畜牧微生物学第一章原核细胞微生物

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1、畜 牧 兽 医 学 院 冯 新第 一 章 原 核 微 生 物Prokaryotic Microbes -2- Contents 第 一 节 细 菌第 二 节 其 他 原 核 微 生 物 -3- 第 一 节 细 菌 细 菌 的 大 小 、 形 态 与 排 列细 菌 的 构 造细 菌 的 观 察 方 法微 生 物 的 生 长 代 谢 与 繁 殖细 菌 的 人 工 培 养细 菌 的 分 类 与 命 名 -4- 一 、 Morphology 形 态 学 Includes: 1.Size 2.Shape 3.Arrangementgenes characteristics -5- 细 菌 的 大 小 、

2、 形 态 和 排 列 第 一 节 细 菌细 菌 的 形 态细 菌 的 大 小 (1)长 度 单 位 : 微 米 (m)(2)表 示 : 球 菌 : 直 径 杆 菌 : 宽 长 螺 菌 : 宽 、 长 、 螺 距球 菌 直 径 :0.2-1.5 m。杆 菌 :长 1-5 m,宽 0.5-1 m。例 如 ：E.coli:平 均 长 度 :2 m;宽 度 0.5 m1500个 大 肠 杆 菌 头 尾 相 接 等于 3mm;10 9个 大 肠 杆 菌 重 1 mg. -6- 第 一 节 细 菌The largest bacteriumEpulopiscium fishelsoni Bacterium

3、Epulopiscium fishelsoni Epulopiscium(600 m long) & Paramecium (150 m)草 履 虫 brown surgeonfish, Acanthurus achilles阿 基 里 斯 刺 尾 鱼 -7- 细 菌 的 大 小 、 形 态 和 排 列 细 菌 的 形 态细 菌 的 大 小细 菌 的 基 本 形 态 和 排 列 -8-Bacterial shape examined microscopically 细 菌 的 大 小 、 形 态 和 排 列 -9- 细 菌 的 大 小 、 形 态 和 排 列 细 菌 的 形 态细 菌 的 大

4、小细 菌 的 基 本 形 态 和 排 列球 菌 (coccus)及 其 排 列 状 态菌 体 呈 球 形 或 近 似 球 形 ,以 典 型 的 二 分 裂 殖方 式 繁 殖 ,分 裂 后 产 生 的 新 细 胞 常 保 持 一 定的 空 间 排 列 方 式 .根 据 细 胞 分 裂 的 方 向 及 分裂 后 的 各 子 细 胞 的 空 间 排 列 状 态 不 同 ,可 将球 菌 分 为 以 下 几 种 :单 球 菌 、 双 球 菌 、 链 球 菌 、 四 联 球 菌 、 八叠 球 菌 、 葡 萄 球 菌 等 。 -10- 球 菌 (coccus)及 其 排 列 状 态单 球 菌 ： 细 胞 分

5、 裂 沿 一 个 平 面 进 行 ，新 个 体 分 散 而 单 独 存 在 .如 尿 素 微 球 菌 (Micrococcus ureae) -11- 球 菌 (coccus)及 其 排 列 状 态单 球 菌 ： 双 球 菌 ：细 胞 沿 一 个 平 面 分 裂 ， 新 个体 成 对 排 列 . 如 肺 炎 双 球 菌 (Diplococcus pneumoniae) -12- 球 菌 (coccus)及 其 排 列 状 态单 球 菌 ： 双 球 菌 ：链 球 菌 ： 细 胞 沿 一 个 平 面 进 行 分 裂 ， 新 个 体 不 但可 保 持 成 对 的 样 子 ， 并 可 连 成 链 状

6、.如 ：乳 链 球 菌 (Streptococcus lactis）无 乳 链 球 菌 (Streptococcus agalactiae)溶 血 链 球 菌 (Streptococcus hemolyticus) -13- 球 菌 (coccus)及 其 排 列 状 态单 球 菌 ： 双 球 菌 ：链 球 菌 ： 四 联 球 菌 ：细 胞 分 裂 是 沿 两 个 相 垂 直 的 平面 进 行 ， 分 裂 后 每 四 个 细 胞 特征 性 地 连 在 一 起 ， 呈 田 字 形 . 如 四 联 微 球 菌 （ Micrococcus tetragenus） -14- 球 菌 (coccus)及

7、 其 排 列 状 态单 球 菌 ： 双 球 菌 ：链 球 菌 ： 四 联 球 菌 ：八 叠 球 菌 ： 细 胞 按 三 个 互 相 垂 直 的 平 面进 行 分 裂 后 ， 每 八 个 球 菌 特征 性 地 连 在 一 起 成 立 方 体 形 . 如 藤 黄 八 叠 球 菌 （ Sarcina ureae) -15- 球 菌 (coccus)及 其 排 列 状 态单 球 菌 ： 双 球 菌 ：链 球 菌 ： 四 联 球 菌 ：八 叠 球 菌 ： 葡 萄 球 菌 ：细 胞 无 定 向 分 裂 ， 多 个 新 个 体形 成 一 个 不 规 则 的 群 体 ， 犹 如一 串 葡 萄 。如 ： 金 黄

8、 色 葡 萄 球 菌（ Staphylococcus aureus)白 色 葡 萄 球 菌 （ Staphylcoccus albus) -16- 细 菌 的 大 小 、 形 态 和 排 列 第 一 章 细 菌 的 形 态 与 结 构 细 菌 的 形 态细 菌 的 大 小细 菌 的 基 本 形 态 和 排 列球 菌 (coccus)及 其 排 列 状 态杆 菌 (bacillus)及 其 排 列 状 态杆 菌 是 细 菌 中 种 类 最 多 的 类 型 ,因 菌 种不 同 ,菌 体 细 胞 的 长 短 、 粗 细 等 都 有 所差 异 。杆 菌 的 形 态 ： 短 杆 状 、 长 杆 状 、

9、棒 杆 状 、梭 状 杆 状 、 月 亮 状 、 竹 节 状 等 ； 按 杆 菌细 胞 繁 殖 后 的 排 列 方 式 则 有 链 状 、 栅 状 、“ 八 ” 字 状 等 。 -17- 第 一 章 细 菌 的 形 态 与 结 构 杆 菌 (bacillus)及 其 排 列 状 态杆 菌 的 形 态短 杆 菌 长 杆 菌 梭 状 芽 孢 杆 菌 -18- 第 一 章 细 菌 的 形 态 与 结 构 杆 菌 (bacillus)及 其 排 列 状 态杆 菌 的 形 态杆 菌 排 列 状 态 Rod shape is called Bacillus. Two bacilli together -

10、Diplobacilli Chains of bacilli are called Streptobacilli Palisades - Rods side by side or in X, V or Y figures -19- 第 一 章 细 菌 的 形 态 与 结 构 杆 菌 (bacillus)及 其 排 列 状 态杆 菌 的 形 态杆 菌 排 列 状 态杆 菌 端 部 特 征Rod-Shaped Bacterium, hemorrhagic E. coli, strain 0157:H7 Bacillus megabacterium Legionella pneumophila (c

11、auses Legionnaires Disease) (causes anthrax), Bacillus anthracis -20- 细 菌 的 大 小 、 形 态 和 排 列 第 一 章 细 菌 的 形 态 与 结 构 细 菌 的 形 态细 菌 的 大 小细 菌 的 基 本 形 态 和 排 列球 菌 (coccus)及 其 排 列 状 态杆 菌 (bacillus)及 其 排 列 状 态螺 旋 菌 (spirilla)及 其 排 列 状 态螺 旋 状 的 细 菌 称 为 螺 旋 菌 。根 据 其 弯 曲 情 况 分 为 ：弧 菌 （ vibrio):螺 旋 不 满 一 圈 ,菌 体 呈

12、 弧 形 或 逗 号 形 例 ： 霍 乱 弧 菌 、 逗 号 弧 菌螺 旋 菌 (spirillum):螺 旋 满 26环 ,螺 旋 状 例 ： 干 酪 螺 菌 螺 旋 体 (spirochaeta):旋 转 周 数 在 6环 以 上 ,菌 体 柔 软 。 例 ： 梅 毒 密 螺 旋 体 -21- 第 一 章 细 菌 的 形 态 与 结 构 螺 旋 菌 (spirilla)及 其 排 列 状 态Vibrio cholerae -22- 细 菌 的 大 小 、 形 态 和 排 列 第 一 章 细 菌 的 形 态 与 结 构 细 菌 的 形 态细 菌 的 大 小细 菌 的 基 本 形 态 和 排

13、列细 菌 的 异 常 形 态 及 特 殊 形 态结 核 杆 菌 的 正 常 形 态 结 核 杆 菌 的 异 常 形 态 -23- 细 菌 的 大 小 、 形 态 和 排 列 第 一 章 细 菌 的 形 态 与 结 构 细 菌 的 形 态细 菌 的 大 小细 菌 的 基 本 形 态 和 排 列细 菌 的 异 常 形 态 及 特 殊 形 态柄 细 菌 、 肾 形 菌 、 臂 微 菌 、 网 格 硫 细 菌 、 贝 日 阿 托 氏菌 (丝 状 )、 具 有 子 实 体 的 粘 细 菌 等 是 特 殊 形 态 的 细 菌 。 -24- -25- 细 菌 的 构 造细 菌 的 基 本 结 构细 菌 的

14、特 殊 结 构 如 细 胞 壁 、 细 胞 膜 、 细 胞 质 、核 质 体 、 核 糖 体 等 ， 是 所 有细 菌 都 有 的 构 造主 要 有 鞭 毛 、 菌 毛 、 性 菌 毛 、荚 膜 和 芽 孢 等 ， 并 非 所 有 细菌 都 有 的 构 造 -26- 一般细菌都有的构造。基本构造: 特殊构造:部分细菌具有的或一般细菌在特殊环境下才有的构造。 -27- 1.概 念2.细 胞 壁 的 功 能3.革 兰 氏 染 色 与 细 胞 壁 (1)革 兰 色 染 色 (2)革 兰 氏 染 色 阳 性 菌 的 细 胞 壁 的 特 点 (3)革 兰 氏 染 色 阴 性 菌 的 细 胞 壁 的 特

15、点 (4)革 兰 氏 染 色 阳 性 与 阴 性 菌 细 胞 壁 的 比 较4.缺 壁 细 菌u 1. 细 胞 壁 -28- u 1.细 胞 壁细 胞 壁 （ cell wall） 是 位 于 细 胞 最 外 的 一 层 厚 实 、坚 韧 的 外 被 ， 主 要 由 肽 聚 糖 组 成 ， 有 固 定 细 胞 外 形 和保 护 细 胞 等 多 种 生 理 功 能 。 （ P9页 ） -29- u 细 胞 壁 功 能细 胞 壁 的 主 要 功 能 （ PAGE 11）保 持 细 菌 一 定 的 外 形保 护 细 菌 免 受 外 界 渗 透 压 和 有 害 物 质 的 损 害与 细 菌 的 致 病

16、 性 、 抗 原 性 、 对 噬 菌 体 和 药 物 的敏 感 性 相 关与 革 兰 氏 染 色 反 应 特 性 相 关 Function: provide rigid and strength -30- 革 兰 色 染 色G.Gram(革 兰 )于 1884年 发 明 的 一 种 鉴 别 不 同类 型 细 菌 的 染 色 方 法 。u 革 兰 氏 染 色 与 细 胞 壁 -31- u 革 兰 氏 染 色 与 细 胞 壁Differential Staining 鉴 别 染 色 : React differently with different types of bacteriaMost i

17、mportant staining in Bacteriology Divides all Bacteria into 2 groups: Gram positive -32- 革 兰 氏 染 色 阳 性 与 阴 性 菌 细 胞 壁 的 比 较u 革 兰 氏 染 色 与 细 胞 壁 -33- u革 兰 氏 染 色 阳 性 与 阴 性 菌 细 胞 壁 的 比 较 -34- 成 分 占 细 胞 壁 干 重 的 % 革 兰 氏 阳 性 细 菌 革 兰 氏 阴 性 细 菌 肽 聚 糖 含 量 很 高 （ 50-90） 含 量 很 低 （ -10） 磷 壁 酸 含 量 较 高 （ 50） 无 类 脂 类

18、 一 般 无 （ 2） 含 量 较 高 （ -20） 蛋 白 质 无 含 量 较 高u 革 兰 氏 染 色 阳 性 与 阴 性 菌 细 胞 壁 的 比 较 -35- 革兰氏染色的原理(1884-1983)u 革 兰 氏 染 色 阳 性 与 阴 性 菌 细 胞 壁 的 比 较 -36- 阳 性 菌阴 性 菌 u 革 兰 氏 染 色 阳 性 与 阴 性 菌 细 胞 壁 的 比 较 -37- 革 兰 氏 染 色 阳 性 细 菌 ：肽 聚 糖 层 次 多 、 厚 机 械 抗 性 强对 溶 菌 酶 和 青 霉 素 敏 感不 含 外 膜 (脂 多 糖 ) 不 形 成 内 毒 素革 兰 氏 染 色 阳 性u

19、 革 兰 氏 染 色 阳 性 与 阴 性 菌 细 胞 壁 的 比 较 -38- 革 兰 氏 染 色 阴 性 细 菌 ：肽 聚 糖 层 次 少 、 薄 机 械 抗 性 差对 溶 菌 酶 和 青 霉 素 不 敏 感脂 多 糖 等 组 成 外 膜 内 毒 素革 兰 氏 染 色 阴 性u 革 兰 氏 染 色 阳 性 与 阴 性 菌 细 胞 壁 的 比 较 -39- 1） 概 念细 胞 质 膜 （ cytoplasmic membrane） 、 质 膜（ plasma membrane） 、 细 胞 膜 （ cell membrane） 、 内 膜 （ inner membrane） ,是 紧 贴在 细

20、 胞 壁 内 侧 、 包 围 着 细 胞 质 的 一 层 柔 软 、 脆弱 、 富 有 弹 性 的 半 透 膜 。 见 PAGE 9u 2、 细 胞 膜 -40- 细 胞 质 膜 （ cytoplasmic membrane） 、 质 膜 （ plasma membrane） 、 细 胞 膜 （ cell membrane） 、 内 膜 （ inner membrane） ,是 紧 贴 在 细 胞 壁 内 侧 、 包 围 着 细 胞 质 的 一 层柔 软 、 脆 弱 、 富 有 弹 性 的 半 透 膜 。 见 PAGE47 1） 概 念u 2、 细 胞 膜 -41- 细 胞 膜 的 观 察u

21、2、 细 胞 膜 -42- 细 胞 膜 ： 对 所 有 生 命 来 说 都 是 必 须 的 ， 对 细 菌 亦 然 。维 持 细 胞 内 部 结 构 处 于 稳 定 且 高 度 有 序 状 态 的 物 理 屏 障 。细 胞 重 要 的 代 谢 活 动 中 心 。结 构 特 点 符 合 经 典 的 “ 液 态 相 嵌 模 型 ” 理 论磷 脂膜 蛋 白甾 醇 类 物 质 不 饱 和 脂 肪 酸 的 结 构 和 相 对 含 量 变 化 大（ 微 生 物 生 理 及 生 态 分 布 的 多 样 性 ）约 占 细 菌 细 胞 膜 的 50-70%， 比 任 何一 种 生 物 膜 都 高 ， 而 且 种

22、 类 也 多细 菌 ： 霍 烷 类 化 合 物真 核 生 物 ： 胆 固 醇 提 高 膜 的 稳 定 性u 2、 细 胞 膜 -43- 2)周 质 空 间 (periplasmic space,peliplam)： 革 兰氏 阴 性 细 菌 细 胞 壁 外 膜 与 胞 质 膜 之 间 的 空 隙 。u 2、 细 胞 膜 -44- u 3、 细 胞 浆 和 内 含 物细 胞 质 的 主 要 成 分 为 核 糖 体 、 贮 藏 物 、 多 种 酶 类和 中 间 代 谢 物 、 质 粒 、 各 种 营 养 物 和 大 分 子 的 单体 ， 少 数 细 菌 还 有 类 囊 体 、 羧 酶 体 、 气

23、泡 或 伴 孢晶 体 等 。 细 胞 质 （ cytoplasm） 是 细 胞 质 膜 包 围 的 除 核区 外 的 一 切 半 透 明 、 胶 状 、 颗 粒 状 物 质 的 总 称 。 含水 量 约 80%。概 念 ： -45- 细 菌 细 胞 的 特 殊 结 构 Special Structure 1、 荚 膜(1) 概 念 一 部 分 细 菌 ， 在 其 生 活 过 程 中 ， 可 以 在 细胞 壁 的 外 面 产 生 一 种 黏 液 样 物 质 ， 包 围 整 个 菌体 ， 称 为 荚 膜 （ capsule） 。 一 团 荚 膜 内 含 多 个 细 菌 时 则 称 为 菌 胶 团（

24、 zoogloea） 。 有 一 些 细 菌 能 产 生 比 荚 膜 薄 、 只 有 在 电 镜下 才 能 看 见 的 微 荚 膜 。 有 些 细 菌 周 围 产 生 一 些边 界 不 明 显 、 疏 松 、 易 与 菌 体 脱 离 的 黏 液 样 物质 ， 称 为 黏 液 层 。 -46- 荚 膜 菌 胶 团 -47- -48- （ 2） 功 能 保 护 细 菌 免 受 干 燥 和 其 它 有 害 环 境 因 素的 影 响 ； 贮 藏 养 料 ， 以 备 营 养 缺 乏 时 重 新 利 用 ； 有 助 于 细 菌 黏 附 于 机 体 各 处 表 面 ； 能 抵 抗 吞 噬 细 胞 的 吞 噬

25、 和 抵 抗 抗 体 ， 使细 菌 发 挥 致 病 性 -49- （ 3） 特 点a. 主 要 成 分 是 多 糖 、 多 肽 或 蛋 白 质 ， 尤 以 多 糖 居 多 。 经 特 殊 的 荚 膜 染 色 ， 特 别 是 负 染 色 （ 又 称 背 景 染 色 ） 后 可 在 光 学 显 微 镜 清 楚 地 观 察 到 它 的 存 在 。b. 产 生 荚 膜 是 微 生 物 的 一 种 遗 传 特 性 ， 其 菌 落 特 征 及 血 清 学 反 应 是 是 细 菌 分 类 鉴 定 的 指 标 之 一 。c. 荚 膜 等 并 非 细 胞 生 活 的 必 要 结 构 ， 但 它 对 细 菌 在

26、环 境 中 的 生 存 有 利 。d. 细 菌 荚 膜 与 人 类 的 科 学 研 究 和 生 产 实 践 有 密 切 的 关 系 。 -50- 2、 鞭 毛 (flagellum,复 flagella)（ 1） 概 念 某 些 细 菌 细 胞 表 面 着 生 的 一 至 数 十 条 长 丝 状 、 螺旋 形 的 附 属 物 ， 具 有 推 动 细 菌 运 动 功 能 ， 为 细 菌 的 “运 动 器 官 ” 。Many prokaryotes are motile, and this ability to move independently is usually due to a spec

27、ial structure, the flagellum (plural, flagella). -51- Flagellar Arrangements -52- （ 2） 观 察 和 判 断 细 菌 鞭 毛 的 方 法t电 子 显 微 镜 直 接 观 察鞭 毛 长 度 ： 15 20m； 直 径 ： 0.01 0.02mt光 学 显 微 镜 下 观 察 ： 鞭 毛 染 色 和 暗 视 野 显 微 镜t根 据 培 养 特 征 判 断 ： 半 固 体 穿 刺 、 菌 落 （ 菌 苔 ） 形 态 -53- The majority of motile prokaryotes move by mea

28、ns of flagella -54- 3、 纤 毛 (fimbria， 复 数 fimbriae) 长 在 细 菌 体 表 的 纤 细 、 中 空 、 短 直 、 数 量 较 多 的 蛋 白 质类 附 属 物 ， 具 有 使 菌 体 附 着 于 物 体 表 面 的 功 能 。 -55- Fimbriae can be evenly distributed over the entire surface of the cell. They can number anywhere from a few to several hundred per cell. Fimbriae allow a c

29、ell to adhere to surfaces including the surfaces of other cells. Pili are usually longer than fimbriae and number only one or two per cell. Pili function to join bacterial cells prior to the transfer of DNA from one cell to another. F pilus -56- 每 个 细 菌 约 有 250 300条 菌 毛 。有 菌 毛 的 细 菌 一 般 以 革 兰 氏 阴性 致

30、 病 菌 居 多 ， 借 助 菌 毛 可 把它 们 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 ， 进 一 步 定 植 和 致 病 。 -57- 性 纤 毛构 造 和 成 分 与 菌 毛 相 同 ， 但 比 菌 毛 长 ， 数 量 仅 一 至 少 数 几 根 。性 毛 一 般 见 于 革 兰 氏 阴 性 细 菌 的 雄 性 菌 株 （ 即 供 体 菌 ）中 ， 其 功 能 是 向 雌 性 菌 株 （ 即 受 体 菌 ） 传 递 遗 传 物 质 。 有 的 性 毛 还 是 RNA噬 菌 体 的 特 异 性 吸 附 受 体 。 -58-

31、4、 特 殊 的 休 眠 构 造 芽 孢 Certain species of bacteria produce special structure called endospores. They are very resistant to heat and can not be destroyed easily, even by harsh chemicals. Endospores are also resistant to other harmful agents such as drying, radiation, acids and chemical disinfectants. -

32、59- （ 2） 细 菌 芽 孢 的 特 点整 个 生 物 界 中 抗 逆 性 最 强 的 生 命 体 ， 是 否 能 消 灭 芽 孢 是衡 量 各 种 消 毒 灭 菌 手 段 的 最 重 要 的 指 标 。芽 孢 是 细 菌 的 休 眠 体 ， 在 适 宜 的 条 件 下 可 以 重 新 转 变 成为 营 养 态 细 胞 ； 产 芽 孢 细 菌 的 保 藏 多 用 其 芽 孢 。产 芽 孢 的 细 菌 多 为 杆 菌 ， 也 有 一 些 球 菌 。 芽 孢 的 有 无 、 形态 、 大 小 和 着 生 位 置 是 细 菌 分 类 和 鉴 定 中 的 重 要 指 标 。芽 孢 与 营 养 细

33、胞 相 比 化 学 组 成 存 在 较 大 差 异 ， 容 易 在 光 学显 微 镜 下 观 察 。 （ 相 差 显 微 镜 直 接 观 察 ； 芽 孢 染 色 ） -60- -61- Summary1, Prokaryotic genetic material is located in an area called the nucleoid and is not enclosed by a membrane.2, Most bacteria have a cell wall outside the plasma membrane to give them shape and protect

34、 them from osmotic lysis.Bacterial walls are chemically complex and usually contain peptidoglycan. -62- 3, Bacteria often are classfied as either gram positive or gram negative based on differences in cell wall structure and their response to Gram staining. Gram-positive walls have thick,homogeneous

35、 layers of peptidoglycan and teichoid acid. Gram-negative bacteria have a thin peptidoglycan layer surrounded by a complex outer membrane containing lipopolysaccharides and other components -63- 4, Some bacteria are motile, usually by means of flagella, and bacterial species differ in the number and

36、 distribution of their flagella.5, Structures such as capsules, fimbriae, and sex pili are found outside of some bacterial cell wall.6, Some bacteria survive adverse environmental conditions by forming endospores, dormant structures resistant to heat, desiccation and many chemicals. 畜 牧 兽 医 学 院 冯 新