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1、1原核生物的形态、构造和功能华东理工大学继续教育学院课程微生物学第二节 放线菌第四节 立克次氏体、支原体、衣原体目录第一节 细菌第三节 蓝细菌3微生物非细胞微生物（病毒和亚病毒因子）细胞结构真核微生物原核微生物细菌(Bacteria)古生菌(Archaea)又称真细菌（eubacteria），主要包括普通细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣原体6种类型古生菌在进化谱系上与真细菌及真核生物相互并列， 且与后者关系更近，而其细胞构造却与真细菌较为接 近，同属于原核生物。第一节 细菌4定义 狭义上：一类细胞细短（直径约0.5m,长度 0.55m）、结构简单、胞壁坚韧，多以二 分裂方式繁殖和水
2、生性较强的原核生物。广义上：所有原核生物。一、细菌的形态、构造及其功能5 球状 杆状 螺旋状 其他形态（如 丝状、三角形、 方形等）61.球菌7球菌根据其分裂 的方向及随后相 互间的连接方式 可分为单球菌、 双球菌、四联球 菌、八叠球菌、 链球菌和葡萄球 菌等。8细胞分裂后，新个体分散而单独存在，是单球 菌，如尿素微球菌（Micrococcus ureae）。 9Streptococuus（链链球菌） 肺炎链球菌10金黄色葡萄球菌11淋病奈瑟氏球菌122.杆菌1314杆菌的细胞外形较为复杂，常用短杆状、棒杆状、梭 状、梭杆状、分枝状等，并且杆状细菌的生长方式随 着细菌的生长状态和培养条件会发生
3、变化，一般不作 为分类依据。圆杆菌 链杆菌n圆杆菌 链杆菌15铜绿假单胞菌 （绿脓杆菌）16结核分枝杆菌17炭疽病的病原菌-炭疽杆菌183.螺旋菌的3种类型19螺旋不足一环的螺旋状细菌，为弧菌满2 6环的小型、坚硬的螺旋状 细菌，为螺菌旋转周数多（多于6环），体长而柔 软的螺旋状细菌为螺旋体20弧菌螺旋菌螺旋体弧菌：菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈， 形似“C”字或逗号，鞭毛偏端生。(寄生性弧菌-蛭弧菌) 霍乱弧菌212223螺旋菌螺旋体菌24梅毒密螺旋体4、其它形状1）柄杆菌细胞上有柄（stalk）、菌丝 （hyphae）、附器 （appendages）等细胞质伸 出物，细胞呈杆状或梭状，
4、并有特征性的细柄。一般生活在淡水中固形物的 表面，其异常形态使得菌体 的表面积与体积之比增加， 能有效地吸收有限的营养物；252） 丝状细菌264.其他形态273） 方形细菌4） 星形细菌二、细菌的大小28细菌的大小一般用m衡量，而其亚细胞结构则用nm作单位。 一般，球菌的直径为0.5 1.0 m，杆菌为（0.5 1.0 ） m （ 1.0 3.0 ） m . 螺旋菌0.3 1 mm （直径） 1 50 mm（长度） (长度是菌体两端点之间的距离，而非实际长度) 一般用大肠杆菌作为代表，它的细胞平均长度约2m，宽度约0.5m 。29菌名菌名大小或直径大小或直径 / / mm体积体积/ / mm
5、3 3纳米比亚嗜硫珠纳米比亚嗜硫珠 菌菌750750200 000 000200 000 000费氏刺猬鱼菌费氏刺猬鱼菌80600806003 000 0003 000 000贝日阿托氏菌贝日阿托氏菌50160501601 000 0001 000 000草酸无色菌草酸无色菌3595359580 00080 000巨大鞘丝蓝细菌巨大鞘丝蓝细菌88088040 000 40 000 原绿蓝细菌原绿蓝细菌303014 00014 000大卵硫菌大卵硫菌18183 0003 000海葡萄嗜热菌海葡萄嗜热菌15151 8001 800巴伐利亚磁杆菌巴伐利亚磁杆菌2102103030大肠埃希氏菌大肠埃希
6、氏菌12122 2纳米古生菌纳米古生菌0.40.40.020.02肺炎枝原体肺炎枝原体0.20.20.0050.005一些原核细胞的大小和体积较大 的细菌301985年发现费氏刺骨鱼菌 (0.08 mm x 0.6 mm) (Epulopiscium fishelsoni)比大肠杆菌大100万倍31最大的细菌：德国 H N Schulz等发现硫细菌（sulfur bacterium）：0.321mmThiomargarita namibiensis，纳米比亚嗜硫株菌32最小的细菌来自劳伦斯贝克利国家实验室和加州大 学贝克利分校的科学家第一次捕捉到了一种 “极小细菌” 的显微成像，科学家相信这些
7、 生物代表了地球生命可能的最小尺寸极限。科学家分析原核生物理论最小直径 100nm，小于该直径的可能不具有繁殖能 力。基于综合电子显微镜成像以及对该细菌 的DNA描述，研究人员发现这种细菌非常微 小，它的体积平均为0.009立方微米，意味 着150个极小细菌相才当于一个大肠杆菌。最大和最小细菌的个体大小33Thiomargarita namibiensis，纳米比亚嗜 硫株菌（0.75mm）Nanobacteria，纳米细菌（100nm）三、细菌的细胞结构34细胞壁细胞膜细胞质核区一般结构特殊结构鞭毛菌毛性菌毛糖被（包括荚膜和粘液层）芽孢细菌细胞的结构图35361、细胞壁定义： 在细胞最外层、
8、多孔性的、具有一定屏障作 用的外壁， 水和某些化学物质可以通过，但对大分 子物质有阻拦作用化学组成：肽聚糖等37怎样证实细胞壁的存在?（1）细菌超薄切片的电镜直接观察； （2）适当的质、壁染色，可以在光学显微镜下看到细胞壁； （3）机械法破裂细胞后，分离得到纯的细胞壁； （4）制备原生质体，观察细胞形态的变化；38细胞壁的功能怎样?（1）固定细胞外形和提高机械强度；（2）为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需；（3）渗透屏障，阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物质 （分子量大于800）进入细胞，保护细胞免受溶菌酶、消 化酶等有害物质的损伤；（4）细菌特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体 的敏感性的
9、物质基础；有报道说大肠杆菌的膨压(turgor)可达2个大 气压(相当于汽车内胎的压力)革兰氏染色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。39革兰氏染色原理40（1）革兰氏阳性菌的细胞壁41厚度大，化学组分简单，一般含60% 95%的肽聚糖和 10% 30%的磷壁酸。肽聚糖，又称黏肽、胞壁质或黏质复合物，是真细菌细胞壁 的特有成分。由肽和聚糖两部分组成，其中的肽包括四肽尾和肽桥两种，而 聚糖则是由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸两种单糖相互间隔连成的 单链。42双糖单位四肽尾43类型类型甲肽尾上连接甲肽尾上连接 点点肽桥肽桥乙肽尾上连接乙肽尾上连接 点点实例实例
10、第四氨基酸第四氨基酸-CO-CO NH-NH-第三氨基酸第三氨基酸大肠杆菌大肠杆菌第四氨基酸第四氨基酸-(Gly)-(Gly)5 5- -第三氨基酸第三氨基酸酿酒酵母酿酒酵母第四氨基酸第四氨基酸-(-(肽尾肽尾) )1212- -第三氨基酸第三氨基酸藤黄微球菌藤黄微球菌第四氨基酸第四氨基酸-D-Lys-D-Lys-第二氨基酸第二氨基酸星星木棒杆星星木棒杆 菌菌肽聚糖分子中的4种主要的肽桥类型44结合在G 细菌细胞壁上的一种酸性多糖，主要成 分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。磷壁酸的主要生理功能： 通过负电荷浓缩阳离子，以提高细胞膜上合成酶的活力； 储藏元素； 调节细胞内自溶素的活力，防止细胞自溶而死亡
11、； 为噬菌体的特异性吸附受体； 赋予细菌特有的表面抗原，以用来菌种的鉴别。磷壁酸（2）革兰氏阴性菌的细胞壁45厚度薄，层次多，成分复杂。机械强度较G弱。G 细菌的典型代表是大肠杆 菌，其肽聚糖层埋藏在外膜脂 多糖层（LPS）之内。 46G 细菌肽聚糖单体结构与G 细菌 基本相同，仅两点有差异： 四肽尾的第三个氨基酸不是L-Lys， 而是被m-DAP所代替； 没有特殊的肽桥，前后两单体间的连接通 过甲肽尾的第四氨基酸（D-Ala）与乙肽尾 的第三个氨基酸（m-DAP）的氨基直接相 连。内消旋二氨基庚二酸47外膜外膜,又称“外壁”，是G细菌细胞壁特有的结构，化学成分为 脂多糖、磷脂和若干外膜蛋白。
12、脂多糖，是细胞壁最外层的一层较厚（8 10mm）的类脂多 糖类物质；外膜蛋白，指嵌合在脂多糖层和磷脂层外膜上的蛋白。脂多糖的结构如下：LPS核心多糖类脂A: 2个N-乙酰葡糖胺+5个不同的长链脂肪酸O-特异侧链：多个己糖单位，内含葡萄糖、半乳糖等内核心区外核心区：5个己糖（包括葡糖胺、半乳糖、葡萄糖）3个2-酮-3-脱氧辛糖酸（KDO）3个L-甘油-D-甘露庚糖（Hep ）革兰氏阳性菌：肽聚糖层次多、厚机械抗性强对溶菌酶、青霉素敏感不含类脂和脂蛋白不形成内毒素革兰氏染色阳性革兰色阳性菌和阴性菌对比48革兰氏阴性菌：肽聚糖层次少、薄机械抗性差对溶菌酶、青霉素不敏感类脂、脂蛋白组成外膜内毒素革兰氏
13、染色阴性革兰色阳性菌和阴性菌对比4950（3）抗酸细菌的细胞壁抗酸细菌是一类细胞壁中含大量分枝菌酸等蜡质 的特殊G细菌。因其被酸性复红染色后，不能像其 他G细菌被盐酸乙醇脱色，故称抗酸细菌。在抗酸细菌细胞壁的外层，是一层厚实、无定形 的蜡质，使营养物质、染料、抗菌药物难以进入， 故其生长缓慢，对药物的抵抗力高。抗酸细菌细胞壁的类脂含量可达60%，而肽聚糖 的含量则很低，故反应在染色反应上虽呈G特性， 但在壁的构造上类似G-细菌（其类脂外壁层相当于 G-细菌的LPS层）。古生菌又称古细菌(Archaebacteria )或称古菌, 是一个 在进化途径上很早就与真细菌和真核生物相互独立的生物类 群
14、, 主要包括一些独特生态类型的原核生物,其细胞壁中都 不含真正的肽聚糖, 而含假肽聚糖、糖蛋白或蛋白质。51（4）古生菌的细胞壁假肽聚糖pseudopeptidoglycan)的结构虽与肽聚糖相 似, 但其多糖骨架则是由N - 乙酰葡糖胺和N - 乙酰塔罗 糖胺糖醛酸( N-acetyltalosaminouronic acid)以- 1 , 3 - 糖苷键( 不被溶菌酶水解) 交替连接而成, 连在后一 氨基糖上的肽尾由L-Glu、L-Ala 和L-Lys 3 个L 型氨基酸 组成, 肽桥则由L-Glu 1 个氨基酸组成。虽然细胞壁是一切原核生物的最基本构造,但在自然界长 期进化中和在实验室菌
15、种的自发突变中都会产生少数缺细胞 壁的种类; 此外, 在实验室中, 还可用人为方法通过抑制新生 细胞壁的合成或对现成细胞壁进行酶解而获得人工缺壁细 菌。52（5）缺壁细菌实验室中形成部分去除：球状体彻底除尽：原生质体缺壁细菌人工方法去壁自然界长期进化中形成：支原体自发缺壁突变：L型细菌53L 型细菌(L-form of bacteria ) : 由英国李斯特(Lister ) 研究所的学者于1935 年 发现,故称“L”型细菌。当时发现一株杆状细菌Streptobacillus moniliformis(念珠 状链杆菌) 发生自发突变，成为细胞膨大、对渗透敏感、在固体培养基上形成“ 油煎蛋”似
16、的小菌落, 经研究,它是一种细胞壁缺损细菌。原生质体( protoplast) : 指在人为条件下, 用溶菌酶除尽原有细胞壁或用青霉素 抑制新生细胞壁合成后, 所得到的仅有一层细胞膜包裹的圆球状渗透敏感细 胞。球状体( sphaeroplast) : 又称原生质球, 指还残留了部分细胞壁( 尤其是G - 细菌 外膜层) 的原生质体。支原体(Mycoplasma) : 是在长期进化过程中形成的、适应自然生活条件的无 细胞壁的原核生物, 因为它的细胞膜中含有一般原核生物所没有的甾醇, 故即使 缺乏细胞壁, 其细胞膜仍有较高的机械强度。缺壁细菌2.细胞膜54细胞膜( cell membrane ) 又称细胞质膜( cytoplasmic membrane )、 是一层紧贴在细胞壁内侧, 包围着细胞质的柔软、 脆弱、富有弹性的半透性薄膜, 厚约7
