微生物学周德庆原核生物学习教案.pptx
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1、会计学1微生物学微生物学(wi shn w xu)周德庆周德庆 原核原核生物生物第一页,共120页。第一节第一节 细菌细菌(xjn)Bacteria工业:生产各种氨基酸、有机酸、酶制剂、乙醇等;工业:生产各种氨基酸、有机酸、酶制剂、乙醇等;农业农业(nngy)(nngy):生产杀虫菌剂、细菌肥料;沼气发酵、饲料青贮;:生产杀虫菌剂、细菌肥料;沼气发酵、饲料青贮;医药:生产菌苗、抗生素、类毒素、代血浆等;医药:生产菌苗、抗生素、类毒素、代血浆等;环保:污水处理、农药分解、秸秆利用等;环保:污水处理、农药分解、秸秆利用等;国防:生物武器。国防:生物武器。定义定义(dngy):一类细胞一类细胞形态形
2、态细而短细而短(0.5um0.5um0.50.55um5um)、)、结构结构简单、简单、细胞壁细胞壁坚韧、以坚韧、以二等分裂二等分裂方式方式繁殖繁殖和和水生性水生性较强的较强的原核原核微生物。微生物。生存环境:生存环境:温暖潮湿、富含有机物的地方。有特殊的臭味或酸败味,发粘、发滑。温暖潮湿、富含有机物的地方。有特殊的臭味或酸败味,发粘、发滑。应用:应用:危害:危害:人、动物、植物的传染病、食物和工农业产品腐烂变质。人、动物、植物的传染病、食物和工农业产品腐烂变质。第2页/共120页第二页,共120页。一、细菌一、细菌一、细菌一、细菌(xjn)(xjn)的形态构造及其功能的形态构造及其功能的形态
3、构造及其功能的形态构造及其功能基本基本基本基本(jbn)(jbn)形态形态形态形态其它形其它形其它形其它形状状状状(一)形态(一)形态(xngti)(xngti)球形球形杆形杆形螺旋螺旋形形丝状丝状肾形肾形柄形柄形等等第3页/共120页第三页,共120页。1 1 1 1球菌球菌球菌球菌(qijn)Cooc(qijn)Cooc(qijn)Cooc(qijn)Coocus us us us(1 1)单球菌)单球菌(qijn)(qijn)(2 2)双球菌)双球菌(qijn)(qijn)(3 3)链球菌)链球菌(qijn)(qijn)(4 4)四联球菌)四联球菌(qijn)(qijn)(5 5)八叠球
4、菌)八叠球菌(qijn)(qijn)(6 6)葡萄球菌)葡萄球菌(qijn)(qijn)第4页/共120页第四页,共120页。第5页/共120页第五页,共120页。2杆菌杆菌(gnjn)Bacillus(bacilli)长杆菌长杆菌长杆菌长杆菌(1 1)长短不同)长短不同)长短不同)长短不同 短杆菌短杆菌短杆菌短杆菌 球杆菌等球杆菌等球杆菌等球杆菌等 棒状杆菌棒状杆菌棒状杆菌棒状杆菌 (2 2)菌体某个部位)菌体某个部位)菌体某个部位)菌体某个部位(bwi)(bwi)是否膨大是否膨大是否膨大是否膨大 梭状杆菌梭状杆菌梭状杆菌梭状杆菌 无芽孢杆菌无芽孢杆菌无芽孢杆菌无芽孢杆菌(3 3)芽孢有无)
5、芽孢有无)芽孢有无)芽孢有无 芽孢杆菌芽孢杆菌芽孢杆菌芽孢杆菌 丙酮丙酮(bn tn)丁醇梭菌丁醇梭菌是细菌中种类最多的。是细菌中种类最多的。第6页/共120页第六页,共120页。3.3.螺旋菌螺旋菌螺旋菌螺旋菌(spirilla)(spirilla)弧菌(弧菌(vibrio):螺旋不满一圈,菌体呈弧形或:螺旋不满一圈,菌体呈弧形或 逗号逗号(duho)形形.例:霍乱弧菌、逗号例:霍乱弧菌、逗号(duho)弧菌弧菌螺菌螺菌(spirillum):螺旋满:螺旋满26环,螺旋状。环,螺旋状。例:干酪螺菌例:干酪螺菌 根据根据(gnj)其弯曲情况其弯曲情况第7页/共120页第七页,共120页。幽门幽
6、门(yumn)螺旋菌螺旋菌左:显微左:显微(xin wi)数数码摄像码摄像右:结构右:结构(jigu)示意图示意图第8页/共120页第八页,共120页。螺旋体螺旋体是一类细长、柔软、弯曲呈螺旋状、运动活泼的是一类细长、柔软、弯曲呈螺旋状、运动活泼的单细胞型微生物。单细胞型微生物。在生物学上的位置介于细菌与原生动物之间。在在生物学上的位置介于细菌与原生动物之间。在分类学上由于分类学上由于(yuy)(yuy)更接近于细菌而归属在细菌的更接近于细菌而归属在细菌的范畴。范畴。分类:分类:5 5个属。个属。疏螺旋体属、密螺旋体属、钩端螺旋体属、脊螺旋体属、螺旋体属。疏螺旋体属、密螺旋体属、钩端螺旋体属、
7、脊螺旋体属、螺旋体属。前三属中有引起前三属中有引起(ynq)(ynq)人患回归热、梅毒、钩端螺旋体病的致病菌,后二属不致病。人患回归热、梅毒、钩端螺旋体病的致病菌,后二属不致病。第9页/共120页第九页,共120页。4.4.细菌细菌细菌细菌(xjn)(xjn)特殊形态特殊形态特殊形态特殊形态第10页/共120页第十页,共120页。(二二)细菌细菌(xjn)的大小的大小通常用微米(通常用微米(通常用微米(通常用微米(umum)作为)作为)作为)作为(zuwi)(zuwi)测量单位。测量单位。测量单位。测量单位。1.1.测量球菌:测量球菌:测量球菌:测量球菌:只测量其直径。一般为只测量其直径。一般
8、为只测量其直径。一般为只测量其直径。一般为0.50.52um2um。2.2.测量杆菌和螺旋菌:测量杆菌和螺旋菌:测量杆菌和螺旋菌:测量杆菌和螺旋菌:需测量其长度和宽度,用宽需测量其长度和宽度,用宽需测量其长度和宽度,用宽需测量其长度和宽度,用宽 长表示。长表示。长表示。长表示。杆菌一般为杆菌一般为杆菌一般为杆菌一般为0.50.5l1l15um5um。测量螺旋菌长度时,一般只测量其弯曲形长度。测量螺旋菌长度时,一般只测量其弯曲形长度。测量螺旋菌长度时,一般只测量其弯曲形长度。测量螺旋菌长度时,一般只测量其弯曲形长度。3.3.细菌大小的记录细菌大小的记录细菌大小的记录细菌大小的记录常是平均值或代表
9、性数值。常是平均值或代表性数值。常是平均值或代表性数值。常是平均值或代表性数值。4.4.细菌细胞的重量细菌细胞的重量细菌细胞的重量细菌细胞的重量约为约为约为约为l10-9l10-9l10-10mgl10-10mg,即每,即每,即每,即每g g细菌约含细菌约含细菌约含细菌约含1-101-10万亿个细菌菌体万亿个细菌菌体万亿个细菌菌体万亿个细菌菌体第11页/共120页第十一页,共120页。典型的大肠杆菌典型的大肠杆菌0.5um2um;重;重10-12克;克;1500个细胞个细胞(xbo)的长径相的长径相连,相当于一个芝麻大连,相当于一个芝麻大120个相连,有一根人发的粗个相连,有一根人发的粗细;细
10、;109个细胞个细胞(xbo)才有才有1mg重;重;德国科学家德国科学家H.N.Schulz等等1999年在纳米年在纳米比亚海岸的海底沉积物中发现的一种比亚海岸的海底沉积物中发现的一种(y zhn)硫磺细菌(硫磺细菌(sulfur bacterium),),0.10.3 mm,其大小可达,其大小可达0.75 mm,Thiomargarita namibiensis,-“纳纳米比亚硫磺珍珠米比亚硫磺珍珠”最大的细菌最大的细菌(xjn)纳米比亚嗜硫珠菌纳米比亚嗜硫珠菌最小的细菌最小的细菌纳米细菌(纳米细菌(nanobacteria)50 nm第12页/共120页第十二页,共120页。颤蓝菌属Pro
11、karyotesEukaryotesViruses第13页/共120页第十三页,共120页。一般一般(ybn)构构造造特殊特殊(tsh)构造构造(三)构造(三)构造(guzo)(guzo)第14页/共120页第十四页,共120页。1.一般一般(ybn)构造构造(1)(1)细胞壁细胞壁细胞壁细胞壁A A 定义定义定义定义 是位于细胞最外的一层厚实、坚韧富有是位于细胞最外的一层厚实、坚韧富有是位于细胞最外的一层厚实、坚韧富有是位于细胞最外的一层厚实、坚韧富有弹性弹性弹性弹性(tnxng)(tnxng)的外被,主要由肽聚糖构的外被,主要由肽聚糖构的外被,主要由肽聚糖构的外被,主要由肽聚糖构成,赋予细
12、菌以强度和形状。成,赋予细菌以强度和形状。成,赋予细菌以强度和形状。成,赋予细菌以强度和形状。B B 功能功能功能功能C C 结构结构结构结构第15页/共120页第十五页,共120页。细胞壁功细胞壁功能能(gngnng)n n固定菌体外形和保护固定菌体外形和保护(boh)菌菌体的作用。体的作用。n n对有鞭毛的细菌来说,它又是鞭对有鞭毛的细菌来说,它又是鞭毛运动的必需条件。毛运动的必需条件。n n屏障保护屏障保护(boh)阻拦有害阻拦有害物质进入细胞;物质进入细胞;n n赋予细菌特定抗原性、致病性及赋予细菌特定抗原性、致病性及对抗生素和噬菌体的敏感性。对抗生素和噬菌体的敏感性。第16页/共12
13、0页第十六页,共120页。3.染色染色(rns)细胞壁结构细胞壁结构(jigu)由于细菌由于细菌(xjn)细胞微小又透明,一般先要细胞微小又透明,一般先要经过染色才能作显微观察经过染色才能作显微观察.第17页/共120页第十七页,共120页。革兰氏染色革兰氏染色(rns)丹麦医生,丹麦医生,C.GramC.Gram于于18841884年发明的一种鉴别不同类型细菌年发明的一种鉴别不同类型细菌(xjn)(xjn)的染色方法。的染色方法。染色步骤:染色步骤:结晶结晶(jijng)(jijng)紫初染紫初染-碘液媒染碘液媒染-乙醇脱色乙醇脱色-番红复染番红复染染色结果:染色结果:紫色:革兰氏阳性菌紫色
14、:革兰氏阳性菌 红色:革兰氏阴性菌红色:革兰氏阴性菌第18页/共120页第十八页,共120页。细胞壁结构细胞壁结构(jigu)(jigu)G+G+和和G-G-的的细胞壁的构细胞壁的构造不同造不同第19页/共120页第十九页,共120页。1)1)1)1)G+G+G+G+细菌细菌细菌细菌(xjn)(xjn)(xjn)(xjn)的细胞壁结构的细胞壁结构的细胞壁结构的细胞壁结构(Staphylococcus aureusStaphylococcus aureusStaphylococcus aureusStaphylococcus aureus)n n细胞壁厚(细胞壁厚(细胞壁厚(细胞壁厚(2080n
15、m2080nm););););n n化学成分简单化学成分简单化学成分简单化学成分简单(jindn)(jindn):n n 肽聚糖:肽聚糖:肽聚糖:肽聚糖:90%90%n n 磷壁酸:磷壁酸:磷壁酸:磷壁酸:10%10%第20页/共120页第二十页,共120页。肽聚糖肽聚糖肽聚糖肽聚糖(Peptidoglycan(Peptidoglycan)由大量由大量由大量由大量(dling)(dling)肽聚糖单体肽聚糖单体肽聚糖单体肽聚糖单体聚合而成;聚合而成;聚合而成;聚合而成;单体组成单体组成单体组成单体组成双糖单位双糖单位双糖单位双糖单位N-N-乙酰葡糖胺和乙酰葡糖胺和乙酰葡糖胺和乙酰葡糖胺和N-N
16、-乙酰胞壁乙酰胞壁乙酰胞壁乙酰胞壁酸通过酸通过酸通过酸通过-1-1,4 4糖苷键相连糖苷键相连糖苷键相连糖苷键相连接;接;接;接;四肽尾四肽尾四肽尾四肽尾肽桥肽桥肽桥肽桥甘氨酸五肽甘氨酸五肽甘氨酸五肽甘氨酸五肽又称粘肽又称粘肽(mucopeptide)(mucopeptide)、胞壁质、胞壁质(murein)(murein)或粘质复合物或粘质复合物(mucocomplex)(mucocomplex),是真细菌细胞壁中的特有,是真细菌细胞壁中的特有(t yu)(t yu)成分。成分。原核原核(yun h)生物所特有的已糖生物所特有的已糖N-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺N-乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸肽肽桥桥四肽
17、尾四肽尾G+肽聚糖的立体结构第21页/共120页第二十一页,共120页。肽聚糖单体肽聚糖单体(dn t)由由四四个个氨氨基基酸酸分分子子按按L型型与与D型型交交替替(jiot)方方式式连连接接而而成成双糖单位中的双糖单位中的-1,4-糖苷键很容易被糖苷键很容易被溶菌酶溶菌酶(lysozyme)所水解,从而引起所水解,从而引起细菌因肽聚糖细胞壁的细菌因肽聚糖细胞壁的“散架散架(sn ji)”而死亡。而死亡。第22页/共120页第二十二页,共120页。单体单体(dn t)间的间的连接连接目前所知的肽聚糖已超过目前所知的肽聚糖已超过100种,在这一种,在这一“肽聚糖的多样性肽聚糖的多样性”中,主要的
18、变化中,主要的变化(binhu)发生在肽桥上。发生在肽桥上。COOHNHGMGM第23页/共120页第二十三页,共120页。磷壁磷壁酸酸n n是结合在是结合在G+细菌细胞壁上的一细菌细胞壁上的一种酸性多糖种酸性多糖;主要成分为甘油磷主要成分为甘油磷酸酸(ln sun)或核糖醇磷酸或核糖醇磷酸(ln sun)。n n可分为两类:壁磷壁酸和膜磷壁可分为两类:壁磷壁酸和膜磷壁酸酸第24页/共120页第二十四页,共120页。因带负电荷,故可与环境中的因带负电荷,故可与环境中的MgMg等阳离子结等阳离子结合合(jih)(jih),保证膜结合,保证膜结合(jih)(jih)酶维持高活性酶维持高活性的需要;
19、协助肽聚糖加固细胞壁。的需要;协助肽聚糖加固细胞壁。保证革兰氏阳性致病菌与其宿主保证革兰氏阳性致病菌与其宿主(szh)间的粘连间的粘连赋于革兰氏阳性赋于革兰氏阳性(yngxng)细菌以特异的表面抗原细菌以特异的表面抗原提供某些噬菌体以特异吸附受体提供某些噬菌体以特异吸附受体Cncnc-micro贮藏磷元素贮藏磷元素调节细胞内自溶素(调节细胞内自溶素(autolysinautolysin)的活力以调节细胞壁)的活力以调节细胞壁的增长的增长磷壁酸的功能磷壁酸的功能磷壁酸的功能磷壁酸的功能第25页/共120页第二十五页,共120页。n n细胞壁薄;细胞壁薄;细胞壁薄;细胞壁薄;n n层次多、成分层次
20、多、成分层次多、成分层次多、成分(chng fn)(chng fn)复复复复杂;杂;杂;杂;n n外膜外膜外膜外膜n n脂多糖脂多糖脂多糖脂多糖(LPS)(LPS)n n外膜蛋白(外膜蛋白(外膜蛋白(外膜蛋白(2020多种)多种)多种)多种)n n脂蛋白脂蛋白脂蛋白脂蛋白n n孔蛋白孔蛋白孔蛋白孔蛋白n n磷脂磷脂磷脂磷脂n n内膜内膜内膜内膜n n 肽聚糖肽聚糖肽聚糖肽聚糖 2)G-细菌细菌(xjn)的的细胞壁结构细胞壁结构第26页/共120页第二十六页,共120页。G-细菌细菌(xjn)的细胞壁结构的细胞壁结构第27页/共120页第二十七页,共120页。肽聚糖肽聚糖埋藏在外膜层之内,是仅由
21、埋藏在外膜层之内,是仅由12层肽聚糖网状分子层肽聚糖网状分子(fnz)组成的薄层组成的薄层(23nm),含量约占细胞壁总重的,含量约占细胞壁总重的10%,故对机械强度的抵抗力较革兰氏阳性菌弱。,故对机械强度的抵抗力较革兰氏阳性菌弱。内消旋二氨基庚二酸内消旋二氨基庚二酸(m-DAP)(只在原核(只在原核(yun h)微生物细胞壁上发现)微生物细胞壁上发现)没有特殊的肽桥,只形成没有特殊的肽桥,只形成(xngchng)较为疏稀、机械强度较差的肽聚糖网较为疏稀、机械强度较差的肽聚糖网套套G-细菌的细胞壁结构细菌的细胞壁结构第28页/共120页第二十八页,共120页。G细菌细胞壁所特有细菌细胞壁所特有
22、(t yu)的结构,位于壁的结构,位于壁的最外层(的最外层(810nm),为脂多糖、磷脂和若干,为脂多糖、磷脂和若干种蛋白。种蛋白。外膜或外壁层外膜或外壁层外膜或外壁层外膜或外壁层第29页/共120页第二十九页,共120页。脂多糖O-O-特异侧链:特异侧链:可用灵敏的血清学方法鉴定,在传染病可用灵敏的血清学方法鉴定,在传染病 的诊断中有重要意义。的诊断中有重要意义。类脂类脂A:类脂类脂A A是是G G-病原菌病原菌内毒素内毒素的物质基础的物质基础 2-2-酮酮-3-3-脱氧辛糖酸脱氧辛糖酸(KDO)KDO)L-L-甘油甘油-D-D-甘露庚糖甘露庚糖(Hep)(Hep)3,6-二脱氧二脱氧D-半
23、乳糖(阿比可糖)半乳糖(阿比可糖)(Abq)核心多糖脂多糖脂多糖(du tn)第30页/共120页第三十页,共120页。脂多糖的主要脂多糖的主要(zhyo)功能功能LPS结构的多变,决定(judng)了革兰氏阴性细菌细胞表面抗原决定(judng)簇的多样性;LPS负电荷较强,与磷壁酸相似,也有吸附Mg2+、Ca2+等阳离子以提高(t go)其在细胞表面浓度的作用,对细胞壁结构起稳定作用。类脂类脂A A是革兰氏阴性细菌致病物质内毒素的物质基础内毒素的物质基础;具有控制某些物质进出细胞的部分选择性屏障部分选择性屏障功能;许多噬菌体在细胞表面的吸附受体细胞表面的吸附受体;第31页/共120页第三十一
24、页,共120页。G+细菌细菌(xjn)和和G-细菌细菌(xjn)细细胞壁的比较胞壁的比较第32页/共120页第三十二页,共120页。G+G+细菌细菌细菌细菌(xjn)(xjn)与与与与G-G-细菌细菌细菌细菌(xjn)(xjn)细胞细胞细胞细胞壁的比较壁的比较壁的比较壁的比较项项 目目 革兰氏阳性菌革兰氏阳性菌 革兰氏阴性菌革兰氏阴性菌 1、革兰氏染色反应 能阻留结晶紫而染成紫色 可经脱色而复染成红色 2、肽聚糖层 厚,层次多 薄,一般单层 3、磷壁酸 多数含有 无 4、外膜 无 有 5、脂多糖(LPS)无 有 6、类脂和脂蛋白含量 低(仅抗酸性细菌含类脂)高 7、鞭毛结构 基体上着生两个环
25、基体上着生四个环 8、产毒素 以外毒素为主 以内毒素为主 9、对机械力的抗性 强 弱 10、细胞壁抗溶菌酶 弱 强 11、对青霉素和磺胺 敏感 不敏感 第33页/共120页第三十三页,共120页。3)革兰氏染色)革兰氏染色(rns)的方法和机制的方法和机制第34页/共120页第三十四页,共120页。染色染色(rns)机制机制 通过初染和媒染操作后,在细菌细胞的膜或原生质体上染上了不溶于水的结晶紫与碘的大分子复合物。通过初染和媒染操作后,在细菌细胞的膜或原生质体上染上了不溶于水的结晶紫与碘的大分子复合物。革兰氏阳性菌由于细胞壁厚、肽聚糖含量较高和其分子交联度较紧密,故在用乙醇洗脱革兰氏阳性菌由于
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