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1、第一章 原核生物的形态、 构造和功能,原核生物,即广义的细菌，指一大类细胞核无核膜包裹，只存在称作核区的裸露DNA的原始单细胞生物，包括真细菌和古生菌两大类。其中除少数属古生菌外，多数的原核生物都是真细菌。,第一节 细菌 细菌(bacteria)是一类细胞细而短（细胞直径约0.5m，长度约0.5 5m）、结构简单、细胞壁坚韧、多以二分裂方式繁殖和水生性较强的原核生物。,一.细菌的形状构造及其功能,球状,杆状,螺旋状,（一）形态和染色,1.球菌（coccus） 球菌一词来源于希腊字kokkos，意思是浆果，被用作球形细菌的专有名词。,单球菌 双球菌 链球菌 四联球菌 八叠球菌 葡萄球菌,球菌,（
2、1）单球菌 细胞分裂沿一个平面 进行，分裂后的细胞 分散而单独存在。 代表菌：尿素小球菌 （Micrococcus ureae）,（2）双球菌 细胞分裂沿一个平面 进行，分裂后的细胞 成对排列。 代表菌：肺炎双球菌 （Diplococcus pneumoniae）,Scanning Electron Micrograph of Streptococcus pneumoniae,（3）链球菌 细胞分裂沿一个平面 进行，分裂后的细胞 呈链状排列。 代表菌：溶血性链球菌 化脓性链球菌,Streptococcus pyogenes coccoid prokaryote (dividing) Group
3、 A strep. SEM x56,000 Dr Dennis Kunkel, University of Hawaii. Used with permission,Group A streptococcus (S. pyogenes),粪链球菌（Enlterococcus faecalis）,Streptococcus mutans. Gram stain. CDC/Dr. Richard Facklam,（4）四联球菌 细胞分裂按两个互 相垂直的平面进行， 分裂后每四个细胞在 一起呈田字形排列。 代表菌：四联小球菌 （Micrococcus tetragenus）,Deinococcus
4、radiodurans(异常球菌属),（5）八叠球菌 细胞分裂按三个互 相垂直的平面进行， 分裂后每八个细胞一 起呈立方形排列。 代表菌：藤黄八叠球菌 （Sarcina lutea）,（6）葡萄球菌 细胞分裂面是任意的， 分裂后多个球菌在一 起呈葡萄状排列。 代表菌： 金黄色葡萄球菌 （Staphylococcus aureus ）,金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus ）,金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus ）,2.杆菌,杆菌（Bacillus）英文字由拉丁文baculus 一字演化而来，意思是棍或棒形，用以指棍或棒形的细菌。,细胞形态： 短杆状
5、（球杆状）:,长杆菌,梭状芽孢杆菌,细胞排列方式：,巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）,产气荚膜梭菌（Clostridium perfringenes）,大肠杆菌（Escherichia coli）,Transmission electron micrograph of Escherichia coli O157:H7,Scanning electron m icrographs illustrating external features of the rod-shaped bacterium E. coli.,枯草杆菌 生产淀粉酶 北京棒状杆菌 生产谷氨酸 苏云金杆菌
6、生产杀虫剂 根瘤菌 生产细菌肥料 乳酸杆菌 生产乳酸 醋酸杆菌 生产醋酸 短杆菌 生产肌苷酸,工农业生产中常用的杆菌,鼠疫耶尔森氏菌 炭疽芽孢杆菌 伤寒沙门氏菌 痢疾志贺杆氏菌 白喉棒杆菌 铜绿色假单胞菌 结核分枝杆菌 麻风杆菌,引起疾病的致病菌,弧菌,螺菌,螺旋体,3.螺旋菌（spirilla）,弧菌（vibrio）： 螺旋不满一环，菌体 呈弧形或逗号状 代表菌：霍乱弧菌 （Vibrio cholerae ）,霍乱弧菌,霍乱弧菌（Vibrio cholerae）,Vibrio cholerae - vibrio-shaped prokaryote that causes cholera (x
7、 15,575),螺菌（spirillum）： 螺旋满2-6环的小型、 坚硬的 螺旋状细菌 代表菌：减少螺菌 （ Spirillum minus）,幽门螺旋菌,红螺菌属 （Rhodospirillum）,螺旋体（spirochaeta）： 旋转周数多（通常超过6环）、体长而柔软的螺旋状细菌则专称螺旋体。,显微镜下的螺旋体,苍白密螺旋体（Treponema pallidum）,球菌、杆菌、螺旋菌是细菌在最适宜的 环境条件下呈现的典型形态，当环境条件 改变时，细菌的形态也会发生改变。 环境条件：培养温度、时间，培养基的pH、 盐类的浓度、代谢产物 幼龄及条件适宜 正常形态， 老龄或条件不适宜 形态
8、改变。,细菌的大小,量度单位 微米（m） 表示方法 细胞宽长 球菌 0.5-1m（直径） 杆菌 0.5-1 1-5m 弧菌 0.3-0.5 1-5m 螺旋菌 0.3-1 1-50m,最小和最大的细菌,最小的细菌 1998年芬兰科学家E.Kajander等发现了一种能引起尿结石的纳米细菌（nanobacteria），其细胞直径为0.20.5m，最小的仅50nm或0.05m。 最新研究已证实（2008）,所谓的“纳米细菌”并不是生物体，它仅是存在于动物血液、尿液或细胞培养物中的纳米级矿物质（碳酸钙，羟基磷灰石）颗粒自然地吸收周围的蛋白质成分而形成的细菌状晶体颗粒。,最大的细菌,1997年德国等国的
9、科学家在非洲西部大陆架土壤中发现了一种迄今为止的最大细菌纳米比亚嗜硫珠菌（Thiomargarita namibiensis）。它的细胞直径为0.321.00mm, 能够清楚地用肉眼看到。,最大的细菌,这种硫细菌生活在几乎没有氧气的海底环境，细胞基本上全部由液体组成，利用吸收到体内的硝酸盐和硫化物获得维持生命的能量。这些积累在细胞内的硫化物使细菌呈白色，甚至像珍珠一样，因此将这种细菌命名为“纳米比亚嗜硫珠菌”。,Thiomargarita namibiensis，“纳米比亚硫磺珍珠”,细菌的特殊形态,细菌染色法,死菌,正染色,负染色：,简单染色法,鉴别染色法,革兰氏染色法,抗酸性染色法,芽 孢
10、 染 色 法,荚膜染色法等,活菌: 用美蓝或TTC（氯化三苯基四唑）等 作活菌染色,姬姆萨染色法,染色观察,细菌的革兰氏染色法,革兰氏染色法（Gram staining）是微生物学中常用的一种染色方法，该染色法由丹麦医生（Christian Gram）于1884年创立，故名。 主要步骤：初染、媒染、脱色、复染,Christian Gram,结晶紫初染,全部细胞紫色,碘液媒染,全部细胞紫色,乙醇脱色,G- 菌无色 G+ 菌紫色,番红复染,G- 菌红色 G+ 菌紫色,革兰氏染色各步骤时细菌的外观,革兰氏阴性菌,革兰氏阳性菌,显微镜下的G细菌,显微镜下的G+与G细菌,革兰氏染色的意义,可把几乎所有的
11、细菌分成两大类，是分类鉴定菌种时的重要指标。 G-菌代表菌：大肠杆菌（E.coli） G+菌代表菌：金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus） G+菌和 G-菌在细胞结构、成分、形态、生理、生化、遗传、免疫、生态和药物敏感性等方面呈现出明显差异，因此任何细菌只要先通过革兰氏染色，即可提供很多其他重要的生物学特性方面的信息。,（二）细菌细胞的结构,1.细菌细胞的一般构造,荚 膜（capsule）,有明显的外缘和一定的形状，厚约200nm，较紧密地结合与细胞壁外，又称大荚膜或“真”荚膜，通过液体震荡培养或离心便可得到荚膜物质。,荚膜的功能,保护作用：保护细菌免受干旱损伤； 防止噬
12、菌体的吸附和裂解；保护其免受宿主吞噬细胞的吞噬； 贮备养料，以备营养缺乏时重新利用； 作为透性屏障或离子交换系统，可保护细菌免受重金属离子的毒害； 是某些病原菌必须的粘附因子，如引起牙病的唾液链球菌和变异链球菌依靠其荚膜粘附在牙齿表面，引起龋齿。 细菌间的信息识别作用； 堆积某些代谢废物。,产荚膜细菌在固体培养基上形成的菌落表面湿润、有光泽、粘液状，称为光滑型菌落（S型菌落）,鞭 毛（flagellum）,生长在某些细菌体表的长丝状、波曲的蛋白质附属物，称为鞭毛，其数目为一至数十根，具有运动功能。 鞭毛的长度可超过菌体若干倍，但直径很细，一般不超过细胞直径的1/20左右，约为0.010.02m
13、。,芽孢 （endospore）,芽孢（spore）是某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成的一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量低、抗逆性强 的休眠构造。因为细菌 芽孢的形成都在细胞内， 又称内生孢子（endospore）。,芽孢,每一营养细胞内仅形成一个芽孢，故芽孢无繁殖功能。 芽孢是整个生物界中抗逆性最强的生命体，在抗热、抗辐射、抗化学药物和抗静水压力等方面，更是首屈一指。,芽孢的抗性,肉毒梭菌的芽孢 100 5.09.5 h 115 1040 min 121 10 min 热解糖梭菌 营养细胞 50 短时间 芽孢 132 4.4min 芽孢的抗紫外线能力一般是其营养细胞的一倍； 巨大芽孢杆菌
14、芽孢的抗辐射能力要比大肠杆菌的营养细 胞强36倍。,产芽孢细菌的类型,G+杆菌： 好气性芽孢杆菌属 厌气性梭状芽孢杆菌属 球菌： 芽孢八叠球菌属 螺旋菌：孢螺菌属,1.裂殖（fission）：指一个细胞通过分裂而形成两个子细胞的过程。对杆状细胞来说，有横分裂和纵分裂两种方式。前者指分裂时细胞间形成的隔膜与细胞长轴呈垂直状态，后者指呈平行状态。一般细菌均呈横分裂。,(三) 细菌的繁殖,二分裂（binary fission ） 三分裂（trinary fission） 复分裂（multiple fission）,裂殖,典型的二分裂是一种对称的二分裂方式，即一个细胞在其对称中心形成一横隔，进而分裂成
15、两个形态、大小和构造完全相同的子细胞。绝大多数细菌都借这种方式进行繁殖。,少数细菌中还存在着不等二分裂的繁殖方式，其结果产生了两个在外形、构造上有明显差别的子细胞，例如柄细菌属的细菌，通过不等分裂产生了一个有柄、不运动的子细胞和另一个无柄、有鞭毛、能运动的子细胞。,将单个细菌（或其他微生物）细胞或一小堆同种细胞接种在固体培养基表面（有时为内层），当它占有一定的发展空间并处于适宜的培养条件下时，该细胞就会迅速生长繁殖并形成细胞堆，此即菌落。 菌落就是在固体培养基上（内）以母细胞为中心的一堆肉眼可见、有一定形态、构造等特征的子细胞集团。,在固体培养基上（内）的群体形态,固体培养基上的细菌菌落,细菌菌落的特征,湿润、粘稠、较光滑、较透明、易挑取（菌体和基质结合不紧密），质地均匀、菌落各部位颜色一致、菌落较小等。,第二节 放线菌,放线菌（actinomycetes）是一类呈菌丝状生长、主要以孢子繁殖和陆生性强的原核生物。由于它与细菌十分接近，加上至今已发现的80余属（1992年）放线菌都呈革兰氏阳性，因此，也可以将放线菌定义为一类主要呈丝状生长和以孢子繁殖的革兰氏阳性细菌。,放线菌的分布,放线菌在自然界分布极广。它存在于土壤、河流、湖泊、海洋、空气、食品、动植物的体表和体内，以土壤中为最多。放线菌特别适宜生长在含水量低、有机物丰富和呈微碱性的土壤中。据测定，每克土壤中，放线菌的孢子
