农业微生物重点

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一章,微生物的形态和细胞结构,第一节 细菌细胞 的一般性质,一,、细胞的形状与大小,二,、细胞的化学成分,三,、细胞的繁殖,一、,细胞的形状与大小,1,细,菌,的,基,本,形,态,球状,杆状,螺旋状,细菌的异常形态,当培养基的,化学组成、浓度、培养温度、,pH,和培养时间,等发生变化时，会引起微生物的形态的改变。,2,、细菌的大小,1,）单位（,微米,）：,1,米,=10,3,毫米,=10,6,微米,=10,9,纳米,=10,10,埃,2,）大小：,细菌的大小可用测微尺在显微镜下进行测量。球形菌,测其,直径,，杆菌测其,宽度与长度,，螺旋菌则测其,弯曲,形长度,球菌：,0.5,2,微米,杆菌：,0.5,11,5,微米,E.coli:0.52,微米,螺旋菌：,0.3,12,60,微米,常见微生物的大小,菌名,直径或宽,长,（,m,m,）,乳链球菌,金黄色葡萄球菌,大肠杆菌,枯草芽孢杆菌,霍乱弧菌,0.5,1,0.8,1,0.5,(1,3),(0.8,1.2),(,1.2,3,),(0.2,0.6),(1,3,),第二节、原核生物细胞的结构,基本结构,细胞壁；,细胞膜；,细胞质；,核区；,特殊结构,鞭毛,spore,；,纤毛,pilus;,荚膜,capsule,芽孢,flagella,；,细菌细胞的结构模式图,二、细胞壁,细胞壁位于细胞膜外，具有一定硬度、韧性的，使细胞保持一定形状，并且具有多种生理功能。厚,10,80nm,占细胞干重的,10,25,。,成分：,构成,细菌,细胞壁的主要成分为,肽聚糖,(Peptidoglycan),。,肽聚糖是由（,G,）,N,乙酰葡萄糖胺,(N-acetylglucosamine),、（,M,）,N,一乙酰胞壁酸,(N-acetylmuremic acid),以及短肽聚合而成的多层网状结构大分子化合物,。短肽一般由四五个氨基酸组成。,肽聚糖的化学组成和一级结构,肽聚糖单体含有三个组成部分,：,双糖单位,，即由一个,N,乙酰葡萄糖胺,(,NAG,),和,N,乙酰胞壁酸,(,NAM,),通过,糖苷键连接而成的。,短肽“尾”,，即由四个氨基酸连接起来的短肽，它们连接在,NAM,上。这四个氨基酸是按,L,型与,D,型交替排列的方式连接而成的，即,L-Ala,、,D-Glu,、,L-Lys,、,D-Ala,；,肽“桥”,，指把前一肽聚糖单体肽“尾”中的第,4,个氨基酸,L-Ala,与后一个肽聚糖单体肽“尾”中的第,3,个氨基酸,L-Lys,通过肽键连接起来短肽。,革兰氏染色法,(Gramstaining),革兰氏染色法,是丹麦医生,Gram1884,年创立的一种新的使细菌染上颜色的方法。一般先用,草酸胺结晶紫液,初染,，再加,碘液,媒染,，使细菌着色，继而用,乙醇,脱色,，最后用,蕃红,复染,。用此法染色可将细菌分为两大类： 一类是经乙醇处理不脱色，而保持其初染的深紫色，称为革兰氏,阳性,反应细菌，简示为,G,+,； 另一类经乙醇处理就迅速脱去原来的着色，而染上蕃红的颜色，称为革兰氏,阴性,反应细菌， 简示为,G,-,。革兰氏染色法是鉴定细菌的一种主要方法。,细菌的鉴别染色法,革兰氏染色法,Gramstaining,C.Gram,丹麦医生,步骤：,涂片固定；,结晶紫初染,1min,；,碘液媒染,1min,；,95%,乙醇脱色,30s,；,番红复染,1min,。,结果,:,阳性菌,紫色,；,阴性菌,红色,。,微生物的种类,G,菌细胞壁模拟图,G,+,细菌细胞壁的组成,90,肽聚糖,壁磷壁酸：,与肽聚糖分子共价结合,10,磷壁酸,（,甘油和核糖醇的聚合物,）,膜磷壁酸：,与细胞膜相交联,G,菌细胞壁模拟图,G,-,细菌细胞壁的组成,类脂,A,脂多糖,核心多糖,外膜,O-,特异多糖,外膜蛋白,脂蛋白、孔蛋白（通道蛋白）,肽聚糖层 一到少数几层肽聚糖,壁膜间隙 水解酶、结合蛋白和化学受体,革兰氏阳性菌与阴性菌细胞壁成份的差别,微生物的种类,项 目,革蓝氏阳性菌,G,+,革蓝氏阴性菌,G,-,肽聚糖,多层，,75%,亚单位交链，网络紧密,单层，,30%,亚单位交链，网络疏松,类脂,极少,脂多糖,外膜,无,有,壁质间隙,很薄,较厚,酸消化的效果,原生质体,原生质球,敏感性,很敏感,中度敏感,革兰氏染色的原理,从细胞壁的化学组成已知，革兰氏阴性细菌细胞壁中,脂类,物质含量较,高,，,肽聚糖,含量较,低,，因而,乙醇,处理后，,溶解,了,脂类,，,增加,了,通透性,，结晶紫和碘复合物易被乙醇,提出,，于是革兰氏阴性细菌细胞被脱色。 革兰氏阳性细菌由于细胞壁,肽聚糖,含量,高,，,脂类,含量,低,，乙醇处理中被,脱水,引起细胞壁肽聚糖层中,孔径,变小，通透性,降低,，结晶紫一碘复合物被保留在细胞内，细胞不被脱色,特殊形态（缺壁细菌）,（,1,）,L,型细菌,L-form,：,指那些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损菌株。,（,2,）原生质体,protoplast,：,是指在人为条件下，用,溶菌酶,除尽原有细胞壁或用,青霉素,抑制新生细胞壁合成后，所得到的仅有一层细胞膜包裹着的圆球状渗透敏感细胞,（,3,）球状体,spheroplast,：,又称原生质球，指还,残留部分,细胞壁，尤其是革兰氏,阴性,细菌外膜的原生质体。,（,4,）支原体,mycoplasma,：,是在长期,进化,过程中形成的、适应自然生活条件的无细胞壁的原核生物。,（五）细胞壁外的表层结构,1,、表面层（,surface layer,）：在有些细菌和古菌细胞表面，由同型蛋白或糖蛋白组成，成网格状，疏松地附着在细胞壁表面，可起到保护细胞、增加细胞吸附能力等作用。,2,荚 膜,（,Capsule),某些细菌在一定的营养条件下向细胞外分泌的一层粘性物质，为,多糖,、,多肽,、,多糖蛋白质复合体,。在碳氮比较高和通气良好的条件下有利于荚膜的形成。由于荚膜的折光率比较低，不易着色，故常用,负（衬托）染色法,。,荚膜的应用,有利的方面：,人们可以从肠膜明串珠菌,Leuostoc mesenteroides,的糖被中提取葡聚糖以制备“代血浆”或,葡聚糖,利用野油菜黄单胞菌,Xanthomonas campestris,的粘液层可提取,黄原胶,污水处理,有害的方面：,污染食品,:,食品变质发粘,增强致病力,引起龋齿,三、细胞质膜,（,Cytoplasmic membrane,）,是一层紧贴在细胞壁内侧，围绕细胞质外面的，具有双层分子结构的单位膜，柔软、脆弱、富有弹性的半透性薄膜，厚约,7,8nm,，占细胞干重的,10%,左右,是生物体生存所必需的细胞结构。,成分,：,50-70%,蛋白质,，,20-30%,的,磷脂,结构：,1972,年由和提出,“,流动镶嵌,”,模型。，其中不饱和脂肪酸的结构与含量决定了膜的流动性。,认为：膜是由球形蛋白与磷脂按照二维排列方式构成的流体镶嵌式，流动的脂类双分子层构成了膜的连续体，而蛋白质象孤岛一样无规则地漂流在磷脂类的海洋当中。,功能：,（,1,）控制细胞内外营养物质和代谢产物的运送与交换。,（,2,）维持细胞内正常渗透压 。,（,3,）合成细胞壁各组分（脂多糖、肽聚糖、磷壁酸）和荚膜的场所。,（,4,）进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地。,（,5,）信号物质的通道。,（二）内膜系统,细胞膜内陷形成的管状、层状或囊状的结构称为,间体,(,mesosome,),。,一般位于细胞分裂部位或邻近，一方面与呼吸作用有关，另一方面与细胞横隔形成 有关。,四、核质和细胞质,被细胞膜包围的全部物质为原生质体,成分：,水、核酸、蛋白质、脂类、碳水化合物及无机盐。,主要有：核质区和质粒、,核糖体,ribosome,内含物,inclusion,核质区和质粒,拟核,nucleoid,细菌没有核膜和核仁，没有固定形态，结构也很简单，故称为原始核或拟核，也称细菌染色质，这是原核生物和真核生物的主要区别之一。,拟核由一条环状双链,DNA,分子高度折叠缠绕而成，呈球状、棒状、哑铃状。,质粒,（,plasmid,）：存在于细菌染色体外或附加于染色体上的遗传物质，绝大多数由共价闭合双螺旋,DNA,分子构成。分子量小。,（,1,）,为多肽和蛋白质合成场所,，,沉降系数,为：,70s,，由,50s,大亚基,和,30s,小亚基构成。,（,2,）,核糖体由,rRNA,（,60,）和,蛋白质,（,40,）组成 。,（,3,）,原核生物中游离于细胞质中或以,多聚核糖体,存在,（,4,）,真核生物中核糖体,游离,于细胞质中或,结合,于内质网上,核糖体（,Ribosome,）,气泡,：,气泡不是所有细菌都有，而是有些细胞在一定的条件下才具有的，气泡能使细胞保持浮力，有利于调节细菌细 胞处于最佳水层位置，以获得氧、光和营养。,内含物,聚,-,羟基丁酸,（,poly-hydroxybutyric acid,）,PHB,：是,D-3-,羟基丁酸聚合物，外有一层单层蛋白质膜。细菌特有，可作为碳源和能源。易被脂溶性染料苏丹黑着色，光镜下可见。,五、芽孢（,Spore),某些细菌在生长后期，细胞内部可以形成一个圆形、椭圆或圆柱形高度折光的内生孢子称为芽孢（,Endospore),。芽孢是抵御外界不良环境的一个,休眠体,。,芽孢的形状、大小、着生位置和表面特征因种而异，是重要的分类鉴定依据,芽孢有较厚的壁。有较强的折光性，不易染色。,Figure. Gram stain of,Bacillus anthracis,the cause of anthrax,芽孢的特点,含水率低,38-40%,结构上：分四层，,复杂，分为核心，皮层（肽聚糖），芽孢外壳（蛋白质）、和孢子壁（肽聚糖）。,成分上：含特有的,2,，,6-,吡啶二羧酸,（,Dipicolinic acid, DPA),和高浓度的钙离子。起缩小细胞质体的作用。,生理上：,代谢活动弱，是休眠体。含耐热性酶，对热、辐射、化学物质有较强抗性。,六、 鞭毛和菌毛,鞭毛,：从某些细菌的细胞质膜核细胞壁伸出细胞外的由蛋白质组成的细长、呈波浪状弯曲的丝状物，具有刚韧性，是细菌的“运动器官”。,大小：,直径为,20nm,，长度达,1520mm,，最长可达,70mm,。只有经特殊染色，使鞭毛加粗后，才能在光镜下观察到。,鞭毛可以区分为三个部分：,螺旋丝：,中空细丝，由鞭毛蛋白亚基螺旋排列而成,钩形鞘：,连接鞭毛丝与基体的筒状弯曲部位,基 体：,由一个中心杆和套环组成。,L,环,P,环,S,环,M,环,G,-,G,+,结构,The,E. coli,Flagellar,Structure,类型,：,单生鞭毛 霍乱弧菌,丛生鞭毛 荧光假单胞菌,周生鞭毛 普通变形杆菌,功能：,帮助细菌运动，是细菌的运动器官。,一般运动速度,2080um/s,，最高可达,100um/s,菌毛,Pili,菌毛,：,又称,纤毛,，是革兰氏阴性菌和少数阳性菌菌体表面的比鞭毛细、短、直而硬的丝状体结构。,结构上与鞭毛相似，但与运动无关。,分类：,普通纤毛：,与菌的致病性、吸附等有关,。,性纤毛：,仅,1-4,根，又称,F,纤毛不同性别的细菌结合时传递遗传物质。,学习要点,细菌的基本形态,细菌的细胞结构,革兰氏阳性菌与阴性菌细胞壁的结构特点,结 束,返回,总目录,