复旦微生物学课件2- 原核生物的形态、构造和功能（1）

1第一章原核微生物的形态、构造和功能微生物学12研究形态构造的意义•入门的导向、研究的基础；•菌种分类鉴定的必要知识;•及时检测杂菌的有力依据；•提高菌种定向筛选的效率；•拓宽思路、求实创新的基础。2结构与功能相适应---生物学的基本观点3微生物（Acellularorganisms），如病毒非细胞型细胞型原核（微）生物（Prokaryotes）真核微生物（Eucaryoticmicroorganisms）通过1～3章的课堂教学，了解各种微生物，包括细菌、古生菌和真核微生物、病毒的基本结构特点（个体／群体）和生活特性，对细胞型/非细胞型微生物的多样性形成概念。微生物不是一个分类意义的名词3微生物类别4生物类群•原核（微）生物特点：细胞核无核膜包裹，只存在核区（nuclearregion)•原核生物Procaryotes：1969年美国生物学家魏泰克将各类原核生物归在一起成立原核生物界，五界学说提出（详见第十章）4原核生物界这一概念被放弃1977年美国沃斯根据16sRNA和18sRNA，提出三域学说5TreeofLife(DomainSystem)Prokaryotes（原核生物）Eukaryotes（真核生物)Macroorganisms三域学说BacteriaArchaeaEukarya细菌域古生菌域真核生物域6衣原体门革兰氏阳性菌蓝细菌门朊细菌/变形杆菌门放线菌门（Actinobacteria)支原体目（Mycoplasma)立克次氏体目（Rickettsia)教材10-10：建立在16sRNA序列基础上的细菌进化谱系树7古生菌的主要类群甲烷球菌甲烷栖热菌甲烷杆菌古生球菌嗜盐甲烷菌甲烷八叠球菌热原体甲烷螺菌盐杆菌盐球菌甲烷嗜热菌热网菌热变型菌热球菌硫化叶菌硫还原球菌KorarchaeotaCrenarchaeotaEuryarchaeota广古生菌泉古生菌古古生菌8细菌域包括：细菌放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣原体（三体）。8古生菌域（Archaea）细菌域（Bacteria）原核微生物第一章原核生物的形态、结构和功能9区分微生物研究范围、类别，比如放线菌与细菌、霉菌的区别。9重点掌握内容：各种细菌的基本特性，特点：壁、膜、质、内容物各种细胞的结构与功能：存在的合理性。难点：细胞壁的结构与功能10第一节细菌一、细菌个体的形态、结构及其功能（一）形态和染色（二）构造1、细菌细胞的一般构造（1）细胞壁（2）细胞膜（3）细胞质和内容物（4）核区2、细菌细胞的特殊结构二、细菌的群体形态1011细菌存在于适宜生长的环境条件:温度，湿度，pH，营养1.培养2.可观察的形态群体（菌落，菌苔）个体（显微镜）Howtofindanddetect?11（一）细菌个体的形态和染色12球状菌（coccus）杆状菌（rod）螺旋状（spirillum）（多见）基本形态（一）形态和染色12（一）细菌个体的形态和染色自然界中：杆菌球菌螺菌其他菌（到现在培养的菌）131、球状菌个体呈球形或椭圆形，细胞分裂后空间排列方式各异，作为分类依据。13（一）细菌个体的形态和染色依分裂面及分裂后相连否分：•单球菌、双、四、八、链、葡萄球菌14金黄色葡萄球菌Staphyloccocusaureus1415肺炎链球菌15Streptococcuspneumoniae162、杆状菌(bacillus)细胞呈杆状或圆柱形，粗细稳定，长度有较大变化。排列方式常因生长阶段和培养条件而发生变化，一般不作为分类依据。16（一）细菌个体的形态和染色•依细胞外形为主分：短杆、棒杆、梭杆、分枝、伏螺杆、竹节、链状、栅状、“八字状”、丝状17枯草芽胞杆菌Bacillussubtilis地衣芽胞杆菌Bacilluslicheniformis17产生抗活性物质，并具有独特的生物夺氧作用机制，能抑制致病菌的生长繁殖。整肠生18铜绿假单胞菌（绿脓杆菌）Pseudomonasaeruginosa18金黄色葡萄球菌铜绿假单胞菌药物敏感性试验19结核分枝杆菌Mycobacteriumtuberculosis1920炭疽病的病原菌----炭疽芽胞杆菌Bacillusanthraci2021梭菌肉毒梭菌Clostridiumbotulinum破伤风梭菌Clostridiumtetani22破伤风梭菌222323（一）细菌个体的形态和染色3、螺旋菌弧菌(vibrio)1环螺旋菌(spirillum)2~6环螺旋体菌(spirochaeta)6环菌体回转如螺旋，螺旋数目和螺距大小因种而异。鞭毛二端生。细胞壁坚韧，菌体较硬。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。菌体柔软，用于运动的类似鞭毛的轴丝位于细胞外鞘内。（spirilla）（一）细菌个体的形态和染色24弧菌(寄生性弧菌-----蛭弧菌)霍乱弧菌2425螺旋菌：2526菌体柔软，用于运动的类似鞭毛的轴丝位于细胞外鞘内。梅毒密螺旋体26产甲烷菌属超嗜热菌，杆状杆状、球状嗜盐菌古生菌细胞形态27形态与细菌域微生物类似，球状、杆状等281）柄杆菌（prosthecatebacteria）2）星形细菌（star-shapedbacteria）3）方形细菌（square-shapedbacteria）（Haloarcula盐盒菌属）4）异常形态4.特殊形态的细菌28291）柄杆菌（prosthecatebacteria）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，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能有效地吸附在颗粒表面，吸收有限的营养物；294.特殊形态的细菌304）异常形态出现的原因环境条件的变化：物理、化学因子的刺激培养时间过长阻碍细胞正常发育细胞衰老营养缺乏自身代谢产物积累过多异常形态正常形态环境条件恢复正常3031结核杆菌的正常形态结核杆菌的异常形态3132测量:显微测微尺表示：直径×长单位：μm细菌的大小（thesizeofbacteria）32（一）细菌个体的形态和染色0.5～1μm(直径)0.2~1μm(直径)×1~80μm(长度)0.3~1μm(直径)×1~50μm(长度)33菌名直径或宽×长/(μm×μm)乳链球菌0.5~1金黄色葡萄球菌0.8~1大肠杆菌0.5×(1~3)枯草芽孢杆菌(0.8~1.2)×(1.2~3)霍乱弧菌(0.3~0.6)×(1~3)细菌细胞的大小33341985年费氏刺尾鱼菌(Epulopisciumfishelsoni)(80μm×200~600μm)体积比大肠杆菌大100万倍（1985年发现）费氏刺尾鱼菌草履虫较大细菌3435德国Schulz等1997年在非洲西部大陆架土壤中发现的，以海底散发的H2S为生。纳米比亚嗜硫珠菌Thiomargaritanamibiensis细胞直径0.32～1mm(迄今发现最大的细菌！)最大细菌3536Science,Vol284,Issue5413,493-495，199936胞内约98％的空间被富含硝酸盐的液泡所占据，液泡中的硝酸盐则被用作硫氧化的电子受体，以产生能量。其体积比E.fishelsoni还大100倍。充满硫粒的细胞质层则环绕在液泡的周围,厚度在0.5-2.0mm37例:Escherichiacoli,E.coli,Escherichiasp.K12，Escherichiasp.，Escherichiaspp.,and“thegenusEscherichia”属名可用缩写，但种名不能缩写属名可以单独用，但种名必须与属名一起用属名和种名必须要用斜体，当手写时需用下划线文章中首次用学名时需要用全称，第二次开始属名可以用缩写（但必须与种名一起用）。如果用缩写后可能与其它属引起混淆，就不能用缩写。EscherichiacoliK12属名种名菌株名微生物命名（拉丁文）38Escherichiacoli大肠（埃希氏）杆菌Bacillusanthracis炭疽杆菌rod-shaped(bacilli;bacillus;杆菌)39Pseudomonasaeruginosa绿脓杆菌(铜绿假单胞菌）俗名学名40Staphylococcusaureus金黄色葡萄球菌Enterococcusfaecium粪肠球菌spherical(coci;coccus;球菌)41Vibriocholerae霍乱弧菌42Borreliaburgdorferi布氏疏螺旋体Treponemapallidum苍白密螺旋体（梅毒密螺旋体）43第一节细菌一、细菌的形态、结构及其功能（一）形态和染色（二）构造1、细胞的一般构造（1）细胞壁1）G+细菌的细胞壁2）G-细菌的细胞壁3）革兰氏染色•4）抗酸细菌的细胞壁•5）古细菌的细胞壁•6）缺壁细菌43第一节细菌44细菌细胞的结构特殊构造：部分细菌具有的或一般细菌在特殊环境下才有的构造一般构造：一般细菌都有的构造4445（二）细胞的结构（1）细胞壁A、概念：细胞壁（cellwall）位于细胞最外的一层厚实、坚韧的外被）－－（位于细胞表面，内侧紧贴细胞膜的一层较为坚韧，略具弹性的细胞结构。）细胞壁4546（1）细胞壁B、研究、证实细胞壁的方法：细菌超薄切片的电镜直接观察；适当的质、壁染色，可以在光学显微镜下看到细胞壁；机械法破裂细胞后，分离得到纯的细胞壁；制备原生质体，观察细胞形态的变化；46制备原生质体后，可以证明细胞壁存在；47（1）细胞壁C、细胞壁的功能：固定细胞外形和提高机械强度；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)474848为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需；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，保护细胞免受消化酶和链霉素等有害物质的损伤；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物质基础；C、细胞壁的功能：（1）细胞壁49多数细菌基本成分是肽聚糖（Peptidoglycan)但是G-、G+和古生菌中还有自己的特点。D、细胞壁的化学组成与结构：（1）细胞壁49501）G+细菌的细胞壁特点：肽聚糖层厚度大（20~80nm）细胞壁化学组分简单，一般只含90%肽聚糖和10%磷壁酸。5051肽聚糖脂磷壁酸细胞膜G＋磷壁酸1）G+细菌的细胞壁①肽聚糖(peptidoglycan)②磷壁酸（teichoicacid）又称粘肽(mucopeptide)、胞壁质(murein)或粘质复合物(mucocomplex)，是细菌细胞壁中的特有成分。结合在G+细菌细胞壁上的一种酸性多糖5152肽聚糖肽聚糖四肽尾肽桥N-乙酰葡糖胺（G）N-乙酰胞壁酸（M）①肽聚糖：厚20~80nm，由几层至25层左右的网格状分子织成的网套覆盖在整个细胞上521）G+细菌的细胞壁53肽聚糖单体组成双糖单位四肽尾肽桥原核生物所特有的己糖革兰氏阳性细菌肽聚糖的立体结构（片段）53GM54四肽尾由四个氨基酸分子按L型与D型交替方式连接而成双糖单位中的β-1,4-糖苷键很容易被溶菌酶(lysozyme)所水解，从而引起细菌因肽聚糖细胞壁的“散架”而死亡。肽桥起着连接前后两个四肽尾分子的“桥梁”作用。青霉素54p144（第五章新陈代谢）青霉素—D-丙氨酰-Ｄ丙氨酸结构类似物，抑制转肽55G+肽聚糖网格状结构5556肽桥（肽间桥）目前所知的肽聚糖已超过100种,在这一“肽聚糖的多样性”中,主要的变化发生在肽桥上。在金黄色葡萄球菌中，肽桥为甘氨酸五肽。5657磷壁酸是G+细菌细胞壁上特有的化学成分，主要分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。②磷壁酸(teichoicacid)p18a，核糖醇磷酸b，甘油磷酸5758与肽聚糖分子间进行共价结合，含量随培养基成分而改变，一般占细胞壁质量的10%，有时接近50%。磷壁酸种类由甘油磷酸链分子与细胞膜上的磷脂进行共价结合后形成。其含量与培养条件关系不大。壁磷壁酸膜磷壁酸/脂磷壁酸5859磷壁酸的主要生理功能1.通过负电荷浓缩Mg2+，