1、细菌的分类、形态和进化细菌的分类、形态和进化吴震州引起肺炎的病原体引起肺炎的病原体细菌 肺炎链球菌、金黄色葡萄球菌、甲型溶血性链球菌、肺炎克雷白杆菌、流感嗜血杆菌、变形杆菌、铜绿假单胞菌、肠杆菌属一些细菌、变形杆 菌、军团菌、棒状杆菌、梭状杆菌等病毒 腺病毒、呼吸道合胞病毒、流感病毒、副流感病毒、麻疹病毒、巨细胞 病毒、单纯疱疹病毒、汉坦病毒、禽流感病毒、尼巴病毒、冠状病毒等支原体 肺炎支原体衣原体 肺炎衣原体、鹦鹉热衣原体真菌 白色念珠菌、曲菌、放线菌等其它 立克次体（Q热立克次体等）、弓形虫（鼠弓形虫等)、原虫（卡氏肺孢 子虫等）、寄生虫类（肺包虫、肺吸虫、肺血吸虫等）SARS病原体的发现
2、与确证病原体的发现与确证2002年年11月，广东出现月，广东出现SARS病人病人2003年年3月月15日，日，WHO组织国际研究网络实验室组织国际研究网络实验室3月月18日日20日，观察到副粘病毒颗粒以及获得相关序列日，观察到副粘病毒颗粒以及获得相关序列3月月21日，猴肾细胞培养获得病毒分离物，并排除甲乙型流感病毒病日，猴肾细胞培养获得病毒分离物，并排除甲乙型流感病毒病毒、呼吸道合胞病毒、副流感病毒毒、呼吸道合胞病毒、副流感病毒1、2、3型、腺病毒、鼻病毒、型、腺病毒、鼻病毒、肠道病毒、人间质肺炎病毒等，报告发现衣原体颗粒肠道病毒、人间质肺炎病毒等，报告发现衣原体颗粒3月月22日，发现冠状病毒
3、样颗粒日，发现冠状病毒样颗粒3月月23日，明确发现冠状病毒颗粒和核酸片段，开始灵长类动物实验日，明确发现冠状病毒颗粒和核酸片段，开始灵长类动物实验3月月244月月11日，获得更多的日，获得更多的SARS病毒分离物、核酸片段序列，抗病毒分离物、核酸片段序列，抗体检测体检测4月月12日、日、14日，日，SARS冠状病毒的全基因组序列公布冠状病毒的全基因组序列公布4月月16日，日，WHO宣布确认一种变异冠状病毒引起宣布确认一种变异冠状病毒引起SARS4月月17日，利用动物实验按科赫原则确定日，利用动物实验按科赫原则确定SARS病原体病原体SARS coronavirus“SARS的研究速度令人惊讶。
4、由于全世界各国实验室之间非同寻常的合作，我们现在肯的研究速度令人惊讶。由于全世界各国实验室之间非同寻常的合作，我们现在肯定地知道谁是定地知道谁是SARS的元凶。的元凶。”（WHO传染病规划执行主任传染病规划执行主任David Heymann 博士）博士）嗜高温菌嗜高温菌杆菌杆菌球菌球菌霍乱弧菌霍乱弧菌梅毒螺旋体梅毒螺旋体细菌分类的意义细菌分类的意义 解决两个问题，一是鉴定，即这个细菌是什么；从进化论的角度描述细菌彼此间的演化、进化关系，谁更古老一些，细菌的从属关系等等，这一方法主要是用于解决第二个方面的问题。准确的细菌分类对深入了解不同种属间细菌的功能差异和抗菌新药的研发具有重要的指导意义。微
5、生物分类学的发展微生物分类学的发展经典分类学：按微生物表型分类微生物系统学：按亲缘关系和进化规律分类发展表型特征：形态学、生理生化学、生态学等，推断微生物的系统发育。表型特征结合分子水平上比较微生物的基因型特征（如16S rDNA)探讨微生物进化、系统发育和分类鉴定。微生物分类学的三个任务：分类、鉴定及命名微生物分类学的三个任务：分类、鉴定及命名分类是根据微生物的相似性和亲缘关系，将微生物归入不同的分类类群。分类是根据微生物的相似性和亲缘关系，将微生物归入不同的分类类群。鉴定是确定一个新的分离物属于已经确认的分类单元的过程。鉴定是确定一个新的分离物属于已经确认的分类单元的过程。命名是根据国际命
6、名法规给微生物分类单元以科学的名称。命名是根据国际命名法规给微生物分类单元以科学的名称。5界界论论6界界论论8界界论论古生菌古生菌古生菌古始動物菌三域学说三域学说 系统分类学Phylogenetic Classification 系统建立于演化关系上，而不是表型的相似性 缺少好的化石记录，对于证明原核生物和其他微生物是很困难 直接比较遗传物质和基因产物RNA或蛋白质 分类学依据 经典(传统)特性Classical Characteristics 分子特性Molecular Characteristics 传统传统特性特性 形态特性Morphological Characteristics形态学
7、容易研究和分析形态比较很有价值，因為构造特征由许多基因所表达，形态相似性常常是系统发育关系密切光学显微镜、穿透式和扫描式电子显微镜 生理和代谢特性 Physiological and Metabolic Characteristics 生理和代谢特性直接和微生物酵素和转运蛋白的本质和活性有关蛋白是基因产物，分析这些特性可以提供微生物基因间的间接比较 细菌生理学检查法细菌生理学检查法 糖酵解试验糖酵解试验 不同微生物分解利用糖类的能力有很大差异，或能利用或不能利用，能利用者，或产气或不产气。可用指示剂及发酵管检验。LET肉汤管或肉汤管或BGLB是否产气？是否产气？Biolog微生物鉴定系统微生物
8、鉴定系统 生态特性Ecological Characteristics 自然界中的生态特性影响微生物与其环境关系 生命循环类型，天然共生关系，对特定宿主致病能力，和棲息地喜好之要求，如温度、pH、氧气和渗透浓度 遗传分析Genetic Analysis 经由转化作用transformation和接合作用conjugation交换染色体基因 转化作用可在不同原核生物种间发生，但在属间则非常少。两个菌株之间发生转化作用显示它们关系近 免疫学分析Immunological Analysis 血清学，抗原结构形态结构、生理生化、少量的化石资料、行为习性，等等表型特征：5、进化指征的选择:b b）形态特
9、征在不同类群中进化速度差异很大，仅根据形态推断进化关系往往不准确；缺点：a）由于微生物可利用的形态特征少，很难把所有生物放在同一水平上进行比较；蛋白质、RNA和DNA序列进化变化的显著特点是进化速率相对恒定，也就是说，分子序列进化的改变量(氨基酸或核苷酸替换氨基酸或核苷酸替换数或替换百分率数或替换百分率)与分子进化的时间成正比。生物大分子作为进化标尺依据a）在两群生物中，如果同一种分子的序列差异很大时，-进化距离远，进化过程中很早就分支了。b）如果两群生物同一来源的大分子的序列基本相同，-处在同一进化水平上。大量的资料表明：功能重要的大分子、或者大分子中功能重要的区域，比功能不重要的分子或分子
10、区域进化变化速度低。RNA作为进化的指征作为进化的指征16S rRNA被普遍公认为是一把好的谱系分析的“分子尺”：1）rRNA具有重要且恒定的生理功能；2）在16SrRNA分子中，既含有高度保守的序列区域，又有中度保守和高度变化的序列区域，因而它适用于进化距离不同的各类生物亲缘关系的研究；3）16SrRNA分子量大小适中，1500bp左右，便于序列分析；4）rRNA在细胞中含量大(约占细胞中RNA的90%)，也易于提取；5）16SrRNA普遍存在于真核生物和原核生物中(真核生物中其同真核生物中其同源分子是源分子是18SrRNA)。因此它可以作为测量各类生物进化的工具。rRNA序列的测定分离和纯
11、化RNA合成互补 DNA(cDNA)扩增cDNA cDNA序列测定 反推rRNA序列 细菌基因组16S rDNA 可以直接以PCR放大，然后测序反反转录酶转录酶聚合酶链式反应聚合酶链式反应(PCR)Eubacteria（真细菌界）Archaebacteria（古细菌界）Eukarya（真核生物界）利用16SrRNA建立分子进化树 同一菌种的各个细菌，在某些方面仍有一定的差异，可再分成亚种（subspecies）亚种以下的分类等级为型（type），以区别某些特殊的特征。例如：抗原结构不同而分的血清型（serotype）；对噬菌体敏感性不同的噬菌体型（phagetype）；对细菌素敏感性不同的细菌
12、素型（bacteriocin-type），生化反应和某些生物学性状不同的生物型（biotype）。由不同来源分离的同一种、同一亚种或同一型的细菌，称为株（strain）。株的建立是从一次单独分离物的单个原始菌落传代的纯培养物，例如从10个肺结核患者的痰液中分离出的10株结核分枝杆菌。具有某种细菌典型特征的菌株称为模式菌（typical strain）或标准菌株（standardstrain），它是该种菌株的参比菌株。在细菌的分类、鉴定和命名时以模式菌为依据，也可作为质量控制的标准。伯杰氏伯杰氏系统细菌学系统细菌学手冊手冊 BERGEYS MANUAL OF SYSTEMATIC BACTERI
13、OLOGY 1923年，宾夕法尼亚大学细菌学教授David Bergey和四位同事出版能鉴定细菌种的细菌分类法，伯杰氏系统细菌学手冊，現在已发行至第九版 伯杰氏系统细菌学手冊第一版 The First Edition of Bergeys Manual of Systematic Bacteriology 4卷33组中，每组包括原核生物有几个容易鉴定的共同特性 一般形状和形态学、革兰氏染色性质，氧的关系，运动性，內生孢子的存在，产能方式等等 分成4卷(1)普通、医学或工业有用的革兰氏阴性细菌(2)除放线菌外的革兰氏阳性细菌(3)具显著特性的革兰氏阳性细菌、蓝细菌和古生菌(4)放线菌(革兰氏阳性
14、丝状细菌)表型性分类中，以革兰氏染色性质分在哪一卷 伯杰氏系统细菌学手冊第二版 The Nineth Edition of Bergeys Manual of Systematic Bacteriology 自从1984年，第一版出版以來，原核生物分类学已经有很大的精湛 特別是 rRNA、DNA和蛋白质测序使原核生物的系统发育分析成为可能 大幅依据系统发育，而非表型性特征，因此与第一版相当大的差异第1卷 古生菌、深分支和光合细菌，2001年出版第2卷 变形杆菌，2003年出 版第3卷 低G+C含量革兰氏阳性菌第4卷高G+C含量革兰氏阳性菌第5卷螺旋体、丝杆菌、拟杆菌和 梭杆菌(第5卷也将包含自
15、第1卷出版後已被修订之 描述和系统发育排列)常用的检测技术 一、免疫学技术一、免疫学技术 应用免疫学理论而设计一系列测定抗原、应用免疫学理论而设计一系列测定抗原、抗体、免疫细胞及其分泌细胞因子的实验抗体、免疫细胞及其分泌细胞因子的实验方法，其基本原理是利用抗原、抗体间能方法，其基本原理是利用抗原、抗体间能发生特异性免疫反应以检测病原发生特异性免疫反应以检测病原免疫学技术 1、免疫荧光技术（、免疫荧光技术（IFT）将不影响抗原、抗体活性的荧光色素标记将不影响抗原、抗体活性的荧光色素标记在抗体（或抗原）上，与其相应抗原（或在抗体（或抗原）上，与其相应抗原（或抗体）结合后，形成免疫复合物在一定波抗体
16、）结合后，形成免疫复合物在一定波长光激发下可产生荧光，借助荧光显微镜长光激发下可产生荧光，借助荧光显微镜可检测或定位被检抗原。可检测或定位被检抗原。用于沙门氏菌、葡萄球菌毒素、用于沙门氏菌、葡萄球菌毒素、E.ColiO157 和单核细胞增生李斯特氏菌等和单核细胞增生李斯特氏菌等快速检测快速检测免疫学技术 2、酶免疫技术、酶免疫技术 利用抗原、抗体反应高度特异性和酶利用抗原、抗体反应高度特异性和酶促反应高度敏感性，通过肉眼或显微促反应高度敏感性，通过肉眼或显微镜观察及分光光度计测定，达到在细镜观察及分光光度计测定，达到在细胞或亚细胞水平上示踪抗原或抗体部胞或亚细胞水平上示踪抗原或抗体部位，及对其
17、进行定量目的位，及对其进行定量目的。免疫学技术 3、免疫印迹技术、免疫印迹技术 以生物物理学方法（凝胶电泳高效分离）以生物物理学方法（凝胶电泳高效分离）与特异性免疫反应（固相免疫测定）相结与特异性免疫反应（固相免疫测定）相结合而建立技术。合而建立技术。综合综合 SDSPAGE 高分辨率及高分辨率及 ELISA 高敏高敏感性和高特异性，是一种有效分析手段，感性和高特异性，是一种有效分析手段，目前应用于酵母和真菌检测。目前应用于酵母和真菌检测。分子生物学技术 1、基因探针技术、基因探针技术 从微生物中提取或扩增特异性从微生物中提取或扩增特异性 DNA 片段，片段，纯化后再将此纯化后再将此 DNA
18、片段标记上可被检测指片段标记上可被检测指示剂，如放射性同位素、荧光物质等，使示剂，如放射性同位素、荧光物质等，使之成为特异性之成为特异性 DNA 探针。微生物经处理后探针。微生物经处理后固定于另一固相表面上，经洗涤变性后加固定于另一固相表面上，经洗涤变性后加入入 DNA 探针进行杂交，探针进行杂交，DNA 探针可与同探针可与同源性靶源性靶DNA 进行互补性结合，依据指示剂进行互补性结合，依据指示剂选用合适方法进行检测。选用合适方法进行检测。分子生物学技术 2、基因芯片技术、基因芯片技术 采用原位合成或显微打印手段，将数以万采用原位合成或显微打印手段，将数以万计核酸探针固化于支持物表面，与标记样
19、计核酸探针固化于支持物表面，与标记样品进行杂交，通过检测杂交信号实现对样品进行杂交，通过检测杂交信号实现对样品快速检测。基因芯片技术是基于芯片上品快速检测。基因芯片技术是基于芯片上探针与样品中靶基因片段之间发生特异性探针与样品中靶基因片段之间发生特异性核酸杂交。核酸杂交。代谢技术1、ATP 生物发光法生物发光法荧光素酶以荧光素酶以D 荧光素、三磷酸腺苷和氧气为荧光素、三磷酸腺苷和氧气为底物，在存在底物，在存在 Mg2+时，可将化学能转化为光时，可将化学能转化为光能，发出光量子。能，发出光量子。ATP 既是荧光素酶催化发光既是荧光素酶催化发光必需底物，又是所有生物生命活动能量来源。必需底物，又是
20、所有生物生命活动能量来源。在荧光素酶催化发光反应中，在荧光素酶催化发光反应中，ATP 在一定浓度在一定浓度范围内，其浓度与发光强度呈线性关系，各生范围内，其浓度与发光强度呈线性关系，各生长期细菌均有较恒定水平长期细菌均有较恒定水平 ATP 含量。因此，含量。因此，提取细菌提取细菌 ATP，利用生物发光法测出，利用生物发光法测出 ATP 含含量后，即可推算出样品中含菌量，整个过程仅量后，即可推算出样品中含菌量，整个过程仅为十几分钟。为十几分钟。代谢技术 2、电阻抗技术、电阻抗技术 通过测量微生物代谢引起培养基电特性变通过测量微生物代谢引起培养基电特性变化以测定样品微生物含量一种快速检测方化以测定
21、样品微生物含量一种快速检测方法。法。代谢技术 3、放射测量技术、放射测量技术 利用细菌在生长繁殖过程中代谢碳水化合利用细菌在生长繁殖过程中代谢碳水化合物而产生物而产生 CO2 原理。原理。仪器分析技术 1、气相色谱法（、气相色谱法（GC）和高效液相色谱法）和高效液相色谱法（HPLC）依据不同微生物化学组成或其产生代谢产依据不同微生物化学组成或其产生代谢产物各异。利用上述色谱检测可直接分析各物各异。利用上述色谱检测可直接分析各种体液中细菌代谢产物、细胞中脂肪酸、种体液中细菌代谢产物、细胞中脂肪酸、蛋白质、氨基酸、多肽、多糖等，以确定蛋白质、氨基酸、多肽、多糖等，以确定病原微生物特异性化学标志成分
22、，协助病病原微生物特异性化学标志成分，协助病原诊断和检测。原诊断和检测。仪器分析技术 2、质谱技术、质谱技术 不同微生物具有不同质谱图，即微生物指不同微生物具有不同质谱图，即微生物指纹图谱，采用新型质谱软电离方法可获得纹图谱，采用新型质谱软电离方法可获得微生物质谱图，将实验得到质谱图与已被微生物质谱图，将实验得到质谱图与已被编入质谱指纹图库中已知微生物指纹图谱编入质谱指纹图库中已知微生物指纹图谱进行比对，即可达到检测和鉴定微生物目进行比对，即可达到检测和鉴定微生物目的。的。生物传感器技术生物传感器技术生物传感器技术利用生物活性物质（即生物元件）作为敏感器利用生物活性物质（即生物元件）作为敏感器
23、件，配以适当换能器（即信号传导器）所构成件，配以适当换能器（即信号传导器）所构成分析检测工具。分析检测工具。待测物质进入固定生物功能敏感元件（由酶、待测物质进入固定生物功能敏感元件（由酶、抗原、抗体、细胞器、完整细胞、激素、核酸抗原、抗体、细胞器、完整细胞、激素、核酸等制成）后，经分子识别而发生生物学反应，等制成）后，经分子识别而发生生物学反应，产生信息，如光、热等被相应信号转换器转变产生信息，如光、热等被相应信号转换器转变为可定量和可处理的电信号，从而换算出被测为可定量和可处理的电信号，从而换算出被测物质的量或浓度。物质的量或浓度。生物传感器技术 1、光学传感器、光学传感器 将细胞固定于传感
24、器表面将细胞固定于传感器表面,由于厚度的变化由于厚度的变化,光发生折射光发生折射,光学传感器可以检测到此微小光学传感器可以检测到此微小变化。变化。只适用于检测能产生荧光素的细菌只适用于检测能产生荧光素的细菌,且灵敏且灵敏度不高。度不高。生物传感器技术 2、生物发光传感器、生物发光传感器 特异性好特异性好,能区分活菌体和死菌体。但不足能区分活菌体和死菌体。但不足之处在于检测时间太长之处在于检测时间太长,灵敏度不高。灵敏度不高。细菌细菌原核微生物与真核微生物原核微生物与真核微生物在细胞结构上的根本区别在细胞结构上的根本区别生物性状生物性状 原核微生物原核微生物 真核微生物真核微生物 核核 拟核，无
25、核膜、核仁拟核，无核膜、核仁 真正的核，有核膜、核仁真正的核，有核膜、核仁 DNA 1DNA 1条条 1 1至数条，与至数条，与RNARNA、组蛋白合、组蛋白合 核糖体核糖体 70S 80S(70S 80S(细胞质中细胞质中),70S(),70S(细胞器中细胞器中)细胞分裂细胞分裂 二分裂二分裂 有丝分裂有丝分裂,减数分裂减数分裂 有性生殖有性生殖 无无 有有 细胞器细胞器 无无 线粒体、高基体、内质网等线粒体、高基体、内质网等 呼吸链呼吸链 细胞膜上细胞膜上 线粒体上线粒体上 细胞壁成分细胞壁成分 肽聚糖、磷壁质肽聚糖、磷壁质 多聚糖多聚糖,几丁质几丁质 大小大小 1 110m 1010m
26、10100m100m 一、细菌的基本形态及空间排列一、细菌的基本形态及空间排列 二、细菌的大小及其测定方法二、细菌的大小及其测定方法细菌的菌落形态及其意义细菌的菌落形态及其意义(一一)基本形态与结构基本形态与结构杆菌杆菌球菌球菌霍乱弧菌霍乱弧菌梅毒螺旋体梅毒螺旋体一、细菌的基本形态及空间排列一、细菌的基本形态及空间排列 细菌的基本形态有球状、杆状和螺旋状,分别被称为球菌、杆菌和螺旋菌。各类群基本形态比较稳定。菌体细胞形态和排列具有种的特异性，是进行分类的依据之一。（一）球菌（一）球菌（Coccus）是一类菌体呈球形或近似球形的细菌。根据繁殖时细胞分裂面的方向是一类菌体呈球形或近似球形的细菌。根
27、据繁殖时细胞分裂面的方向不同以及分裂后菌体间相互黏附的松紧程度和组合状态不同，可分为不同以及分裂后菌体间相互黏附的松紧程度和组合状态不同，可分为六种不同的排列方式（图六种不同的排列方式（图2-1）。）。1单球菌单球菌 如尿素小球菌如尿素小球菌 （Micrococcus ureae）。）。2双球菌双球菌 如肺炎双球菌如肺炎双球菌 （Diplococcus pneumoniae）。）。3链球菌链球菌 如乳链球菌如乳链球菌 （Streptococcus lactis）4四联球菌四联球菌 如四联小球菌如四联小球菌 （Micrococcus tetragenus）。）。5八叠球菌八叠球菌 如乳酪八叠球菌
28、如乳酪八叠球菌 （Sarcina casei）6葡萄球菌葡萄球菌 如金黄色葡萄球菌如金黄色葡萄球菌 （Staphylococcus aureus）（二）杆菌（二）杆菌(Bacillus)菌细胞呈杆状的细菌称为杆菌。菌细胞呈杆状的细菌称为杆菌。长杆菌长杆菌:(长长:宽宽2）杆菌杆菌:(长长:宽宽=2）短杆菌短杆菌:(长长:宽宽2）两端呈钝圆状或半圆状两端呈钝圆状或半圆状:两端呈平截状或称刀切状两端呈平截状或称刀切状:菌体一端膨大菌体一端膨大(棒状杆菌棒状杆菌)。杆菌在培养条件下杆菌在培养条件下 有的呈单个存在，如大肠杆菌（有的呈单个存在，如大肠杆菌（Escherichia coli，E.coli
29、）；）；有的呈链状排列，如枯草芽包杆菌（有的呈链状排列，如枯草芽包杆菌（Bacillus subtilis）；）；有的呈栅状排列或有的呈栅状排列或“V”排列，如棒状杆菌（排列，如棒状杆菌（Corynebacterium).（二）杆菌（二）杆菌(Bacillus)（二）杆菌（二）杆菌(Bacillus)大肠杆菌大肠杆菌金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌（三）螺旋菌（三）螺旋菌(Spirillum)弯曲的杆菌称为螺旋菌。按照其弯曲的程度不同，可分为弧弯曲的杆菌称为螺旋菌。按照其弯曲的程度不同，可分为弧菌（菌（Vibrio）和螺旋菌（）和螺旋菌（Spirillum）两种（图）两种（图2-3）。）。1弧菌弧
30、菌 菌体仅一个弯曲菌体仅一个弯曲,呈弧形或逗号形如霍乱弧呈弧形或逗号形如霍乱弧 菌（菌（Vibrio cholerae）。）。2螺旋菌螺旋菌 菌体有多个弯曲，菌体有多个弯曲，回转呈螺旋状如小螺菌回转呈螺旋状如小螺菌 （Spirillum minor）。）。二、细菌的大小及其测定方法二、细菌的大小及其测定方法（一）细菌的大小与表示方法（一）细菌的大小与表示方法 细菌的个体很小，通常以微米（细菌的个体很小，通常以微米（m）作为测量单位）作为测量单位 细菌大小的表示方法因不同形态的细菌而异细菌大小的表示方法因不同形态的细菌而异 球菌球菌:一般用其直径表示，通常介于一般用其直径表示，通常介于0.52m
31、之间；之间；杆菌杆菌:用其长和菌细胞直径（宽）来表示，长和宽之间用一连用其长和菌细胞直径（宽）来表示，长和宽之间用一连字符字符“”连接起来，杆菌的大小差异较大，一般杆菌的大小连接起来，杆菌的大小差异较大，一般杆菌的大小为：为：150.51m；螺旋菌螺旋菌:其大小表示方法与杆菌相同，螺旋菌的长度仅表示其其大小表示方法与杆菌相同，螺旋菌的长度仅表示其两端的空间距离。一般在进行形态鉴定时，尚需测定菌细胞的两端的空间距离。一般在进行形态鉴定时，尚需测定菌细胞的螺旋度、螺距等指标。螺旋度、螺距等指标。值得注意的是，菌体的大小具有种的稳定性，但也受染色方法、培养值得注意的是，菌体的大小具有种的稳定性，但也
32、受染色方法、培养基、菌龄、渗透压等外界因素等影响。有关细菌大小的记载，通常是基、菌龄、渗透压等外界因素等影响。有关细菌大小的记载，通常是平均值或代表性数字。平均值或代表性数字。三、细菌的菌落形态及其意义三、细菌的菌落形态及其意义 菌落的概念：菌落的概念：在固体培养基上，由一个菌细胞生长繁殖而形成具有一定在固体培养基上，由一个菌细胞生长繁殖而形成具有一定形态特征的菌细胞的群体叫菌落（形态特征的菌细胞的群体叫菌落（colony)。菌苔的概念：菌苔的概念：当两个或两个以上的菌落融合在一起时的菌细胞群体叫做当两个或两个以上的菌落融合在一起时的菌细胞群体叫做菌苔菌苔菌落的特征：菌落的特征：菌落的形态具有
33、种的特异性且具有相对的稳定性，是菌种鉴定的菌落的形态具有种的特异性且具有相对的稳定性，是菌种鉴定的依据之一。依据之一。菌落形态包括菌落大小、形状、边缘、隆起、光泽、质地、颜色菌落形态包括菌落大小、形状、边缘、隆起、光泽、质地、颜色、扩展性、透明度等。、扩展性、透明度等。球菌常形成隆起的菌落，有鞭毛细菌常形成表面干燥皱折、边缘球菌常形成隆起的菌落，有鞭毛细菌常形成表面干燥皱折、边缘不规则的菌落；有荚膜的细胞组成的菌落表面透明、边缘光滑整不规则的菌落；有荚膜的细胞组成的菌落表面透明、边缘光滑整齐；齐；能产色素的细能产色素的细 菌菌落还显出菌菌落还显出 各种颜色。各种颜色。菌落的意义：菌落的意义：菌
34、种分离菌种分离 活菌计数活菌计数细菌的菌落放大细菌的菌落放大支原体支原体（mycoplasma）mycoplasma支原体：支原体：是一类缺乏细胞壁、呈多形性、是一类缺乏细胞壁、呈多形性、能通过除菌滤器并能在无生命培能通过除菌滤器并能在无生命培 养基中生长繁殖的最小原核细胞养基中生长繁殖的最小原核细胞 型微生物。型微生物。衣原体：目前分为病毒一类衣原体：目前分为病毒一类n没有细胞壁没有细胞壁的原核细胞型微生物的原核细胞型微生物n细胞膜含胆固醇细胞膜含胆固醇n能通过滤菌器能通过滤菌器n二分裂繁殖，含二分裂繁殖，含DNA与与RNA n能在人工培养基中繁殖的最小微生物能在人工培养基中繁殖的最小微生物
35、一、微生物学特性一、微生物学特性形态与染色形态与染色 最小最小 多形性：球形，杆形，长丝状多形性：球形，杆形，长丝状 细胞膜（胆固醇）细胞膜（胆固醇）特殊结构：顶端结构特殊结构：顶端结构 繁殖方式：二分裂、出芽等繁殖方式：二分裂、出芽等 染色方法：染色方法：Giemsa染色染色(淡紫色淡紫色)革兰染色阴性革兰染色阴性 培养培养 营养要求比一般细菌营养要求比一般细菌高高 对低渗透压敏感对低渗透压敏感 pH7.6-8.0（解脲脲原体（解脲脲原体pH6.0-6.5）生长缓慢生长缓慢 典型的菌落呈典型的菌落呈油煎蛋状油煎蛋状 液体培养基不易见到混浊液体培养基不易见到混浊 是引起细胞培养污染的一个重要因
36、素是引起细胞培养污染的一个重要因素支原体与细菌支原体与细菌L型的区别型的区别 支原体支原体 L型型 在遗传上与细菌无关在遗传上与细菌无关 与原菌相关，常可以回复与原菌相关，常可以回复 细胞膜含高浓度胆固醇细胞膜含高浓度胆固醇 细胞膜不含胆固醇细胞膜不含胆固醇 在一般培养基中稳定在一般培养基中稳定 大多需高渗培养大多需高渗培养 生化反应生化反应支原体支原体 分解葡萄糖分解葡萄糖 水解水解 精氨酸精氨酸 脲酶脲酶肺炎支原体肺炎支原体 +-解脲脲原体解脲脲原体 -+人型支原体人型支原体 -+-抗原结构抗原结构 抗原结构：细胞膜上的蛋白质和糖脂抗原结构：细胞膜上的蛋白质和糖脂 各型交叉少各型交叉少 补
37、体结合试验补体结合试验 ELISA试验试验抵抗力抵抗力 比细菌敏感比细菌敏感 对醋酸铊、结晶紫抵抗力强对醋酸铊、结晶紫抵抗力强 对青霉素等耐药对青霉素等耐药 对干扰蛋白质合成的抗生素敏感对干扰蛋白质合成的抗生素敏感二、致病性与免疫性二、致病性与免疫性n致病性致病性 支原体支原体 致病性致病性 肺炎支原体肺炎支原体 原发性非典型肺炎原发性非典型肺炎 支气管炎支气管炎 表面感染表面感染人型支原体人型支原体 泌尿生殖道感染泌尿生殖道感染 表面感染表面感染生殖道支原体生殖道支原体 泌尿生殖道感染泌尿生殖道感染 表面感染表面感染穿透支原体穿透支原体 多见于艾滋病多见于艾滋病 入血入血解脲脲原体解脲脲原体
38、 泌尿生殖道感染泌尿生殖道感染 表面感染表面感染致病性致病性形成细胞损伤形成细胞损伤n粘附素粘附素-细胞损伤细胞损伤n荚膜或微荚膜荚膜或微荚膜-抗吞噬抗吞噬n产生有毒代谢产物产生有毒代谢产物n免疫损伤免疫损伤(IgM、IgG)免疫性免疫性体液免疫和细胞免疫体液免疫和细胞免疫 SIgA蓝细菌蓝细菌Cyanobacteria是一类含叶绿素A，具有放氧性光合作用的原核微生物（一）蓝细菌形态（二）蓝细菌细胞生理特性（三）蓝细菌的繁殖（四）常见的蓝细菌类群蓝细菌的形态蓝细菌的形态蓝细菌细胞生理特性蓝细菌细胞生理特性 （一）（一）原核，G-，细胞壁与G-细菌相似，由肽聚糖等多粘复合物组成，并含有二氨基庚二
39、酸，细胞壁可以分泌许多胶粘物质使一群群的细胞或丝状结合在一起形成胶团或胶鞘；细胞核无核膜；细胞质中有汽泡，可使细胞漂浮蓝细菌细胞生理特性（二）蓝细菌细胞生理特性（二）蓝细菌可进行光合作用。具有特殊结构光合器，是光能自养型生物：只需空气、阳光、水是光能自养型生物：只需空气、阳光、水分、少量无机盐分、少量无机盐光合器中含有光合作用色素有叶绿素a、藻胆素和类胡萝卜素。蓝细菌的繁殖蓝细菌的繁殖 蓝细菌无有性繁殖，以分裂繁殖为主，极少种类有孢子。有的利用藻殖段繁殖。蓝细菌的分群蓝细菌的分群第一群：色球蓝细菌群第二群：厚球蓝细菌群第三群：无异形胞丝状蓝细菌群第四群：有异形胞丝状蓝细菌群第五群：多分裂的有异
40、形胞丝状蓝细菌群第五群：多分裂的有异形胞丝状蓝细菌群古细菌古细菌定义1：常生活于热泉水、缺氧湖底、热泉水、缺氧湖底、盐水湖盐水湖等极端环境极端环境中的原核生物原核生物。具有一些独特的生化性质，如膜脂由醚键膜脂由醚键而不是酯键连接。在能量产生与新陈代谢方面与真细菌有许多相同之处，而复制、转录和翻译则更接近真核生物。古核生物与真核生物可能共有一个由真细菌的祖先歧化而来的共同祖先。定义定义1.单细胞生物，无真正的核单细胞生物，无真正的核2.染色体含有组蛋白染色体含有组蛋白3.RNA聚合酶组成比细菌的复杂，聚合酶组成比细菌的复杂，4.细胞壁中无肽聚糖细胞壁中无肽聚糖5.核糖体蛋白与真核细胞的类似核糖体
41、蛋白与真核细胞的类似 6.其内部构造没有核膜、具环状其内部构造没有核膜、具环状DNA结构以及细结构以及细胞产能、细胞分裂、新陈代谢等生活方式与原核胞产能、细胞分裂、新陈代谢等生活方式与原核细胞相似细胞相似 特点特点代表性古细菌代表性古细菌 极端嗜盐菌极端嗜盐菌（extremehalophiles）：生活在高盐度环境中，盐度可达25%，如死海和盐湖中。极端嗜酸菌极端嗜酸菌（acidophiles）：能生活在pH值1以下的环境中，往往也是嗜高温菌，生活在火山地区的酸性热水中，能氧化硫，硫酸作为代谢产物排出体外。极端嗜碱菌极端嗜碱菌（alkaliphiles）：多数生活在盐碱湖或碱湖、碱池中，生活环
42、境pH值可达11.5以上，最适pH值810。产甲烷菌产甲烷菌（metnanogens）：是严格厌氧的生物，能利用CO2使H2氧化，生成甲烷，同时释放能量。CO2+4H2CH4+2H2O+能量 生存环境及形态生存环境及形态一些生存在极高的温度极高的温度（经常100以上）下，比如间歇泉或者海底黑烟囱中。还有的生存在很冷的环境很冷的环境或者高盐、强酸或强碱性的水高盐、强酸或强碱性的水中。然而也有些古菌是嗜中性嗜中性的，能够在沼沼泽、废水和土壤泽、废水和土壤中被发现。很多产甲烷的古菌生存在动物的消化道动物的消化道中，如反刍动物、白反刍动物、白蚁或者人类蚁或者人类。古菌通常对其它生物无害，且未知有致病古
43、菌 单个古菌细胞直径在0.1到15微米之间，有一些种类形成细胞团簇或者纤维，长度可达200微米。它们可有各种形状，如球形、杆形、球形、杆形、螺旋形、叶状或方形螺旋形、叶状或方形。与真细菌主要区别与真细菌主要区别 1形态学上，古细菌有扁平直角几何形状的细胞，而在真细菌形态学上，古细菌有扁平直角几何形状的细胞，而在真细菌中从未见过。中从未见过。2中间代谢上，古细菌有独特的辅酶。如产甲烷菌含有中间代谢上，古细菌有独特的辅酶。如产甲烷菌含有F420，F430和和COM及及B因数。因数。3有无内含子有无内含子(introns)上，许多古细菌有内含子。上，许多古细菌有内含子。4膜结构和成分上，古细菌膜含醚
44、而不是酯，其中甘油以醚键膜结构和成分上，古细菌膜含醚而不是酯，其中甘油以醚键连接长链碳氢化合物异戊二烯，而不是以酯键同脂肪酸相连。连接长链碳氢化合物异戊二烯，而不是以酯键同脂肪酸相连。5呼吸类型上，严格厌氧是古细菌的主要呼吸类型。呼吸类型上，严格厌氧是古细菌的主要呼吸类型。6代谢多样性上，古细菌单纯，不似真细菌那样多样性。代谢多样性上，古细菌单纯，不似真细菌那样多样性。7在分子可塑性在分子可塑性(molecular plasticity)上，古细菌比真细菌有较上，古细菌比真细菌有较多的变化。多的变化。8在进化速率上，古细菌比真细菌缓慢，保留了较原始的特性在进化速率上，古细菌比真细菌缓慢，保留了
45、较原始的特性 性质性质细菌细菌古古细菌细菌真核生物真核生物有核仁、核膜有核仁、核膜的的细胞细胞核核无无无无有有复杂复杂內膜胞器內膜胞器 无无无无有有细胞细胞壁壁含胞壁酸的肽含胞壁酸的肽聚聚糖糖多种类型多种类型，无无胞壁酸胞壁酸无无胞壁酸胞壁酸膜脂膜脂有酯有酯键键、直链直链脂肪酸脂肪酸有有醚键醚键，支支链链脂肪酸脂肪酸有酯有酯键键、直链直链脂肪酸脂肪酸气囊气囊有有有有无无tRNA含有含有thymineN-甲甲酰酰甲硫胺甲硫胺基起始基起始无无thymine甲硫胺基起甲硫胺基起始始含有含有thymine甲硫胺基起始甲硫胺基起始细菌、细菌、古古细菌与细菌与真核生物的真核生物的比较比较性质性质细菌细菌古
46、古细菌细菌真核生物真核生物顺顺反反mRNA有有有有无无mRNA剪切、加剪切、加帽及帽及poly A tail无无无无有有核糖核糖体体大小大小无无无无有有 延長因子延長因子2无无无无有有对氯霉素和对氯霉素和卡那卡那霉素霉素敏感敏感含胞壁酸的含胞壁酸的肽聚肽聚糖糖多种类型多种类型，无无胞壁酸胞壁酸无无胞壁酸胞壁酸对对anosimycin敏敏感感有酯有酯键键、直、直链链脂肪酸脂肪酸有有醚键醚键，支，支链链脂肪酸脂肪酸有酯键、直有酯键、直链链脂肪酸脂肪酸性质性质细菌细菌古古细菌细菌真核生物真核生物依赖依赖DNA的的RNA聚合酶聚合酶数数目目结构结构对对rifampicin敏感敏感一一个个简单简单次次单
47、单元元-4个个敏感敏感几个几个复杂复杂次次单元单元-812個個不敏感不敏感三个三个复杂复杂次次单元单元-1214个个不敏感不敏感聚合酶聚合酶II型型启动启动子子 无无有有有有代谢代谢相似相似ATP酶酶无无是是是是甲烷生成甲烷生成无无有有无无固氮固氮有有有有无无以以叶绿素进叶绿素进行光行光和作用和作用有有无无有有化学无机化学无机自自养养有有有有无无放线菌放线菌(Actinomycetes)放线菌的形态构造放线菌的形态构造 放线菌的繁殖放线菌的繁殖 放线菌的群体特征放线菌的群体特征 放线菌的主要属放线菌的主要属 放线菌是一类主要呈菌丝状生长和以孢子繁殖放线菌是一类主要呈菌丝状生长和以孢子繁殖的陆生
48、性较强的原核生物的陆生性较强的原核生物,介于细菌和真菌之间。介于细菌和真菌之间。一方面一方面,放线菌的细胞构造和细胞壁的化学组成与细放线菌的细胞构造和细胞壁的化学组成与细菌相似菌相似,与细菌同属原核生物与细菌同属原核生物;另一方面另一方面,放线菌菌体放线菌菌体呈纤细的菌丝状呈纤细的菌丝状,而且分枝而且分枝,又以外生孢子的形式繁又以外生孢子的形式繁殖殖,这些特征又与霉菌相似这些特征又与霉菌相似.放线菌菌落中的菌丝常放线菌菌落中的菌丝常从一个中心向四周辐射状生长从一个中心向四周辐射状生长,因此叫放线菌因此叫放线菌.同为单细胞，菌丝比真菌细，其直径与细菌接近；同为单细胞，菌丝比真菌细，其直径与细菌接
49、近；同属原核生物。无核膜、核仁和线粒体等。核糖体同属原核生物。无核膜、核仁和线粒体等。核糖体70S等；等；胞壁含磷壁酸，二氨基庚二酸，不含几丁质，纤维素；胞壁含磷壁酸，二氨基庚二酸，不含几丁质，纤维素；G+（少数阴性）（少数阴性）;对环境的要求与细菌相近；对环境的要求与细菌相近；对溶菌酶敏感；对溶菌酶敏感；对抗生素的反应类似细菌。对抗生素的反应类似细菌。放线菌与细菌的比较放线菌与细菌的比较放线菌分布：放线菌分布：主要存在于含有机质丰富的中性或偏碱性的主要存在于含有机质丰富的中性或偏碱性的 土土壤中，在空气、淡水和海水等处也有一定的分布。壤中，在空气、淡水和海水等处也有一定的分布。放线菌的生活类
50、型：放线菌的生活类型：多数腐生；少数寄生。多数腐生；少数寄生。放线菌的应用：放线菌的应用：能产生大量的、种类繁多的抗生素，到目前能产生大量的、种类繁多的抗生素，到目前为止，已分离得到的放线菌产生的抗生素达为止，已分离得到的放线菌产生的抗生素达4000种以上；生种以上；生产维生素和酶；进行甾体转化、烃类发酵和污水处理。产维生素和酶；进行甾体转化、烃类发酵和污水处理。放线菌的危害：放线菌的危害：有的放线菌能引起人和动植物病害，如人有的放线菌能引起人和动植物病害，如人 类类的皮肤病、脑、肺和足部感染等；有的放线菌能使水和的皮肤病、脑、肺和足部感染等；有的放线菌能使水和 食品食品变味，或破坏棉毛织品和
