最新微生物的形态、结构和功能PPT课件.ppt
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1、微生物的形态、结构和功微生物的形态、结构和功能能 第一部分第一部分 细菌细菌 第二部分第二部分 放线菌放线菌第一节第一节 原核原核微生物部分微生物部分2.2.杆菌杆菌 杆菌是细菌中种类最多的类型杆菌是细菌中种类最多的类型,因菌种因菌种不同不同,菌体细胞的长短、粗细等都有所差异。菌体细胞的长短、粗细等都有所差异。杆菌的形态:杆菌的形态:短杆状、长杆状、棒杆状、梭短杆状、长杆状、棒杆状、梭状、梭杆状、月亮状、分枝状、竹节状等;状、梭杆状、月亮状、分枝状、竹节状等;按杆菌细胞的排列方式则有链状、栅状、按杆菌细胞的排列方式则有链状、栅状、“八八”字状以及有鞘衣的丝状等。字状以及有鞘衣的丝状等。(一)细
2、菌的形态2.2.杆杆 菌菌短杆菌长杆菌梭状芽孢杆菌链状杆菌单杆菌2.2.杆杆 菌菌杆菌细胞两端的形态特征杆菌细胞两端的形态特征2.2.杆杆 菌菌一般情况下一般情况下,同一种杆菌的宽度比较稳定同一种杆菌的宽度比较稳定,但它但它的长度经常随培养时间、培养条件的不同而有的长度经常随培养时间、培养条件的不同而有较大的变化。较大的变化。杆菌举例杆菌举例:大肠杆菌(大肠杆菌(Escherichia coliEscherichia coli)枯草芽孢杆菌(枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilisBacillus subtilis)北京棒杆菌(北京棒杆菌(Corynebacteriun Pekinen
3、sisCorynebacteriun Pekinensis)2.2.杆杆 菌菌3 3、螺旋菌、螺旋菌螺旋状的细菌称为螺旋菌。螺旋状的细菌称为螺旋菌。根据其弯曲情况分为:根据其弯曲情况分为:弧菌:弧菌:螺旋不满一圈,菌体呈弧形或逗号形螺旋不满一圈,菌体呈弧形或逗号形 例:霍乱弧菌、逗号弧菌例:霍乱弧菌、逗号弧菌螺旋菌:螺旋菌:螺旋满螺旋满2626环,螺旋状环,螺旋状 例:干酪螺菌例:干酪螺菌 螺旋体:螺旋体:旋转周数在旋转周数在6 6环以上,菌体柔软。环以上,菌体柔软。例:梅毒密螺旋体例:梅毒密螺旋体(一)细菌的形态螺旋菌弧菌螺旋体3 3、螺旋菌、螺旋菌(一)细菌的形态 细菌的特殊形态:细菌的特
4、殊形态:柄细菌、肾形菌、臂微菌、网格硫细柄细菌、肾形菌、臂微菌、网格硫细菌、贝日阿托氏菌菌、贝日阿托氏菌(丝状丝状)、具有子实、具有子实体的粘细菌、三角形、方形等特殊形体的粘细菌、三角形、方形等特殊形态的细菌。态的细菌。细菌的特殊形态细菌的特殊形态影响细菌形态的因素:影响细菌形态的因素:培培养养时时间间、培培养养温温度度、培培养养基基成成分分、浓浓度度、pH值值等环境条件对细菌形态都有明显的影响。等环境条件对细菌形态都有明显的影响。一一般般处处于于幼幼龄龄阶阶段段和和生生长长条条件件适适宜宜时时,细细菌菌形形态态正常、整齐,表现出特定的形态。正常、整齐,表现出特定的形态。在在较较老老的的培培养
5、养物物中中,或或不不正正常常的的条条件件下下,细细胞胞常常出出现现不不正正常常形形态态,尤尤其其是是杆杆菌菌,有有的的细细胞胞膨膨大大,有有的的出出现现梨梨形形,有有的的产产生生分分枝枝,有有时时菌菌体体显显著著伸伸长长以以至至呈呈丝丝状状等等异异常常形形态态。若若将将它它们们转转移移到到新新鲜鲜培培养养基基中中或或适适宜宜的的培培养养条条件件下下又又可可恢恢复复原原来来的的形形态态。(一)细菌的形态(二)细菌的大小(二)细菌的大小细菌大小的测定:细菌大小的测定:(1)测量:测量:测微尺测微尺(2)长度单位:长度单位:微米微米(m)(3)表示:表示:球菌:球菌:直径直径 杆菌:杆菌:宽宽长长
6、螺菌:螺菌:宽、长、螺距宽、长、螺距(二)细菌的大小(二)细菌的大小 通常通常球菌直径球菌直径:0.2 0.2 1.51.5 mm,杆菌杆菌:长长1 5 m,1 5 m,宽宽0.5 1 m0.5 1 m。例如:例如:大肠杆菌:平均长度:大肠杆菌:平均长度:2 m 2 m;宽度宽度0 0.5.5mm 15001500个大肠杆菌头尾相接等于个大肠杆菌头尾相接等于3 3mm;mm;10 109 9个大肠杆菌重个大肠杆菌重1 1 mg.mg.由于菌种不同,细菌的大小存在很大的差异;对于同由于菌种不同,细菌的大小存在很大的差异;对于同一个菌种,细胞的大小也常随着菌龄变化。另外,对于同一个菌种,细胞的大小
7、也常随着菌龄变化。另外,对于同一个菌种染色前后其细胞大小都有所不同。所以,有关细一个菌种染色前后其细胞大小都有所不同。所以,有关细菌大小的记载,常是平均值或代表性数值。菌大小的记载,常是平均值或代表性数值。(二)细菌的大小(二)细菌的大小 菌名菌名 直径或宽直径或宽长长/(mm mm)乳链球菌乳链球菌金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌大肠杆菌大肠杆菌枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌霍乱弧菌霍乱弧菌 0.5 0.5 1 1 0.8 0.8 1 1 0.5 0.5 (1 (1 3)3)(0.8(0.8 1.2)1.2)(1.21.23 3)(0.2(0.2 0.6)0.6)(1(1 3 3)细菌细胞的大小细菌细
8、胞的大小二、细菌的细胞结构二、细菌的细胞结构基本结构包括:基本结构包括:细胞壁、细胞膜、细胞质、核区、细胞壁、细胞膜、细胞质、核区、间体、核糖体、气泡和储藏物。间体、核糖体、气泡和储藏物。特殊结构包括:特殊结构包括:荚膜、鞭毛、纤毛、芽孢。荚膜、鞭毛、纤毛、芽孢。细菌细胞结构细菌细胞结构 (一)细菌细胞的基本结构(一)细菌细胞的基本结构1 1、细胞壁、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。细胞壁约占细胞干重的无色透明,坚韧而有弹性的结构。细胞壁约占细胞干重的10%25%10%25%。(1 1)细胞壁的功
9、能)细胞壁的功能保护细胞免受渗透压等外力损伤,维持菌体外形协助鞭毛运动与胞膜一起完成细胞内外物质交换为正常细胞分裂所必需与细菌的抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性密切相关。(2 2)细胞壁的化学组成与结构细胞壁的化学组成与结构v细胞壁化组学成与结构细胞壁化组学成与结构v革兰氏染色法革兰氏染色法v革兰氏染色的机理革兰氏染色的机理v青霉素的作用青霉素的作用细菌细胞壁的化学组成:细菌细胞壁的化学组成: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(3095)含量较高(50)一般无(2)无含量很低(520)无含量较高(20)含量较高革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细
10、菌细胞壁成分比较细胞壁的化学组成与结构细胞壁的化学组成与结构细菌细胞壁的结构:细菌细胞壁的结构:v细胞壁的基本骨架细胞壁的基本骨架肽聚糖肽聚糖 肽聚糖:肽聚糖:是由是由 NN乙酰胞壁酸(乙酰胞壁酸(NAMNAM)和)和NN乙酰葡糖胺(乙酰葡糖胺(NAGNAG)以及少数氨基酸短肽链)以及少数氨基酸短肽链组成的亚单位聚合而成的大分子复合体。组成的亚单位聚合而成的大分子复合体。肽聚糖单体:肽聚糖单体:是由是由NAG NAG、NAM NAM、肽尾、肽、肽尾、肽桥构成。桥构成。细胞壁的化学组成与结构细胞壁的化学组成与结构革兰氏阳性细菌肽聚糖单体革兰氏阴性细菌肽聚糖单体细胞壁的基本骨架细胞壁的基本骨架肽聚
11、糖肽聚糖 肽肽聚糖网格状聚糖网格状结结构构细胞壁的基本骨架细胞壁的基本骨架肽聚糖肽聚糖细菌细胞壁的结构细菌细胞壁的结构v革兰氏阳性菌细胞壁:革兰氏阳性菌细胞壁:由肽聚糖和磷壁酸组成由肽聚糖和磷壁酸组成 磷壁酸: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DAla和还原糖组成的侧链。肽聚糖肽聚糖:占3070%,不同菌种中肽聚糖(肽链)组分不同。细菌细胞壁的结构细菌细胞壁的结构v革兰氏阴性菌细胞壁:革兰氏阴性菌细胞壁:分内壁层和外壁层。分内壁层和外壁层。内壁层:内壁层:紧贴胞膜,仅由12层肽聚糖分子构成,占细胞壁干重5 10%,无磷壁酸。外壁层:外壁层:位于肽
12、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.细菌的染色 革兰氏染色法是细菌细胞的复合染色法,革兰氏染色法是细菌细胞的复合染色法,由丹麦医生由丹麦医生Hans Christian GramHans Christian Gram于于18841884年年创立创立。基本步骤:基本步骤:涂片固定涂片固定 结晶紫初染结晶紫初染1min 1min 碘液碘液媒染媒染1min95%1min95%乙醇脱色乙醇脱色0.5min 0.5min 番红复番红复染染1min 1min 结果结果:革兰氏革兰氏阳性菌阳性菌紫色紫色;革兰氏革兰氏阴性菌阴性菌红色红色。革兰氏染色法:革兰氏染色法:阳性菌
13、阳性菌阴性菌阴性菌革兰氏染色法:革兰氏染色法:v革兰氏染色的原理革兰氏染色的原理v青霉素的作用青霉素的作用 作用于肽聚糖肽作用于肽聚糖肽桥的联结,即抑制桥的联结,即抑制肽聚糖的合成,故肽聚糖的合成,故仅对生长着的菌有仅对生长着的菌有效,主要是效,主要是G+G+菌。菌。2 2、细胞膜、细胞膜细胞膜是紧贴细胞壁内侧包围细胞质的一层细胞膜是紧贴细胞壁内侧包围细胞质的一层柔软、富有弹性的半透明薄膜。柔软、富有弹性的半透明薄膜。细胞膜的化学组成细胞膜的化学组成 蛋白质蛋白质主要包括主要包括 磷脂磷脂 糖类糖类 少量核酸少量核酸细胞膜的结构细胞膜的结构1972年Singer和Nicolson提出的细胞膜液
14、态镶嵌模型。认为:膜是由球形蛋白认为:膜是由球形蛋白与磷脂按照二维排列方与磷脂按照二维排列方式构成的流体镶嵌式,式构成的流体镶嵌式,流动的脂类双分子层构流动的脂类双分子层构成了膜的连续体,而蛋成了膜的连续体,而蛋白质象孤岛一样无规则白质象孤岛一样无规则地漂流在磷脂类的海洋地漂流在磷脂类的海洋当中。当中。细胞膜液态镶嵌模型细胞膜的功能细胞膜的功能细胞内外物质交换细胞内外物质交换和运送。和运送。在原核微生物中在原核微生物中,参与生物氧化和能量产生。参与生物氧化和能量产生。与细胞壁及荚膜的合成有关。与细胞壁及荚膜的合成有关。是鞭毛着生的位点。是鞭毛着生的位点。间体:间体:由细胞膜内褶形成的一种管状、
15、层状或串状物,由细胞膜内褶形成的一种管状、层状或串状物,一般位于细胞分裂的部位或附近。一般位于细胞分裂的部位或附近。间体间体间体的功能间体的功能:参与隔膜形成参与隔膜形成与核分裂有关与核分裂有关类线粒体功能类线粒体功能3、拟核(或核质体、核区)拟核(或核质体、核区)拟核:由大型环状双链DNA纤丝不规则地折叠或缠绕而构成的无核膜、核仁的区域。细菌细菌DNADNA:长度:一般为:长度:一般为:1313mmmm例例:大肠杆菌的:大肠杆菌的DNADNA长约长约1 1mmmm。生长迅速的细菌在核分裂之后细生长迅速的细菌在核分裂之后细胞往往来不及分裂胞往往来不及分裂,所以细胞中常所以细胞中常有有2424个
16、核,而生长缓慢的细菌个核,而生长缓慢的细菌细胞中一般只有细胞中一般只有1212个核,不在个核,不在染色体复制时期一般是单倍体。染色体复制时期一般是单倍体。功能:功能:负载遗传信息。负载遗传信息。拟核拟核 质粒:质粒:细菌染色体外的遗传物质,由共价闭合环细菌染色体外的遗传物质,由共价闭合环状双链状双链DNADNA分子组成分子组成分子量约为分子量约为100 10100 106 6 D.D.携带携带11001100个基因个基因,一个菌细胞可有一至数个质粒。一个菌细胞可有一至数个质粒。质粒的特点:质粒的特点:q可自我复制,稳定遗传。对生存不是必可自我复制,稳定遗传。对生存不是必要的。复制与染色体分开,
17、但同步进行。要的。复制与染色体分开,但同步进行。q不同质粒携带不同遗传信息。不同质粒携带不同遗传信息。q无质粒细菌可通过接合、转化、转导等无质粒细菌可通过接合、转化、转导等方式获得,不能自发产生。方式获得,不能自发产生。例:例:细菌抗药性因子、大肠杆菌的细菌抗药性因子、大肠杆菌的F F因子。因子。质粒质粒应用应用:基因工程,体外重组基因工程,体外重组.4 4、核糖体核糖体:是分散在细胞质中的颗粒状结构,由核糖体是分散在细胞质中的颗粒状结构,由核糖体核酸(占核酸(占60%60%)和蛋白质(占)和蛋白质(占40%40%)组成。)组成。细菌的核糖体沉降系数为:70s,由50s大亚基和 30s 小亚基
18、构成。功能:是细胞合成蛋白质的机构。5 5、细胞质及其内含物、细胞质及其内含物细胞质:细胞质:是在细胞膜内除核区以外的细胞物质。细胞质是无色、透明、粘稠状物质。主要成分为水,蛋白质,核酸,脂类、少量糖和无机盐。细胞质功能:细胞质中含有丰富的酶系,是营养物质合成、转化、代谢的场所。细胞质中的内含物:细胞质中的内含物:气泡:气泡:由蛋白质膜构成的充满气体的泡状物。由蛋白质膜构成的充满气体的泡状物。有些细菌细胞质中含有几个或多个气泡。有些细菌细胞质中含有几个或多个气泡。气泡的功能:气泡的功能:调节细胞比重,以使其漂调节细胞比重,以使其漂浮在合适的水层中。浮在合适的水层中。气泡吸收空气,空气中的气泡吸
19、收空气,空气中的氧气可供代谢需要。氧气可供代谢需要。例:例:许多许多光合细菌和水生光合细菌和水生细菌、盐杆菌常含有气泡。细菌、盐杆菌常含有气泡。颗粒状内含物:颗粒状内含物:细菌细胞质中含有各种颗粒状内含物,它们大多细菌细胞质中含有各种颗粒状内含物,它们大多数为细胞贮藏物,颗粒状内含物的多少因细菌的数为细胞贮藏物,颗粒状内含物的多少因细菌的种类、菌龄及培养条件不同而改变。种类、菌龄及培养条件不同而改变。主要有:主要有:异染粒、聚异染粒、聚羟丁酸、肝糖粒、淀粉羟丁酸、肝糖粒、淀粉粒、脂肪粒、硫粒和液泡等等。粒、脂肪粒、硫粒和液泡等等。细胞质中的内含物细胞质中的内含物(二)细菌细胞的特殊结构(二)细
20、菌细胞的特殊结构1 1、荚膜:、荚膜:某些细菌细胞壁外的一层粘液性某些细菌细胞壁外的一层粘液性物质。物质。根据荚膜的形状和厚度的不同,将根据荚膜的形状和厚度的不同,将荚膜分为荚膜分为四类:四类:v荚膜或大荚膜:荚膜或大荚膜:粘液状物质具有一定外形,相粘液状物质具有一定外形,相对稳定地附着在细胞壁外,厚度对稳定地附着在细胞壁外,厚度:0.2m0.2m。v微荚膜:微荚膜:粘液状物质较薄,厚度:粘液状物质较薄,厚度:0.2m 0.2m ,与细胞表面牢固结合。与细胞表面牢固结合。v粘液层:粘液层:粘液物质没有明显的边缘,比荚膜松粘液物质没有明显的边缘,比荚膜松散散,可向周围环境中扩散可向周围环境中扩散
21、,增大黏性。增大黏性。v菌胶团:菌胶团:多个细菌共有一个荚膜。多个细菌共有一个荚膜。荚膜的组成:荚膜的组成:因种而异,除水外,主要是多糖因种而异,除水外,主要是多糖(包括同型多糖和异型多糖),此外还有多肽,(包括同型多糖和异型多糖),此外还有多肽,蛋白质,糖蛋白等。蛋白质,糖蛋白等。荚膜的生理功能:荚膜的生理功能:保护细胞,抗干燥。保护细胞,抗干燥。贮藏养料,是细胞外碳源和能源的储备物质。贮藏养料,是细胞外碳源和能源的储备物质。荚膜可以抵御外界细胞对菌体的吞噬作用。荚膜可以抵御外界细胞对菌体的吞噬作用。荚膜具有抗原性。荚膜具有抗原性。与致病力有关。与致病力有关。2 2、鞭毛:鞭毛:某些细菌表面
22、由细胞内生出的细长、某些细菌表面由细胞内生出的细长、波曲、毛发状的结构。波曲、毛发状的结构。鞭毛具有运动功能,一般认为鞭毛靠鞭毛丝旋转鞭毛具有运动功能,一般认为鞭毛靠鞭毛丝旋转而动,而动,它们是细菌的它们是细菌的“运动器官运动器官”。鞭毛的长度:鞭毛的长度:一般为一般为1520 m1520 m,最长可达,最长可达70 m 70 m。鞭毛的直径:鞭毛的直径:为为0.010.02 0.010.02 m.m.不同细菌的鞭毛数目和着生位置不同,鞭毛数目不同细菌的鞭毛数目和着生位置不同,鞭毛数目一般一至数十条。一般一至数十条。鞭毛的着生方式:鞭毛的着生方式:周生周生3 3、纤毛(或线毛、菌毛、伞毛)、纤
23、毛(或线毛、菌毛、伞毛)某些菌体表面存在的短而多的附属物。某些菌体表面存在的短而多的附属物。纤毛比鞭毛更短、更细,且又直又硬。数量很多,纤毛比鞭毛更短、更细,且又直又硬。数量很多,不具有运动功能,但与菌的致病性吸附等有关。不具有运动功能,但与菌的致病性吸附等有关。4 4、芽孢、芽孢 概念:概念:某些菌生长到一某些菌生长到一定阶段,细胞内形成一定阶段,细胞内形成一个圆形、椭圆形或卵圆个圆形、椭圆形或卵圆形的内生孢子,是对不形的内生孢子,是对不良环境有较强抵抗力的良环境有较强抵抗力的休眠体。休眠体。芽孢 细菌芽孢的各种类型细菌芽孢的各种类型芽孢的特性芽孢的特性:具有很强的具有很强的抗热、抗热、抗干
24、燥、抗抗干燥、抗辐射、辐射、抗化学抗化学药物药物能力能力。含水量低、壁厚而致密,通透性差含水量低、壁厚而致密,通透性差,不易着色。不易着色。新陈代谢几乎停止,新陈代谢几乎停止,处于处于休眠休眠状态。状态。一个芽孢一个芽孢萌发萌发产生一个个体。产生一个个体。芽孢的抗热机制:芽孢的抗热机制:渗透调节皮层膨胀学说渗透调节皮层膨胀学说目前尚不清楚,但可能与以下因素有关,如含水量低、目前尚不清楚,但可能与以下因素有关,如含水量低、壁厚而致密,芽孢中的酶分子量小,比较耐热。壁厚而致密,芽孢中的酶分子量小,比较耐热。三、细菌的繁殖和培养(一)(一)繁殖繁殖一般为无性繁殖,一般为无性繁殖,二分裂法。二分裂法。
25、同形裂殖:裂殖后形成的子细同形裂殖:裂殖后形成的子细胞大小相等。胞大小相等。异形裂殖:分裂产生两个大小异形裂殖:分裂产生两个大小不等的子细胞。不等的子细胞。细菌分裂过程:细菌分裂过程:核分裂核分裂形成横隔壁形成横隔壁子细胞分离子细胞分离(二)群体形态(二)群体形态1.1.1.1.固体培养固体培养固体培养固体培养菌落:菌落:在固体培养基上在固体培养基上,由由单个细胞繁殖形成的单个细胞繁殖形成的肉眼可见的子细胞群体。肉眼可见的子细胞群体。菌苔菌苔:大量细胞密集生长大量细胞密集生长,结果长成的各结果长成的各“菌落菌落”连接成一片。连接成一片。(1)(1)平板培养平板培养不同的微生物种类,其菌落特征不
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