第二講原核生物

第二講原核生物第1頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月細菌放線菌其它原核生物第2頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第3頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月細菌個體大小和形態(tài)（細菌的形態(tài)學(xué)檢查）細菌細胞的結(jié)構(gòu)細菌的繁殖與培養(yǎng)特征返回第4頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第5頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月大小的測量方法:顯微鏡測微尺顯微照相后根據(jù)放大倍數(shù)進行測算第6頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月

迄今為止所知的個體最大的細菌，則是德國科學(xué)家H.N.Schulz等最近在納米比亞海岸的海底沉積物中發(fā)現(xiàn)的一種硫磺細菌（sulfurbacterium），其大小一般在0.1~0.3mm，但有些可達0.75mm，能夠清楚地用肉眼看到芬蘭科學(xué)家EOKajander等發(fā)現(xiàn)了一種能引起尿結(jié)石的納米細菌（nanobacteria），其細胞直徑最小僅為50nm（1mm=1000nm），甚至比最大的病毒更小一些。這種細菌分裂緩慢，三天才分裂一次，是目前所知最小的具有細胞壁的細菌。第7頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月球菌

桿菌

螺旋菌第8頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月特殊形態(tài)的細菌第9頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月細菌的異常形態(tài)結(jié)核桿菌的正常形態(tài)結(jié)核桿菌的異常形態(tài)第10頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月單球菌

細胞分裂沿一個平面進行，新個體分散而單獨存在.如:尿素微球菌(Micrococcusureae)球菌(coccus)第11頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月雙球菌

(diplococcus)

細胞沿一個平面分裂，新個體成對排列.如:肺炎雙球菌(Diplococcuspneumoniae)第12頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月鏈球菌

(streptococcus)

細胞沿一個平面進行分裂，新個體不但可保持成對的樣子，并可連成鏈狀.如:溶血鏈球菌(Streptococcushemolyticus)第13頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月四聯(lián)球菌

(tetrad)

細胞分裂是沿兩個相垂直的平面進行，分裂后每四個細胞特征性地連在一起，呈田字形.如:四聯(lián)微球菌（Micrococcustetragenus）第14頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月八疊球菌(sarcina)細胞按三個互相垂直的平面進行分裂后，每八個球菌特征性地連在一起成立方體形.如:藤黃八疊球菌（Sarcinaureae)第15頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月葡萄球菌(Staphylococcus)細胞無定向分裂，多個新個體形成一個不規(guī)則的群體，猶如一串葡萄。如：金黃色葡萄球菌（Staphylococcusaureus)

第16頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月

不同桿菌的大小、長短、粗細很不一致炭疽芽胞桿菌3-10μm大中大腸埃希菌2-3μm小布魯菌0.6-1.5μm桿菌Bacillus(Bacterium)第17頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月桿菌的排列方式多樣第18頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月桿菌端部特征兩端齊平兩端尖細一端膨大兩端鈍圓第19頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)其彎曲情況分為：弧菌（vibrio)菌體只有一個彎曲，其程度不足一圈，形似“C”字或逗號，鞭毛偏端生。螺旋菌(spirillum)菌體回轉(zhuǎn)如螺旋，螺旋數(shù)目和螺距大小因種而異。鞭毛二端生細胞壁堅韌，菌體較硬。螺旋體(spirochaeta)菌體柔軟，用于運動的類似鞭毛的軸絲位于細胞外鞘內(nèi)。第20頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月染料①堿性染料（basicdye）—帶正電染料。其陽離子部分為發(fā)色基團，可與細胞中帶負電的組分結(jié)合。如Crystalviolet,Safranin,Methyleneblue等。②酸性染料（Aciddye）—帶負電染料。其陰離子部分為發(fā)色基團，可與細胞中帶正電的組分結(jié)合。如Eosin,Congored,Acidfuchsin等。③脂溶性染料—如Sudanblack。

多數(shù)染料都是中性有機鹽。據(jù)著色基的不同可分為以下類型：第21頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月活菌染色簡單染色法抗酸染色復(fù)雜染色法普通染色芽孢染色法莢膜染色法鞭毛染色法特殊染色正染色負染色死菌染色細菌染色第22頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月涂片干燥固定染色1min水洗、吸干鏡檢第23頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月步驟：

涂片固定

酸性復(fù)紅初染

3%醋酸酒精脫色

美藍復(fù)染

鏡檢結(jié)果:

抗酸菌———紅色；

非抗酸菌——藍色。第24頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月步驟：由丹麥醫(yī)生HansChristianGram于1884年創(chuàng)立。第25頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月Gram+StaphylococcusGram–,

E.coli第26頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月負染色第27頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第28頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月1.概念：細胞膜是緊貼細胞壁內(nèi)側(cè)包圍細胞質(zhì)的一層柔軟，富有彈性的半透明薄膜。2.觀察分離方法：（1)質(zhì)壁分離(2)選擇性染色(3)電鏡技術(shù)(4)溶菌酶處理細胞膜（cytoplasmicmembraine）第29頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月1972年Singer和Nicolson提出的細胞膜液態(tài)鑲嵌模型細胞膜的結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成細胞膜液態(tài)鑲嵌模型認為：膜是由球形蛋白與磷脂按照二維排列方式構(gòu)成的流體鑲嵌式，流動的脂類雙分子層構(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。第30頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月細胞膜功能選擇通透性，控制細胞內(nèi)外物質(zhì)運輸；維持細胞內(nèi)外滲透壓；合成肽聚糖、LPS、磷壁酸、莢膜等的場所；呼吸產(chǎn)能；含多種酶系；鞭毛著生點，提供細菌運動所需的能量。

第31頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月間體(mesosome)：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：參與隔膜形成與核分裂有關(guān)類似線粒體功能也有科學(xué)家認為“間體”僅是電鏡制片時因脫水操作而引起的一種贗像！第32頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月

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。

細胞膜內(nèi)除核質(zhì)體外的一切半透明、膠狀、顆粒狀物質(zhì)可總稱為細胞質(zhì)。其主要成分有：核糖體、貯藏物、各種酶類、中間代謝物及質(zhì)粒等,少數(shù)細菌還存在有伴胞晶體或氣泡等。細胞質(zhì)內(nèi)形狀較大的顆粒狀構(gòu)造為內(nèi)含物，包括各種貯藏物和氣泡、羧酶體等。第33頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月核糖體（ribosome)是分散在細胞質(zhì)中的顆粒狀結(jié)構(gòu)，由核糖體核酸（占60%）和蛋白質(zhì)（占40%）組成。鏈霉素紅霉素第34頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月顆粒狀內(nèi)含物（granularinclusion）氣泡聚β－羥基丁酸硫粒糖原碳源及能源藻青素氮源類異染粒磷源類儲藏物羧酶體顆粒狀內(nèi)含物第35頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月異染粒（metachromaticgranule）顆粒大小為0.5～1.0mm，是無機偏磷酸的聚合物，一般在含磷豐富的環(huán)境下形成。功能是貯藏磷元素和能量，并可降低細胞的滲透壓。OHPOHnHOOn=2~106第36頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月聚-β-羥基丁酸（PHB）顆粒類脂性質(zhì)的碳源類貯藏物

不溶于水，可溶于氯仿，具有貯藏能量、碳源和降低細胞內(nèi)滲透壓的作用。第37頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月藻青素（cyanophycin）

一種內(nèi)源性氮源貯藏物，同時還兼有貯存能源的作用。通常存在于藍細菌中。第38頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月硫粒（sulfurglobules）是硫元素的貯藏體功能：a.好氧硫細菌的能源b.厭氧硫細菌的電子供體形成：當環(huán)境中H2S含量高時，在體內(nèi)積累S；當H2S不足時,S氧化成硫酸鹽，以提供被菌細胞生命活動所需能量：H2S→S→SO4-2第39頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月淀粉粒和肝糖:都是α-1,4或α-1,6糖苷鍵的葡萄糖聚合物。這些貯藏物通常較均勻地分布在細胞質(zhì)內(nèi)，顆粒較小。若這類貯藏物大量存在時，用碘使對其染色，肝糖粒能被碘液染成紅色，淀粉粒被碘成藍色。脂肪粒：脂肪粒的折光性較強，它可被脂溶性染料染色；細胞生長旺盛時，脂肪粒增多，細胞遭破壞后，脂肪粒可游離出來。肝糖、淀粉粒、脂肪滴第40頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月氣泡（gasvocuoles）

由蛋白質(zhì)膜構(gòu)成的充滿氣體的泡狀物。有些細菌細胞質(zhì)中含有幾個或多個氣泡。常見于光合細菌和水生細菌。氣泡的功能：調(diào)節(jié)細胞比重，加大菌體的浮力,借氣泡漂浮能力，以使其漂浮在合適的水層中，使無鞭毛菌在合適的環(huán)境中生長。氣泡吸收空氣，空氣中的氧氣可供代謝需要。例：許多光合細菌和水生細菌、鹽桿菌常含有氣泡。第41頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月

磁小體

(megnetosome)

趨磁細菌細胞中含有的大小均勻、數(shù)目不等的Fe3O4顆粒，外有一層磷脂、蛋白或糖蛋白膜包裹。功能：導(dǎo)向作用，即借助鞭毛游向泥、水界面微氧環(huán)境處生活第42頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月

羧酶體(carboxysome)

一些自養(yǎng)細菌細胞內(nèi)的多角形或六角形內(nèi)含物，其大小與噬菌體相仿，約10nm，內(nèi)含1,5-二磷酸核酮糖羧化酶，在自養(yǎng)細菌的CO2固定中起著關(guān)鍵作用。第43頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月

長度：一般為：1—3mm；生長迅速的細菌在核分裂之后細胞往往來不及分裂,所以細胞中常有2—4條染色體，而生長緩慢的細菌細胞中一般只有1—2條染色體，不在染色體復(fù)制時期一般是單倍體。功能：負載遺傳信息。核區(qū)（nuclearregionorarea）又稱核質(zhì)體、原核、擬核、核基因組(genome）第44頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月細菌染色體外的共價閉合環(huán)狀雙鏈DNA分子．分子量約為２?100×106D.攜帶1?100個基因,一個菌細胞可有一至數(shù)十個質(zhì)粒。第45頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月質(zhì)粒的特點可以在細胞質(zhì)中獨立于染色體之外（即以游離狀態(tài)）存在，也可以插入到染色體上以附加體的形式存在；在細胞分裂時，可以不依賴于細菌染色體而獨立進行自我復(fù)制，也可以插入到細菌染色體中與染色體一道進行復(fù)制；質(zhì)?？梢酝ㄟ^轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)、或接合作用而由一個細胞轉(zhuǎn)移到另一個細胞，使兩個細胞都成為帶有質(zhì)粒的細胞；質(zhì)粒對于細胞生存并不是必要的。第46頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月質(zhì)粒的種類1、大腸桿菌的F因子2、細菌抗藥質(zhì)粒（R因子）3、大腸桿菌素質(zhì)粒（Col因子）4、降解質(zhì)粒5、Vi質(zhì)粒第47頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月質(zhì)粒應(yīng)用——基因克隆的載體第48頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月某些細菌細胞壁外的一層粘液性膠狀物質(zhì)。根據(jù)糖被的形狀和厚度的不同，將莢膜分為三類：莢膜（capsule）：粘液狀物質(zhì)具有一定外形，相對穩(wěn)定地附著在細胞壁外，厚度：＞0.2μm。粘液層(slimelayer)：粘液物質(zhì)沒有明顯的邊緣，比莢膜松散,可向周圍環(huán)境中擴散,增大黏性。菌膠團(zoogloea):包裹在細胞群體上的膠狀物質(zhì)。莢膜（capsule）第49頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月莢膜粘液層菌膠團第50頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月莢膜的觀察方法熒光顯微鏡負染色

第51頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月莢膜的化學(xué)組成

大多數(shù)細菌的莢膜是多糖，炭疽芽胞桿菌、鼠疫耶氏菌等少數(shù)菌的莢膜為多肽。多糖分子組成和構(gòu)成的多樣化使其結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，成為血清學(xué)分型的基礎(chǔ)。莢膜的形成需要能量，與環(huán)境條件有密切關(guān)系。有莢膜的細菌形成粘液或光滑菌落，失去莢膜后其菌落變?yōu)闉榇植谛汀５?2頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月莢膜的生理功能1、莢膜富含水分，可保護細胞免于干燥；2、能抵御吞噬細胞的吞噬；3、為主要表面抗原（K抗原），是有些病原菌的毒力因子；4、能保護菌體免受噬菌體和其他物質(zhì)（溶菌酶和補體）的侵害；5、是某些病原菌必須的粘附因子；6、貯藏養(yǎng)料，是細胞外碳源和能源的儲備物質(zhì)第53頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月莢膜與生產(chǎn)實踐的關(guān)系應(yīng)用：生產(chǎn)代血漿提取黃原膠進行污水處理等；細菌鑒定。危害：食品變質(zhì)發(fā)粘；增強致病力；造成嚴重齲齒等。第54頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月莢膜的形成條件（1）莢膜的形成是微生物的遺傳特征之一，是“種”的特征。但不是細菌的必要結(jié)構(gòu)，失去莢膜的菌株照樣能夠生活。(2)莢膜的形成與組成明顯受培養(yǎng)基成分和培養(yǎng)條件的影響（與環(huán)境密切相關(guān)）。如腸膜明串珠菌(Leuconostomesenterondes)以蔗糖為碳源時合成葡聚糖成分的莢膜。第55頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月光滑型菌落粗糙型菌落粘液型菌落第56頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月鞭毛（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15—20um直徑為0.01—0.02um觀察鞭毛的方法:鞭毛染色后用普通光學(xué)顯微鏡觀察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)菌落邊緣鞭毛的類型鞭毛的結(jié)構(gòu)第57頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第58頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第59頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月點擊觀看演示動畫第60頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月鞭毛運動與細菌的趨避性運動趨避性運動：化學(xué)趨避性運動氧趨避性運動光趨避性運動第61頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第62頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第63頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第64頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月鞭毛絲結(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。第65頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第66頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月某些菌體表面存在的短而多的附屬物。比鞭毛更短、更細，且又直又硬。數(shù)量很多，不具有運動功能，但與細菌的致病、吸附等有關(guān)菌毛（pili)第67頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第68頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月第69頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月

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，逐步行成一個圓形、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)，稱為芽胞。芽胞成熟后可自行從芽胞囊中釋放出來。因芽胞的形成都是在細胞內(nèi)，故又稱內(nèi)生孢子。芽孢(endospore/spore)第70頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月產(chǎn)芽孢細菌的種類芽孢的構(gòu)造芽孢的特性芽孢形成芽孢萌發(fā)研究芽孢的意義伴孢晶體第71頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月Lifecycleofanendospore-formingbacteriumvegetativecellvegetativecellsporulatingcellsporeoutgrowthsporegermination第72頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月芽孢的形態(tài)及著生位置是細菌鑒定的重要指標第73頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月在桿菌中能形成芽孢的種類較多，在球菌和螺旋菌中只有少數(shù)菌種可形成芽孢。產(chǎn)生芽孢的幾個屬：(Bacillus)芽孢桿菌屬(Clostridium)梭狀芽孢桿菌屬(Sporosarcina)芽孢八疊球菌屬能形成芽孢的細菌種類第74頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月芽孢的外壁層厚而致密，主要成分為脂蛋白，通透性差,不易著色。核心含有大量的DNA、RNA、蛋白質(zhì)酶等物質(zhì)，還含有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。皮層主要含芽孢肽聚糖、DPA—Ca，皮層體積大，比較致密。芽孢平均含水量低,約40%.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。第75頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月細菌芽孢構(gòu)造的模式圖

孢外壁芽孢殼

皮層

芽孢質(zhì)芽孢核區(qū)芽孢膜芽孢壁核心第76頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月芽孢的形成過程第77頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月★對高溫、干燥、輻射、化學(xué)藥物有強大的抵抗力?！锖康?、壁厚而致密，通透性差,不易著色，折光性強?！镅堪麅?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?！镆粋€芽孢萌發(fā)只產(chǎn)生一個營養(yǎng)狀態(tài)的細胞。芽孢的特性第78頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月PropertyVegetativecellsEndosporesSurfacecoatsTypicalGram-positivemureincellwallpolymerThicksporecoat,cortex,andpeptidoglycancorewallMicroscopicappearanceNonrefractileRefractileCalciumdipicolinicacidAbsentPresentincoreCytoplasmicwateractivityHighVerylowEnzymaticactivityPresentAbsentMacromolecularsynthesisPresentAbsentHeatresistanceLowHighResistancetochemicalsandacidsLowHighRadiationresistanceLowHighSensitivitytolysozymeSensitiveResistantSensitivitytodyesandstainingSensitiveResistant

Table

Differencesbetweenendosporesandvegetativecells第79頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月芽孢抗熱機制目前尚不清楚，但可能與以下因素有關(guān)，如含水量低、壁厚而致密，芽孢中的酶分子量小，比較耐熱。過去還曾認為芽孢抗熱與DPA有關(guān)，現(xiàn)在已否認了這種假設(shè)。第80頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月伴胞晶體（parasporalcrystal）

少數(shù)芽孢桿菌，如Bacillusthuringiensis（蘇云金芽孢桿菌）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δ內(nèi)毒素）稱為伴胞晶體。它的干重可達芽孢囊的約30%，由18種氨基酸組成，大小約0.6-2.0μm。伴胞晶體對200多種昆蟲尤其是鱗翅目昆蟲的幼蟲有毒殺作用，因此可以用做生物農(nóng)藥。第81頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月伴孢晶體鱗翅目幼蟲口服伴孢晶體在腸道迅速溶解（中腸pH為9.0-10.5）吸附于上皮細胞，引起滲透性喪失，腸道穿孔腸道中的堿性溶液進入血液，后者pH升高，昆蟲全身麻痹而死亡第82頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月研究芽孢的意義細菌分類、鑒定中的重要形態(tài)學(xué)指標指導(dǎo)菌種保藏制定滅菌參數(shù)第83頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月一般為無性繁殖，二