原核生物的形態(tài)和構造一細菌

021第二章原核生物的形態(tài)和構造第一節(jié)細菌現在是1頁\一共有77頁\編輯于星期二現在是2頁\一共有77頁\編輯于星期二一、細菌的形態(tài)構造和染色1.細菌的菌體形態(tài)和染色細菌的基本形狀為球狀、桿狀、螺旋狀（及弧狀）三種類型，分別稱為球菌、桿菌、螺旋菌（弧菌）。sphericalcoccusRod-shapedbacillusspirillum現在是3頁\一共有77頁\編輯于星期二細菌的菌體形態(tài)現在是4頁\一共有77頁\編輯于星期二現在是5頁\一共有77頁\編輯于星期二（1）球菌呈球狀或擬球狀，球菌分裂以后產生新的細胞保持一定的排列方式，是分類和鑒定的重要依據。球菌分單球菌、雙球菌、鏈球菌、四聯(lián)球菌、八疊球菌、葡萄球菌。細菌的菌體形態(tài)現在是6頁\一共有77頁\編輯于星期二（2）桿菌桿菌的形狀差異顯著，有些桿菌很長呈園柱狀，稱為長桿菌，有些較短而粗稱為短桿菌，有些短到接近橢圓形，與球菌不容易區(qū)分。有的桿菌的一端有平截，有的較尖。桿菌分：單桿、雙桿、鏈狀。細菌的菌體形態(tài)現在是7頁\一共有77頁\編輯于星期二細菌的菌體形態(tài)現在是8頁\一共有77頁\編輯于星期二（3）螺旋菌（弧菌）螺旋狀的細菌，稱為螺旋菌（spirilla）若螺菌菌體較為堅硬有2－6個彎曲環(huán)，稱為螺菌（spirillum）若只有一個彎曲呈弧形即螺旋不足1環(huán)的細菌稱為弧菌（Vibrio）若旋轉周數多（通常超過6環(huán)），體長柔軟的螺旋狀細菌稱為螺旋體（spirochaeta）細菌的菌體形態(tài)Leptospriainterrogans現在是9頁\一共有77頁\編輯于星期二

細菌的特殊形態(tài)細菌的菌體形態(tài)現在是10頁\一共有77頁\編輯于星期二現在是11頁\一共有77頁\編輯于星期二影響細菌形態(tài)的因素：培養(yǎng)時間、培養(yǎng)溫度、培養(yǎng)基成分、濃度、pH值等環(huán)境條件對細菌形態(tài)都有明顯的影響。一般處于幼齡階段和生長條件適宜時，細菌形態(tài)正常、整齊，表現出特定的形態(tài)。在較老的培養(yǎng)物中，或不正常的條件下，細胞常出現不正常形態(tài)，尤其是桿菌，有的細胞膨大，有的出現梨形，有的產生分枝，有時菌體顯著伸長以至呈絲狀等異常形態(tài)。若將它們轉移到新鮮培養(yǎng)基中或適宜的培養(yǎng)條件下又可恢復原來的形態(tài)。細菌的菌體形態(tài)現在是12頁\一共有77頁\編輯于星期二細菌的菌體染色細菌微小透明，需染色后借助顯微鏡觀察度量單位：微米(μm)表示的方法球菌：直徑桿菌：寬×長螺菌：寬、長、螺距染色的方法細菌的菌體染色現在是13頁\一共有77頁\編輯于星期二2.細菌的構造（1）一般構造細胞壁細胞膜細胞質和內含物細菌的構造現在是14頁\一共有77頁\編輯于星期二細胞壁基本成分：肽聚糖作用：固定外形和保護細胞不同細菌，細胞壁結構不同G＋菌G－菌細菌的構造現在是15頁\一共有77頁\編輯于星期二細胞壁的功能保護細胞,維持菌形，免受外力的損傷；具有抗原性．致病性．對抗生素和噬菌體的敏感性；與胞膜一起完成細胞內外物質交換，阻攔大分子物質進入細胞，保護細胞免受有害物質的損傷；為正常細胞生長、分裂所必需；鞭毛運動的支點。

細菌的構造現在是16頁\一共有77頁\編輯于星期二G＋菌的細胞壁特點：厚度大（20－80nm）、化學組成簡單由肽聚糖（90％）和磷壁酸（10％）組成肽聚糖又稱粘肽、胞壁質或粘質復合物，是真細菌細胞壁的特有成分肽聚糖由肽和聚糖組成細菌的構造現在是17頁\一共有77頁\編輯于星期二聚糖由N－乙酰葡糖胺（NAM）和N－乙酰胞壁酸（NAG）兩種單糖互相間隔連接成長鏈，交織成網格狀分子，形成致密的網套覆蓋整個細胞。β－1，4糖苷鍵細菌的構造現在是18頁\一共有77頁\編輯于星期二肽聚糖單體由3部分組成雙糖單位：N－乙酰葡糖胺（N－acetylglucosamine，NAM）和N－乙酰胞壁酸（N-acetylmuramic

acid,NAG）通過β－1，4糖苷鍵相連四肽尾：4個氨基酸按L型與D型交替連接肽橋：一般為5個氨基酸組成的多肽細菌的構造現在是19頁\一共有77頁\編輯于星期二磷壁酸（teichoicacid）結合在革蘭氏陽性細菌細胞壁上的酸性多糖，主要成分為甘油磷酸或核糖醇磷酸壁磷壁酸膜（脂）磷壁酸磷壁酸的功能：

使細胞壁帶負電，利于吸附Mg2＋，維持酶活。防止細胞自溶

提供噬菌體的吸附位點，是某些菌的抗原決定簇的主要成分。

增強和宿主的粘連。

細菌的構造現在是20頁\一共有77頁\編輯于星期二甘油磷壁酸的構造及其與肽聚糖分子中的N-乙酰胞壁酸的共價連接方式細菌的構造現在是21頁\一共有77頁\編輯于星期二細菌的構造現在是22頁\一共有77頁\編輯于星期二G－菌的細胞壁特點：厚度較薄，層次較多，成分復雜，肽聚糖層薄（2－3nm），機械強度弱。肽聚糖層埋藏在外膜脂多糖層內。細菌的構造現在是23頁\一共有77頁\編輯于星期二G-菌與G＋菌的肽聚糖差別：在四肽尾和肽橋上與G＋菌的氨基酸都存在差異，含有原核生物所特有的氨基酸（內消旋二氨基庚二酸，m－DAP），導致形成較稀疏、機械強度較差的肽聚糖網套。細菌的構造現在是24頁\一共有77頁\編輯于星期二外膜（外壁）：G－細菌細胞壁所特有的結構，位于細胞壁的最外層，主要成分為脂多糖（LPS）、磷脂和若干外膜蛋白。脂多糖位于壁的最外層，8－10nm厚，與致病性有關外膜蛋白嵌合在LPS和磷脂中，有20多種。有一類中間有孔道，可控制某些物質進入外膜的三聚體跨膜蛋白，稱為孔蛋白（porin）周質空間外膜與細胞膜間的狹窄膠質空間（12－15nm），存在多種周質蛋白如水解酶類、合成酶類和運輸蛋白等。細菌的構造現在是25頁\一共有77頁\編輯于星期二細菌的構造現在是26頁\一共有77頁\編輯于星期二細菌的構造現在是27頁\一共有77頁\編輯于星期二革蘭氏染色步驟：初染：加草酸銨結晶紫一滴，約一分鐘，水洗。媒染：滴加碘液沖去殘水，并覆蓋約一分鐘，水洗。脫色：將載玻片上面的水甩凈，并襯以白背景，用95％酒精滴洗至流出酒精剛剛不出現紫色時為止，約20—30秒鐘，立即用水沖凈酒精。復染：用番紅液染1－2分鐘，水洗。鏡檢：干燥后，置油鏡觀察。革蘭氏陰性菌呈紅色，革蘭氏陽性菌呈紫色?，F在是28頁\一共有77頁\編輯于星期二革蘭氏染色的原理

G﹢菌：細胞壁厚，肽聚糖網狀分子形成一種透性障，當乙醇脫色時，肽聚糖脫水而孔障縮小，故保留結晶紫-碘復合物在細胞膜上。呈紫色。Gˉ菌：肽聚糖層薄，交聯(lián)松散，乙醇脫色不能使其結構收縮，其脂含量高，乙醇將脂溶解，縫隙加大，結晶紫-碘復合物溶出細胞壁，番紅復染后呈紅色。細菌的構造現在是29頁\一共有77頁\編輯于星期二古細菌(Archaea)的細胞壁假肽聚糖（pseudopeptidoglycan）:與肽聚糖相似，但由N－乙酰葡糖胺和N－乙酰塔羅糖胺糖醛酸以β－1，3糖苷鍵交替連接。Archaea—Nonehavepeptidoglycan—nomuramicacid(胞壁酸)inArchaea.Somehavecellwallsofpseudopeptidoglycan—N-acetylglocosamineandN-acetylaminouronicacid.Beta1,3-linkagesbetweenthesugarsratherthanbeta1,4-linakages.AllL-aminoacidsratherthanD-aminoacidsinthecrosslinks.NotallArchaeahavepseudopeptidoglycan.Somehavecellwallsofproteins,someofSimplecarbohydrates.細菌的構造現在是30頁\一共有77頁\編輯于星期二PeptidoglycanorMurein(Bacteria)Pseudopeptidoglycan(Archaea)細菌的構造現在是31頁\一共有77頁\編輯于星期二徹底去盡缺壁細菌實驗室形成自然界長期進化形成支原體人為去壁自發(fā)缺壁突變L－型細菌原生質體（G＋）部分去掉球狀體（G-）缺壁細菌（無壁細菌）自然進化和實驗室菌種自發(fā)突變形成缺細胞壁、人為抑制新生細胞壁的合成或對現有細胞壁進行酶解得到的。四類缺壁細菌細菌的構造現在是32頁\一共有77頁\編輯于星期二原生質體（protoplast）細菌除去細胞壁剩下由細胞膜包裹的部分，G+菌更容易得到原生質體。原生質體的特點：保持正常細胞功能無細胞壁，為圓球形對環(huán)境敏感：滲透壓，震蕩，離心，易溶菌有鞭毛，而不能運動對噬菌體不敏感原生質體的應用廣泛。細菌的構造現在是33頁\一共有77頁\編輯于星期二球狀體（sphaeroplast)：還保留有部分細胞壁的菌體細胞,

Gˉ菌容易得到球狀體。特點除具原生質體特點外，還有一定抗性，可培養(yǎng)重新合成細胞壁。無法運動，對噬菌體不敏感，比正常細菌易導入外源遺傳物質，是遺傳和原生質體育種好材料無法運動對噬菌體不敏感，比正常細菌易導入外源遺傳物質，是遺傳和原生質體育種好材料細菌的構造現在是34頁\一共有77頁\編輯于星期二Ｌ-型細菌(L-formsofbacteria)1935年由英國李斯特（Lister）發(fā)現，故稱為Ｌ-型細菌，是指實驗室或宿主體內自發(fā)突變形成的遺傳性穩(wěn)定的細胞壁缺損(部分或全部)菌株,具多形性。可以生長繁殖，在培養(yǎng)基上形成油煎蛋似的小菌落。細胞膨大，對滲透壓敏感，有些可重新合成細胞壁。能變形通過細菌濾器細菌的構造現在是35頁\一共有77頁\編輯于星期二支原體是適應自然的無細胞壁的原核微生物。有一般原核微生物沒有的甾醇，其細胞膜有較高的機械強度細菌的構造現在是36頁\一共有77頁\編輯于星期二細胞膜細菌的構造現在是37頁\一共有77頁\編輯于星期二細菌的構造現在是38頁\一共有77頁\編輯于星期二細胞質被細胞膜包圍的除核區(qū)以外的一切半透明、膠體狀、顆粒狀物質的總稱。主要是水（80％）核糖體貯藏物酶類中間代謝物質?！?原核生物細胞質是不流動的細菌的構造現在是39頁\一共有77頁\編輯于星期二內含物貯藏物不同微生物其儲藏性內含物不同。例如厭氣性梭狀芽孢桿菌只含PHB，大腸桿菌只儲藏糖原，但有些光合細菌二者兼有。微生物合理利用營養(yǎng)物質的一種調節(jié)方式。當環(huán)境中缺乏能源而碳源豐富時，細胞內就儲藏較多的碳源類內含物，甚至達到細胞干重的50%，如果把這樣的細胞移入有氮的培養(yǎng)基時，這些儲藏物將被作為碳源和能源而用于合成反應。儲藏物以多聚體的形式存在，有利于維持細胞內環(huán)境的平衡，避免不適合的pH，滲透壓等的危害。例如羥基丁酸分子呈酸性，而當其聚合成聚-β-羥丁酸（PHB）就成為中性脂肪酸了，這樣便能維持細胞內中性環(huán)境，避免菌體內酸性增高。儲藏物在細菌細胞中大量積累，是重要的自然資源。異染體（metachromaticgranule）細菌的構造現在是40頁\一共有77頁\編輯于星期二細菌的構造現在是41頁\一共有77頁\編輯于星期二磁小體(Magnetosome)磁小體的形成是受生物嚴格控制的礦化過程，包括鐵離子的吸收、轉運和結晶成核等。不同細菌的磁小體形狀不同、排列。細菌的構造現在是42頁\一共有77頁\編輯于星期二Magnetosome更多參考：/~rfrankel/mtbphoto.html

細菌的構造現在是43頁\一共有77頁\編輯于星期二羧酶體（carboxysome）多角形或六角形大小約10μm，內含1，5-二磷酸核酮糖羧化酶。對自養(yǎng)細菌細胞內固定CO2起關鍵作用細菌的構造現在是44頁\一共有77頁\編輯于星期二

CarboxysomesareaggregatesofrubiscofoundinCyanobacteria,servingassiteswherecarbondioxidecanbeconcentrated,thusimprovingthekineticsoffixation.ThisTEMviewshowspartofanAnabaenaazollaecell(thesymbiontinthewater-fernAzolla).Thecarboxysomesarepolyhedralbodiesinwhichthemajorproteinisrubisco.Thylakoidsramifythroughtheperipheralcytoplasm,surroundingthecentralDNA-containingregion.現在是45頁\一共有77頁\編輯于星期二氣泡調節(jié)細胞比重存在于光能營養(yǎng)型、無鞭毛運動的水生細菌如藍細菌。細菌的構造現在是46頁\一共有77頁\編輯于星期二（2）細菌的特殊結構糖被（glycocalyx）包被于某些細菌細胞壁外的一層厚度不定的膠狀物質，稱為糖被。主要成分是多糖、多肽或蛋白質，尤以多糖居多。產生糖被是微生物的一種遺傳特性，其菌落特征及血清學反應是細菌分類鑒定的指標之一。糖被按其有無固定層次、層次厚薄可細分為莢膜（大莢膜）、微莢膜、粘液層和菌膠團。

細菌的構造現在是47頁\一共有77頁\編輯于星期二Functionsoftheglycocalyx（糖被的功能）Cell-cellcommunication（細菌間的信息交流作用）Interactionwith,andbindingofcellsto,theextracellularmatrix（表面附著作用）Protectionfrompathogens，heavymetal(orsensitivitytopathogens)（保護作用）Modulationofimmuneresponses

（免疫反應作用）.貯藏養(yǎng)料，以備營養(yǎng)缺乏時重新利用堆積代謝廢物細菌的構造現在是48頁\一共有77頁\編輯于星期二鞭毛(flagellum)在某些細菌菌體表面具有細長而彎曲的蛋白質絲狀附屬物,稱為鞭毛數量：1至數十根具運動性原核生物的鞭毛由基體、鉤形鞘和鞭毛絲3部分組成。鞭毛絲鉤形鞘基體細菌的構造現在是49頁\一共有77頁\編輯于星期二G－細菌鞭毛的一般構造鉤形鞘L環(huán)P環(huán)鞭毛桿S-M環(huán)Mot蛋白Fli蛋白細菌的構造現在是50頁\一共有77頁\編輯于星期二現在是51頁\一共有77頁\編輯于星期二G-與G+細菌鞭毛的構造不同G-菌的復雜細菌的構造現在是52頁\一共有77頁\編輯于星期二鞭毛的形成細菌的構造現在是53頁\一共有77頁\編輯于星期二鞭毛的著生方式：細菌的構造現在是54頁\一共有77頁\編輯于星期二現在是55頁\一共有77頁\編輯于星期二Nitrobacterspbacteria現在是56頁\一共有77頁\編輯于星期二鞭毛的運動方式（旋轉）CW（順時針）細菌的構造現在是57頁\一共有77頁\編輯于星期二現在是58頁\一共有77頁\編輯于星期二菌毛（fimbria）數量多多數致病菌具有，起黏附作用性毛（pillus）1至幾根決定性別伴胞晶體在芽孢形成的旁邊形成的菱形、方形或不規(guī)則的堿溶性蛋白質，稱為伴胞晶體（δ內毒素）對某些昆蟲有毒害作用。細菌的構造現在是59頁\一共有77頁\編輯于星期二現在是60頁\一共有77頁\編輯于星期二BuddingandAppendaged(Prosthecate)BacteriaAnelectronmicrographofametal-shadowedpreparationofPlanctomycesmaris.Asinglecellisabout1-1.5umlong.Notethefibrillarnatureofthestalk.Piliarealsoabundant.Notealsotheflagella(curlyappendages)oneachcellandthebudthatisdevelopingfromthenonstalkedpoleofonecell.現在是61頁\一共有77頁\編輯于星期二芽孢（endospore）是抗逆性最強的一種構造。不同細菌，芽孢的有無、形態(tài)、大小、著生位置不同細菌的構造Clostridiumbotulinum肉毒桿菌現在是62頁\一共有77頁\編輯于星期二現在是63頁\一共有77頁\編輯于星期二現在是64頁\一共有77頁\編輯于星期二芽孢的構造細菌的構造現在是65頁\一共有77頁\編輯于星期二細菌的構造現在是66頁\一共有77頁\編輯于星期二細菌的繁殖方式兩種：裂殖（Fission）二分裂(BinaryFission)三分裂(TrinaryFission,TernaryFission)復分裂(MultipleFission)芽殖(Budding)細菌的繁殖現在是67頁\一共有77頁\編輯于星期二二、細菌的菌落形態(tài)菌落：由一個或極少數幾個同源菌體在培養(yǎng)基上經一段時間培養(yǎng)繁殖后，形成一定數量的同源菌體群。在固體培養(yǎng)基上的菌落形態(tài)一般為濕潤、光滑、透明、粘稠、易挑取、質地均勻、以及菌落正反面或邊緣與中央部位顏色一致等特征。進行分離純化、鑒定、計數和選育等?，F在是68頁\一共有77頁\編輯于星期二一