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《微生物學(xué)教程》,周德慶,高等教育出版社,1993 第1章 緒 論 1、教材: 2、參考書 (1)《微生物學(xué)教程》,周德慶,高等教育出版社,1993 3、參考雜志 “微生物學(xué)報(bào)”、 “微生物學(xué)通報(bào)”、“微生物學(xué)雜志” 二、微生物與我們 微生物既是人類的敵人,更是人類的朋友! 微生物是自然界物質(zhì)循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié); 體內(nèi)的正常菌群是人及動(dòng)物健康的基本保證; 幫助消化、提供必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、組成生理屏障;微生物可以為我們提供很多有用的物質(zhì);有機(jī)酸、酶、各種藥物、疫苗、面包、奶酪、啤酒、醬油等等 基因工程為代表的現(xiàn)代生物技術(shù); 少數(shù)微生物也是人類的敵人! 鼠疫;天花;艾滋病;瘋牛病;埃博拉病毒。 可以說(shuō),微生物與人類關(guān)系的重要性,你怎么強(qiáng)調(diào)都不過(guò)分,微生物是一把十分鋒利的雙刃劍,它們?cè)诮o人類帶來(lái)巨大利益的同時(shí)也帶來(lái)“殘忍”的破壞。它給人類帶來(lái)的利益不僅是享受,而且實(shí)際上涉及到人類的生存。 三、微生物的發(fā)現(xiàn)和微生物學(xué)的建立與發(fā)展 (一)古代人民對(duì)微生物的認(rèn)識(shí) (二)微生物的發(fā)現(xiàn)(列文虎克):1676年,微生物學(xué)的先驅(qū)荷蘭人列文虎克(Antony van leeuwenhoek)首次觀察到了細(xì)菌。 (三)微生物學(xué)的奠基 1 法國(guó)人巴斯德(Louis Pasteur)(1822~1895) (1) 發(fā)現(xiàn)并證實(shí)發(fā)酵是由微生物引起的; (2) 徹底否定了“自然發(fā)生”學(xué)說(shuō):著名的曲頸瓶試驗(yàn)無(wú)可辯駁地證實(shí),空氣內(nèi)確實(shí)含有微生物,是它們引起有機(jī)質(zhì)的腐敗。 (3) 免疫學(xué)——預(yù)防接種:巴斯德研究了幾種對(duì)人類和牲畜危害很大的疾病,如雞瘟、牛羊炭疽病、人的狂犬病等,并發(fā)現(xiàn)引起這些病害的病原體,制成疫苗,用以預(yù)防和治療疾病,為免疫學(xué)奠定基礎(chǔ)。(挽救了許多人、畜生命) (4)其他貢獻(xiàn) 巴斯德消毒法:60~65℃作短時(shí)間(15-20min)加熱處理,殺死有害微生物的方法。 2 德國(guó)人柯赫(Robert Koch)( 1843~1910) (1)微生物學(xué)基本操作技術(shù)方面的貢獻(xiàn) a)細(xì)菌純培養(yǎng)方法的建立;b)設(shè)計(jì)了各種培養(yǎng)基,實(shí)現(xiàn)了在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)各種微生物的培養(yǎng);c)流動(dòng)蒸汽滅菌;d)染色觀察和顯微攝影; (2)對(duì)病原細(xì)菌的研究作出了突出的貢獻(xiàn) a)具體證實(shí)了炭疽桿菌是炭疽病的病原菌;b)發(fā)現(xiàn)了肺結(jié)核病的病原菌;(1905年獲諾貝爾獎(jiǎng));c)證明某種微生物是否為某種疾病病原體的基本原則——著名的柯赫原則 (四)微生物學(xué)發(fā)展過(guò)程中的重大事件Griffith發(fā)現(xiàn)細(xì)菌轉(zhuǎn)化; 1929 Fleming 發(fā)現(xiàn)青霉素 1953 Watson和Crick提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu) t1977 Woese提出古生菌是不同于細(xì)菌和真核生物的特殊類群, 1982~1983 Prusiner發(fā)現(xiàn)朊病毒(prion) (五)20世紀(jì)的微生物學(xué) 1、十九世紀(jì)中到二十世紀(jì)初微生物學(xué):鑒定病原菌、研究免疫學(xué)及其在預(yù)防疾病中的作用、尋找化學(xué)治療藥物、分析微生物的化學(xué)活性。 2、20世紀(jì)40年代后,微生物自身的特點(diǎn)使其成為生物學(xué)研究的“明星”,微生物學(xué)很快與生物學(xué)主流匯合,并被推到了整個(gè)生命科學(xué)發(fā)展的前沿,獲得了迅速的發(fā)展,在生命科學(xué)的發(fā)展中作出了巨大的貢獻(xiàn)。 微生物學(xué)的主要分支學(xué)科:按研究對(duì)對(duì)象分 (六)我國(guó)微生物學(xué)的發(fā)展 湯飛凡:沙眼病原體的分離和確證(國(guó)際領(lǐng)先) 陳華癸等:根瘤菌固氮作用的研究(開(kāi)創(chuàng)農(nóng)業(yè)微生物學(xué)) 抗生素的總產(chǎn)量已耀居世界首位:兩步法生產(chǎn)維生素C的技術(shù)居世界先進(jìn)水平 (七)21世紀(jì)微生物學(xué)展望 2.與其他學(xué)科實(shí)現(xiàn)更廣泛的交叉,獲得新的發(fā)展 四、微生物的類群及特點(diǎn) 微生物是微小生物的總稱,一般只有借助顯微鏡才能其進(jìn)行觀察。 微生物類群:病毒;原核生物(真細(xì)菌、古生菌);真核生物(真菌:酵母、霉菌、蕈菌等,單細(xì)胞藻類;原生動(dòng)物)等 微生物的特點(diǎn) 個(gè)體小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)、胃口大、食譜廣、繁殖快、易培養(yǎng)、數(shù)量大、分布廣、種類多、級(jí)界寬、變異易、抗性強(qiáng)、休眠長(zhǎng)、起源早、發(fā)現(xiàn)晚 個(gè)體。簻y(cè)量單位:微米或納米 最小:火星隕石中發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌化石(直徑 10 nm); 最大:德國(guó)科學(xué)家H. N. Schulz等1999年在納米比亞海岸的海底沉積物中發(fā)現(xiàn)的一種硫磺細(xì)菌(sulfur bacterium),其大小可達(dá)0.75 mm,Thiomargarita namibiensis,----“納米比亞硫磺珍珠” 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn):無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu)(病毒);單細(xì)胞;簡(jiǎn)單多細(xì)胞; 胃口大: 食譜廣:微生物獲取營(yíng)養(yǎng)的方式多種多樣,其食譜之廣是動(dòng)植物完全無(wú)法相比的! 繁殖快:大腸桿菌一個(gè)細(xì)胞重約10 –12 克,平均20分鐘繁殖一代; 易培養(yǎng):很多細(xì)菌都可以非常方便地進(jìn)行人工培養(yǎng)! 數(shù)量大:在自然界中(土壤、水體、空氣,動(dòng)植物體內(nèi)和體表)都生存有大量的微生物! 分布廣:人跡可到之處,微生物的分布必然很多,而人跡不到的地方,也有大量的微生物存在! 種類多:微生物的生理代謝類型多;代謝產(chǎn)物種類多;微生物的種數(shù)“多”; 級(jí)界寬:Whittaker的五界分類系統(tǒng);Woese三原界分類系統(tǒng) 變異易:青霉素的生產(chǎn):20單位/ ml(1943),10000單位/ ml 抗(逆)性強(qiáng): 抗熱:有的細(xì)菌能在265個(gè)大氣壓,250 ℃的條件下生長(zhǎng);自然界中細(xì)菌生長(zhǎng)的最高溫度可以達(dá)到113 ℃;有些細(xì)菌的芽孢,需加熱煮沸8小時(shí)才被殺死; 抗寒:有些微生物可以在―12℃ ~ ―30℃的低溫生長(zhǎng); 抗酸堿:細(xì)菌能耐受并生長(zhǎng)的pH范圍:pH 0.5 ~ 13; 耐滲透壓:蜜餞、腌制品,飽和鹽水(NaCl, 32%)中都有微生物生長(zhǎng); 抗壓力:有些細(xì)菌可在1400個(gè)大氣壓下生長(zhǎng); 第2章 純培養(yǎng)和顯微技術(shù) 培養(yǎng)物:在一定的條件下培養(yǎng)、繁殖得到的微生物群體。 混合培養(yǎng)物:含有多種微生物的培養(yǎng)物;純培養(yǎng)物:只有一種微生物的培養(yǎng)物。 菌落(colony):?jiǎn)蝹(gè)(或聚集在一起的一團(tuán))微生物在適宜的固體培養(yǎng)基表面或內(nèi)部生長(zhǎng)、繁殖到一定程度可以形成肉眼可見(jiàn)的、有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的子細(xì)胞生長(zhǎng)群體。 菌苔(lawn):眾多菌落連成一片。 不同微生物在特定培養(yǎng)基上生長(zhǎng)形成的菌落或菌苔一般都具有穩(wěn)定的特征(形狀、顏色等),可以成為對(duì)該微生物進(jìn)行分類、鑒定的重要依據(jù) 二、用固體培養(yǎng)基分離純培養(yǎng) 1、稀釋倒平板法:操作較麻煩,對(duì)好氧菌、熱敏感菌效果不好! 2、涂布平板法:使用較多的常規(guī)方法,但有時(shí)涂布不均勻! 3、平板劃線法 4、厭氧微生物的分離:厭氧罐;厭氧手套箱;稀釋搖管法。 三、用液體培養(yǎng)基分離純培養(yǎng)稀釋法進(jìn)行液體分離必須在同一個(gè)稀釋度的許多平行試管中,大多數(shù)(一般應(yīng)超過(guò)95%)表現(xiàn)為不生長(zhǎng)。 四、單細(xì)胞(孢子)分離五、選擇培養(yǎng)分離:抑制大多數(shù)其它微生物的生長(zhǎng);使待分離的微生物生長(zhǎng)更快; 1.利用選擇平板進(jìn)行直接分離高溫下培養(yǎng):分離嗜熱細(xì)菌;培養(yǎng)基中不含N:分離固氮菌;培養(yǎng)基加抗生素:分離抗性菌;牛奶平板:分離蛋白酶產(chǎn)生菌;顏色反應(yīng):分離特定的菌株;2. 富集培養(yǎng) 六、二元培養(yǎng)物:大腸桿菌和蛭弧菌 第3章 微生物類群與形態(tài)結(jié)構(gòu) 古生菌在進(jìn)化譜系上與真細(xì)菌及真核生物相互并列,且與后者關(guān)系更近,而其細(xì)胞構(gòu)造卻與真細(xì)菌較為接近,同屬于原核生物。
真細(xì)菌(eubacteria)包括:普通細(xì)菌、放線菌、藍(lán)細(xì)菌、枝原體、立克次氏體和衣原體等 第一節(jié) 真細(xì)菌(Eubacteria) 一、一般形態(tài)及細(xì)胞結(jié)構(gòu) (一)個(gè)體形態(tài)和排列(P28):基本形態(tài):球狀;桿狀;螺旋狀 1、球狀 1)概念:細(xì)胞個(gè)體呈球形或橢圓形。 2)排列:不同種的球菌在細(xì)胞分裂時(shí)會(huì)形成不同的空間排列方式,常被作為分類依據(jù)。 單、雙、鏈、四聯(lián)、八疊、葡萄球菌等。 3)例子A 金黃色葡萄球菌;B 淋病奈瑟氏球菌;C 肺炎鏈球菌 2、桿狀 1)概念:細(xì)胞呈桿狀或圓柱形,一般其粗細(xì)(直徑)比較穩(wěn)定,而長(zhǎng)度則常因培養(yǎng)時(shí)間、培養(yǎng)條件不同而有較大變化。 2)排列:桿狀細(xì)菌的排列方式常因生長(zhǎng)階段和培養(yǎng)條件而發(fā)生變化,一般不作為分類依據(jù)。 3)例子:A 枯草芽孢桿菌;B 地衣芽孢桿菌;C 銅綠假單胞菌(綠膿桿菌);D 結(jié)核分枝桿菌;E 炭疽病的病原菌-----炭疽桿菌;F 破傷風(fēng)梭菌 3、螺旋狀:弧菌,螺旋菌、螺旋體菌 弧菌:菌體只有一個(gè)彎曲,其程度不足一圈,形似“C”字或逗號(hào),鞭毛偏端生。 例子:霍亂弧菌;寄生性弧菌-----蛭弧菌 螺旋菌:菌體回轉(zhuǎn)如螺旋,螺旋數(shù)目和螺距大小因種而異。鞭毛二端生。細(xì)胞壁堅(jiān)韌,菌體較硬。 螺旋體菌:菌體柔軟,用于運(yùn)動(dòng)的類似鞭毛的軸絲位于細(xì)胞外鞘內(nèi)。 例子:梅毒密螺旋體 4、其它形狀 柄桿菌(prosthecate bacteria):細(xì)胞上有柄(stalk)、菌絲(hyphae)、附器(appendages)等細(xì)胞質(zhì)伸出物,細(xì)胞呈桿狀或梭狀,并有特征性的細(xì)柄。 星形細(xì)菌(star-shaped bacteria );方形細(xì)菌(square-ahaped bacteria) 4)異常形態(tài) 環(huán)境條件的變化:物理、化學(xué)因子的刺激阻礙細(xì)胞正常發(fā)育;培養(yǎng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng):細(xì)胞衰老;營(yíng)養(yǎng)缺乏;自身代謝產(chǎn)物積累過(guò)多。環(huán)境條件恢復(fù)正常。 (二)大小 1、范圍:最。号c無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的病毒相仿(50 nm);最大:肉眼可見(jiàn)(0.75 mm),(Thiomargarita namibiensis)(0.75mm);最。簄anobacteria;最大和最小細(xì)菌的個(gè)體大小懸殊: 一般細(xì)菌的大小范圍: 球菌:0.5 ~ 1 m (直徑) 桿菌:0.2~ 1 m (直徑) X 1~ 80 m(長(zhǎng)度) 螺旋菌:0.3~ 1 m (直徑) X 1~ 50 m(長(zhǎng)度)(長(zhǎng)度是菌體兩端點(diǎn)之間的距離,而非實(shí)際長(zhǎng)度) 2、測(cè)量方法:顯微鏡測(cè)微尺;顯微照相后根據(jù)放大倍數(shù)進(jìn)行測(cè)算; 2、細(xì)菌大小測(cè)量結(jié)果的影響因素(參見(jiàn) P 31) (三)細(xì)胞的結(jié)構(gòu) 一般構(gòu)造:一般細(xì)菌都有的構(gòu)造; 特殊構(gòu)造:部分細(xì)菌具有的或一般細(xì)菌在特殊環(huán)境下才有的構(gòu)造。 1、細(xì)胞壁 1)概念:細(xì)胞壁(cell wall)是位于細(xì)胞表面,內(nèi)側(cè)緊貼細(xì)胞膜的一層較為堅(jiān)韌,略具彈性的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。 2)證實(shí)細(xì)胞壁存在的方法: (1)細(xì)菌超薄切片的電鏡直接觀察; (2)質(zhì)、壁分離與適當(dāng)?shù)娜旧,可以在光學(xué)顯微鏡下看到細(xì)胞壁; (3)機(jī)械法破裂細(xì)胞后,分離得到純的細(xì)胞壁; (4)制備原生質(zhì)體,觀察細(xì)胞形態(tài)的變化; 3)細(xì)胞壁的功能: (1)固定細(xì)胞外形和提高機(jī)械強(qiáng)度; (2)為細(xì)胞的生長(zhǎng)、分裂和鞭毛運(yùn)動(dòng)所必需; (3)滲透屏障,阻攔酶蛋白和某些抗生素等大分子物質(zhì)(分子量大于800)進(jìn)入細(xì)胞,保護(hù)細(xì)胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物質(zhì)的損傷; (4)細(xì)菌特定的抗原性、致病性以及對(duì)抗生素和噬菌體的敏感性的物質(zhì)基礎(chǔ); 4)革蘭氏染色與細(xì)胞壁 (1)革蘭氏染色:C.Gram(革蘭)于1884年發(fā)明的一種鑒別不同類型細(xì)菌的染色方法。 1、初染:用堿性染料結(jié)晶紫對(duì)菌液涂片進(jìn)行初染; 2、媒染:用碘溶液進(jìn)行媒染,其作用是提高染料和細(xì)胞間的相互作用從而使二者結(jié)合得更牢固; 3、脫色:用乙醇或丙酮沖洗進(jìn)行脫色。在經(jīng)歷脫色后仍將結(jié)晶紫保留在細(xì)胞內(nèi)的為革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌,而革蘭氏陰性細(xì)菌的結(jié)晶紫被洗掉,細(xì)胞呈無(wú)色; 4、復(fù)染:用一種與結(jié)晶紫不同顏色堿性染料對(duì)涂片進(jìn)行復(fù)染。例如沙黃,它使原來(lái)無(wú)色的革蘭氏陰性細(xì)菌最后呈現(xiàn)桃紅到紅色,而革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌繼續(xù)保持深紫色。 表3-1 革蘭氏陽(yáng)性和陰性細(xì)菌細(xì)胞壁成分的比較(P39) (2)革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌的細(xì)胞壁 特點(diǎn):厚度大(20~80nm),化學(xué)組分簡(jiǎn)單,一般只含90%肽聚糖和10%磷壁酸。 肽聚糖(peptidoglycan):又稱粘肽(mucopeptide)、胞壁質(zhì)(murein)或粘質(zhì)復(fù)合物(mucocomplex),是真細(xì)菌細(xì)胞壁中的特有成分。 磷壁酸(teichoic acid) A、肽聚糖:厚約20~80nm,由40層左右的網(wǎng)格狀分子交織成的網(wǎng)套覆蓋在整個(gè)細(xì)胞上。雙糖單位: 雙糖單位中的β-1,4-糖苷鍵很容易被溶菌酶(lysozyme)所水解,從而引起細(xì)菌因肽聚糖細(xì)胞壁的“散架”而死亡。 B、磷壁酸 革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌細(xì)胞壁上特有的化學(xué)成分,主要成分為甘油磷酸或核糖醇磷酸。 壁磷壁酸,它與肽聚糖分子間進(jìn)行共價(jià)結(jié)合,含量會(huì)隨培養(yǎng)基成分而改變,一般占細(xì)胞壁重量的10%,有時(shí)可接近50%。用稀酸或稀堿可以提取。 膜磷壁酸:跨越肽聚糖層并與細(xì)胞膜相交聯(lián)的膜磷壁酸(又稱脂磷壁酸),由甘油磷酸鏈分子與細(xì)胞膜上的磷脂進(jìn)行共價(jià)結(jié)合后形成。其含量與培養(yǎng)條件關(guān)系不大?捎45%熱酚水提取,也可用熱水從脫脂的凍干細(xì)菌中提取。 (3)革蘭氏陰性細(xì)菌的細(xì)胞壁 A、肽聚糖:埋藏在外膜層之內(nèi),是僅由1~2層肽聚糖網(wǎng)狀分子組成的薄層(2~3nm),含量約占細(xì)胞壁總重的10%,故對(duì)機(jī)械強(qiáng)度的抵抗力較革蘭氏陽(yáng)性菌弱。 B、外膜(outer membrane):位于革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞壁外層,由脂多糖、磷脂和脂蛋白等若干種蛋白質(zhì)組成的膜,有時(shí)也稱為外壁。 脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)位于革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞壁最外層的一層較厚(8~10nm)的類脂多糖類物質(zhì)。 組成:類脂A;核心多糖(core polysaccharide); O-特異側(cè)鏈(O-specific side chain,或稱O-多糖或O-抗原) 脂多糖的主要功能: LPS結(jié)構(gòu)的多變,決定了革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞表面抗原決定簇的多樣性; LPS負(fù)電荷較強(qiáng),與磷壁酸相似,也有吸附Mg2+、Ca2+等陽(yáng)離子以提高其在細(xì)胞表面濃度的作用,對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)起穩(wěn)定作用。 類脂A是革蘭氏陰性細(xì)菌致病物質(zhì)——內(nèi)毒素的物質(zhì)基礎(chǔ);具有控制某些物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的部分選擇性屏障功能;許多噬菌體在細(xì)胞表面的吸附受體。 C、外膜蛋白(outer membrane protein) 嵌合在LPS和磷脂層外膜上的蛋白。有20余種,但多數(shù)功能尚不清楚?椎鞍;脂蛋白 D、周質(zhì)空間(periplasmic space, periplasm) 又稱壁膜間隙。在革蘭氏陰性細(xì)菌中,一般指其外膜與細(xì)胞膜之間的狹窄空間(寬約12~15nm),呈膠狀。周質(zhì)空間是進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)的重要中轉(zhuǎn)站和反應(yīng)場(chǎng)所在周質(zhì)空間中,存在著多種周質(zhì)蛋白(periplasmic proteins): 水解酶類;結(jié)合蛋白;受體蛋白; (4)革蘭氏陽(yáng)性和陰性細(xì)菌的比較 革蘭氏染色的原理(參見(jiàn)P46) 5)特殊細(xì)胞壁的細(xì)菌:某些分枝桿菌和諾卡氏菌的細(xì)胞壁主要由一類被稱為霉菌酸(Mycolic acid)的枝鏈羥基脂質(zhì)組成,后者被認(rèn)為與這些細(xì)菌感染能力有關(guān)。用抗酸性染色對(duì)宿主體內(nèi)的分枝桿菌病原體進(jìn)行檢測(cè)。 6)細(xì)胞壁缺陷細(xì)菌: 缺壁突變——L型細(xì)菌實(shí)驗(yàn)室或宿主體內(nèi)形成 基本去盡——原生質(zhì)體(G+)部分去除——球狀體(G-) 在自然界長(zhǎng)期進(jìn)化中形成——枝原體 (1)L型細(xì)菌(L-form of bacteria) 細(xì)菌在某些環(huán)境條件下(實(shí)驗(yàn)室或宿主體內(nèi))通過(guò)自發(fā)突變而形成的遺傳性穩(wěn)定的細(xì)胞壁缺陷變異型。因英國(guó)李斯德(Lister)預(yù)防研究所首先發(fā)現(xiàn)而得名(1935年,念珠狀鏈桿菌 Streptobacillus moniliformis) 特點(diǎn): 沒(méi)有完整而堅(jiān)韌的細(xì)胞壁,細(xì)胞呈多形態(tài);有些能通過(guò)細(xì)菌濾器,故又稱“濾過(guò)型細(xì)菌”;對(duì)滲透敏感,在固體培養(yǎng)基上形成“油煎蛋”似的小菌落(直徑在0.1mm左右); (2)原生質(zhì)體(protoplast) 在人為條件下,用溶菌酶處理或在含青霉素的培養(yǎng)基中培養(yǎng)而抑制新生細(xì)胞壁合成而形成的由一層細(xì)胞膜包裹的,圓球形、對(duì)滲透壓變化敏感的細(xì)胞,一般由革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌形成。特點(diǎn):對(duì)環(huán)境條件變化敏感,低滲透壓、振蕩、離心甚至通氣等都易引起其破裂;有的原生質(zhì)體具有鞭毛,但不能運(yùn)動(dòng),也不被相應(yīng)噬菌體所感染;在適宜條件(如高滲培養(yǎng)基)可生長(zhǎng)繁殖、形成菌落,形成芽孢。及恢復(fù)成有細(xì)胞壁的正常結(jié)構(gòu)。比正常有細(xì)胞壁的細(xì)菌更易導(dǎo)入外源遺傳物質(zhì),是研究遺傳規(guī)律和進(jìn)行原生質(zhì)體育種的良好實(shí)驗(yàn)材料。 (3)球狀體(sphaeroplast):又稱原生質(zhì)球采用上述同樣方法,針對(duì)革蘭氏陰性細(xì)菌處理后:而獲得的殘留部分細(xì)胞壁(外壁層)的球形體。與原生質(zhì)體相比,它對(duì)外界環(huán)境具有一定的抗性,可在普通培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。 (4)枝原體(Mycoplasma)在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中形成的、適應(yīng)自然生活條件的無(wú)細(xì)胞壁的原核生物。因它的細(xì)胞膜中含有一般原核生物所沒(méi)有的甾醇,? 所以即使缺乏細(xì)胞壁,其細(xì)胞膜仍有較高的機(jī)械強(qiáng)度。 2、細(xì)胞膜 細(xì)胞質(zhì)膜(cytoplasmic membrane),又稱質(zhì)膜(plasma membrane)、細(xì)胞膜(cell membrane)或內(nèi)膜(inner membrane),是緊貼在細(xì)胞壁內(nèi)側(cè)、包圍著細(xì)胞質(zhì)的一層柔軟、脆弱、富有彈性的半透性薄膜,厚約7~8nm,由磷脂(占20%~30%)和蛋白質(zhì)(占50%~70%) 組成。 2)觀察方法: 質(zhì)壁分離后結(jié)合鑒別性染色在光學(xué)顯微鏡下觀察;原生質(zhì)體破裂; 超薄切片電鏡觀察 3)細(xì)胞膜的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)模型: (1)磷脂:膜蛋白約占細(xì)菌細(xì)胞膜的50%~70%,比任何一種生物膜都高,而且種類也多。細(xì)胞膜是一個(gè)重要的代謝活動(dòng)中心。 (3)液態(tài)鑲嵌模型(fluid mosaic model) (4)甾醇類物質(zhì) 4)細(xì)胞膜的生理功能:(參見(jiàn)P 48) 5)間體(mesosome,或中體):細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)褶而形成的囊狀構(gòu)造,其中充滿著層狀或管狀的泡囊。多見(jiàn)于革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌。
3、細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)含物 1)概念:細(xì)胞質(zhì)(cytoplasm)是細(xì)胞質(zhì)膜包圍的除核區(qū)外的一切半透明、膠狀、顆粒狀物質(zhì)的總稱。含水量約80%。細(xì)胞質(zhì)的主要成分為核糖體、貯藏物、多種酶類和中間代謝物、質(zhì)粒、各種營(yíng)養(yǎng)物和大分子的單體等,少數(shù)細(xì)菌還有類囊體、羧酶體、氣泡或伴孢晶體等。2)顆粒狀貯藏物(reserve materials):貯藏物是一類由不同化學(xué)成分累積而成的不溶性沉淀顆粒,主要功能是貯存營(yíng)養(yǎng)物。 ①聚-β-羥丁酸(poly-β-hydroxybutyrate, PHB):類脂性質(zhì)的碳源類貯藏物它無(wú)毒、可塑、易降解,被認(rèn)為是生產(chǎn)醫(yī)用塑料、生物降解塑料的良好原料。 ②多糖類貯藏物:在真細(xì)菌中以糖原為多糖原粒較小,不染色需用電鏡觀察,用碘液染成褐色,可在光學(xué)顯微鏡下看到。有的細(xì)菌積累淀粉粒,用碘液染成深蘭色。 ③異染粒(metachromatic granules)大小:為0.5~1.0μm,成份:無(wú)機(jī)偏磷酸的聚合物,功能:1)貯藏磷元素和能量,2)降低細(xì)胞的滲透壓。一般在含磷豐富的環(huán)境下形成。 ④藻青素(cyanophycin):一種內(nèi)源性氮源貯藏物。通常存在于藍(lán)細(xì)菌中。 ⑤硫粒(sulfur globules):很多真細(xì)菌在進(jìn)行產(chǎn)能代謝或生物合成時(shí),常涉及對(duì)還原性的硫化物如H2S,硫代硫酸鹽等的氧化。在環(huán)境中還原性硫素豐富時(shí),常在細(xì)胞內(nèi)以折光性很強(qiáng)的硫粒的形式積累硫元素。當(dāng)環(huán)境中環(huán)境中還原性硫缺乏時(shí),可被細(xì)菌重新利用。 3)磁小體(megnetosome): 4)羧酶體(carboxysome):一些自養(yǎng)細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的多角形或六角形內(nèi)含物其大小與噬菌體相仿,約10nm,內(nèi)含1,5-二磷酸核酮糖羧化酶,在自養(yǎng)細(xì)菌的CO2固定中起著關(guān)鍵作用。 5)氣泡(gas vocuoles):許多光合營(yíng)養(yǎng)型、無(wú)鞭毛運(yùn)動(dòng)的水生細(xì)菌中存在的充滿氣體的泡囊狀內(nèi)含物,大小為0.2~1.0μm×75nm,內(nèi)由數(shù)排柱形小空泡組成,外有2nm厚的蛋白質(zhì)膜包裹。 功能:調(diào)節(jié)細(xì)胞比重以使細(xì)胞漂浮在最適水層中獲取光能、O2和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。 氣泡的膜只含蛋白質(zhì)而無(wú)磷脂。二種蛋白質(zhì)相互交連,形成一個(gè)堅(jiān)硬的結(jié)構(gòu),可耐受一定的壓力。膜的外表面親水,而內(nèi)側(cè)絕對(duì)疏水,故氣泡只能透氣而不能透過(guò)水和溶質(zhì)。 6)載色體(Chromatophore):光合細(xì)菌進(jìn)行光合作用的部位相當(dāng)于綠色植物的葉綠體。 7)核糖體(ribosome):組成:70S=50S(大)+ 30S(。┕δ埽旱鞍踪|(zhì)合成場(chǎng)所。 4、核區(qū)(nuclear region or area):原核生物所特有的無(wú)核膜結(jié)構(gòu)、無(wú)固定形態(tài)的原始細(xì)胞核。5、特殊的休眠構(gòu)造——芽孢 1)概念:某些細(xì)菌在其生長(zhǎng)發(fā)育后期,在細(xì)胞內(nèi)形成一個(gè)圓形或橢圓形、厚壁、含水量極低、抗逆性極強(qiáng)的休眠體,稱為芽孢(endospore或spore,偶譯“內(nèi)生孢子”)。 2)細(xì)菌芽孢的特點(diǎn):整個(gè)生物界中抗逆性最強(qiáng)的生命體,是否能消滅芽孢是衡量各種消毒滅菌手段的最重要的指標(biāo)。 芽孢是細(xì)菌的休眠體,在適宜的條件下可以重新轉(zhuǎn)變成為營(yíng)養(yǎng)態(tài)細(xì)胞; 產(chǎn)芽孢細(xì)菌的保藏多用其芽孢。產(chǎn)芽孢的細(xì)菌多為桿菌,也有一些球菌。 芽孢的有無(wú)、形態(tài)、大小和著生位置是細(xì)菌分類和鑒定中的重要指標(biāo)。 芽孢與營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞相比化學(xué)組成存在較大差異,容易在光學(xué)顯微鏡下觀察。(相差顯微鏡直接觀察;芽孢染色) 4)芽孢的耐熱機(jī)制:滲透調(diào)節(jié)皮層膨脹學(xué)說(shuō)。 芽孢衣對(duì)多價(jià)陽(yáng)離子和水分的透性很差皮層的離子強(qiáng)度很高,產(chǎn)生極高的滲透壓奪取芽孢核心的水分,結(jié)果造成皮層的充分膨脹。核心部分的細(xì)胞質(zhì)卻變得高度失水,因此,具極強(qiáng)的耐熱性。(參見(jiàn)P52圖3-13) 5)伴孢晶體(parasporal crystal):少數(shù)芽孢桿菌,例如蘇云金芽孢桿菌(Bacillus thuringiensis)在其形成芽孢的同時(shí),會(huì)在芽孢旁形成一顆菱形或雙錐形的堿溶性蛋白晶體—δ內(nèi)毒素,稱為伴孢晶體。特點(diǎn):不溶于水,對(duì)蛋白酶類不敏感;容易溶于堿性溶劑。伴孢晶體對(duì)200多種昆蟲(chóng)尤其是鱗翅目的幼蟲(chóng)有毒殺作用,因而可將這類產(chǎn)伴孢晶體的細(xì)菌制成有利于環(huán)境保護(hù)的生物農(nóng)藥——細(xì)菌殺蟲(chóng)劑。 6、細(xì)菌細(xì)胞壁以外的構(gòu)造——糖被(glycocalyx) 1) 概念:包被于某些細(xì)菌細(xì)胞壁外的一層厚度不定的膠狀物質(zhì)。糖被按其有無(wú)固定層次、層次厚薄又可細(xì)分為莢膜(capsule或macrocapsule,大莢膜)、微莢膜(microcapsule)、粘液層(slime layer)和菌膠團(tuán)(zoogloea)。 2)特點(diǎn): (1)主要成分是多糖、多肽或蛋白質(zhì),尤以多糖居多。經(jīng)特殊的莢膜染色,特別是負(fù)染色(又稱背景染色)后可在光學(xué)顯微鏡清楚地觀察到它的存在。 (2)產(chǎn)生糖被是微生物的一種遺傳特性,其菌落特征及血清學(xué)反應(yīng)是是細(xì)菌分類鑒定的指標(biāo)之一。 (3)莢膜等并非細(xì)胞生活的必要結(jié)構(gòu),但它對(duì)細(xì)菌在環(huán)境中的生存有利。(詳見(jiàn)P 57-58)(4)細(xì)菌糖被與人類的科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐有密切的關(guān)系。(詳見(jiàn)P58) 7、細(xì)菌細(xì)胞壁以外的構(gòu)造—— 鞭毛(flagellum,復(fù)flagella) 1) 概念:某些細(xì)菌細(xì)胞表面著生的一至數(shù)十條長(zhǎng)絲狀、螺旋形的附屬物,具有推動(dòng)細(xì)菌運(yùn)動(dòng)功能,為細(xì)菌的“運(yùn)動(dòng)器官”。 醫(yī)學(xué)全在線友情提供 zxtf.net.cn 鞭毛的有無(wú)和著生方式具有十分重要的分類學(xué)意義:?jiǎn)味吮廾;端生叢毛;兩端生鞭毛;周生鞭毛等? 2)觀察和判斷細(xì)菌鞭毛的方法 電子顯微鏡直接觀察; 光學(xué)顯微鏡下觀察:鞭毛染色和暗視野顯微鏡; 根據(jù)培養(yǎng)特征判斷:半固體穿刺、菌落(菌苔)形態(tài)。 8、細(xì)菌細(xì)胞壁以外的構(gòu)造——菌毛(fimbria,復(fù)數(shù)fimbriae):長(zhǎng)在細(xì)菌體表的纖細(xì)、中空、短直、數(shù)量較多的蛋白質(zhì)類附屬物,具有使菌體附著于物體表面的功能。 每個(gè)細(xì)菌約有250~300條菌毛。有菌毛的細(xì)菌一般以革蘭氏陰性致病菌居多,借助菌毛可把它們牢固地粘附于宿主的呼吸道、消化道、泌尿生殖道等的粘膜上,進(jìn)一步定殖和致病。9、細(xì)菌細(xì)胞壁以外的構(gòu)造 ———性毛(pili,單數(shù)pilus)構(gòu)造和成分與菌毛相同,但比菌毛長(zhǎng),數(shù)量?jī)H一至少數(shù)幾根。性毛一般見(jiàn)于革蘭氏陰性細(xì)菌的雄性菌株(即供體菌)中,其功能是向雌性菌株(即受體菌)傳遞遺傳物質(zhì)。有的性毛還是RNA噬菌體的特異性吸附受體。 二、放線菌 (一)概念:在形態(tài)上具有分枝狀菌絲、菌落形態(tài)與霉菌相似,以孢子進(jìn)行繁殖!敖橛诩(xì)菌與絲狀真菌之間又接近細(xì)菌的一類絲狀原核生物”放線菌:1)屬于原核微生物,2)細(xì)胞形態(tài)為分枝狀菌絲。 (二)形態(tài)與結(jié)構(gòu) 單細(xì)胞,大多由分枝發(fā)達(dá)的菌絲組成; 菌絲直徑與桿菌類似,約1mm; 細(xì)胞壁組成與細(xì)菌類似,革蘭氏染色陽(yáng)性(少數(shù)陰性); 細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與細(xì)菌基本相同; 按形態(tài)和功能可分為營(yíng)養(yǎng)、氣生和孢子絲三種。 1、營(yíng)養(yǎng)菌絲:匍匐生長(zhǎng)于培養(yǎng)基內(nèi),吸收營(yíng)養(yǎng),也稱基內(nèi)菌絲。一般無(wú)隔膜,直徑0.2-0.8 mm,長(zhǎng)度差別很大,有的可產(chǎn)生色素。 2、氣生菌絲:營(yíng)養(yǎng)菌絲發(fā)育到一定階段,伸向空間形成氣生菌絲,疊生于營(yíng)養(yǎng)菌絲上,可覆蓋整個(gè)菌落表面。在光學(xué)顯微鏡下觀察,顏色較深,直徑較粗(1-1.4 mm),有的產(chǎn)色素。 3、孢子絲:氣生菌絲發(fā)育到一定階段,其上可分化出形成孢子的菌絲,即孢子絲,又稱產(chǎn)孢絲或繁殖菌絲。其形狀和排列方式因種而異,常被作為對(duì)放線菌進(jìn)行分類的依據(jù)。 (三)生長(zhǎng)與繁殖繁殖方式: 1)無(wú)性孢子;存在多種孢子形成方式 2)菌絲斷裂:常見(jiàn)于液體培養(yǎng)中。 (四)菌落形態(tài) 1)能產(chǎn)生大量分枝和氣生菌絲的菌種(如鏈霉菌):菌落質(zhì)地致密,與培養(yǎng)基結(jié)合緊密,小而不蔓延,不易挑起或挑起后不易破碎。 2)不能產(chǎn)生大量菌絲體的菌種(如諾卡氏菌):粘著力差,粉質(zhì),針挑起易粉碎 (五)分布特點(diǎn)及與人類的關(guān)系 1)放線菌常以孢子或菌絲狀態(tài)極其廣泛地存在于自然界,土壤中最多,其代謝產(chǎn)物使土壤具有特殊的泥腥味。 2)能產(chǎn)生大量的、種類繁多的抗生素(其中90%由鏈霉菌產(chǎn)生)。 3)有的放線菌可用于生產(chǎn)維生素、酶制制;此外,在甾體轉(zhuǎn)化、石油脫蠟、烴類發(fā)酵、污水處理等方面也有應(yīng)用; 4)少數(shù)寄生型放線菌可引起人、動(dòng)物(如皮膚、腦、肺和腳部感染)、植物(如馬鈴薯和甜菜的瘡痂。┑募膊
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