微生物学课件

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秋属童
5 years ago
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1 第 3 章微生物类群与形态结构 ---- 原核生物

2 原核生物一一般形态及细胞结构二放线菌三支原体立克次氏体和衣原体四粘细菌 (Myxobacteria) 五蛭弧菌 (Bdellovibrio) 六蓝细菌 (Cyanobacteria)

3 1 细菌 (bacteria) 一一般形态及细胞结构 ( 一 ) 个体形态和排列 ( 二 ) 大小 ( 三 ) 细胞的结构 1 细胞壁 2 细胞膜 3 细胞质和内含物 4 特殊的休眠构造芽孢 5 细菌细胞壁以外的构造糖被 6 细菌细胞壁以外的构造鞭毛 7 细菌细胞壁以外的构造菌毛性毛

4 1 真细菌 (Eubacteria) ( 一 ) 个体形态和排列球状杆状螺旋状

5 1 球状

6 2 杆状

7 3 螺旋状弧菌螺旋菌螺旋体菌

8 4 其它形状

9 ( 二 ) 大小菌名直径或宽长度 (μm ) 乳链球菌 (Streptococcus lactis) 酿脓链球菌 (Streptococcus pyogenes) 金黄色葡萄球菌 (Staphylococcus aureus) 最大八叠球菌 (Sarcina maxima) 旋动泡硫菌 (Thiophysa volutans) 7-8 大肠杆菌 (Escherichia coli) 0.5 x 1-3 普通变形杆菌 (Proteus vulgaris) x 1-3 伤寒沙门氏菌 (Salmonella typhi) x 2-3 嗜酸乳细菌 (Lactobacterium acidophilus) x 枯草芽孢杆菌 (Bacillus subtilis) x 炭疽芽孢杆菌 (Bacillus anthracis) x 4-8 土拉巴斯德氏菌 (Pasteurella tularensis) 0.2 x 德氏乳细菌 (Lactobacterium delbruckii) x 霍乱弧菌 (Vibrio cholerae) x 1-3 迂回螺菌 (Spirillum volutans)

10 ( 三 ) 细胞的结构

11 1 细胞壁细胞壁 (cell wall) 是位于细胞表面, 内侧紧贴细胞膜的一层较为坚韧, 略具弹性的细胞结构革兰氏染色与细胞壁 C.Gram( 革兰 ) 于 1884 年发明的一种鉴别不同类型细菌的染色方法

12 革兰氏染色步骤

13 革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌细胞壁比较

14 (1) 革兰氏阳性细菌的细胞壁特点 : 厚度大 (20~80nm) 化学组分简单, 一般只含 90% 肽聚糖和 10% 磷壁酸

15 (1) 革兰氏阳性细菌的细胞壁 A 肽聚糖厚约 20~80nm, 由 40 层左右的网格状分子织成的网套覆盖在整个细胞上

17 (1) 革兰氏阳性细菌的细胞壁磷壁酸

18 (2) 革兰氏阴性细菌的细胞壁

20 (2) 革兰氏阴性细菌的细胞壁 A 肽聚糖埋藏在外膜层之内, 是仅由 1~2 层肽聚糖网状分子组成的薄层 (2~3nm), 含量约占细胞壁总重的 10%, 故对机械强度的抵抗力较革兰氏阳性菌弱内消旋二氨基庚二酸 (m-dap) ( 只在原核微生物细胞壁上发现 )

21 (2) 革兰氏阴性细菌的细胞壁 B 外膜 (outer membrane) 位于革兰氏阴性细菌细胞壁外层, 由脂多糖磷脂和脂蛋白等若干种蛋白质组成的膜, 有时也称为外壁

22 (2) 革兰氏阴性细菌的细胞壁脂多糖 (lipopolysaccharide, LPS) 位于革兰氏阴性细菌细胞壁最外层的一层较厚 (8~10nm) 的类脂多糖类物质, 由类脂 A 核心多糖 (core polysaccharide) 和 O- 特异侧链 (O-specific side chain, 或称 O- 多糖或 O- 抗原 ) 三部分组成

23 2) 革兰氏阴性细菌的细胞壁 C 外膜蛋白 (outer membrane protein) 嵌合在 LPS 和磷脂层外膜上的蛋白有 20 余种, 但多数功能尚不清楚

24 (2) 革兰氏阴性细菌的细胞壁 D 周质空间 (periplasmic space, periplasm) 又称壁膜间隙在革兰氏阴性细菌中, 一般指其外膜与细胞膜之间的狭窄空间 ( 宽约 12~15nm), 呈胶状周质空间是进出细胞的物质的重要中转站和反应场所

25 革兰氏阳性和阴性细菌的比较项目革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌 1 革兰氏染色反应能阻留结晶紫而染成紫色可经脱色而复染成红色 2 肽聚糖层厚, 层次多薄, 一般单层 3 磷壁酸多数含有无 4 外膜无有 5 脂多糖(LPS) 无有 6 类脂和脂蛋白含量低 ( 仅抗酸性细菌含类脂 ) 高 7 鞭毛结构基体上着生两个环基体上着生四个环 8 产毒素以外毒素为主以内毒素为主 9 对机械力的抗性强弱 10 细胞壁抗溶菌酶弱强 11 对青霉素和磺胺敏感不敏感

26 (3) 抗酸细菌的细胞壁 : 某些分枝杆菌和诺卡氏菌的细胞壁主要由一类被称为霉菌酸或分支菌酸 (Mycolic acid) 的枝链羟基脂质组成, 被酸性复红染上色后就不被乙醇脱掉, 抗酸性染色抗酸性细菌的细胞壁中,60% 脂类, 很少的肽聚糖, 结构类似于 G-, 但染色属于 G+. 分枝菌酸是一类含有个碳原子的分子长链 beta- 羟基脂肪酸, 它连接在由阿拉伯糖和半乳糖交联的杂多糖上, 并通过磷脂键与肽聚糖相连

27 用抗酸性染色对宿主体内的分枝杆菌病原体进行检测

28 (4) 古生菌 (Archaea) 1977 年,Carl Woese 以 16S rrna 序列比较为依据, 提出的独立于真细菌和真核生物之外的生命的第三种形式 t 原名 : 古细菌 (Archaebacteria); 后改名 : 古生菌 (Archaea)

29 古生菌细胞形态在显微镜下, 古生菌与细菌具有类似的个体形态

30 古生菌细胞结构细胞壁具有与真细菌类似功能的细胞壁 ; 也可分为 G- 和 G+ 细胞壁的结构和化学成分均差别甚大 ; 已研究过的一些古生菌, 它们细胞壁中没有真正的肽聚糖, 也没有外膜, 而是由多糖 ( 假肽聚糖 ) 糖蛋白或蛋白质构成

31 a. 假肽聚糖 β-1,3 糖苷键不被溶菌酶水解甲烷杆菌属

32 b. 独特多糖细胞壁甲烷八叠球菌细胞壁含有独特的多糖,G+, 这种多糖含有半乳糖胺葡糖醛酸葡萄糖和乙酸, 不含硫酸和磷酸 c. 硫酸化细胞壁盐球菌细胞壁由硫酸化多糖组成, 由葡萄糖甘露糖半乳糖和氨基糖及糖醛酸和乙酸 d. 糖蛋白细胞壁盐杆菌细胞壁由糖蛋白组成, 包括葡萄糖葡糖胺甘露糖等, 蛋白质部分由大量酸性氨基酸尤其天冬氨酸, 这种带负电的细胞壁平衡高浓度的 Na+, 从而使其能很好生长在高盐溶液中

33 e. 蛋白质细胞壁少数产甲烷菌细胞壁由蛋白质组成可以是相同的蛋白和不同的蛋白质有所古生菌都不受溶菌酶和青霉素的作用

34 (5) 细胞壁缺陷细菌缺壁突变 L 型细菌实验室或宿主体内形成基本去尽原生质体 (G + 缺壁细菌人工去壁在自然界长期进化中形成枝原体部分去除球状体 (G - )

35 2 细胞膜 1) 概念 : 细胞质膜 (cytoplasmic membrane), 又称质膜 (plasma membrane) 细胞膜(cell membrane) 或内膜 (inner membrane), 是紧贴在细胞壁内侧包围着细胞质的一层柔软脆弱富有弹性的半透性薄膜, 厚约 7~8 nm, 由磷脂 ( 占 20%~30%) 和蛋白质 ( 占 50%~70%) 组成

36 2) 细胞膜的化学组成与结构模型 : a. 磷脂

37 b. 膜蛋白膜蛋白约占细菌细胞膜的 50%~70%, 比任何一种生物膜都高, 而且种类也多细胞膜是一个重要的代谢活动中心

38 c. 液态镶嵌模型 (fluid mosaic model) 1 膜的主体是脂质双分子层 ; 2 脂质双分子层具有流动性 ; 3 整合蛋白因其表面呈疏水性, 故可溶于脂质双分子层的疏水性内层中 ; 4 周边蛋白表面含有亲水基团, 故可通过静电引力与脂质双分子层表面的极性头相连 ; 5 脂质分子间或脂质与蛋白质分子间无共价结合 ; 6 脂质双分子层犹如一海洋, 周边蛋白可在其上作漂浮运动, 而整合蛋白则似冰山状沉浸在其中作横向移动

39 d. 甾醇类物质由磷脂分子形成的双分子膜中加入甾醇类物质可以提高膜的稳定性

40 e. 细胞膜的生理功能 : 1 选择性地控制细胞内外的营养物质和代谢产物的运送 ; 2 是维持细胞内正常渗透压的屏障 ; 3 合成细胞壁和糖被的各种组分 ( 肽聚糖磷壁酸 LPS 荚膜多糖等 ) 的重要基地 ; 4 膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系, 是细胞的产能场所 ; 5 是鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位 ;

41 古生菌的质膜在本质上也是由磷脂组成, 但它比真细菌或真核生物具有更明显的多样性 (1) 亲水头 ( 甘油 ) 与疏水尾 ( 烃链 ) 间是通过醚键而不是酯键连接的 ; (2) 组成疏水尾的长链烃是异戊二烯的重复单位而不是脂肪酸 (3) 古生菌的细胞质膜中存在着独特的单分子层膜或单双分子层混合膜, 而真细菌或真核生物的细胞质膜都是双分子层 (4) 在甘油的 3C 分子上, 可以连接不同的基团如磷酸酯基

42 3 细胞质和内含物细胞质 (cytoplasm) 是细胞质膜包围的除核区外的一切半透明胶状颗粒状物质的总称含水量约 80% 细胞质的主要成分为核糖体贮藏物多种酶类和中间代谢物质粒各种营养物和大分子的单体等, 少数细菌还有类囊体羧酶体气泡或伴孢晶体等

43 1) 颗粒状贮藏物 (reserve materials): 贮藏物是一类由不同化学成分累积而成的不溶性沉淀颗粒, 主要功能是贮存营养物贮藏物糖原 : 大肠杆菌克雷伯氏菌芽孢杆菌和蓝细菌等碳源及能源类聚 β- 羟丁酸 (PHB): 固氮菌产碱菌和肠杆菌等硫粒 : 紫硫细菌丝硫细菌贝氏硫杆菌等藻青素 : 蓝细菌氮源类藻青蛋白 : 蓝细菌磷源 ( 异染粒 ): 迂回螺菌白喉棒杆菌结核分枝杆菌

44 4 核区原核生物所特有的无核膜结构无固定形态的原始细胞核

45 5 特殊的休眠构造芽孢某些细菌在其生长发育后期, 在细胞内形成一个圆形或椭圆形厚壁含水量极低抗逆性极强的休眠体, 称为芽孢 (endospore 或 spore, 偶译内生孢子 )

46 1) 产芽孢细菌的种类革兰氏阳性菌中好氧性芽孢杆菌属厌氧性梭菌属球菌中的芽孢八叠球菌螺菌中的孢螺菌属也产芽孢

47 2) 芽孢的结构芽孢外壁 : 含有脂蛋白芽孢衣 : 皮层 : 核心 : 含有角蛋白芽孢肽聚糖 DPA-Ca, 体积大渗透压高芽孢壁芽孢脂膜芽孢质核区

48 3) 芽孢的形成

49 4) 芽孢的形成与芽孢的萌发过程

50 5) 研究芽孢的意义 a. 分类鉴定的依据 b. 提高芽孢菌的筛选效率 c. 应用于菌株保存 d. 衡量灭菌效果的指标

51 6) 伴孢晶体 (parasporal crystal) 少数芽孢杆菌, 例如苏云金芽孢杆菌 (Bacillus thuringiensis) 在其形成芽孢的同时, 会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体 δ 内毒素, 称为伴孢晶体特点 : 不溶于水, 对蛋白酶不敏感 ; 易溶于碱性溶剂

52 6 细菌细胞壁以外的构造糖被荚膜粘液层菌胶团

53 7 细菌细胞壁以外的构造鞭毛

54 鞭毛的结构及其运动机制革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌

55 鞭毛的结构及其运动机制

56 8 细菌细胞壁以外的构造菌毛性毛长在细菌体表的纤细中空短直数量较多的蛋白质类附属物, 具有使菌体附着于物体表面的功能

57 第二节放线菌在形态上具有分枝状菌丝菌落形态与霉菌相似, 以孢子进行繁殖放线菌实际上是属于细菌范畴内的原核微生物, 只不过其细胞形态为分枝状菌丝

58 ( 一 ) 形态与结构 -- 链霉菌生产抗生素的主要菌株

60 第三节支原体立克次氏体和衣原体革兰氏阴性细菌, 其大小和特性均介于通常的细菌与病毒之间 ( 一 ) 立克次氏体 (Rickettsia) 立克次氏体 (Rickettsia) 是大小介于通常的细菌与病毒之间, 在许多方面类似细菌, 专性活细胞内寄生的原核微生物

61 特殊生活方式主要以节肢动物 ( 虱蜱螨等 ) 为媒介, 寄生在它们的消化道表皮细胞中, 然后通过节肢动物叮咬和排泄物传播给人和其他动物

62 ( 二 ) 支原体 (Mycoplasma) 又称类菌质体, 是介于一般细菌与立克次氏体之间的原核微生物 1) 无细胞壁, 只有细胞膜, 细胞形态多变 ;

63 ( 三 ) 衣原体 (Chlamydia) 介于立克次氏体与病毒之间, 能通过细菌滤器, 专性活细胞内寄生的一类原核微生物在宿主细胞内观察到的衣原体微菌落

65 第四节 : 粘细菌 (myxobacteria) 一概念粘细菌又名子实粘细菌, 是一类具有最复杂的行为模式和生活史的原核微生物二生活史 1 营养细胞 : 杆状柔软缺乏坚硬的细胞壁, 无鞭毛, 产生粘液, 可在固体表面作滑行运动, 以分裂方式进行繁殖 2 子实体 : 营养细胞发育到一定阶段, 在适宜的条件下彼此向对方移动, 在一定位置聚集成团, 形成形态各异, 肉眼可见的子实体

66 粘细菌特殊的生活史

69 第五节 : 蛭弧菌 (Bdellovibrio)

70 第六节 : 蓝细菌 (Cyanobacteria) 也称蓝藻或蓝绿藻, 是一类含有叶绿素 a 能以水作为供氢和电子供体通过光合作用将光能转变成化学能同化 CO 2 为有机物质的光合细菌以前曾归于藻类, 因为它和高等植物一样具有光和色素 ---- 叶绿素 a, 能进行产氧型光合作用

1 细菌 (bacteria) 一类具有细胞壁的原核单细胞微生物 ( 一 ) 细菌的形态与大小 1. 个体形态球状柄杆菌基本形态杆状弧菌特殊形态星形螺旋状方形

原核微生物古生菌 (Archaea) 真细菌 (Eubacteria) 细菌 (bacteria) 放线菌 (Actinomyces) 蓝细菌 (Cyanobacteria) 支原体 (Mycoplasma) 衣原体 (Chlamydia) 立克次氏体 (Rickettsia) 蛭弧菌 (Bdellovibrio) 1 细菌 (bacteria) 一类具有细胞壁的原核单细胞微生物 ( 一 ) 细菌的形态与大小