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第二章微生物的形态和分类北京林业大学林化教研室人体体液酸碱度与健康•人体呈弱碱性7.35-7.45；•人体细胞最佳运作状态7.40；•体液为酸性会导致疾病多发-高血压、肥胖、甚至于癌症等等；烟草对水质的影响•康师傅矿物质水•开水房饮用水•将烟草烟气吐入烧杯•晃动后—水颜色由浅蓝变为浅黄主要内容•2.1微生物在生物界中的地位•2.2微生物的分类和命名•2.3原核微生物•2.4真核微生物•2.5非细胞型微生物Whittaker的五界分类系统2.1微生物在生物界中的地位微生物（病毒）古生菌（Archaea）细菌（Bacteria）真菌（酵母、霉菌、蕈菌等）、单细胞藻类、原生动物等非细胞型细胞型原核微生物真核微生物（Eukarya）我国学者王大耜（si）增设一个病毒界称为六界系统三域学说2.2微生物的分类与命名2.2.1微生物的分类依据与方法2.2.2微生物的分类单元2.2.3微生物的命名•2.2.1微生物的分类依据和方法•微生物分类的具体任务：分类、鉴定与命名。•微生物分类鉴定步骤：1）得到其纯培养物；2）测定一系列必要鉴定指标（形态特征；生理生化特征、生态特征、免疫特征和遗传特征等）;3）查找权威检索表或鉴定手册。『帕杰氏细菌鉴定手册』『真菌鉴定手册』微生物的分类方法•一、传统分类法•二、遗传特征分类法•三、化学特征分类法•四、数值分类法•目前应用最多的是传统分类法和遗传分类一、传统分类法•根据微生物形态、生理生化、生态和抗原等表型特征进行分类的方法。（一）形态特征1．个体形态特征2．群体形态特征（1）平板上的菌落特征（2）液体培养特征（二）生理生化特征1．营养来源：利用营养的能力。包括碳源、能源、氮源、无机盐以及生长因子。2．代谢产物：产酸、产气等。包括反应类型和酶。3．抗逆性：对噬菌体、抗生素、染料等抗微生物因子的反应也是分类鉴定的依据。（三）生态特征包括微生物的天然生境以及与微生物生活相关连的环境因子。1．氧气2．温度3．pH4．盐度5．与其他生物之间的寄生和共生关系：二、遗传特征分类•从外部形态、生理生化反应到细胞内部，如核酸、蛋白质等，触及生物的化学本质。•（一）核酸分析：DNA的G+C值是恒定的。•（二）DNA杂交试验•（三）细胞壁成分分析-放线菌的分类•（四）红外光谱2.2.2微生物的分类单元界门纲目科属种常用的几种分类概念•种：亲缘关系较近的微生物有机体的集合，它们在进化发育阶段上有一定的共同形态和生理特征。现代分类学上规定种内菌株的DNA同源性≧70%•小种（亚种）：实验室中获得的微生物变异型称为小种或亚种。•菌株（品系）：来源不同的同种微生物的纯培养，均可称为菌株。•命名的方法：国际法规命名，即林奈所创立的双名法。•双名法的规则：微生物的学名依属和种而命名，由两个拉丁字或希腊字或拉丁化了的其它文字组成，属名在前，为名词，开头字母大写，是该微生物的主要特征。种名在后，为形容词。如：Stapylococcusaureus,Streptomycesalbosporeus(Krainsky)WaksmanetHenrici,Micrococcussp.(spp.),Bacillussubtilisvar.niger2.2.3微生物的命名需要牢记的一些微生物学名•大肠杆菌:Escherichiacoli•枯草杆菌Bacillussubtilis•金黄色葡萄球菌Staphylococcusaureus•酿酒酵母:Saccharomycescerevisiae•灰色链霉菌Streptomycesgriseus•产黄青霉:penicilliumchrysogenum主要内容•2.1微生物在生物界中的地位•2.2微生物的分类和命名•2.3原核微生物•2.4真核微生物•2.5非细胞型微生物微生物（病毒）古生菌（Archaea）细菌（Bacteria）真菌（酵母、霉菌、蕈菌等）、单细胞藻类、原生动物等非细胞型细胞型原核微生物真核微生物（Eukarya）细菌又称真细菌，包括普通细菌、放线菌、蓝细菌、枝原体、立克次氏体和衣原体等古生菌在进化谱系上与真细菌及真核生物相互并列，且与后者关系更近，而其细胞构造却与真细菌较为接近，同属于原核生物。原核微生物与真核微生物比较结构原核微生物真核微生物核膜无有核仁无有遗传物质一条裸露的DNA以染色体形式存在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-microStructureofpeptidoglycanN-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G＋`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