原核微生物.pptx

第一章第一章 原核微生物原核微生物Procaryotic Microorganisms原核微生物原核微生物原核微生物是原核微生物是细胞核无核膜包裹细胞核无核膜包裹(称核区称核区)的原始单细胞微生物。的原始单细胞微生物。细胞结构有细胞结构有3 3项特点项特点：无核膜；缺乏细胞器；：无核膜；缺乏细胞器；核糖体为核糖体为70 S型。型。古生菌域古生菌域(Archaea)细菌细菌(bacterium)放线菌放线菌(actinomycetes)蓝细菌蓝细菌(cyanobacteria)支原体支原体(mycoplasma)立克次氏体立克次氏体(rickettsia)衣原体衣原体(chlamydia)细细 菌域菌域(Bacteria)第一节第一节 细菌细菌1.细胞壁细胞壁(肽聚糖、脂多糖、缺壁细菌肽聚糖、脂多糖、缺壁细菌)2.芽孢芽孢3.鞭毛鞭毛重点和难点重点和难点:细菌分布细菌分布:土壤、动植物体内、水体、空气土壤、动植物体内、水体、空气细细菌菌种种类类和和数数量量:种种类类繁繁杂杂,数数量量巨巨大大，有有效效种种名名7000余余1.细菌（狭义）：细菌（狭义）：一类细胞细短、结构简单、胞壁坚韧、多以二一类细胞细短、结构简单、胞壁坚韧、多以二分裂方式繁殖和水生性较强的原核生物。分裂方式繁殖和水生性较强的原核生物。细菌概述细菌概述个体形态个体形态群体形态群体形态一、细胞的形态构造及其功能一、细胞的形态构造及其功能（一）（一）细菌个体的基本形态细菌个体的基本形态基基本本形形态态球状球状杆状杆状螺旋状螺旋状1、球状、球状细胞个体呈球形细胞个体呈球形或椭圆形，不同或椭圆形，不同种的球菌在细胞种的球菌在细胞分裂时会形成不分裂时会形成不同的空间排列方同的空间排列方式，常被作为分式，常被作为分类依据。类依据。双球菌双球菌链球菌链球菌四联球菌四联球菌八叠球菌八叠球菌葡萄球菌葡萄球菌2、杆状、杆状细胞呈杆状或圆柱形，一般其粗细（直径）比较细胞呈杆状或圆柱形，一般其粗细（直径）比较稳定，而长度则常因培养时间、培养条件不同而有较稳定，而长度则常因培养时间、培养条件不同而有较大变化。大变化。数量最多。数量最多。单杆菌单杆菌双杆菌双杆菌链杆菌链杆菌球杆菌球杆菌荧光抗体染色的大肠杆菌荧光抗体染色的大肠杆菌大肠杆菌革兰氏染色大肠杆菌大肠杆菌代表性杆菌代表性杆菌枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌代表性杆菌代表性杆菌Bacillus megaterium,a rod-shaped bacterium in chains.Gram stain(600).代表性杆菌代表性杆菌巨大芽孢杆菌巨大芽孢杆菌代表性杆菌代表性杆菌乳酪乳杆菌双歧杆菌 炭疽芽孢杆菌炭疽芽孢杆菌 皮肤炭疽皮肤炭疽破伤风梭状芽孢杆菌破伤风梭状芽孢杆菌新生儿破伤风新生儿破伤风破伤风痉挛毒素破伤风痉挛毒素痉笑面容痉笑面容3、螺旋状、螺旋状螺旋体螺旋体弧菌弧菌螺旋菌螺旋菌弧菌弧菌菌体只有一个弯曲，不足一圈，形似菌体只有一个弯曲，不足一圈，形似“C”或逗号。或逗号。蛭弧菌蛭弧菌霍乱弧菌霍乱弧菌螺旋菌螺旋菌菌体回转如螺旋，螺旋数目菌体回转如螺旋，螺旋数目2-6环。细胞壁坚韧，环。细胞壁坚韧，菌体较硬。菌体较硬。胃幽门螺杆菌胃幽门螺杆菌螺旋体：螺旋体：旋转周数超过旋转周数超过6环，菌体柔软。环，菌体柔软。梅毒密螺旋体梅毒密螺旋体特殊形态的细菌特殊形态的细菌a)Actinomyces(放线菌属放线菌属)SEM(21000).b)Mycoplasma pneumoniae(肺炎支原体肺炎支原体)SEM(62000).c)Spiroplasma(螺原体螺原体)SEM(13000).d)Hyphomicrobium(生丝微菌属生丝微菌属)with negative staining.e)Walsbys square bacteriumf)Gallionella feruginea(盖氏铁柄杆菌盖氏铁柄杆菌)with stalk（二）（二）细菌细菌大小与重量大小与重量大小测量单位是大小测量单位是m,重量为重量为pg级。级。多数细菌细胞的直径约多数细菌细胞的直径约0.5 m,长度约长度约0.55 m。大肠杆菌：大肠杆菌：2 m 1 m纳米比亚嗜硫珠菌：纳米比亚嗜硫珠菌：3201000m1、大小的测量方法、大小的测量方法显微镜测微尺显微镜测微尺显微照相后根据放大倍数进行测算显微照相后根据放大倍数进行测算2、染色、染色细菌细胞微小又透明，一般先要经过染色才能作显微观察。细菌细胞微小又透明，一般先要经过染色才能作显微观察。细菌细菌染色染色鉴别染色法鉴别染色法简单染色法简单染色法正染色正染色死菌死菌负染色：负染色：荚膜染色法荚膜染色法活菌活菌用美蓝或用美蓝或TTC等作活菌染色等作活菌染色单染法单染法复染法复染法革兰氏染色法革兰氏染色法抗酸性染色法抗酸性染色法芽孢染色法芽孢染色法姬姆萨染色法姬姆萨染色法G+G-二、细菌的结构二、细菌的结构(一一)细胞壁（细胞壁（cell wall）概念：概念：细胞最外的一层厚实、坚韧的外被，主要成分细胞最外的一层厚实、坚韧的外被，主要成分为肽聚糖，具有固定外形和保护细胞等多种功能。为肽聚糖，具有固定外形和保护细胞等多种功能。证实证实CW存在的方法：存在的方法：染色；染色；质壁分离；质壁分离；制备原生质体；制备原生质体；超薄切片。超薄切片。功能：功能：固定细胞外形和提高机械强度，免受低渗透压损伤；固定细胞外形和提高机械强度，免受低渗透压损伤；为细胞生长、分裂和鞭毛运动所必需；为细胞生长、分裂和鞭毛运动所必需；阻阻拦拦大大分分子子（Wr800）抗抗生生素素或或酶酶等等有有害害物物质质进进入细胞；入细胞；赋赋予予细细菌菌特特定定的的抗抗原原性性和和致致病病性性(如如内内毒毒素素)，并并与与细菌对抗生素和噬菌体的敏感性密切相关。细菌对抗生素和噬菌体的敏感性密切相关。G+和和G-细菌细胞壁构造的比较细菌细胞壁构造的比较 是是细细菌菌细细胞胞壁壁特特有有的的成成分分，由由多多糖糖链链经经短短肽肽相相交交联联而而形形成成的的网格状分子。构成细菌细胞壁坚硬的骨架部分。网格状分子。构成细菌细胞壁坚硬的骨架部分。1.1.革兰氏阳性细菌的细胞壁结构革兰氏阳性细菌的细胞壁结构(1)肽聚糖肽聚糖肽肽聚聚糖糖Staphylpcoccus aureusG G+肽聚糖单体：肽聚糖单体：“双糖单位双糖单位+四肽尾四肽尾+肽桥肽桥”。N-Acetylmuramic acidL-L-丙氨酸丙氨酸D-D-谷氨酸谷氨酸L-L-赖氨酸赖氨酸D-D-丙氨酸丙氨酸N-Acetylglucosamine溶菌酶溶菌酶表表1-3 肽聚糖分子中的肽聚糖分子中的4种主要肽桥类型种主要肽桥类型类型类型甲肽尾上甲肽尾上肽桥肽桥乙肽尾上乙肽尾上例例I第四氨基酸第四氨基酸-CONH-直接相连直接相连第三氨基酸第三氨基酸E.coli(G-)II第四氨基酸第四氨基酸-(Gly)5第三氨基酸第三氨基酸S.aureus(G+)III第四氨基酸第四氨基酸-(肽尾肽尾)12-第三氨基酸第三氨基酸M.luteus(G+)IV第四氨基酸第四氨基酸-D-Lys-第二氨基酸第二氨基酸C.poinsettiae(G+)L-AlaD-GluL-LysD-AlaMGL-AlaD-GluL-LysD-AlaMG(Gly)5S.aureus(G+)L-AlaD-Glum-DAPD-AlaMGL-AlaD-Glum-DAPD-AlaMGE.coli(G-)内消旋而氨基庚二酸内消旋而氨基庚二酸磷磷壁壁酸酸是是结结合合在在G+细细菌菌细细胞胞壁壁上上的的一一种种酸酸性性多多糖糖，是是G+细细菌菌所所特特有有的的成分之一。成分之一。（2）磷壁酸（）磷壁酸（teichoic acid）据与壁中结合分子类型：据与壁中结合分子类型：壁磷壁酸壁磷壁酸 和膜磷壁酸。和膜磷壁酸。（2）磷壁酸（）磷壁酸（teichoic acid）据糖成分：甘油磷壁酸和核糖醇磷壁酸等据糖成分：甘油磷壁酸和核糖醇磷壁酸等图1-5协助肽聚糖加固协助肽聚糖加固CW磷壁酸的主要生理作用：磷壁酸的主要生理作用：强负电荷，浓缩强负电荷，浓缩Mg2+等，以保证细胞膜上一些合等，以保证细胞膜上一些合成酶维持高活性的需要；成酶维持高活性的需要；某些致病菌，如某些致病菌，如A族链球菌的膜磷壁酸与其宿主族链球菌的膜磷壁酸与其宿主生物膜有高度亲和力，可借之定植于机体皮肤和生物膜有高度亲和力，可借之定植于机体皮肤和呼吸道黏膜；呼吸道黏膜；赋予赋予G+菌特异的表面抗原，用于菌种鉴定（分型菌特异的表面抗原，用于菌种鉴定（分型）；是某些噬菌体特异性吸附受体。是某些噬菌体特异性吸附受体。革兰氏阳性细菌的细胞壁结构革兰氏阳性细菌的细胞壁结构(小结小结)特点：细胞壁厚度大，特点：细胞壁厚度大，2080 nm；化学组分简单，；化学组分简单，一般一般含含90%肽聚糖和肽聚糖和10%磷壁酸。磷壁酸。特特点点：肽肽聚聚糖糖层层很很薄薄（仅仅23nm），在在肽肽聚聚糖糖层层外外还还有外膜，有外膜，主要成份为脂多糖、磷脂、脂蛋白。主要成份为脂多糖、磷脂、脂蛋白。2.2.革兰氏阴性细菌细胞壁革兰氏阴性细菌细胞壁(以外以外)结构结构(1)肽聚糖层：肽聚糖层：G G-菌肽聚糖单体的特征菌肽聚糖单体的特征G+菌肽聚糖单体菌肽聚糖单体G菌肽聚糖单体菌肽聚糖单体特点（以大肠杆菌为例）：肽聚糖层薄（特点（以大肠杆菌为例）：肽聚糖层薄（2 23nm3nm）(2)外膜：外膜：特点：a.是是G-细菌细胞壁特有的结构，位于壁的最外层细菌细胞壁特有的结构，位于壁的最外层b.化学成分是脂多糖、磷脂和若干种外膜蛋白化学成分是脂多糖、磷脂和若干种外膜蛋白功能：功能：a.控制细胞透性，具选择性通透小分子，阻拦大分子控制细胞透性，具选择性通透小分子，阻拦大分子b.提高细胞表面提高细胞表面Mg2+、Ca2+浓度浓度;c.决定细胞壁抗原多样性决定细胞壁抗原多样性;d.类脂类脂A是内毒素的主要成分。内毒素？（是内毒素的主要成分。内毒素？（p278）Man,mannose甘露糖甘露糖;Abe,abequose阿比可糖阿比可糖;Rha,L-rhamnose鼠李糖鼠李糖Gal,galactose半乳糖半乳糖;Glc,glucose葡萄糖葡萄糖;NAG,N-acetylglucosamine;GlcN,glucosamine葡糖胺葡糖胺;Hep,heptulose庚酮醣庚酮醣;KDO,2-keto-3-deoxyoctonate辛辛糖酸糖酸;P,phosphate;脂多糖脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)核心多糖核心多糖O-特异侧链特异侧链类脂类脂ALPS from Salmonella5个个Hexn个个4HexLipid A 包埋于外膜，包埋于外膜，是是G-菌内毒素的基础。菌内毒素的基础。3个个KDO2个个Hep革兰氏阴性细菌外膜革兰氏阴性细菌外膜(小结小结)Fig.1-Gram stain of Gram+Staphylococcus cells.Fig.2-Gram stain of Gram-E.coli cells革兰氏染色的机制革兰氏染色的机制细胞壁通透性学说细胞壁通透性学说表表1-4 G+细菌与细菌与G-细菌细胞壁生理特性的比较细菌细胞壁生理特性的比较项目项目革兰氏阳性菌革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌革兰氏阴性菌1.革兰氏染色反应革兰氏染色反应能阻留结晶紫而染成紫色能阻留结晶紫而染成紫色可经脱色而复染成红色可经脱色而复染成红色2.肽聚糖层肽聚糖层厚，层次多厚，层次多薄，一般单层薄，一般单层3.磷壁酸磷壁酸多数含有多数含有无无4.外膜外膜无无有有5.脂多糖脂多糖LPS无无有有6.类脂和脂蛋白含量类脂和脂蛋白含量 低（仅抗酸性细菌含类脂）低（仅抗酸性细菌含类脂）高高7.鞭毛结构鞭毛结构基体上着生两个环基体上着生两个环基体上着生基体上着生4个环个环8.产毒素产毒素以外毒素为主以外毒素为主以内毒素为主以内毒素为主9.对机械力的抗性对机械力的抗性强强弱弱10.细胞壁抗溶菌酶细胞壁抗溶菌酶弱弱强强11.对青霉素和磺胺对青霉素和磺胺敏感敏感不敏感不敏感4.4.细胞壁缺陷细菌：细胞壁缺陷细菌：缺缺壁壁细细菌菌实验室实验室或宿主或宿主体内体内形成形成缺壁突变缺壁突变LL型细菌型细菌,Lister,Lister人工去壁人工去壁基本去尽基本去尽原生质体（原生质体（G G+）部分去除部分去除球状体（球状体（G G-）在自然界长期进化中形成在自然界长期进化中形成枝原体枝原体（溶菌酶，青霉素）（溶菌酶，青霉素）a.L型细菌（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。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（因英国李斯德（ListerLister）预防研究所首先发现而得名）预防研究所首先发现而得名（19351935年，念珠状链杆菌年，念珠状链杆菌 Streptobacillus moniliformisStreptobacillus moniliformis）大肠杆菌、变形杆菌、葡萄球菌、链球菌、分枝杆大肠杆菌、变形杆菌、葡萄球菌、链球菌、分枝杆菌和霍乱弧菌等菌和霍乱弧菌等2020多种细菌中均有发现，被认为可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。能与针对细胞壁的抗菌治疗有关。特点：特点：没有完整而坚韧的细胞壁，细胞呈多形态；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，故又称有些能通过细菌滤器，故又称“滤过型细菌滤过型细菌”；对渗透敏感，在固体培养基上形成对渗透敏感，在固体培养基上形成“油煎蛋油煎蛋”似似的小菌落（直径在的小菌落（直径在0.1mm0.1mm左右）；左右）；b.原生质体（原生质体（protoplast）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、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。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：特点：对环境条件变化敏感，低渗透压、振荡、离心甚至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；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；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。落，形成芽孢。及恢复成有细胞壁的正常结构。比正常有细胞壁的细菌更易导入外源遗传物质，是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。研究遗传规律和进行原生质体育种的良好实验材料。c.球状体球状体(sphaeroplast)采用溶菌酶处理采用溶菌酶处理G-细菌后能获得的残留部分细胞壁细菌后能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（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。环境具有一定的抗性，可在普通培养基上生长。