《细菌和放线菌》PPT课件.ppt

第三章第三章 原核微生物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、细菌的形态与大小（一）细菌的形态（一）细菌的形态细菌个体的基本形态细菌个体的基本形态:球状、杆状和螺旋状三大类型球状、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特殊形态的细菌（二）细菌大小 多数细菌细胞的直径约mm,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革兰氏阳性细菌细胞壁、革兰氏阴性细菌细胞壁革兰氏阳性细菌 革兰氏阴性细菌 细胞膜 肽聚糖磷壁酸脂磷壁酸 肽聚糖 周质空间 细胞膜 外膜 脂多糖 孔蛋白 磷脂 脂蛋白 膜蛋白 膜蛋白 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 显微镜下的显微镜下的G+与与G细菌细菌显微镜下的显微镜下的G细菌细菌成成 分分 革兰氏阳性细菌革兰氏阳性细菌 革兰氏阴性细菌革兰氏阴性细菌革兰氏染色反应革兰氏染色反应肽聚糖含量肽聚糖含量肽聚糖结构肽聚糖结构细胞壁厚度及层次细胞壁厚度及层次磷壁酸磷壁酸脂多糖与类脂质脂多糖与类脂质脂蛋白质脂蛋白质对溶菌酶对溶菌酶对青霉素和磺胺对青霉素和磺胺与细胞膜的关系与细胞膜的关系菌体呈紫色菌体呈紫色含量高，占细胞壁干重的含量高，占细胞壁干重的303095%)95%)多层多层,紧密紧密20-80nm,20-80nm,单层单层多数有多数有,含量较高含量较高(50)(50)一般无一般无一般无一般无敏感敏感不紧密不紧密经脱色、复染后菌体呈红色经脱色、复染后菌体呈红色含量低，占细胞壁干重的含量低，占细胞壁干重的5 520%20%1-21-2层层,疏松疏松10nm10nm左右左右(其中外壁层约其中外壁层约8nm),8nm),多层多层无无含量较高（分布在外壁层）含量较高（分布在外壁层）不敏感不敏感紧密紧密表 革兰氏阳性细菌与阴性细菌细胞壁成分的比较4、细胞壁缺损细胞壁缺损几类细胞壁缺损或无细胞壁的细菌类型：几类细胞壁缺损或无细胞壁的细菌类型：原原生生质质体体(protoplast)(protoplast)：指指在在人人工工条条件件下下用用溶溶菌菌酶酶除除尽尽原原有有细细胞胞壁壁或或用用青青霉霉素素抑抑制制细细胞胞壁壁的的合合成成后后，所所留留下下的的仅仅由由细细胞胞膜膜包包裹着的细胞，常见于革兰氏阳性菌；裹着的细胞，常见于革兰氏阳性菌；球球状状体体或或原原生生质质球球(sphaeroplast)(sphaeroplast)：指指还还残残留留部部分分细细胞胞壁壁的的原生质体，常见于革兰氏阴性细菌；原生质体，常见于革兰氏阴性细菌；LL型型细细菌菌：L L型型细细菌菌应应专专指指那那些些在在实实验验室室中中通通过过自自发发突突变变而而形形成成的的遗遗传传性性稳稳定定的的细细胞胞壁壁缺缺陷陷菌菌株株。19351935年年时时，在在英英国国李李斯斯特特(Lister)(Lister)预预防防医医学学研研究究所所中中发发现现一一种种由由自自发发突突变变而而形形成成的的细细胞胞壁壁 缺缺 损损 的的 细细 菌菌 念念 珠珠 状状 链链 杆杆 菌菌(Streptobacillus Streptobacillus moniliformismoniliformis)，它它的的细细胞胞膨膨大大，对对渗渗透透压压十十分分敏敏感感，在在固固体体培培养养基基上上形形成成“油油煎煎蛋蛋”似似的的小小菌菌落落。由由于于ListerLister研研究究所所的的第第一一字母是字母是“L”“L”，故称，故称L L型细菌。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。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（占主要化学成份：磷质（占202030%30%）与蛋白质）与蛋白质（占（占505070%70%）。）。间体：细胞膜向内延伸或折叠形成的一种管、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。状、层状或囊状结构。细胞膜的结构和生理功能细胞膜的结构和生理功能(P22)(P22)整合蛋白：控制物质运输整合蛋白：控制物质运输周边蛋白：酶促作用周边蛋白：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：荚膜：包裹在单个细胞壁上，有固定层的糖被 粘液层：粘液层：呈松散状态、未固定的的糖被 菌胶团：菌胶团：包裹几个细胞或一群细胞 糖被的主要成分糖被的主要成分：多糖、多肽或蛋白质，尤以多糖居多。：多糖、多肽或蛋白质，尤以多糖居多。糖糖被被的的功功能能：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mm。鞭毛的功能：运动(七七)菌毛菌毛普通菌毛：黏附在物体表面普通菌毛：黏附在物体表面性菌毛：遗传物质传递通道性菌毛：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。具有厚而致密的壁，通透性低。含水率低，一般在含水率低，一般在40%40%左右。左右。对理化因素（热、化学药物、辐射、干燥、静水压等）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有较强的抗性，不易被杀死，在自然界能长期保存生命。命。芽孢内的酶处于不活动的休眠状态，芽孢的休眠性能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。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、不透明折光率高，菌落表面干燥、不透明粗糙型菌落粗糙型菌落。芽孢特点芽孢特点细菌芽孢构造的模式图细菌芽孢构造的模式图伴孢晶体伴孢晶体 少少数数芽芽孢孢杆杆菌菌，例例如如苏苏云云金金芽芽孢孢杆杆菌菌在在其其形形成成芽芽孢孢的的同同时时，会会在在芽芽孢孢旁旁形形成成一一颗颗菱菱形形或或双双锥锥形形的的碱碱溶溶性性蛋蛋白白晶晶体体内内毒毒素素，称称为为伴伴孢孢晶晶体体。它它的的干干重重可可达达芽芽孢孢囊囊重重的的30%30%左左右右，由由1818种种氨氨基基酸酸组组成成。由由于于伴伴孢孢晶晶体体对对200200多多种种昆昆虫虫尤尤其其是是鳞鳞翅翅目目的的幼幼虫虫有有毒毒杀杀作作用用，因因而而可可将将这这类类产产伴伴孢孢晶晶体体的的细细菌菌制制成成有有利利于于环环境境保保护护的生物农药细菌杀虫剂。的生物农药细菌杀虫剂。三、细菌的繁殖与培养特征三、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 细细菌菌的的培培养养特特征征主主要要指指细细菌菌在在固固体体、半半固固体体和和液液体体培培养养基基中中生生长长后后所所表表现现出出的的群群体体形形态态特特征征，不不同的细菌有其固有的培养特征。同的细菌有其固有的培养特征。1、细菌的固体培养特征、细菌的固体培养特征 菌菌落落（colonycolony）：是是指指在在固固体体培培养养基基上上，由由一一个个细菌或孢子生长、繁殖形成的肉眼可见的群体。细菌或孢子生长、繁殖形成的肉眼可见的群体。菌菌落落特特征征:湿湿润润,较较光光滑滑，较较透透明明，较较粘粘稠稠，易易挑挑起起，质质地地均均匀匀，菌菌落落正正反反面面及及边边缘缘与与中中央央部部位位的的颜颜色色一致。一致。生物学意义生物学意义:微生物分类鉴定的指征之一。微生物分类鉴定的指征之一。菌菌苔苔（bacterial bacterial lawnlawn）：是是指指在在固固体体培培养养基基上上由由许许多多细细菌菌或或孢孢子子生生长长、繁繁殖殖形形成成的的肉肉眼眼可可见见、相相互互连成一片的大量菌落群体。连成一片的大量菌落群体。2、细菌的半固体培养特征、细菌的半固体培养特征半固体培养基：含半固体培养基：含0.35-0.4%琼脂琼脂穿刺接种法：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。含鞭毛。3、细菌的液体培养特征、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。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。较强的原核生物。因几乎都呈因几乎都呈G+，故又定义为：一类主要呈丝状，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。生长和以孢子繁殖的革兰氏阳性细菌。第二节第二节 放线菌放线菌 放线菌与人类放线菌与人类绝大多数抗生素由放线菌产生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。微生物碱性的土壤中。孢子数孢子数 10 107 7个个g g左右左右能看到：春季深层黑土地的白丝能看到：春季深层黑土地的白丝 能闻到：泥土特有的能闻到：泥土特有的“泥腥味泥腥味”一、放线菌的形态构造一、放线菌的形态构造（一）典型放线菌（一）典型放线菌链霉菌的形态构造链霉菌的形态构造细胞呈丝状分枝，菌丝很细、细胞呈丝状分枝，菌丝很细、细胞呈丝状分枝，菌丝很细、细胞呈丝状分枝，菌丝很细、1m1m。菌丝无隔，呈多核的单细胞状态。菌丝无隔，呈多核的单细胞状态。菌丝无隔，呈多核的单细胞状态。菌丝无隔，呈多核的单细胞状态。菌丝结构菌丝结构菌丝结构菌丝结构:基内菌丝基内菌丝基内菌丝基内菌丝 、气生菌丝、气生菌丝、气生菌丝、气生菌丝 、孢子丝、孢子丝、孢子丝、孢子丝基内菌丝（基内菌丝（Substrate mycelium)又称营养菌丝又称营养菌丝（基质菌丝、营养菌丝、一级菌丝）（基质菌丝、营养菌丝、一级菌丝），功能，功能是吸收营养与排泄代谢废物是吸收营养与排泄代谢废物，直径，直径 ，长度，长度100600um，色素可有可无。，色素可有可无。基内菌丝基内菌丝 基内菌丝长到一定时期，长出培养基外，伸向基内菌丝长到一定时期，长出培养基外，伸向空间的菌丝，直径空间的菌丝，直径11.4um,长短不一，形状不一，长短不一，形状不一，颜色较深的二级菌丝。颜色较深的二级菌丝。气生菌丝（气生菌丝（Aerial mycelium)孢子丝孢子丝(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。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。孢子的形状及在气生菌丝上排列的方式随种而异。放线菌孢子丝类型放线菌孢子丝类型直形直形弯曲丛生弯曲丛生成束成束单轮生单轮生无螺旋无螺旋 开环钩形开环钩形原始螺旋形原始螺旋形松螺旋松螺旋 紧螺旋紧螺旋螺旋单轮生螺旋单轮生无螺旋两级轮生无螺旋两级轮生螺旋两级轮生螺旋两级轮生孢子丝的形态孢子丝的形态孢子的形态孢子的形态（二）其他放线菌所特有的形态构造（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、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、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、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、具有孢囊并产游动孢子的放线菌放线菌的生活史：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、放线菌的繁殖二、放线菌的繁殖放放 线线 菌菌 的的 生生 活活 史史放线菌的繁殖方式放线菌的繁殖方式在自然条件下，多数形成各种孢子，也有菌丝断裂成在自然条件下，多数形成各种孢子，也有菌丝断裂成在自然条件下，多数形成各种孢子，也有菌丝断裂成在自然条件下，多数形成各种孢子，也有菌丝断裂成孢子状细胞的。孢子状细胞的。孢子状细胞的。孢子状细胞的。分生孢子：最常见分生孢子：最常见孢囊孢子孢囊孢子基内菌丝断裂（仅少数）基内菌丝断裂（仅少数）任何菌丝片段（各种放线菌）任何菌丝片段（各种放线菌）放线菌放线菌繁殖方式繁殖方式借孢子借孢子借菌丝借菌丝无鞭毛无鞭毛有鞭毛有鞭毛放线菌孢子的形成放线菌孢子的形成 1 1 细胞膜内陷；细胞膜内陷；细胞膜内陷；细胞膜内陷；2 2 细胞壁和细胞膜同时内陷。细胞壁和细胞膜同时内陷。细胞壁和细胞膜同时内陷。细胞壁和细胞膜同时内陷。三三 放线菌的菌落特征放线菌的菌落特征放线菌菌落与细菌菌落有明显差异。放线菌菌落与细菌菌落有明显差异。放线菌菌落与细菌菌落有明显差异。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、菌落表面干燥、不透明、呈紧密的绒状或坚实、多皱、菌落表面干燥、不透明、呈紧密的绒状或坚实、多皱、菌落表面干燥、不透明、呈紧密的绒状或坚实、多皱、上有一薄层彩色上有一薄层彩色上有一薄层彩色上有一薄层彩色“干粉干粉干粉干粉”。菌落周围具放射状菌丝。菌落周围具放射状菌丝。菌落周围具放射状菌丝。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。菌落质地硬而且致密，菌落小而不广泛延伸。菌落质地硬而且致密，菌落小而不广泛延伸。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。接种针难以挑取，有时可挑碎，有时可将整个菌落挑起。接种针难以挑取，有时可挑碎，有时可将整个菌落挑起。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、背面呈不由于菌丝和孢子常具不同色素，使菌落正面、背面呈不由于菌丝和孢子常具不同色素，使菌落正面、背面呈不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。同色泽，菌落边缘的琼脂平面有变形现象。同色泽，菌落边缘的琼脂平面有变形现象。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少数缺乏气生菌丝或气生菌丝不发达的原始放线菌如少数缺乏气生菌丝或气生菌丝不发达的原始放线菌如少数缺乏气生菌丝或气生菌丝不发达的原始放线菌如NocardiaNocardia菌落外形与细菌相似。菌落外形与细菌相似。菌落外形与细菌相似。菌落外形与细菌相似。放线菌的菌落形态放线菌的菌落形态在液体培养基上（内）在液体培养基上（内）振荡培养振荡培养振荡培养振荡培养 液面与瓶壁交界处粘贴着一层菌苔，液面与瓶壁交界处粘贴着一层菌苔，液面与瓶壁交界处粘贴着一层菌苔，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、大的菌丝球会液清不混、其中悬浮许多菌丝球、大的菌丝球会液清不混、其中悬浮许多菌丝球、大的菌丝球会液清不混、其中悬浮许多菌丝球、大的菌丝球会沉在瓶底；沉在瓶底；沉在瓶底；沉在瓶底；静置培养静置培养静置培养静置培养 液面与瓶壁交接处有环状、斑状或液面与瓶壁交接处有环状、斑状或液面与瓶壁交接处有环状、斑状或液面与瓶壁交接处有环状、斑状或膜状菌苔，有沉淀。膜状菌苔，有沉淀。膜状菌苔，有沉淀。膜状菌苔，有沉淀。三、放线菌的生理特性三、放线菌的生理特性四、放线菌代表属四、放线菌代表属 链霉菌属链霉菌属 诺卡氏菌属诺卡氏菌属 放线菌属放线菌属 链孢囊菌属链孢囊菌属 小单孢菌属小单孢菌属 游动放线菌属游动放线菌属 为什么属于原核生物？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；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，核糖体为无核膜、核仁和线粒体等，核糖体为70S，属原核生物；，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；氏染色阳性；对环境对环境pH值的要求是近中性或微偏碱，这与细菌相近而不同于值的要求是近中性或微偏碱，这与细菌相近而不同于真菌真菌(一般偏酸性一般偏酸性)；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；对放线菌无抑制作用；对溶菌酶敏感。对溶菌酶敏感。