1、原核微生物的结构与功能原核细胞原核细胞 本节提要：本节提要：|细菌的形态和染色细菌的形态和染色|细菌细胞的一般结构细菌细胞的一般结构|细菌细胞的特殊结构细菌细胞的特殊结构|细菌的繁殖和培养细菌的繁殖和培养细菌的形态和染色球球菌菌杆菌杆菌螺旋菌螺旋菌细菌的形态和染色1.球菌(coccus)单球菌单球菌双球菌双球菌八叠球菌八叠球菌四联球菌四联球菌链球菌链球菌葡萄球菌葡萄球菌细菌的形态和染色梭状芽孢杆菌梭状芽孢杆菌短杆菌短杆菌长杆菌长杆菌细菌的形态和染色螺旋菌螺旋菌弧菌弧菌螺旋体螺旋体细菌的形态和染色柄细菌、肾形菌、臂微菌、网格硫细柄细菌、肾形菌、臂微菌、网格硫细菌、贝日阿托氏菌菌、贝日阿托氏菌(丝
2、状丝状)、具有子实、具有子实体的粘细菌等是特殊形态的细菌。体的粘细菌等是特殊形态的细菌。.畸形：畸形：理化刺激理化刺激 细菌的形态和染色结核杆菌的异常形态结核杆菌的异常形态:结核杆菌的正常形态结核杆菌的正常形态:菌细胞衰老、养分缺乏菌细胞衰老、养分缺乏细菌的形态和染色细菌的形态和染色(1)测量：测量：测微尺测微尺(2)长度单位：长度单位：微米微米(m)(3)表示：表示：球菌：直径球菌：直径 杆菌：杆菌：宽宽长长 螺菌：螺菌：宽、长、宽、长、螺距螺距细菌的形态和染色细菌的形态和染色细菌染色法细菌染色法死菌死菌活菌活菌:用美蓝或用美蓝或TTC(氯化三苯基四氮唑氯化三苯基四氮唑)等等正染色正染色负染
3、色负染色:荚膜染色法等荚膜染色法等简单染色法简单染色法鉴别染色法鉴别染色法革兰氏染色法革兰氏染色法抗酸染色法抗酸染色法芽孢染色法芽孢染色法姬姆萨姬姆萨(Giemsa)染色法染色法单染法单染法复染法复染法负染法负染法革兰氏染色革兰氏染色细菌的形态和染色用一种染料进行染色，较未染色的样本易于观察。用一种染料进行染色，较未染色的样本易于观察。细菌的形态和染色 背景着色，菌体背景着色，菌体不着色，多用于荚膜不着色，多用于荚膜的观察。的观察。二种以上染料进行染色，有鉴定价值。二种以上染料进行染色，有鉴定价值。如革兰氏染色、抗酸染色等。如革兰氏染色、抗酸染色等。C.GramC.Gram 丹麦医生丹麦医生步
4、骤：步骤：涂片固定；涂片固定；结晶紫初染结晶紫初染1min；碘液媒染碘液媒染1min；95%乙醇脱色乙醇脱色0.5min；番红复染番红复染1min。结果结果:阳性菌阳性菌紫色紫色；阴性菌阴性菌红色红色。细菌的形态和染色细菌的形态和染色一紫二碘三脱色四复染一紫二碘三脱色四复染紫为阳紫为阳,红为阴红为阴步骤：步骤：涂片固定；涂片固定；酸性复红初染；酸性复红初染；3%醋酸酒精脱色醋酸酒精脱色 美蓝复染。美蓝复染。结果结果:抗酸菌抗酸菌红色红色；非抗酸菌非抗酸菌蓝色蓝色。细菌的形态和染色细菌细胞的基本结构细菌细胞的基本结构包括：细菌细胞的基本结构包括：细胞壁、细胞质膜、细胞壁、细胞质膜、间体、细胞质、
5、核糖体、气间体、细胞质、核糖体、气泡、细胞核、质粒和储藏物。泡、细胞核、质粒和储藏物。特殊结构包括：特殊结构包括：荚膜、鞭毛、菌毛、荚膜、鞭毛、菌毛、芽孢和伴孢晶体。芽孢和伴孢晶体。细菌细胞的基本结构1.概念：细胞壁概念：细胞壁是位于胞外紧贴是位于胞外紧贴胞膜的一层无色胞膜的一层无色透明，坚韧而有透明，坚韧而有弹性的结构。弹性的结构。细菌细胞的基本结构分离：超声波、机械破碎、溶菌消化、分离：超声波、机械破碎、溶菌消化、差速离心差速离心观察：质壁分离、电子显微镜观察：质壁分离、电子显微镜细菌细胞的基本结构重点提示：重点提示：细胞壁的基本骨架细胞壁的基本骨架肽聚糖肽聚糖革兰氏阳性菌的细胞壁革兰氏阳
6、性菌的细胞壁 革兰氏阴性菌的细胞壁革兰氏阴性菌的细胞壁革兰氏染色的机理革兰氏染色的机理 溶菌酶与青霉素的作用溶菌酶与青霉素的作用细菌细胞的基本结构概念：肽聚糖是由概念：肽聚糖是由 N乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸(NAM)和和N乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺(NAG)以及以及少数氨基酸短肽链组成的少数氨基酸短肽链组成的亚单位聚合而成的大分子亚单位聚合而成的大分子复合体复合体G和和M以以b b-1,4-糖苷键连接糖苷键连接细菌细胞的基本结构由由NAG、NAM、肽尾肽尾、肽桥构成肽桥构成细菌细胞的基本结构1)为原核生物所特有为原核生物所特有(古细菌例外古细菌例外)2)D-Glu,D-Ala,M-DAP在自然界蛋在自然
7、界蛋白质中不存在白质中不存在3)个别菌中个别菌中DAP可为可为Lys代替代替4)个别菌中两肽尾可直接由肽键连接个别菌中两肽尾可直接由肽键连接细菌细胞的基本结构肽聚糖分子中的四种主要肽桥类型肽聚糖分子中的四种主要肽桥类型藤黄微球菌藤黄微球菌(溶壁微球菌溶壁微球菌)E.coliC.poinsettiae第第I种和第种和第IV种肽桥的比较种肽桥的比较细菌细胞的基本结构 占占3070%,不同不同菌种中肽聚糖菌种中肽聚糖(肽肽链链)组分不同组分不同,具重具重要分类意义。要分类意义。肽聚糖肽聚糖:由肽聚糖和磷壁酸组成由肽聚糖和磷壁酸组成细菌细胞的基本结构 占占40%。G+菌菌所特有所特有,其主链由数其主链
8、由数十个磷酸甘油或磷十个磷酸甘油或磷酸核糖醇组成酸核糖醇组成,有的有的还有由还有由DAla和还和还原糖组成的侧链。原糖组成的侧链。细菌细胞的基本结构(1)按与壁的连接方式分按与壁的连接方式分:壁磷壁酸壁磷壁酸:与肽聚糖分子共与肽聚糖分子共 价结合价结合,并延伸到肽并延伸到肽 聚糖分子表面聚糖分子表面,带带 有负电荷。有负电荷。膜磷壁酸膜磷壁酸:与原生质膜的脂与原生质膜的脂 类共价结合。类共价结合。细菌细胞的基本结构甘油型甘油型核糖醇型核糖醇型 一般一种一般一种菌含一种磷菌含一种磷壁酸。壁酸。细菌细胞的基本结构使细胞壁形成负电荷环境使细胞壁形成负电荷环境,以利于吸附镁离子以利于吸附镁离子,维持酶
9、活。维持酶活。贮藏磷元素贮藏磷元素增强致病菌对宿主的的粘连、避免被白细胞吞噬及抗补体增强致病菌对宿主的的粘连、避免被白细胞吞噬及抗补体作用作用赋予革兰氏阳性细菌以特异的表面抗原赋予革兰氏阳性细菌以特异的表面抗原可作为噬菌体的特异性吸附受体可作为噬菌体的特异性吸附受体能调节细胞内自溶素的活力，借以防止细胞因自溶死亡能调节细胞内自溶素的活力，借以防止细胞因自溶死亡细菌细胞的基本结构 革兰氏阴性革兰氏阴性菌的细胞壁结构菌的细胞壁结构较复杂较复杂,分内壁分内壁层和外壁层。层和外壁层。细菌细胞的基本结构 紧贴胞膜紧贴胞膜,仅由仅由12层肽聚层肽聚糖分子构成糖分子构成,占占细胞壁干重细胞壁干重5 10%,
10、无磷壁酸。无磷壁酸。细菌细胞的基本结构脂多糖脂多糖 蛋白质层蛋白质层:脂蛋白脂蛋白、基质蛋白基质蛋白、外壁蛋白外壁蛋白;磷脂磷脂位于肽聚糖层的位于肽聚糖层的外部。包括外部。包括:细菌细胞的基本结构埋嵌在外壁层中埋嵌在外壁层中,如孔蛋白如孔蛋白,三聚体构成三聚体构成的疏水孔道贯穿外壁的疏水孔道贯穿外壁层层,使小于使小于800-900D的的分子可通过分子可通过,起分子筛起分子筛作用。作用。细菌细胞的基本结构 为特异性载体为特异性载体,可将可将Vit B12这类较这类较大分子送入细胞内大分子送入细胞内细菌细胞的基本结构与肽聚糖层共与肽聚糖层共价结合价结合,并埋置在外并埋置在外壁层壁层,使外壁层牢固使
11、外壁层牢固的与内壁层连接。的与内壁层连接。细菌细胞的基本结构脂质脂质A:两个葡糖胺连接多两个葡糖胺连接多 个脂肪酸个脂肪酸,为内毒素为内毒素 的中心。的中心。核心多糖核心多糖:与脂质与脂质A相连相连,由由 糖及其衍生物组成。糖及其衍生物组成。O-侧链侧链:短多糖链短多糖链,其顺序有其顺序有 菌种特异性菌种特异性,具有诊断具有诊断 细菌学意义。细菌学意义。细菌细胞的基本结构1.G-菌致病物质菌致病物质内毒素的物质基础。内毒素的物质基础。2.与磷壁酸相似，吸附二价阳离子以提与磷壁酸相似，吸附二价阳离子以提 高高这些离子在细胞表面的浓度这些离子在细胞表面的浓度。3.由于由于LPS的多样性，决定的多样
12、性，决定G菌表面抗菌表面抗 原决定簇的多样性。原决定簇的多样性。4.噬菌体吸附位点。噬菌体吸附位点。5.控制某些物质进出细胞的选择性屏障控制某些物质进出细胞的选择性屏障细菌细胞的基本结构 G G菌：细胞壁厚，肽聚糖网菌：细胞壁厚，肽聚糖网状分子形成一种透性屏障，当状分子形成一种透性屏障，当乙醇脱色时，肽聚糖脱水而孔乙醇脱色时，肽聚糖脱水而孔障缩小，故保留结晶紫障缩小，故保留结晶紫-碘复碘复合物在细胞膜上。呈紫色。合物在细胞膜上。呈紫色。G菌：肽聚糖层薄，交联松菌：肽聚糖层薄，交联松散，乙醇脱色不能使其结构收散，乙醇脱色不能使其结构收缩，其脂含量高缩，其脂含量高,乙醇将脂溶乙醇将脂溶解，缝隙加大
13、，结晶紫解，缝隙加大，结晶紫-碘复碘复合物溶出细胞壁，沙黄复染后合物溶出细胞壁，沙黄复染后呈红色。呈红色。细菌细胞的基本结构G+和和G-细胞壁细胞壁的对比的对比细菌细胞的基本结构溶菌酶溶菌酶(lysozyme):作用于作用于NAMNAM的的G1和和NAGNAG的的C1-C4之间的糖苷键，之间的糖苷键，所以又称乙酰胞壁质酶。所以又称乙酰胞壁质酶。对对G-菌，在菌，在EDTA存存在下，受溶菌酶作用。在下，受溶菌酶作用。溶菌酶处理后的菌细溶菌酶处理后的菌细胞应保存在弱高渗胞应保存在弱高渗(0.1 0.2 M)蔗糖液中。蔗糖液中。细菌细胞的基本结构细菌细胞的基本结构 作用于肽聚糖肽作用于肽聚糖肽桥的联
14、结，即抑制桥的联结，即抑制肽聚糖的合成，故肽聚糖的合成，故仅对生长着的菌有仅对生长着的菌有效，主要是效，主要是G+菌。菌。青霉素作用位点青霉素作用位点细菌细胞的基本结构缺壁细菌缺壁细菌实验室或宿实验室或宿主体内形成主体内形成在自然界长期进化中形成在自然界长期进化中形成-支原体支原体缺壁突变缺壁突变-L型细菌型细菌人工去壁人工去壁基本去尽基本去尽-原生质体原生质体G+部分去尽部分去尽-球状体球状体G-细菌除去细胞壁细菌除去细胞壁剩下由细胞膜包裹的剩下由细胞膜包裹的部分。多为部分。多为G+菌。菌。细菌细胞的基本结构细菌细胞的基本结构1)无细胞壁，为圆球形无细胞壁，为圆球形2)对环境敏感：渗透压，震
15、荡，离心，易溶菌对环境敏感：渗透压，震荡，离心，易溶菌3)有鞭毛，而不能运动有鞭毛，而不能运动4)不被噬菌体感染（因为没有吸附位点）不被噬菌体感染（因为没有吸附位点）5)生物学特性依旧生物学特性依旧 基础研究，作为新的子实体基础研究，作为新的子实体,培育新种培育新种,固定化。固定化。细菌细胞的基本结构 还保留有部分细胞壁的菌体还保留有部分细胞壁的菌体细胞细胞,多见于多见于G菌。菌。细菌细胞的基本结构特点：特点：除具原生质体特点外除具原生质体特点外a)a)可有一定抗性，可培养可有一定抗性，可培养b)b)可重新合成细胞壁可重新合成细胞壁 自发突变形成的细胞壁缺陷自发突变形成的细胞壁缺陷(部分部分或
16、全部或全部),),具多形性。可以生长繁殖具多形性。可以生长繁殖,在在培养基上形成油煎蛋菌落。有些可重培养基上形成油煎蛋菌落。有些可重新合成细胞壁。新合成细胞壁。严格的说严格的说,L,L型细菌专指那些在实验室型细菌专指那些在实验室或宿主体内通过自发突变而形成的遗或宿主体内通过自发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷菌株传性稳定的细胞壁缺陷菌株细菌细胞的基本结构自然进化长期进自然进化长期进化而成化而成,细胞膜有细胞膜有甾醇甾醇,耐机械压力耐机械压力1)保护细胞保护细胞,维持菌形维持菌形2)具有抗原性致病性对噬菌体的敏感性具有抗原性致病性对噬菌体的敏感性3)与胞膜一起完成细胞内外物质交换与胞膜一起完成
17、细胞内外物质交换4)为正常细胞分裂所必需为正常细胞分裂所必需 5)鞭毛运动的支点鞭毛运动的支点细菌细胞的基本结构(1)概念概念:位于细胞壁与细胞膜之间位于细胞壁与细胞膜之间的狭窄空隙的狭窄空隙细菌细胞的基本结构a.充满松散的网状肽聚糖充满松散的网状肽聚糖b.含水解酶类含水解酶类c.含与营养吸收有关的蛋白质含与营养吸收有关的蛋白质细菌细胞的基本结构(3)提取周质蛋白的方法提取周质蛋白的方法原理：突然改变渗透压并使细胞发生物原理：突然改变渗透压并使细胞发生物理性裂解理性裂解步骤：将细菌放在用步骤：将细菌放在用Tris缓冲液配制含缓冲液配制含EDTA的的20%蔗糖溶液中保温，使其发生质蔗糖溶液中保温
18、，使其发生质壁分离，接着快速地用壁分离，接着快速地用4oC的的0.005 mol/L MgCl2溶液稀释并降温，使细胞外膜突然破溶液稀释并降温，使细胞外膜突然破裂并释放出周质蛋白裂并释放出周质蛋白表表3-2非常重要非常重要渗透休克法或冷休克法渗透休克法或冷休克法7.古生菌的细胞壁古生菌的细胞壁蛋白质细胞壁蛋白质细胞壁 少数甲烷菌少数甲烷菌假肽聚糖细胞壁假肽聚糖细胞壁 甲烷杆菌菌甲烷杆菌菌独特多糖细胞壁独特多糖细胞壁 甲烷八叠球菌属甲烷八叠球菌属硫酸化多糖细胞壁硫酸化多糖细胞壁 盐球菌属盐球菌属糖蛋白细胞壁糖蛋白细胞壁 盐杆菌属盐杆菌属N-乙酰葡糖胺和乙酰葡糖胺和N-乙酰塔罗胺糖醛酸以乙酰塔罗胺
19、糖醛酸以1,3糖苷键形成；肽尾糖苷键形成；肽尾由由L-Glu、L-Ala和和L-Lys组成，肽桥由组成，肽桥由L-Glu组成组成G+，多含半乳糖胺、葡糖醛酸、葡萄糖和乙酸，无磷酸和硫酸，多含半乳糖胺、葡糖醛酸、葡萄糖和乙酸，无磷酸和硫酸含葡萄糖、甘露糖、半乳糖和它们的氨基糖及糖醛酸和乙酸含葡萄糖、甘露糖、半乳糖和它们的氨基糖及糖醛酸和乙酸CV糖蛋白组成，包括葡萄糖、葡糖胺、甘露糖、核糖和阿拉伯糖；糖蛋白组成，包括葡萄糖、葡糖胺、甘露糖、核糖和阿拉伯糖；蛋白部分由酸性氨基酸组成如蛋白部分由酸性氨基酸组成如Asp，可平衡，可平衡Na+不同蛋白质或同种蛋白的许多亚基组成不同蛋白质或同种蛋白的许多亚基
20、组成细菌细胞的基本结构1.1.概念概念:细胞膜是细胞膜是紧贴细胞壁内紧贴细胞壁内侧包围细胞质侧包围细胞质的一层柔软，的一层柔软，富有弹性的半富有弹性的半透明薄膜。透明薄膜。细菌细胞的基本结构(1)(1)质壁分离质壁分离(2)(2)选择性染色选择性染色(3)(3)电镜技术电镜技术(4)(4)溶菌酶处理溶菌酶处理细菌细胞的基本结构1972年年Singer和和Nicolson提提出的细胞膜液态出的细胞膜液态镶嵌模型。镶嵌模型。(1)(1)细胞内外物质交换细胞内外物质交换和运送和运送(2)维持细胞内正常渗透压的屏障维持细胞内正常渗透压的屏障(3)在原核微生物中在原核微生物中,参与生物氧化和参与生物氧化
21、和 能量产生能量产生(3)与细胞壁及荚膜的合成有关与细胞壁及荚膜的合成有关(4)是鞭毛着生的位点是鞭毛着生的位点细菌细胞的基本结构细菌细胞的基本结构间体间体(mesosome)：细胞膜内褶形成的一细胞膜内褶形成的一种管状、层状或串状种管状、层状或串状物，一般位于细胞分物，一般位于细胞分裂的部位或附近。多裂的部位或附近。多见于见于G+菌菌（1）参与隔膜形成）参与隔膜形成（2）与核分裂有关）与核分裂有关（3）类线粒体功能）类线粒体功能细菌细胞的基本结构表层表层:与酶如青霉素的分泌有关与酶如青霉素的分泌有关深层深层:与与DNA的复制、分配以及细胞分裂有关的复制、分配以及细胞分裂有关光合细菌光合作用部
22、位，单层与光合细菌光合作用部位，单层与细胞膜相连的内膜环绕，含色素、光细胞膜相连的内膜环绕，含色素、光合磷酸化所需酶系和电子递体。合磷酸化所需酶系和电子递体。细菌细胞的基本结构1.概念：概念：由大型环状双由大型环状双DNA纤丝构成的纤丝构成的无核膜核仁的区无核膜核仁的区域，故又称类核域，故又称类核或拟核。或拟核。细菌细胞的基本结构(1)光镜下特殊染色光镜下特殊染色(福尔根染色法福尔根染色法),相差显微镜，电镜均可见。相差显微镜，电镜均可见。(2)在细胞分裂时可见多个。在细胞分裂时可见多个。细菌细胞的基本结构控制遗传变异控制遗传变异细菌细胞的基本结构 放射自显影下，放射自显影下，24m长长的的E
23、.coli 其其DNA长长11.4m。无。无组蛋白，与精胺、亚精胺结合，组蛋白，与精胺、亚精胺结合，故有稳定性和柔软性。故有稳定性和柔软性。细菌细胞的基本结构 细菌染色体外的遗传细菌染色体外的遗传物质，由共价闭合环状双物质，由共价闭合环状双链链DNA分子组成分子量分子组成分子量约为约为100 106 D.携带携带1100个基因个基因,一个菌细胞一个菌细胞可有一至数个质粒。可有一至数个质粒。(1)可自我复制，稳定遗传。对生存可自我复制，稳定遗传。对生存 不是必要的。复制与染色体分开，不是必要的。复制与染色体分开，但同步进行。但同步进行。(2)不同质粒携带不同遗传信息。不同质粒携带不同遗传信息。(
24、3)无质粒细菌可通过接合、转化、无质粒细菌可通过接合、转化、转导等方式获得，不能自发产生。转导等方式获得，不能自发产生。细菌细胞的基本结构细菌细胞的基本结构基因工程，体外重组。基因工程，体外重组。细菌细胞的基本结构细菌的核糖细菌的核糖体其沉降系数为体其沉降系数为70s，由，由50s大亚大亚基和基和 30s 小亚基小亚基构成，是细胞合构成，是细胞合成蛋白质的机构。成蛋白质的机构。细菌细胞的基本结构1.成分：成分：细菌的细胞质细菌的细胞质是由水，蛋白质，是由水，蛋白质，核酸，脂类和少量核酸，脂类和少量糖，无机盐组成的糖，无机盐组成的无色透明粘稠状透无色透明粘稠状透明物质。明物质。细菌细胞的基本结构
25、 颗粒状内含物为颗粒状内含物为细胞储藏物质，因种细胞储藏物质，因种而异，随菌龄及培养而异，随菌龄及培养条件不同而改变。条件不同而改变。主要有糖元、异主要有糖元、异染粒、染粒、聚聚羟丁酸、羟丁酸、藻青素、藻青蛋白、藻青素、藻青蛋白、多聚磷酸盐和硫粒等多聚磷酸盐和硫粒等。概念概念:为碳源贮存物为碳源贮存物性质性质:可用尼罗蓝或苏丹可用尼罗蓝或苏丹黑染色黑染色功能功能:贮存能量，碳源，贮存能量，碳源，可降低渗透压。可降低渗透压。细菌细胞的基本结构细菌细胞的基本结构概概 念：为多聚偏磷酸盐。念：为多聚偏磷酸盐。功功 能：贮存磷元素和能量，降低能：贮存磷元素和能量，降低 渗透压。渗透压。鉴定意义：遇甲基
26、胺蓝变紫红色，鉴定意义：遇甲基胺蓝变紫红色，如白喉杆菌，鼠疫杆菌、如白喉杆菌，鼠疫杆菌、结核分支杆菌。结核分支杆菌。概念：存在于蓝细菌中的藻青蛋白概念：存在于蓝细菌中的藻青蛋白功能：贮氮，贮能。厌氧时可进行功能：贮氮，贮能。厌氧时可进行 鸟氨酸循环。鸟氨酸循环。组成：组成：ArgArg和和AspAsp残基残基1:11:1组成组成细菌细胞的基本结构细菌细胞的基本结构形成：取决于环境硫化物含形成：取决于环境硫化物含 量量,缺缺S S时时,氧化成硫酸氧化成硫酸 被菌利用。或为某些被菌利用。或为某些 菌的解毒产物。菌的解毒产物。功能：功能：a.a.好氧硫细菌的能源好氧硫细菌的能源 b.b.厌氧硫细菌的
27、电子供体厌氧硫细菌的电子供体定义定义:自养细胞内多角形或六角形内含物自养细胞内多角形或六角形内含物功能功能:自养细菌中固定自养细菌中固定CO2如苏芸金杆菌芽孢旁的多肽如苏芸金杆菌芽孢旁的多肽称伴胞晶体，为蛋白质毒素，称伴胞晶体，为蛋白质毒素，可作为生物杀虫剂。可作为生物杀虫剂。细菌细胞的基本结构(7)(7)肝糖粒肝糖粒,脂肪滴等脂肪滴等细菌细胞的基本结构 由蛋白质膜构成由蛋白质膜构成的泡状物，加大菌体的泡状物，加大菌体的浮力，便于菌体吸的浮力，便于菌体吸收水中的氧气。常见收水中的氧气。常见于光合细菌和水生细于光合细菌和水生细菌，借气泡漂浮能力，菌，借气泡漂浮能力，使无鞭毛菌在适合环使无鞭毛菌在
28、适合环境中生长境中生长。提供新陈代谢的场所提供新陈代谢的场所细菌细胞的基本结构细菌细胞的特殊结构1.概念：概念：某些细菌细胞壁某些细菌细胞壁外的一层外的一层厚度不定的厚度不定的粘液性物质。粘液性物质。荚膜荚膜 ：0.2m 与菌表面结合松弛与菌表面结合松弛,震震 荡离心可得。荡离心可得。粘液层：与菌表面结合松散粘液层：与菌表面结合松散,可向菌的周可向菌的周 围扩散围扩散,增大黏性。增大黏性。菌胶团：菌胶团：多个细菌共有一个荚膜。多个细菌共有一个荚膜。细菌细胞的特殊结构微荚膜：微荚膜：0.2m 与细胞表面牢固结合。与细胞表面牢固结合。光镜光镜负染色负染色特殊染色特殊染色细菌细胞的特殊结构荧光显微镜
29、下的荚膜荧光显微镜下的荚膜 负染色负染色 因种而异，除因种而异，除水水外，主要是外，主要是多多糖糖（包括同型多糖和异型多糖），（包括同型多糖和异型多糖），此外还有此外还有多肽多肽，蛋白质蛋白质，糖蛋白糖蛋白等。等。细菌细胞的特殊结构(1)荚膜的形成是由种的遗传性所决定荚膜的形成是由种的遗传性所决定为种的特征。为种的特征。(2)荚膜的形成与组成明显受培养基成荚膜的形成与组成明显受培养基成 分和培养条件的影响。分和培养条件的影响。如肠膜明串珠菌如肠膜明串珠菌(Leuconosto mesenterondes)以蔗糖为碳源时合成葡聚糖成分的荚膜以蔗糖为碳源时合成葡聚糖成分的荚膜。细菌细胞的特殊结构（
30、1）保护作用：抗干燥，抗吞噬）保护作用：抗干燥，抗吞噬 （吞噬细胞、噬菌体、蛭弧菌等）（吞噬细胞、噬菌体、蛭弧菌等）（2）贮藏养料）贮藏养料（3）具有致病性，抗原性）具有致病性，抗原性（4）透性屏障和离子交换系统）透性屏障和离子交换系统（5）细菌间信息的识别）细菌间信息的识别（6）堆积代谢废物）堆积代谢废物细菌细胞的特殊结构1.概念：概念：某些微生物表面某些微生物表面由细胞内生出的细由细胞内生出的细长、波曲的结构。长、波曲的结构。细菌细胞的特殊结构细菌细胞的特殊结构1)暗视野显微镜（活菌）暗视野显微镜（活菌）2)相差显微镜相差显微镜3)光学显微镜（悬滴法）光学显微镜（悬滴法）4)光学显微镜光学
31、显微镜 特殊鞭毛染色特殊鞭毛染色5)电镜电镜6)半固体穿刺培养半固体穿刺培养细菌细胞的特殊结构 鞭毛蛋白，鞭毛蛋白，3万万6万万Dolton，不同种由不同球蛋白分子亚基构不同种由不同球蛋白分子亚基构成，有些含多糖、类脂等，为极成，有些含多糖、类脂等，为极好抗原。好抗原。细菌细胞的特殊结构细菌细胞的特殊结构鞭毛丝鞭毛丝 中空螺旋状、中空螺旋状、丝状结构，球丝状结构，球蛋白亚基螺旋蛋白亚基螺旋排列。排列。由鞭毛丝鞭毛钩基体组成。由鞭毛丝鞭毛钩基体组成。细菌细胞的特殊结构又称钩形鞘，是又称钩形鞘，是连接鞭毛丝和基连接鞭毛丝和基体的一个弯曲筒体的一个弯曲筒状部分，蛋白质状部分，蛋白质亚基组成。亚基组成
32、。细菌细胞的特殊结构由几个环状结构构成，由几个环状结构构成，环中央有一杆状结构环中央有一杆状结构（鞭毛杆），将鞭毛（鞭毛杆），将鞭毛固定于细胞膜与细胞固定于细胞膜与细胞壁上。壁上。G菌：菌：L环、环、P环、环、S环、环、M环环G+菌：菌：S环，环，M环环革兰氏阳性与阴性细菌鞭毛的构造对比革兰氏阳性与阴性细菌鞭毛的构造对比（1）基因有）基因有2030个个（2）再生是自动装配）再生是自动装配(self assembly)，不需酶和其他因子，只要鞭毛不需酶和其他因子，只要鞭毛 蛋白丝亚基蛋白丝亚基（3）顶端生长）顶端生长细菌细胞的特殊结构细菌细胞的特殊结构 靠鞭毛丝旋转靠鞭毛丝旋转而动，其动力来而动
33、，其动力来自质子动力，由自质子动力，由细胞膜内外质子细胞膜内外质子浓度差和电势差浓度差和电势差决定。决定。细菌细胞的特殊结构 某些菌体表面某些菌体表面存在的短而多的存在的短而多的附属物附属物。与菌的致病与菌的致病性吸附有关。性吸附有关。细菌细胞的特殊结构性状介于菌性状介于菌毛与鞭毛之毛与鞭毛之间，传递遗间，传递遗传信息。传信息。细菌细胞的特殊结构1.概念：概念：某些菌生长到一定某些菌生长到一定阶段，细胞内形成阶段，细胞内形成的圆或卵圆形的内的圆或卵圆形的内生孢子，是对不良生孢子，是对不良环境有较强抵抗力环境有较强抵抗力的休眠体。的休眠体。细菌细胞的特殊结构细菌细胞的特殊结构轴丝形成轴丝形成形成
34、前芽孢形成前芽孢前芽孢隔膜形成前芽孢隔膜形成前芽孢发育成熟前芽孢发育成熟芽孢形成芽孢形成芽孢囊裂解芽孢囊裂解（1）多层膜结构）多层膜结构，通透性很差。，通透性很差。（2）组分：水分少（组分：水分少（5%5%），），DPADPA（吡啶二（吡啶二 羧酸），富含疏水性角蛋白。羧酸），富含疏水性角蛋白。（3 3）抗性强：热、酶解、辐射、药物。）抗性强：热、酶解、辐射、药物。（4 4）休眠体，新陈代谢几乎停止，一个芽）休眠体，新陈代谢几乎停止，一个芽 孢产生一个个体。孢产生一个个体。细菌细胞的特殊结构（1 1）鉴定价值：不同菌类芽孢的）鉴定价值：不同菌类芽孢的 大小、位置、形状不同。大小、位置、形状不同
35、。（2 2）作为无菌标准。）作为无菌标准。细菌细胞的特殊结构6.产芽孢的细菌产芽孢的细菌产芽孢细菌产芽孢细菌G+G-:脱硫肠状菌属脱硫肠状菌属(Desulfotomaculum)杆菌杆菌球菌球菌:脲芽孢八叠球菌脲芽孢八叠球菌(Sporosarcina ureae)正常型正常型(好氧杆菌好氧杆菌)膨大型膨大型(厌氧杆菌厌氧杆菌)无伴孢晶体无伴孢晶体:枯草杆菌等大量芽孢杆菌枯草杆菌等大量芽孢杆菌有伴孢晶体有伴孢晶体:苏云金杆菌苏云金杆菌中间型中间型:丙酮丁醇梭菌等丙酮丁醇梭菌等末端型末端型:破伤风梭菌等破伤风梭菌等1.1.无性繁殖：无性繁殖：二分裂法二分裂法 三分裂法三分裂法 复分裂法复分裂法细菌
36、的繁殖和培养细菌的繁殖和培养这类细菌统称芽殖细菌这类细菌统称芽殖细菌细菌的繁殖和培养1.1.固体培养基固体培养基 2.2.液体培养基液体培养基 3.3.半固体基半固体基 细菌的繁殖和培养细菌的繁殖和培养(1)平板培养平板培养菌落：菌落：单个细胞在固单个细胞在固体培养基表面体培养基表面经过培养形成经过培养形成肉眼可见的微肉眼可见的微生物集团。生物集团。不同菌的菌落不同。不同菌的菌落不同。同种菌在不同培养基上菌同种菌在不同培养基上菌落不同。落不同。同种菌在不同培养条件下同种菌在不同培养条件下菌落不同。菌落不同。细菌的繁殖和培养包括大小、形状、包括大小、形状、颜色、边缘、质地、透明颜色、边缘、质地、
37、透明度、光泽、表面、湿润度度、光泽、表面、湿润度等。等。细菌的繁殖和培养细菌的繁殖和培养(2)斜面培养斜面培养菌苔：菌苔：微生物密集生微生物密集生长所形成的。其长所形成的。其作用是可用来保作用是可用来保存菌种。存菌种。细菌的繁殖和培养 有微生物生有微生物生长的培养基是浑长的培养基是浑浊的。可分为表浊的。可分为表面生长（好氧）面生长（好氧）和沉淀生长（厌和沉淀生长（厌氧或菌体自重）氧或菌体自重）|放线菌的分类依据放线菌的分类依据|放线菌的基本形态放线菌的基本形态|放线菌的生活史和繁殖放线菌的生活史和繁殖|放线菌的培养特征放线菌的培养特征|放线菌的主要属放线菌的主要属 放线菌放线菌(Actinom
38、ycetes)是是一类具有丝状分一类具有丝状分枝细胞和无性孢枝细胞和无性孢子的子的G+原核微生原核微生物物,由于菌落呈放由于菌落呈放射状而得名。射状而得名。放线菌的概念：放线菌的概念：（一）细胞的形态结构（一）细胞的形态结构1 1、菌体为丝状单细胞，其、菌体为丝状单细胞，其 大小、粗细与细菌相同大小、粗细与细菌相同2 2、有多核体，为拟核，与、有多核体，为拟核，与 细菌相同细菌相同3 3、细胞壁组分为肽聚糖，、细胞壁组分为肽聚糖，对溶菌酶敏感对溶菌酶敏感4 4、孢子的鞭毛同细菌鞭毛、孢子的鞭毛同细菌鞭毛5 5、核糖体为、核糖体为70s 70s 放线菌的分类依据代谢特征代谢特征放线菌的分类依据放
39、线菌的分类依据（1 1）最适）最适pHpH：中性偏碱：中性偏碱（2 2）DNADNA重组方式：同细菌重组方式：同细菌（三）对噬菌体和抗生素的敏感性：（三）对噬菌体和抗生素的敏感性：与细菌相同与细菌相同 所以：在所以：在Bergeys Manual of Systematic Bacteriology.(伯捷氏细菌系统分类手册）伯捷氏细菌系统分类手册）Vol.4 上归为上归为 分枝菌纲分枝菌纲(Actinomycetes)二、放线菌的基本形态(一一)菌丝（菌丝（hyphae)hyphae)：放线菌的基本形态放线菌的基本形态概念概念:具有具有G+菌细胞壁菌细胞壁 丝状细胞，没有间隔，丝状细胞，没有
40、间隔，为多核体。可分为基为多核体。可分为基内菌丝和气生菌丝。内菌丝和气生菌丝。成团的菌丝为成团的菌丝为菌丝体菌丝体（mycelium).mycelium).放线菌的基本形态 培养基内匍匐生长培养基内匍匐生长 的菌丝，无隔，约的菌丝，无隔，约0.2-0.80.2-0.8m m。通常会产生水溶性通常会产生水溶性或脂溶性色素或脂溶性色素.功能：吸收营养，功能：吸收营养，所以又称营养菌丝所以又称营养菌丝。放线菌的基本形态 由营养菌丝长出培养由营养菌丝长出培养基外，伸向空间的菌丝。基外，伸向空间的菌丝。略粗于基丝略粗于基丝0.5-1.20.5-1.2m m，也有色素产生。也有色素产生。功能：气生菌丝生长
41、功能：气生菌丝生长到一定阶段可分化出繁殖到一定阶段可分化出繁殖结构，即孢子丝。结构，即孢子丝。放线菌的基本形态 概念：可以形成孢子概念：可以形成孢子的菌丝（具分类价值），的菌丝（具分类价值），功能功能:繁殖。繁殖。形态：直、波曲、螺形态：直、波曲、螺旋旋 着生方式：丛生、轮着生方式：丛生、轮生生放线菌的基本形态形态：有圆、卵圆、形态：有圆、卵圆、柱状等。柱状等。表面：或光滑或粗表面：或光滑或粗糙；有的还带有毛糙；有的还带有毛刺、鞭毛。刺、鞭毛。色素：因种而异。色素：因种而异。1.分生孢子分生孢子(conidiospores):在气生菌丝顶端形在气生菌丝顶端形成成串或单个孢子，成成串或单个孢子，
42、菌丝分裂形成。菌丝分裂形成。2.孢囊孢子孢囊孢子(sporangia):在气生顶端或在气生顶端或基丝顶端膨大形成基丝顶端膨大形成孢子孢子孢囊孢囊(sporangium)(sporangium)：菌丝细胞在不同平面菌丝细胞在不同平面反复分裂，形成孢囊反复分裂，形成孢囊孢子孢子.有的孢囊孢子有的孢囊孢子可以丛毛运动。可以丛毛运动。3、横隔孢子、横隔孢子 基内菌丝或气生基内菌丝或气生菌丝横隔分裂形成，菌丝横隔分裂形成，孢子常为球杆状，孢子常为球杆状，体积大小相似，又体积大小相似，又称节孢子或粉孢子。称节孢子或粉孢子。4、厚壁孢子（、厚壁孢子（thick walled spores):对不良环境有抵抗
43、力对不良环境有抵抗力.放线菌孢子特点：放线菌孢子特点：对干燥抵抗力强，对热抵抗性不强。多为对干燥抵抗力强，对热抵抗性不强。多为65，1015min失活（嗜热放线菌例外）。失活（嗜热放线菌例外）。对干燥抵抗力强，对热抵抗对干燥抵抗力强，对热抵抗性不强。多为性不强。多为65，1015min失活（嗜热放线菌例外）。失活（嗜热放线菌例外）。三、放线菌的生活史和繁殖（一）生活史（一）生活史放线菌的生活史和繁殖1.1.形成无性孢子形成无性孢子 （1 1）横隔分裂）横隔分裂 膜内陷膜内陷 （2 2）缩缢分裂）缩缢分裂 壁和膜同时内陷壁和膜同时内陷2 2菌丝片段菌丝片段 可繁殖成新的菌丝，常见于液体基中。可繁
44、殖成新的菌丝，常见于液体基中。放线菌的生活史和繁殖1 1、液体静止培养、液体静止培养表面常形成一层膜表面常形成一层膜放线菌的营养特征l 菌落特征：质地致密、干燥、多皱、小而不菌落特征：质地致密、干燥、多皱、小而不 蔓延、不易挑起，表面有放射状沟纹。蔓延、不易挑起，表面有放射状沟纹。l 菌落形状：随菌种不同可有两类：菌落形状：随菌种不同可有两类：（1）产生大量分枝状菌丝的菌种：）产生大量分枝状菌丝的菌种：（如（如Strptomyces)形成与培养基结合较紧的形成与培养基结合较紧的 菌落，不易挑起或整个挑起。菌落，不易挑起或整个挑起。（2）不产生大量菌丝的菌种：）不产生大量菌丝的菌种：（如（如No
45、cardia)形成的菌落呈粉质，挑之易碎形成的菌落呈粉质，挑之易碎放线菌的主要属（一）诺卡氏型（一）诺卡氏型（Nocardioforms)Nocardioforms)特征：好气型，具气生菌丝，多产粉特征：好气型，具气生菌丝，多产粉 孢子。孢子。应用：烃类发酵，污水处理应用：烃类发酵，污水处理 ，产生，产生 抗生素（如万古霉素、头孢菌抗生素（如万古霉素、头孢菌 素等）素等）放线菌的主要属（二）具有气生菌丝特化出的孢囊孢子和分生孢子（二）具有气生菌丝特化出的孢囊孢子和分生孢子 1 1弗兰克氏放线菌属（弗兰克氏放线菌属（FrankiaFrankia)可以固氮，存在于非豆科植物根部，（如可以固氮，存在于非豆科植物根部，（如:桤桤 木、赤扬等）木、赤扬等）2 2小单孢菌属（小单孢菌属（MicromonosporaMicromonospora)可产生多种抗生素，如庆大霉素、利福霉素；可产生多种抗生素，如庆大霉素、利福霉素；有的种可积累有的种可积累VitBVitB1212 3 3链霉菌属链霉菌属(StreptomycesStreptomyces)产生许多著名的抗生素，如链霉素、红霉素、产生许多著名的抗生素，如链霉素、红霉素、四环素、土霉素、金霉素等。四环素、土霉素、金霉素等。
