第1章-原核微生物课件.ppt
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1、第一章第一章 原核微生物的结构和功能原核微生物的结构和功能第一节细菌第二节放线菌第三节蓝细菌第四节支原体、立克次体、衣原体性状性状 原核微生物原核微生物真核微生物真核微生物细胞核结构细胞核结构为原核,不具有核膜和核为原核,不具有核膜和核仁仁 为真核,具有核膜与核仁为真核,具有核膜与核仁DNA只有一条不与只有一条不与RNA和蛋白和蛋白质结合质结合一至数条与一至数条与RNA和蛋白质结合和蛋白质结合核糖体核糖体 70S在细胞质在细胞质 80S,在细胞质中,在某些,在细胞质中,在某些C器中为器中为70S细胞器细胞器 无无有线粒体,高尔基体,内质网有线粒体,高尔基体,内质网等细胞器。等细胞器。细胞壁组成
2、细胞壁组成肽聚糖或脂多糖。肽聚糖或脂多糖。几丁质,聚糖或寡糖。几丁质,聚糖或寡糖。繁殖方式繁殖方式无性繁殖无性繁殖有无性繁殖和有性繁殖有无性繁殖和有性繁殖细胞分裂细胞分裂二分裂二分裂具有有丝分裂和诚数分裂具有有丝分裂和诚数分裂鞭毛结构鞭毛结构比较简单比较简单92结构结构细胞大小细胞大小一般较小,一般较小,1-10um较大,较大,10100um第一节第一节 细菌细菌一、细菌的形态、构造1.细菌的形态:2.细菌的结构:3.细菌的繁殖:二、细菌的群体形态1.固体培养基上的群体形态2.半固体培养基上的群体形态3.液体培养基上的群体形态1.细菌的形态细菌细胞的外表特征可从形态、大小和细胞间排列方式3方面
3、加以描述。细菌的形态极其简单,主要有球状、杆状和螺旋状。杆菌球菌螺旋菌单球菌双球菌四联球菌八叠球菌葡萄球菌链球菌球菌的排列方式细菌细胞的排列方式单生杆菌长杆菌短杆菌单生杆菌双杆菌链杆菌杆菌的排列方式螺旋菌的排列方式弧菌螺菌螺旋体弯曲12弯曲6最小的细菌:纳米细菌直径为50nm最大的细菌:纳米比亚嗜硫珠菌直径为0.321.00mm2.细菌的结构一般结构细胞壁:细胞膜:间体细胞质内含物核区二、特殊结构糖被鞭毛菌毛性毛芽孢细胞壁 细菌细胞壁(cell wall)是位于细胞最外的一层(一般结构)厚实、坚韧的外被,主要成分为肽聚糖。细菌细胞壁可用电子显微镜直接观察细菌的超薄切片。细菌细胞壁绝大多数以肽聚
4、糖为基本成分,但不同细菌,细胞壁在结构和成分上各有自己的特点。*细胞壁的功能细胞壁的功能 维持菌体固有的形态维持菌体固有的形态保护细菌抵抗低渗环境保护细菌抵抗低渗环境,防止酶解防止酶解参与菌体内外的物质交换参与菌体内外的物质交换菌体表面带有多种抗原分子,可诱发机菌体表面带有多种抗原分子,可诱发机体的免疫应答。体的免疫应答。与运动有关与运动有关G+细菌与G细菌细胞壁构造的比较G+G肽聚糖层肽聚糖层壁膜间隙外膜细胞质膜细胞质膜青霉素作用点溶菌酶作用点N-乙酰葡糖胺N-乙酰胞壁酸革兰氏阳性菌肽聚糖的结构革兰氏阳性菌肽聚糖的结构五肽交联桥五肽交联桥 五个甘氨酸五个甘氨酸四肽侧链四肽侧链 L-丙、丙、D
5、-谷、谷、L-赖、赖、D-丙丙聚糖骨架聚糖骨架 G:N-乙酰葡萄胺乙酰葡萄胺 M:N-乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸G+菌细胞壁特殊组分菌细胞壁特殊组分磷壁酸磷壁酸Teichoic acidsv革兰氏阴性细菌细胞壁的组成和结构比革革兰氏阴性细菌细胞壁的组成和结构比革兰氏阳性细菌更复杂。兰氏阳性细菌更复杂。v肽肽聚聚糖糖层层很很薄薄,是是一一单单分分子子层层或或双双分分子子层层,肽肽聚聚糖糖层层和和外外膜膜的的内内层层之之间间通通过过脂脂蛋蛋白白连连接起来。接起来。v外膜外膜覆盖于肽聚糖层的外部,表面不规则,覆盖于肽聚糖层的外部,表面不规则,切面呈波浪形。外壁层可再分为内、中、切面呈波浪形。外壁层可再分为
6、内、中、外三层。最外层为外三层。最外层为脂多糖层脂多糖层,中间为中间为磷脂磷脂层层,内层为内层为脂蛋白层脂蛋白层。v壁膜间隙壁膜间隙:外膜与细胞质膜之间存在明显外膜与细胞质膜之间存在明显的壁膜间隙。的壁膜间隙。G-菌有肽聚糖,仅占细胞壁干重的菌有肽聚糖,仅占细胞壁干重的5-10%。肽聚糖结。肽聚糖结构与构与G+相同,但短肽尾中的号位上相同,但短肽尾中的号位上L-Lys往往被其往往被其他二氨酸取代他二氨酸取代 m-DAP外壁层是外壁层是G-菌细胞壁所特有的结构它位于壁的最外菌细胞壁所特有的结构它位于壁的最外层,化学成分为脂多糖、磷脂和若干种外蛋白。层,化学成分为脂多糖、磷脂和若干种外蛋白。(3)
7、G+细菌与细菌与G-细菌细胞壁的比较细菌细胞壁的比较细菌细胞壁缺陷型细菌细胞壁缺陷型细胞壁受损后仍能生长和分裂的细菌。在一般环境中不能细胞壁受损后仍能生长和分裂的细菌。在一般环境中不能耐受菌体内的高渗透压而将会涨破死亡。耐受菌体内的高渗透压而将会涨破死亡。L型型(bacterial L form):通过自发突变而形成的遗传性稳定通过自发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺损菌株的细胞壁缺损菌株加溶菌酶或在含青霉素等的培养基中培养革兰阳性菌使细加溶菌酶或在含青霉素等的培养基中培养革兰阳性菌使细胞壁缺失后,原生质仅被一层细胞膜包住胞壁缺失后,原生质仅被一层细胞膜包住原生质体原生质体(protoplas
8、t)。革兰阴性菌肽聚糖层受损后尚有外膜保护革兰阴性菌肽聚糖层受损后尚有外膜保护原生质球原生质球(spheroplast)。某些某些L型仍有一定的致病力,通常引起慢性感染。型仍有一定的致病力,通常引起慢性感染。在稀溶液中细胞壁破坏,释放原生质体,但由于细胞质膜非常脆弱,所以细胞立即溶解在含有较高溶质如蔗糖浓度的溶液中,水不能进入原生质体,因此原生质体稳定。革兰氏染色阳性菌肽聚糖聚糖N-乙酰葡糖胺N-乙酰胞壁酸肽四尾肽肽桥磷壁酸壁磷壁酸膜磷壁酸革兰氏染色阴性菌脂多糖外膜外膜蛋白磷脂肽聚糖周质空间磷壁酸的功能:磷壁酸的功能:A、可保证细胞膜上一些需要、可保证细胞膜上一些需要Mg2+的合成酶提高的合成
9、酶提高活性;活性;B、贮藏磷元素、贮藏磷元素C、增强某些致病菌对宿主细胞的粘连、避免被、增强某些致病菌对宿主细胞的粘连、避免被白细胞吞噬以及抗补体的作用;白细胞吞噬以及抗补体的作用;D、赋予革兰氏阳性细菌以特异的表面抗原;、赋予革兰氏阳性细菌以特异的表面抗原;E、可作为噬菌体的特异性吸附受体;、可作为噬菌体的特异性吸附受体;F、能调节细胞内自溶素的活力。、能调节细胞内自溶素的活力。脂多糖脂多糖功能:功能:A、类脂、类脂A是革兰氏阴性菌致病物质是革兰氏阴性菌致病物质内毒素的内毒素的物质基础;物质基础;B、吸附阳离子以提高其在细胞表面浓度的作用;、吸附阳离子以提高其在细胞表面浓度的作用;C、结构多
10、变,决定了革兰氏阴性菌细胞表面抗、结构多变,决定了革兰氏阴性菌细胞表面抗原决定族的多样性;原决定族的多样性;D、是许多噬菌体在细胞表面的吸附受体;、是许多噬菌体在细胞表面的吸附受体;E、具有控制某些物质进出细胞的部分选择性屏、具有控制某些物质进出细胞的部分选择性屏障功能;障功能;肽聚糖肽聚糖磷壁酸脂磷壁酸细胞质膜细胞质膜NAM:N-乙酰胞壁酸NAG:N-乙酰葡糖胺肽类脂AO-特异性外链脂蛋白外膜细胞壁的结构(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)脂多糖革兰氏染色1884年,丹麦医生C.Gram发明程序:(1)初染(结晶紫30S)(2)媒染剂(碘液30S)(
11、3)脱色(95%乙醇1020S)(4)复染(蕃红30 60S)结果判断:菌体呈紫色的为革兰氏阳性菌(G+)菌体呈红色的为革兰氏阴性菌(G-)ABBBABAA(1)初染(结晶紫30S)革兰氏染色程序和结果(1)初染(结晶紫30S)(2)媒染剂(碘液30S)(3)脱色(95%乙醇1020S)(4)复染(蕃红30 60S)ABBBABAA革兰氏染色程序和结果(2)媒染剂(碘液30S)(1)初染(结晶紫30S)(2)媒染剂(碘液30S)(3)脱色(95%乙醇1020S)(4)复染(蕃红30 60S)ABBBABAA革兰氏染色程序和结果(3)脱色(95%乙醇1020S)(1)初染(结晶紫30S)(2)媒
12、染剂(碘液30S)(3)脱色(95%乙醇10-20S)(4)复染(蕃红30 60S)ABBBABAA革兰氏染色程序和结果(4)复染(蕃红30 60S)A:革兰氏阳性细菌G+B:革兰氏阴性细菌G为什么?为什么?(1)初染(结晶紫30S)(2)媒染剂(碘液30S)(3)脱色(95%乙醇1020S)(4)复染(蕃红30 60S)为什么通过革兰氏染色G+呈兰色,G-呈红色?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。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
13、过细胞壁,保持紫色。染染 色色细菌染色法细菌染色法死菌死菌活菌活菌正染色正染色负染色负染色简单染色法简单染色法鉴别染色法鉴别染色法革兰氏染色法革兰氏染色法抗酸性染色法芽孢染色法姬姆萨染色法等:荚膜染色法等:用美蓝或TTC(氯化三苯基四氮唑)等作活菌染色固定细胞外型和提高机械强度,使其免受渗透压等外力的损伤;鞭毛生长和运动的支点;阻止大分子有害物质(某些抗生素和水解酶)进入细胞;赋予细菌特定的抗原性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。细菌细胞壁功能:缺壁细菌缺壁细菌实验室中形成实验室中形成自然界长期进化中形成:自然界长期进化中形成:支原体支原体自发缺壁突变自发缺壁突变:L型细菌型细菌人工方法去壁人工方
14、法去壁彻底除尽彻底除尽:原生质体原生质体部分去除:部分去除:原生质球原生质球细胞质膜(cellmembrane)主要由磷脂双分子层和蛋白质构成。细菌细胞与真核细胞的质膜很相似,但不含胆固醇等甾醇极性头非极性尾磷脂分子极性头非极性尾细胞质膜的超薄切片电镜照片(标尺:0.2m)间体(mesosome)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。功能(不完全清楚),推测可能有如下一些功能:相当于真核细胞的线粒体;相当于真核细胞的内质网;与细胞壁的合成有关;可能与核分裂有关。但近年来,有的学者提出不同观点,认为间体但近年来,有的学者提出不同观点,认为间体只
15、是电只是电镜制片时因脱水操作而引起的一种假象。镜制片时因脱水操作而引起的一种假象。内含物包括气泡、羧基化体、绿色体、磁石体、和各种储存物质。聚聚-羟基丁酸羟基丁酸Polyhydroxybutyric Polyhydroxybutyric acid acid(PHB)(PHB)PHB是存在于许多细菌细胞质内属于类脂性质的碳源类贮藏物。具有贮藏能量、碳源和降低细胞内渗透压的作用。是细菌所独有的。可作为医用材料。是无机偏磷酸的聚合物,分子呈线状。可贮藏磷元素和能量,并可降低细胞的渗透压。常可被染色。Polyphosphate 小粒小粒 在一个细菌的细胞中在一个细菌的细胞中假单细胞细菌种异染颗粒异染颗
16、粒 metachromatic granulemetachromatic granule 贮藏磷元素和能量贮藏磷元素和能量硫粒硫粒sulfur globules一些细菌,包括许多光合作用细菌,由于其新陈代谢活动而产生了硫粒。在紫色硫磺细菌的细胞在紫色硫磺细菌的细胞之内的硫粒之内的硫粒气泡气泡 Gas vacuoles气泡气泡(蓝色的蓝色的)储藏小粒储藏小粒(红色的红色的)水生的细菌体内存在的充满气体的泡囊状内含物。可使细胞漂浮在水中以获取能量和营养。原真核生物的核糖体80S原核生物的核糖体是怎样的?60S40S50S30S70S比较原核细胞的核区与真核细胞的细胞核核区(nuclearregio
17、n)蓝细菌细菌核膜粗面内质网线粒体溶酶体中心粒高尔基体核仁染色质细胞膜大肠杆菌的拟核区域质粒质粒(plasmid)很很多多细细菌菌细细胞胞质质中中,除除染染色色体体外外还还有有质质粒粒。它它是是存存在于细菌染色体外或附加于染色体上的遗传物质。在于细菌染色体外或附加于染色体上的遗传物质。1.1.绝绝大大多多数数由由共共价价闭闭合合环环状状双双螺螺旋旋DNADNA分分子子所所构构成成,分子量较细菌染色体小。分子量较细菌染色体小。2.2.质质粒粒可可以以从从菌菌体体内内自自行行消消失失,也也可可通通过过物物理理化化学学手手段段,将将其其消消除除或或抑抑制制;没没有有质质粒粒的的细细菌菌,可可通通过过
18、接接合合、转转化化或或转转导导等等方方式式,从从具具质质粒粒的的细细菌菌中中获获得得,但不能自发产生。但不能自发产生。3.3.质质粒粒存存在在与与否否,无无损损于于细细菌菌生生存存。但但是是许许多多次次生生代代谢谢产产物物如如抗抗生生素素、色色素素等等的的产产生生、以以至芽胞的形成,均受质粒的控制。至芽胞的形成,均受质粒的控制。4.4.质质粒粒既既能能自自我我复复制制、稳稳定定遗遗传传,也也可可插插入入细细菌菌染染色色体体中中或或其其携携带带的的外外源源DNADNA片片段段共共同同复复制制增增殖殖;它它可可通通过过转转化化、转转导导或或接接合合作作用用单单独独转转移移,也也可可携携带带着着染染
19、色色体体片片段段一一起起转转移移。质质粒粒已成为遗传工程中重要的运载工具之一。已成为遗传工程中重要的运载工具之一。细菌的染色体和质粒核区(nuclearregion)1.鞭毛(flagella)螺旋丝一般构造:钩型鞘基体外膜外膜细胞质膜细胞质膜细胞质膜肽聚糖肽聚糖钩型鞘螺旋丝L-环P-环G+细菌鞭毛G细菌鞭毛特殊结构S-环M-环偏端单生两端单生周生鞭毛如:荧光假单胞如:鼠咬热螺旋体偏端丛生如:丁香假单胞两端丛生如:红色螺菌如:大肠杆菌根据鞭毛的数量和排列情况,细菌分为以下五种类型:如何观察鞭毛?鞭毛纤细而具刚韧性,直径仅20nm,长度达1520m方法二:普通光学显微镜(银盐染色)方法一:电子显
20、微镜(负染的方法)鞭毛(flagella)生理功能运动运动方式:旋转特殊结构2.菌毛(pilus)菌毛又称纤毛、伞毛、线毛或须毛,是一种长在细菌体表的纤细、中空、短直且数量较多的蛋白质类附属物,具有使菌体附着于物体表面上的功能。菌毛比鞭毛简单,无基体等构造,直接着生于细胞质膜上。直径一般为3-10nm,每菌一般有250-300条。菌毛多数存在于 G致病菌中。借助菌毛可使自己牢固地粘附在寄主体上。菌毛使菌体附着于寄主细胞表面新附着端受体端菌毛的功能性菌毛(sex-pilus)构造和成分与菌毛相同,但比菌毛长,且每个细胞只有一至数根。一般多见于G细菌的供体菌中,具有向受体菌传递遗传物质的作用。芽孢
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