原核生物的形态、构造.ppt

上次教学回顾,1-1细菌细菌细胞的形态细菌细胞的一般构造和功能,细胞形状、大小、染色方法,细胞壁：（细菌、古细菌、缺壁细菌）,G+菌,G-菌,特殊成分：磷壁酸、外膜主要成分：肽聚糖,知识点：革兰氏染色机制、周质空间,拟肽聚糖,L-细菌原生质体原生质球支原体,一般结构：细胞壁、细胞膜、细胞质、核区,特殊结构：糖被、鞭毛、菌毛、芽胞,二、细菌细胞的构造与功能,1.概念：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。主要为脂类和蛋白质，少量糖类。,（二）细胞膜cytoplasticmembrane,一般结构,光镜观察,2.观察分离方法：(1)质壁分离(2)选择性染色(3)溶菌酶处理(4)电镜技术,3、细胞膜的结构与化学组成,整合蛋白,脂质双分子层,细胞膜模式结构图,（二）细胞膜cytoplasticmembrane,一般结构,整合蛋白（内嵌蛋白）,周边蛋白,亲水基,疏水基,磷脂,3、细胞膜的结构与化学组成1972年Singer和Nicolson提出的细胞膜液态镶嵌模型，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，其要点为：,（二）细胞膜cytoplasticmembrane,一般结构,细胞膜液态镶嵌模型,膜的主体是脂质双分子层；脂质双分子层具有流动性；整合蛋白因其表面含有疏水基团，故可“溶”于脂质双分子层的疏水性内层中；周边蛋白表面含有亲水基团，故可通过静电引力与脂质双分子层表面的极性头相连；脂质分子间或脂质与蛋白质分子间无共价结合；脂质双分子层犹如“海洋”，周边蛋白在其上作“漂浮”运动，而整合蛋白则似“冰山”沉浸在其中作横向移动。,亲水基,疏水基,4、细胞膜的生理功能,控制细胞内外物质（营养物质和代谢废物）的运送、交换；维持细胞内正常渗透压的结构屏障作用；合成细胞壁各种组分（LPS、肽聚糖、磷壁酸）和荚膜物质等大分子的场所；进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地；参与能量代谢，在细菌中，电子传递链和ATP合成酶均位于细胞膜；提供鞭毛的着生点并提供鞭毛运动所需能量。,（二）细胞膜cytoplasticmembrane,一般结构,5、细胞膜的内膜系统细菌不含线粒体与叶绿体之类的细胞器，但许多G的细胞膜内凹延伸延伸，形式多样的内膜系统，以提供或折叠形成为某种功能所需的更大面积。如间体、载色体、和羧酶体。,（二）细胞膜cytoplasticmembrane,一般结构,间体（mesosome）：由细胞膜内褶形成的一种管状、层状或囊状结构，一般位于细胞分裂部位或其邻近。,间体的功能：(1)参与隔膜形成(2)与核分裂有关(3)类似线粒体功能,（三）细胞质(cytoplast)及其内含物(inclusin),一般结构,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。,细胞质细胞膜内除核区外的一切半透明、胶状、颗粒状物质可总称为细胞质。,细胞内含物为细胞质内形状较大的颗粒状构造，包括各种贮藏物和气泡、羧酶体等。,是分散在细胞质中的颗粒状结构，由核糖体核酸（占60%）和蛋白质（占40%）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。与真核细胞（80S）的抗生素作用部位不同。功能：是细胞合成蛋白质的机构。,1.核糖体（ribosome）,2.颗粒状内含物,聚-羟基丁酸（poly-hydroxybutirate,PHB）,概念：PHB颗粒是许多细菌细胞质内常含有的碳源类储藏物.不溶于水,溶于氯仿，易被脂溶性染料(如苏丹黑)着色功能:贮存碳源、能源和降低渗透压。许多好氧菌和光合厌氧菌都含有聚羟丁酸颗粒。,概念：是普遍存在的贮藏物，大小为0.5-1m，主要成分是多聚偏磷酸盐的聚合物，分子呈线状，嗜碱性强，用美蓝或甲苯胺蓝染色时着色较深，呈紫红色，与菌体其他部位不同，故称异染粒，可用于某些细菌的鉴定。功能：贮存磷元素和能量，降低渗透压。含异染粒的细菌种类:棒状杆菌和某些芽孢杆菌等。,异染粒（metachromaticgranule）,是硫元素的贮藏体,功能：a.好氧硫细菌的能源b.厌氧硫细菌的电子供体,形成：当环境中H2S含量高时，在体内积累S；当H2S不足时,S氧化成硫酸盐，以提供被菌细胞生命活动所需能量：,H2SSSO4-2,硫粒（sulfurgranule）,淀粉粒和肝糖:都是-1,4或-1,6糖苷键的葡萄糖聚合物。这些贮藏物通常较均匀地分布在细胞质内，颗粒较小。若这类贮藏物大量存在时，用碘使对其染色，肝糖粒能被碘液染成红色，淀粉粒被碘成蓝色。脂肪粒：脂肪粒的折光性较强，它可被脂溶性染料染色；细胞生长旺盛时，脂肪粒增多，细胞遭破坏后，脂肪粒可游离出来。,肝糖、淀粉粒、脂肪滴,气泡,概念：由蛋白质膜构成的充满气体的泡状物。有些细菌细胞质中含有几个或多个气泡。常见于光合细菌和水生细菌。,功能：调节细胞比重，加大菌体的浮力,借气泡漂浮能力，以使其漂浮在合适的水层中，使无鞭毛菌在合适的环境中生长。吸收空气，空气中的氧气可供代谢需要。,（三）核区（muclearregionorarea）,概念又称核质体（nuclearbody）、原核（prokaryon）、拟核(nucleoid)或核基因组（genome）。指原核生物所特有的由大型环状双链DNA纤丝不规则地折叠或缠绕而构成的无核膜、核仁的区域。,一般结构,长度：一般为：0.25-3mm例：大肠杆菌的DNA长约1.1-1.4mm。每个细胞所含的核区数目与该菌的生长速度密切相关：生长迅速的细菌在核分裂之后细胞往往来不及分裂,所以细胞中常有2-4个核；而生长缓慢的细菌细胞中一般只有1-2个核，不在染色体复制时期一般是单倍体。,细菌DNA功能：负载遗传信息。,（三）核区（muclearregionorarea）,一般结构,ExamplesofnucleoidstructureanddistributioninSulfolobuscells.,特殊结构,概念：某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的透明粘液性胶状物质。化学组成：一般是多糖，少数是蛋白质或多肽，也有多糖与多肽复合型,一）糖被(glycocalyx),分类,大荚膜：微荚膜：粘液层：菌胶团：,包裹在单个细胞上，在壁上有固定层次，层次较厚,包裹在单个细胞上，在壁上有固定层次，层次较薄,包裹在单个细胞上，在壁上无固定层次的粘液层,包裹在多个细胞上,1、糖被的观察,荧光显微镜负染色,荧光显微镜下的荚膜,负染色,2、糖被的生理功能,保护作用：富含水分和极性基团，可保护细胞免于干燥；防止噬菌体的吸附和裂解；抵御吞噬细胞的吞噬；为主要表面抗原（K抗原），是有些病原菌的毒力因子；贮藏养料，是细胞外碳源和能源的储备物质作为透性屏障和离子交换系统，能保护菌体免受重金属离子的毒害；表面吸附作用：引起龋齿，某些病原菌必须的粘附因子细菌间的信息识别作用；堆积代谢废物。,3、糖被与菌落形态,光滑（Smooth,S-)型菌落产糖被的细菌在固体培养基上形成的菌落表面湿润、有光泽、呈粘液状，称S-型菌落。,菌落（S型）,菌落（R型）,粗糙（Rough,R-)型菌落不产糖被的细菌形成的菌落表面干燥、粗糙、称R-型菌落。,1.概念：某些微生物表面由细胞内生出的细长、波曲的结构。,2.鞭毛的观察：1)从固体培养基上的菌落形态判断2)半固体穿刺培养3)悬滴法（光学显微镜）4)鞭毛染色（光学显微镜）5)电镜,特殊结构,二）鞭毛(flagellum),数目：为一至数十条。长度：一般为15-20m，最长可达70m直径：为0.01-0.02m.,3.鞭毛的结构：由鞭毛丝鞭毛钩基体三部分组成。,鞭毛丝：中空螺旋状、丝状结构，球蛋白亚基螺旋排列。,鞭毛钩：又称钩形鞘，是连接鞭毛丝和基体的一个弯曲筒状部分，蛋白质亚基组成。,G菌：L环、P环、S环、M环G+菌：S环，M环,基体：由若干个盘状物即环组成。,特殊结构,二）鞭毛(flagellum),外膜上,肽聚糖上,内环：埋在细胞膜中,4.鞭毛的化学组成鞭毛蛋白，3万-6万Dolton，不同种由不同球蛋白分子亚基构成，有些含多糖、类脂等。,特殊结构,二）鞭毛(flagellum),5.鞭毛的生理功能运动性：趋避性运动：与致病有关鉴定分类细菌,趋化性趋氧性趋光性趋磁性,运动机制：旋转式,6.鞭毛的着生方式,特殊结构,二）鞭毛(flagellum),1、菌毛：某些菌体表面存在的短而多的附属物。化学组成为菌毛蛋白。菌毛比鞭毛更短、更细，且又直又硬。数量很多，不具有运动功能，但与菌的致病性吸附等有关。,特殊结构,三）菌毛(fimbria）与性毛(pilus),2、性毛：构造和成分与菌毛相同，但比菌毛长，且每个细胞仅一至少数几根，一般见于G菌的雄性菌株（供体菌）中，与遗传变异有关。,1、概念：某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成的一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量低、抗逆性强的休眠构造。2、特点：1）每个细胞只有一个芽孢，故不是细胞的繁殖型；但可发芽成繁殖体，一个芽孢萌发只产生一个营养状态的细胞。2）在生命世界中抗逆性最强（抗热、抗化学药物、抗辐射），故应以杀死芽胞为灭菌效果的指标。3）芽胞的形状、大小、位置因菌种而异，可用以鉴别菌种。,特殊结构,四）芽胞（Spore）,芽胞,芽胞囊,3、芽胞的形状、大小和位置,特殊结构,四）芽胞（Spore）,芽孢的结构模式图,孢外壁：层厚而致密，主要成分为脂蛋白，通透性差(有的芽孢无此层)。芽孢衣：含疏水性角蛋白，抗酶解、抗药物，多价阳离子难通过。皮层：主要含芽孢肽聚糖及2,6-DPA-Ca，体积大，渗透压高，含水量大（约70%）。核心：含有大量的DNA、RNA、酶等物质，还含有2,6-DPA,含水量很低（1025%）。芽孢平均含水量低,约40%。,4、芽孢的组成和结构芽孢有多层结构，主要包括孢外壁、芽孢衣、皮层和核心,特殊结构,四）芽胞（Spore）,（四）芽胞（Spore）,5、芽孢的形成过程,特殊结构,6、芽胞的耐热性机制较新的渗透调节皮层膨胀学说认为：可能与以下因素有关，如含水量低、壁厚而致密，芽孢中的酶分子量小，比较耐热。还有学者认为芽孢抗热与DPA-Ca凝胶有关。7、研究芽胞的意义分类鉴定；分离、保存菌种；生物杀虫；灭菌标准细菌和其他休眠构造细菌的休眠构造除芽孢外，还有数种其他形式。主要的如孢囊（cyst，由固氮菌产生）、黏液孢子（myxospore，由黏球菌产生）、蛭孢子（bdellocyst,由蛭弧菌产生）、外生孢子（exospore，由嗜甲基细菌产生）。,特殊结构,四）芽胞（Spore）,五）伴胞晶体（parasporalcrystal）,少数芽孢杆菌，如Bacillusthuringiensis（苏云金芽孢杆菌）在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一个菱形、方形或不规则形的碱溶性蛋白晶体（即内毒素）称为伴胞晶体。它的干重可达芽孢囊的约30%，由18种氨基酸组成，大小约0.62.0m。伴胞晶体对200多种昆虫尤其是鳞翅目昆虫的幼虫有毒杀作用，因此可以用做生物农药。,特殊结构,1、裂殖：一个细胞二个细胞对杆状细胞：横分裂：分裂时细胞间形成的隔膜与细胞长轴呈垂直状态纵分裂：分裂时细胞间形成的隔膜与细胞长轴呈平行状态1）二分裂：最主要，最普遍典型二分裂：同等二分裂。一个细胞在其对称中心形成一隔膜，进而分裂成两个形态、大小和结构完全相同的子细胞。,三、细菌的繁殖,无性繁殖有性繁殖,方式,三、细菌的繁殖,少数有菌毛的菌可进行有性繁殖,杆菌典型二分裂过程模式图,DNA复制,DNA分配,1、裂殖：1）二分裂：不等二分裂：如柄细菌(Caulobacter)，为一端单毛菌。繁殖前，必须先在其生鞭毛端长出一个柄，此时，鞭毛消失，变成带柄的无鞭毛细胞。继而，此细胞伸长，在细胞的另一端长出一根鞭毛。接着二分裂，产生了一个有柄、无鞭毛的子细胞和另一个无柄、有鞭毛的子细胞。有鞭毛的细胞生长到一定阶段，又开始上述不等二分裂繁殖过程。,三、细菌的繁殖,柄细菌不等二分裂示意图,1、裂殖：2）三分裂暗网菌属中的绿色硫细菌，大部分细胞能进行正常的二分裂，但一小部分子细胞不分离，而是形成菌链。链中相邻两个细胞进行“一分为三”的三分裂，形成一对“Y”型细胞，随后仍进行二分裂，其结果就形成了环状结构。许多这样的菌链交织构成三维网眼状结构。,三、细菌的繁殖,1、裂殖：3）复分裂是一种寄生于细菌细胞中具有端生鞭毛的蛭弧菌的繁殖方式。当它生长时，会形成不规则的盘曲的长细胞，然后细胞多处同时发生均等长度的分裂，形成多个弧形子细胞。2、芽殖指在母体细胞表面（尤其在其一端）先形成一个小突起，待其长大到与母细胞相仿后，再相互分离，并独立生活的一种繁殖方式。,三、细菌的繁殖,一）在固体培养基上（内）的群体形态,四、细菌的群体形态,1、菌落在固体培养基表面（或内层），由一个或若干个细菌（或其他微生物）细胞生长、繁殖形成的肉眼可见的细胞堆，此即菌落（colony）。,2、菌苔当一个固体培养基表面有许多菌落连成一片时称菌苔。,四、细菌的群体形态,一）在固体培养基上（内）的群体形态3、培养特征一般特征较小、湿润、较光滑、较透明、较粘稠、易挑起（菌体与基质结合不紧密）、质地均匀以及菌落正反面或边缘与中央部位的颜色一致。特殊特征无鞭毛的：较小、较厚、边缘圆整的半球状菌落；有鞭毛的：大而平坦、边缘多缺刻（甚至成树根状）、不规则形的菌落；有糖被的：大型、透明、蛋清状的菌落；有芽孢的：外观粗糙、“干燥”、不透明且表面多褶的菌落。,二）在半固体培养基上（内）的群体形态半固体培养法通常把培养基灌注试管中，形成高层直立柱，然后用穿刺接种接入试验菌种。明胶固体培养基：判断某细菌有否蛋白酶产生和某些其他特征；琼脂半固体培养基：判断该菌的运动能力和其他特性。,四、细菌的群体形态,有鞭毛细菌,无鞭毛细菌,四、细菌的群体形态,三）在液体培养基上（内）的群体形态不能形成菌落，多表现为混浊，部分表现为沉淀，一些好氧性细菌则在液面上大量生长，形成有特征性的、厚薄差异的菌醭、菌膜或环状、小片状不连续的菌膜等。,沉淀生长,混浊生长,表面生长,本次教学回顾及作业,教学回顾细菌细胞的一般构造和功能细胞膜：液态镶嵌模型细胞质：核糖体、内含物核区细菌细胞的特殊构造糖被：分类、与菌落分类的关系（R型菌落和S型菌落）鞭毛：化学组成和结构菌毛和性毛：化学组成芽孢：自然界中抗逆性最强（渗透调节皮层学说）细菌的繁殖有性繁殖、无性繁殖（裂殖、芽殖）细菌的群体形态（在不同培养基上）作业预习放线菌、蓝细菌及其它原核微生物相关内容,