25微生物学 细菌 原核微生物 课件

Chapter2ProcaryoticmicroorganismortheProtokaryotesSection1Theshapes,structureandfunctionSection2diversityandclassificationforprokaryotesSection3IntroductiontoothersomeprokaryoticgroupexceptbacteriaWhatisprokaryote?Procaryoticcellsarethesmallestandsimplestcells,representativeprocaryotesincludebacteriaandarchaea,bothofwhichlackanucleusandorganellesonlycontaingeneticmaterialinasinglechromosome,andribosomesforsynthesizingproteins.Mostbacteriafallwithinarangefrom0.2to2.0μmindiameterandfrom2to8μminlength.Theyhaveafewbasicshapes-sphericalcoccus(plural,cocci,meaningberries),rod-shapedbacillus(plural,bacilli,meaninglittlestaffs),andspiral.cm=10-2metermm=10-3meterμm=10-6meternm=10-9meterSection1TheShape,structureandfunctionofbacteriaTheshapeandsizeofBacteriaArrangementofSphericalBacterialCellsdiplococcistreptococcitetracoccisarcinaestaphylococciSphericalcoccusBacillidivideonlyacrosstheirshortaxis,sotherearefewergroupingsofbacillithanofcocci.Rod-shapedbacteriaDiplobacillistreptobacilliSinglebacillusCoccobacillusVibrio,SpirillumandSpirochete（弧菌、螺菌、螺旋体）Somebacteriaareshapedlikelongrodstwistedintospiralsorhelices;theyarecalledvibrios(likecommasorincompletespirals),spirillaifrigidandspirocheteswhenflexable.vibriospirillumspirocheteSpecialshapeofbacteriaThestructureandfunctionofbacterialcellStructureofaprokaryoticcellTEMofprokaryoticcellCellWall——StructureandFunction细胞壁：是位于细胞最外的一层厚实、坚韧的外被，主要由肽聚糖（Peptidoglycan）构成，有固定外形和保护细胞等多种功能。通过染色、质壁分离或在光学显微镜下观察制备的原生质体，可证实细胞壁的存在；用电子显微镜观察细菌超薄切片等方法，更可确证细胞壁的存在。Protoplast（原生质体）：在人工条件下用溶菌酶除尽原有细胞壁或用青霉素抑制细胞壁的合成后，所留下的仅由细胞膜包裹着的脆弱细胞，一般由革兰氏阳性菌形成。Sphaeroplast（原生质球）：还残留部分细胞壁的原生质体，一般由革兰氏阴性细菌所形成。L-formbacterium（L型细菌）：专指那些在实验室中通过自发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺损菌株。Mycoplasma（支原体）：是一类无细胞壁的原核生物，也是整个生物界中尚能找到的能独立营养的最小型生物。GramStaining（1884）Themajorlinkmodeofpeptidoglycanmolecules1Staphylococcusaureus2Micrococcuslulens3Corynebacteriumpoinsettiae4EscherichiacoliApeptidetaillinklinkageformBpeptidelinkExamples4thaminoacid-(Gly)53rdaminoacidS.aureus(G+)14thaminoacid-(peptides)1~2-bridge3rdaminoacidM.luleus(G+)24thaminoacid-D-Lys-bridge2ndaminoacidC.poinsettiae(G+)34thaminoacid-CO.NH-3rdaminoacidE.coli(G-)4Teichoicacid（磷壁酸）：是革兰氏阳性细菌细胞壁所特有的成分。有两种类型，壁磷壁酸，与肽聚糖分子间发生共价结合；膜磷壁酸，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。主要生理功能：①因带负电荷，故可与环境中的Mg2+等阳离子结合，提高这些离子的浓度，以保证细胞膜上一些合成酶维持高活性的需要；②保证革兰氏阳性致病菌（如A族链球菌）与其宿主间的粘连（主要为膜磷壁酸）；③赋于革兰氏阳性菌以特异的表面抗原；④提供某些噬菌体以特异的吸附受体。Lipopolysaccharide（LPS，脂多糖）：革兰氏阴性细菌特有的结构，是位于细胞壁最外层的一层较厚（8～10nm）的类脂多糖类物质，由类脂A、核心多糖和O-特异侧链三部分所组成。脂多糖要维持其结构的稳定性需要足量Ca2+的存在。主要功能：①是革兰氏阴性细菌致病物质——内毒素的物质基础；②与磷壁酸相似，也有吸附Mg2+、Ca2+等阳离子以提高这些离子在细胞表面的浓度的作用；③由于LPS结构的变化，决定了革兰氏阴性细菌细胞表面抗原决定簇的多样性；④是许多噬菌体在细胞表面的吸附受体。ProteinintheOuterWallofG-Bacteria革兰氏阴性细菌细胞壁的外壁层中的蛋白质：①基质蛋白（matrixprotein）：使外壁层具有分子筛的功能；②外壁蛋白（outermembraneprotein）：是一类特异性的运送蛋白或受体，可把较大的分子，例如维生素B12、麦芽寡糖、核酸降解物等输送入细胞内；③脂蛋白（lipoprotein）：使细胞壁的外壁层牢固地连接在由肽聚糖所组成的内壁层上。CellMembrane——StructureandFunctionPeriplasmicspace（周质空间）：又称壁膜空间。指位于细胞壁与细胞膜之间的狭窄间隙。革兰氏阳性细菌与阴性细菌细胞中均有。内含多种蛋白质，例如蛋白酶、核酸酶等各种解聚酶、运送某些物质进入细胞内的结合蛋白、以及趋化性的受体蛋白等。CytoplasmMesosome（间体）：由细胞膜内褶形成的一种管状、层状或囊状结构，为细菌特有，在革兰氏阳性细菌中较明显。一般位于细胞分裂部位或其邻近，其功能主要是促进细胞间隔的形成并与遗传物质的复制及分离有关。Ribosome（核糖体）：是合成蛋白质的场所，一般5个连在一起，形成聚核糖体。Cellinclusion（细胞内含物）：通常均为颗粒状GlycogenandStarchGrain（糖原和淀粉粒）PHB（聚β—羟丁酸）Matachromaticgranule（异染粒）CyanophycinandPhycocyanin（藻青素和藻青蛋白）Carboxylationbody（羧化体）Magneticcorpusculum（磁小体）Gasvacuoles（气泡）Inclusions•Metachromaticgranules(volutin)（异染粒）•Polysaccharidegranules（糖粒）•Lipidinclusions（脂类内含物）•Sulfurgranules（硫粒）•Carboxysomes（羧化体）•Gasvacuoles（气泡）•Magnetosomes（磁小体）•Phosphatereserves•Energyreserves•Energyreserves•Energyreserves•Ribulose1,5-diphosphatecarboxylaseforCO2fixation•Proteincoveredcylinders•Ironoxide(destroysH2O2)Nuclearbody（核质体）原核生物所特有的无核膜结构的原始细胞核，又称核区或拟核。用Feulgen染色法染色后，可以见到呈紫色的形状不定的核质体。是负载细菌遗传信息的物质基础。NucleoidsingrowingBacilluscellsAsectionofactivelygrowingE.coliSpecialStructureinCellsofBacteriaA.Capsule（荚膜）B.Flegellum（鞭毛）C.Pilus（菌毛）D.Endospore（芽孢）•Outsidecellwall•Usuallysticky•Acapsuleisneatlyorganized•Aslimelayerisunorganized&loose•Extracellularpolysaccharideallowscelltoattach•CapsulespreventphagocytosisCapsules（荚膜）——Glycocalyx（糖被）BacterialcellssectionedtoshowthetypesofglycocalycesFlagella•Outsidecellwall•Madeofchainsofflagellin•Attachedtoaproteinhook•Anchoredtothewallandmembranebythebasalbody•Fimbriaeallowattachment•PiliareusedtotransferDNAfromonecelltoanotherFimbriaviaPilusEndosporesClostridiumbotulinusC.butyricumC.aceticumC.tetaniC.putrificumBacillussubtilis,B.MycoidesB.PastturiiB.megateriumB.ThuringiensisB.AnthracisB.BotulinusB.cereusSpore-formingrodshapedbacteriaAlmostallSpore-formingbacteriaareGram+Clostridium–AnaerobicBacillus–AerobicSporulationandGerminationThemechanismofendosporesresistanttoheatReproductionofBacteriaSchizogenesisBinaryfissionTernaryfissionMultiplefissionBuddingBuddingbacteriaTheColonycolonylawnoneofmostIndexesforIdentificationandclassificationSection2Diversityandclassificationforprokaryotes•Classifitioncharacteristicsandmethodsforbacteria•ClassificationschemeClassifitioncharacteristicsandmethodsforbacteriazconformationcharacteristics