《微生物學(xué)》教學(xué)課件：01 原核微生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能

1、第一章 原核微生物的形態(tài)、 結(jié)構(gòu)和功能,生命科學(xué)學(xué)院,微生物,非細(xì)胞型,細(xì)胞型,（病毒）,原核微生物,真核微生物（Eukaryotic microbe）,真細(xì)菌（Eubacteria） 古生菌（Archaea）,Eubacteria （真細(xì)菌）,Archae bacteria （古細(xì)菌）,（Eukaryotic microbe） 真核微生物,古生菌在進(jìn)化譜系上與真細(xì)菌及真核生物相互并列，且與后者關(guān)系更近，而其細(xì)胞構(gòu)造卻與真細(xì)菌較為接近，同屬于原核生物。,（普通）細(xì)菌,放線菌,藍(lán)細(xì)菌,支原體,立克次氏體,衣原體,原生動(dòng)物 真菌 單細(xì)胞藻類,第1章 原核微生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能,細(xì)菌,放線菌,藍(lán)細(xì)

2、菌,支原體,立克次氏體,衣原體,第一節(jié) 細(xì)菌,細(xì)菌（Bacteria）：是一類細(xì)胞細(xì)短(直徑約0.5微米 ，長(zhǎng)度0.5-5微米）、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、胞壁堅(jiān)韌、多以二分裂方式繁殖的水生性較強(qiáng)的原核生物。,細(xì)胞的形態(tài)構(gòu)造及其功能,細(xì)菌的繁殖方式,細(xì)菌的群體形態(tài),一、細(xì)胞的形態(tài)構(gòu)造及其功能,（一）個(gè)體形態(tài)和排列,球狀,桿狀,螺旋狀,基本形態(tài),一、細(xì)胞的形態(tài)構(gòu)造及其功能,（一）個(gè)體形態(tài)和排列,1. 球狀,細(xì)胞個(gè)體呈球形或橢圓形，不同種的球菌在細(xì)胞分 裂時(shí)會(huì)形成不同的空間排列方式，常被作為分類依據(jù)。,雙球菌,鏈球菌,四聯(lián)球菌,八疊球菌,葡萄球菌,根據(jù)分裂方向及隨后的相互間的連接方式分,淋病奈瑟氏球菌,患淋球菌性

3、眼炎一個(gè)星期的新生兒出現(xiàn)嚴(yán)重的炎癥和水腫,透射式電子顯微鏡下雙球菌的形態(tài),肺炎鏈球菌,金黃色葡萄球菌,一、細(xì)胞的形態(tài)構(gòu)造及其功能,（一）個(gè)體形態(tài)和排列,2. 桿狀,細(xì)胞呈桿狀或圓柱形，一般其粗細(xì)（直徑）比較穩(wěn)定， 而長(zhǎng)度則常因培養(yǎng)時(shí)間、培養(yǎng)條件不同而有較大變化。,桿狀細(xì)菌的排列方式常因生長(zhǎng)階段和培養(yǎng)條件而發(fā)生 變化，一般不作為分類依據(jù)。,單桿,雙桿菌,鏈桿菌,球桿菌,枯草芽孢桿菌,地衣芽孢桿菌,銅綠假單胞菌 （綠膿桿菌）,結(jié)核分枝桿菌,炭疽病的病原菌 -炭疽桿菌,破傷風(fēng)梭菌,一、細(xì)胞的形態(tài)構(gòu)造及細(xì)胞結(jié)構(gòu),（一）個(gè)體形態(tài)和排列,3. 螺旋狀,弧菌,螺旋菌,螺旋體菌,弧菌：,菌體只有一個(gè)彎曲，其程

4、度不足一圈， 形似“C”字或逗號(hào)，鞭毛偏端生。,(寄生性弧菌-蛭弧菌),霍亂弧菌,蛭弧菌,螺旋菌：,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(xì)胞 壁堅(jiān)韌，菌體較硬。,螺旋體菌：,菌體柔軟，用于運(yùn)動(dòng)的類似鞭毛的軸絲位于細(xì)胞外鞘內(nèi)。,梅毒密螺旋體,腐生細(xì)菌,鼠咬熱,梅毒螺旋菌,梅毒疹,包柔氏螺旋,細(xì)螺旋,一、細(xì)胞的形態(tài)構(gòu)造及細(xì)胞結(jié)構(gòu),（一）個(gè)體形狀和排列,4. 其它形狀,1) 柄桿菌（prosthecate bacteria）,細(xì)胞上有柄（stalk）、菌絲（hyphae）、附器（appendages）等細(xì)胞質(zhì)伸出物，細(xì)胞呈桿狀或梭狀，并有特征性的細(xì)柄。 一般生活在淡水中固形物

5、的表面，其異常形態(tài)使得菌體的表面積與體積之比增加，能有效地吸收有限的營(yíng)養(yǎng)物；,2) 星形細(xì)菌（star-shaped bacteria ）,3) 方形細(xì)菌（square-shaped bacteria）,（Stella）,（Haloarcula）,一、細(xì)胞的形態(tài)構(gòu)造及細(xì)胞結(jié)構(gòu),（一）個(gè)體形狀和排列,4. 其它形狀,4) 異常形態(tài),環(huán)境條件的變化：,物理、化學(xué)因子的刺激,培養(yǎng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng),阻礙細(xì)胞正常發(fā)育,細(xì)胞衰老,營(yíng)養(yǎng)缺乏,自身代謝產(chǎn)物積累過(guò)多,異常形態(tài),正常形態(tài),環(huán)境條件恢復(fù)正常,一、細(xì)胞的形態(tài)構(gòu)造及細(xì)胞結(jié)構(gòu),（一）個(gè)體形狀和排列,4. 其它形狀,一般細(xì)菌的大小范圍：,0.5 1 mm （直徑）

6、,0.5 1 mm （直徑） 1 3 mm（長(zhǎng)度）,0.3 1 mm （直徑） 1 50 mm（長(zhǎng)度） (長(zhǎng)度是菌體兩端點(diǎn)之間的距離，而非實(shí)際長(zhǎng)度),（二）大小,一、細(xì)胞的形態(tài)構(gòu)造及細(xì)胞結(jié)構(gòu),（二）大小,一、細(xì)胞的形態(tài)構(gòu)造及細(xì)胞結(jié)構(gòu),（二）大小,一、細(xì)胞的形態(tài)構(gòu)造及細(xì)胞結(jié)構(gòu),* 細(xì)菌的大小范圍不是絕對(duì)的,費(fèi)氏刺尾魚菌 (0.08 mm x 0.6 mm) (Epulopiscium fishelsoni) 比大腸桿菌大100萬(wàn)倍 （1985年發(fā)現(xiàn)）,大小與Paramecium 草履蟲 （一種原生動(dòng)物）對(duì)照 E.Fishelsoni 是一種與Clostridium（ 梭菌屬） 有關(guān)的物種,德國(guó)科

7、學(xué)家H. N. Schulz等1997年在納米比亞海岸的海底沉積物中 發(fā)現(xiàn)的一種硫磺細(xì)菌（sulfur bacterium），其大小可達(dá)0.75 mm， Thiomargarita namibiensis，-“納米比亞硫磺珍珠”,（二）大小,一、細(xì)胞的形態(tài)構(gòu)造及細(xì)胞結(jié)構(gòu),（二）大小,一、細(xì)胞的形態(tài)構(gòu)造及細(xì)胞結(jié)構(gòu),最新研究表明（PNAS USA,Vol.105,No.14,2008) 納米細(xì)菌（0.2-0.5微米）不是生物體，僅是廣泛存在于動(dòng)物血液、尿液或細(xì)胞培養(yǎng)物中的納米級(jí)礦物質(zhì)（碳酸鈣，羥基磷灰石)顆粒自然地吸收周圍的蛋白質(zhì)成分而形成的細(xì)菌狀晶體顆粒。,（二）大小,（nanobacteria

8、）（50 nm）,最大和最小細(xì)菌的個(gè)體大小懸殊：,（Thiomargarita namibiensis）（0.75mm）,10億 100 億倍,一、細(xì)胞的形態(tài)構(gòu)造及細(xì)胞結(jié)構(gòu),（二）大小,一、細(xì)胞的形態(tài)構(gòu)造及細(xì)胞結(jié)構(gòu),顯微技術(shù),微生物細(xì)胞很小,光學(xué)顯微鏡物鏡的特性,在對(duì)細(xì)菌進(jìn)行光學(xué)顯微鏡觀察時(shí)，油鏡最常使用，也最為重要。,（二）大小,一、細(xì)胞的形態(tài)構(gòu)造及細(xì)胞結(jié)構(gòu),細(xì)菌染色,細(xì)菌染色法,死菌,正染色,負(fù)染色,莢膜染色法等,簡(jiǎn)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,姬姆薩染色法,活菌,用美藍(lán)或TTC（氧化三苯基四氮唑）等染色,用一種染料進(jìn)行染色,革蘭氏染色,丹麥醫(yī)生Hans C

9、hristian Gram于1884年發(fā)明的一種鑒別不同類型細(xì)菌的染色方法。,1. 用堿性染料結(jié)晶紫對(duì)菌液涂片進(jìn)行初染,2. 用碘溶液進(jìn)行媒染，其作用是提高染料和細(xì) 胞間的相互作用從而使二者結(jié)合得更牢固。,3. 用乙醇或丙酮沖洗進(jìn)行脫色。在經(jīng)歷脫色后 仍將結(jié)晶紫保留在細(xì)胞內(nèi)的為革蘭氏陽(yáng)性細(xì) 菌，而革蘭氏陰性細(xì)菌的結(jié)晶紫被洗掉，細(xì) 胞呈無(wú)色。,4. 用一種與結(jié)晶紫具有不同顏色的堿性染料對(duì) 涂片進(jìn)行復(fù)染。例如沙黃，它使原來(lái)無(wú)色的 革蘭氏陰性細(xì)菌最后呈現(xiàn)桃紅到紅色，而革 蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌繼續(xù)保持深紫色,革蘭氏染色（的過(guò)程）,革蘭氏染色,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),特殊構(gòu)造：部分細(xì)菌具有的或一般細(xì)菌在特殊環(huán)境下才有

10、的構(gòu)造,一般構(gòu)造：一般細(xì)菌都有的構(gòu)造,一、細(xì)胞的形態(tài)構(gòu)造及其功能,1、細(xì)胞壁,1）概念：,細(xì)胞壁（cell wall）是位于細(xì)胞表面，內(nèi)側(cè)緊貼細(xì)胞膜的一層較為堅(jiān)韌，略具彈性的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),1、細(xì)胞壁,2）證實(shí)細(xì)胞壁存在的方法：,（1）細(xì)菌超薄切片的電鏡直接觀察；,（2）質(zhì)、壁分離與適當(dāng)?shù)娜旧?，可以在光學(xué)顯微鏡下看到細(xì)胞壁；,（3）機(jī)械法破裂細(xì)胞后，分離得到純的細(xì)胞壁；,（4）制備原生質(zhì)體，觀察細(xì)胞形態(tài)的變化；,巨大芽孢桿菌 懸浮體,1、細(xì)胞壁,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),3）細(xì)胞壁的功能：,（1）固定細(xì)胞外形和提高機(jī)械強(qiáng)度；,（2）為細(xì)胞的生長(zhǎng)、分裂和鞭毛運(yùn)動(dòng)所必需；,

11、（3）滲透屏障，阻攔酶蛋白和某些抗生素等大分子物質(zhì) （分子量大于800）進(jìn)入細(xì)胞，保護(hù)細(xì)胞免受溶菌酶、 消化酶和青霉素等有害物質(zhì)的損傷；,（4）細(xì)菌特定的抗原性、致病性以及對(duì)抗生素和噬菌體的 敏感性的物質(zhì)基礎(chǔ)；,1、細(xì)胞壁,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),3）細(xì)胞壁的功能：,（1）固定細(xì)胞外形和提高機(jī)械強(qiáng)度；,（2）為細(xì)胞的生長(zhǎng)、分裂和鞭毛運(yùn)動(dòng)所必需；,（3）滲透屏障，阻攔酶蛋白和某些抗生素等大分子物質(zhì) （分子量大于800）進(jìn)入細(xì)胞，保護(hù)細(xì)胞免受溶菌酶、 消化酶和青霉素等有害物質(zhì)的損傷；,（4）細(xì)菌特定的抗原性、致病性以及對(duì)抗生素和噬菌體的 敏感性的物質(zhì)基礎(chǔ)；,（5）細(xì)菌分類的依據(jù)之一,細(xì)菌細(xì)胞壁除了絕大多

12、數(shù)以肽聚糖層為基本成分外，在各類細(xì)菌中還各有自己的特點(diǎn) 細(xì)菌細(xì)胞壁成分的多樣性,特點(diǎn)：厚度大（2080nm） 化學(xué)組分簡(jiǎn)單，一般只含60-95%肽聚糖和10-30%磷壁酸。,1、細(xì)胞壁,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),4）革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌的細(xì)胞壁,肽聚糖(peptidoglycan),磷壁酸（teichoic acid）,肽聚糖又稱粘肽(mucopeptide)、胞壁質(zhì)(murein)或粘質(zhì)復(fù)合物(mucocomplex)，是細(xì)菌細(xì)胞壁中的特有成分。,結(jié)合在革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌細(xì)胞壁上的一種酸性多糖,1、細(xì)胞壁,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),4）革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌的細(xì)胞壁,細(xì)胞壁,A、肽聚糖,厚約2080nm，由幾層至25層的網(wǎng)格

13、狀分子交織成的網(wǎng)套覆蓋在整個(gè)細(xì)胞上。由肽和聚糖兩部分組成。,雙糖單位,原核生物所特有的已糖,1、細(xì)胞壁,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),4）革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌的細(xì)胞壁,N-乙酰胞壁酸,N-乙酰葡糖胺,-1,4-糖苷鍵,A、肽聚糖,1、細(xì)胞壁,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),4）革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌的細(xì)胞壁,四肽尾或四肽側(cè)鏈 (Peptide interbridge),肽橋或肽間橋 (Tetrapeptide side chain),目前所知的肽聚糖已超過(guò)100種， 在這一“肽聚糖的多樣性”中，主 要的變化發(fā)生在肽橋上。,A、肽聚糖,1、細(xì)胞壁,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),4）革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌的細(xì)胞壁,A、肽聚糖,1、細(xì)胞壁,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),

14、4）革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌的細(xì)胞壁,雙糖單位中的-1,4-糖苷鍵很容易被 溶菌酶(lysozyme)所水解，從而引起 細(xì)菌因肽聚糖細(xì)胞壁的“散架”而死亡。,跨越肽聚糖層 并與細(xì)胞膜相 交聯(lián)的膜磷壁 酸（又稱脂磷 壁酸），由甘 油磷酸鏈分子 與細(xì)胞膜上的 磷脂進(jìn)行共價(jià) 結(jié)合后形成。其含量與培養(yǎng)條件關(guān)系不大?？捎?5% 熱酚水提取，也可用熱水從脫脂的凍干細(xì)菌中提取。,B、磷壁酸,革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌細(xì)胞壁上特有的化學(xué)成分，主要 成分為甘油磷酸或核糖醇磷酸。,壁磷壁酸，它與肽 聚糖分子間進(jìn)行共 價(jià)結(jié)合，含量會(huì)隨 培養(yǎng)基成分而改變 ，一般占細(xì)胞壁重 量的10%，有時(shí)可 接近50%。用稀酸 或稀堿可以提取。,1、細(xì)胞

15、壁,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),4）革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌的細(xì)胞壁,B、磷壁酸,1、細(xì)胞壁,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),4）革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌的細(xì)胞壁,結(jié)構(gòu)：,增強(qiáng)某些致病菌對(duì)宿主細(xì)胞的粘連、避免被白細(xì)胞吞噬以及抗補(bǔ)體的作用；,二價(jià)陽(yáng)離子，特別是高濃度的Mg2+。的存在，對(duì)于保持膜的 硬度，提高細(xì)胞膜上需Mg2+的合成酶的活性極為重要。,B、磷壁酸,主要生理功能：,細(xì)胞壁形成負(fù)電荷環(huán)境，增強(qiáng)細(xì)胞膜對(duì)二價(jià)陽(yáng)離子的吸收；,貯藏磷元素；,革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌特異表面抗原的物質(zhì)基礎(chǔ)；,噬菌體的特異性吸附受體；,能調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)自溶素(autolysin)的活力，防止細(xì)胞因自溶而死亡。,可作為細(xì)菌分 類、鑒定的依據(jù),1、細(xì)胞壁,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu)

16、,4）革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌的細(xì)胞壁,肽聚糖,外膜,外膜蛋白,周質(zhì)空間,1、細(xì)胞壁,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),5）革蘭氏陰性細(xì)菌的細(xì)胞壁,5）革蘭氏陰性細(xì)菌的細(xì)胞壁,A、肽聚糖,埋藏在外膜層之內(nèi)，是僅由12層肽聚糖網(wǎng)狀分子 組成的薄層(23nm)，含量約占細(xì)胞壁總重的10%， 故對(duì)機(jī)械強(qiáng)度的抵抗力較革蘭氏陽(yáng)性菌弱。,內(nèi)消旋二氨基庚二酸(m-DAP) （只在原核微生物細(xì)胞壁上發(fā)現(xiàn)）,沒有特殊的肽橋，只形成較為疏稀 、機(jī)械強(qiáng)度較差的肽聚糖網(wǎng)套,1、細(xì)胞壁,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),B、外膜(outer membrane),位于革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞壁外層，由 脂多糖、磷脂和外膜蛋白等組成，有時(shí)也稱為外壁。,5）革蘭氏陰性細(xì)菌

17、的細(xì)胞壁,1、細(xì)胞壁,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),B、外膜(outer membrane)脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）,位于革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞壁最外層的一層較厚（810nm）的類脂多糖類物質(zhì)，由類脂A、核心多糖(core polysaccharide)和O-特異側(cè)鏈（O-specific side chain，或稱O-多糖或O-抗原）三部分組成。,5）革蘭氏陰性細(xì)菌的細(xì)胞壁,1、細(xì)胞壁,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),LPS,類脂A：2個(gè)N-乙酰葡糖胺+5個(gè)不同的長(zhǎng)鏈脂肪酸,核心多糖,內(nèi)核心區(qū),3個(gè)L-甘油-D-甘露庚糖（Hep）,3個(gè)2-酮-3-脫氧辛糖酸（KDO),外核心區(qū)：5個(gè)己糖（

18、Hex)，包括葡糖胺、 半乳糖、葡萄糖,O-特異側(cè)鏈：多個(gè)4Hex單位，內(nèi)含葡萄糖、半乳糖、 鼠李糖、甘露糖、阿比可糖（Abq)、大腸 桿菌糖（colitose)、副傷寒菌糖（paratose) 或泰威糖（tavelose)等,B、外膜(outer membrane)脂多糖,主要功能：,5）革蘭氏陰性細(xì)菌的細(xì)胞壁,1、細(xì)胞壁,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),LPS結(jié)構(gòu)的多變，決定了革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞表面抗原決定簇的多樣性；,根據(jù)LPS抗原性的測(cè)定，沙門氏菌屬(Salmonella)的抗原型多達(dá)2107種，一般都源自O(shè)-特異側(cè)鏈種類的變化。這種多變性是革蘭氏陰性細(xì)菌躲避宿主免疫系統(tǒng)攻擊，保持感染成功的重要手段

19、。也可依此用靈敏的血清學(xué)方法對(duì)病原菌進(jìn)行鑒定，在傳染病的診斷中有其重要意義。,LPS負(fù)電荷較強(qiáng)，與磷壁酸相似，也有吸附Mg2+、Ca2+等陽(yáng)離子以提高其在細(xì)胞表面濃度的作用，對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)起穩(wěn)定作用。,類脂A是革蘭氏陰性細(xì)菌致病物質(zhì)內(nèi)毒素的物質(zhì)基礎(chǔ)；,具有控制某些物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的部分選擇性屏障功能如可透水 、氣體和嘌呤、嘧啶、雙糖、肽類和氨基酸等小分子但能阻 止溶菌酶、青霉素、去污劑和若干染料等大分子；,許多噬菌體在細(xì)胞表面的吸附受體；,C、外膜外壁蛋白(outer membrane protein),嵌合在LPS和磷脂層外膜上的蛋白。有20余種，是一類特異性的運(yùn)送蛋白或受體。,5）革蘭氏陰性細(xì)菌

20、的細(xì)胞壁,1、細(xì)胞壁,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),C、外膜基質(zhì)蛋白（Matrix protein）,孔蛋白（porins）是由三個(gè)相同分子量（36000）蛋白亞基組成的 一種三聚體跨膜蛋白，中間有一直徑約1nm的孔道，通過(guò)孔的開 、閉，可對(duì)進(jìn)入外膜層的物質(zhì)進(jìn)行選擇。,非特異性孔蛋白,特異性孔蛋白,可通過(guò)分子量小于800900 的任何親水性分子,只容許一種或少數(shù)幾種相關(guān)物質(zhì)通過(guò)，如維生素B12和核苷酸等。,5）革蘭氏陰性細(xì)菌的細(xì)胞壁,1、細(xì)胞壁,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),C、外膜脂蛋白（ Lipoprotein ）,脂蛋白(lipoprotein)是一種通過(guò)共價(jià)鍵使外膜層牢固地連接在 肽聚糖內(nèi)壁層上的蛋白，分子量

21、約為7200。,5）革蘭氏陰性細(xì)菌的細(xì)胞壁,1、細(xì)胞壁,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),D、周質(zhì)空間(periplasmic space, periplasm),又稱壁膜間隙。在革蘭氏陰性細(xì)菌中，一般指其外膜與細(xì)胞膜 之間的狹窄空間（寬約1215nm），呈膠狀。,周質(zhì)空間是進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)的重要中轉(zhuǎn)站和反應(yīng)場(chǎng)所,5）革蘭氏陰性細(xì)菌的細(xì)胞壁,1、細(xì)胞壁,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),D、周質(zhì)空間,在周質(zhì)空間中，存在著多種周質(zhì)蛋白（periplasmic proteins）,水解酶類；,合成酶類；,結(jié)合蛋白；,受體蛋白；,5）革蘭氏陰性細(xì)菌的細(xì)胞壁,1、細(xì)胞壁,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),1、細(xì)胞壁,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),6）革蘭氏陽(yáng)性和

22、陰性細(xì)菌的比較,6）革蘭氏陽(yáng)性和陰性細(xì)菌的比較,1、細(xì)胞壁,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),1、細(xì)胞壁,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),革蘭氏染色機(jī)制,6）革蘭氏陽(yáng)性和陰性細(xì)菌的比較,表3-1 革蘭氏陽(yáng)性和陰性細(xì)菌細(xì)胞壁成分的比較,抗酸細(xì)菌的細(xì)胞壁,概念：一類細(xì)胞壁中含有大量分枝菌酸（mycolic acid)等蠟質(zhì)的 特殊G+細(xì)菌常見的有分支桿菌屬的細(xì)菌如結(jié)核分枝桿菌 （M.tuberculosis)和麻風(fēng)分枝桿菌(M.leprae）,細(xì)胞壁的類脂（分枝菌酸和索狀因子等）含量可達(dá)60%，而肽聚 糖的含量很低，所以革蘭氏染色呈G+特性，但細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)卻類 似G-。,分枝菌酸：一類含有60-90個(gè)碳原子的分支長(zhǎng)鏈B-羥基脂

23、肪酸；連 接在由阿拉伯糖和半乳糖交替連接形成的雜多糖鏈上，通過(guò)磷脂鍵 相連接。,索狀因子（funicular factor)：位于細(xì)胞表面的一種糖脂，即6,6-二 分枝菌酸海藻糖（6,6-dimycolyl trehelose),古生菌（Archaea)的細(xì)胞壁,古生菌：又稱古細(xì)菌或古菌，是一類在進(jìn)化途徑上很早就與真細(xì) 菌和真核生物相互獨(dú)立的生物類群，主要包括一些獨(dú)特生態(tài)類型 的原核生物，如產(chǎn)甲烷菌和大多數(shù)嗜極菌,假肽聚糖：結(jié)構(gòu)與肽聚糖相似，但其多糖骨架是由N-乙酰葡糖胺 和N-乙酰塔羅糖胺醛酸（N-acetyltalosaminpurpnic acid)以B-1,3 -糖苷鍵交替連接而成，連

24、在后一氨基上的肽尾由L-Glu、L-Ala和 L-Lys3個(gè)L型氨基酸組成，肽橋由L-Glu一個(gè)氨基酸組成。,S層：一層類結(jié)晶形式的表面層，由蛋白質(zhì)和糖蛋白組成，一般由 六角對(duì)稱的小單體拼接而成。,1、細(xì)胞壁,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),7）細(xì)胞壁缺陷細(xì)菌(cell wall deficient bacteria),缺壁細(xì)菌,實(shí)驗(yàn)室或宿 主體內(nèi)形成,在自然界長(zhǎng)期進(jìn)化中形成枝原體,缺壁突變L型細(xì)菌,人工去壁,徹底除盡原生質(zhì)體(G+),部分去除球狀體（G-）,（1）L型細(xì)菌（L-form of bacteria）,細(xì)菌在某些環(huán)境條件下（實(shí)驗(yàn)室或宿主體內(nèi)）通過(guò)自發(fā)突變而形成的遺傳性穩(wěn)定的細(xì)胞壁缺陷變異型。,因

25、英國(guó)李斯德（Lister）預(yù)防研究所首先發(fā)現(xiàn)而得名 （1935年，念珠狀鏈桿菌 Streptobacillus moniliformis）,大腸桿菌、變形桿菌、葡萄球菌、鏈球菌、分枝桿菌和霍亂弧菌等20多種細(xì)菌中均有發(fā)現(xiàn)，被認(rèn)為可能與針對(duì)細(xì)胞壁的抗菌治療有關(guān)。,特點(diǎn)：,沒有完整而堅(jiān)韌的細(xì)胞壁，細(xì)胞呈多形態(tài)；,有些能通過(guò)細(xì)菌濾器，故又稱“濾過(guò)型細(xì)菌”；,對(duì)滲透壓敏感，在固體培養(yǎng)基上形成“油煎蛋”似的小菌落（直徑在0.1mm左右）；,7）細(xì)胞壁缺陷細(xì)菌,1、細(xì)胞壁,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),細(xì)菌L型呈高度多形性，大小不一。著色不勻，無(wú)論其原為革蘭陽(yáng)性或陰性菌，形成L型大多染成革蘭陰性。,(1) 形態(tài)和染色

26、性,臨床分離葡萄球菌L型,葡萄球菌L型回復(fù)后,細(xì)菌L型生長(zhǎng)緩慢，營(yíng)養(yǎng)要求高，必須用高滲的培養(yǎng)基。 細(xì)菌L型在高滲的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)后形成三種類型的菌落。,（2）培養(yǎng)特性和菌落形態(tài),絲狀菌落,顆粒型菌落,油煎蛋樣菌落 （典型L型菌落）,7）細(xì)胞壁缺陷細(xì)菌,1、細(xì)胞壁,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),（2）原生質(zhì)體（protoplast）,在人為條件下，用溶菌酶處理或在含青霉素的培養(yǎng)基中培養(yǎng)而 抑制新生細(xì)胞壁合成所形成的僅由一層細(xì)胞膜包裹的，圓球形、 對(duì)滲透壓變化敏感的細(xì)胞，一般由革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌形成。,特點(diǎn)：,對(duì)環(huán)境條件變化敏感，低滲透壓、振蕩、離心甚至通氣等都易引起其破裂；,有的原生質(zhì)體具有鞭毛，但不能運(yùn)動(dòng)，也不

27、被相應(yīng)噬菌體所感染；,在適宜條件（如高滲培養(yǎng)基）可生長(zhǎng)繁殖、形成菌落，形成芽孢。及恢復(fù)成有細(xì)胞壁的正常結(jié)構(gòu)。,比正常有細(xì)胞壁的細(xì)菌更易導(dǎo)入外源遺傳物質(zhì)，是研究遺傳規(guī)律和進(jìn)行原生質(zhì)體育種的良好實(shí)驗(yàn)材料。,（3）球狀體(sphaeroplast) ，又稱原生質(zhì)球,8）細(xì)胞壁缺陷細(xì)菌,1、細(xì)胞壁,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),在人為條件下，用溶菌酶處理或在含青霉素的培養(yǎng)基中培養(yǎng)革蘭氏陰性細(xì)菌而獲得的殘留部分細(xì)胞壁（外壁層）的球形體。與原生質(zhì)體相比，它對(duì)外界環(huán)境具有一定的抗性，可在普通培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。,（4）枝原體(Mycoplasma),8）細(xì)胞壁缺陷細(xì)菌,1、細(xì)胞壁,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中形成的、適

28、應(yīng)自然生活條件的無(wú)細(xì)胞壁的原核生物。因它的細(xì)胞膜中含有一般原核生物所沒有的甾醇，所以即使缺乏細(xì)胞壁，其細(xì)胞膜仍有較高的機(jī)械強(qiáng)度。,2、細(xì)胞膜,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),1）概念：,細(xì)胞膜（cytoplasmic membrane），又稱質(zhì)膜（plasma membrane）、細(xì)胞質(zhì)膜（cell membrane）或內(nèi)膜（inner membrane），是緊貼在細(xì)胞壁內(nèi)側(cè)、包圍著細(xì)胞質(zhì)的一層柔軟、脆弱、富有彈性的半透性薄膜，厚約78nm，由磷脂（占20%30%）和蛋白質(zhì)（占50%70%）組成。,2）觀察方法：,質(zhì)壁分離后結(jié)合鑒別性染色在光學(xué)顯微鏡下觀察；,原生質(zhì)體破裂；,超薄切片電鏡觀察；,電鏡觀察到的

29、細(xì)胞質(zhì)膜，是在上下兩暗色層之間夾著一淺色中 間層的雙層膜結(jié)構(gòu)，這與細(xì)胞膜的化學(xué)組成有關(guān)。,2、細(xì)胞膜,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),3）細(xì)胞膜的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)模型：,（1）磷脂,親水的極性端,疏水的非極性端,2、細(xì)胞膜,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),3）細(xì)胞膜的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)模型：,(1) 磷脂,非極性尾則由長(zhǎng)鏈脂肪酸通過(guò)酯鍵連接在甘油的C1和C2位上組成，其鏈長(zhǎng)和飽和度因細(xì)菌種類和生長(zhǎng)溫度而異。,2、細(xì)胞膜,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),在極性頭的甘油3C上，不同種微生物具有不同的R基，如磷脂酸、磷脂酰甘油、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰膽堿、磷脂酰絲氨酸或磷脂酰肌醇等。,3）細(xì)胞膜的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)模型：,（1）磷脂,在生理溫度下，飽和

30、脂肪酸末端排列成固定的晶格。,不飽和脂肪酸的雙鍵可導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)的變形。,2、細(xì)胞膜,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),當(dāng)磷脂分子中二者同時(shí)存在時(shí)，在一定條件下就阻礙了形成晶格結(jié)構(gòu)所需要的有秩序排。,膜的流動(dòng)性很大程度上取決于不飽和脂肪酸的結(jié)構(gòu)和相對(duì)含量。細(xì)胞膜上長(zhǎng)鏈脂肪酸的鏈長(zhǎng)和飽和度因細(xì)菌種類和生長(zhǎng)溫度而異，通常生長(zhǎng)溫度要求越高的種，其飽和度也越高，反之則低。,3）細(xì)胞膜的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)模型：,（2）膜蛋白,具運(yùn)輸功能的整合蛋白（integral protein）或內(nèi)嵌蛋白（intrinsic protein）,具有酶促作用的周邊蛋白（peripheral protein）或膜外蛋白(extrinsic pr

31、otein),膜蛋白約占細(xì)菌細(xì)胞膜的50%70%，比任何一種生物膜都高， 而且種類也多。-細(xì)胞膜是一個(gè)重要的代謝活動(dòng)中心。,2、細(xì)胞膜,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),3）細(xì)胞膜的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)模型：,（3）液態(tài)鑲嵌模型(fluid mosaic model),膜的主體是脂質(zhì)雙分子層；,脂質(zhì)雙分子層具有流動(dòng)性；,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；,周邊蛋白表面含有親水基團(tuán)，故可通過(guò)靜電引力與脂質(zhì) 雙分子層表面的極性頭相連；,脂質(zhì)分子間或脂質(zhì)與蛋白質(zhì)分子間無(wú)共價(jià)結(jié)合；,脂質(zhì)雙分子層猶如一“海洋”，周邊蛋白可在其上作“漂浮” 運(yùn)動(dòng)，而整合蛋白則似“冰山”狀沉浸在其中作橫向移動(dòng)。

32、,1972年，辛格（J.S.Singer）和尼科爾森G.L.Nicolson）,2、細(xì)胞膜,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),（3）液態(tài)鑲嵌模型(fluid mosaic model),2、細(xì)胞膜,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),3）細(xì)胞膜的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)模型：,（4）甾醇類物質(zhì),由磷脂分子形成的雙分子膜中加入甾醇類物質(zhì)可以提高膜的穩(wěn)定性,真核生物細(xì)胞膜中一般含有膽 固醇等甾醇，含量為5%-25%。,原核生物與真核生物的最大區(qū)別就是其細(xì)胞膜中一般不含膽固醇，而是含有hopanoid（藿烷酸）。,甾醇的一般結(jié)構(gòu),2、細(xì)胞膜,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),2、細(xì)胞膜,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),3）細(xì)胞膜的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)模型：,（4）甾醇類物質(zhì),h

33、opanoid類甾醇，其作用被認(rèn)為也是穩(wěn)定細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu),90%的化石燃料的前體物質(zhì)是kerogen（油原，或稱油母巖質(zhì)）,Kerogen中細(xì)菌特有的hopanoid類甾醇占有很高的比例,Kerogen是由于細(xì)菌的活動(dòng)而形成,在地下沉積物中細(xì)菌特有的hopanoid類甾醇的含量高達(dá)1011-12噸，與目前地球上存在的活的生物（living organisms）體內(nèi)含有的有機(jī)碳的含量總和相當(dāng)。,hopanoid被認(rèn)為是地球上含量最豐富的生物分子,4）細(xì)胞膜的生理功能：,選擇性地控制細(xì)胞內(nèi)、外的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物的運(yùn)送；,是維持細(xì)胞內(nèi)正常滲透壓的屏障；,合成細(xì)胞壁和糖被各種組分（肽聚糖、磷壁酸、LP

34、S、 莢膜多糖等）的重要基地；,膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代謝的酶系，是細(xì)胞的產(chǎn)能場(chǎng)所；,是鞭毛基體的著生部位和鞭毛旋轉(zhuǎn)的供能部位；,2、細(xì)胞膜,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),2、細(xì)胞膜,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),5）間體（mesosome，或中體）：,細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)褶而形成的囊狀構(gòu)造，其中充滿著層狀或管狀的泡囊。多見于革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌。,青霉素酶分泌、DNA復(fù)制、分配以及細(xì)胞分裂有關(guān),“間體”僅是電鏡制片時(shí)因脫水操作而引起的一種贗像,間體（Mesosome)的功能（細(xì)胞膜內(nèi)陷成管狀、囊狀的結(jié)構(gòu)）,相當(dāng)于真核細(xì)胞的線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)；,與細(xì)胞壁合成有關(guān),可能與核分裂有關(guān),間體,3、細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)含物,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu)

35、,1）概念：,細(xì)胞質(zhì)成分主要包括核糖體、貯藏物、多種酶類和中間代謝物、 質(zhì)粒、各種營(yíng)養(yǎng)物和大分子的單體等，少數(shù)細(xì)菌還有類囊體、 羧酶體、氣泡或伴孢晶體等。,細(xì)胞質(zhì)（cytoplasm）是細(xì)胞膜包圍的除核區(qū)外的一切半透明、膠狀、顆粒狀物質(zhì)的總稱。含水量約80%。,2）顆粒狀貯藏物(reserve materials)：,貯藏物是一類由不同化學(xué)成分累積而成的不溶性沉淀顆粒，主要功能是貯存營(yíng)養(yǎng)物。,糖原：大腸桿菌、克雷伯氏菌、芽孢桿菌和藍(lán)細(xì)菌等 碳源及能源類 聚-羥丁酸（PHB）：固氮菌、產(chǎn)堿菌和腸桿菌等 硫粒：紫硫細(xì)菌、絲硫細(xì)菌、貝氏硫桿菌等 貯藏物 藻青素：藍(lán)細(xì)菌 藻青蛋白：藍(lán)細(xì)菌 磷源（異染粒

36、）：迂回螺菌、白喉棒桿菌、結(jié)核分枝桿菌,氮源類,3、細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)含物,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),2）顆粒狀貯藏物(reserve materials)：,聚-羥丁酸(poly-hydroxybutyrate, PHB),巨大芽孢桿菌（Bacillus megaterium）在含乙酸或 丁酸的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)時(shí)， 細(xì)胞內(nèi)貯藏的PHB可達(dá)其 干重的60%。,類脂性質(zhì)的碳源類貯藏物, 不溶于水，溶于氯仿，可用 尼羅藍(lán)或蘇丹黑染色。,3、細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)含物,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),2）顆粒狀貯藏物(reserve materials)：,聚-羥丁酸(poly-hydroxybutyrate, PHB),PHB于1929年被發(fā)

37、現(xiàn)，至今已發(fā)現(xiàn) 60屬以上的細(xì)菌能合成并貯藏。,它無(wú)毒、可塑、易降解， 被認(rèn)為是生產(chǎn)醫(yī)用塑料、 生物降解塑料的良好原料。,3、細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)含物,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),能貯存能量、碳源和降低細(xì)胞內(nèi)滲透壓,2）顆粒狀貯藏物(reserve materials)：,多糖類貯藏物,在真細(xì)菌中以糖原為多 糖原粒較小，不染色需用電鏡觀察， 用碘液染成褐色，可在光學(xué)顯微鏡下看到。,糖原粒 淀粉粒,有的細(xì)菌積累淀粉粒，用碘液染成深蘭色。,3、細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)含物,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),3、細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)含物,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),2）顆粒狀貯藏物(reserve materials)：,異染粒(metachromatic granu

38、les),某些細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的一種酸性小顆粒，顆粒大小為0.51.0m，是無(wú)機(jī)偏磷酸的聚合物，一般在含磷豐富的環(huán)境下形成。用美藍(lán)染色時(shí)，顆粒為紅色，菌體是蘭色。功能是貯藏磷元素和能量，并可降低細(xì)胞的滲透壓。白喉?xiàng)U菌和結(jié)核分枝桿菌中極易見到，可用于這類細(xì)菌的鑒定。,當(dāng)偏磷酸聚合時(shí)會(huì)產(chǎn)生水，故而降低細(xì)胞的滲透壓,2）貯藏物(reserve materials)：,藻青素（cyanophycin）,一種內(nèi)源性氮源貯藏物，同時(shí)還兼有貯存能源的作用。 通常存在于藍(lán)細(xì)菌中。,由含精氨酸和天冬氨 酸殘基（1:1）的分枝 多肽所構(gòu)成，分子量 在25000125000。,3、細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)含物,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),3、細(xì)

39、胞質(zhì)和內(nèi)含物,2）貯藏物(reserve materials)：,硫粒（sulfur globules）,很多真細(xì)菌在進(jìn)行產(chǎn)能代謝或生物合成時(shí)，常涉及對(duì)還原性 的硫化物如H2S，硫代硫酸鹽等的氧化。,3、細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)含物,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),在環(huán)境中還原性硫素豐富時(shí)， 常在細(xì)胞內(nèi)以折光性很強(qiáng)的 硫粒的形式積累硫元素。,當(dāng)環(huán)境中還原性硫缺乏時(shí)，可被細(xì)菌重新利用。,2）貯藏物(reserve materials)：,微生物儲(chǔ)藏物的特點(diǎn)及生理功能：,不同微生物其儲(chǔ)藏性內(nèi)含物不同,（例如厭氣性梭狀芽孢桿菌只含PHB，大腸桿菌只儲(chǔ)藏糖原， 但有些光合細(xì)菌二者兼有）,微生物合理利用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的一種調(diào)節(jié)方式,當(dāng)環(huán)

40、境中缺乏能源而碳源豐富時(shí)，細(xì)胞內(nèi)就儲(chǔ)藏較多的碳源類內(nèi)含物， 甚至達(dá)到細(xì)胞干重的50%，如果把這樣的細(xì)胞移入有氮的培養(yǎng)基時(shí)， 這些儲(chǔ)藏物將被作為碳源和能源而用于合成反應(yīng)。,儲(chǔ)藏物以多聚體的形式存在，有利于維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的平衡， 避免不適合的pH，滲透壓等的危害。,（例如羥基丁酸分子呈酸性，而當(dāng)其聚合成聚-羥丁酸（ PHB）就成為 中性脂肪酸了，這樣便能維持細(xì)胞內(nèi)中性環(huán)境，避免菌體內(nèi)酸性增高。）,儲(chǔ)藏物在細(xì)菌細(xì)胞中大量積累，還可以被人們利用。,3、細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)含物,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),3）磁小體(megnetosome),趨磁細(xì)菌細(xì)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

41、白膜包裹。,3、細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)含物,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),功能是導(dǎo)向作用，即借鞭毛游向?qū)υ摼钣欣哪唷⑺缑嫖⒀醐h(huán)境處生活。,實(shí)用前景：包括生產(chǎn)磁性定向藥物 或抗體，以及制造生物傳感器等,4）羧酶體(carboxysome),一些自養(yǎng)細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的多角形或六角形內(nèi)含物，硫桿菌屬，貝日阿托氏菌屬，光能自養(yǎng)的藍(lán)細(xì)菌,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(xì)菌的CO2固定中起著關(guān)鍵作用。,采用免疫電鏡技術(shù)觀察藍(lán)細(xì)菌cyanobacterium Chlorogloeopsis fritischii中的羧酶體,3、細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)含物,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),3、細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)含物,5）氣泡（g

42、as vocuoles）,許多光合營(yíng)養(yǎng)型、無(wú)鞭毛運(yùn)動(dòng)的水生細(xì)菌中存在的充滿氣體 的泡囊狀內(nèi)含物，大小為0.21.0m75nm，內(nèi)由數(shù)排柱 形小空泡組成，外有2nm厚的蛋白質(zhì)膜包裹。,功能：調(diào)節(jié)細(xì)胞比重以使細(xì)胞漂浮在最適水層中獲取光能、O2和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),藍(lán)細(xì)菌生長(zhǎng)時(shí)依靠細(xì)胞內(nèi)的氣泡而漂浮于湖水表面，并隨風(fēng)聚集成塊，常使湖內(nèi)出現(xiàn)“水花”。,有些厭氧性光合細(xì)菌利用氣泡集中在水下10-30米深處，這樣既能吸收適宜的光線和營(yíng)養(yǎng)進(jìn)行光合作用，又可以避免直接與氧接觸。,專性好氧的鹽桿菌屬（Halobacterium）的細(xì)菌，卻生活在含氧極少的飽和鹽水中，它們細(xì)胞中氣泡顯著，其作用被認(rèn)為是使菌體浮于鹽水表面，以

43、保證細(xì)胞更接近空氣。,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),5）氣泡（gas vocuoles）,氣泡的膜只含蛋白質(zhì)而無(wú)磷脂。二種蛋白質(zhì)相互交連，形成一個(gè) 堅(jiān)硬的結(jié)構(gòu)，可耐受一定的壓力。膜的外表面親水，而內(nèi)側(cè)絕對(duì) 疏水，故氣泡只能透氣而不能透過(guò)水和溶質(zhì)。,3、細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)含物,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),6）載色體（Chromatophore）,光合細(xì)菌進(jìn)行光合作用的部位 相當(dāng)于綠色植物的葉綠體,3、細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)含物,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),核糖體（ribosome),是分散在細(xì)胞質(zhì)中的顆粒狀結(jié)構(gòu)，由核糖體核酸（占2/3）和蛋白質(zhì)（占1/3）組成。,沉降系數(shù)：70s，由50s大亞基和 30s 小亞基構(gòu)成。 功能：是細(xì)胞合成蛋白質(zhì)的機(jī)

44、構(gòu)。,核糖體,核糖體,核糖體(ribosome)：細(xì)菌合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所，游離存在于細(xì)胞質(zhì)中。,質(zhì)粒(plasmids),細(xì)菌染色體外的共價(jià)閉合環(huán)狀雙鏈DNA分子?？刂萍?xì)菌某些特定的遺傳特性。,核體,質(zhì)粒,4、核區(qū)（nuclear region or area）,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),原核生物所特有的無(wú)核膜結(jié)構(gòu)、無(wú)固定形態(tài)的原始細(xì)胞核,1）概念,某些細(xì)菌在其生長(zhǎng)發(fā)育后期，在細(xì)胞內(nèi)形成一個(gè)圓形或橢圓形、厚壁、含水量極低、抗逆性極強(qiáng)的休眠體，稱為芽孢（endospore或spore，偶譯“內(nèi)生孢子”）。,5、特殊的休眠構(gòu)造芽孢,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),球狀芽孢桿菌的芽孢在植物標(biāo)本保存了200-300年； 一種

45、高溫放線菌的芽孢在建筑材料中（美國(guó)）已保存2000年； 普通高溫放線菌的芽孢在湖底凍土)在（美國(guó)）已保存7500年； 一種芽孢桿菌的芽孢在琥珀內(nèi)蜜蜂腸道中已保存2500萬(wàn)年-4000 萬(wàn)年。,1）概念,5、特殊的休眠構(gòu)造芽孢,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),芽孢核的特性：,具有大量的鈣-吡啶二羧酸,處于脫水狀態(tài)，只含營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞水分的10%-30%,PH比營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞大約低1個(gè)單位,含較高量的小酸溶性芽孢蛋白（SASP）的核心特異蛋白。 SASP與核中DNA緊密結(jié)合，保護(hù)其免受紫外線剪接及 干熱的損害；此外，SASP還可做為芽孢形成性營(yíng)養(yǎng)細(xì) 胞的碳源和能源。,破傷風(fēng)桿菌,肉毒梭菌,炭疽桿菌,肉毒梭菌芽胞染色-菌體藍(lán)

46、色，芽胞紅色,整個(gè)生物界中抗逆性最強(qiáng)的生命體，是否能消滅芽孢是衡量各種消毒滅菌手段的最重要的指標(biāo)。,芽孢是細(xì)菌的休眠體，在適宜的條件下可以重新轉(zhuǎn)變成為營(yíng)養(yǎng)態(tài)細(xì)胞；產(chǎn)芽孢細(xì)菌的保藏多用其芽孢。,產(chǎn)芽孢的細(xì)菌多為桿菌，也有一些球菌。芽孢的有無(wú)、形態(tài)、大小和著生位置是細(xì)菌分類和鑒定中的重要指標(biāo)。,芽孢與營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞相比化學(xué)組成存在較大差異，容易在光學(xué)顯微鏡下觀察。（相差顯微鏡直接觀察；芽孢染色）,2）細(xì)菌芽孢的特點(diǎn),常規(guī)加壓蒸汽滅菌的條件：121，15 min以上 115，30 min以上,5、特殊的休眠構(gòu)造芽孢,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),3）芽孢的形成與芽孢的萌發(fā)過(guò)程,5、特殊的休眠構(gòu)造芽孢,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu)

47、,5、特殊的休眠構(gòu)造芽孢,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),3）芽孢的形成與芽孢的萌發(fā)過(guò)程,4）芽孢的耐熱機(jī)制,芽孢與母細(xì)胞相比不論化學(xué)組成、細(xì)微結(jié)構(gòu)、生理功能等方面都完全不同,滲透調(diào)節(jié)皮層膨脹學(xué)說(shuō),芽孢衣對(duì)多價(jià)陽(yáng)離子和水分的透性很差,皮層的離子強(qiáng)度很高，產(chǎn)生極高的滲透壓奪取芽孢核心的水分，結(jié)果造成皮層的充分膨脹。,核心部分的細(xì)胞質(zhì)卻變得高度失水， 因此，具極強(qiáng)的耐熱性。,5、特殊的休眠構(gòu)造芽孢,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),5、特殊的休眠構(gòu)造芽孢,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),5）伴孢晶體（parasporal crystal）,少數(shù)芽孢桿菌，例如蘇云金芽孢桿菌(Bacillus thuringiensis)在 其形成芽孢的同時(shí)，

48、會(huì)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。,伴孢晶體對(duì)200多種昆蟲尤其是鱗翅目的幼蟲有毒殺作用， 因而可將這類產(chǎn)伴孢晶體的細(xì)菌制成有利于環(huán)境保護(hù)的生 物農(nóng)藥細(xì)菌殺蟲劑。,特點(diǎn)：不溶于水，對(duì)蛋白酶類不敏感；容易溶于堿性溶劑；是 一種糖蛋白昆蟲毒素。,5）伴孢晶體（parasporal crystal）,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(xì)胞，引起滲透性喪失，腸道穿孔,腸道中的堿性溶液、菌體和芽孢進(jìn)入血液，后者 pH升高，昆蟲患敗血癥而死亡,5、特殊的休眠構(gòu)造芽孢,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),蛋白原毒素亞基,5）伴孢晶

49、體（parasporal crystal）,5、特殊的休眠構(gòu)造芽孢,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),6）細(xì)菌的其他休眠構(gòu)造,粘液孢子(myxospore) 粘細(xì)菌(myxobacteria) 產(chǎn)生,5、特殊的休眠構(gòu)造芽孢,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),6）細(xì)菌的其他休眠構(gòu)造,孢囊(cyst) 棕色固氮菌 ( Azotobacter vinelandii),5、特殊的休眠構(gòu)造芽孢,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),一些固氮菌在外界營(yíng)養(yǎng)缺乏的條件下，由整個(gè)營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞外壁加厚、細(xì)胞失水而形成的一種抗干旱但不抗熱得圓形休眠體,1) 概念,糖被(glycocalyx)是指包被于某些細(xì)菌細(xì)胞壁外的一層厚度不定的膠狀物質(zhì)。,6、細(xì)菌細(xì)胞壁以外的構(gòu)造糖

50、被,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),1) 概念,6、細(xì)菌細(xì)胞壁以外的構(gòu)造糖被,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),莢膜(capsule),大莢膜（macrocapsule）,微莢膜(microcapsule),菌膠團(tuán)(zoogloea),粘液層(slime layer),糖被,單個(gè)細(xì)胞表面,細(xì)胞群體表面,結(jié)構(gòu)層次固定,結(jié)構(gòu)松散,莢膜,粘液層,菌膠團(tuán),6、細(xì)菌細(xì)胞壁以外的構(gòu)造糖被,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),6、細(xì)菌細(xì)胞壁以外的構(gòu)造糖被,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),2）特點(diǎn),（1）主要成分是多糖、多肽或蛋白質(zhì)，尤以多糖居多。 經(jīng)特殊的莢膜染色，特別是負(fù)染色（又稱背景染色） 后可在光學(xué)顯微鏡清楚地觀察到它的存在。,2）特點(diǎn),主要成分是多糖、多肽或蛋

51、白質(zhì)，尤以多糖居多。經(jīng)特殊的莢膜染色，特別是負(fù)染色（又稱背景染色）后可在光學(xué)顯微鏡清楚地觀察到它的存在。,產(chǎn)生糖被是微生物的一種遺傳特性，其菌落特征及血清學(xué)反應(yīng)是是細(xì)菌分類鑒定的指標(biāo)之一。,莢膜等并非細(xì)胞生活的必要結(jié)構(gòu)，但它對(duì)細(xì)菌在環(huán)境中的生存有利。,細(xì)菌糖被與人類的科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐有密切的關(guān)系。,6、細(xì)菌細(xì)胞壁以外的構(gòu)造糖被,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),用作藥物和生化試劑：葡聚糖用來(lái)生產(chǎn)”代血漿”（右旋糖酐注射液）,功能,保護(hù)作用，極性基團(tuán)可保護(hù)菌體免受干旱損傷，防止噬菌體的吸附 和裂解一些致病菌的莢膜還可保護(hù)自己免受宿主白細(xì)胞的吞噬 如肺炎克雷伯氏的糖衣炮彈,貯藏養(yǎng)料于堆積廢物,作為透性屏障和離子

52、交換系統(tǒng)，以保護(hù)細(xì)菌免受重金屬離子的毒害,表面附著作用,細(xì)菌間的信息識(shí)別作用：根瘤菌屬,S層：一層包圍在原核微生物細(xì)胞壁外，由大量蛋白質(zhì)或 糖蛋白亞基以方塊形或六角形方式排列的連續(xù)層，是糖被的一種。,1) 概念,鞭毛(flagellum,復(fù)flagella)是某些細(xì)菌細(xì)胞表面著生的一至數(shù)十條長(zhǎng)絲狀、螺旋形的附屬物，具有推動(dòng)細(xì)菌運(yùn)動(dòng)功能，為細(xì)菌的“運(yùn)動(dòng)器官”。,7、細(xì)菌細(xì)胞壁以外的構(gòu)造 鞭毛,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),鞭毛的有無(wú)和著生方式具有十分重要的分類學(xué)意義,7、細(xì)菌細(xì)胞壁以外的構(gòu)造 鞭毛,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),單端鞭毛,端生叢毛,兩端生鞭毛,周生鞭毛,7、細(xì)菌細(xì)胞壁以外的構(gòu)造 鞭毛,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),

53、2）觀察和判斷細(xì)菌鞭毛的方法,電子顯微鏡直接觀察,鞭毛長(zhǎng)度：1520m；直徑：0.010.02m,光學(xué)顯微鏡下觀察：鞭毛染色和暗視野顯微鏡,根據(jù)培養(yǎng)特征判斷：半固體穿刺、菌落（菌苔）形態(tài),（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),3）鞭毛的結(jié)構(gòu),7、細(xì)菌細(xì)胞壁以外的構(gòu)造 鞭毛,革蘭氏陰性菌的鞭毛構(gòu)造,3）鞭毛的結(jié)構(gòu),7、細(xì)菌細(xì)胞壁以外的構(gòu)造 鞭毛,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),3）鞭毛的生長(zhǎng),鞭毛的生長(zhǎng)方式是在其頂部延伸,7、細(xì)菌細(xì)胞壁以外的構(gòu)造 鞭毛,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),7、細(xì)菌細(xì)胞壁以外的構(gòu)造 鞭毛,3）鞭毛的生長(zhǎng),If, indeed, Yonekura and colleagues are correct, then ac

54、tion at a distance”-the assembly of a structure at a location far away from the bacterial cell is a much more sophisticated process than any of us could ever have envisaged. -Robert M. Macnab 這個(gè)遠(yuǎn)離細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)的裝配過(guò)程“是一個(gè)比我們?nèi)魏稳艘郧八?想象的都要更復(fù)雜的過(guò)程”。,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),4）鞭毛的生理功能,A. 運(yùn)動(dòng)速度,一般速度在每秒2080m范圍，最高可達(dá)每秒100m （每分鐘達(dá)到3000倍

55、體長(zhǎng)），超過(guò)了陸上跑得最快的動(dòng)物 獵豹的速度（每分鐘1500倍體長(zhǎng)或每小時(shí)110公里）。,7、細(xì)菌細(xì)胞壁以外的構(gòu)造 鞭毛,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),運(yùn)動(dòng)功能，實(shí)現(xiàn)原核生物的趨性運(yùn)動(dòng),B. 運(yùn)動(dòng)方式,細(xì)菌以推進(jìn)方式做直線運(yùn)動(dòng)，以翻騰形式做短促轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。,7、細(xì)菌細(xì)胞壁以外的構(gòu)造 鞭毛,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),C. 細(xì)菌的趨避運(yùn)動(dòng),化學(xué)趨避運(yùn)動(dòng)或趨化作用（chemotaxis）：細(xì)菌對(duì)某化學(xué)物質(zhì)敏 感，通過(guò)運(yùn)動(dòng)聚集于該物質(zhì)的高濃度區(qū)域或低濃度區(qū)域。,光趨避運(yùn)動(dòng)或趨光性（phototaxis）：有的細(xì)菌能區(qū)別不同波長(zhǎng)的光而集中在一定波長(zhǎng)光區(qū)內(nèi)。,趨磁運(yùn)動(dòng)或趨磁性（magnetotaxis），趨磁細(xì)菌根據(jù)磁場(chǎng)方向進(jìn)

56、行分布。,菌毛 ( fimbria, 復(fù)數(shù)fimbriae ) ： 又稱纖毛、傘毛、線毛或須毛，是一種長(zhǎng)在細(xì)菌體表的纖細(xì)、中空、短直、數(shù)量較多的蛋白質(zhì)類附屬物，具有使菌體附著于物體表面的功能。,8、細(xì)菌細(xì)胞壁以外的構(gòu)造菌毛,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),每個(gè)細(xì)菌約有250300條菌毛。有菌毛的細(xì)菌一般以革蘭氏陰性致病菌居多，借助菌毛可把它們牢固地粘附于宿主的呼吸道、消化道、泌尿生殖道等的粘膜上，進(jìn)一步定植和致病。,又稱性毛(pili, 單數(shù)pilus)： 構(gòu)造和成分與菌毛相同，但比菌毛長(zhǎng)，數(shù)量?jī)H一至少數(shù)幾根。,性毛一般見于革蘭氏陰性細(xì)菌的雄性菌株（即供體菌）中，其功能是向雌性菌株（即受體菌）傳遞遺傳物質(zhì)。

57、有的性毛還是RNA噬菌體的特異性吸附受體。,9、細(xì)菌細(xì)胞壁以外的構(gòu)造性菌毛,（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu),第一節(jié) 細(xì)菌,二、細(xì)菌的繁殖方式,無(wú)性繁殖,方式,有性繁殖,裂殖,芽殖,二分裂,三分裂,復(fù)分裂,同形分裂,異形分裂,指一個(gè)細(xì)胞通過(guò)分裂形成兩個(gè)子細(xì)胞的過(guò)程。,是指在母細(xì)胞的表面（尤其在其一端）先形成一個(gè)小突起，待其長(zhǎng)大到與母細(xì)胞相仿后分離并獨(dú)立生活的一種繁殖方式。芽生細(xì)菌,一個(gè)細(xì)胞在其對(duì)稱中心形成一隔膜，進(jìn)而分裂形成兩個(gè)形態(tài)、大小和構(gòu)造完全相同的子細(xì)胞。,一個(gè)細(xì)胞通過(guò)分裂形成兩個(gè)在外型、構(gòu)造上有明顯差別的子細(xì)胞。,第一節(jié) 細(xì)菌,三、細(xì)菌的群體形態(tài),細(xì)菌的培養(yǎng)方法：,固體培養(yǎng),半固體培養(yǎng),液體培養(yǎng),三、

58、細(xì)菌的群體形態(tài),（一）在固體培養(yǎng)基上（內(nèi)）的群體形態(tài),固體培養(yǎng),平板培養(yǎng),試管培養(yǎng),菌落,三、細(xì)菌的群體形態(tài),（一）在固體培養(yǎng)基上（內(nèi)）的群體形態(tài),三、細(xì)菌的群體形態(tài),（一）在固體培養(yǎng)基上（內(nèi)）的群體形態(tài),菌落 (colony)：在固體培養(yǎng)基表面（或內(nèi)部）以母細(xì)胞為中心的一堆肉眼可見的、有一定形態(tài)構(gòu)造特征的子細(xì)胞集團(tuán)。,克隆 (clone),菌苔 (lawn)：大量分散的純種細(xì)胞密集地接種在固體培養(yǎng)基的較大表面上形成的連在一起的“大菌落”,單細(xì)胞,菌落,三、細(xì)菌的群體形態(tài),（一）在固體培養(yǎng)基上（內(nèi)）的群體形態(tài),1. 大小 2. 顏色 3. 干濕情況 4. 形態(tài) 5. 高度 6. 透明程度 7.

59、 邊緣,菌落的描述：,點(diǎn)棒狀,小刺狀,樹根狀,圓形狀,不規(guī)則狀,螺旋狀,纖維狀,同心圓狀,扁平,拱起,凸透鏡,枕狀,臍突狀,菌落中的細(xì)胞形態(tài)（照片）,三、細(xì)菌的群體形態(tài),（一）在固體培養(yǎng)基上（內(nèi)）的群體形態(tài),三、細(xì)菌的群體形態(tài),（一）在固體培養(yǎng)基上（內(nèi)）的群體形態(tài),樹木狀的,根狀的,水珠狀,小刺狀,絲狀,蔓延狀,細(xì)菌在瓊脂培養(yǎng)基中穿刺培養(yǎng)的生長(zhǎng)特征,三、細(xì)菌的群體形態(tài),（二）在半固體培養(yǎng)基上（內(nèi)）的群體形態(tài),細(xì)菌在明膠培養(yǎng)基中穿刺培養(yǎng)并液化明膠的特征,三、細(xì)菌的群體形態(tài),（二）在半固體培養(yǎng)基上（內(nèi)）的群體形態(tài),漏斗,蕪菁狀,漏斗形,囊狀的,層狀的,三、細(xì)菌的群體形態(tài),（三）在液體培養(yǎng)基上（內(nèi)）的群體形態(tài),三、細(xì)菌的群體形態(tài),（四）菌落形態(tài)的影響因素,各種微生物在一定條件下