1微生物的形态和功能

第二章微生物形态和结构微生物在生物界的地位生物：无细胞结构生物—病毒具细胞结构生物：原核生物：真细菌、古细菌真核生物：真菌、藻类、原生动物、动物、植物真细菌与古细菌形态结构差别真细菌古细菌细胞壁（主）特有肽聚糖无真正肽聚糖细胞膜（次）酯键连接脂类醚键连接脂类一、细菌（bacteria）凡温暖、潮湿和富含有机物质的地方都有臭味粘水珠状混浊酸味滑鼻涕状液体沉淀浆糊状小白花气泡细菌与人关系有害（次）人生病，东西腐败有益（主）工（氨基酸、核苷酸、乙醇、有机酸）、农（杀虫菌剂、细菌肥料）、医（代血浆、医用酶类）、环保（生物降解）一、细菌（bacteria）1、细菌细胞的形态、大小和排列2、细菌细胞的结构3、细菌菌落的特征细菌细胞的形态、大小和排列染色P27形态P29排列P29大小P32（1）染色P27细菌小且透明——一般染色、光镜电镜为了避免染色对样品的破坏也有活体观察[但只能大体观察]对细菌一般观察、运动能力、生长过程中形态变化，通常需暗视野或相差显微镜细菌染色简单染色法正染色革兰氏染色法鉴别染色法芽孢染色法死菌抗酸性染色法负染色(衬托染色）荚膜染色法活菌美蓝或TTC（氧化三苯基四氮唑）等活菌染色简单染色法在载玻片上将悬浮液涂成一薄层→空气中干燥→火焰固定标本→染料涂在玻片上，冲洗，干燥→显微镜观察革兰氏染色法丹麦医生Gram1884年过程涂片—固定—结晶紫初染—碘液媒染—95%酒精脱色—蕃红（沙黄）复染—镜检结果紫色G＋革兰氏阳性菌红色G－革兰氏阴性菌意义几乎将所有细菌分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌分类鉴定重要指标，也可提供其他遗传信息枯草杆菌G＋大肠杆菌G－革兰氏染色示意图（2）形态P29基本形态：球形（球菌）杆状（杆菌）螺旋形（螺形菌）螺形菌弧菌菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈，形似“C”字或逗号，鞭毛偏端生。螺旋菌菌体回转如螺旋，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。螺旋体菌菌体柔软，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】细菌特殊形态柄细菌、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的细菌。影响细菌形态的因素培养时间、培养温度、培养基成分、浓度、pH值（3）细菌的排列方式P29球菌的排列方式单球菌如尿素微球菌双球菌肺炎双球菌链球菌乳链球菌无乳链球菌溶血链球菌四联球菌四联微球菌八叠球菌藤黄八叠球菌葡萄球菌金黄色葡萄球菌杆菌排列：单个、双杆状、链杆状（4）细菌大小P32细菌的大小测量单位是um一般都很小，µm、不同种，同种细菌在不同条件下大小差异很大。最小细菌：芬兰科学家发现的纳米细菌（直径仅为50nm，比最大的病毒更小一些，已知具有细胞壁的最小的细菌）最大细菌：德国科学家发现的纳米比亚硫磺珍珠（大小在0.1-0.3mm，有的可达0.75mm）一般：2000-4000个细菌并排能穿过绣花针上的小孔大肠杆菌直径0.5µm、长约2µm（120个大肠杆菌肩并肩地紧按在一起才有一根人发的粗细）。一般构造（基本结构）一般细菌都有的细胞壁、细胞膜、细胞质、核质、核糖体特殊构造部分细菌具有或一般细菌在特殊环境下才有的糖被、菌毛、鞭毛、芽孢【是重点】细菌的基本结构1)细胞壁定义P39细胞壁是位于菌体的外层，内侧紧贴细胞膜的一层无色透明，坚韧而有弹性的结构。细胞壁约占细胞干重的10%—25%2)细胞壁的功能P39细胞壁能固定细胞外形，提高机械强度细胞壁是细胞生长、分裂和鞭毛运动的必要条件，无壁时就丧失这些功能细胞壁能阻挡酶蛋白和某些抗生素等大分子进入细胞（分子量大于800者）细胞壁赋予细菌具有特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性3）化学组成及结构P40-45肽聚糖又称粘肽、胞壁质或粘质复合物由肽【短肽和4个氨基酸】与聚糖【N-乙酰葡萄糖胺（G）和N-乙酰胞壁酸（M）】两部分组成肽聚糖结构定义N-乙酰葡萄糖胺（G）和N-乙酰胞壁酸（M）以-1，4-糖苷键形成长链，在M上连接有由4个氨基酸组成的短肽，相邻长链上的短肽又相连，其中一条链的短肽第3位氨基酸与另一条链的短肽第4位氨基酸相连形成网络结构。肽聚糖差别G＋（金黄色葡萄球菌）G－（大肠杆菌）短肽组成L-Ala---D-Glu–-L-lys---D-AlaL-Ala---D-Glu---m-DAP---D-Ala短肽连接（Gly）5直接相连短肽连接程度几乎都相连（75%-100%）30%交联肽聚糖交联紧密程度强弱溶菌酶和青霉素-1，4-糖苷键对G＋和G－都有作用青霉素作用于G＋菌的转肽酶只对G＋菌有作用细胞壁结构及其它组成G+菌与G-菌细胞壁结构组成比较:细胞壁G+菌G-菌强度较坚韧较疏松厚度20-80nm8-11nm细胞壁层数1-2层可多达50层肽聚糖含量占细胞壁干重50-80%占细胞壁干重5-20%糖类含量约45%15%-20%脂类含量1%-4%11%-22%磷壁酸+-外膜（脂多糖）-+磷壁酸（垣酸，G+特有）位置上壁磷壁酸膜磷壁酸与肽聚糖共价连接与细胞膜上磷脂共价连接含量随培养条件变不随条件变成份上主要有甘油磷壁酸和核糖醇磷壁酸酪乳杆菌金黄色葡萄球菌和芽孢杆菌属磷壁酸的主要生理功能a、其磷酸分子带负电荷，可结合Mg2+,可提高需Mg2+合成酶的活性；b、储藏磷元素；c、避免被白细胞吞噬，具有抗补体作用；d、是G+菌重要的表面抗原成分；f、也是某些噬菌体吸附的受体；e、能调节细胞内自溶素的活力防止细胞自溶。脂多糖（LPS，G-特有）位置位于G－细胞壁最外层成分由类脂A—核心多糖—O-特异侧连磷脂类脂质A:内毒素生物活性主要组分,无种属特异性核心多糖:有属特异性脂多糖(LPS)退回退回O-特异侧连:G-菌的菌体抗原(O抗原),有种特异性（4）细胞壁与革兰氏染色P49回忆细胞壁结构回忆革兰氏染色细胞壁与革兰氏染色关系革兰氏染色细胞壁与革兰氏染色关系P49由于G＋G－细胞壁都带负电荷、都吸收碱性染料，结晶紫、碘液媒染时，G＋G－都吸收碱性染料，在细胞结合结晶紫碘液复合物酒精脱色时，G＋菌细胞壁厚，只有一层肽聚糖，又有短肽作肽桥且短肽几乎都相连，肽聚糖的强度高，整个细胞壁结构紧密，因此遇酒精时，结晶紫碘液阻留在细胞壁内；而G－酒精使外膜类脂溶解，只剩肽聚糖层，而G－肽聚糖层薄而松散，不能阻挡复合物逸出，细胞壁变成无色此时再用红色染料复染则G＋因已结合紫色染料难以吸咐红色染料而仍然成紫色，而G－菌则重新吸附红色染料由无色变红色5）古生菌的细胞壁P47-48除热原菌属没有细胞壁以外，其余都具有与真细菌功能相似的细胞壁没有真正的肽聚糖假肽聚糖细胞壁独特多糖细胞壁硫酸化多糖细胞壁糖蛋白细胞壁蛋白质细胞壁假肽聚糖细胞壁β-1,3糖苷键不被溶菌酶水解N-乙酰葡糖胺和N-乙酰塔罗糖胺糖醛酸交替连接而成，连在后一氨基糖上的肽尾由L-Glu、L-Ala和L-Lys三个L型氨基酸组成，肽桥则由L-Glu一个氨基酸组成。6）缺壁细菌P48-49缺壁突变——L-型细菌人工去壁基本去尽-原生质体部分去掉-球状体①原生质体G＋溶菌酶（＋青毒素）——没有细胞壁原生质体球形——渗透压敏感②球状体G－溶菌酶(＋螯合剂)——没有肽聚糖层，只剩外膜球形与原生质体相比，对外界环境有一定抗性。两者细胞壁缺陷所以细胞壁功能都丧失*已有细胞壁但人工对细胞壁进行处理，遗传型未变，适宜环境可恢复。③L-型细菌1935年英国Lister发现的自发突变形成的细胞壁缺陷细菌—L-细菌。其细胞膨大，对渗透压敏感，在固体培养基上形成油煎蛋似的小菌落，其遗传性状稳定。以后发现许多G＋与G－在实验室or宿主体内都可形成L-型。严格说：L-型细菌专指那些在实验室or宿主体内形成的遗传稳定细胞壁缺陷菌（2）细胞膜P50定义P50细胞膜的化学组成与结构模型P50功能P51间体P511）细胞膜定义P50细胞膜（cellmembrane）细胞质膜（cytoplasmicmembrane）质膜紧贴在细胞壁内侧包围着细胞质的一层柔软、脆弱、富有弹性的半透性薄膜，厚约7～8nm，由磷脂（占20%～30%）和蛋白质（占50%～70%）组成。2）磷脂双分子层的基本结构膜脂的运动----流动性温度引起侧链热运动脂双层平面的扩散跨膜扩散：“翻跟头3）细胞膜的生理功能：P51①选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送；②是维持细胞内正常渗透压的屏障；③合成细胞壁和糖被的各种组分（肽聚糖、磷壁酸、LPS、荚膜多糖等）的重要基地；④膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系，是细胞的产能场所；⑤是鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位；4）间体（中体）P51细胞质膜内褶而形成的囊状构造，其中充满着层状或管状的泡囊。多见于革兰氏阳性细菌。青霉素酶分泌、DNA复制、分配以及细胞分裂有关“间体”仅是电镜制片时因脱水操作而引起的一种赝像（3）细胞质和内含物P52细胞质定义：是细胞质膜包围的除核区以外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。细胞质不流动（真核流动）主要成分：核糖体70S，储藏物、多种酶类和中间代谢物、质粒等，少数有类囊体（蓝细菌）、羧酶体（自养细菌）、气泡、伴胞晶体等内含物P52细胞质内形状较大的颗粒状构造包括各种贮藏物和羧酶体、气泡等1）贮藏物P53不同的化学成分累积而成的不溶性沉淀颗粒，主要功能是贮存营养物A、聚β-羟丁酸（PHB）P53细菌特有贮存物它无毒,可塑,易降解，是医用塑料皿和外科手术针及缝线PHB类脂性质的碳源类贮藏物巨大芽孢杆菌（Bacillusmegaterium）在含乙酸或丁酸的培养基中生长时，细胞内贮藏的PHB可达其干重的60%。B、异染粒P53能将蓝色的碱性染料变为红紫色而得名。最早见于迂回螺菌，故称迂回体。白喉杆菌和结核分枝杆菌中极易见到，常排在菌体两端又称极体。在菌种鉴定上有一定意义，大小0.5~1.0μm是无机偏磷酸的聚合物。功能贮存磷元素和能量并可降低渗透压C、硫粒着色菌的硫小球紫色硫细菌巴氏许多硫细菌氧化还原硫的复合物形成硫粒或硫滴的形式贮存硫当环境中环境中还原性硫缺乏时,可被细菌重新利用。D、磁小体P54Fe3O4的晶体颗粒赋予细胞两极永久磁性细菌表现趋磁性2）羧酶体（羧化体）P54部分自养细菌多角形或六角形大小约10nm~噬菌体内含1，5-二磷酸核酮糖羧化酶，自养菌CO2固定中起作用。3）气泡P54许多光合营养型、无鞭毛运动的水生细菌中存在的充满气体的泡囊状内含物，大小为0.2～1.0μm×75nm，内由数排柱形小空泡组成，外有2nm厚的蛋白质膜包裹。功能：调节细胞比重以使细胞漂浮在最适水层中获取光能、O2和营养物质（4）核质体P54化学组成为DNA（主要）RNA（较少）组蛋白样蛋白质核质体（核区）P54无核膜、原核、拟核、核基因组无固定形态，一般环状双链DNA分子，只有少量蛋白与之结合。每个细胞所含核区数与该细菌的生长速度有关，一般1-4个，（复制生长时可能多个）一般单倍体，负载细菌遗传信息的物质基础细菌的特殊结构糖被鞭毛菌毛芽孢(5)糖被P601)定义包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质.2）种类3）成分P61主要成分多糖，多肽或蛋白质，尢以多糖居多——也叫胞外多糖。4）功能P615）与人关系P61糖被种类P60层次厚：(大)荚膜包裹在单个细胞上在CW上有固定层层次薄：微荚膜松散,未固定在壁上粘液层包裹在细胞群上菌胶团有无及性质的不同可用于菌种鉴定糖被种类介绍①（大）荚膜，具有一定外形厚约200nm，相对稳定附在细胞壁外，可通过液体振荡或离心得到（与细胞结合力差）②微荚膜具有一定外形厚约200nm以下，相对稳定附在细胞壁外，可通过液体振荡或离心得到（与细胞表面结合较紧）③粘液层：没有明显边缘，比荚膜疏松，可以向周围环境扩散，无法离心得到。④菌胶团：通常一个菌体外边一层荚膜。但有些细菌、荚膜物质相融合连成一体，组成共同的荚膜，多个菌体包含其中，称“菌胶团”。龋齿的形成龋齿的形成蔗糖蔗