原核生物的形态构造和功能细菌.ppt
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1、微生物类群概述,根据微生物的细胞结构可分为:,第一节 细 菌(Bacteria),细菌是单细胞原核微生物,个体微小,形态简单,多以二等分裂方式繁殖。在自然界中,细菌分布最广、数量最多。细菌的形态构造及其功能 细菌的群体形态,(一)形态和染色,一、细菌的形态构造及其功能,自然界中哪种最多?,最多,其次,最少,1.球 菌,(1)单球菌 分裂后的细胞分散而单独存在的球菌.如尿素微球菌(Micrococcus ureae),(2)双球菌 分裂后两个球菌成对排列的为双球菌.如肺炎双球菌(Diplococcus pneumoniae),(3)链球菌 分裂是沿一个平面进行,分裂后细胞排列成链状.如乳链球菌(
2、Streptococcus lactis),链球菌,链球菌,(4)四联球菌 分裂是沿两个相垂直的平面进行,分裂,分裂后每四个细胞在一起呈田字形.如四联微球菌(Micrococcus tetragenus),(5)八叠球菌 按三个互相垂直的平面进行分裂后,每八个球菌在一起成立方体形.如藤黄八叠球菌(Sarcina ureae),八叠球菌,(6)葡萄球菌 分裂面不规则,多个球菌聚在一起,像一串串葡萄。如金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus),葡萄球菌,葡萄球菌,球菌的分裂方式,2.杆菌 杆菌是细菌中种类最多的类型,因菌种不同,菌体细胞的长短、粗细等都有所差异。,短杆菌,长杆菌
3、,梭状芽孢杆菌,大肠杆菌,大肠杆菌,大肠杆菌的培养特征,棒状杆菌,大肠杆菌,梭状芽孢杆菌(腐肉中毒),杆菌细胞两端的形态特征,2.杆 菌,螺旋菌干酪螺菌,弧菌例:霍乱弧菌、逗号弧菌,螺旋体梅毒密螺旋体,3、螺旋菌,螺旋菌的排列方式,弧菌,螺菌,螺旋体,弯曲1,2弯曲6,螺旋菌,细菌的特殊形态,培养时间、培养温度、培养基成分、浓度、pH值等环境条件对细菌形态都有明显的影响。一般处于幼龄阶段和生长条件适宜时,细菌形态正常、整齐,表现出特定的形态。在较老的培养物中,或不正常的条件下,细胞常出现不正常形态,尤其是杆菌,有的细胞膨大,有的出现梨形,有的产生分枝,有时菌体显著伸长以至呈丝状等异常形态。若将
4、它们转移到新鲜培养基中或适宜的培养条件下又可恢复原来的形态。,影响细菌形态的因素,细菌的大小,细菌大小的测定:(1)测量:测微尺(2)长度单位:微米(m)(亚细胞构造用nm)(3)表示:球菌:直径 杆菌:宽长 螺菌:宽、长、螺距,二、细 菌 的 大 小,细菌染色法,细菌的染色,革兰氏染色法是细菌细胞的复合染色法,由丹麦医生Hans Christian Gram于1884年创立。基本步骤:涂片固定 结晶紫初染1min 碘液媒染1min 95%乙醇脱色0.5min 沙黄复染1min 结果:革兰氏阳性菌紫色;革兰氏阴性菌红色。,革兰氏染色法,(二)细菌的细胞构造,细菌细胞结构,(一)细菌细胞的基本结
5、构,(1)细胞壁的功能 固定细胞外形和提高机械强度,使其免受渗透压等外力 的损伤;为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需;阻拦大分子有害物质(抗生素和酶)进入细胞;与细菌的抗原性致病性和对噬菌体的敏感性密切相关。,1、细胞壁约占细胞干重的10%25%。,化学组成:,革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌细胞壁成分比较,(2)细胞壁的化学组成与结构,细胞壁的基本骨架肽聚糖 肽聚糖:是由N-乙酰胞壁酸(NAM)和N-乙酰葡糖胺(NAG)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。肽聚糖单体:是由NAG、NAM、肽尾、肽桥构成。,化学结构:,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
6、的基本骨架肽聚糖,肽聚糖网格状结构,细胞壁的基本骨架肽聚糖,由肽聚糖和磷壁酸组成,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D-Ala和还原糖组成的侧链。,肽聚糖:占30-70%,不同菌种中 肽聚糖(肽链)组分不同,革兰氏阳性菌细胞壁,内壁层:紧贴胞膜,仅由12层肽聚糖分子构成,占细胞壁干重510%,无磷壁酸。,外膜层:位于肽聚糖层的外部。外膜蛋白 脂多糖 脂蛋白、包括:蛋白质层 外膜蛋白 孔蛋白;孔蛋白 磷脂.,革兰氏阴性菌细胞壁,由外膜层和内壁层组成,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),肽聚
7、糖,肽聚糖,外膜,第一步:结晶紫使菌体染成紫色第二步:碘和结晶紫形成大分子复合物,分子大,能被细胞壁 阻留在细胞内。第三步:酒精脱色,细胞壁成分和构造不同,出现不同的反应。第四步:沙黄复染。G+菌:细胞壁厚,肽聚糖含量高,交联度大,当乙醇脱色时,肽聚糖因脱水而孔径缩小,故结晶紫-碘复合物被阻留在细胞内,细胞不能被酒精脱色,仍呈紫色。G菌:肽聚糖层薄,交联松散,乙醇脱色不能使其结构收缩,因其含脂量高,乙醇将脂溶解,缝隙加大,结晶紫-碘复合物溶出细胞壁,酒精将细胞脱色,细胞无色,沙黄复染后呈红色。,革兰氏染色的机理,阳性菌,阴性菌,A,B,B,B,A,B,A,A,(1)初染(结晶紫60S),革兰氏
8、染色程序和结果,A,B,B,B,A,B,A,A,革兰氏染色程序和结果,(2)媒染剂(碘液60S),A,B,B,B,A,B,A,A,革兰氏染色程序和结果,(3)脱色(95%乙醇30S),A,B,B,B,A,B,A,A,革兰氏染色程序和结果,(4)复染(蕃红120S),A:革兰氏阳性细菌G+,B:革兰氏阴性细菌G,(1)初染(结晶紫60S)(2)媒染剂(碘液60S)(3)脱色(95%乙醇30S)(4)复染(蕃红120S),G+细菌和G-一系列生物学特性的比较,思考: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
9、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,不能通过细胞壁,保持紫色。,青霉素的作用,作用于肽聚糖肽桥的联结,即抑制肽聚糖的合成,故仅对生长着的菌有效,主要是G+菌。,2、细胞膜 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。,(1)细胞膜的化学组成,膜是由球形蛋白与磷脂按照二维排列方式构成的流体镶嵌式,流动的脂类双分子层构成了膜的连续体,而蛋白质象孤岛一样无规则地漂流在磷脂类的海洋当中。,细胞膜液态镶嵌模型,(2)细胞膜的结构1972年Singer和Nicolson提出的细胞膜液
10、态镶嵌模型。,(3)细胞膜的功能 能选择性控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送 是维持细胞内正常渗透压的结构屏障 是合成细胞壁和糖被有关成分(如肽聚糖、磷壁酸、脂多糖和荚膜多糖)的重要场所 膜上含有与氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢有关的酶系,是细胞的产能基地 是鞭毛基体的着生部位,并可提供鞭毛旋转运动所需的能量。,间体: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。,间体间体的功能:参与隔膜形成与核分裂有关类线粒体功能,3、拟核(或核质体、核区)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DNA:长度一般为13mm例:大肠杆菌的D
11、NA长约1mm。生长迅速的细菌在核分裂之后细胞往往来不及分裂,所以细胞中常有24个核,而生长缓慢的细菌细胞中一般只有12个核。功能:负载遗传信息。,拟核,质粒:细菌染色体外的遗传物质,由共价闭合环状双链DNA分子组成分子量约为100 106 D.携带1100个基因,一个菌细胞可有一至数个质粒。,质粒的特点: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,但同步进行。不同质粒携带不同遗传信息。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。例:细菌抗药性因子、大肠杆菌F因子。质粒应用:基因工程,体外重组。,4、核糖体:是分散在细胞质中的颗粒状结构,由核糖体核酸(占60%)
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