微生物2原核微生物王莹

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1、原核微生物,王莹 微生物教研室,蓝细菌,微藻,原生动物,病毒,细菌,真菌,原核微生物的类群,细菌（真细菌）,细菌的形态和大小,细菌细胞的结构与功能,细菌的繁殖,放线菌,放线菌的形态、大小和结构,放线菌的繁殖,放线菌的菌落,古生菌,蓝细菌,其它几种原核微生物,立克次体,衣原体,支原体,螺旋体,细菌的致病性,放线菌的细胞结构,细菌（bacteria）是一类具有细胞壁，以无性二分裂方式进行繁殖的原核细胞型微生物。,一、细菌的形态和大小,使用目镜测微尺和镜台测微尺在显微镜下测量,1. 细菌的大小,球菌：直径； 杆菌：宽 长 螺旋菌：宽 长,细菌细胞的大小,球状：球菌 杆状：杆菌 螺旋状：螺形菌,2.

2、细菌的形态,(1). 球菌(coccus）,菌体呈球形或近似球形,以典型的二均分裂方式繁殖,分裂后产生的新细胞常保持一定的空间排列方式.根据细胞分裂的方向及分裂后的各子细胞的空间排列状态不同,可将球菌分为以下几种: 单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌、葡萄球菌等。,a.单球菌（single coccus) 分裂后的细胞分散而单独存在的球菌. 如尿素微球菌(Micrococcus ureae),b.双球菌(Diplococcus) 分裂后两个球菌成对排列的为双球菌. 如肺炎双球菌 (Diplococcus pneumoniae),c.链球菌(Streptococcus) 分裂是沿一个平面

3、进行，分裂后细胞排列成链状. 如乳链球菌 （Streptococcus lactis）,d.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）,e.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),f.葡萄球菌(staphylococcus) 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),(2). 杆菌（bacillus）,杆菌是细菌中种类最多的类型，因菌种不同，菌体细

4、胞的长短、粗细等都有所差异。 短杆菌、长杆菌、棒杆菌、梭状、梭杆状、月亮状、分支状、竹节状等。,短杆菌,长杆菌,梭状芽胞杆菌,一般情况下,同一种杆菌的宽度比较稳定,但它的长度经常随培养时间、培养条件的不同而有较大的变化。 杆菌举例： 大肠杆菌（Escherichia coli） 枯草芽胞杆菌（Bacillus subtilis） 北京棒杆菌（Corynebacteriun Pekinensis） 苏云金芽胞杆菌（Bacillus thuringiensis）, Two bacilli together - Diplobacilli Chains of bacilli are called St

5、reptobacilli Palisades - Rods side by side or in X, V or Y figures,杆菌排列状态,杆菌端部特征,螺旋状的细菌称为螺旋菌。 根据其弯曲情况分为： 弧菌(vibrio)：螺旋不满一圈，菌体呈弧形或逗号形; 例：霍乱弧菌、逗号弧菌 螺旋菌(spirillum)：螺旋满26环，螺旋状; 例：干酪螺菌 比较：螺旋体(spirochaeta)：旋转周数在6环以上，菌体柔软。 例：梅毒密螺旋体,(3). 螺旋菌（spirillum）,螺旋菌,弧菌,螺旋体,柄细菌、肾形菌、臂微菌、网格硫细菌、贝日阿托氏菌(丝状)、具有子实体的粘细菌等是特殊形态

6、的细菌。,细菌特殊形态,丝状的亮发菌,长有附属丝的红微菌,二、细菌细胞的结构,基本结构 （所有细菌细胞 都具有） 特殊结构 （部分细菌细胞 所特有）,细胞壁 细胞膜 细胞质及内含物 核物质,荚膜 芽孢 鞭毛 菌毛,原生质体,1.细胞壁（cell wall）,除支原体外，所有原核生物都有细胞壁，是细胞膜外具有一定硬度和韧性的壁套。 (1)作用 维持菌体固有形态，对细胞起保护作用。 作为细胞内外物质交换的第一屏障。 能阻止胞外大分子物质或颗粒状物质的通过，而不妨碍溶液和小分子或小颗粒的进入。 决定细菌的抗原性、致病性和对噬菌体的特异敏感性。 对具有鞭毛的细菌来说，细胞壁的存在是鞭毛运动的 必要条件

7、，即细胞壁对鞭毛的运动起着力学支点的作用。 正常的细胞分裂所必需。,(2)基本结构 细胞壁主要是由肽聚糖（peptidoglycan）组成，此外还含有磷壁酸、脂多糖等特殊成分。 依据细胞壁的结构与化学组成不同，革兰氏染色法将细菌分为革兰氏阳性细菌（G+）和革兰氏阴性细菌（G-）,（1） 双糖单位： GM重复交联构成骨架 （2） 短肽侧链： 4个aa组成 L-丙氨酸(Ala) D-谷氨酸(Glu) L-赖氨酸(Lys) 二氨基庚二酸 D-丙氨酸(Ala) 短肽连接在N-乙酰胞壁酸上 （3） 肽桥： 金黄色葡萄球菌(S.aureus) G+：5个甘氨酸(Gly)构成的短肽 大肠杆菌(E.coli)

8、 G-: 无，短肽直接相联,革兰氏阳性细菌肽聚糖单体,革兰氏阴性细菌肽聚糖单体,肽聚糖网格状结构,细胞壁的基本骨架肽聚糖,G+和G-肽聚糖,青霉素对细胞壁的作用,与转肽酶结合，使该酶失活，抑制了侧链末端的丙氨酸与五肽桥的连接，破坏了细菌细胞壁的完整性（即抑制肽聚糖合成最后阶段的交联作用转肽反应，对G+和G-都一样），故仅对生长着的菌有效，主要是G+菌。,青霉素作用位点,溶菌酶对细胞壁的作用,可切断NAM和NAG之间 的-1，4-糖苷键，引 起细菌裂解。 对G菌，在EDTA存 在下，受溶菌酶作用。 溶菌酶处理后的菌细 胞应保存在弱高渗 （0.1-0.2M）蔗糖液中。,溶菌酶作用位点,细菌细胞壁的

9、结构,革兰氏阳性菌细胞壁：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DAla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。,G+细胞壁特有成分,磷壁酸（teichoic acid） 结合环境中的某些阳离子，如Mg+，Ca+，提高细胞膜表面酶活性 构成细胞壁的表面抗原成分 噬菌体吸附的特异性受体 调节细胞自溶 与细菌致病性有关：黏附性,细菌细胞壁的结构,革兰氏阴性菌细胞壁：分内壁层和外壁层。,内壁层：紧贴胞膜,仅由12层肽聚糖分子构成,占细胞壁干重5-10%,无磷壁酸。,外壁层：位于肽聚糖层的外部

10、。 脂多糖; 脂蛋白、 包括: 蛋白质层: 基质蛋白、 外壁蛋白; 磷脂.,G-细胞壁特有成分,脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）： 多糖部分:核心多糖 O-多糖(抗原成分,O抗原) 类脂部分:类脂A(内毒素成分) 结合环境中的某些阳离子，如Mg+，Ca+，提高细胞膜表面酶活性 与细菌致病性有关（内毒素）：类脂A的致热作用 o-抗原构成细胞壁的表面抗原成分 噬菌体吸附的特异性受体,细菌的染色法,活菌染色,简单染色法,抗酸染色,普通染色,特殊染色,正染色,负染色,死菌染色,细菌染色,复杂染色法,芽孢染色法,细胞壁染色法,鞭毛染色法,革兰氏染色,丹麦学者C.Gram（革兰）

11、于1884年发明了一种鉴别 不同类型细菌的染色方法。,革兰氏染色,革兰氏染色与细胞壁：,1、用碱性染料结晶紫对菌液涂片进行初染,2、用碘溶液进行媒染，其作用是提高染料和细 胞间的相互作用从而使二者结合得更牢固。,3、用乙醇或丙酮冲洗进行脱色。在经历脱色后 仍将结晶紫保留在细胞内的为革兰氏阳性细 菌，而革兰氏阴性细菌的结晶紫被洗掉，细 胞呈无色。,4、用一种与结晶紫具有不同颜色的碱性染料对 涂片进行复染。例如沙黄，它使原来无色的 革兰氏阴性细菌最后呈现桃红到红色，而革 兰氏阳性细菌继续保持深紫色,G+菌和 G-菌细胞壁的结构和化学组成 结构 化学组成 G+菌 厚(3080nm)、 肽聚糖，占胞壁

12、重量的60-90% 结构致密均匀 磷壁酸 细胞壁与细胞膜外层紧密相连 G-菌 薄(1520nm)，结构复杂 分为两层 外膜 双层类脂 脂多糖(LPS) 、多糖、蛋白质 内层 肽聚糖，无磷壁酸 细胞壁的外膜与细胞膜 水解酶；结合蛋白；化学受体 之间存在明显的壁膜间隙,革兰氏染色的机制 细菌的不同显色反应是由于细菌细胞壁对乙醇的通透性和抗脱色能力的差异，主要在于细胞壁的结构和特殊化学组成。 G+菌 G-菌 结晶紫(CV) 初染 紫色 紫色 碘液(I) 媒染 紫色 紫色 形成不溶性复合物 (CV-I复合物） (CV-I复合物） 酒精 脱色 保持紫色 脱去紫色 （乙醇使厚的肽聚糖层脱水， （乙醇处理不

13、但破坏了胞壁外 导致孔径变小，由于 CV-I 膜，还可能损伤肽聚糖层和 复合物分子太大，不能通过 溶解脂质，被乙醇溶解 CV-I 细胞壁。） 复合物从细胞中渗漏出来，） 番红 复染 紫色 红色,Gram Stain,细胞壁缺陷型细菌,实验室或宿主体内形成,在自然界长期进化中形成支原体,缺壁突变L型细菌,人工去壁,基本去尽原生质体 (G),部分去除圆球体(G),共同点：细菌呈球形、对渗透压敏感、对噬菌体不敏感、即使有鞭毛，也不能运动。,（1）L型细菌（L-form bacteria）,细菌在某些环境条件下（实验室或宿主体内）通过自发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷变异型。1935年，因英国李斯

14、德（Lister）预防研究所首先发现而得名。 最早发现的L型细菌是念珠状链杆菌（Streptobacillus moniliformis），随后，在大肠杆菌、变形杆菌、葡萄球菌、链球菌、分枝杆菌和霍乱弧菌等20多种细菌中均有发现。 一般认为L型细菌可能与针对细胞壁的抗菌治疗有关。 J Int Med Res 2005;33 (1):1-20,对渗透压敏感，在固体培养基上形成“油煎蛋”似的小菌落（直径在0.1mm左右）。,（2）原生质体（protoplast）,用溶菌酶处理或在含青霉素的培养基中培养细菌，抑制新生细胞壁合成而形成的仅由一层细胞膜包裹的、圆球形、对渗透压变化敏感的细胞，一般由G细菌形成。,对环境条件变化敏感，低渗透压、振荡、离心甚至通气等都易引起其破裂；,有的原生质体具有鞭毛，但不能运动，也不被相应噬菌体所感染；,在适宜条件（如高渗培养基）可生长繁殖、形成菌落，形成芽胞及恢复成有细胞壁的正常结构；,比正常有细胞壁的细菌更易导入外源遗传物质，是研究遗传育种及细胞融合的良好实验材料。,特点,（3）圆球体（spheroplast）,又称原生质球。采用上述同样方法，对G细菌处理后而获得的残留部分细胞壁（外膜层）的