《原核生物的形态构造和功能_细菌》由会员分享，可在线阅读，更多相关《原核生物的形态构造和功能_细菌（144页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、原核微生物,本章历年考研主要考点： 1.原核微生物的一般特征 2. 细菌的一般特征 3. 细菌的一般构造 4. 细菌的特殊构造 5. 细菌的菌落及其特征 6.细菌的繁殖特征 7. 放线菌的主要特征 8. 蓝细菌的主要特征 9. 支原体、立克次氏体和衣原体的主要特征,1.细菌的共同特征？ 2.杆菌最常见是因为它有生存优势吗？ 3.为什么幼龄细菌比成熟的或衰老的细菌要大？ 4.钙离子、镁离子浓度对酶活性有什么影响？ 5.革兰氏染色机理是什么？ 6.革兰氏阳性细菌和阴性细菌的细胞壁厚度不同对其功能有何影响？,原核微生物,14级生物科学2班问题： 1.微生物学的研究方法一有哪些？ 2.微生物学与遗传学
2、和化学是如何相互渗透与联系的？ 3.有益菌的利用有哪些？ 4.球菌，杆菌，螺旋菌相同点与不同点，又是如何区别的。 5.如果从狭义上看细菌主要包括哪些？ 6.细胞壁存在方法。 7.革兰的阳性菌与革兰氏阴性菌除了细胞壁不同，在其他 方面有哪些不同？ 8.溶菌酶与青霉素对细胞壁有什么作用？,微生物类群概述,根据微生物的细胞结构可分为：,1、原核微生物一般特征,原核微生物：细胞内有明显核区，但没有核膜包围；核区内含有一条双链DNA构成的细菌染色体；能量代谢和很多合成代谢均在质膜上进行；蛋白质合成“车间”-核糖体分布在细胞质中。 真核微生物：细胞核具有核膜，能进行有丝分裂，细胞质中存在线粒体或同时存在叶
3、绿体等多种细胞器 原核生物都是微生物,2 细菌的形态特征,细菌是单细胞原核微生物，个体微小，形态简单，多以二等分裂方式繁殖。在自然界中，细菌分布最广、数量最多。细菌的形态构造及其功能细菌的群体形态,（一） 形态和染色,一、细菌的形态构造及其功能,自然界中哪种最多？,最多,其次,最少,1. 球 菌,(1)单球菌分裂后的细胞分散而单独存在的球菌. 如尿素微球菌(Micrococcus ureae),(2)双球菌分裂后两个球菌成对排列的为双球菌.如肺炎双球菌 (Diplococcus pneumoniae),(3)链球菌分裂是沿一个平面进行，分裂后细胞排列成链状. 如乳链球菌 （Streptococ
4、cus lactis）,链球菌,链球菌,(4)四联球菌分裂是沿两个相垂直的平面进行，分裂，分裂后每四个细胞在一起呈田字形.如四联微球菌（Micrococcus tetragenus）,(5)八叠球菌按三个互相垂直的平面进行分裂后，每八个球菌在一起成立方体形.如藤黄八叠球菌（Sarcina ureae),八叠球菌,(6)葡萄球菌 分裂面不规则，多个球菌聚在一起，像一串串葡萄。如金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus),葡萄球菌,葡萄球菌,球菌的分裂方式,2.杆菌杆菌是细菌中种类最多的类型,因菌种不同,菌体细胞的长短、粗细等都有所差异。,短杆菌,长杆菌,梭状芽孢杆菌,大肠杆菌,
5、大肠杆菌,大肠杆菌的培养特征,棒状杆菌,大肠杆菌,梭状芽孢杆菌（腐肉中毒）,杆菌细胞两端的形态特征,2. 杆 菌,螺旋菌 干酪螺菌,弧菌 例：霍乱弧菌、逗号弧菌,螺旋体 梅毒密螺旋体,3、螺旋菌,螺旋菌的排列方式,弧菌,螺菌,螺旋体,弯曲1,2弯曲6,螺旋菌,细菌的特殊形态,培养时间、培养温度、培养基成分、浓度、pH值等环境条件对细菌形态都有明显的影响。一般处于幼龄阶段和生长条件适宜时，细菌形态正常、整齐，表现出特定的形态。在较老的培养物中，或不正常的条件下，细胞常出现不正常形态，尤其是杆菌，有的细胞膨大，有的出现梨形，有的产生分枝，有时菌体显著伸长以至呈丝状等异常形态。若将它们转移到新鲜培养
6、基中或适宜的培养条件下又可恢复原来的形态。,影响细菌形态的因素,细菌的大小,细菌大小的测定： (1) 测量： 测微尺 (2) 长度单位：微米(m)(亚细胞构造用nm) (3) 表示： 球菌：直径 杆菌： 宽长 螺菌： 宽、长、螺距,二、 细 菌 的 大 小,细菌染色法,细菌的染色,革兰氏染色法是细菌细胞的复合染色法，由丹麦医生Hans Christian Gram于1884年创立。 基本步骤：涂片固定 结晶紫初染1min 碘液媒染1min 95%乙醇脱色0.5min 沙黄复染1min 结果:革兰氏阳性菌紫色； 革兰氏阴性菌红色。,革兰氏染色法,3.细菌的一般构造,细菌细胞结构,（一）细菌细胞的
7、基本结构,（1）细胞壁的功能固定细胞外形和提高机械强度，使其免受渗透压等外力 的损伤；为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需；阻拦大分子有害物质（抗生素和酶）进入细胞；与细菌的抗原性致病性和对噬菌体的敏感性密切相关。,1、细胞壁 约占细胞干重的10%25%。,化学组成：,革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌细胞壁成分比较,（2）细胞壁的化学组成与结构,细胞壁的基本骨架肽聚糖 肽聚糖：是由N-乙酰胞壁酸（NAM）和N-乙酰葡糖胺（NAG）以及少数氨基酸短肽链组成的亚单位聚合而成的大分子复合体。 肽聚糖单体：是由NAG 、 NAM 、肽尾、肽桥构成。,化学结构：,革兰氏阳性细菌肽聚糖单体,革兰氏阴性细菌肽聚
8、糖单体,细胞壁的基本骨架肽聚糖,肽聚糖网格状结构,细胞壁的基本骨架肽聚糖,五肽交联桥 五个甘氨酸,四肽侧链 L-丙、D-谷、L-赖、D-丙,聚糖骨架 G：N-乙酰葡萄胺 M：N-乙酰胞壁酸,革兰氏阴性菌肽聚糖的结构,聚糖骨架：同G+ 菌,四肽侧链：L-丙、D-谷DAP、D-丙,由肽聚糖和磷壁酸组成,磷壁酸：占40%。G+菌所特有,其主链由数十个磷酸甘油或磷酸核糖醇组成,有的还有由D-Ala和还原糖组成的侧链。,肽聚糖: 占30-70% ,不同菌种中 肽聚糖(肽链)组分不同,革兰氏阳性菌细胞壁,内壁层：紧贴胞膜,仅由12层肽聚糖分子构成,占细胞壁干重510%,无磷壁酸。,外膜层：位于肽聚糖层的外
9、部。 外膜蛋白 脂多糖脂蛋白、 包括: 蛋白质层 外膜蛋白 孔蛋白; 孔蛋白 磷脂.,革兰氏阴性菌细胞壁,由外膜层和内壁层组成,细胞壁的结构 （ G+细菌与G细菌细胞壁构造的比较）,革兰氏阳性细菌（G+）,革兰氏阴性细菌（G）,肽聚糖,肽聚糖,外膜,第一步：结晶紫使菌体染成紫色 第二步：碘和结晶紫形成大分子复合物，分子大，能被细胞壁 阻留在细胞内。 第三步：酒精脱色，细胞壁成分和构造不同，出现不同的反应。 第四步：沙黄复染。 G+ 菌：细胞壁厚，肽聚糖含量高，交联度大，当乙醇脱色时，肽聚糖因脱水而孔径缩小，故结晶紫-碘复合物被阻留在细胞内，细胞不能被酒精脱色，仍呈紫色。 G菌：肽聚糖层薄，交联
10、松散，乙醇脱色不能使其结构收缩，因其含脂量高,乙醇将脂溶解，缝隙加大，结晶紫-碘复合物溶出细胞壁，酒精将细胞脱色，细胞无色，沙黄复染后呈红色。,革兰氏染色的机理,阳性菌,阴性菌,A,B,B,B,A,B,A,A,（1）初染（结晶紫60S）,革兰氏染色程序和结果,A,B,B,B,A,B,A,A,革兰氏染色程序和结果,（2）媒染剂（碘液60S）,A,B,B,B,A,B,A,A,革兰氏染色程序和结果,（3）脱色（95%乙醇30S）,A,B,B,B,A,B,A,A,革兰氏染色程序和结果,（4）复染（蕃红120S）,A：革兰氏阳性细菌G+,B：革兰氏 阴性细菌G,（1）初染（结晶紫60S） （2）媒染剂（
11、碘液60S） （3）脱色（95%乙醇30S） （4）复染（蕃红120S）,G+ 细菌和G-一系列生物学特性的比较,思考：为什么通过革兰氏染色G+呈兰色，G-呈红色？,脱色剂-95%乙醇为脂溶剂破坏G的外膜、肽聚糖层和细胞质膜，于是被乙醇溶解的结晶紫和碘的复合物从细胞中渗漏出来，当再用藩红复染时，显现红色。 但在G+细胞中，乙醇使厚的肽聚糖层脱水，导致孔隙变小，由于结晶紫和碘的复合物分子较大，不能通过细胞壁，保持紫色。,青霉素的作用,作用于肽聚糖肽桥的联结，即抑制肽聚糖的合成，故仅对生长着的菌有效，主要是G+菌。,2、细胞膜 细胞膜是紧贴细胞壁内侧包围细胞质的一层柔软、富有弹性的半透明薄膜。,(
12、1) 细胞膜的化学组成,膜是由球形蛋白与磷脂按照二维排列方式构成的流体镶嵌式，流动的脂类双分子层构成了膜的连续体，而蛋白质象孤岛一样无规则地漂流在磷脂类的海洋当中。,细胞膜液态镶嵌模型,(2) 细胞膜的结构 1972年Singer和Nicolson提出的细胞膜液态镶嵌模型。,(3) 细胞膜的功能 能选择性控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送 是维持细胞内正常渗透压的结构屏障 是合成细胞壁和糖被有关成分（如肽聚糖、磷壁酸、脂多糖和荚膜多糖）的重要场所 膜上含有与氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢有关的酶系，是细胞的产能基地 是鞭毛基体的着生部位，并可提供鞭毛旋转运动所需的能量。,间体：由细胞膜
13、内褶形成的一种管状、层状或串状物，一般位于细胞分裂的部位或附近。,间体 间体的功能: 参与隔膜形成 与核分裂有关 类线粒体功能,3、拟核（或核质体、核区）由大型环状双链DNA纤丝不规则地折叠或缠绕而构成的无核膜、核仁的区域。,细菌DNA：长度一般为13mm 例：大肠杆菌的DNA长约1mm。 生长迅速的细菌在核分裂之后细胞往往来不及分裂,所以细胞中常有24个核，而生长缓慢的细菌细胞中一般只有12个核。 功能：负载遗传信息。,拟核,质粒：细菌染色体外的遗传物质，由共价闭合环状双链DNA分子组成 分子量约为100 106 D.携带1100个基因, 一个菌细胞可有一至数个质粒。,质粒的特点： 可自我复
14、制，稳定遗传。对生存不是必 要的。复制与染色体分开，但同步进行。 不同质粒携带不同遗传信息。 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。 例：细菌抗药性因子、大肠杆菌F因子。 质粒应用:基因工程，体外重组。,4、核糖体：是分散在细胞质中的颗粒状结构，由核糖体核酸 （占60%）和蛋白质（占40%）组成。,细菌的核糖体 沉降系数为：70S，由50S大亚基和 30S小亚基构成。 功能：是细胞合成蛋白质的机构。,5、细胞质及其内含物,细胞质功能： 细胞质中含有丰富的酶系，是营养物质合成、转化、代谢的场所。,细胞质：是在细胞膜内除核区以外的细胞物质。细胞质是无色、透明、粘稠状物质。主要
15、成分为水，蛋白质，核酸，脂类、少量糖和无机盐。,内含物： 气泡：由蛋白质膜构成的充满气体的泡状物。有些细菌 细胞质中含有几个或多个气泡。,气泡的功能： 调节细胞比重，以使其漂浮在合适的水层中。 气泡吸收空气，空气中的氧气可供代谢需要。 例：许多光合细菌和水生细菌、盐杆菌常含有气泡。,硫粒,形成： 是硫元素的贮藏体。 取决于环境硫化物含量，当环境中S含量高时，在体内积累；当 缺S时，氧化成硫酸被菌利用。 功能：a. 好氧硫细菌的能源 b. 厌氧硫细菌的电子供体,4.细菌的特殊构造,1 糖被,层次厚（大荚膜） 在壁上有固定层次层次薄:微荚膜 包裹在单个细胞上松散，未固定在壁上:粘液层 包裹在细胞群
16、上：菌胶团,糖 被,糖被的功能,大量极性基团可保护菌体免受干旱损伤；可防止噬菌体 的吸附和裂解；一些动物致病菌的荚膜可保护它们免受宿 主白细胞的吞噬； 贮藏养料以备营养缺乏时重新利用； 作为透性屏障和离子交换系统，以保护细菌免受重金属 离子的毒害； 表面附着作用； 细菌间的信息识别作用； 堆积代谢废物。,鞭毛的着生方式：,周生,2 鞭毛,鞭毛的化学组成：主要由鞭毛蛋白构成，还含有少量的多糖、脂类和核酸等。 鞭毛起源于细胞质膜内侧的基粒。细胞质区内有一个颗粒状小体，此小体为基粒，鞭毛自 基粒长出穿过细胞壁延伸到细胞外部。,注意：G细菌和G-细菌鞭毛的区别,鞭毛的观察： 电镜 特殊鞭毛染色，在光学显微镜下观察 半固体穿刺培养 从固体培养基上的菌落形态判断 一般情况下： 菌落形状大，薄且不规则，边缘极不平整，可能有鞭毛。 菌落十分圆滑，边缘平整且相对较厚，可能没有鞭毛。,
