01第一章原核微生物学 细菌特殊结构

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1、 Escherichia coli(大肠埃希氏杆菌,简称大肠杆菌)
(1) 形态: 杆状,0.5× 1.0~3.0µm,革兰氏阴
性,能运动或不运动,运动者周生鞭毛。
(2) 菌落特征:固体培养上菌落为白色,边缘整齐, 湿润,光滑,均匀扩展,肉汁培养基中混浊,产 生大量灰色沉淀,不生成醭。
(3) 应用: 常用于生产谷氨酸脱羧酶、天冬酰胺 酶和Asp、Thur 、Val等;同时也是食品业 和饮用水卫生检验的指示菌。
• B、成分:主要是蛋白质,另有少量的多糖或脂
类。鞭毛蛋白占细胞蛋白的2%,为15000 ~ 40000Da
3、鞭毛的着生方式:
4、Baidu Nhomakorabea能:主要是运动
化学趋避性运动 氧趋避性运动 光趋避性运动
一般运动速度20~80um/s,最高可达100um/s 铜绿假单胞菌 每秒可移动56um,是其体长的30倍
但保持潜在萌发力。
• E、一个芽孢萌发只产生一个营养状态的细胞。
• 注意:芽孢没有繁殖意义,仅是一个休眠体
3、产芽孢细菌的种类
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。
• 好氧性的芽孢杆菌属(Bacillus)
• 厌氧性的梭菌属(Clostridium):
• 少数其他杆菌
(前芽孢的双层隔壁形成,这时抗辐射性提高)
4, Cortex formation两层隔壁间充填芽孢肽
聚糖后,合成DPA,累积钙离子,开始形成皮 层,折光率增高
5, Coat synthesis芽孢衣合成结束 6, Completion of coat synthesis,
Increase in refractility and heat resistance皮层合成完成,芽孢成熟,抗热
细菌细胞的结构模式图
(九)性毛(pili)
又称性菌毛,构造和成分与菌毛相同, 但比菌毛长,数量仅一至少数几根。 其功能是向雌性菌株(即受体菌)传 递遗传物质。
细菌细胞的结构模式图
(七)芽孢(Spore)
1、Definition
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 极强的休眠体,称芽孢
4) 细菌的菌落特征
菌落比较小, 表面湿润、 光滑、比较 粘稠、用接 种环容易挑 起,菌落颜 色十分多样。
2、细菌的琼脂斜面培养
• 在试管斜面固体培养
基的表面以划线法将 菌株接入培养,2~5 天后可以看到因种而
异的群体生长特征。
• 细菌在琼脂斜面划线
培养的生长特征
3、细菌的琼脂柱穿刺培养
4、细菌的明胶柱穿刺培养
• 在明胶培养基中穿刺培养的生长特
征(鉴别菌株产蛋白酶的性能)
5、细菌的液体培养
• 细菌的液体培养
• 有的均匀分散在培养液 • 细菌的液体培养性状图
中,形成均匀的混浊液; 有的在培养液表面形成 膜;有的则在培养液底 层形成沉淀。
• 此也是鉴定细菌种类的
一个重要特性,细菌的 液体培养性状很不一样.
六、常见的一些细菌
性出现
7, Lysis of sporangium, spore liberation芽孢囊裂解,芽孢游离
芽孢形成可分为七个阶段
6、芽孢的萌发:
活化——出芽——生长
“渗透调节皮层膨胀”学说。 芽孢的耐热性在于芽孢衣对多价阳
离子和水分的透性很差和皮层的离子强度很高,从而使皮层产生极高的渗透压去夺取 芽孢核心的水分,其结果造成皮层的充分膨胀,而核心部分的细胞质却变得高度失水, 因而具有极强的耐热性。
4.荚膜与菌落形态
光滑(Smooth,S-)型菌落——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、 呈粘液状,称S-型菌落。 粗糙(Rough,R-)型菌落——不产荚膜的细菌 形成的菌落表面干燥、粗糙、称R-型菌落。
5.荚膜的形成条件
(1)荚膜的形成是微生物的遗传特征之 一,是“种”的特征。但不是细菌的必要 结构,失去荚膜的菌株照样能够生活。
3)如何描述菌落?
菌落特征包括菌落的大小、形态(圆形、丝状、不规则状、 假根状等),侧面观察菌落隆起程度(如扩展、台状、低凸状、 乳头状等),菌落表面状态(如光滑、皱褶、颗粒状龟裂、同心 圆状等),表面光泽(如闪光、不闪光、金属光泽等),质地 (如油脂状、膜状、粘、脆等),颜色与透明度(如透明、半透 明、不透明等)。
伴孢晶体 鳞翅目幼虫口服 伴孢晶体在肠道迅速溶解(中肠 pH 为9.0-10.5)
吸附于上皮细胞,引起渗透性丧失,肠道穿孔 肠道中的碱性溶液进入血液,后者 pH升高,昆虫全身麻痹而死亡
Bacillus thuringiensis viewed by phase contrast microscopy. The vegetative cells contain endospores (phase bright) and crystals of an insecticidal protein toxin (delta endotoxin). Most cells have lysed and released the spores and toxin crystals (the structures with a bipyramidal shape).
强的芽孢肽聚糖,与低价阳离子一起引起了皮层的高渗透 压,这时,皮层的含水量增加,随之体积也增大。
渗透调节皮层膨胀学说
8、芽孢的应用
(1)灭菌指标:
例1: 罐头灭菌:肉毒梭菌,它的芽孢耐热性?
在100℃下煮沸5.0~9.0小时才能杀死;
要115℃需10~40分钟。
121℃需10分钟;
生产上灭菌采取:121℃ 20分钟以上
不好的方面:
例1:对酒类、牛乳、面包以及糖生产污染 后可导致产量降低。
例2:链球菌引的“龋齿”危害人的健康。
(六)鞭毛(Flagella)
1)定义
生长在某些细菌体表的长丝状、波曲的蛋白质附属 物称鞭毛
细菌细胞的结构模式图
• 2)特征
• A、长度:为菌体的若干倍,最长可达70mm直径
为10~20nm。只有染色后才能在光镜下观察到
Caption:
Photocomposite - E. coli on the surface of human skin and hair follicle. Escherichia coli (E. coli) - Gram-negative, facultatively anaerobic, rod prokaryote. Part of human and animal microbiota. E. coli can cause urinary tract infections, traveler‘s diarrhea(腹泻)
四、细菌的繁殖
1、细菌的繁殖
多数进行简单的无性繁殖过程即二等分裂
二分裂为主,其它方式如不等二分裂、出 芽繁殖、三分裂、多分裂等。
2、Steps of binary fission
核的分裂和隔膜形成 形成横隔壁 子细胞分离
五、培养特征 Incubation characteristics
2、特性
• A、芽孢的着生位置、大小、形状因种而异,可
作鉴定依据
中央芽孢
末端芽孢
偏端芽孢
游离芽孢
芽孢染色结果
(芽孢呈绿色,营养体及芽孢囊呈红色)
• B、芽孢具有较强的抗热、抗辐射、抗静水压和
抗化学药物的能力。
• C、含水量低、壁厚而致密,通透性差,不易着色,
折光性强。
• D、芽胞内新陈代谢几乎停止,处于休眠状态,
(五)糖被
包被于某些细菌细胞壁外的一层 厚度不定的粘液性胶状物质, 称为~。
1、糖被的类型
荚膜: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:>0.2µm。
微荚膜(microcopsule):粘液状物质较薄,厚度: <0.2µm , 与细胞表面牢固结合。
粘液层(slime layer):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。
2、 Bacillus subtilis(枯草芽孢杆菌)
(1) shape: 杆状,0.7~0.8 ×2~3µm,革兰氏
阳性,在细胞中央部位形成芽孢,芽孢为椭圆 形,能运动,细胞侧生鞭毛。
(2) Colony characteristics:固体培养上菌落为乳 白色,为圆形或不规则形状,边缘整齐,肉汁 培养基中稍混浊或不混浊,生成醭。
1、 菌落特征 colony characteristics
1)菌落colony
单个微生物在适宜的固体培养基或内部生 长、繁殖到一定程度可以形成肉眼可见的、 有一定形态结构的子细胞生长群体称~。
2)菌苔(lawn):如果将某一纯种的大量细胞密集地 接种到固体培养基表面,结果长成的各“菌落” 互相连成一片,这就是菌苔。
人,每秒运动体长的30倍,应该达到 ?/秒 51米/秒
西佛曼(M.Silverman)和西蒙(M.Simon)的“拴菌”试验 (tethered-cell experiment)
5、鞭毛的结构
由鞭毛丝.鞭毛钩.基体三部分组成:
鞭毛丝:中空螺旋状、丝状 结构,球蛋白亚基螺旋排列。
鞭毛钩:又称钩形鞘,是连 接鞭毛丝和基体的一个弯曲 筒状部分,蛋白质亚基组成。
4、芽孢的构造:
细菌芽孢构造
2,6—吡啶二羧酸(DPA)
Stages in endospore formation
1, Axial filament formation
束状染色质形成
2, Septum formatiom
隔壁的形成(其中小体积部分即为前芽孢)
3, Engulfment of forespore前芽胞被吞入
7、芽孢的耐热机制:
——渗透调节皮层膨胀学说
• 芽孢的抗热性在于芽孢衣对多价阳离子和水分透性差及皮
层的离子强度高,从而使皮层有极高的渗透压去夺取核心 部分的水分,其结果造成皮层的充分膨胀,而核心部分的 生命物质却形成高度失水状态,因而产生极强的耐热性。
皮层含有DPA-Ca和大量的交联度低(约6%)、负电荷
(2)荚膜的形成与组成明显受培养基成分 和培养条件的影响(与环境密切相关)。
如肠膜明串珠菌(Leuconosto mesenterondes)以蔗 糖为碳源时合成葡聚糖成分的荚膜 。
6、荚膜的应用:
好的方面: 例1:人们可以从肠膜明串珠菌的糖被中提 取葡聚糖以制备“代血浆”或葡聚糖。
例2:利用野油菜黄单胞菌的粘液层可提取 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.
例2:外科器械灭菌中,常以破伤风梭菌和产气 荚膜梭菌这两类致病菌的芽孢耐热性作为灭菌 指标。
即121℃加压10分钟或115度灭菌30分钟。
例3:实验室或在发酵工业中,则要以是否能杀死 自然界中存在的耐热性最强的嗜热脂肪芽孢杆菌为 标准,这种细菌的芽孢在121℃下一般需要超过12 分钟才能杀死。
规定湿热灭菌至少要在121℃下维持15分钟。
基体:由若干个盘状物即 环组成。
G–菌:L环、P环、S环、M环 G+菌:S环,M环
The E. coli Flagellar Structure
G﹣细菌鞭毛
外膜
细胞质膜
外膜
细胞质膜
螺旋丝
钩型鞘 L-环
P-环 肽聚糖 S-环 M-环
G+细菌鞭毛
肽聚糖
细胞质膜
(八) 菌毛
又称纤毛、伞毛、线毛或须毛 等,是一种长在细菌体表的纤 细、中空、短直、数量较多的 蛋白质附属物,具有使菌体附 着于物体表面的功能。
(2)菌种鉴定 (3)菌种保藏
8、伴胞晶体(parasporal crystal)
少数芽孢杆菌,如Bacillus thuringiensis (苏云金芽孢杆菌Bt)在形成芽孢的同时, 会在芽孢旁形成一个菱形或双锥形的碱溶性 蛋白晶体(即δ内毒素)称为伴胞晶体。它 的干重可达芽孢囊的约30%,由18种氨基酸 组成,大小约0.6*2.0μm。伴胞晶体对200 多种昆虫尤其是鳞翅目昆虫的幼虫有毒杀作 用,因此可以用做生物农药。
菌胶团(zoogloea):包裹在细胞群体上的胶状物质。
细菌的荚膜
2、糖被的主要成分及其代表菌
3、荚膜的功能
A、保护作用:其上大量极性基团可保护菌体免 受干旱损伤;可防止噬菌体的吸附和裂解;一 些动物致病菌的荚膜还可保护它们免受宿主白 细胞的吞噬。 2)贮存养料,以备营养缺乏时重新利用。 3)作为透性屏障或(或和)离子交换系统,可 保护细菌免受重金属离子的毒害; 4)表面附着作用 5)细菌间的信息识别作用 6)堆积代谢废物
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