99頁，2024年2月25日，星期天DNA結合位點細菌繁殖方式第71頁,共99頁，2024年2月25日，星期天細菌群體的形態(tài)（細菌的培養(yǎng)特征）細菌的菌落特征細菌的其它培養(yǎng)特征第72頁,共99頁，2024年2月25日，星期天細菌的菌落特征第73頁,共99頁，2024年2月25日，星期天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）第74頁,共99頁，2024年2月25日，星期天細菌菌落特征細菌菌落特征正面圖第75頁,共99頁，2024年2月25日，星期天細菌在瓊脂培養(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)特征第76頁,共99頁，2024年2月25日，星期天細菌在肉湯培養(yǎng)基中的表面生長特征絮狀環(huán)狀浮膜狀膜狀第77頁,共99頁，2024年2月25日，星期天放線菌(actinomyces)什么是放線菌放線菌的形態(tài)構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第78頁,共99頁，2024年2月25日，星期天放線菌是一類具有絲狀與枝細胞的細菌有原核細胞壁的主要成分是肽聚糖有的放線菌產生有鞭毛的孢子,其鞭毛類型與細菌相同，菌絲直徑與細菌相仿放線菌噬菌體的形狀與細菌的相似最適生長PH相近，一般呈微堿性DNA重組的方式與細菌的相同，核糖體同為70S對溶菌酶敏感；凡細菌所敏感的抗生素，放線菌也同樣敏感第79頁,共99頁，2024年2月25日，星期天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”第80頁,共99頁，2024年2月25日，星期天放線菌的形態(tài)結構（模式圖）第81頁,共99頁，2024年2月25日，星期天基內菌絲（Substratemycelium)

又稱營養(yǎng)菌絲，功能是吸收營養(yǎng)，直徑0.2-1.2um長度100－600um，色素可有可無。基內菌絲第82頁,共99頁，2024年2月25日，星期天氣生菌絲（Aerialmycelium)基內菌絲長到一定時期，長出培養(yǎng)基外，伸向空間的菌絲，直徑1－1.4um,長短不一，形狀不一，顏色較深。

氣生菌絲

第83頁,共99頁，2024年2月25日，星期天孢子絲(Reproductivemycelium)

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。第84頁,共99頁，2024年2月25日，星期天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第85頁,共99頁，2024年2月25日，星期天放線菌的菌落形態(tài)菌落質地硬而且致密，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。第86頁,共99頁，2024年2月25日，星期天老齡菌：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。第87頁,共99頁，2024年2月25日，星期天2.2.3放線菌的生活史：孢子萌發(fā)基內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第88頁,共99頁，2024年2月25日，星期天放