微生物学第一章 原核微生物

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四联微球菌
上:显微镜效果 下:电 镜 照 片
八叠球菌(Sarcina ureae)
尿素八叠球菌,藤黄八叠球菌
八叠球菌
八叠球菌(显微镜下示意图)
葡萄球菌(Staphylococcus aureus)
金黄色葡萄球菌,白色葡萄球菌
左:电镜照片 右:显微镜下的金黄色葡萄球菌
2、杆菌
细胞呈杆状或圆柱形,一般其粗细(直径)
1、球菌
细胞个体呈球形或椭圆形,不同种的球菌 在细胞分裂时会形成不同的空间排列方式, 常被作为分类依据。
单球菌(single coccus):
尿素微球菌
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . ... ...
单球菌(显微镜下示意图)
第一章 微生物的形态和构造 ——原核微生物
原核微生物:指一大类细胞核无核膜包裹,只存在称作核区的裸 露DNA的原始单细胞生物,包括真细菌和古生菌两 大类。 所包括类群:细菌、放线菌、蓝细菌、 支原体、立克次氏体、衣原体(三菌三体)
第一节 细
思考:

什么是细菌? 你认识哪些细菌? 细菌的细胞壁结构是怎样的? 细菌如何繁殖?
D、缺壁细菌(cell wall deficient bacteria)

L型细菌 (L-form of bacteria) 原生质体 (protoplast) 球状体或原生质球 (sphaeroplast) 支原体 (Mycoplasma)
自发缺壁突变:L型细菌
实验室中形成 缺壁 细菌 彻底除尽:原生质体
细菌是什么样的?
球状、杆状和螺旋状三大类 球菌(coccus):单球菌、双球菌、四联球 菌、八叠球菌、链球菌、葡萄球菌等。 杆菌(bacillus):杆状、棒状、梭状等。 螺旋菌(spirilla):弧菌(vibrio)、螺菌 (spirillum)、螺旋体(spirochaeta) 。 在自然界所存在的细菌中,以杆菌为最常见, 球菌次之,而螺旋状的则最少。
C、古生菌细胞壁 除 热原体属(Thermoplasma) 没有细胞 壁外,其余的都有与真细菌功能相似的细胞 壁。 但细胞壁中不含有正常的肽聚糖结构。 假肽聚糖(pseudopeptidoglycan)
β-1,3糖苷键不被溶菌酶水解
N-乙酰葡糖胺和N-乙酰塔罗糖胺糖醛酸交 替连接而成,连在后一氨基糖上的肽尾由 L-glu、L-ala和L-lys三个L型氨基酸组成, 肽桥则由L-glu一个氨基酸组成。
螺菌:
菌体回转如螺旋,螺 旋数目和螺距大小因 种而异。
菌体有2-6个弯曲;鞭 毛二端生;细胞壁坚 韧,菌体较硬。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
螺旋体菌:6环以上,个体大,菌体柔软,用于运动的类 似鞭毛的轴 丝位于细胞 外鞘内。
梅毒密螺旋体
细 菌 的 各 种 基 本 形 态
特殊形态的细菌
大小
大小的测量方法 显微镜测微尺
显微照相后根据放大倍数进行测算
比较稳定,而长度则常因培养时间、培养条
件不同而有较大变化。
枯草芽孢杆菌
地衣芽孢杆菌
铜绿假单胞菌 (绿脓杆菌)
炭疽病的病原菌 -------炭疽杆菌
结核分枝杆菌
破伤风梭菌
3、螺旋菌
弧菌
螺旋菌
螺旋体菌
弧菌: 菌体只有一个弯曲,其程度不足一圈, 形似“C”字或逗号,鞭毛偏端生。 蛭 弧 菌 霍乱弧菌
(二)构造
一 般 结 构 : 一 般 细 菌 都 有 的 构 造 一特 般殊 细结 菌构 在: 特部 殊分 环细 境菌 下具 才有 有的 的或
1、细菌细胞的一般构造 1)细胞壁(cell wall)
细胞壁(cell wall)是位于细胞表面,内侧紧贴细 胞膜的一层较为坚韧,略具弹性的细胞结构。约占干 重的10-25%。
革兰氏染色的机制
通过结晶紫液初染和碘液媒染后,在细菌的细胞壁 内可形成不溶于水的结晶紫液和碘液的复合物,G+细菌 由于其细胞壁较厚,肽聚糖网层次多和交联致密,因 此遇脱色剂乙醇处理时,因失水而使网孔缩小,再加 上它不含类脂,故乙醇的处理不会溶出缝隙,因此能 把结晶紫与碘的复合物牢牢留在壁内,使其保持紫色。 反之, G—细菌的细胞壁薄,外膜层类脂含量高,肽聚 糖层薄,交联度差,遇脱色剂乙醇后,以类脂为主的 外膜迅速溶解,这时薄而松散的肽聚糖网不能阻挡结 晶紫与碘复合物的溶出,因此细胞褪成无色。再经沙 黄等红色染料复染 , 就使 G— 细菌呈现红色 , 而 G+ 细菌 则保留紫色.
人工方法去壁
部分去除:球状体
自然界长期进化中形成:支原体
a.L型细菌(L-form of bacteria)
细菌在某些环境条件下(实验室或宿主体内)通过自 发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷变异型。 因英国李斯德(Lister)预防研究所首先发现而得名 (1935年,念珠状链杆菌 Streptobacillus moniliformis)
脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)
脂多糖功能
是革兰氏阴性细菌致病物质-内毒素的物质基础; 与磷壁酸相似,也有吸附Mg+、Ca2+等阳离子 以提高这些离子在细胞表面的浓度的作用;
由于LPS结构的变化,决定了革兰氏阴性细胞表 面抗原决定簇的多样性; 是许多噬菌体在细胞表面的吸附受体;
b、革兰氏阴性的细胞壁成分
G-细胞壁的组成和结构比G+更复杂。主要成份为: 脂多糖、磷脂、脂蛋白、肽聚糖。
G-细胞表面纹理
G- 肽聚糖
革兰氏阴性细菌细胞壁的肽聚糖结构阳性细菌基本 相同,差别仅在于: ①肽尾的第3个氨基酸为内消旋二氨基庚二酸(mDAP); ②没有特殊的肽桥,其前后两个单体间的联系仅由 甲肽尾的第4个氨基酸D-丙氨酸的羧基与乙肽尾第 3氨基酸—— m-二氨基庚二酸的氨基直接连接而 成; ③仅有30%的肽聚糖亚单位交联,网状结构疏松。
比正常有细胞壁的细菌更易导入外源遗传物质,是 研究遗传规律和进行原生质体育种的良好实验材料。
c.球状体(sphaeroplast)
采用上述同样方法,针对革兰氏阴性细菌处理后而获 得的残留部分细胞壁(外壁层)的球形体。与原生质 体相比,它对外界环境具有一定的抗性,可在普通培 养基上生长。
e、革兰氏染色
不同细菌细胞壁的化学组成和结构不同,通过革 兰氏染色法可将所有的细菌分为革兰氏阳性(G+)和 革兰氏阴性(G-)。
细胞为什么需要细胞壁?
细胞壁的功能主要有: 固定细胞外形,保护细胞免受外力的损伤; 协助鞭毛运动; 为正常细胞分裂所必需; 阻拦有害物质进入细胞; 与细菌的抗原性、致病性(如内毒素)和对噬 菌体的敏感性密切相关。
在人为条件下,用溶菌酶处理或在含青霉素的培养基中培养而 抑制新生细胞壁合成而形成的仅由一层细胞膜包裹的,圆球形、 对渗透压变化敏感的细胞,一般由革兰氏阳性细菌形成。
特点:
对环境条件变化敏感,低渗透压、振荡、离心甚至 通气等都易引起其破裂; 有的原生质体具有鞭毛,但不能运动,也不被相应 噬菌体所感染; 在适宜条件(如高渗培养基)可生长繁殖、形成菌 落,形成芽孢及恢复成有细胞壁的正常结构。
C.Gram(革兰)于1884 年发明的一种鉴别不同类 型细菌的染色方法。
◆用碱性染料结晶紫对菌液涂片进行初染 ◆用碘溶液进行媒染,其作用是提高染料和细 胞间的相互作用从而使二者结合得更牢固。 ◆用乙醇或丙酮冲洗进行脱色。在经历脱色后 仍将结晶紫保留在细胞内的为革兰氏阳性细 菌,而革兰氏阴性细菌的结晶紫被洗掉,细 胞呈无色。 ◆用一种与结晶紫具有不同颜色的碱性染料对 涂片进行复染。例如沙黄,它使原来无色的 革兰氏阴性细菌最后呈现桃红到红色,而革 兰氏阳性细菌继续保持深紫色。
大小
细菌的大小测量单位是um
我们如何才能观察到细菌?
我们需要通过特殊工具或染色 来进行观察
观察工具(tools)
普通光学显微镜 暗视野显微镜 相差显微镜 荧光显微镜 电子显微镜
microorganisms can be observed using a microscope
染色观察
简单染色法 正染色 死菌 细菌染色法 革兰氏染色法 鉴别染色法 抗酸性染色法 芽孢染色法 姬姆萨染色法
负染色:荚膜染色法等 活菌: 用美蓝或TTC(氯化三苯基四唑)等 作活菌染色
革兰氏染色法
结晶紫初染 碘液媒染
脱色、沙黄复染
G +菌 紫色 G—菌 红色
革兰氏染色重要的理论与实践意义
通过这一染色,可把几乎所有的细菌都 分成革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌两个大类。
两类菌在细胞结构、成分、形态、生 理、生化、遗传、免疫、生态和药物敏感性 等方面都呈现出明显的差异。
Cell envelopes of bacteria Models of cell envelopes
外膜 革兰氏阴 性细菌所 特有的结 构
(B) a gram-negative bacterium,showing the cell membrane, peptidoglycan, and outer membrane.
大肠杆菌、变形杆菌、葡萄球菌、链球菌、分枝杆菌和霍乱弧菌等 20多种细菌中均有发现,被认为可能与针对细胞壁的抗菌治疗有关。
特点:
没有完整而坚韧的细胞壁,细胞呈多形态; 有些能通过细菌滤器,故又称“滤过型细菌”; 对渗透压敏感,在固体培养基上形成“油煎蛋 似的小菌落(直径在0.1mm左右)
b.原生质体(protoplast)
a、革兰氏阳性细菌细胞壁结构
壁厚,结构简单
一般含 90%肽聚糖 10%磷壁酸
a gram-positive bacterium cell wall
(A)
a gram-positive bacterium cell wall
革兰氏阳性细菌肽聚糖单体的结构
肽聚糖单体 双糖单位 四肽尾 肽桥 肽
聚糖
磷壁酸(teichoic acid)
革兰氏阳性细菌细胞壁所特有的成分。 它有两种类型 其一为壁磷壁酸 其二为膜磷壁酸(即脂磷壁酸)
磷壁酸的结构
磷壁酸的功能
因带负电荷,故可与环境中的Mg+等阳离子结合, 提高这些离子的浓度,以保证细胞膜上一些合成酶 维持高活性的需要; 保证革兰氏阳性致病菌与其宿主间的粘连; 赋于革兰氏阳性细菌以特异的表面抗原; 提供某些噬菌体以特异的吸附受体; 贮藏磷元素; 调节细胞内自溶素(autolysin)的活力防止细胞死亡
G+ 细菌与G -细菌细胞壁的比较
项 目 革兰氏阳性菌
能阻留结晶紫而染成紫色 厚,层次多 多数含有 无 无 低(仅抗酸性细菌含类脂) 基体上着生两个环 以外毒素为主 强 弱 敏感
革兰氏阴性菌
可经脱色而复染成红色 薄,一般单层 无 有 有 高 基体上着生四个环 以内毒素为主 弱 强 不敏感
1、革兰氏染色反应 2、肽聚糖层 3、磷壁酸 4、外膜 5、脂多糖(LPS) 6、类脂和脂蛋白含量 7、鞭毛结构 8、产毒素 9、对机械力的抗性 10、细胞壁抗溶菌酶 11、对青霉素和磺胺
关键词:
细菌 形态、结构、功能 细胞壁、细胞膜、细胞质、核质体 鞭毛、菌毛、性菌毛、荚膜、芽孢 繁殖方式 菌落
一、细胞的形态构造及其功能
什么是细菌? 细菌是什么样的? 我们如何才能观察到细菌?
什么是细菌?
细菌
是一类细胞细而短(细胞直径约0.5µm,长度 约0.5—5µm)、结构简单、细胞壁坚韧以二等分 裂方式繁殖和水生性较强的原核微生物。
2)、细胞膜与间体
(1)细胞膜概念:
细胞质膜(cytoplasmic membrane),又称质膜
(plasma membrane)、细胞膜(cell membrane)或内膜 (inner membrane),是紧贴在细胞壁内侧、包围着细胞 质的一层柔软、脆弱、富有弹性的半透性薄膜,厚约7~8 nm,由磷脂(占20%~30%)和蛋白质(占50%~70%)
具有控制某些物质进出细胞的部分选择性屏障功能。
外膜蛋白(outer membrane protein) 在革兰氏阴性细菌细胞壁的外壁层中,嵌 有多种蛋白质:基质蛋白(孔蛋白)、外壁 蛋白、脂蛋白。 周质空间(periplasmic space , periplasm) 又称壁膜空间。指位于细胞壁与细胞膜之 间的狭窄间隙。
双球菌(double coccus):
肺炎双球菌
. . . . . . . . . . . . .. ..... . . . . . . . . . ...
双球菌(显微镜下示意图)
链球菌
溶血链球菌 乳链球菌
链球菌(显微镜下示意图)
链球菌(电镜照片)
四联球菌: (Micrococcus lactis)
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