芽孢和放線菌學(xué)案

1、芽孢和放線菌學(xué)案G+四肽尾：由4個氨基酸分子按L型與D型交替連接而成。肽橋：一般為甘氨酸五肽、與肽尾第1-2個氨基酸相同的氨基酸鏈、D賴氨酸等，總之不是直接相連的。2. G+與G-細菌的肽聚糖結(jié)構(gòu)組成中有什么差別?G-四肽尾：第3個氨基酸分子不是L-Lys,而被內(nèi)消旋二氨基庚二酸（m-DAP)所代替；肽橋：甲四肽尾的第四個氨基酸（D-Ala)的羧基與乙四肽尾的第三個氨基酸（m-DAP)的氨基以酰胺鍵直接相連。細菌細胞壁的結(jié)構(gòu)G+細胞壁：由肽聚糖和磷壁酸組成 磷壁酸：低于50%，G+菌所特有,其主鏈由數(shù)十個磷酸甘油或磷酸核糖醇組成,有的還有由DAla和還原糖組成的側(cè)鏈。肽聚糖:占3095% ,不

2、同菌種中肽聚糖(肽鏈)組分不同。細菌細胞壁的結(jié)構(gòu)G-細胞壁：分內(nèi)壁層和外膜層。 內(nèi)壁層：緊貼胞膜,僅由12層肽聚糖分子構(gòu)成,占細胞壁干重5 10%,無磷壁酸。外膜層：位于肽聚糖層的外部。 脂多糖; 脂蛋白 包括: 蛋白質(zhì)層: 基質(zhì)蛋白 外壁蛋白 磷脂.磷脂磷脂外膜層內(nèi)壁層第一步：結(jié)晶紫使菌體著上紫色第二步：碘和結(jié)晶紫形成大分子復(fù)合物，分子大，能被細胞壁阻留在細胞內(nèi)。第三步：酒精脫色，細胞壁成分和構(gòu)造不同，出現(xiàn)不同的反應(yīng)。G+ 菌：細胞壁厚，肽聚糖含量高，交聯(lián)度大，而且不含類脂而含磷壁酸，當乙醇脫色時，乙醇不能將磷壁酸溶解，而肽聚糖因脫水而孔徑縮小，故結(jié)晶紫-碘復(fù)合物被阻留在細胞內(nèi)，細胞不能被酒

3、精脫色，仍呈紫色。G菌：因其外膜層類脂含量高，而且內(nèi)部肽聚糖層薄，交聯(lián)松散，乙醇脫色時，以類脂為主的外膜層被乙醇迅速溶解，這時薄而松散的肽聚糖網(wǎng)不能阻擋結(jié)晶紫-碘復(fù)合物的溶出，因此細胞褪成無色，沙黃復(fù)染后呈紅色。3. 革蘭氏染色原理：5. 溶菌酶抑菌的作用機理？可切斷NAM和NAG之間的1，4糖苷鍵，引起細菌裂解。 Penicillium僅對正在生長著的細菌，且主要是對G+菌有效。轉(zhuǎn)肽酶6. 在人為條件下，用溶菌酶除盡原有細胞壁或用青霉素抑制新生細胞壁的合成后，所得到的僅有一層細胞膜包裹的圓球狀滲透敏感細胞,稱為（）。在長期進化過程中形成的、適應(yīng)自然生活條件的無細胞壁的原核生物，細胞膜中含大量

4、的甾醇以提高機械強度。稱為（）原生質(zhì)體 protoplast球狀體 spheroplast L型細菌 L-form of bacteria支原體 Mycoplasma1972年Singer和Nicolson提出的細胞膜液態(tài)鑲嵌模型細胞膜液態(tài)鑲嵌模型1)膜的主體是脂質(zhì)雙分子層；2)脂質(zhì)雙分子層是流動的；3)整合蛋白因其表面呈疏水性，故可溶于脂質(zhì)雙分子層的疏水性內(nèi)層中；4)周邊蛋白含有親水基團，故可通過靜電引力與脂質(zhì)雙分子層表面的極性頭相連；5)脂質(zhì)分子間或脂質(zhì)與蛋白分子間無共價結(jié)合；6) 脂質(zhì)雙分子層構(gòu)成了膜的連續(xù)體，而蛋白質(zhì)象孤島一樣無規(guī)則地漂流在磷脂類的海洋當中。細胞膜的功能：1) 物質(zhì)運輸

5、，控制細胞內(nèi)外物質(zhì)（營養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物）的 運送、交換；2) 滲透屏障，維持細胞內(nèi)正常滲透壓的滲透屏障作用；3) 合成細胞壁各種組分（LPS、肽聚糖、磷壁酸）和糖被物質(zhì)（如莢膜多糖等）的重要場所；4) 參與產(chǎn)能代謝，進行氧化磷酸化或光合磷酸化的產(chǎn)能基地，電子傳遞鏈和ATP合成酶均位于細胞膜；5) 鞭毛基體的著生部位，并提供鞭毛運動所需能量；6）參與DNA復(fù)制與子細胞分離。間體：由細胞膜內(nèi)褶形成的一種管狀、層狀或串狀物，一般位于細胞分裂的部位或附近。間體的功能:參與DNA復(fù)制及隔膜形成分泌胞外酶的地點間體（三）內(nèi)膜系統(tǒng)四核區(qū)(nuclear body;nucleoid)細菌核區(qū)長度：一般為0.2

6、53mm例：大腸桿菌的DNA長約1mm。核區(qū)數(shù)目：一般為1個。功能：負載遺傳信息。 由大型環(huán)狀雙鏈DNA纖絲不規(guī)則地折疊或纏繞而構(gòu)成的無核膜、核仁的區(qū)域。質(zhì)粒(plasmids) 凡游離于原核生物核基因組之外，具有獨立復(fù)制能力的小型閉合環(huán)狀的雙鏈DNA分子分子量約為100 106 D.攜帶1100個基因, 一個菌細胞可有一至數(shù)十個質(zhì)粒。Structure of a bacterium highlighting the bacterial plasmid.(五)細胞質(zhì)(cytoplast)及其內(nèi)含物(inclusin)細胞質(zhì)功能：細胞質(zhì)中含有豐富的酶系，是營養(yǎng)物質(zhì)合成、轉(zhuǎn)化、代謝的場所。 細胞膜

7、內(nèi)除核區(qū)外的一切半透明、膠狀、顆粒狀物質(zhì)可總稱為細胞質(zhì)。 其含水量約為80%，其次主要成分有：核糖體、貯藏物、各種酶類、中間代謝物及質(zhì)粒等,少數(shù)細菌還存在有伴孢晶體或氣泡等。 原核生物的細胞質(zhì)是不流動的。核糖體（ribosome)是分散在細胞質(zhì)中的顆粒狀結(jié)構(gòu)，由核糖體核酸rRNA（占60%）和蛋白質(zhì)（占40%）組成。細菌的核糖體沉降系數(shù)為：70s，由50s大亞基和 30s 小亞基構(gòu)成。功能：是細胞合成蛋白質(zhì)的機構(gòu)。二、細菌的細胞結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)包括：細胞壁、細胞膜、細胞質(zhì)、核區(qū)、（間體、核糖體、氣泡和儲藏物）。 特殊結(jié)構(gòu)（不是所有細菌都具有的）包括：糖被、鞭毛、纖毛、芽孢。 1糖被(glycoca

8、lyx)及其類型：某些細菌細胞壁外的一層粘液性膠狀物質(zhì)。糖被包裹在單個細胞上包裹在細胞群上：菌膠團在壁上有固定層次松散，未固定在壁上：粘液層層次厚：（大）莢膜 200nm層次?。何⑶v膜 200nm根據(jù)糖被的形狀和厚度的不同，將糖被分為四類：糖被的組成：因種而異，除水外，一般是多糖（包括同型多糖和異型多糖），少數(shù)多肽或蛋白質(zhì)，也有多糖與多肽復(fù)合型的。糖被的生理功能1、保護作用莢膜富含水分，可保護細胞免于干燥；糖被親水，能防止宿主白細胞的吞噬；能保護菌體免受噬菌體和其他物質(zhì)（溶菌酶）的侵害；作為透性屏障或（和）離子交換系統(tǒng)，可保護細菌免受重金屬離子的毒害； 2、具有表面附著作用，是有些病原菌的毒力

9、因子（提高致病性）； 如引起齲齒的唾液鏈球菌，肺炎克雷伯氏菌3、貯藏養(yǎng)料，是細胞外碳源和能源的儲備物質(zhì)，以備營養(yǎng)缺乏時重新利用。糖被與生產(chǎn)實踐的關(guān)系腸膜明珠串菌的葡萄糖莢膜用于生產(chǎn)代血漿的的主要成分，即右旋糖酐和葡聚糖凝膠制劑。野菜黃單胞菌莢膜黃原膠，食品添加劑，鉆井液添加劑。產(chǎn)菌膠團的細菌分解、吸附、沉降有害物質(zhì)，用于污水處理。（2）鞭毛：一端連于細胞膜，一端游離的、細長波曲毛發(fā)狀的結(jié)構(gòu)。鞭毛具有運動功能，一般認為鞭毛靠鞭毛絲旋轉(zhuǎn)而動，它們是細菌的“運動器官”。鞭毛的長度：一般為1520 m，最長可達70 m 。鞭毛的直徑：為0.010.02 m. 鞭毛的著生方式：周生不同細菌的鞭毛數(shù)目和著

10、生位置不同，鞭毛數(shù)目一般一至數(shù)十條。課本P35某些菌體表面存在的纖細、中空、短直且數(shù)量眾多的 蛋白質(zhì)類附屬物。數(shù)量很多，不具有運動功能，多存在于G-中。直接著生于細胞質(zhì)膜上。比鞭毛簡單，無基體等構(gòu)造.3菌毛(fimbria） （或纖毛、傘毛）菌毛的功能：促進細菌的粘附，如沙門菌，霍亂弧菌，淋病奈瑟菌；促進某些細菌纏集在一起，形成菌膜，在液體表面獲取充分的氧氣；許多革蘭氏陰性菌的抗原菌毛抗原。性菌毛 比菌毛長，每個細胞僅1少數(shù)幾根。 存在于G-細菌的雄性菌株中，可向雌性菌株傳遞遺傳物質(zhì)。1.概念：某些細菌生長到一定階段或在一定環(huán)境條件下，細胞的正常生長和分裂停止，細胞內(nèi)細胞質(zhì)濃縮，逐步形成一個圓

11、形、橢圓形或圓柱形的，對不良環(huán)境有較強抵抗力的特殊結(jié)構(gòu)，稱為芽孢。4芽孢(endospore，spore)芽孢芽孢囊2.芽孢的形態(tài)及其在細胞中的位置：3. 芽孢的組成和結(jié)構(gòu) 芽孢有多層結(jié)構(gòu)，主要包括孢外壁、芽孢衣、皮層和核心.芽孢的結(jié)構(gòu)孢外壁厚而致密，主要成分為脂蛋白，通透性差,不易著色。芽孢衣主要含疏水性角蛋白，抗酶解、抗藥物、多價陽離子難通過。皮層主要含芽孢肽聚糖、 DPA（ 2,6吡啶二羧酸）Ca，皮層體積大，滲透壓高，含水量大。芽孢平均含水量低,約40%.芽孢的結(jié)構(gòu)芽孢壁 含肽聚糖新細胞壁芽孢膜 含磷脂和蛋白質(zhì)新細胞膜芽孢質(zhì) 含DPA-Ca、核糖體、 RNA、 酶類新細胞質(zhì)核區(qū) 含DN

12、A新核區(qū)核心1、對高溫、干燥、輻射、化學(xué)藥物有強大的抵抗力。 2、含水量低、壁厚而致密，通透性差,不易著色，折光性強。3、芽孢內(nèi)新陳代謝幾乎停止，處于休眠狀態(tài)，但保持潛在萌發(fā)力。4、一個芽孢萌發(fā)只產(chǎn)生一個營養(yǎng)狀態(tài)的細胞。5、存活時間長4. 芽孢的特性芽孢的抗熱機制： 目前尚不清楚，但可能與以下因素有關(guān)，如芽孢衣對多價陽離子和水分的透性很差，而皮層的離子強度很高，因此，皮層就會以極高的滲透壓去奪取芽孢核心中的水分，造成核心高度失水比較耐熱。 過去認為芽孢抗熱與DPA有關(guān)，認為其能夠穩(wěn)定芽孢中的生物大分子，現(xiàn)在已否認了這種假設(shè)。5. 伴孢晶體（parasporal crystal）少數(shù)芽孢桿菌，如

13、蘇云金芽孢桿菌（Bacillus thuringiensis）在形成芽孢的同時，會在芽孢旁形成一個菱形或雙錐形的堿溶性蛋白晶體（即內(nèi)毒素）稱為伴孢晶體。伴孢晶體由18種氨基酸組成。對200多種昆蟲尤其是鱗翅目的昆蟲幼蟲有毒殺作用，因此可將這類細菌制成對人畜安全、對植物無害、有利于環(huán)境保護的生物農(nóng)藥。害蟲吞食伴孢晶體后，被蟲體中腸內(nèi)的堿性消化液分解并釋放出蛋白質(zhì)毒素，再由毒素特異地結(jié)合在中腸上皮細胞的蛋白受體上，使細胞膜上產(chǎn)生一小孔，并引起細胞膨脹、死亡，進而使中腸里的堿性內(nèi)含物以及菌體、芽孢都進入血管腔，并很快使昆蟲患敗血癥而死亡6. 芽孢的本質(zhì)既不是細菌生活周期的必經(jīng)階段，也不是細菌繁殖的一

14、種形式，又不是對環(huán)境的消極反應(yīng)，而是一種生命形式，一種獨立的休眠體。三、細菌的繁殖和培養(yǎng)（一）繁殖一般為無性繁殖，二等分裂方式。二等分裂方式：一個細胞在其對稱中心形成一隔膜，進而分裂成2個形態(tài)、大小和構(gòu)造完全相同的子細胞。(絕大多數(shù)細菌）不等二分裂：分裂產(chǎn)生兩個在外形構(gòu)造上有明顯差別的子細胞。（柄細菌屬）細菌分裂過程：核分裂形成橫隔壁子細胞分離（二）群體形態(tài)1. 在固體培養(yǎng)基上的群體形態(tài)菌落：在固體培養(yǎng)基上,由單個細胞繁殖形成的肉眼可見的子細胞群體。菌苔:大量細胞密集生長,結(jié)果長成的各“菌落”連接成一片。 (1)平板培養(yǎng)細菌的菌落特征：一般濕潤、較光滑、較透明、較粘稠、易挑取、質(zhì)地均勻。不同的

15、微生物種類，其菌落特征不同。菌落的特征：包括大小、形狀、顏色、邊緣、質(zhì)地、透明度、光澤、表面、濕潤度等。2. 液體培養(yǎng)基 3. 半固體培養(yǎng)同一種菌在不同培養(yǎng)條件下菌落特征也不盡相同。第二節(jié) 放線菌Actinomycetes本節(jié)提要：概述放線菌的形態(tài)構(gòu)造 放線菌的生活史和繁殖方式 放線菌的菌落形態(tài) Actinomycetes是一類主要呈菌絲狀生長的單細胞生物，主要以外生孢子的形式繁殖，革蘭氏陽性，與細菌同屬原核微生物。放線菌菌菌落中的菌絲常從一個中心向四周輻射呈放射狀生長，并因此而得名。放線菌有特殊的土霉味。概 述有原始核結(jié)構(gòu)，無核膜和核仁；核糖體為70S；細胞壁主要成分為肽聚糖，并含有二氨基庚

16、二酸和磷壁酸, 不含幾丁質(zhì)和纖維素；放線菌雖有發(fā)育良好的菌絲體，但大部分無隔，為單細胞；放線菌菌絲比真菌細得多，其直徑與細菌相似(1um)；游動放線菌的鞭毛與細菌鞭毛類似;放線菌與細菌的比較放線菌同大部分細菌一樣，對酸敏感，在微堿性條件下生長良好；放線菌屬無性繁殖，同細菌，尚未發(fā)現(xiàn)其有性世代；對溶菌酶和作用于細菌的抗生素敏感；總之，放線菌是一類介于細菌和真菌之間，而更接近于細菌的原核生物。分布：含水量較低、有機物豐富、呈微堿性的土壤中。估計每克土壤中約含放線菌孢子107個。應(yīng)用：a 放線菌對人類最突出的貢獻就是它能產(chǎn)生大量的、種類繁多的抗菌素（70）；b 其次生代謝產(chǎn)物中的一些是生化藥物包括抗癌劑、抗寄生蟲劑和農(nóng)用殺蟲劑等；c 放線菌還是酶類、維生素的生產(chǎn)菌；e 由于放線菌具有較強的分解復(fù)雜有機物(纖維素、石蠟、橡膠、角蛋白）的能力，它們在自然界物質(zhì)循環(huán)以及環(huán)境保護、土壤肥力的提高也有重要作用。危害：只有極少數(shù)放線菌對人類、動物和植物有害。由分枝狀菌絲組成。菌絲無隔膜，呈多核的單細胞狀態(tài)。二、放線菌的形態(tài)構(gòu)造菌絲根據(jù)形態(tài)和功能不同可分為： 基內(nèi)菌絲（Substrate mycelium） （營養(yǎng)菌絲） 氣生菌絲(Aerial mycelium) 孢子絲(Reproductive