细菌和放线菌.ppt

第三章 原核微生物,本章重点： 原核生物和真核生物的区别 细菌的个体形态 细菌的一般结构和特殊结构及其功能 革兰氏染色原理 细菌繁殖方式 菌落常见描述特征 放线菌的基本结构及繁殖方式 了解常见的工业用原核微生物,什么是原核微生物? 是指一大类细胞核无核膜包裹，只有被称作核区的裸露DNA的单细胞生物, 亦即广义的细菌。 原核微生物的主要类群： 根据形态特征：细菌（狭义）、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体、衣原体和螺旋体。 根据生理生化和分子生物学特征：真细菌和古生菌,第一节 细菌 狭义细菌是指一类细胞细短、结构 简单、胞壁坚韧、多以二分裂方式繁殖 和水生性较强的原核生物。,细菌分布: 大气、水体、土壤、动植物体内 细菌种类和数量 : 种类繁杂, 数量巨大 细菌对人类社会生活的影响： 1. 有害影响: 动植物致病菌,引起食物和物品腐烂变质等。 2. 有益作用: 细菌发酵产品生产,农业杀虫菌剂，细菌肥料生产，细菌浸矿，微生态制剂，污水处理等。,一、细菌的形态与大小 （一）细菌的形态 细菌个体的基本形态: 球状、杆状和螺旋状三大类型,(a)单球菌 (b)双球菌 (c)四联球菌 (d)八叠球菌 (e)葡萄球菌 (f)链球菌 各种不同形状的球菌,各种不同形状的杆菌 (a)球杆菌 (b)单杆菌 (c)双杆菌 (d)链杆菌,各种不同形状的螺旋菌 (a) 螺菌 (b)螺旋体 (c)弧菌,球菌,杆菌,螺旋型菌,特殊形态的细菌,（二） 细菌大小 多数细菌细胞的直径约0.5mm, 长度约0.55 mm。 但已报道最小的纳米细菌(nanobacteria)直径甚至小于0.05 mm； 最大的球菌纳米比亚嗜硫珠菌(Thiomargarita namibia)，其直径大小可达100-750m！,细菌细胞的模式构造,二、细菌的结构,(一) 细胞壁（cell wall）,细胞壁概念：是细胞最外的一层厚实、坚韧的外被，主要成分为肽聚糖，具有固定外形和保护细胞等多种功能。 细胞壁功能：固定细胞外形和提高机械强度，保护细胞免受外力的损伤；为细胞生长、分裂和鞭毛运动所必需；阻拦酶蛋白或抗生素等有害物质进入细胞；赋予细菌特有的抗原性和致病性(如内毒素)，并与细菌对抗生素和噬菌体的敏感性密切相关。,革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌细胞壁的构造,细胞壁类型：革兰氏阳性细菌细胞壁、革兰氏阴性细菌细胞壁,1、革兰氏阳性细菌的细胞壁结构 特点：细胞壁厚度大，2080 nm；化学组分 简单， 一般含90%肽聚糖和10%磷壁酸。,肽聚糖：肽聚糖是由多糖链经短肽相交联而形成的网络状分子 ，是真细菌细胞壁特有的成分，构成细菌细胞壁坚硬的骨架部分。,短肽交联,多糖链,肽聚糖分子中的四种主要肽桥类型,类型 甲肽尾上连接点 肽桥 乙肽连接点 例,I 第四氨基酸 -CO.NH-直接相连 第三氨基酸 E. coli (G-) II 第四氨基酸 -(Gly)5 第三氨基酸 S. aureus (G+) III 第四氨基酸 -(肽尾)12- 第三氨基酸 M. luteus (G+) IV 第四氨基酸 -D-Lys- 第二氨基酸 C. poinsettiae(G+),2、革兰氏阴性细菌细胞壁结构 特点：肽聚糖层很薄（仅23nm），在肽聚 糖层外还有一个外膜，成分较复杂， 整个壁厚度较G+菌薄，机械强度较G+ 菌弱。,3、革兰氏染色,显微镜下的G+与G细菌,显微镜下的G细菌,表 革兰氏阳性细菌与阴性细菌细胞壁成分的比较,4、细胞壁缺损,几类细胞壁缺损或无细胞壁的细菌类型： 原生质体(protoplast)：指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细胞，常见于革兰氏阳性菌； 球状体或原生质球(sphaeroplast)：指还残留部分细胞壁的原生质体，常见于革兰氏阴性细菌；,L型细菌：L型细菌应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陷菌株。1935年时，在英国李斯特(Lister)预防医学研究所中发现一种由自发突变而形成的细胞壁缺损的细菌念珠状链杆菌(Streptobacillus moniliformis)，它的细胞膨大，对渗透压十分敏感，在固体培养基上形成“油煎蛋”似的小菌落。由于Lister研究所的第一字母是“L”，故称L型细菌。,(二) 细胞质膜（cytoplasmic membrane）,是紧靠在细胞壁内侧，围绕在细胞质外面的 一层柔软、脆弱而富有弹性的半透性薄膜。 主要化学成份：磷质（占2030%）与蛋白质 （占5070%）。 间体：细胞膜向内延伸或折叠形成的一种管、状、层状或囊状结构。,细胞膜的结构和生理功能(P22),整合蛋白：控制物质运输 周边蛋白：酶促作用,间体（mesosome）,（三）细胞质和内含物,细胞质（cytoplasm）:是细胞质膜包围的除核区外的一切半透明、胶体状、颗粒状物质的总称。原核微生物的细胞质是不流动的，这一点与真核生物明显不同。 细胞质组成: 水分(约80)、蛋白质、核酸、脂质、糖类、无机盐 细胞内含物（inclusion body）：储藏物、核糖体、羧酶体等。,(四) 核质体（nuclear region） 核质体又称原核（prokaryon）或拟核（nucleoid），指原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核。,(五) 糖被（glycocalyx）,糖被是某些细菌在一定营养条件下向胞外分泌出厚度不定的胶粘状物质包被于细胞壁的外表，此称为糖被。,糖被类型： 荚膜：包裹在单个细胞壁上，有固定层的糖被 粘液层：呈松散状态、未固定的的糖被 菌胶团：包裹几个细胞或一群细胞,糖被的主要成分：多糖、多肽或蛋白质，尤以多糖居多。,糖被的功能：保护作用；贮藏碳源和能源养料，以备营养缺乏时重新利用；作为透性屏障或(和)离子交换系统，可保护细菌免受重金属离子的毒害；表面附着作用；细菌间的信息识别作用；堆积代谢废物。,(六) 鞭毛,生长在某些细菌体表的长丝状、波状弯曲的蛋白质附属物称为鞭毛，其数目为一至数十条，具有运动功能。鞭毛的长约1520mm，直径为0.010.02mm。 鞭毛的功能：运动,(七) 菌毛,普通菌毛：黏附在物体表面 性菌毛：遗传物质传递通道,(八) 特殊的休眠构造芽孢 某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠构造，称为芽孢或内生孢子。,spores,具有厚而致密的壁，通透性低。 含水率低，一般在40%左右。 对理化因素（热、化学药物、辐射、干燥、静水压等）有较强的抗性，不易被杀死，在自然界能长期保存生命。 芽孢内的酶处于不活动的休眠状态，芽孢的休眠性能强，常规条件下，一般可保持几年至几十年不死。 折光率高，菌落表面干燥、不透明粗糙型菌落。,芽孢特点,细菌芽孢构造的模式图,伴孢晶体 少数芽孢杆菌，例如苏云金芽孢杆菌在其形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体内毒素，称为伴孢晶体。它的干重可达芽孢囊重的30%左右，由18种氨基酸组成。由于伴孢晶体对200多种昆虫尤其是鳞翅目的幼虫有毒杀作用，因而可将这类产伴孢晶体的细菌制成有利于环境保护的生物农药细菌杀虫剂。,三、细菌的繁殖与培养特征,(一) 细菌的繁殖,细菌一般为无性繁殖。 多数繁殖方式：二分裂繁殖 少数其它方式：三分裂，如绿色硫细菌 复分裂，如小型弧状细菌 芽殖，如芽生杆菌属,(二) 细菌的培养特征,细菌的培养特征主要指细菌在固体、半固体和液体培养基中生长后所表现出的群体形态特征，不同的细菌有其固有的培养特征。,1、细菌的固体培养特征 菌落（colony）：是指在固体培养基上，由一个细菌或孢子生长、繁殖形成的肉眼可见的群体。 菌落特征: 湿润,较光滑，较透明，较粘稠，易挑起，质地均匀，菌落正反面及边缘与中央部位的颜色一致。 生物学意义:微生物分类鉴定的指征之一。,菌苔（bacterial lawn）：是指在固体培养基上由许多细菌或孢子生长、繁殖形成的肉眼可见、相互连成一片的大量菌落群体。,2、细菌的半固体培养特征 半固体培养基：含0.35-0.4%琼脂 穿刺接种法： 用途：观察细菌是否扩散生长，判断细菌运动性及是否 含鞭毛。 3、细菌的液体培养特征 多数呈浑浊状，少数形成沉淀、菌醭、菌膜等。,四、工业上重要的细菌及其应用,是一类主要呈菌丝状生长和以孢子繁殖的陆生性较强的原核生物。 因几乎都呈G+，故又定义为：一类主要呈丝状生长和以孢子繁殖的革兰氏阳性细菌。,第二节 放线菌,放线菌与人类,绝大多数抗生素由放线菌产生,用来生产酶制剂等和维生素,少数寄生型放线菌可引起动植物病害,放线菌的分布与生活方式,放线菌一般分布在含量较低；有机物丰富和呈 微生物碱性的土壤中。孢子数 107个g左右,能看到：春季深层黑土地的白丝,能闻到：泥土特有的“泥腥味”,一、放线菌的形态构造（一）典型放线菌链霉菌的形态构造,细胞呈丝状分枝，菌丝很细、1m。 菌丝无隔，呈多核的单细胞状态。 菌丝结构:基内菌丝 、气生菌丝 、孢子丝,基内菌丝（Substrate mycelium) 又称营养菌丝（基质菌丝、营养菌丝、一级菌丝），功能是吸收营养与排泄代谢废物 ，直径 0.21.2um，长度100600um，色素可有可无。,基内菌丝,基内菌丝长到一定时期，长出培养基外，伸向空间的菌丝，直径11.4um, 长短不一，形状不一，颜色较深的二级菌丝。,气生菌丝（Aerial mycelium),孢子丝(Reproductive mycelium),当气生菌丝生长发育到一定阶段，气生菌丝上分化出的可形成孢子的菌丝。 孢子的形状及在气生菌丝上排列的方式随种而异。,放线菌孢子丝类型,直形,弯曲丛生,成束,单轮生无螺旋,开环钩形 原始螺旋形,松螺旋,紧螺旋,螺旋单轮生,无螺旋两级轮生,螺旋两级轮生,孢子丝的形态,孢子的形态,（二）其他放线菌所特有的形态构造,1、基内菌丝会断裂成大量杆菌状体的放线菌 2、菌丝顶端形成少量孢子的放线菌 3、具有包囊并产生孢囊孢子的放线菌 4、具有孢囊并产游动孢子的放线菌,2.2.3放线菌的生活史：,孢子 萌发,基内 菌丝,气生 菌丝菌丝,孢子丝,5 孢子丝分化形成的孢子,二、放线菌的繁殖,放 线 菌 的 生 活 史,放线菌的繁殖方式,在自然条件下，多数形成各种孢子，也有菌丝断裂成孢子状细胞的。,分生孢子：最常见,孢囊孢子,基内菌丝断裂（仅少数）,任何菌丝片段（各种放线菌）,放线菌 繁殖方式,借孢子,借菌丝,无鞭毛,有鞭毛,放线菌孢子的形成,1 细胞膜内陷； 2 细胞壁和细胞膜同时内陷。,三 放线菌的菌落特征,放线菌菌落与细菌菌落有明显差异。 菌落表面干燥、不透明、呈紧密的绒状或坚实、多皱、上有一薄层彩色“干粉”。菌落周围具放射状菌丝。 菌落质地硬而且致密，菌落小而不广泛延伸。 接种针难以挑取，有时可挑碎，有时可将整个菌落挑起。 由于菌丝和孢子常具不同色素，使菌落正面、背面呈不同色泽，菌落边缘的琼脂平面有变形现象。 少数缺乏气生菌丝或气生菌丝不发达的原始放线菌如Nocardia菌落外形与细菌相似。,放线菌的菌落形态,在液体培养基上（内）,振荡培养 液面与瓶壁交界处粘贴着一层菌苔，液清不混、其中悬浮许多菌丝球、大的菌丝球会沉在瓶底； 静置培养 液面与瓶壁交接处有环状、斑状或膜状菌苔，有沉淀。,三、放线菌的生理特性 四、放线菌代表属 链霉菌属 诺卡氏菌属 放线菌属 链孢囊菌属 小单孢菌属 游动放线菌属,为什么属于原核生物？ 放线菌的菌丝体为单细胞，菌丝直径比真菌细，与细菌接近； 无核膜、核仁和线粒体等，核糖体为70S，属原核生物； 细胞壁含胞壁酸，二氨基庚二酸，不含几丁质，纤维素，革兰氏染色阳性； 对环境pH值的要求是近中性或微偏碱，这与细菌相近而不同于真菌 (一般偏酸性)； 凡能抑制细菌的抗生素也能抑制放线菌，而抑制真菌的抗生素对放线菌无抑制作用； 对溶菌酶敏感。,