第二章 微生物的类群

第二章微生物主要类群的形态、结构和功能主要内容微生物类群概述第一节细菌第二节放线菌第三节其他原核生物第四节酵母菌第五节霉菌第六节病毒微生物类群概述根据微生物的细胞结构可分为：真菌显微藻类原生动物微生物的种类细胞型微生物非细胞型微生物：病毒原核生物：（由原核细胞构成的）真核微生物（由真核细胞构成的）细菌放线菌肽聚糖、磷壁质生物性状原核微生物真核微生物核拟核，无核膜、核仁真正的核，有核膜、核仁DNA1条1至数条，与RNA、组蛋白核糖体70S(细胞器中)80S(细胞质中)细胞分裂二分裂有丝分裂,减数分裂有性生殖无有呼吸链细胞膜上线粒体上细胞器无线粒体、高基体、内质网等细胞壁成分多聚糖,几丁质大小1～10μm10～100μm原核微生物与真核微生物区别原核细胞真核细胞第一节细菌一、细菌的形态二、细菌细胞的大小三、细菌的细胞构造四、细菌的繁殖方式细菌的群体形态细菌的个体形态构造及其功能细菌的三种基本形态:球状、杆状和螺旋状一.细菌的形态螺旋菌杆菌球菌自然界中哪种最多？最多其次最少(1)单球菌分裂后的细胞分散而单独存在的球菌.如尿素微球菌(Micrococcusureae)单球菌(2)双球菌分裂后两个球菌成对排列的为双球菌.如肺炎双球菌(Diplococcuspneumoniae)双球菌(3)链球菌分裂是沿一个平面进行，分裂后细胞排列成链状.如乳链球菌（Streptococcuslactis）链球菌链球菌链球菌(4)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（Micrococcustetragenus）四联球菌(5)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（Sarcinaureae)八叠球菌(6)葡萄球菌分裂面不规则，多个球菌聚在一起，像一串串葡萄。如金黄色葡萄球菌（Staphylococcusaureus)葡萄球菌葡萄球菌球菌的分裂方式2.杆菌杆菌是细菌中种类最多的类型,因菌种不同,菌体细胞的长短、粗细等都有所差异。短杆菌长杆菌梭状芽孢杆菌大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌的培养特征棒状杆菌大肠杆菌梭状芽孢杆菌（腐肉中毒）螺旋菌弧菌螺旋体3、螺旋菌螺旋菌的排列方式弧菌螺菌螺旋体弯曲〈12≦弯曲≦6螺旋菌细菌的特殊形态二、细菌的大小测量方法：测微尺长度单位：微米表示方法：球菌：直径杆菌：长*宽螺菌：长*宽三、细菌的细胞结构细菌的细胞结构基本结构:（一般结构）特殊结构:可变结构指一般细菌都有的结构，例如细胞壁、细胞膜、细胞质、核质体和内含物等指某些细菌在生长的特定阶段所形成的结构，例如，芽细菌细胞结构鞭毛菌毛性菌毛芽孢微荚膜荚膜粘液层糖被特殊构造细胞壁细胞膜间体核区内含物一般构造3.细菌细胞的结构核糖体①②③④⑤⑥（一）细菌细胞的基本结构1、细胞壁细胞壁是位于菌体的最外层，内侧紧贴细胞膜的一层无色透明，坚韧而有弹性的结构。（1）细胞壁的功能维持菌体外形；协助鞭毛运动；保护细胞免受外力损伤；为正常细胞分裂所必需；阻止有害物质进入细胞；与细菌的抗原性．致病性和对噬菌体的敏感性密切相关。（2）细胞壁的化学组成与结构革兰氏染色法细胞壁化学组成与结构革兰氏染色的机理①革兰氏染色法：革兰氏染色法是细菌细胞的复合染色法，由丹麦医生HansChristianGram于1884年创立。基本步骤：涂片固定——结晶紫初染1min——碘液媒染1min——95%乙醇脱色0.5min——番红复染2min结果:革兰氏阳性菌——紫色G+革兰氏阴性菌——红色G﹣ABBBABAA（1）初染（结晶紫60S）革兰氏染色程序和结果ABBBABAA革兰氏染色程序和结果（2）媒染剂（碘液60S）ABBBABAA革兰氏染色程序和结果（3）脱色（95%乙醇30S）ABBBABAA革兰氏染色程序和结果（4）复染（蕃红120S）A：革兰氏阳性细菌G+B：革兰氏阴性细菌G﹣（1）初染（结晶紫60S）（2）媒染剂（碘液60S）（3）脱色（95%乙醇30S）（4）复染（蕃红120S）细胞壁的结构（G+细菌与G﹣细菌细胞壁构造的比较）革兰氏阳性细菌（G+）革兰氏阴性细菌（G﹣）肽聚糖肽聚糖外膜1）革兰氏阳性菌的细胞壁G+菌细胞壁是一层，厚约20～80nm，由肽聚糖网架结构填充磷壁质和少量脂类组成。其中肽聚糖含量高，约占细胞壁重的40%～90%，且网状结构致密。肽聚糖（peptidoglycan）：由N-乙酰葡萄糖胺(NAG)、N-乙酰胞壁酸(NAM)和短肽聚合而成的多层网状结构的大分子化合物（图2-5）。磷壁酸：为多元醇（核糖醇或甘油）和磷酸的复合物。根据多元醇的种类不同可分为核糖醇型磷壁质和甘油型磷壁质两类。一般只有G+菌的肽聚糖层网架结构中填充有磷壁酸。2）革兰氏阴性菌的细胞壁G-菌细胞壁分两层，厚约10nm,外层为脂蛋白和脂多糖层，内层为肽聚糖层。肽聚糖含量低，约占细胞壁干重的5%～10%，且网状结构疏松。②细胞壁的化学组成成分占细胞壁干重的%革兰氏阳性细菌革兰氏阴性细菌肽聚糖磷壁酸类脂质蛋白质含量很高（30~95）含量较高（50）一般无（2）无含量很低（5~20）无含量较高（~20）含量较高革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌细胞壁成分比较细菌细胞壁的结构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D—Ala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。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1—2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。脂多糖;脂蛋白、包括:蛋白质层:基质蛋白、外壁蛋白;磷脂.革兰氏染色原理：第一步：结晶紫使菌体着上紫色第二步：碘和结晶紫形成大分子复合物，分子大，能被细胞壁阻留在细胞内。第三步：酒精脱色，细胞壁成分和构造不同，出现不同的反应。G+菌：细胞壁厚，肽聚糖含量高，交联度大，当乙醇脱色时，肽聚糖因脱水而孔径缩小，故结晶紫-碘复合物被阻留在细胞内，细胞不能被酒精脱色，仍呈紫色。Gˉ菌：肽聚糖层薄，交联松散，乙醇脱色不能使其结构收缩，因其含脂量高,乙醇将脂溶解，缝隙加大，结晶紫-碘复合物溶出细胞壁，酒精将细胞脱色，细胞无色，沙黄复染后呈红色。2细胞质膜主要由磷脂双分子层和蛋白质构成。磷脂分子极性头非极性尾细胞膜的生理功能：控制细胞内外物质的运送、交换；维持细胞内正常的渗透压；参与合成膜脂、细胞壁各种组分和荚膜；参与产能代谢；分泌功能；3间体是质膜向内延伸的膜结构，它是一种由细胞膜内褶而形成的囊状构造，其内充满着层状或管状的泡囊。推测可能有如下一些功能：①相当于真核细胞的线粒体；②相当于真核细胞的内质网；③与细胞壁的合成有关；④可能与核分裂有关。比较原核细胞的核区与真核细胞的细胞核（1）核区（nuclearregion）蓝细菌细菌思考：为什么通过革兰氏染色G+呈兰色，G-呈红色？①脱色剂----95%乙醇为脂溶剂破坏G﹣的外膜、肽聚糖层和细胞质膜，于是被乙醇溶解的结晶紫和碘的复合物从细胞中渗漏出来，当再用藩红复染时，显现红色。②但在G+细胞中，乙醇使厚的肽聚糖层脱水，导致孔隙变小，由于结晶紫和碘的复合物分子较大，不能通过细胞壁，保持紫色。二）细菌细胞的特殊结构：1鞭毛1）概念：某些微生物表面由细胞内生出的细长、波曲的蛋白质附属物。2）鞭毛的观察：从固体培养基上的菌落形态判断光学显微镜（悬滴法）光学显微镜特殊鞭毛染色电镜半固体穿刺培养单根一束单端单根一束双端端生周生侧生鞭毛的着生方式3.鞭毛的着生方式2荚膜：根据糖被的形状和厚度的不同，将荚膜分为四类：(大）荚膜：有些细菌在一定条件下向细胞表面分泌的一层具有一定外形，相对稳定地附着在细胞壁外，厚度：＞0.2µm的粘液状物质。微荚膜：粘液状物质较薄，厚度：＜0.2µm，与细胞表面牢固结合。粘液层：粘液物质没有明显的边缘，比荚膜松散,可向周围环境中扩散,增大黏性。菌胶团：包裹在细胞群体上的胶状物质。荚膜折光率低，可进行负染色在光镜下观察。产荚膜的细菌，在固体培养基上形成的菌落表面湿润、有光泽、边缘光滑，称为光滑型（S型）菌落；不产荚膜的细菌，在固体培养基上形成的菌落表面干燥、粗糙，称为粗糙型（R型）菌落。光滑型（S型）菌落粗糙型（R型）菌落荚膜的观察：荧光显微镜负染色特殊染色荧光显微镜下的荚膜1、荚膜富含水分，可保护细胞免于干燥；2、能抵御吞噬细胞的吞噬；3、为主要表面抗原（K抗原），是有些病原菌的毒力因子；4、能保护菌体免受噬菌体和其他物质（溶菌酶和补体）的侵害；5、是某些病原菌必须的粘附因子；6、贮藏养料，是细胞外碳源和能源的储备物质荚膜的生理功能应用：荚膜也可以成为有价值的材料。如：葡聚糖荚膜已用于生产代血浆的主要成分——右旋糖酐和葡聚糖凝胶制剂；从野菜黄单胞菌荚膜提取黄原胶，它是优良的食品添加剂，又是石油开采中优良的压浆剂；用产菌胶团的菌进行污水处理等；通过荚膜的血清学反应进行细菌鉴定（荚膜膨胀试验）。危害：食品变质发粘；增强致病力；造成严重龋齿等。荚膜与生产实践的关系3芽孢概念：某些细菌生长到一定阶段或在一定环境条件下，细胞的正常生长和分裂停止，细胞内细胞质浓缩，逐步行成一个圆形、椭圆形或圆柱形的，含水量极低,抗逆性极强的休眠体，称为芽孢。芽孢成熟后可自行从芽孢囊中释放出来。因芽孢的形成都是在细胞内，故又称内生孢子。芽孢芽孢囊在杆菌中能形成芽孢的种类较多，在球菌和螺旋菌中只有少数菌种可形成芽孢。产生芽孢的几个属：芽孢杆菌属梭状芽孢杆菌属芽孢八叠球菌属能形成芽孢的细菌种类芽孢的结构芽孢的外壁层厚而致密，主要成分为脂蛋白，通透性差,不易着色。核心含有大量的DNA、RNA、蛋白质酶等物质，还含有2,6—吡啶二羧酸（DPA）,DPA是芽孢特有的成分。一般以DPA—Ca的形式存在。皮层主要含芽孢肽聚糖、DPA—Ca，皮层体积大，比较致密。芽孢平均含水量低,约40%.芽孢的组成和结构芽孢有多层结构，主要包括孢外壁、芽孢衣、皮层和核心：轴丝形成形成前芽孢前芽孢隔膜形成前芽孢发育成熟芽孢形成芽孢囊裂解4、芽孢的形成过程★1、对高温、干燥、辐射、化学药物有强大的抵抗力。★2、含水量低、壁厚而致密，通透性差,不易着色，折光性强。★3、芽胞内新陈代谢几乎停止，处于休眠状态，但保持潜在萌发力。★4、一个芽孢萌发只产生一个营养状态的细胞。芽孢的特性芽孢的本质即不是细菌生活周期的必经阶段，也不是细菌繁殖的一种形式，又不是对环境的消极反应，而是一种生命形式，一种独立的休眠体。研究芽孢的意义：1、分类鉴定2、保存菌种3、分离菌种4、生物杀虫5、灭菌标准四、细菌的繁殖无性繁殖——二分裂法•裂殖后形成子细胞与母细胞大小相等，称为同形裂殖，裂殖后形成子细胞与母细胞大小不相等，称为异形裂殖。DNA结合位点分子生物学研究表明：二分裂时，细菌DNA分子先复制，接着形成横隔，最后子细胞分离。细菌的群体形态(1)菌落形态菌落的大小(mm)形状:隆起形状:边缘:(2)斜面菌苔特征(3)液体培养特征Streptomycescoelicolor-1铜绿假单孢粘质沙雷氏菌沙门氏菌费氏志贺氏菌第二节放线菌本节提要：放线菌的概述放线菌的形态构造放线菌的繁殖放线菌的菌落特征放线菌的主要属放线菌是一类介于细菌和真菌之间的单细胞生物.一方面,放线菌的细胞构造和细胞壁的化学组成与细菌相似,与细菌同属原核生物;另一方面,放线菌菌体呈纤细的菌丝状,而且分枝,又以外生孢子的形式繁殖,这些特征又与霉菌相似.放线菌菌落中的菌丝常从一个中心向四周辐射状生长,因此叫放线菌.1、放线菌的概念一、放线菌的概述2、放线菌分布：主要存在于含有机质丰富的中性或偏碱性的土壤中，在空气、淡水和海水等处也有一定的分布。放线菌的生活类型：腐生（多数）寄生（少数）3、放线菌的应用：•能产生大量的、种类繁多的抗生素，到目前为止，已分离得到的放线菌产生的抗生素达4000种以上。•生产维生素和酶•进行甾体转化、烃类发酵和污水处