第一章原核微生物形态

第一章：原核微生物形态、构造和功能Cncnc-micro细菌（bacteria）放线菌(actinomycetes）)蓝细菌(cyanobacteria)其他几种原核微生物(others)细菌的形态观察细菌的方法细菌细胞的大小细菌的细胞构造细菌的繁殖方式Cncnc-micro细菌（Bacteria）细菌的群体形态细菌的形态构造及其功能细菌细胞形态Cncnc-micro球菌(Coccus)杆菌(Bacillus)螺旋菌(Spirlla)其他形状的细菌球菌(coccus)Cncnc-micro单球菌双球菌四联球菌八叠球菌葡萄球菌链球菌.................................................单球菌（显微镜下示意图）单球菌(singlecoccus)......................................................................双球菌（显微镜下示意图）双球菌(doublecoccus)上：显微镜效果下：电镜照片四联球菌(Micrococcuslactis)八叠球菌八叠球菌(Sarcinaureae)八叠球菌（显微镜下示意图）葡萄球菌左：电镜照片右：显微镜下的金黄色葡萄球菌葡萄球菌(Staphylococcusaureus)链球菌链球菌（显微镜下示意图）链球菌（电镜照片）显微镜下的杆菌杆菌(bacillus)电子显微镜下的结核菌（绿色的就是结核杆菌）杆菌动物宿主细胞感染杆菌濒临死亡电镜照片链杆菌链杆菌链显微镜下的链杆菌螺旋菌（Spirlla)弧菌(vibrio)螺菌（spirllum）螺旋体(spirochaeta)显微镜下的螺旋菌幽门螺旋菌左：显微数码摄像右：结构示意图柄细菌其他形状的细菌柄细菌(Caulobacterbacterroides)变形菌DifferentShapesFig.4.11DifferentShapesFig.4.11观察细菌的方法观察工具观察方法Cncnc-micro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microorganismscanbeobservedusingamicroscopeCncnc-micro用显微镜观察细菌的方法活体观察染色观察压滴法悬滴法菌丝埋片法细菌染色法死菌正染色负染色：简单染色法鉴别染色法革兰氏染色法抗酸性染色法芽孢染色法荚膜染色法等活菌:用美蓝或TTC（氯化三苯基四唑）等作活菌染色姬姆萨染色法染色观察Cncnc-micro甲菌乙菌初染结晶紫媒染碘液脱色乙醇复染沙黄紫色（G＋）红色（G-）革兰氏染色步骤示意图细胞壁与革兰氏染色细菌电子显微镜照片细菌细胞的大小普通光学显微镜下用测微尺测细菌大小细菌细胞的大小细胞的大小是细菌分类特征不同细菌细胞大小不同同一细菌的不同菌龄细胞大小不同细菌细胞大小还与营养等因素相关细胞大小的测量结果只是近似值或平均值2。1。2细菌细胞的结构细菌细胞的结构细胞壁细胞壁以内的构造—原生质体细胞壁以外的构造Cncnc-micro细胞壁（cellwall)Cncnc-micro细胞壁的结构细胞壁的功能细胞壁的化学组成细胞壁与革兰氏染色无壁细胞与原生质体细菌细胞壁（cellwall）的结构细胞的表面纹理（革兰氏阳性菌）G+细胞表面纹理细菌的表面纹理（革兰氏阴性菌）G－细胞表面纹理肽聚糖细胞质膜外壁层Grampositivebacteria,G+Gramnegativebacteria,G—细菌的细胞壁(粉红色以外的部分)CellWallsofBacteria•Peptidoglycanisfoundonlyinbacteria•Keepscellsfromlysing,duetoturgorpressure肽聚糖质膜外壁层周质空间革兰氏阳性革兰氏阴性细胞壁抛面结构细胞壁的功能固定细胞外形协助鞭毛运动保护细胞免受外力的损伤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、致病性和对噬菌体的敏感性密切相关Cncnc-micro细胞壁化学组成高等植物纤维素霉菌几丁质酵母甘露聚糖，葡聚糖细菌肽聚糖N－乙酰葡萄糖胺N－乙酰胞壁酸短肽脂多糖Cncnc-micro磷壁酸StructureofpeptidoglycanN-acetylglucosamineN-acetylmuramicacidb-(1,4)linkagesL-alanineD-glutamicacidmeso-diaminopimelicacidD-alaninepeptidebondCH3-CH-C=0CH2OHOCH2OHOOHONHHC-C-CH3C=0nNHCOOH-C-H(CH2)2C=0NHH-C-(CH2)-NH2NHC=0CH3-C-HCOOHL-AlaD-GluL-LysD-AlaG+细胞壁肽聚糖单体结构MGDPA革兰氏阴性菌细胞壁肽聚糖的一个重复单位肽聚糖（Peptidoglycan)结构中短肽的连接形式E.coli(左）与C.poinsettiae(右）肽聚糖中的肽桥类型甲肽尾上连接点肽桥乙肽尾上连接点实例ⅠⅡⅢⅣ第4氨基酸第4氨基酸第4氨基酸第4氨基酸-CO·NH--(Gly)5--(肽尾）1～2－-D-Lys-第3氨基酸第3氨基酸第3氨基酸第2氨基酸E.coli(G-)S.aureus(G+)M.luteus(G+)C.poinsettiae(G+)肽聚糖分子中的4种主要肽桥类型G＋`G－肽聚糖的组成不同肽尾第三氨基酸不同G＋赖氨酸G－二氨基庚二酸G，M都是ß－1，4－糖苷键连接肽桥G＋：5个赖氨酸G－：肽键Cncnc-microG＋`G－细胞壁成分的区别Cncnc-micro成分肽聚糖磷壁酸类脂质蛋白质占细胞壁干重的%含量很高（30-95）含量较高（50）一般无（2）0含量很低（5-20）0含量较高（-20）含量较高G＋G－磷壁酸(Teichoicacids)结构磷壁酸(Teichoicacids)结构壁磷壁酸膜磷壁酸种类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Cncnc-micro贮藏磷原素调节细胞内自溶素（autolysin）的活力防止细胞死亡LPS类脂A：2个N－乙酰葡糖胺及5个长链脂肪酸核心多糖区O－特异侧链：多个4Hex单位，内含半乳糖、鼠李糖甘露糖、阿比可糖(Abq)等内核心区3个2－酮－3－脱氧辛糖酸3个L－甘油－甘露庚糖外核心区：5个己糖（Hex），包括葡糖胺、半乳糖、葡萄糖脂多糖（Lipolysaccharide)的组成Cncnc-microROR1、R2一般为3—羟基豆蔻酸CH2OROCH2PO4PO4NH|R1NH|R2OR1、6O—特异侧链核心多糖R可有3种：月桂酸基棕榈酸基豆蔻酰豆蔻酸基类脂A是G-内毒素的基础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。Cncnc-micro具有近控制某些物质进出细胞的部分选择性屏障功能。细胞壁与革兰氏染色甲菌乙菌媒染碘液脱色乙醇复染沙黄紫色（G＋）红色(G-)初染结晶紫原生质体（左侧为大肠杆菌的原生质体，右侧为杆状的大肠杆菌）缺壁细菌原生质体（左侧为大肠杆菌的原生质体，右侧为杆状的大肠杆菌）缺壁细菌实验室中形成自然界长期进化中形成：支原体自发缺壁突变：L型细菌人工方法去壁彻底除尽：原生质体部分去除：球状体Cncnc-micro细胞壁以内的构造—原生质体细胞质膜（cellmembrane）细胞质和内含物(cytoplasmandinclusionbody)核区(nuclearregionorarea)特殊的休眠构造—芽孢(endospore,spore)Cncnc-micro细胞膜液体镶嵌模型细胞膜(cellmembrane)镶嵌蛋白疏水性尾部极性头部糖基细胞膜液体镶嵌模型abcdef膜蛋白在生物膜中的分布和种类a:内嵌蛋白；b、c:内嵌蛋白或整合蛋白；d:外周蛋白；e:多酶复合体；f:脂双分子层细胞膜组成fPOOOOCH2CHCH2OOCCOOHR细菌染色体DNA的复制模式StructureofCytoplasmicMembrane细胞膜的功能控制细胞内、外的物质的运送、交换维持细胞内正常渗透压以保证屏障作用；合成细胞壁各种组分和荚膜等大分子的场所；进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地；许多酶和电子传递链组分的所在部位；鞭毛着生点和提供其运动所需的能量等。Cncnc-micro间体（Mesosome)的功能相当于真核细胞的线粒体相当于真核细胞的内质网与细胞壁合成有关可能与核分裂有关有学者认为间体是一种赝象Cncnc-micro细胞质(cytoplasm)和内含物(inclusionbody)贮藏物(reservegranule)磁小体(megnetosome)羧酶体(carboxysome)气泡(gasvocuoles)核糖体(ribosome)质粒(circularcovalentlyclosedDNA)糖原：大肠杆菌、克雷伯氏菌、蓝细菌芽孢杆菌等聚－ß－羟丁酸：固氮菌、产碱菌、肠杆菌氮源类藻青素：蓝细菌含有藻青蛋白：蓝细菌含有磷源（异染粒）：迂回螺菌、白喉棒杆菌和分枝杆菌含有硫源：迂回螺菌菌、白喉棒杆菌、结核分枝杆菌Reservegranule/Reservematerials碳源及能源类Cncnc-micro红色螺菌的电子显微镜图片Poly-ß-hydroxybutyrate,PHBPHBHCHH3CCCHHHOOOnn106OHPOHnHOO异染粒（metachromaticgranule）n=2~106藻青素（cyanophycin）CO2AspCOH3N+nAspAspCOCONHNHNHArgArgArg磁小体(megnetosome)Cncnc-micro1975年由RPBlakemoreD在趋磁细菌中发现主要成分是Fe3O4外被一层磷脂、蛋白或糖蛋白膜,是单磁畴晶体,无毒,大小20—100nm,每个细胞有2—20颗形状为平截八面体、平行六面体或六棱柱体等功能导向作用，即借助鞭毛游向泥、水界面微氧我环境处生活实用前景：生产磁性定向药物或抗体，以及制造生物传感器羧酶体（carboxysome）Cncnc-micro存在于一些自养细菌内的多角形或六角形内含物大小约10nm（与噬菌体相仿）内含1，5—二磷酸核酮糖羧化酶在自养细菌的CO2固定中起关键作用气泡（gasvocuoles）Cncnc-micro是许多光合型、无鞭毛水生菌中充满气体的泡囊状内含物大小为0.2—1.0um×75nm内由数排柱形小空泡组成，外有2nm厚的蛋白膜包裹每个细胞中含几个或数百个气泡功能：调节细胞比重以使细菌漂浮在最适水层中获取光能O2，和营养物质核糖体（Ribosome)核糖体核糖体亚基连在核糖体（Ribosome)多聚核糖体、核糖体亚基释放质粒染色体(Chromosomes)质粒(circularcovalentlyclosedDNA)质粒功能Cncnc-microR因子：与抗药性有关F因子：与有性接合有关其他质粒：与抗生素，色素合成有关基因工程中作为目的基因载体核区（nuclearregionorarea）Cncnc-micro又称核质体、原核、拟核、核基因组(genome）是一个大型环状DNA分子。长度为0.25-3.00mm每个细胞所含的核区数一般1—4个细菌除在染色体复制时间内呈双倍体外,一般均为单倍体细菌芽孢在光学显微镜下的形态及其在胞内的位置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由于一个营养细胞内仅生成一个芽孢，无繁殖功能芽孢是生物界中