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知识整理之细菌2

第二章:微生物细胞的类群、形态、结构与功能------原核微生物

重点与难点剖析

1、微生物的主要类群:

2、原核微生物

指细胞核无核膜包裹,只存在由裸露DNA组成的核区(nuclear region) 的原始单细胞生物。主要类群包括细菌与古生菌。细菌又称真细菌(eubacteria),包括普通细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣原体等(三菌三体)。古生菌,在进化谱系上与真细菌及真核生物相互并列,且与后者关系更近,而其细胞构造却与真细菌较为接近,同属于原核生物。

3、细菌细胞的基本形态

基本形态:球状、杆状、螺旋状和其他形状。

球状菌:细胞个体呈球形或椭圆形,球菌在细胞分裂时形成的不同空间排列方式,常被作为分类依据。

杆状菌:细胞呈杆状或圆柱形,一般其粗细(直径)比较稳定,可作为分类依据;而长度和排列方式常因生长阶段和培养条件不同而发生较大变化,一般不作为分类依据。

螺旋状:包括(1)弧菌,其菌体只有一个弯曲,其程度不足一圈,形似“C”字或逗号,鞭毛偏端生。(2)螺菌, 菌体回转如螺旋,螺旋数目和螺距大小因种而异(1-20)。鞭毛二端生。细胞壁坚韧,菌体较硬。(3)螺旋体菌,菌体柔软,螺旋数目因种而异(3-70)。用于运动的类似鞭毛的轴丝位于细胞外鞘内。

其它形状:包括柄杆菌、星形细菌、方形细菌及各种条件下细胞正常发育受阻而产生的异常形态

4、细菌细胞的大小

一般细菌大小的度量单位为微米(micrometer, μm),目前发现的细菌中最小的与无细胞结构的病毒相仿(约50 nm);最大的肉眼可见(0.75 mm)。一般细菌的大小范围:球菌,0.5 ~ 1μm (直径);杆菌0.2~ 1μm (直径)×1~ 80μm(长度);螺旋菌0.3~ 1 mm (直径)×1~ 50 mm(长度)(长度是菌体两端点之间的距离,而非实际长度)。

5、细菌细胞的基本结构

6、细胞壁的主要功能

①固定细胞外形和提高机械强度,从而使其免受渗透压等外力的损伤。

②为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需。失去了细胞壁的原生质体,也就丧失了这些重要功能;

③阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物质(分子量大于800)进入细胞,保护细胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物质的损伤;

④赋予细菌具有特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。

7、革兰氏阳性(G+)和革兰氏阴性(G-)细菌细胞壁的化学组成和结构特点

革兰氏阳性(G+)菌细胞壁特点:厚度大(20~80nm),化学组分简单,一般只含90%肽聚糖和10%磷壁酸。肽聚糖是真细菌细胞壁中的特有成分。磷壁酸为革兰氏阳性细菌细胞壁中特有的一种酸性多糖。

革兰氏阴性(G-)细菌细胞壁特点结构分为肽聚糖层和外膜层。其特点是肽聚糖层薄

(2-3nm),层次多,化学组分复杂,强度低。

8、肽聚糖单体的化学组成和结构

肽聚糖单体中的化学组成:①双糖单位,由由N-乙酰胞壁酸(NAM or M )和N-乙酰葡萄糖胺(NAG or G )l两种单糖之间以β-1,4-糖苷键[ M(1)-G(4)]连接形成。该糖苷键很容易被溶菌酶(lysozyme) 所水解,从而引起细菌因肽聚糖细胞壁的“散架”而死亡。双糖单位是肽聚糖中糖链骨架的基本结构单位。②四肽侧链,由四个氨基酸分子按L型与D型交替方式连接而成,连接于糖骨架的N-乙酰胞壁酸分子上。③肽桥连接一条肽侧链的4位氨基酸和另一条肽侧链的3位氨基酸,变化多样,是不同微生物肽聚糖多样性的基础。目前所知的肽聚糖已超过100种,主要的变化发生在肽桥上。(附结构示意图)

9、磷壁酸

革兰氏阳性细菌细胞壁上特有的化学成分,主要成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。

膜磷壁酸(又称脂磷壁酸)跨越肽聚糖层并与细胞膜相交联的,由甘油磷酸链分子与细胞膜上的磷脂进行共价结合后形成。其含量与培养条件关系不大。可用45%热酚水提取,也可用热水从脱脂的冻干细菌中提取。

壁磷壁酸,它与肽聚糖分子间进行共价结合,含量会随培养基成分而改变,一般占细胞壁重量的10%,有时可接近50%。用稀酸或稀碱可以提取。

磷壁酸的主要生理功能(p41)

①其磷酸分子上较多的负电荷可提高细胞周围Mg2+的浓度,进入细胞后就可保证细胞膜上一些需Mg2+的合成酶提高活性;

②贮藏磷元素;

③增强某些致病菌如A族链球菌(Streptococcus)对宿主细胞的粘连、避免被白细胞吞噬以及抗补体的作用;

④赋予革兰氏阳性细菌以特异的表面抗原;

⑤可作为噬菌体的特异性吸附受体;

⑥能调节细胞内自溶素(autolysin)的活力,借以防止细胞因自溶而死亡。因为在细胞正常分裂时,自溶素可使旧壁适度水解并促使新壁不断插入,而当其活力过强时,则细菌会因细胞壁迅速水解而死亡。

10、革兰氏阴性细菌的细胞壁

(1)肽聚糖

它的肽聚糖埋藏在外膜层之内,是仅由1~2层肽聚糖网状分子组成的薄层(2~3nm),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。

四肽尾的第3个氨基酸不是L-lys,而是内消旋二氨基庚二酸(m-DAP),一种只有在原核微生物细胞壁上才有的氨基酸。

没有特殊的肽桥,其前后两个单体间的连接仅通过甲四肽尾的第4个氨基酸——D-ala的羧基与乙四肽尾的第3个氨基酸——mDAP的氨基直接相连,只形成较为疏稀、机械强度较差的肽聚糖网套。

(2)外膜

位于革兰氏阴性细菌细胞壁外层,由脂多糖、磷脂和脂蛋白等若干种蛋白质组成的膜,有时也称为外壁。

a 脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)

位于革兰氏阴性细菌细胞壁最外层的一层较厚(8~10nm)的类脂多糖类物质,由类脂A、核心多糖(core polysaccharide)和O-特异侧链(O-specific side chain,或称O-多糖或O-抗原)三部分组成。

Man, mannose, 甘露糖

Abe, abequose, β-脱氧岩藻糖

Rha, rhamnose,鼠李糖

Gal, galactose, 半乳糖

Glu, glucose, 葡萄糖

GluNac, N-acetylglucosamine, N-乙酰葡萄糖胺

Hep, heptoses,庚糖

KDO, 2-keto-3-deoxyotonate, 2-酮-3-脱氧辛酮酸

脂多糖的主要功能

①LPS结构的多变,决定了革兰氏阴性细菌细胞表面抗原决定簇的多样性;

②因其负电荷较强,故与磷壁酸相似,也有吸附Mg2+、Ca2+等阳离子以提高其在细胞表面浓度的作用;

③类脂A是革兰氏阴性细菌致病物质——内毒素的物质基础;

④是许多噬菌体在细胞表面的吸附受体;

⑤具有控制某些物质进出细胞的部分选择性屏障功能;可透过若干种较小的分子(嘌呤、嘧啶、双糖、肽类和氨基酸等),但能阻拦溶菌酶、抗生素(青霉素等)、去污剂和某些染料等较大分子进入细胞膜。

b 外膜蛋白(outer membrane protein)

嵌合在LPS和磷脂层外膜上的蛋白。有20余种,但多数功能尚不清楚。

孔蛋白(porins)是由三个相同分子量(36000)蛋白亚基组成的一种三聚体跨膜蛋白,中间有一直径约1nm的孔道,通过孔的开闭,可对进入外膜层的物质进行选择。

非特异性孔蛋白:可通过分子量小于800~900的任何亲水性分子

特异性孔蛋白:只容许一种或少数几种相关物质通过,如维生素B12和核苷酸等。

C 周质空间(periplasmic space, periplasm)

又称壁膜间隙。在革兰氏阴性细菌中,一般指其外膜与细胞膜之间的狭窄空间(宽约

12~15nm),呈胶状。

周质空间是进出细胞的物质的重要中转站和反应场所

在周质空间中,存在着多种周质蛋白(periplasmic proteins):水解酶类;合成酶类;结合蛋白;受体蛋白;

周质空间:壁膜间隙,也有观点认为革兰氏阳性细菌中同样存在。

11、古细菌的细胞壁特点

在古生菌中,与真细菌类似功能但化学成分差别甚大的细胞壁。已研究过的一些古生菌,它们细胞壁中没有真正的肽聚糖,而是由多糖(假肽聚糖)、糖蛋白或蛋白质构成的。因此,古生菌类群细胞壁成份多样,差异大。

(1)假肽聚糖(pseudopeptidoglycan)细胞壁:代表菌——甲烷杆菌属( Methanobacterium )。(2)独特多糖细胞壁:代表菌——甲烷八叠球菌( Methanosarcina )

(3)硫酸化多糖细胞壁:代表菌——盐球菌(Halococcus)

(4)糖蛋白(glycoprotein):代表菌——盐杆菌属( Halobacterium)

(5)蛋白质细胞壁:有的是由几种不同蛋白组成,如甲烷球菌( Methanococcus )和甲烷微菌( Methanomicrobium );有的则由同种蛋白的许多亚基组成,甲烷螺菌属

( Methanospirillum )。

12、缺壁细菌

缺壁突变—L-型细菌

实验室或

宿主体内形成基本去尽-原生质体(G+)

缺壁细菌人工去壁

部分去除—球状体(G-)

在自然界长期进化中形成——支原体

(1)L型细菌(L-form of bacteria):细菌在某些环境条件下(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陷变异型。

因英国李斯德(Lister)预防研究所首先发现而得名(1935年,念珠状链杆菌Streptobacillus moniliformis)

大肠杆菌、变形杆菌、葡萄球菌、链球菌、分枝杆菌和霍乱弧菌等20多种细菌中均有发现,被认为可能与针对细胞壁的抗菌治疗有关。

特点:没有完整而坚韧的细胞壁,细胞呈多形态;有些能通过细菌滤器,故又称“滤过型细菌”;对渗透敏感,在固体培养基上形成“油煎蛋”似的小菌落(直径在0.1mm左右);(2)原生质体(protoplast)

在人为条件下,用溶菌酶处理或在含青霉素的培养基中培养而抑制新生细胞壁合成而形成的仅由一层细胞膜包裹的,圆球形、对渗透压变化敏感的细胞,一般由革兰氏阳性细菌形成。特点:对环境条件变化敏感,低渗透压、振荡、离心甚至通气等都易引起其破裂;

比正常有细胞壁的细菌更易导入外源遗传物质,是研究遗传规律和进行原生质体育种的良好实验材料。

(3)球状体(sphaeroplast) ,又称原生质球

采用上述同样方法,针对革兰氏阴性细菌处理后而获得的残留部分细胞壁(外壁层)的球形体。与原生质体相比,它对外界环境具有一定的抗性,可在普通培养基上生长。

(4)枝原体(Mycoplasma)

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。因它的细胞膜中含有一般原核生物所没有的甾醇,所以即使缺乏细胞壁,其细胞膜仍有较高的机械强度。

13、细菌细胞膜的特点

细胞质膜是紧贴在细胞壁内侧、包围着细胞质的一层柔软、脆弱、富有弹性的半透性薄膜,厚约7~8nm,由磷脂(占20%~30%)和蛋白质(占50%~70%)组成。膜蛋白包括具运输功能的整合蛋白)或内嵌蛋白;具有酶促作用的周边蛋白或膜外蛋白等。细菌细胞膜是一个重要的代谢活动中心,其膜蛋白约占细菌细胞膜的50%~70%,比任何一种生物膜都高,而且种类也多。真核生物细胞膜中一般含有胆固醇等甾醇,含量为5%-25%。原核生物与真核生物的最大区别就是其细胞膜中一般不含胆固醇,而是含有(hopanoid)。由磷脂分子形成的双分子膜中加入甾醇类物质可以提高膜的稳定性

14、细菌细胞膜的生理功能

①选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送;

②是维持细胞内正常渗透压的屏障;

③合成细胞壁和糖被的各种组分(肽聚糖、磷壁酸、LPS、荚膜多糖等)的重要基地;

④膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系,是细胞的产能场所;

⑤是鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位.

15、古生菌的细胞质膜——重点在于其独特性和多样性

在本质上也是由磷脂组成,但它比真细菌或真核生物具有更明显的多样性。

①亲水头(甘油)与疏水尾(烃链)间是通过醚键而不是酯键连接的;

②组成疏水尾的长链烃是异戊二烯的重复单位(如四聚体植烷、六聚体鲨烯等),它与亲水头通过醚键连接成甘油二醚(glycerol diether)或二甘油四醚(diglycerol tetraether)等,而在真细菌或真核生物中的疏水尾则是脂肪酸;

③古生菌的细胞质膜中存在着独特的单分子层膜或单、双分子层混合膜,而真细菌或真核生物的细胞质膜都是双分子层。具体地说,当磷脂为二甘油四醚时,连接两端两个甘油分子间的两个植烷(phytanyl)侧链间会发生共价结合,形成了二植烷(diphytanyl),这时就形成了独特的单分子层膜(图3-12)。目前发现,单分子层膜多存在于嗜高温的古生菌中,其原因可能是这种膜的机械强度要比双分子层质膜更高。

④在甘油的3C分子上,可连接多种与真细菌和真核生物细胞质膜上不同的基团,如磷酸酯基、硫酸酯基以及多种糖基等。

⑤细胞质膜上含多种独特脂类。仅嗜盐菌类即已发现有细菌红素(bacterioruberin)、α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、番茄红素、视黄醛[(retinal),可与蛋白质结合成视紫红质(bacteriorhodopsin)]和萘醌等。

16、细胞内储存物与其存在的意义

①聚-β-羟丁酸(poly-β-hydroxybutyrate, PHB),类脂性质的碳源类贮藏物。它无毒、可塑、易降解,被认为是生产医用塑料、生物降解塑料的良好原料。

②多糖类贮藏物,包括糖原颗粒和淀粉颗粒。在真细菌中以糖原为多,糖原颗粒较小,不染色时需用电镜观察,用碘液染成褐色,可在光学显微镜下看到。有的细菌积累淀粉粒,用碘液染成深兰色。

③异染粒(metachromatic granules),是无机偏磷酸的聚合物,一般在富磷的环境下形成,贮藏磷元素和能量,并可降低细胞的渗透压,用美兰或者甲苯胺兰染色可呈现紫红色而得名。

④藻青素(cyanophycin),一种内源性氮源贮藏物,同时还兼有贮存能源的作用,通常存在于蓝细菌中。

⑤硫粒(sulfur globules),在环境中还原性硫素丰富时,很多真细菌在氧化H2S,硫代硫酸盐时,常在细胞内形成折光性很强的硫粒,积累硫元素。当环境中环境中还原性硫缺乏时,可被细菌重新利用作能源。

微生物储藏物的特点及生理功能:

①不同微生物其储藏性内含物不同.例如厌气性梭状芽孢杆菌只含PHB,大肠杆菌只储藏糖原,但有些光和细菌二者兼有;

②微生物合理利用营养物质的一种调节方式. 当环境中缺乏能源而碳源丰富时,细胞内就储藏较多的碳源类内含物,甚至达到细胞干重的50%,如果把这样的细胞移入有氮的培养基时,这些储藏物将被作为碳源和能源而用于合成反应。

③储藏物以多聚体的形式存在,有利于维持细胞内环境的平衡,避免不适合的pH,渗透压等的危害。例如羟基丁酸分子呈酸性,而当其聚合成聚-β-羟丁酸(PHB)就成为中性脂肪酸了,这样便能维持细胞内中性环境,避免菌体内酸性增高。

④储藏物在细菌细胞中大量积累,还可以被人们利用。

17、细菌芽孢

(1)基本概念:某些细菌在其生长发育后期,在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体,称为芽孢(endospore或spore,偶译“内生孢子”)。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。

(2)芽孢的构造

(3)芽孢的形成与萌发

芽孢形成的7个阶段:轴丝形成;隔膜形成,产生前孢子;前孢子被吞没,双层膜形成,抗辐射力提高;皮层形成;芽孢衣形成;孢衣完成,折光性和抗热性增强-芽孢成熟;芽孢囊裂解,成熟芽孢释放。

由休眠状态的芽孢变成营养状态细菌的过程,称为芽孢的萌发。包括活化(activation)、出芽(germination)和生长(outgrowth)3个阶段。

4)芽孢的耐热机制

渗透调节皮层膨胀学说:芽孢衣对多价阳离子和水分的透性很差,皮层的离子强度很高,产生极高的渗透压夺取芽孢核心的水分,结果造成皮层的充分膨胀。皮层含水量约70%,核心部分的细胞质高度失水含水量极低(10%~25%),因此,具极强的耐热性。

其他学说:

针对在芽孢形成过程中会合成大量的为营养细胞所没有的DPA-Ca,不少学者提出Ca2+与DPA的螯合作用会使芽孢中的生物大分子形成一种稳定而耐热性强的凝胶。

总之,有关芽孢耐热机制是一个重要的有待进一步深入研究的基础理论问题。

5)伴孢晶体(parasporal crystal)

少数芽孢杆菌,例如苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)在其形成芽孢的同时,会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体——δ内毒素,称为伴孢晶体。它的干重可达芽孢囊重的30%左右,由18种氨基酸组成。由于伴孢晶体对200多种昆虫尤其是鳞翅目的幼虫有毒杀作用。

6)芽孢研究意义

①芽孢的有无、形态、大小和着生位置是细菌分类、鉴定中的重要形态学指标

②利用芽孢的耐热特性,提高芽孢产生菌的筛选效率

③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;

芽孢菌的长期保藏

④芽孢是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。肉毒梭菌(Clostridium botulinum)产生肉毒素,pH>7.0时在100℃下要煮沸5.0~9.5h;115℃下进行加压蒸汽灭菌,需10~40min才能杀灭;121℃下则仅需10min。这就要求食品加工厂在对肉类罐头进行灭菌时,应掌握在121℃下维持20min以上。

破伤风梭菌(Clostridium tetani)产生破伤风毒素,121℃灭菌10min或115℃下灭菌30min才可。

18、糖被

包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质,称为糖被。糖被按其有无固定层次、层次厚薄又可细分为荚膜、微荚膜、粘液层和菌胶团

糖被的化学成分:

荚膜的功能

①保护作用:?其上大量极性基团可保护菌体免受干旱损伤;

?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;

?作为透性屏障或(和)离子交换系统,可保护细菌免受重金属离子的毒害;

②贮藏养料,以备营养缺乏时重新利用;

③表面附着作用

细菌糖被的研究意义

①糖被的有无及其性质的不同可用于菌种鉴定

②葡聚糖制备“代血浆”或葡聚糖生化试剂(如“Sephadex”);

③黄原胶(xanthan或Xc,又称黄杆胶,野油菜黄单胞菌(Xanthomonas campestris)的胞外多糖,可用于石油开采、印染、食品等工业中;

④产生菌胶团的细菌在污水的微生物处理过程中具有分解、吸附和沉降有害物质的作用(活性污泥)。

⑤有些细菌的糖被也可对人类带来不利的影响。

19、鞭毛

(1)鞭毛: 生长在某些细菌体表的长丝状、波曲的蛋白质附属物,数目为一至数十条,具有运动功能。鞭毛的有无和着生方式具有十分重要的分类学意义:单端鞭毛;端生丛毛;两端生鞭毛;周生鞭毛。P60

(2)观察和判断细菌鞭毛的方法:

①电子显微镜直接观察

②光学显微镜下观察:鞭毛染色和暗视野显微镜

③根据培养特征判断:半固体穿刺、菌落(菌苔)形态

(3)鞭毛的结构:

由基体、鞭毛钩和鞭毛丝三部分组成。革兰氏阳性细菌基体:L, P 和S-M环;革兰氏阴性细菌基体:S-M环。在S-M环下方的Fli蛋白,起开关作用,控制鞭毛正转或者逆转,在

S-M环旁侧的Mot蛋白,通过消耗能量,驱动S-M环的快速旋转。马达能量来源:细胞膜上的质子势。

鞭毛的生长方式是在其顶部延伸;鞭毛蛋白亚基螺旋状缠绕而成,每周为8~10个亚基。20、放线菌的基本概念

放线菌(Actinomycetes)是具有菌丝、以孢子进行繁殖、高G+C/mol%(60-72)、革兰氏染色阳性的一类原核微生物。

21、放线菌的形态与结构

单细胞,大多由分枝发达的菌丝组成;菌丝直径与杆菌类似,约1mm;细胞壁组成与细菌类似,绝大多数革兰氏染色阳性;细胞的结构与细菌基本相同,

按形态和功能可分为营养菌丝、气生菌丝和孢子丝三种。

1、营养菌丝(基内菌丝, 基丝, 初级菌丝体):匍匐生长于培养基内,吸收营养,一般无隔膜,不断裂,直径0.2-0.8 mm,长度差别很大,有的可产生色素。

2、气生菌丝(二级菌丝体):营养菌丝发育到一定阶段,伸向空间形成气生菌丝,叠生于营养菌丝上,可覆盖整个菌落表面。在光学显微镜下观察,颜色较深,直径较粗(1-1.4 mm),有的产色素。

3、孢子丝:气生菌丝发育到一定阶段,其上可分化出形成孢子的菌丝,即孢子丝,又称产孢丝或繁殖菌丝。孢子丝形状和排列方式因种而异,常被作为对放线菌进行分类的依据。绝大部分菌具有生长发育良好的菌丝体,以孢子进行繁殖,菌落特征类似于霉菌。

4、孢子:孢子形状有圆形、椭圆形、杆状或柱形, 不稳定;孢子表面形状: 光滑、瘤状、鳞片状、刺状、毛发状,稳定。孢子的形状、颜色和表面纹饰是分类的特征之一。

22、放线菌的生长与繁殖

孢子在适宜的条件下萌发,长出1-3个芽管,形成营养菌丝,渐次分化出气生菌丝和繁殖菌丝(孢子丝),孢子丝释放孢子。

23、放线菌的菌落形态

能产生大量分枝和气生菌丝的菌种(如链霉菌)菌落质地致密,与培养基结合紧密,小而不蔓延,不易挑起或挑起后不易破碎。丝绒状,粉末状。

不能产生大量菌丝体的菌种(如诺卡氏菌)粘着力差,粉质,针挑起易粉碎

24、放线菌的分布特点及与人类的关系

①放线菌常以孢子或菌丝状态极其广泛地存在于自然界,土壤中最多,其代谢产物使土壤具有特殊的泥腥味。

②能产生大量的、种类繁多的抗生素(抗生素8000多种, 其中80%是由放线菌产生, 放线

菌产生的90%由链霉菌产生).

③有的放线菌可用于生产维生素、酶制制;此外,在甾体转化、石油脱蜡、烃类发酵、污水处理等方面也有应用.

④少数寄生型放线菌可引起人、动物(如皮肤、脑、肺和脚部感染)、植物(如马铃薯和甜菜的疮痂病)的疾病。

25、蓝细菌的基本概念

蓝藻或蓝绿藻(blue-green algae),分布广泛,是一类含有叶绿素a、能以水作为供氢体和电子供体、通过产氧型光合作用将光能转变成化学能、同化CO2为有机物质的光合细菌。

以前曾归于藻类,因为它和高等植物一样具有光和色素----叶绿素a,能进行产氧型光合作用。原核,无叶绿体,70S核糖体,细胞壁中有肽聚糖(对溶菌酶敏感)。

其形态学特点:

1)具有原核生物的典型细胞结构,细胞壁构造相似于Gˉ菌;

2)形态差异极大,有球状、杆状和丝状等形态;

3)细胞中含有叶绿素a,存在于丰富的内膜系统上,进行产氧型光合作用;

4)许多水生种类细胞质中有气泡,使菌体漂浮,保持在光线最充足的地方,以利光合作用。5)无鞭毛,但能在固体表面滑行,趋光性。

6)分泌粘液层、荚膜或形成鞘衣,因此具有强的抗干旱能力。

7)细胞中常有各种贮存物:糖原,聚磷酸盐,PHB,氮源(藻青素)。

8)细胞的几种特化形式。

蓝细菌细胞的几种特化形式

异形胞(heterocyst):一般存在于成丝状生长的种类中,位于细胞链的中间或末端,数目少而不定。光学显微镜下壁厚、色浅、多少中空的细胞,与邻近细胞间有孔道相同。固氮场所。静息孢子:厚壁细胞,休眠构造,可以萌发成营养体。

链丝段(hormogonia):长形细胞断裂而成的短片段,具有繁殖功能。

26、支原体、立克次氏体和衣原体

支原体(Mycoplasma),立克次氏体(Rickettsia),衣原体(Chlamydia),革兰氏阴性细菌,其大小和特性均介于通常的细菌与病毒之间。

(1)支原体(Mycoplasma)

不具细胞壁,只有细胞膜,细胞柔软;滤过性;对渗透压敏感(但其抗性大于去细胞壁的原生质体);形态多变,小球状?丝状;非常小,150nm~300nm,勉强可在光学显微镜下看到;细胞膜上有甾醇;可以自主生长(人工培养基可培养), 菌落“油煎蛋”形,小(?= 0.1~1mm);除肺炎支原体外,支原体一般不使人致病,但较多的支原体能引起牲畜、家禽和作物的病害。(2)立克次氏体(Rickettsia)

体内酶系不完全,是一类严格的活细胞内寄生的原核微生物;CW呈Gˉ反应;细胞球状、球杆状,大小为0.3-0.6×0.8-2um, 光学显微镜下可见;无滤过性。

立克次氏体主要以节肢动物(虱、蜱、螨等)为媒介,寄生在它们的消化道表皮细胞中,然后通过节肢动物叮咬和排泄物传播给人和其他动物。有的立克次氏体能引起人类的流行性斑疹伤寒、恙虫热、Q热等严重疾病,而且立克次氏体大多是人兽共患病原体。

(3)衣原体(Chlamydia)

介于立克次氏体与病毒之间,能通过细菌滤器,专性活细胞内寄生的一类原核微生物。过去误认为“大病毒”,但它们的生物学特性更接近细菌而不同于病毒(细胞结构,同时含有DNA和RNA)。

体内缺乏产能系统,专性活细胞内寄生的一类原核微生物,又称能量寄生物;CW呈Gˉ反应;细胞呈球形或椭圆形,直径0.2-0.3 um,有滤过性;在宿主细胞内生长繁殖具有独特的

生活周期,即存在原体和始体两种形态。

衣原体广泛寄生于人类、哺乳动物及鸟类,仅少数致病,如人的沙眼衣原体,鸟的鹦鹉热衣原体。有的还是人兽共患的病原体。1956年,我国微生物学家汤飞凡等应用鸡胚卵黄囊接种法,在国际上首先成功地分离培养出沙眼衣原体。现衣原体可用多种细胞培养。

支原体、立克次氏体、衣原体与细菌、病毒的比较

特征细菌支原体立克次氏体衣原体病毒

直径(μm) 0.5-0.2 0.2-0.25 0.2-0.5 0.2-0.3 <0.25

可见性光学显微镜光镜勉强可见光学显微镜光镜勉强可见电子显微镜

过滤性不能过滤能过滤不能过滤能过滤能过滤

革兰氏染色阳性或阴性阴性阴性阴性无

细胞壁有坚韧的细胞壁缺与细菌相似与细菌相似无细胞结构

繁殖方式二均分裂二均分裂二均分裂二均分裂复制

培养方法人工培养基人工培养基宿主细胞宿主细胞宿主细胞

核酸种类DNA和RNA DNA和RNA DNA和RNA DNA和RNA DNA或RNA

核糖体有有有有无

大分子合成有有进行进行只利用宿主机器产生ATP系统有有有无无

增殖过程中结

保持保持保持保持失去构的完整性

入侵方式多样直接昆虫媒介不清楚决定宿主细胞性质

对抗生素敏感敏感(青霉素例外) 敏感敏感不敏感

对干扰素某些菌敏感不敏感有的敏感有的敏感敏感

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