食品微生物原核-课件

食品微生物原核观察方法观察方法观察方法观察方法:质壁分离后结合鉴别性染色在光质壁分离后结合鉴别性染色在光质壁分离后结合鉴别性染色在光质壁分离后结合鉴别性染色在光学显微镜下观察学显微镜下观察学显微镜下观察学显微镜下观察;原生质体破裂原生质体破裂原生质体破裂原生质体破裂;超薄切片电镜观察超薄切片电镜观察超薄切片电镜观察超薄切片电镜观察;二、细菌细胞的构造与功能二、细菌细胞的构造与功能二、细菌细胞的构造与功能二、细菌细胞的构造与功能(二二二二)细胞膜细胞膜细胞膜细胞膜(cell membranecell membrane)细胞膜是如何被发现的细胞膜是如何被发现的细胞膜是如何被发现的细胞膜是如何被发现的?电镜观察到的细胞质电镜观察到的细胞质膜膜,是在上下两暗色层是在上下两暗色层之间夹着一浅色中间之间夹着一浅色中间层的双层膜结构层的双层膜结构,这与这与细胞膜的化学组成有细胞膜的化学组成有关。关。1 1、化学组成化学组成化学组成化学组成:磷脂磷脂磷脂磷脂(20%-30%)(20%-30%)和蛋白质和蛋白质和蛋白质和蛋白质R基基:磷脂酸、磷脂酰甘油、磷脂酸、磷脂酰甘油、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰胆磷脂酰乙醇胺、磷脂酰胆碱、磷脂酰肌醇等。碱、磷脂酰肌醇等。(1 1)磷脂磷脂磷脂磷脂在生理温度下在生理温度下,脂肪酸末端排脂肪酸末端排列成有序的晶态。列成有序的晶态。不饱和脂肪酸双键可导致膜不饱和脂肪酸双键可导致膜结构变形结构变形(流动流动)。膜的流动性特别大程度上取决于不饱和脂肪酸的结构和相对含量。膜的流动性特别大程度上取决于不饱和脂肪酸的结构和相对含量。膜的流动性特别大程度上取决于不饱和脂肪酸的结构和相对含量。膜的流动性特别大程度上取决于不饱和脂肪酸的结构和相对含量。细胞膜上长链脂肪酸的链长和饱和度因细菌种类和生长温度而异细胞膜上长链脂肪酸的链长和饱和度因细菌种类和生长温度而异细胞膜上长链脂肪酸的链长和饱和度因细菌种类和生长温度而异细胞膜上长链脂肪酸的链长和饱和度因细菌种类和生长温度而异,通常生长温度要求越高的种通常生长温度要求越高的种通常生长温度要求越高的种通常生长温度要求越高的种,其饱和度也越高其饱和度也越高其饱和度也越高其饱和度也越高,反之则低反之则低反之则低反之则低。(2 2)甾醇类物质甾醇类物质甾醇类物质甾醇类物质真核生物细胞膜中一般有甾醇真核生物细胞膜中一般有甾醇真核生物细胞膜中一般有甾醇真核生物细胞膜中一般有甾醇,含量占膜中脂质含量占膜中脂质含量占膜中脂质含量占膜中脂质的的的的5%-25%5%-25%。原核生物细胞膜中一般不含甾醇原核生物细胞膜中一般不含甾醇原核生物细胞膜中一般不含甾醇原核生物细胞膜中一般不含甾醇(支原体例外支原体例外支原体例外支原体例外)。而某些细菌的细胞膜中。而某些细菌的细胞膜中。而某些细菌的细胞膜中。而某些细菌的细胞膜中,含有与固醇类似含有与固醇类似含有与固醇类似含有与固醇类似的五环分子称为类何帕烷的五环分子称为类何帕烷的五环分子称为类何帕烷的五环分子称为类何帕烷(藿烷类化合物藿烷类化合物藿烷类化合物藿烷类化合物,hopanoidhopanoidhopanoidhopanoid),),),),起稳定细胞膜的作用。起稳定细胞膜的作用。起稳定细胞膜的作用。起稳定细胞膜的作用。由磷脂分子由磷脂分子由磷脂分子由磷脂分子形成的双分形成的双分形成的双分形成的双分子膜中加入子膜中加入子膜中加入子膜中加入甾醇类物质甾醇类物质甾醇类物质甾醇类物质能够提高膜能够提高膜能够提高膜能够提高膜的的的的稳定性稳定性稳定性稳定性(3)(3)膜蛋白膜蛋白膜蛋白膜蛋白 约占细菌细胞膜的约占细菌细胞膜的约占细菌细胞膜的约占细菌细胞膜的75%75%,比任何一种生物膜都高比任何一种生物膜都高比任何一种生物膜都高比任何一种生物膜都高,而且种类而且种类而且种类而且种类多。多。多。多。-细胞膜是重要的代谢活动中心。细胞膜是重要的代谢活动中心。细胞膜是重要的代谢活动中心。细胞膜是重要的代谢活动中心。依照作用依照作用依照作用依照作用 功能蛋白功能蛋白功能蛋白功能蛋白:担负生理机能担负生理机能担负生理机能担负生理机能 (转运蛋白、电子传递蛋白、转运蛋白、电子传递蛋白、转运蛋白、电子传递蛋白、转运蛋白、电子传递蛋白、ATPATP合成酶合成酶合成酶合成酶 合成细胞壁及糖被的酶合成细胞壁及糖被的酶合成细胞壁及糖被的酶合成细胞壁及糖被的酶)结构蛋白结构蛋白结构蛋白结构蛋白:维持膜结构维持膜结构维持膜结构维持膜结构 依照分布依照分布依照分布依照分布 整合蛋白整合蛋白整合蛋白整合蛋白(integral proteinintegral protein)或内嵌蛋白或内嵌蛋白或内嵌蛋白或内嵌蛋白(intrinsic)intrinsic)周边蛋白周边蛋白周边蛋白周边蛋白(peripheral proteinperipheral protein)或膜外蛋白或膜外蛋白或膜外蛋白或膜外蛋白(extrinsic)(extrinsic)2 2、膜的结构模型膜的结构模型膜的结构模型膜的结构模型 液态镶嵌模型液态镶嵌模型液态镶嵌模型液态镶嵌模型(fluid mosaic model)(fluid mosaic model)(fluid mosaic model)(fluid mosaic model)膜的主体是磷脂双分子层膜的主体是磷脂双分子层膜的主体是磷脂双分子层膜的主体是磷脂双分子层;磷脂双分子层具有流动性磷脂双分子层具有流动性磷脂双分子层具有流动性磷脂双分子层具有流动性;整合蛋白因其表面呈疏水性整合蛋白因其表面呈疏水性整合蛋白因其表面呈疏水性整合蛋白因其表面呈疏水性,故可故可故可故可“溶溶溶溶”于脂质双分子层于脂质双分子层于脂质双分子层于脂质双分子层 的疏水性内层中的疏水性内层中的疏水性内层中的疏水性内层中;周边蛋白表面含有亲水基团周边蛋白表面含有亲水基团周边蛋白表面含有亲水基团周边蛋白表面含有亲水基团,故可通过静电引力与磷脂故可通过静电引力与磷脂故可通过静电引力与磷脂故可通过静电引力与磷脂 双分子层表面的极性头相连双分子层表面的极性头相连双分子层表面的极性头相连双分子层表面的极性头相连;磷脂分子间或磷脂与蛋白质分子间无共价结合磷脂分子间或磷脂与蛋白质分子间无共价结合磷脂分子间或磷脂与蛋白质分子间无共价结合磷脂分子间或磷脂与蛋白质分子间无共价结合;磷脂双分子层犹如一磷脂双分子层犹如一磷脂双分子层犹如一磷脂双分子层犹如一“海洋海洋海洋海洋”,”,周边蛋白可在其上作周边蛋白可在其上作周边蛋白可在其上作周边蛋白可在其上作“漂浮漂浮漂浮漂浮”运动运动运动运动,而整合蛋白则似而整合蛋白则似而整合蛋白则似而整合蛋白则似“冰山冰山冰山冰山”状沉醉在其中作横向移动。状沉醉在其中作横向移动。状沉醉在其中作横向移动。状沉醉在其中作横向移动。19721972年年年年,辛格辛格辛格辛格(J J、S S、SingerSinger)和尼科尔森和尼科尔森和尼科尔森和尼科尔森(GG、L L、NicolsonNicolson)提出提出提出提出 、细胞膜的生理功能细胞膜的生理功能细胞膜的生理功能细胞膜的生理功能物质运输物质运输物质运输物质运输,选择性地控制营养物质和代谢产物的运送选择性地控制营养物质和代谢产物的运送选择性地控制营养物质和代谢产物的运送选择性地控制营养物质和代谢产物的运送;渗透屏障渗透屏障渗透屏障渗透屏障,维持细胞内正常的渗透压维持细胞内正常的渗透压维持细胞内正常的渗透压维持细胞内正常的渗透压;合成合成合成合成细胞壁和糖被的各种组分细胞壁和糖被的各种组分细胞壁和糖被的各种组分细胞壁和糖被的各种组分(肽聚糖、磷壁酸、肽聚糖、磷壁酸、肽聚糖、磷壁酸、肽聚糖、磷壁酸、LPSLPS、荚膜多糖等荚膜多糖等荚膜多糖等荚膜多糖等)的重要基地的重要基地的重要基地的重要基地;膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系,是细胞的是细胞的是细胞的是细胞的产能场所产能场所产能场所产能场所;鞭毛基体的着生部位鞭毛基体的着生部位鞭毛基体的着生部位鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位和鞭毛旋转的供能部位和鞭毛旋转的供能部位和鞭毛旋转的供能部位4、古生菌的细胞膜古生菌的细胞膜A、亲水头与疏水尾是通过醚键连、亲水头与疏水尾是通过醚键连接的接的;B、组成疏水尾的长链烃是异戊二、组成疏水尾的长链烃是异戊二烯的重复单位烯的重复单位;C、独特的单分子层膜或单、双分、独特的单分子层膜或单、双分子层混合膜子层混合膜;D、在甘油的、在甘油的3C分子上分子上,可连接多可连接多种不同于细菌与真核生物膜的基团种不同于细菌与真核生物膜的基团;E、细胞质膜上含有多种独特的脂、细胞质膜上含有多种独特的脂类。类。(二)细胞的结构细胞质膜内褶而形成的泡囊状、细胞质膜内褶而形成的泡囊状、细胞质膜内褶而形成的泡囊状、细胞质膜内褶而形成的泡囊状、管状或层状的构造。管状或层状的构造。管状或层状的构造。管状或层状的构造。多见于革兰氏阳性细菌。多见于革兰氏阳性细菌。多见于革兰氏阳性细菌。多见于革兰氏阳性细菌。(三三三三)内膜系统内膜系统内膜系统内膜系统1 1、间体间体间体间体(mesosome):2 2、载色体和类囊体载色体和类囊体载色体和类囊体载色体和类囊体绿硫菌科绿硫菌科绿硫菌科绿硫菌科光合细菌的细胞质中光合细菌的细胞质中光合细菌的细胞质中光合细菌的细胞质中,充满以分散状态存在的一充满以分散状态存在的一充满以分散状态存在的一充满以分散状态存在的一系列单层膜组成的囊泡系列单层膜组成的囊泡系列单层膜组成的囊泡系列单层膜组成的囊泡;红硫菌科红硫菌科红硫菌科红硫菌科光合细菌的细胞膜内陷延伸或折叠形成发达的片光合细菌的细胞膜内陷延伸或折叠形成发达的片光合细菌的细胞膜内陷延伸或折叠形成发达的片光合细菌的细胞膜内陷延伸或折叠形成发达的片层状、管状或囊状系统层状、管状或囊状系统层状、管状或囊状系统层状、管状或囊状系统;都是光合细菌进行光合作用的场所都是光合细菌进行光合作用的场所都是光合细菌进行光合作用的场所都是光合细菌进行光合作用的场所蓝细菌蓝细菌蓝细菌蓝细菌细胞中的细胞中的细胞中的细胞中的类囊体类囊体类囊体类囊体,也是一种内膜系统也是一种内膜系统也是一种内膜系统也是一种内膜系统,含有叶绿素等含有叶绿素等含有叶绿素等含有叶绿素等光合色素和电子传递组分光合色素和电子传递组分光合色素和电子传递组分光合色素和电子传递组分,也是光合作用的场所。也是光合作用的场所。也是光合作用的场所。也是光合作用的场所。、羧酶体羧酶体羧酶体羧酶体(carboxysome)(carboxysome)一些自养细菌一些自养细菌一些自养细菌一些自养细菌(蓝细菌、硝化蓝细菌、硝化蓝细菌、硝化蓝细菌、硝化细菌和硫杆菌细菌和硫杆菌细菌和硫杆菌细菌和硫杆菌)细胞内由单层膜细胞内由单层膜细胞内由单层膜细胞内由单层膜围成的多角形或六角形内含物围成的多角形或六角形内含物围成的多角形或六角形内含物围成的多角形或六角形内含物内含内含内含内含1 1,5-5-二磷酸核酮糖羧化酶二磷酸核酮糖羧化酶二磷酸核酮糖羧化酶二磷酸核酮糖羧化酶(卡尔文循环的关键酶卡尔文循环的关键酶卡尔文循环的关键酶卡尔文循环的关键酶)作用作用作用作用:自养细菌固定自养细菌固定自养细菌固定自养细菌固定COCO2 2场所场所场所场所(四四四四)细胞质及其内含物细胞质及其内含物细胞质及其内含物细胞质及其内含物 细胞质细胞质细胞质细胞质(cytoplasmcytoplasmcytoplasmcytoplasm)是细胞质膜包围的除核区外是细胞质膜包围的除核区外是细胞质膜包围的除核区外是细胞质膜包围的除核区外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。含水量的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。含水量的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。含水量的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。含水量约约约约80%80%80%80%。核糖体核糖体(ribosome)(ribosome):细菌合成蛋白质的场所细菌合成蛋白质的场所,由由60%60%的核糖核酸和的核糖核酸和40%40%的蛋白质组成。的蛋白质组成。1、核糖体核糖体(ribosome)2 2、气泡气泡气泡气泡(gas vocuolesgas vocuoles)气泡的膜只含蛋白质而无磷脂。二种蛋白质相互交连气泡的膜只含蛋白质而无磷脂。二种蛋白质相互交连气泡的膜只含蛋白质而无磷脂。二种蛋白质相互交连气泡的膜只含蛋白质而无磷脂。二种蛋白质相互交连,形成一个形成一个形成一个形成一个坚硬的结构坚硬的结构坚硬的结构坚硬的结构,可耐受一定的压力。膜的外表面亲水可耐受一定的压力。膜的外表面亲水可耐受一定的压力。膜的外表面亲水可耐受一定的压力。膜的外表面亲水,而内侧绝对疏而内侧绝对疏而内侧绝对疏而内侧绝对疏水水水水,故气泡只能透气而不能透过水和溶质。故气泡只能透气而不能透过水和溶质。故气泡只能透气而不能透过水和溶质。故气泡只能透气而不能透过水和溶质。功能功能功能功能:调节细胞比重以使细胞漂浮调节细胞比重以使细胞漂浮调节细胞比重以使细胞漂浮调节细胞比重以使细胞漂浮在最适水层中获取光能、在最适水层中获取光能、在最适水层中获取光能、在最适水层中获取光能、OO2 2和营和营和营和营养物质养物质养物质养物质 3 3、内含物内含物内含物内含物各种有机或无机物质的颗粒各种有机或无机物质的颗粒,主要功能是主要功能是贮存贮存贮存贮存(碳化合物、无碳化合物、无机物和能源机物和能源),也可将分子连接为特定形式也可将分子连接为特定形式降低渗透压。降低渗透压。降低渗透压。降低渗透压。糖原糖原糖原糖原:大肠杆菌、克雷伯氏菌、芽孢杆菌和蓝细菌等大肠杆菌、克雷伯氏菌、芽孢杆菌和蓝细菌等大肠杆菌、克雷伯氏菌、芽孢杆菌和蓝细菌等大肠杆菌、克雷伯氏菌、芽孢杆菌和蓝细菌等 碳源及能源类碳源及能源类碳源及能源类碳源及能源类 聚聚聚聚-羟丁酸羟丁酸羟丁酸羟丁酸(PHBPHB):固氮菌、产碱菌和肠杆菌等固氮菌、产碱菌和肠杆菌等固氮菌、产碱菌和肠杆菌等固氮菌、产碱菌和肠杆菌等 硫粒硫粒硫粒硫粒:紫硫细菌、丝硫细菌、贝氏硫杆菌等紫硫细菌、丝硫细菌、贝氏硫杆菌等紫硫细菌、丝硫细菌、贝氏硫杆菌等紫硫细菌、丝硫细菌、贝氏硫杆菌等贮藏物贮藏物贮藏物贮藏物 氮源类氮源类氮源类氮源类 藻青素藻青素藻青素藻青素:蓝细菌蓝细菌蓝细菌蓝细菌 藻青蛋白藻青蛋白藻青蛋白藻青蛋白:蓝细菌蓝细菌蓝细菌蓝细菌 磷源磷源磷源磷源(异染粒异染粒异染粒异染粒):迂回螺菌、白喉棒杆菌、结核分枝杆菌迂回螺菌、白喉棒杆菌、结核分枝杆菌迂回螺菌、白喉棒杆菌、结核分枝杆菌迂回螺菌、白喉棒杆菌、结核分枝杆菌(1)(1)聚聚聚聚-羟丁酸羟丁酸羟丁酸羟丁酸 (poly-hydroxybutyrate,PHB)(poly-hydroxybutyrate,PHB)细菌特有的一种类脂性质的细菌特有的一种类脂性质的A A、碳源和能源类贮藏物碳源和能源类贮藏物碳源和能源类贮藏物碳源和能源类贮藏物;B B、维持胞内中性环境维持胞内中性环境维持胞内中性环境维持胞内中性环境;C C、降低胞内渗透压。降低胞内渗透压。降低胞内渗透压。降低胞内渗透压。巨大芽孢杆菌巨大芽孢杆菌巨大芽孢杆菌巨大芽孢杆菌(Bacillus megateriumBacillus megaterium)在在在在含乙酸或丁酸的培养基中生长时含乙酸或丁酸的培养基中生长时含乙酸或丁酸的培养基中生长时含乙酸或丁酸的培养基中生长时,细胞细胞细胞细胞内贮藏的内贮藏的内贮藏的内贮藏的PHBPHB可达其干重的可达其干重的可达其干重的可达其干重的60%60%。它无毒、可塑、易降解它无毒、可塑、易降解它无毒、可塑、易降解它无毒、可塑、易降解,被认为是生产医用塑料、被认为是生产医用塑料、被认为是生产医用塑料、被认为是生产医用塑料、生物降解塑料的良好原料。生物降解塑料的良好原料。生物降解塑料的良好原料。生物降解塑料的良好原料。(2 2)多糖类贮藏物多糖类贮藏物多糖类贮藏物多糖类贮藏物在真细菌中以糖原为多在真细菌中以糖原为多在真细菌中以糖原为多在真细菌中以糖原为多 肝糖粒较小肝糖粒较小肝糖粒较小肝糖粒较小,不染色需用电镜观察不染色需用电镜观察不染色需用电镜观察不染色需用电镜观察,用碘液染成用碘液染成用碘液染成用碘液染成红棕色红棕色红棕色红棕色,可在光学显微镜下看到。可在光学显微镜下看到。可在光学显微镜下看到。可在光学显微镜下看到。有的细菌积累淀粉粒有的细菌积累淀粉粒有的细菌积累淀粉粒有的细菌积累淀粉粒,用碘液染成用碘液染成用碘液染成用碘液染成深兰色。深兰色。深兰色。深兰色。(3)(3)异染粒异染粒异染粒异染粒(metachromatic granules)(metachromatic granules),又称迂回体或捩转菌素又称迂回体或捩转菌素又称迂回体或捩转菌素又称迂回体或捩转菌素用兰色染料染色后呈用兰色染料染色后呈用兰色染料染色后呈用兰色染料染色后呈红紫色红紫色红紫色红紫色组成组成组成组成:无机偏磷酸的聚合物无机偏磷酸的聚合物无机偏磷酸的聚合物无机偏磷酸的聚合物(一般在含磷丰富的环境下形成。一般在含磷丰富的环境下形成。一般在含磷丰富的环境下形成。一般在含磷丰富的环境下形成。)功能功能功能功能:磷源和能量磷源和能量磷源和能量磷源和能量 可降低胞内渗透压可降低胞内渗透压可降低胞内渗透压可降低胞内渗透压(4)(4)硫粒硫粒硫粒硫粒(sulfur globulessulfur globules)特别多光合细菌特别多光合细菌(紫硫细菌、紫色细菌、绿色细菌和蓝细菌紫硫细菌、紫色细菌、绿色细菌和蓝细菌),在进行产能代谢或生物合在进行产能代谢或生物合成时成时,常涉及对还原性的常涉及对还原性的硫化物硫化物(H2S,硫代硫酸硫代硫酸盐等盐等)的氧化的氧化,所产生的所产生的折光性特别强的硫粒折光性特别强的硫粒,可在可在周质空间或细胞质中积累周质空间或细胞质中积累。功能功能:硫元素储藏物硫元素储藏物 参与产能代谢和生物合成参与产能代谢和生物合成(5)(5)藻青素藻青素藻青素藻青素(cyanophycincyanophycin)氮源贮藏物氮源贮藏物,同时还兼有贮存能源的作用。通常存在于同时还兼有贮存能源的作用。通常存在于蓝细菌中。蓝细菌中。由含精氨酸和天冬由含精氨酸和天冬由含精氨酸和天冬由含精氨酸和天冬氨酸残基氨酸残基氨酸残基氨酸残基(1:11:11:11:1)的分的分的分的分枝多肽所构成枝多肽所构成枝多肽所构成枝多肽所构成,相对相对相对相对分子质量在分子质量在分子质量在分子质量在25000250002500025000125000125000125000125000。(5)(5)磁小体磁小体磁小体磁小体(megnetosome)(megnetosome)趋磁细菌细胞中含有的大小均匀、数趋磁细菌细胞中含有的大小均匀、数趋磁细菌细胞中含有的大小均匀、数趋磁细菌细胞中含有的大小均匀、数目不等的目不等的目不等的目不等的FeFe3 3OO4 4颗粒颗粒颗粒颗粒,外有一层膜包裹。外有一层膜包裹。外有一层膜包裹。外有一层膜包裹。存存存存在在在在:少数水生螺菌属等少数水生螺菌属等少数水生螺菌属等少数水生螺菌属等功能功能功能功能:导向作用导向作用导向作用导向作用。即借鞭毛游即借鞭毛游即借鞭毛游即借鞭毛游向对该菌最有利的泥、水界面向对该菌最有利的泥、水界面向对该菌最有利的泥、水界面向对该菌最有利的泥、水界面微氧环境处生活。微氧环境处生活。微氧环境处生活。微氧环境处生活。实用前景实用前景实用前景实用前景:生产磁性定向药物生产磁性定向药物生产磁性定向药物生产磁性定向药物或抗体或抗体或抗体或抗体,制造生物传感器等制造生物传感器等制造生物传感器等制造生物传感器等。微生物内含物微生物内含物微生物内含物微生物内含物(储藏物储藏物储藏物储藏物)的特点及生理功能的特点及生理功能的特点及生理功能的特点及生理功能:不同微生物其储藏性内含物不同不同微生物其储藏性内含物不同微生物合理利用营养物质的一种调节方式微生物合理利用营养物质的一种调节方式储藏物以多聚体的形式存在储藏物以多聚体的形式存在,有利于维持细胞内环境的平衡有利于维持细胞内环境的平衡,幸免不适合的幸免不适合的pH,渗透压等的危害。渗透压等的危害。储藏物在细菌细胞中大量积累储藏物在细菌细胞中大量积累储藏物在细菌细胞中大量积累储藏物在细菌细胞中大量积累,还能够被人们利用。还能够被人们利用。还能够被人们利用。还能够被人们利用。例如厌气性梭状芽例如厌气性梭状芽例如厌气性梭状芽例如厌气性梭状芽孢杆菌只含孢杆菌只含孢杆菌只含孢杆菌只含PHBPHBPHBPHB,大大大大肠杆菌只储藏糖原肠杆菌只储藏糖原肠杆菌只储藏糖原肠杆菌只储藏糖原,但有些光合细菌二但有些光合细菌二但有些光合细菌二但有些光合细菌二者兼有。者兼有。者兼有。者兼有。当环境中缺乏能源而碳源丰富时当环境中缺乏能源而碳源丰富时当环境中缺乏能源而碳源丰富时当环境中缺乏能源而碳源丰富时,细胞内就储藏较多的碳源类内含物细胞内就储藏较多的碳源类内含物细胞内就储藏较多的碳源类内含物细胞内就储藏较多的碳源类内含物,甚至达到细胞干重的甚至达到细胞干重的甚至达到细胞干重的甚至达到细胞干重的50%50%50%50%,假如把如此的细胞移入有氮的培养基时假如把如此的细胞移入有氮的培养基时假如把如此的细胞移入有氮的培养基时假如把如此的细胞移入有氮的培养基时,这这这这些储藏物将被作为碳源和能源而用于合成反应。些储藏物将被作为碳源和能源而用于合成反应。些储藏物将被作为碳源和能源而用于合成反应。些储藏物将被作为碳源和能源而用于合成反应。例如羟基丁酸分子呈酸性例如羟基丁酸分子呈酸性例如羟基丁酸分子呈酸性例如羟基丁酸分子呈酸性,而当其聚合成聚而当其聚合成聚而当其聚合成聚而当其聚合成聚-羟丁酸羟丁酸羟丁酸羟丁酸(PHBPHBPHBPHB)就成为中性脂肪就成为中性脂肪就成为中性脂肪就成为中性脂肪酸了酸了酸了酸了,如此便能维持细胞内中性环境如此便能维持细胞内中性环境如此便能维持细胞内中性环境如此便能维持细胞内中性环境,幸免菌体内酸性增高。幸免菌体内酸性增高。幸免菌体内酸性增高。幸免菌体内酸性增高。(五五五五)核区核区核区核区(nuclear region or area)1 1、核染色体核染色体核染色体核染色体Micrograph of a bacterium showing the nucleoid region(green)within the cytoplasm where the bacterial chromosome occurs 核质特点核质特点v核核区区丝丝状状物物是是由由双双链链、环环状状的的DNADNA分分子子折折叠叠缠缠绕绕而而成成。拉拉直直后后,其其长长度度比比细细胞胞长长度度大大若若干干倍倍。丝丝的的长长度度却却是是 1100110014001400微微米米!可可见见,细细胞胞内内的的DNADNA必必定定是是一一种种高高度度折折叠叠缠缠绕绕、错错综综复复杂杂的的“超超线线圈圈”结构。这关于遗传性状的传递起着重要作用。结构。这关于遗传性状的传递起着重要作用。v正正常常情情况况下下,一一个个菌菌体体内内具具体体一一个个核核;而而细细菌菌处处于于活活跃跃生生长长时时,由由于于DNADNA的的复复制制先先于于细细胞胞分分裂裂,一一个个菌体内往往有菌体内往往有2-42-4个核。个核。二、细菌细胞的构造与功能二、细菌细胞的构造与功能二、细菌细胞的构造与功能二、细菌细胞的构造与功能(五五五五)核区核区核区核区(nuclear region or area)2 2、质粒质粒质粒质粒细菌细胞的特别结构糖被糖被(glycoclyx)鞭毛鞭毛(flagellum)细胞壁外部特别结构细胞壁外部特别结构菌毛菌毛(fimbria)芽孢芽孢(spore)细胞内特别结构细胞内特别结构(六六六六)芽孢芽孢芽孢芽孢 (spore)(spore)(spore)(spore)-细菌的特别结构之一细菌的特别结构之一细菌的特别结构之一细菌的特别结构之一1 1、概念概念概念概念 某些细菌在其生长发育后期某些细菌在其生长发育后期某些细菌在其生长发育后期某些细菌在其生长发育后期,在细胞内形成一个圆形或椭在细胞内形成一个圆形或椭在细胞内形成一个圆形或椭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圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体,称为芽孢称为芽孢称为芽孢称为芽孢(偶偶偶偶译译译译“内生孢子内生孢子内生孢子内生孢子”,endospore endospore endospore endospore)。2 2、芽孢的特点芽孢的特点芽孢的特点芽孢的特点A A A A、抗逆性强抗逆性强抗逆性强抗逆性强(热、干燥、辐射等热、干燥、辐射等热、干燥、辐射等热、干燥、辐射等)生物界抗逆性最强的生命体。生物界抗逆性最强的生命体。生物界抗逆性最强的生命体。生物界抗逆性最强的生命体。能否消灭芽孢是衡量各种消毒灭菌手段的最重要的指标。能否消灭芽孢是衡量各种消毒灭菌手段的最重要的指标。能否消灭芽孢是衡量各种消毒灭菌手段的最重要的指标。能否消灭芽孢是衡量各种消毒灭菌手段的最重要的指标。C C C C、芽孢是休眠体芽孢是休眠体芽孢是休眠体芽孢是休眠体,不是繁殖体不是繁殖体不是繁殖体不是繁殖体。在适宜的条件下能够重新转变成为营养态细胞在适宜的条件下能够重新转变成为营养态细胞在适宜的条件下能够重新转变成为营养态细胞在适宜的条件下能够重新转变成为营养态细胞B B B B、折光性强折光性强折光性强折光性强,不易着色不易着色不易着色不易着色(芽孢染色法芽孢染色法芽孢染色法芽孢染色法)。3 3、形成条件形成条件形成条件形成条件A A A A、菌种的遗传特性菌种的遗传特性菌种的遗传特性菌种的遗传特性;B B B B、所需条件因种而异所需条件因种而异所需条件因种而异所需条件因种而异,即不同细菌形成芽孢有其最适条即不同细菌形成芽孢有其最适条即不同细菌形成芽孢有其最适条即不同细菌形成芽孢有其最适条件件件件(pHpHpHpH、溶氧、温度、营养、离子浓度和种类等、溶氧、温度、营养、离子浓度和种类等、溶氧、温度、营养、离子浓度和种类等、溶氧、温度、营养、离子浓度和种类等)。4 4、形成芽孢的菌种形成芽孢的菌种形成芽孢的菌种形成芽孢的菌种产芽孢的细菌多为产芽孢的细菌多为产芽孢的细菌多为产芽孢的细菌多为G G G G+杆菌杆菌杆菌杆菌,也有一些球菌也有一些球菌也有一些球菌也有一些球菌主要产芽孢菌主要产芽孢菌主要产芽孢菌主要产芽孢菌:(好气性好气性好气性好气性)芽孢杆菌属芽孢杆菌属芽孢杆菌属芽孢杆菌属(BacillusBacillusBacillusBacillus)(厌气性厌气性厌气性厌气性)梭菌属梭菌属梭菌属梭菌属(ClostridiumClostridiumClostridiumClostridium)其它少数其它少数其它少数其它少数:芽孢八叠球菌属芽孢八叠球菌属芽孢八叠球菌属芽孢八叠球菌属(球菌球菌球菌球菌)芽孢乳杆菌属芽孢乳杆菌属芽孢乳杆菌属芽孢乳杆菌属 脱硫肠状菌属脱硫肠状菌属脱硫肠状菌属脱硫肠状菌属 多孢子菌属多孢子菌属多孢子菌属多孢子菌属 5 5、构造与耐热机制构造与耐热机制构造与耐热机制构造与耐热机制(参见P33图2-27)渗透调节皮层膨胀学说渗透调节皮层膨胀学说渗透调节皮层膨胀学说渗透调节皮层膨胀学说芽孢衣芽孢衣芽孢衣芽孢衣结构致密对多价阳离子和水分结构致密对多价阳离子和水分结构致密对多价阳离子和水分结构致密对多价阳离子和水分的透性特别差的透性特别差的透性特别差的透性特别差皮层皮层皮层皮层的离子强度特别高的离子强度特别高的离子强度特别高的离子强度特别高,产生极高的渗产生极高的渗产生极高的渗产生极高的渗透压夺取芽孢核心的水分透压夺取芽孢核心的水分透压夺取芽孢核心的水分透压夺取芽孢核心的水分,结果造成皮结果造成皮结果造成皮结果造成皮层的充分膨胀。层的充分膨胀。层的充分膨胀。层的充分膨胀。核心部分的细胞质却变得高核心部分的细胞质却变得高核心部分的细胞质却变得高核心部分的细胞质却变得高度失水度失水度失水度失水,具极强的耐热性。具极强的耐热性。具极强的耐热性。具极强的耐热性。芽孢抗热性的其它估计原因芽孢抗热性的其它估计原因芽孢抗热性的其它估计原因芽孢抗热性的其它估计原因皮层含高浓度的皮层含高浓度的皮层含高浓度的皮层含高浓度的吡啶二羧酸钙吡啶二羧酸钙吡啶二羧酸钙吡啶二羧酸钙(DPA-CaDPA-CaDPA-CaDPA-Ca),形成耐热凝胶样形成耐热凝胶样形成耐热凝胶样形成耐热凝胶样的物质的物质的物质的物质;存在特别的存在特别的存在特别的存在特别的小分子酸溶性小分子酸溶性小分子酸溶性小分子酸溶性DNADNADNADNA结合蛋白结合蛋白结合蛋白结合蛋白,对芽孢对芽孢对芽孢对芽孢DNADNADNADNA有稳定有稳定有稳定有稳定作用作用作用作用;含含含含DNADNADNADNA修复酶修复酶修复酶修复酶,可对核心复活后的出芽和生长过程中的可对核心复活后的出芽和生长过程中的可对核心复活后的出芽和生长过程中的可对核心复活后的出芽和生长过程中的DNADNADNADNA进行修复。进行修复。进行修复。进行修复。含含含含一些酶一些酶一些酶一些酶,本身并不抗热本身并不抗热本身并不抗热本身并不抗热,在芽孢中与一些物质结合后才在芽孢中与一些物质结合后才在芽孢中与一些物质结合后才在芽孢中与一些物质结合后才有抗热性。有抗热性。有抗热性。有抗热性。(蜡状芽孢杆菌中的丙氨酸消旋酶蜡状芽孢杆菌中的丙氨酸消旋酶蜡状芽孢杆菌中的丙氨酸消旋酶蜡状芽孢杆菌中的丙氨酸消旋酶,附着在芽孢衣上时抗热附着在芽孢衣上时抗热附着在芽孢衣上时抗热附着在芽孢衣上时抗热,与芽孢衣分离后不抗热。与芽孢衣分离后不抗热。与芽孢衣分离后不抗热。与芽孢衣分离后不抗热。)6 6、芽芽芽芽孢孢孢孢的的的的形形形形成成成成过过过过程程程程7 7、芽孢萌发芽孢萌发芽孢萌发芽孢萌发 活化活化:可由热刺激引起可由热刺激引起,开始发芽开始发芽,芽孢休眠期破坏芽孢休眠期破坏,芽芽孢膨胀、芽孢衣破裂和溶解孢膨胀、芽孢衣破裂和溶解,芽孢内容物释放出来芽孢内容物释放出来,代谢活代谢活动增强动增强,芽孢的耐热和其他抗性消失芽孢的耐热和其他抗性消失,折光缺失。折光缺失。出芽出芽:许多营养物许多营养物(如氨基酸和糖类如氨基酸和糖类)在芽孢活化后引发在芽孢活化后引发萌芽。萌芽。生长生长:在营养环境里在营养环境里,萌发后的核心开始生长萌发后的核心开始生长,芽孢原生芽孢原生质体形成新的物质质体形成新的物质,最终发育成一个不含芽孢的营养体细菌。最终发育成一个不含芽孢的营养体细菌。一个芽孢如没有被活化一个芽孢如没有被活化,在营养丰富的基质中也可不能发芽。在营养丰富的基质中也可不能发芽。萌发分萌发分3 个时期个时期:活化活化;出芽出芽;生长生长消毒灭菌的最重要的指标消毒灭菌的最重要的指标保藏菌种保藏菌种分类依据分类依据(芽孢的芽孢的形态、大小和着生形态、大小和着生位置是细菌分类和位置是细菌分类和鉴定中的重要指标。鉴定中的重要指标。)筛选菌种筛选菌种:(土样土样+肉汤培养基肉汤培养基,80,1015 min)有些产芽孢细菌可有些产芽孢细菌可伴随产生有用的产伴随产生有用的产物物,如抗生素如抗生素(短杆短杆菌肽、杆菌肽等菌肽、杆菌肽等)8 8、研究芽孢的意义研究芽孢的意义研究芽孢的意义研究芽孢的意义肉类罐头肉类罐头:肉毒梭状芽孢杆菌肉毒梭状芽孢杆菌外科器械外科器械:破伤风梭菌、产气荚膜梭菌破伤风梭菌、产气荚膜梭菌工业发酵工业发酵:嗜热脂肪芽孢杆菌嗜热脂肪芽孢杆菌,121,15 min或或115,30 min以上以上感谢您的聆听！感谢您的聆听！