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1 Chapter 2 1- 细菌 (Bacteria) 一 形态 (Morphology) 二 大小 (Size) 三 细菌细胞结构 (Cell structure) 四 细菌的繁殖 (Multiplication) 五 细菌的培养特征 ( Cultural characteristics )

2 细菌 1. 枯草芽孢杆菌 (Bacillus subtilis) 2. 大肠杆菌 (Escherichia coli) 3. 乳酸杆菌 (Lactobacillus) 4. 丙酮丁醇梭菌 (Clos. acetobutyleum) 5. 肠膜明串珠菌 (Leuconostoc mesenteroides) 6. 醋杆菌 (Acetobacter) 7. 棒状杆菌 (Corynebacterium) 8. 短杆菌 (Brevibacterium) 9. 黄单孢菌 (Xanthomonas)

3 Chapter 2 2- 放线菌 ( Actinomycetes) ( 一 ) 概念 ( 二 ) 放线菌与人类生活及生产的关系 ( 三 ) 形态菌落 ( 四 ) 生长与繁殖 ( 五 ) 培养特征 ( 六 ) 几种常见的放线菌

4 ( 一 ) 概念 放线菌是具有菌丝 以孢子进行繁 殖 革兰氏染色阳性的一类原核微生 物, 属于真细菌范畴

5 ( 一 ) 概念 Chapter 2 2- 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 介于细菌与丝状真菌之间又接近细菌的一类丝状原核生物 近代生物学技术 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

6 ( 二 ) 放线菌与人类生活及生产的关系 放线菌常以孢子或菌丝状态极其广泛地存在于自然界, 土壤中最多, 其代谢产物使土壤具有特殊的泥腥味 能产生大量的 种类繁多的抗生素 有的放线菌可用于生产维生素 酶制制 ; 在甾体转化 石油脱蜡 烃类发酵 污水处理等方面也有应用 寄生型放线菌可引起人 动物 植物疾病

7 三 形态 ( Morphology) 单细胞, 大多由分枝发达的菌丝组成 ; 菌丝直径与杆菌类似, 约 1μm; 细胞的结构与细菌基本相同 ; 细胞壁组成与细菌类似, 多数为 G + ; 按形态和功能可分为营养 气生和孢子丝三种

8 1 基内菌丝 (substrate mycelium) 或营养菌丝 营养菌丝一般无隔膜 ; 直径 0.2~0.8μm; 长度差别很大 ; 短的小于 100 μm, 长的可达 600 μm; 有的产生色素 : 黄 橙 红 紫 蓝 绿 灰 褐 黑等, 包括脂溶性和水溶性, 脂溶性色素局限于菌丝, 水溶性色素可在培养基中扩散 又称为初级菌丝体 一级菌丝体, 匍匐生长于培养基内, 主要生理功能是吸收营养物

9 2 气生菌丝 (aerial mycelium) 又称为二级菌丝体 营养菌丝体发 育到一定时期, 长出培养基外并伸 向空间的菌丝为气生菌丝

10 3 孢子丝 (spore-bearing mycelium) 当气生菌丝发育到一定程度, 其上分化出可形成孢子的菌丝即为 孢子丝, 又名产孢丝或繁殖菌丝

11 放线菌的孢子丝形态 various types of spore-bearing structures on the streptomyces

12 放线菌的孢子丝形态 spore-bearing mycelium of Actinomycete

13 放线菌的孢子形态 spore of Actinomycete

14 放线菌的孢子形态 spore of Actinomycete

15 放线菌的孢子形态 spore of Actinomycete

16 四 生长与繁殖 营养菌丝发育到一定阶段, 伸向空间形成气生菌丝 (Growth and multiplication) 营养菌丝匍匐生长于培养基内, 吸收营养 孢子丝释放孢子 ; 在适宜的条件下萌发, 形成营养菌丝 放线菌的生活史 life cycle 气生菌丝发育到一定阶段, 分化出形成孢子的孢子丝

17 ( 三 ) 生长与繁殖 孢子丝释放孢子 繁殖菌丝 ( 孢子丝 ) 孢子在适宜的条件下萌发, 长出 1-3 个芽管 气生菌丝 营养菌丝

18 无性孢子 孢囊孢子分生孢子厚壁孢子 繁殖方式 菌丝断裂 任何菌丝 基内菌丝 细菌的芽孢是休眠体, 而放线菌的孢子是繁殖体

19 五 培养特征 ( Cultural characteristics ) 1 固体培养基上的培养特征 (cultural characteristics on solid medium) 能产生大量分枝和气生菌丝的菌种 ( 如链霉菌 ) 菌落形态 菌落质地致密, 与培养基结合紧密, 小而 不蔓延, 不易挑起或挑起后不易破碎 不能产生大量菌丝体的菌种 ( 如诺卡氏菌 ) 粘着力差, 粉质, 针挑起易粉碎

20 放线菌的菌落形态 an Actinomycete colony

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22 放线菌的菌落 colony of Actinomycete

23 light microscopy of an actinomycete colony electron micrograph showing the filamentous growth of an actinomycete

24 2 液体培养基内的培养特征 (cultural characteristics in liquid medium) 静置培养时 : 培养基不浑浊, 培养物沉底 摇瓶培养时 : 培养基浑浊, 形成菌丝球

25 几种常见的放线菌 诺卡氏菌 链霉菌 小单孢菌 游动放线菌

26 Chapter 2 3- 蓝细菌 (Cyanobacteria) 蓝细菌是一类含有叶绿素 a 能以水作为供氢体和电子供体 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 也称蓝藻或蓝绿藻 (bluegreen algae)

27 一 蓝细菌的特征 (Features ) 分布极广 ; 从热带到两极 形态差异极大, 从海洋到高山, 有球状 杆状和丝状等形态, 到处都有它们的踪迹 ; 土壤 岩石 以至在树皮或其它物体上均能成片生长. 细胞中含有叶绿素 a, 进行产氧型光合作用 ; 蓝细菌被认为是地球上生命进化过程中第一个具有原核生物的典型细胞结构 : 产氧的光合生物, 对地球上从无氧到有氧的转变 细胞核无核膜, 也不进行有丝分裂, 细胞壁真核生物的进化起着里程碑式的作用 含胞壁酸和二氨基庚二酸, 革兰氏染色阴性

28 分泌粘液层 荚膜或形成鞘衣, 抗干旱能力强 无鞭毛, 但能在固体表面滑行, 进行光趋避运动 许多种类细胞质中有气泡, 使菌体漂浮, 保持在光线最充足的地方, 以利光合作用 营养极为简单, 不需要维生素, 以硝酸盐或氨作为氮源, 多数能固氮, 其异形细胞 (heterocyst) 是进行固氮的场所

29 二 蓝细菌的形态结构 ( Morphology and structure) 颤蓝细菌 Oscillatoria

30 念珠蓝细菌 Nostoc

31 色球蓝细菌 Chroococcus

32 螺旋蓝细菌 Spirulina 管孢蓝细菌 Chamaesiphon

33 微囊藻 Microcystrs 腔球藻 Coelosphaerium

34 筒孢藻 单歧藻 Tolypothrix

35 蓝细菌的细胞结构 cell structure of Cyanobacteria

36 多聚磷酸盐颗粒 蓝藻颗粒体糖原颗粒核区细胞壁细胞膜汽泡羧酶体

37 蓝细菌中的气泡 gas vacuoles in Cyanobacteria

38 蓝细菌的异型胞 heterocyst of Cyanobacteria

39 水华 water blooms

40 蓝细菌食品 productions

41 Chapter 2 4- 支原体 立克次氏体和衣原体 Mycoplasma,Rickettsia and Chlamydia 支原体 立克次氏体和衣原体是 3 类同 属 G - 的代谢能力差 主要营细胞内寄生的小 型原核生物, 大小和特性均介于通常的细菌 与病毒之间, 从支原体 立克次氏体至衣原 体, 寄生性逐步增强

42 一 支原体 (Mycoplasma) 支原体是一类无细胞壁 介于独立生活和细胞内寄生生活间的最小型原核生物 许多种类能引起人类 牲畜 家禽和作物的病害疾病 一些种类可污染实验室的组织培养物

43 支原体的特点 (features of Mycoplasma ) 个体很小, 无细胞壁, 细胞膜含甾醇, 较坚韧, 细胞形态多变, 能通过细菌过滤器 ; 球状体 可进行人工培养 : μm,, 但营养要求苛刻最小达 0.1 μm;, 丝状体最长可菌落微达 150 小 μm,, 呈 因细胞柔软且具扭曲性油煎荷包蛋 形状 ;, 致使细胞能通过孔径比自身小得多的过滤器 以二分裂和出芽方式繁殖 多数能以糖类作能源, 进行产能代谢

44 二 立克次氏体 (Rickettsia) 立克次氏体是一类专性寄生于真核 细胞内的 G - 原核生物, 有细胞壁, 不能 独立生活 H.T.Ricketts, 存在产能代谢系统 1909 年, 首次发现斑疹伤寒的 病原体, 并因研究此 病而牺牲,1916 年人 们以他的名字命名 这类病原体作为纪念

45

46 立克次氏体的特点 (features of Rickettsia) 细胞较大, 形态多样 球状体 : μm; 杆状体 : x μm; 伯氏立克次氏体 细胞膜比一般细菌的膜疏松 (Rickettsia burneti) ; 能通过细菌过滤器 容易从宿主细胞获得大分子物质, 但也决定了 体内酶系不完全, 一些必需的养料需从宿主它们一旦离开宿主细胞则易死亡 细胞获得 ; 专性活细胞寄生物, 除五日热 ( 战壕热 ) 立克次 氏体 (Rickettsia wolhynica) 外均不能在人工培养基 上生长繁殖

47 从一种宿主传至另一宿主的特殊生活方式 对青霉素和四环素等抗生素敏感, 对热敏 感,56 以上 30min 即被杀死 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

48 有的立克次氏体酿成严重疾病, 如人类的流行性斑疹伤寒 羌虫热 Q 热等, 并常伴随着灾害 战争和饥饿, 曾长期与人类的痛苦 灾难联系在一起 防治 : 预防为主

49 三 衣原体 (Chlamydia) 衣原体是一类在真核细胞内营专性能量寄生的小型 G - 原核生物 曾长期被误认为 大病毒 1956 年, 我国微生物学家汤飞凡等应用鸡胚卵黄囊接种法, 在国际上首先成功地分离培养出沙眼衣原体 在宿主细胞内观察到的衣原体微菌落 Microcolony of Chlamydia in host cell

50 衣原体的特点 (features of Chlamydia) 细胞呈球形或椭圆形, 直径 μm, 能通过 细菌滤器 ; 细胞结构与细菌类似 ; 专性活细胞内寄生 ; 具有类似的细胞壁, 细胞壁内也含有胞壁酸 二氨基庚二酸 ;70S 核糖体也是由 30S 和 50S 二个亚基组成 ) 衣原体有一定的代谢活性, 能进行有限的大分子合成, 但缺乏产生能量的系统, 必须依赖宿主获得 ATP, 因此又被称为 能量寄生型生物

51 在宿主细胞内生长繁殖具有独特的生活周期 宿主细胞破 具有感染性的原体 裂 释放出 即存在原体和 始体两种形态 通过胞饮作用进入宿 的原体感染 主细胞 被宿主细胞 新的细胞 膜包围形成空泡 始体以二分裂 方式繁殖 形 成大量原体 积聚于细胞质 内成为包涵体 原体逐渐增大 成为始体 始 体无感染性

52 衣原体广泛寄生于人类 哺乳动物及鸟类, 少数致病 ; 沙眼衣原体是人类砂眼的病原体, 甚至引起结膜炎 角膜 衣原体不耐热,60 度 10 分钟即被灭活, 对红霉 炎 角膜血管翳等临床症状, 成为致盲的重要原因 素 氯霉素 四环素敏感

53 细菌 立克次氏体 支原体 衣原体与病毒的比较 comparison of bacteria, Rickettsia, Mycoplasma, Chlamydia and virus

54 Chapter 2 5- 蛭弧菌 (Bdellovibrio) 一类特殊的弧菌, 可以寄生于其它细菌, 利用寄主细胞质组分作营养, 生长发育, 并导致其裂解, 其行为类似噬菌体

55 蛭弧菌的特点 (features of Bdellovibrio) 鞭毛多为偏端单生 ; 生活方式多样 : 寄生 兼性寄生, 极少数腐生 可能成为防治有害细菌的一种有力武器 ;

56 蛭弧菌的生活史 生长繁殖, 并使宿主细胞裂解 ; 100 转 / 秒以上转速 钻孔 收缩 进入 宿主细胞的周质空间, 同时失去鞭毛 ; 高速猛烈碰撞 附着于宿主细 胞 ;

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58 Chapter 2 6- 古生菌 (Archaea) 古生菌又称古细菌 古菌, 是一个在进化途径上很早就与真细菌和真核生物互相独立的生物类群, 主要包括一些独特生态类型的原核生物 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

59 一 古生菌的特点 (Features of archaea) 在分类地位上与真细菌和真核生物并列为三域, 在进化谱系上更接近真核生物 在细胞构造上与真细菌较为接近, 属原核生物 有独特的细胞成分, 形态多样 多生活于一些生存条件十分恶劣的极端环境中, 例如高温 高盐 高酸等

60 二 主要类群 (Main groups) 极端嗜盐古生菌 (extreme halophiles) 产甲烷古生菌 (the methanogens) 超嗜热古生菌 (thermoacidophiles) 热原体属古生菌 (Thermoplasma)

61 三 形态和结构 (Morphology and structure) 1 形态(morphology) 显微镜下, 古生菌与细菌具有类似的个体形态 有球状 杆状 叶片状和盘状等

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66 2 细胞结构 (cell structure) 在细胞的结构与功能上, 古生菌既 有类似真细菌之处, 也有类似真核生物 之处, 还具有一些自己独特的特点

67 (1) 细胞壁 (cell wall) 具有与真细菌类似功能的细胞壁 ; 但细胞壁 的结构和化学成分均差别甚大 ; 热原体属 (Thermoplasma) 没有细胞壁 ; 已研究过的一些古生菌, 它们细胞壁中没有真 正的肽聚糖, 而是由多糖 ( 假肽聚糖 ) 糖蛋白或 蛋白质构成的

68 连接键为 β-1,3 糖苷 键, 不被溶菌酶水解 双糖单位由 N- 乙酰葡糖胺和 N- 乙酰塔罗糖胺糖醛酸交替连接而成肽桥由 L-glu 一个氨基酸组成肽尾由 L-glu L-ala 和 L-lys 三个 L 型氨基酸组成 假肽聚糖的结构 structure of pseudopeptidoglycan

69 (2) 细胞膜 (cell membrane) 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 磷脂的疏水尾由长链烃组成 ( 多为异戊二 烯重复单位 ); 亲水头 ( 甘油 ) 与疏水尾 ( 烃链 ) 间通过 醚键连接 ;

70 细胞膜中存在着独特的单分子层膜或单 双分子层混合膜 甘油分子的 C3 位上, 可连接多种与真核生物和真细菌细胞膜上不同的基团 ; 细胞膜中含多种独特脂类

71 (3) 细胞质和核区 (cytoplasm and nuclear region) 无复杂内膜的细胞器 ; 核糖体为 70 S 有些种类的细胞质中具有有一定功能的颗粒状内含物 ; 没有具有核仁 核膜的细胞核, 染色体 DNA 为共价闭和环状

72 本章小结 原核生物的共同特征是细胞小 核结构原始 细胞壁含肽聚糖 细胞内无细胞器的分化 ; 通过革兰氏染色可把原核生物分为 G + 和 G - 两大类 ; 原核生物细胞共同结构有细胞壁 膜 质 核区和各种内含物, 部分种类还含有糖被 鞭毛 菌毛 性毛 芽孢和胞囊等特殊结构

73 课后习题 1 试设计一张表格, 比较一下 6 个大类原核生物的主要特征 2 试图示 G+ 和 G- 细菌细胞壁的主要构造, 并简要说明其异同 3 简述芽孢的形成和萌发过程 芽孢的重要性有哪些? 其抗热性的原因是什么? 4 原核生物具有哪些种类的内含体? 他们的功能是什么?

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