原核微生物——细菌.pptx

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1、1一一 研究形态和构造的意义研究形态和构造的意义：形态是入门向导，构造是研究基础提高定向筛选效率掌握发酵进程、及时探测杂菌污染分类鉴定中应用二 原核微生物的类群 光能：蓝细菌“三菌”化能：细菌 放线菌“三体”人工培养基：支原体 专门寄生：立克次氏体 衣原体第1页/共51页2第一节第一节 细菌细菌 体小而细 形简而短(球、杆、弧)是一类 壁坚而韧 单细胞原核生物 二等分裂 分布很广泛 细菌是单细胞原核微生物，个细菌是单细胞原核微生物，个体微小，形态简单，以二等分裂体微小，形态简单，以二等分裂方式繁殖。在自然界中，细菌分方式繁殖。在自然界中，细菌分布最广、数量最多。布最广、数量最多。第2页/共51

2、页3Contents细菌的形态和大小细菌的形态和大小1细菌的细胞结构细菌的细胞结构2细菌的繁殖与群体形态细菌的繁殖与群体形态3细菌的物理化学性质细菌的物理化学性质4第3页/共51页4一、一、细菌的形态和大小细菌的形态和大小 不不同同细细菌菌的的形形态态可可以以说说是是千千差差万万别别，丰丰富富多多彩彩，但但就就单单个个有有机机体体而而言言，其其基基本本形形态态可可分分为为球球状状、杆杆状状与与螺螺旋旋状状三三种种.除除了了球球菌菌、杆杆菌菌、螺螺旋旋菌菌三三种种基基本本形形态态外外，还还有有许许多多具具其其他他形形态态的的细细菌菌。例例如如柄柄杆杆菌菌细细胞胞上上有有柄柄、菌菌丝丝、附附器器等

3、等细细胞胞质质伸伸出出物物，细细胞胞呈呈杆杆状状或或梭梭状状，并并有有特特征征性性的的细细柄柄；球球衣衣菌菌能能形形成成衣衣峭峭，杆杆状状的的细细胞胞呈呈链链状状排排列列在在衣衣鞘鞘内内而而成成为为丝丝状状,而而支支原原体体由由于于只只有有细细胞胞膜膜，没没有有纫纫胞胞壁壁，故故细细胞胞柔柔软软，形形态态多多变变，具具有有高高度度多多形形性性。另另外外，人人们们还还发现了细胞呈星形和方形的细菌发现了细胞呈星形和方形的细菌.第4页/共51页5（一）（一）细菌的形态细菌的形态细菌的三种基本形态细菌的三种基本形态:球状、杆状和螺旋状球状、杆状和螺旋状第5页/共51页6细菌的外形与大小细菌的外形与大小

4、细菌细胞微小而透明，通常用适当染料染染色色后显微镜观察图图1-1 常见的三种细菌典型形态常见的三种细菌典型形态A.球菌球菌 B.杆菌杆菌 C.弧菌弧菌第6页/共51页7培培养养时时间间、培培养养温温度度、培培养养基基成成分分、浓浓度度、pH值值等等环环境境条条件件对对细细菌菌形形态态都都有有明明显显的的影影响响。一一般般处处于于幼幼龄龄阶阶段段和和生生长长条条件件适适宜宜时时，细细菌菌形形态态正正常常、整齐，表现出特定的形态。整齐，表现出特定的形态。在在较较老老的的培培养养物物中中，或或不不正正常常的的条条件件下下，细细胞胞常常出出现现不不正正常常形形态态，尤尤其其是是杆杆菌菌，有有的的细细胞

5、胞膨膨大大，有有的的出出现现梨梨形形，有有的的产产生生分分枝枝，有有时时菌菌体体显显著著伸长以至呈丝状等异常形态。伸长以至呈丝状等异常形态。有有的的细细菌菌则则是是多多形形态态的的，有有周周期期性性的的生生活活史史，如如粘粘细细菌菌可可形形成成无无细细胞胞壁壁的营养细胞和子实体。的营养细胞和子实体。影响细菌形态的因素：第7页/共51页8（二）细菌的大小（二）细菌的大小细菌大小的测定：细菌大小的测定：(1)测量：测量：测微尺测微尺(2)长度单位：长度单位：微米微米(m)(3)表示：表示：球菌：球菌：直径直径 杆菌：杆菌：宽宽长长 螺菌：螺菌：宽、长、螺距宽、长、螺距第8页/共51页9（二）细菌的

6、大小（二）细菌的大小第9页/共51页10 通常通常球菌直径球菌直径：0.2 0.2 1.51.5 mm，杆菌杆菌:长长1 1 5 m,5 m,宽宽0.50.5 1 m 1 m。例如：例如：大肠杆菌：平均长度：大肠杆菌：平均长度：2 m 2 m；宽度宽度0 0.5.5mm 15001500个大肠杆菌头尾相接等于个大肠杆菌头尾相接等于3 3mm;mm;10 109 9个大肠杆菌重个大肠杆菌重1 1 mg.mg.由于菌种不同，细菌的大小存在很大的差异；对于同由于菌种不同，细菌的大小存在很大的差异；对于同一个菌种，细胞的大小也常随着菌龄变化。另外，对于同一个菌种，细胞的大小也常随着菌龄变化。另外，对于

7、同一个菌种染色前后其细胞大小都有所不同。所以，有关细一个菌种染色前后其细胞大小都有所不同。所以，有关细菌大小的记载，常是平均值或代表性数值。菌大小的记载，常是平均值或代表性数值。（二）细菌的大小（二）细菌的大小第10页/共51页11 菌名菌名 直径或宽直径或宽长长/（mm mm）乳链球菌乳链球菌金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌大肠杆菌大肠杆菌枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌霍乱弧菌霍乱弧菌 0.5 0.5 1 1 0.8 0.8 1 1 0.5 0.5 (1 (1 3)3)(0.8(0.8 1.2)1.2)(1.21.23 3)(0.2(0.2 0.6)0.6)(1(1 3 3)细菌细胞的大小细菌细胞的大

8、小第11页/共51页12二、细菌的细胞结构二、细菌的细胞结构基本结构包括：基本结构包括：细胞壁、细胞膜、细胞质、核区、细胞壁、细胞膜、细胞质、核区、间体、核糖体、气泡和储藏物。间体、核糖体、气泡和储藏物。特殊结构包括：特殊结构包括：荚膜、鞭毛、纤毛、芽孢。荚膜、鞭毛、纤毛、芽孢。第12页/共51页13 细菌细胞由外向里依次有鞭毛鞭毛、菌（纤）毛纤）毛、荚膜荚膜、细胞壁细胞壁、细胞膜、细胞膜、细胞质细胞质，细胞质中细胞质中又有液泡、储存性又有液泡、储存性颗粒、核质等颗粒、核质等。细菌的结构细菌的结构第13页/共51页141.细胞壁 1 1）功能：）功能：固定固定细胞外形；细胞外形；w w 保护保

9、护细胞免受外力的损伤；细胞免受外力的损伤；w w 阻拦阻拦大分子物质进人细胞；大分子物质进人细胞；w w 使某些细菌具有致病性及对噬菌体的使某些细菌具有致病性及对噬菌体的敏感性敏感性。第14页/共51页15v革兰氏染色法革兰氏染色法v细胞壁细胞壁化学组成与结构化学组成与结构v革兰氏染色的机理革兰氏染色的机理v青霉素的作用及应用青霉素的作用及应用2）细胞壁的化学组成与结构第15页/共51页16 革兰氏染色法是细菌细胞的复合染色法，革兰氏染色法是细菌细胞的复合染色法，由丹麦医生由丹麦医生Hans Christian GramHans Christian Gram于于18841884年年创立创立。基

10、本步骤：基本步骤：涂片固定涂片固定 结晶紫初染结晶紫初染1min1min 碘液媒碘液媒染染1min1min95%95%乙醇脱色乙醇脱色0.5min0.5min 番红复染番红复染min min 结果结果:革兰氏革兰氏阳性菌阳性菌紫色紫色；革兰氏革兰氏阴性菌阴性菌红色红色。革兰氏染色法：革兰氏染色法：第16页/共51页17 成分 占细胞壁干重的%革兰氏阳性细菌革兰氏阴性细菌 肽聚糖 磷壁酸 类脂质 蛋白质含量很高（3095）含量较高（50）一般无（2）无含量很低（520）无含量较高（20）含量较高革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌细胞壁成分比较细胞壁的化学组成与结构细胞壁的化学组成与结构第17页/共5

11、1页18青霉素的作用青霉素的作用 作用于肽聚糖肽作用于肽聚糖肽桥的联结，即抑制桥的联结，即抑制肽聚糖的合成，故肽聚糖的合成，故仅对生长着的菌有仅对生长着的菌有效，主要是效，主要是G+G+菌。菌。细菌可作为重金属吸附剂使用？与细菌细胞壁的哪些性质有关？开发与应用情况如何？第18页/共51页19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。明薄膜。细胞膜的化学组成细胞膜的化学组成 蛋白质蛋白质主要包括主要包括 磷脂磷脂 糖类糖类 少量核酸少量核酸2、细胞膜第19页/共51页201972年Singer和Nicolson提出

12、的细胞膜液态镶嵌模型。认为：膜是由球形蛋白认为：膜是由球形蛋白与磷脂按照二维排列方与磷脂按照二维排列方式构成的流体镶嵌式，式构成的流体镶嵌式，流动的脂类双分子层构流动的脂类双分子层构成了膜的连续体，而蛋成了膜的连续体，而蛋白质象孤岛一样无规则白质象孤岛一样无规则地漂流在磷脂类的海洋地漂流在磷脂类的海洋当中。当中。细胞膜液态镶嵌模型细胞膜的结构第20页/共51页21细胞内外物质交换细胞内外物质交换和运送。和运送。在原核微生物中在原核微生物中,参与生物氧化和能量产生。参与生物氧化和能量产生。与细胞壁及荚膜的合成有关（酶）。与细胞壁及荚膜的合成有关（酶）。是鞭毛着生的位点。是鞭毛着生的位点。间体的形

13、成间体的形成 细胞膜的功能：第21页/共51页22间体：间体：由细胞膜内褶形成的一种管状、层状或串状物，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。一般位于细胞分裂的部位或附近。间体间体间体的功能间体的功能:参与隔膜形成参与隔膜形成与核分裂有关与核分裂有关类线粒体功能类线粒体功能第22页/共51页23拟核：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。这是原核生物与真核生物一个主要的区别之处。细菌细菌DNADNA：长度：一般为：长度：一般为：1 13 3mmmm例例：大肠杆菌的：大肠杆菌的DNADNA长约长约1 1mmmm。生长迅速的细菌在核

14、分裂之后细生长迅速的细菌在核分裂之后细胞往往来不及分裂胞往往来不及分裂,所以细胞中常所以细胞中常有有2 24 4个核，而生长缓慢的细菌个核，而生长缓慢的细菌细胞中一般只有细胞中一般只有1 12 2个核，不在个核，不在染色体复制时期一般是单倍体。染色体复制时期一般是单倍体。功能：功能：负载遗传信息。负载遗传信息。拟核拟核 3、拟核nucleoid（或核质体、核区）第23页/共51页24质粒：质粒：细菌染色体外的遗传物质，由共价闭合环细菌染色体外的遗传物质，由共价闭合环状双链状双链DNADNA分子组成分子组成分子量约为分子量约为100 10100 106 6 D.D.携带携带1 1100100个基

15、因个基因,一个菌细胞可有一至数个质粒。一个菌细胞可有一至数个质粒。质粒的特点：质粒的特点：q可自我复制，稳定遗传。对生存不是必可自我复制，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。要的。复制与染色体分开，但同步进行。q不同质粒携带不同遗传信息。不同质粒携带不同遗传信息。q无质粒细菌可通过接合、转化、转导等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。方式获得，不能自发产生。例：例：细菌抗药性因子、大肠杆菌的细菌抗药性因子、大肠杆菌的F F因子。因子。质粒质粒应用应用:基因工程，体外重组基因工程，体外重组.第24页/共51页254 4、核糖体核糖体：是分散在细胞质中的

16、颗粒状结构，由核糖体是分散在细胞质中的颗粒状结构，由核糖体核酸（占核酸（占60%60%）和蛋白质（占）和蛋白质（占40%40%）组成。）组成。细菌的核糖体沉降系数为：70s，由50s大亚基和 30s 小亚基构成。功能：是细胞合成蛋白质的机构。第25页/共51页26细胞质：细胞质：是在细胞膜内除核区以外的细胞物质。细胞质是无色、透明、粘稠状物质。主要成分为水，蛋白质，核酸，脂类、少量糖和无机盐。细胞质功能：细胞质中含有丰富的酶系，是营养物质合成、转化、代谢的场所。5、细胞质及其内含物第26页/共51页27颗粒状贮藏物颗粒状贮藏物(reserve materials)reserve materia

17、ls)：贮藏物是一类由不同化学成分累积而成的贮藏物是一类由不同化学成分累积而成的不溶性沉淀颗粒，主要功能是贮存营养物。不溶性沉淀颗粒，主要功能是贮存营养物。贮藏物的种类很多贮藏物的种类很多,表解如下表解如下:第27页/共51页28贮藏物贮藏物碳源及能源类碳源及能源类氮源类氮源类磷源磷源(异染粒异染粒)糖原糖原:大肠杆菌、克雷伯氏菌、芽孢大肠杆菌、克雷伯氏菌、芽孢 杆菌和蓝细菌等杆菌和蓝细菌等 聚聚-羟丁酸羟丁酸(PHB):固氮菌、产碱菌固氮菌、产碱菌 和肠杆菌等和肠杆菌等 硫粒硫粒:紫硫细菌、丝硫细菌、贝氏硫紫硫细菌、丝硫细菌、贝氏硫 杆菌等杆菌等藻青素：蓝细菌藻青素：蓝细菌藻青蛋白：蓝细菌藻

18、青蛋白：蓝细菌迂回螺菌、迂回螺菌、白喉棒杆菌、结核分枝杆菌白喉棒杆菌、结核分枝杆菌第28页/共51页296.荚膜 是某些细菌在新陈代谢过程中形成的，分分泌泌于于细细胞胞壁壁外外的的粘粘液状物质液状物质。多出现在“中老年细菌”外围功能：储备粮；生物吸附生物吸附菌胶团菌胶团w 多糖多糖 、糖蛋白糖蛋白水生生物的共性含水率在90909898，极难染色；单染后墨汁背景衬托法观察第29页/共51页301)主要成分是多糖、多肽或蛋白质主要成分是多糖、多肽或蛋白质,尤以多糖居多尤以多糖居多.经特殊的荚膜染色，特别是负染色经特殊的荚膜染色，特别是负染色(又称背景染又称背景染色色)后可在光学显微镜清楚地观察到它

19、的存在。后可在光学显微镜清楚地观察到它的存在。2)产生糖被是微生物的一种遗传特性产生糖被是微生物的一种遗传特性,其菌落特征其菌落特征及血清学反应是是细菌分类鉴定的指标之一。及血清学反应是是细菌分类鉴定的指标之一。第30页/共51页31往往长度超过菌体若干倍，但直径很细。7.7.鞭毛鞭毛w w鞭毛的着生方式和数鞭毛的着生方式和数目是细菌分类鉴定的目是细菌分类鉴定的重要指标。重要指标。w w功能：功能：w w细菌藉鞭毛趋避运动细菌藉鞭毛趋避运动w化学成分主要是？w w蛋白质蛋白质第31页/共51页328.纤毛（或线毛、菌毛、伞毛）纤纤细细、中中空空、短短直直、数数量量较较多多（250根300根）相

20、相当当于于各各类类禽禽兽兽的的体体表表的的毛毛发发，如兔毛、狗毛、鸭毛等等，故称为菌毛。第32页/共51页33鸡毛掸子的作用鸡毛掸子的作用w提问：功能？w主要要与吸附营养物、有性生殖有关与吸附营养物、有性生殖有关或称性性丝丝，每一个有性细菌有1根4根，参参与与细菌有性生殖时细菌间传递遗传物质细菌有性生殖时细菌间传递遗传物质。菌毛菌毛性菌毛性菌毛第33页/共51页349.芽孢芽孢1 1多层结构功能多层结构功能由内至外，依次为芽孢外壁芽孢外壁 某些细菌某些细菌当环境恶劣时，细胞质浓缩凝集，逐步形成一个圆形、椭圆形当环境恶劣时，细胞质浓缩凝集，逐步形成一个圆形、椭圆形或圆柱形的或圆柱形的休眠体休眠体

21、，称为芽孢，称为芽孢。w 一层或几层芽孢衣芽孢衣 w 主要成分是角蛋白，非常致密，通透性差，能够阻止各类化学物能够阻止各类化学物质包括杀菌剂的进入；质包括杀菌剂的进入；由蛋白质、脂类和糖组成第34页/共51页35皮层皮层 很厚，主要成分为芽孢特有的肽聚糖，其中含有一种特殊的物质吡啶二羧酸以吡啶二羧酸以及大量的及大量的CaCa2+2+，二者形成了一种极为耐热的凝胶状物质，使得芽孢菌异常抗使得芽孢菌异常抗使得芽孢菌异常抗使得芽孢菌异常抗热热热热，在沸水中芽孢也可存活数小时。w 芽孢质芽孢质中含水量极低，细胞内代谢极为缓慢，处于休眠状态。第35页/共51页36能形成芽孢的细菌种类不多，最主要的是最主

22、要的是芽孢芽孢杆菌属杆菌属（Bacillus）和梭菌属梭菌属（Cletridium），它们都是革兰氏阳性菌。革兰氏阳性菌。w很多都是强致病菌，如肉毒梭菌、破伤风梭菌，有些形成的芽孢膨大，宽度明显超过菌体。含芽孢的梭菌含芽孢的梭菌 芽孢宽度超过菌体，使细胞呈梭状第36页/共51页37 芽孢的形成对于产芽孢菌度过困境有着极为重要的意义，芽孢可在普通条件下保存几年甚至几十年都依然可以复活。在实验室进行灭菌处理时，由于芽孢最难杀死，在实验室进行灭菌处理时，由于芽孢最难杀死，灭菌手段主要考虑灭菌手段主要考虑的是杀灭芽孢；的是杀灭芽孢；芽孢菌普遍存在于处理芽孢菌普遍存在于处理各类有毒废水中各类有毒废水中，

23、并对水质净化起着十分重，并对水质净化起着十分重要的作用。要的作用。第37页/共51页38(二)有性生殖研究表明各类细菌普遍具有有性生殖能力 雌雌雄雄性性菌菌毛毛1质粒复制转移第38页/共51页392 2部分染色体复制转移部分染色体复制转移极少数个体可以进行极少数个体可以进行，大约只占0.11%0.11%。但这却有着十分重要的生物学意义。w 提问：提问：有性生殖意义何在呢？有性生殖意义何在呢？w w 种内进化、种间合作共生种内进化、种间合作共生w 特有的抗性基因可以传递给另一些种类的细菌；第39页/共51页40（三）菌落定义定义 固体培养基上的固体培养基上的各种菌类的各种菌类的“村落村落”。固体

24、培养基固体培养基固体状态的培养细菌的基质有的是天然物质，如土豆、馒头及其他各种固体食物，微生物学研究中多使用人工制作的固体琼脂培养基。w 向“营养汤”中加入琼脂琼脂(约2)加热到100，然后再冷却就制成了人工固体培养基。常用的固体培养基容器称为培养皿。第40页/共51页41培养皿通常称培养皿通常称平板平板细菌在培养基上生长，会形成各种颜色和外观的菌落。纯化的菌落是纯化的菌落是纯化的菌落是纯化的菌落是菌种鉴定菌种鉴定菌种鉴定菌种鉴定、通过通过通过通过诱变技术或基因工程改良诱变技术或基因工程改良诱变技术或基因工程改良诱变技术或基因工程改良的前的前的前的前提提提提。单菌落（纯菌落）单菌落（纯菌落）第

25、41页/共51页42 菌落形态菌落形态 菌落的特征菌落的特征主要由各种微生物特殊的遗传特性决定主要由各种微生物特殊的遗传特性决定，同时也与培养基成分及培养条件有关同时也与培养基成分及培养条件有关当固定培养基成分及培养条件相同时，不同种类微生物形成的菌落特征是固定的，可作为微生物鉴定的重要依据。第42页/共51页43菌落描述菌落描述a.a.隆隆 起起 特特征征描描述述 b.b.边边 缘缘 特特征征描描述述 c.c.表表 面面 特特征描述征描述没有鞭毛不运动的细菌，特别是球菌，常形成较小、较厚、边缘较整齐的菌落；有鞭毛的细菌则较大而扁平，边缘波状、锯齿状等；有荚膜的细菌菌落较大并且表面光滑，而没有

26、荚膜的则表面较粗糙；具有芽孢的细菌菌落表面常有褶皱并且不透明。第43页/共51页44 细细菌菌菌菌落落具具有有一一些些共共同同的的特特征征：小小、湿湿润润、粘粘稠稠、与与基基质质结结合合松松散散，易易被被剥剥离离，质质地地均均匀匀，各各部部位位颜颜色一致色一致。但不同的细菌菌落也具有自己特有的特征但不同的细菌菌落也具有自己特有的特征。啤酒红酵母菌啤酒红酵母菌 （真菌）（真菌）菌落菌落第44页/共51页45w w在液体中群体细菌的生存会有哪些形式？在液体中群体细菌的生存会有哪些形式？w w随密度不同随密度不同w w或者在液体培养基表面形成或者在液体培养基表面形成膜（轻）（轻）w w或产生絮状或产

27、生絮状沉淀（粘重，（粘重，如菌胶团、活性污泥如菌胶团、活性污泥）。）。第45页/共51页46四、细菌的物理化学性质1、细菌表面电荷和等电点:细菌体含有50以上的蛋白质 氨基酸的等电点 两性电解质的性质 细菌的等电点在pH为：25 G+:23 G-:45 培养条件，使细菌表面总是带负电（细胞壁的磷酸壁含有大量酸性较强的磷酸基，更加导致细菌表面带负电）。第46页/共51页472、细菌的染色原理和方法第47页/共51页483、细菌悬液的稳定性S型（稳定型）R型（不稳定型）：强电解质，容易发生凝聚而沉淀应用在水 处理工艺中，尤其是在污水、废水生物处理中的二次沉淀池。R型更有效。第48页/共51页49细菌悬液的浑浊度；细菌的多相胶体性质；细菌的比表面积、密度、重量第49页/共51页50作业：作业：作业：作业：1、概念Mesosome、Capsule、Zoogloea、Spore、Colony2、问答题（1）细菌的基本结构和特殊结构都包括那些？（2）什么是革兰氏染色法？它的主要步骤是什么？哪一步是关键？（3）荚膜的化学成分如何？有何生理功能？第50页/共51页51感谢您的观看！第51页/共51页