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1、细菌细胞的特殊结构与功能,主讲人：伍金娥,细菌的特殊结构,芽孢鞭毛荚膜菌毛性菌毛,一、细菌芽孢(Spore),概念：某些细菌生长到一定阶段或在一定环境条件下，细胞的正常生长和分裂停止，细胞内细胞质浓缩，逐步行成一个圆形、椭圆形或圆柱形的，对不良环境有较强抵抗力的特殊结构，称为芽胞。芽胞成熟后可自行从芽胞囊中释放出来。因芽胞的形成都是在细胞内，故又称内生孢子。,枯草芽孢杆菌,产芽孢细菌的种类芽孢的构造芽孢形成芽孢萌发芽孢的耐热机制研究芽孢的意义伴孢晶体,芽孢,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。产生芽孢的几个属：(Bacillus)芽孢杆菌属(Clostridi
2、um)梭状芽孢杆菌属(Sporosarcina)芽孢八叠球菌属,1、能形成芽孢的细菌种类,结构示意图,细菌芽孢,芽孢的外壁层厚而致密，主要成分为脂蛋白，通透性差,不易着色。核心含有大量的DNA、RNA、蛋白质酶等物质，还含有2,6吡啶二羧酸（DPA）,DPA是芽孢特有的成分。一般以 DPACa的形式存在。皮层主要含芽孢肽聚糖、DPACa，皮层体积大，比较致密。芽孢平均含水量低,约40%.,芽孢形成过程,细菌芽孢,细菌芽孢形成示意图,芽孢萌发,细菌芽孢特性,1、对高温、干燥、辐射、化学药物有强大的抵抗力。2、含水量低、壁厚而致密，通透性差,不易着色，折光性强。3、芽胞内新陈代谢几乎停止，处于休眠
3、状态，但保持潜在萌发力。4、一个芽孢萌发只产生一个营养状态的细胞。,芽孢的耐热机制,是由芽孢化学组成的特点决定的1.含有吡啶2，6二羧酸（DPA-Ca）2.含有芽孢特有的芽孢肽聚糖3.芽孢平均含水40，皮层含水704.芽孢中酶的分子量较营养细胞小,芽孢的本质,即不是细菌生活周期的必经阶段，也不是细菌繁殖的一种形式，又不是对环境的消极反应，而是一种生命形式，一种独立的休眠体。,伴胞晶体（parasporal crystal）,少数芽孢杆菌，如Bacillus thuringiensis（苏云金芽孢杆菌）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（即内毒素）称为伴胞晶体。它的
4、干重可达芽孢囊的约30%，由18种氨基酸组成，大小约0.62.0m。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。,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
5、toxin crystals(the structures with a bipyramidal shape).,研究芽孢的意义：,1、分类鉴定2、保存菌种3、分离菌种4、生物杀虫5、灭菌标准,一、鞭毛（flagellum）,概念：某些微生物表面由细胞内生出的细长、波曲、毛发状的丝状附属物即为鞭毛,鞭毛的长度：一般为1520 m，最长可达70 m。鞭毛的直径：为0.010.02 m.,2.观察和判断细菌鞭毛的方法：,1)从固体培养基上的菌落形态判断 2)光学显微镜（悬滴法）3)光学显微镜 特殊鞭毛染色 4)电镜 5)半固体穿刺培养,电镜下的大肠杆菌（示鞭毛）,鞭 毛,3.鞭毛的着生方式,4.鞭
6、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。,G菌：L环、P环、S环、M环 G+菌：S环，M环,基体：由若干个盘状物即环组成。,细菌鞭毛,革蓝氏阴性菌鞭毛结构,革蓝氏阳性菌鞭毛结构,5.鞭毛的化学组成,鞭毛蛋白，3万6万Dolton，不同种由不同球蛋白分子亚基构成，有些含多糖、类脂等，为极好抗原。,6.鞭毛运动与细菌的趋避性运动,趋避性运动：,化学趋避性运动氧趋避性运动光趋避性运动,细菌细胞的特殊构造与功能,某些细菌在一定的营养条件下向细胞外分泌的一层粘性物质。,荚膜(M
7、acrocapsule)：有一定外形，厚200nm，粘性较大，稳定。粘液层(Slime layer)：较疏松，无明显形状，可悬浮于基质中，增加培养液黏度。微荚(Microcapsule)：厚度在200nm以下，与细胞接合较紧，不易观察到。,二、细菌荚膜,定义,分类,荧光显微镜 负染色 特殊染色,1.荚膜的观察：,2.荚膜与菌落形态,S型菌落为产荚膜的细菌菌落，因其通常光滑透明而称之S型。R型菌落为不产荚膜的细菌菌落，因其菌落表面较粗糙而称之R型。,细菌荚膜,4.功能细胞外碳源和能源性储存物质；保护细胞免受干燥影响；增强某些病原菌的致病能力，抗宿主细胞的 吞噬作用；污水处理中形成具有良好功能与沉
8、降性能的活性污泥。,细菌荚膜,危害污染食品后产生黏液状物；黏附于牙齿表面引起龋齿。,从野菜黄单胞菌（Xanthomonas campestris）荚膜提取黄原胶，它是优良的食品添加剂，又是石油开采中优良的压浆剂；,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。(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。,三、细菌菌毛,细菌菌毛(Pili or fimbria)又称伞毛，菌毛，是革蓝氏阴
9、性菌和少数阳性菌性别表面的比鞭毛更细、短而直硬的丝状体结构长约0.56mm，个别可达20mm，直径约37nm菌毛由菌毛蛋白(pillin)组成与鞭毛相似，起源与细胞膜内侧基粒上不具运动性，但可有助于细胞在固体物表面的黏附,1.定义,Figure.Fimbriae(common pili)on the surface of bacterial cells.,细菌菌毛,2.分类,普通菌毛(Common pili)可增加细菌吸附于其他细胞 和物体的能力。,性菌毛(Sex pili or conjugal pili)很少，仅14根，是细菌传递游离基因的器官，细菌结合时遗传物质的通道。,细 菌 纤 毛,普通菌毛图,性菌毛图,
