《微生物学第一节细菌(bacteria)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微生物学第一节细菌(bacteria)（59页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一节 细 菌（Bacteria),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,基本形态：球状、杆状、螺旋状三类。自然界中杆菌最常见，球菌次之，螺旋菌最少。,1. 球 菌(Coccus),2. 杆 菌(Bacillus),短杆菌,长杆菌,梭状芽孢杆菌,杆菌细胞两端的形态特征,2. 杆 菌(Bacillus),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(Spirilla),细菌的特殊形态,培养时间、培养温度、培养基成
2、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,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H
3、ans 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,（二）细菌的细胞构造,基 本 结 构,细胞壁(Cell wall) 细胞膜(Cell membrane) 细胞质(Cytoplasm) 拟 核(Nucleoid),特 殊 结 构,糖被(荚膜和粘液层) 鞭毛(flagellum) 菌毛(fimbria) 芽孢(spore),细菌细胞结构,1、细菌细胞的基本结构,（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
4、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（Cell wall） 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,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：,细胞壁的基本骨架肽聚糖（Peptidoglycan）,G+肽聚糖单体,G-肽聚糖单体,肽聚糖（Peptidoglycan）,肽聚糖网格状结构,细胞壁的基本
5、骨架肽聚糖,由肽聚糖和磷壁酸组成,肽聚糖：占30-95% ,不同菌种中肽聚糖(肽链)组分不同,革兰氏阳性菌细胞壁,磷壁酸(teichoic acid)：1040%。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。,革兰氏阴性菌细胞壁,由外膜层和内壁层组成,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(Gram stain),革兰氏染
6、色的机理,G+ 细菌和G-一系列生物学特性的比较,青霉素（Penicillin）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。,溶菌酶（lysozyme）的作用：主要通过破坏细胞壁中的N-乙酰胞壁酸和N-乙酰氨基葡糖之间的-1,4糖苷键，使细胞壁不溶性黏多糖分解成可溶性糖肽，导致细胞壁破裂内容物逸出而使细菌溶解。,（2）细胞膜(Cell membrane) 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。,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
7、流在磷脂类的海洋当中。,细胞膜液态镶嵌模型,1972年Singer和Nicolson提出的细胞膜液态镶嵌模型。,胞膜结构:,fluid mosaic model,选择性控制胞内、外的营养物质和代谢产物的运送 维持细胞内正常渗透压的结构屏障 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。,胞膜功能：,间体（mesosome）：由细胞膜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
8、 类线粒体功能,(3) 拟核（或核质体、核区, nucleoid）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(plasmid)：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2100 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
9、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(ribosome)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(cytoplasm)：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。主要成分为水，蛋白质，核酸，脂
10、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。,颗粒状内含物：细菌细胞质中含有各种颗粒状内含物，它们大多数为细胞贮藏物，颗粒状内含物的多少因细菌的种类、菌龄及培养条件不同而改变。 主要有：异染粒、聚-羟丁酸、肝糖粒、淀粉粒、脂肪粒、硫粒和液泡等等。异染粒： 异染粒大小为0.51m ，是多聚偏磷酸盐的聚合物，分子呈线状。对某些染料有特殊反应，产生与所用染料不同的颜色，因此得名异染颗粒。 功能
11、：贮存磷元素和能量，降低渗透压。,聚- 羟丁酸颗粒是许多细菌细胞质内常含有的碳源类储藏物。PHB不溶于水，易被脂溶性染料(如苏丹黑)着色。 功能：贮存碳源、能源和降低渗透压。 许多好氧菌和光合厌氧菌都含有聚-羟丁酸颗粒。,聚- 羟丁酸颗粒(PHB),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,肝糖粒和淀粉粒：都是-1,4或-1,6糖苷键的葡萄糖聚合物。这些贮藏物通常较均匀地分布在细胞质内，颗粒较小。 若这类贮藏物大量存在时，用碘使对其染色，肝糖粒能被碘液染成红色
12、，淀粉粒被碘成蓝色。 脂肪粒：脂肪粒的折光性较强，它可被脂溶性染料染色；细胞生长旺盛时，脂肪粒增多，细胞遭破坏后，脂肪粒可游离出来。 液泡：许多活细菌细胞内有液泡，液泡主要成分是水和可溶性盐类，被一层脂蛋白的膜包围。可用中性红染色使之显现出来。液泡具有调节渗透压的功能，还可与细胞质进行物质交换。,(1) 糖被,2、细菌细胞的特殊构造,Capsule slime layer zoogloea,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； 保护动物致病菌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
13、害； 表面附着作用； 细菌间的信息识别作用； 堆积代谢废物。,周生,(2) 鞭毛(flagellum),某些细菌附有细长并呈波状弯曲的丝状物。少则1-2根，多则数百根，是细菌的运动器官。 根据鞭毛的着生部位的不同，可将鞭毛分为周生鞭毛，侧生鞭毛，端生鞭毛。,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。,结构：鞭毛丝(Filament) 鞭毛 鞭毛钩(Hook)基 体(Basalbody),M环与S环附着在细胞膜上；P环与L环连在胞壁的肽聚糖和外膜上（M、S、P、L分别代表细胞膜、膜上、肽聚糖、外膜中的脂多糖）。,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
14、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。,鞭毛的观察,菌毛是许多革兰氏阴性菌菌体表面遍布的比鞭毛更为细、短、直、硬、多的丝状蛋白附属器，也叫做纤毛（Fimbriae)。其化学组成是菌毛蛋白（Pilin），菌毛与运动无关，在光镜下看不见，使用电镜才能观察到。菌毛可分为普通菌毛(Commonpilus)和性菌毛(Sexpilus)两种。,(3)菌毛（或线毛、纤毛、伞毛）（ fimbria，Pilus）,(4) 芽孢（spore ）,芽孢,能形成芽孢的细菌种类： 杆菌种类较多，球菌和螺旋菌较少。 芽孢杆菌属
15、梭状芽孢杆菌属 芽孢乳杆菌属 生孢八叠球菌属(其中的一个种),某些菌在其生长后期，细胞内形成一个圆形、厚壁、含水量低、抗逆性强的休眠构造。,芽孢的形态及其在细胞中的位置,A 近中央,B 末端,C 中央,细菌芽孢的各种类型,芽孢的组成和结构 主要包括孢外壁、芽孢衣、皮层和核心。,芽孢衣（sporecoat）：层次很多（315层），对溶菌酶、蛋白酶和表面活性剂具有很强的抗性，对多价阳离子的透性很差。主要含疏水性的角蛋白以及少量磷脂蛋白。皮层（cortex）：体积大（3660），渗透压高，内含芽孢肽聚糖， DPA-Ca。,细菌芽孢结构模式图,孢外壁（exosporium）：最外层，母细胞残留物，可有
16、可无，透性差，主要成分是脂蛋白，含少量氨基糖。,芽孢的特性具有很强的抗热、抗干燥、抗辐射、抗化学药物能力。 含水量低、壁厚而致密，通透性差，不易着色。新陈代谢几乎停止，处于休眠状态。一个芽孢萌发产生一个个体，无繁殖功能。,核心（core）：又称芽孢的原生质体，由芽孢壁、芽孢膜、芽孢质和核区四部分构成，含水量极低。除芽孢膜中不含磷壁酸和芽孢质中含DPA-Ca外，核心中的其他成分与一般细胞相似。,伴孢晶体（parasporal crystal）少数芽孢杆菌，例如Bacillus thuringiensis(苏云金芽孢杆菌)在其形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双椎形的碱溶性蛋白晶体（即内毒素），称伴孢晶体。,一般为无性繁殖，二分裂法。裂殖 (fission) 同形裂殖：裂殖后形成的子细胞大小相等。 异形裂殖：分裂产生两个大小不等的子细胞。 细菌分裂过程： 核分裂 形成横隔壁 子细胞分离芽殖 (budding),
