02 第一节 细菌.1.ppt

第1页：第一章原核生物

第一章原核生物

第2页：原核微生物的主要特征

原核生物(Prokaryotes).细菌.放线菌.古细菌.立克次氏体.支原体.衣原体.蓝细菌原核微生物的主要特征:

• 无核膜、核仁、染色体，仅有裸露的DNA链形成的核区域，称核质体；
• 无细胞器；
• 核糖体为70S；

第3页：第一节细菌

第一节细菌

• 一、细菌的定义
• 二、细菌的基本形态与大小
• 三、细菌的细胞构造
• 四、细菌的繁殖
• 五、细菌的菌落特征
• 六、工业上常用的细菌

第4页：细菌的显微观察方法

光镜暗视野荧光透射电镜超薄切片冷冻切片扫描电镜DNA蛋白质复合物

第5页：一、细菌的概念

一、细菌的概念是一类细胞细短（直径约0.5μm，长度约0.5～5μm）、结构简单、胞壁坚韧、多以二分裂方式繁殖和水生性较强的原核生物。

第6页：二、细菌的基本形态与大小

二、细菌的基本形态与大小1细菌的基本形态微生物的概念球状杆状螺旋状

第7页：球状菌的排列方式

球状菌有单球菌（尿素微球菌）、双球菌（肺炎双球菌）、链球菌（乳链球菌）、四联球菌（四联微球菌）八叠球菌（藤黄八叠球菌）和葡萄球菌（金黄色葡萄球菌）

第8页：杆菌的形态类型

杆菌单杆菌双杆菌链杆菌微生物的概念短杆菌长杆菌梭状杆菌

第9页：螺旋菌、弧菌与螺旋体

螺旋菌弧菌螺旋菌螺旋体微生物的概念小于1圈小于6圈大于6圈

第10页：细菌的异常形态

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。

第11页：细菌的大小

2、细菌的大小

• 1）单位（微米）：1米=103毫米=106微米=109纳米=1010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：0.5～1×1～5微米E.coli:0.5×2微米
• 螺旋菌：0.3～1×2～60微米

第12页：常见微生物的大小

常见微生物的大小：下表列出相关数据。

第13页：细菌的基本结构与特殊结构

三、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；

第14页：细菌细胞的结构模式图

细菌细胞的结构模式图

第15页：

第16页：细胞壁的定义与功能

1、细胞壁

• 定义：是位于细胞最外的一层厚实、坚韧的外被，主要由肽聚糖构成，有固定细胞外形和保护细胞等多种生理功能。厚10～80nm,占细胞干重的10％～25％。
• 功能：
• 固定细胞外形和提高机械强度
• 为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需
• 阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物质进入细胞
• 赋予细胞具有特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。

第17页：细胞壁的化学成分

•成分：植物细胞壁的主要成分是纤维素(多聚葡萄糖)，而霉菌的细胞壁主要含几丁质(氨基葡萄糖聚合物)。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--acetylglucosa·mine)、（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，不同种类细菌细胞壁中肽聚糖的结构与组成不完全相同，一般是由N—乙酰葡萄糖胺与N—乙酰胞壁酸重复交替联接构成骨架，短肽接在胞壁酸上，相邻的短肽又交叉相联，而形成网状结构。(见下页)。

第18页：肽聚糖的化学组成和一级结构

肽聚糖的化学组成和一级结构

第19页：肽聚糖单体的组成

肽聚糖单体含有三个组成部分：

• ①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β－１,４－糖苷键连接而成的。
• ②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；
• ③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。

第20页：细菌细胞壁类型

微生物的种类

第21页：革兰氏染色法

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。

第22页：革兰氏染色的步骤与结果

细菌的鉴别染色法——革兰氏染色法GramstainingC.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。

第23页：革兰氏阳性菌与阴性菌细胞壁成份的差别

革兰氏阳性菌与阴性菌细胞壁成份的差别：下表列出相关数据。

第24页：

第25页：G+细菌细胞壁的组成

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（酸性多糖）膜磷壁酸：与细胞膜相交联

第26页：G－菌细胞壁模拟图

G－菌细胞壁模拟图

第27页：G-细菌细胞壁的组成

G-细菌细胞壁的组成类脂A脂多糖核心多糖

• 外壁层O-特异侧链外膜蛋白脂蛋白、孔蛋白（通道蛋白）
• 内壁层一到少数几层肽聚糖

第28页：古生菌的细胞壁

古生菌的细胞壁古生菌主要包括产甲烷菌和嗜极菌热原体属无细胞壁古生菌细胞壁化学成分与真细菌差别很大，含假肽聚糖、糖蛋白或蛋白质。

假肽聚糖碳骨架：N-乙酰葡萄糖胺、N-乙酰塔罗糖胺糖醛酸以β-1，3-糖苷键连接。

肽尾：L-Glu、L-Ala、L-Lys 3个L型氨基酸组成肽桥：L-Glu1个氨基酸组成

第29页：革兰氏染色的原理

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

第30页：缺壁细菌的四种类型

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。

第31页：2、细胞质膜

2、细胞质膜（Cytoplasmic membrane）

• 定义：是一层紧贴在细胞壁内侧,包围着细胞质的柔软、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。其中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。
• 成分：50-70%蛋白质，20-30%的磷脂

第32页：细胞膜的流动镶嵌模型

•结构：1972年由J.S.Singer和G.L.Nicolson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。

第33页：

第34页：细胞质膜的功能

•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）为鞭毛提供附着点。

第35页：

第36页：细胞质的组成与作用

3、细胞质Cytoplasm

• 定义：被细胞膜包围的除核区以外的一切半透明、胶体状、颗粒状物质的总称
• 成分：水、蛋白质、核酸、脂类、并含有少量糖及无机盐。
• 主要有：核糖体ribosome 内含物inclusion
• 作用：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。
• 与真核生物不同，原核生物的细胞质是不流动的。

第37页：核糖体的结构与分布

（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）

第38页：

第39页：内含物

内含物

• 聚ß-羟基丁酸颗粒(PHB)亚单位是ß -羟基丁酸，许多个ß -羟基丁酸以酯键连接起来，组成PHB多聚体，许多个这样的多聚体又集合成PHB颗粒。所以，PHB是一种碳源类贮藏物，具有贮藏能量、碳源和降低细胞内渗透压的作用。可用于生产易降解且无毒的塑料器皿和外科用的手术针和缝线。根瘤菌属、固氮菌属、红螺菌属和假单胞菌属的细菌常积累PHB①贮藏物

第40页：异染颗粒

又称迂回体，是细菌特有的磷素养料贮藏颗粒，因由蓝色染料（如亚甲基蓝或甲苯胺蓝）染成紫红色而得名。主要成分是多聚偏磷酸盐由酯键相连。

发现于迂回螺菌，也存在于多种细菌，如白喉棒杆菌和鼠疫耶尔森氏菌细胞中。作用：贮存磷元素和能量，降低渗透压。异染颗粒metachromatic granule

第41页：硫滴与硫粒

•硫滴（sulfur droplet)是某些化能无机营养的硫细菌贮存的能源物质。

如贝氏硫菌属、发硫菌属等在氧化H2S的过程中获得能量，并在细胞内以硫粒（固态）或硫滴（液态）的形式贮存元素作用a.好氧硫细菌的能源b.厌氧硫细菌的电子供体

第42页：肝糖原与淀粉粒

•肝糖(Glycogen)原与淀粉粒肝糖原和淀粉粒:都是α-1,4或α-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，肝糖原能被碘液染成红色，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。

第43页：磁小体与羧酶体

•成分为Fe3O4外有一层磷脂、蛋白或糖蛋白膜包裹，使细胞具有永久的两极磁性，感应于地球磁场，并能按地球磁场线定向地移动。其功能是导向作用，即水生细菌借助鞭毛游向对该菌最有利的泥、水界面微氧环境处生活。

②磁小体③羧酶体又称羧化体，是存在于一些自养细菌细胞内的多角形或六角形内含物。在自养细菌的CO2固定中起着关键作用。

第44页：不同微生物其贮藏内含物不同

•不同微生物其贮藏内含物不同，如芽孢杆菌只含聚ß-羟基丁酸；大肠杆菌只贮存肝糖，而有些光合细菌则两者均可。

• 一般在外界营养物丰富时，贮存大量内含物，有的可达细胞干重的50％。在外界营养缺乏时，这些贮藏物质将被酶分解而作为碳源与能源用于合成。
• ④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。

第45页：4、拟核（类核）

4、拟核（类核）

• 细菌细胞的核不完整，没有核膜、核仁，其核由一条环状双链DNA分子高度折叠缠绕而成。由于它较原始，称为拟核或类核(Nucleoid)，亦称细菌染色体。以大肠杆菌DNA为例：菌体长为1-2μm，DNA长度为1100μm，是菌体长度的1000倍。
• 拟核与真核微生物的核一样，携带着细菌的全部遗传信息，所以它的功能是决定遗传性状和传递遗传性状，是重要的遗传物质。

第46页：

第47页：质粒plasmid

•质粒plasmid：在原核生物细胞中，独立于染色体外，携带少量遗传物质的环状DNA分子。

分子量约为2～100 ×106 D.携带几个到上百个基因, 一个细菌细胞可有一至数十个质粒。

第48页：质粒的种类

质粒的种类1、大肠杆菌的F因子2、细菌抗药质粒（R因子）3、大肠杆菌素质粒（Col因子）4、降解质粒5、Vi质粒

第49页：质粒的特点

质粒的特点：1、可以在细胞质中独立于染色体之外（即以游离状态）存在，也可以插入到染色体上以附加体的形式存在；

• 2、在细胞分裂时，可以不依赖于细菌染色体而独立进行自我复制，也可以插入到细菌染色体中与染色体一道进行复制；
• 3、质粒可以通过转化、转导、或接合作用而由一个细胞转移到另一个细胞，使两个细胞都成为带有质粒的细胞；
• 4、质粒对于细胞生存并不是必要的。

第50页：

第51页：质粒应用

质粒应用：

第52页：荚膜的定义与形成

5 荚膜（Capsule)

• 定义：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，一般厚200nm，其中90%为水分，其他为多糖、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。

第53页：荚膜的分类

分类

• 大荚膜Macrocapsule：200nm
• 微荚膜Microcapsule：<200nm
• 粘液层Slime layer：薄，只有一扩散层，当其发生硬质化时，形成鞘，如硫磺细菌、铁细菌和球衣球菌。
• 菌胶团Zoogloea：当荚膜物质相融合成一团块，内含许多细菌时，称为菌胶团。不同细菌形成不同形状的菌胶团，有分枝状的、垂丝的、球形的、椭圆形的、蘑菇形的，片状的以及各种不规则形状的。

第54页：荚膜的功能

功能

• 1）贮存养料，以备营养缺乏时重新利用。
• 2）保护作用，抵抗干燥，可防止噬菌体的吸附和裂解；一些动物致病菌的荚膜还可保护它们免受宿主白细胞的吞噬。可保护细菌免受重金属离子的毒害；
• 3）堆积代谢废物
• 4）加强病菌的致病力
• 5）有利于污水处理中形成具有良好沉降性能的活性污泥

第55页：荚膜与S型、R型菌落

光滑（Smooth,S-)型菌落——产荚膜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。

粗糙（Rough,R-)型菌落——不产荚膜的细菌形成的菌落表面干燥、粗糙、称R-型菌落。

荚膜与菌落形态

第56页：荚膜的应用

荚膜的应用

• 有利的方面：–人们可以从肠膜明串珠菌Leucomostoc 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

第57页：芽孢的定义与特征

6 芽孢（Spore)

• 定义：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。

第58页：炭疽芽孢杆菌的革兰氏染色

Figure. Gram stain of Bacillus anthracis,the cause of anthrax

第59页：产芽孢的菌属

在杆菌中能形成芽孢的种类较多，在球菌和弧菌中只有少数菌种可形成芽孢。产生芽孢的几个属：

• (Bacillus)芽孢杆菌属好氧，芽孢形成不使菌体膨大
• (Clostridium)梭菌属厌氧，芽孢形成后使菌体膨大成梭状或鼓槌状
• (Sporosarcina)芽孢八叠球菌属
• （Sporovibrio）芽孢弧菌属

第60页：芽孢的特点

芽孢的特点

• 含水率低38-40%
• 成分上：含特有的2，6-吡啶二羧酸（Dipicolinic acid, DPA)。起缩小细胞质体的作用。
• 结构上：分三层，复杂，芽孢外壳（蛋白质）、皮层（肽聚糖）和孢子壁（肽聚糖）。
• 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。–抗热：皮层收缩，含水量低–抗辐射：含-s-s键–抗化学物质：含DPA、Ca 2+和半胱氨酸等。

第61页：芽孢抗热机制

芽孢抗热机制

• 目前尚不清楚，但可能与以下因素有关，如含水量低、壁厚而致密，耐热的低分子量小的酶类，大量特殊的DPA-Ca和带有二硫键的蛋白质等原因，故比较耐热。

第62页：芽孢形成过程

芽孢形成过程

• 形成不是在对数期，而是在营养生长停止几小时后开始
• 轴丝形成
• 隔膜形成
• 前孢子形成
• 皮层形成
• 孢子外壳层形成
• 芽孢成熟
• 芽孢释放

第63页：芽孢的萌发

芽孢的萌发

• 芽孢具有营养体的所有功能，它可以萌发变成营养细胞。
• 芽孢的萌发共分为三步：
• 活化
• 出芽
• 生长
• 一个细菌只能形成一个芽孢，一个芽孢只能萌发成一个营养细胞，所以形成芽孢不是繁殖，只是形成休眠体。

第64页：伴孢晶体

伴孢晶体parasporalcrystal

• 芽孢杆菌属（Bacillus）的某些种如苏云金杆菌（B. thuringiensis）在形成芽孢时同时在另一端形成的一颗菱形的碱性蛋白质（伴孢晶体）。
• 伴孢晶体尤其对鳞翅目昆虫有毒性，是一种微生物农药。

第65页：7 鞭毛Flagellum

7 鞭毛Flagellum

• 定义：某些细菌在细胞质膜表面着生的，从细胞内伸出的细长、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10~20nm，长度最长可达70mm。只有经特殊染色，使鞭毛加粗后，才能在光镜下观察到。

第66页：鞭毛的运动功能

功能：帮助细菌运动，是细菌的运动器官。一般运动速度20~80um/s，最高可达100um/s

• 成分：鞭毛蛋白鞭毛蛋白是一种抗原物质，又称H抗原
• 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

第67页：鞭毛的结构组成

•结构TheE. coliFlagellar Structure

第68页：鞭毛可以区分为三个部分

•鞭毛可以区分为三个部分：鞭毛丝：中空细丝，由鞭毛蛋白亚基螺旋排列而成鞭毛钩：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+

第69页：8 线毛Pili

8 线毛Pili

• 定义：又称菌毛、纤毛，是革兰氏阴性菌和少数阳性菌性别表面的比鞭毛更细、短而直硬的丝状体结构。
• 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。

第70页：四、细菌的繁殖方式

四、细菌的繁殖方式一般进行无性繁殖，（裂殖）二分裂法。

• 同形裂殖：裂殖后形成的子细胞大小相等。
• 异形裂殖：分裂产生两个大小不等的子细胞。少数有性菌毛的菌可进行有性繁殖

第71页：二分裂繁殖的过程

二分裂法繁殖（裂殖）(binary fission)：

• 核复制，细胞增大；
• 横隔膜形成；
• 横隔壁形成；
• 细胞分裂，DNA分别进入子细胞；
• 子细胞分离。

第72页：球菌的分裂方式

球菌的分裂方式

第73页：固体培养基上的培养特征

五细菌培养特征固体培养基上:菌落(colony)：指微生物细胞在一定条件下，在固体培养基表面形成的肉眼可见的微生物群体。若来自一个细胞，则为纯培养或称克隆( clone)。

菌苔(lawn)：细菌在斜面培养基接种线上长成的密集的细菌群落。纯培养（clone）：由一个孢子或细胞经培养所形成的微生物群落。

第74页：菌落特征的七项指标

不同的微生物种类，其菌落特征不同。

同一种菌在不同培养条件下菌落特征也不尽相同。

菌落的特征包括：固体菌落形态1、大小2、颜色3、透明度4、表面状态5、质地6、边缘形态7、隆起形状（正面观）

第75页：细菌菌落的特征

细菌菌落的特征一般都较小，菌落与培养基结合不紧密，用接种针容易挑起，多数表面较光滑、湿润、较粘稠，易挑取，质地均匀，色泽多样。

第76页：细菌的琼脂斜面培养特征

细菌的琼脂斜面培养特征

第77页：液体培养的三种生长状态

液体培养基上均匀混浊；沉淀生长；表面生长。

液体培养特征絮状环状菌膜薄膜

第78页：明胶穿刺培养特征

在明胶培养基中穿刺培养的生长特征

第79页：细菌的现代分类

细菌的现代分类真细菌(eubacteria)原界：包括蓝细菌和各种除古细菌以外的其他原核生物；古细菌（archaebacteria)原界：产甲烷菌、极端嗜盐菌和嗜酸嗜热菌。

第80页：学习要点

学习要点

• 细菌的定义及基本形态
• 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
• 细菌的繁殖方式
• 细菌的菌落特征

第81页：本章结束页

结束返回总目录