一、细菌的形态和大小 (一)基本形态 1、球菌 Coccus:球形或近球形,根据空间排列方式不同又分为单、双、链、四联、八叠、葡萄球菌。不同的排列方式是由于细胞分裂方向及分裂后情况不同造成的。 2、杆菌 Bacillus (Bacterium):杆状或圆柱形,径长比不同,短粗或细长。是细菌中种类最多的。 3、螺旋菌 Spirillum:是细胞呈弯曲杆状细菌统称,一般分散存在。根据其长度、螺旋数目和螺距等差别,分为弧菌Vibrio(菌体只有一个弯曲,形似C字)和螺旋菌(螺旋状,超过1圈)。 与螺旋体 Spirochaeta 区别:无鞭毛。 细菌形态不是一成不变的,受环境条件影响(如温度、培养基浓度及组成、菌龄等) 异常形态 一般,幼龄,生长条件适宜,形状正常、整齐。老龄,不正常,异常形态。 畸形:由于理化因素刺激,阻碍细胞发育引起。 衰颓形:由于培养时间长,细胞衰老,营养缺乏,或排泄物积累过多引起。 (二)细菌大小 如何测量:显微测微尺 球菌直径0.5-1um 杆菌直径0.5-1um ,长为直径1-几倍 螺旋菌直径03-1um,长1-50um 细菌大小也不是一成不变的。 细胞重量10-13-10-12g ,每g细菌含1-10万亿个细菌。 二、细菌细胞结构 研究细菌细胞结构是分子生物学重要内容之一,有了电子显微镜才有可能。 其结构分为基本结构和特殊结构。 基本结构是细胞不变部分,每个细胞都有,如细胞壁、膜、核。 特殊结构是细胞可变部分,不是每个都有,如鞭毛、荚膜、芽孢。 (一)基本结构 1、细胞壁 cell wall:位于细胞表面,较坚硬,略具弹性结构。 功能:1)维持细胞外形;2)保护细胞免受机械损伤和渗透压危害;3)鞭毛运动支点;4)正常细胞分裂必需;5)一定的屏障作用;6)噬菌体受体位点所在。另外与细菌的抗原性、致病性有关。 革兰氏染色 Cristein Gram,1884发明(Koch实验室) 染色过程:(插入) 凡是不能被乙醇脱色,呈蓝紫色,称为革兰氏阳性菌 G+ 凡是经乙醇脱色,呈复染剂颜色,称为革兰氏阴性菌 G- 结果不同主要是细胞壁组成及结构差异造成的。 (1)革兰氏阳性菌 Gram positive 以金黄色葡萄球菌为例,Staphylococcus aureus 细胞壁构成:一连续层,厚20-80nm 两部分:网状骨架:微纤丝组成 基质:骨架埋于基质中 化学组成:主要是肽聚糖和磷壁酸 肽聚糖 peptidoglycan (粘肽、胞壁质) 大分子复合体,许多亚单位交联而成。 亚单位 1)双糖单位:N-乙酰胞壁酸(NAM)和N-乙酰葡萄糖胺(NAG)通过â-1,4糖苷键相连而成。 2)短肽:L-Ala-D-Glu-L-Lys-D-Ala 3) 肽桥:短肽之间连接。 短肽全部或部分连至NAM上,短肽之间也有连接,组成一网状结构。 肽聚糖是细菌细胞壁特有成分,也是原核微生物特有成分(古生菌没有) 磷壁酸 teichoic acid (垣酸) G+特有成分。 多元醇与磷酸复合物,通过磷酸二酯键与NAM相连。 根据多元醇不同,有甘油型、核糖醇型等5种类型。 主要功能:使壁形成负电荷环境,吸附二价金属离子,维持壁硬度和一些酶活性。还可提供噬菌体位点。 (2)革兰氏阴性菌 Gram negative 以大肠杆菌为例: 内壁层:厚2-3 nm,单(双)分子层,由肽聚糖构成。 与G+区别:交联低;DAP取代 L-Lys;肽桥。 外壁层:内层:脂蛋白层,以脂类部分与肽聚糖相连。中层:磷脂层。外层:脂多糖层,外壁重要成分,8-10 nm。 脂多糖 lipopolysaccharide LPS G-特有成分。 结构:类脂A + 核心多糖 + O-侧链 功能:1)内毒素物质基础;2)吸附镁、钙离子;3)决定G-表面抗原;4)噬菌体受体位点。 钙离子是维持LPS稳定性所必需的。 D-AA存在优点 G+与G-比较 革兰氏染色机制 在细胞壁与细胞膜之间,有周质空间(隙),含水解酶、载体蛋白等。 (3)细胞壁缺陷细菌 1、原生质体protoplast:人工条件下用溶菌酶除去细胞壁或用青霉素抑制细胞壁合成后,所留下的部分。一般由G+形成。 2、球形体spheroplast:残留部分细胞壁,一般由G-形成。有一定抗性。 特点:对渗透压敏感;长鞭毛也不运动;对噬菌体不敏感;细胞不能分裂等。 3、细菌 L型:一种由自发突变形成的变异型,无完整细胞壁,在固体培养基表面形成 “油煎蛋 ”状小菌落。 4、支原体:长期进化形成。 2、细胞膜 cell membrane 在细胞壁与细胞质之间的一层柔软而富有弹性的半透性膜。厚7-8nm。 化学组成:蛋白和磷脂,蛋白含量高达75%,种类也多。膜不含甾醇类。 膜结构(插入) 功能:1)高度选择透性膜,物质运输:2)渗透屏障,维持正常渗透压;3)重要代谢活动中心;4)与壁、荚膜合成有关;5)鞭毛着生点,供运动能量。 3、间体 mesosome(中质体) 细胞膜内陷形成。 功能:1)拟线粒体,呼吸酶系发达。 2)与壁合成,核分裂,芽孢形成有关。 4、细胞核 nuclear body 核质体 原核无明显核,一反差弱的核区。 特点:无核膜、核仁、固定形态,结构简单,细胞分裂前核分裂。一般单倍体。 成分:DNA:环状双链,超线圈结构,负电荷被镁离子、有机碱(精胺、腐胺)所中和。 与真核区别: 5、核糖体 ribosome RS 核糖核蛋白的颗粒状结构,RNA+蛋白。 原核:游离态、多聚核糖体,70S 真核:游离态、结合内质网上,70、80S 多聚核糖体:一条mRNA与一定数目的单个RS结合而成。 功能: 6、细胞质及内含物 是无色透明胶状物,原核与真核不同。 主要成分:水、蛋白、核酸、脂类及少量糖和无机盐。富含核糖核酸。 不同细菌细胞内,含不同内含物,是细胞的贮藏物质或代谢产物。(插入) 内含物优点? (二)特殊结构 1、荚膜 capsule:某些细菌细胞壁外面覆盖着一层疏松透明粘性物质。厚度不同,名称不同。 折光率低,负染法观察。 成分:90%以上为水,余为多糖(肽)。 功能:1)抵抗干燥;2)加强致病力,免受吞噬;3)堆积某些代谢废物;4)贮存物。 2、鞭毛和菌毛 鞭毛flagellum:某些细菌表面一种纤细呈波状的丝状物,是细菌运动器官。 直径20-25nm,长超过菌体若干倍。电镜或特殊染色法观察,悬滴法观察运动。 化学成分:主要是蛋白质。 结构:G+与G-区别;原核与真核区别 鞭毛着生位置与数目,可作为分类依据。 鞭毛着生状态决定运动特点。 趋性运动:栓菌实验 菌毛fimbria (pilus ):许多G-尤其是肠道菌,表面有比鞭毛更细,数目多,短直硬的丝状体。 直径7-10nm ,长2-3um。 性菌毛(F菌毛) 3、芽孢 spore, endospore 某些菌生长一定阶段,于营养细胞内形成一个内生孢子,是对不良有抗性的休眠体。 每一细胞仅形成一个芽孢,所以其没有繁殖功能。 形成芽孢属于细胞分化(形态发生) Bacillus, clostridium, Spirillum, Vibrio, Sarcina 结构组成特点:含水量低(平均40%),壁致密,芽孢肽聚糖和吡啶-2,6-二羧酸钙(DPA-Ca ) 芽孢有极强的抗热、辐射、化学药物和静水压的能力,休眠力惊人。 芽孢结构、形成、萌发(自学) 伴孢晶体 孢囊 cyst,等等。 三、细菌繁殖与群体形态 1、繁殖方式:裂殖为主,少数有性接合。 2、菌落形态:菌落colony:由单个或少数几个细胞在固体培养基表面繁殖出来的,肉眼可见的子细胞群体。 形态包括大小、形状、隆起、边缘、表面状态、表面光泽、质地、颜色等等。 纯培养:克隆clone 菌苔lawn 四、常见常用细菌 细胞结构、菌落特点、代谢产物等。 2节:放线菌 Actinomycetes 因菌落呈放射状而得名,是丝状分枝细胞的细菌。 一般分布在含水量低,有机质丰富的中性偏碱性土壤中,特殊土腥味。 大多数是腐生菌,少数寄生;多数异养,好氧。 突出特性是产各种抗生素。 一、形态与结构 由菌丝构成,直径0.2-1.2um,无横隔,仍是单细胞。 菌丝分为:基内菌丝(营养菌丝) 气生菌丝 孢子丝 菌丝组成菌落,分为两类。 放线菌仍是原核微生物? 二、繁殖 以无性孢子为主,菌丝断裂片段也可繁殖成新菌体。 孢子形成方式:横隔分裂 孢囊孢子 放线菌生活史(发育周期) 三、代表属及常见菌 (一)链霉菌属 Streptomyces 90%抗生素,菌丝发育良好。如龟裂链霉菌S. rimosus, 灰色链霉菌S. griseus (二)小单孢菌属Micromonospora 无气生菌丝,基内菌丝顶端着生一孢子。 (三)诺卡氏菌Nocardia 原放线菌属,降解能力强。 (四)放线菌属Actinomyces 只有基内菌丝,不形成孢子,厌氧。 (五)链孢囊菌属Streptosporangium 形成孢子囊,孢囊孢子。 放线菌、细菌异同? 3节:其它几类原核微生物 重要了解大小、G、培养、细胞及代谢。 一、立克次氏体 Rickettsia:介于细菌、病毒之间,专性真核活细胞内寄生,不能人工培养。不滤过,直径0.3-0.6um,存在与寄主细胞质和核中。细胞球状或杆状,不运动。G-,膜疏松,酶系统不完全,不完整的产能代谢,抵抗性差。 二、支原体Mycoplasma:介于细菌、立克次氏体之间。不具细胞壁,细胞膜含甾醇类。G-,直径0.2-0.25um,可滤过。已知可独立生活的最小的细胞型生物。可人工培养,营养要求苛刻,油煎蛋菌落。 三、衣原体Chlamydia:介于立克次氏体、病毒之间。可滤过,专性活细胞内寄生。G-,“能量寄生物 ”。 各类原核微生物与病毒比较表。 蓝细菌Cyanobacteria:含叶绿素,进行放氧型光合作用的原核生物。由于抵抗力和固氮能力,可在贫瘠沙滩荒岩上生长,称为 “先锋生物 ”。 蛭弧菌Bdellovibrio:寄生于其他细菌并导致裂解,可滤过,运动活跃,G-。生物防治。 4节:酵母菌 yeast 非分类名词,一群单细胞微生物,属真菌类。第一种 “家养微生物 ”,与人类关系密切。主要分布在含糖较高偏酸性环境中,又称 “糖真菌 ”。
一、形态大小... 一、形态大小 单细胞,无鞭毛。细胞形态多样,常见球、卵、圆桶形。 大小在1-5um X 5-30um之间。 二、细胞结构 1、细胞壁:厚0.1-0.3um,三层,由酵母纤维素组成(甘露聚糖、葡聚糖、蛋白、类脂)。用蜗牛酶(heliase)破坏壁来制备原生质体。 2、细胞膜:与原核基本相同,但含甾醇(麦角固醇)。由于有细胞器分化,功能不及细菌多,主要是调节渗透压、吸收营养、分泌代谢物等 3、细胞质及内含物 4、细胞核:真核:双层单位膜,大量核孔,可见染色体,一个或几个核仁,核膜外有中心体。 5、线粒体:含有一环状DNA。呼吸酶系载体, “动力工厂 ”。有氧时需要,厌氧或过量葡萄糖存在时,被阻遏。 环状 “2um质粒 ”:外源DNA载体。 6、核糖体:细胞质中80S,线粒体70S。 三、菌落特征 与细菌相似,但大且厚。 四、繁殖方式与生活史 (一)繁殖方式 1、无性繁殖 (1)芽殖 budding:最普遍方式(过程) (2)裂殖 fission:少数(裂殖酵母) (3)无性孢子:节孢子、掷孢子、厚垣孢子。 2、有性繁殖 产生子囊和子囊孢子。过程:质配--核配--减数分裂 3、形成孢子条件 营养充足强壮幼龄细胞 适当温、湿度(25-30,80%) 空气要流通 适当的生孢子培养基 (二)生活史 life history(life cycle) 某种生物在整个发育阶段,有一个或几个同形或不同形的个体前后相继形成一个有规律的循环。 四种基本类型: 1、无生殖,仅有营养繁殖。(细菌) 2、仅有一个单倍体生活,双倍体短。 3、仅有一个双倍体生活,单倍体短。 4、有世代交替现象,单倍体有性,双倍体无性。 酵母菌有三种类型: 单倍体型:八孢裂殖酵母 双倍体型:路德类酵母 世代交替型:酿酒酵母 五、常见常用酵母菌 酵母图示 5节:霉菌 molds 非分类名词,丝状真菌统称。通常指菌丝体发达而又不产生大型子实体的真菌。 一、形态和构造 营养体由菌丝(hyphae)构成,直径3-10um,菌丝再形成菌丝体(mycelium) 菌丝:无隔,多核单细胞,低等真菌 有隔,多细胞,高等真菌 菌丝体:营养菌丝,伸入培养基吸收营养 气生菌丝,向空中生成,形成繁殖器官。(特化形式) 细胞壁厚100-250nm,多含几丁质。 不同类型真菌壁成分比较 二、繁殖与生活史 (一)繁殖 1、无性孢子:主要方式,特点是分散,数量大。 孢囊孢子:内生孢子,毛、根、犁头霉 分生孢子:外生孢子,最普遍 节孢子:粉孢子,菌丝断裂形成 厚垣孢子:真菌休眠体 2、有性孢子 卵孢子:配子囊(雄器、藏卵器) 接合孢子:同宗、异宗配合 子囊孢子:形态多样。子实体、子囊果 担孢子:担子菌特征 (二)生活史 霉菌指从一种孢子开始,经过一定的生长和发育,最后又形成同一种孢子为止。 三、菌落 疏松,绒毛状、絮状、蛛网状。 四大类微生物比较: 四、分类 过去依据菌丝体及有性繁殖特征分为三纲一类,藻状菌纲、子囊菌纲、担子菌纲、半知菌类。 Ainsworth 分类系统: 五、常见常用霉菌 中国食用和药用大型真菌 (一)食用真菌 1、种类资源:担子菌675种,子囊菌45种。通常栽培的仅10多种。 2、营养:蛋白含量高,AA多达18种左右,特别是人体必需AA。还含有多种维生素、糖类和矿物质。Lys含量一般较高。 3、栽培:发展栽培同时,重视采用菌丝体的深层培养,特别是风味特殊而鲜美的种类。菌丝体培养物可新鲜食用,或冷冻干燥成粉,制成食品。 目前栽培广而产而产量大的品种:双孢菇、大肥菇、香菇、草菇、金针菇、侧耳(平菇)、凤尾侧耳、滑菇、银耳、木耳、猴头菌、长裙竹荪等。 培养料来源多且广,棉子壳、锯末、秸杆、蔗渣、酒糟等。 4、应用:食用子实体、菌丝体深层培养。作调味品、香味、饮料等。 (二)药用真菌 1、资源:担子菌345种,子囊菌28种,其它11种。 2、应用:有20多个方面,主要抗癌、抑菌。目前认为抗癌物质主要是多糖,如香菇多糖、银耳酸性异多糖、芸芝多糖(PSK)、茯苓多糖、猪苓多糖、灵芝多糖等。 细胞型生物小结 真菌、细菌、放线菌比较: 真核、原核区别: 6节:病毒 virus 非细胞型生物,有区别于细胞型特征: 1、形体十分微小,滤过,电镜可见; 2、无细胞结构,分子生物,由核酸和蛋白组成,且一种病毒仅含一种类型核酸; 3、专性活细胞内寄生,有宿主专一性,无独立代谢酶系,依赖宿主自身复制; 4、对抗生素不敏感,对干扰素敏感。 概念:病毒是超显微的,无细胞结构,专性活细胞内寄生,在活细胞外具一般化学大分子特征,一旦进入宿主细胞又具有生命特征。 根据宿主不同,可把病毒分为几类,如动物病毒、植物病毒、昆虫病毒、细菌病毒等。 病毒的核酸与细胞型也不同。 一、形态、结构和化学组成 1、大小:nm, 多在100nm左右。图片 2、病毒粒子 virion (病毒颗粒) 成分:核酸--核心core 核衣壳 蛋白--衣壳capsid nucleocapsid 衣壳粒 capsomere 包膜(类脂或脂蛋白)envelope 病毒粒子对称体制:螺旋对称(TMV) 廿面体对称(腺病毒) 功能:核酸:遗传物质基础 蛋白:构成外壳,保护病毒免受核酸酶及其它因子破坏;决定感染特异性;决定抗原性。 3、噬菌体 phage:多为蝌蚪状,结构模式图。头部为廿面体对称,尾部为螺旋对称。 4、群体形态:病毒包涵体、噬菌斑 二、繁殖(烈性噬菌体为例) 1、吸附:分两阶段。感染复数m.o.i 2、侵入:头部DNA通过尾管注入至细胞中,外壳留在胞外。自外裂解 3、增殖:包括DNA复制和蛋白质合成。双链DNA噬菌体三阶段转录: 遗传信息转移: 4、成熟(装配):潜伏期 5、裂解(释放):裂解期 上述烈性噬菌体的生长方式,称为一步生长。 一步生长曲线: 裂解量:每个被感染的细菌释放新的噬菌体的平均数。 |