微生物第1-4章

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生孢子(conidia),孢子丝的形态和在气生菌丝上排列方式因种而异。 二、放线菌的繁殖方式

放线菌的繁殖有两种方式:一种是菌丝不断伸长、分支,每一脱落的菌丝片断在合适的条件下,均可长成新的菌丝体;而重要的方式则是形成分生孢子,通过横隔分裂形成的分生孢子散落在适宜的环境中可萌发形成新的菌丝体。 三、放线菌的菌落特征

放线菌的菌落与细菌的菌落明显不同,它干燥、多皱、不透明;因基内菌丝长在培养基内,故与培养基结合牢固,不易挑起,边缘凹陷;表面常为质地紧密的丝绒状,上有颜色各异的粉末状孢子;因菌丝可分泌色素,所以培养基的正反面颜色常常不同。

第三节、蓝细菌

蓝细菌(cyanobacteria)曾被称为蓝绿藻。

蓝细菌的分布极为广泛,生态多样,是有名的“先锋生物”、“生物中的拓荒者”的美誉。 蓝细菌形态多样,已知有单细胞和丝状体两种形体;其细胞的大小差异十分明显,最小的细胞直径只有0.5-1μm,如聚球蓝细菌属(Synechococcus),与典型细菌大小相近,最大的可达60μm,如巨颤蓝细菌(Oscillatoria)。

蓝细菌的细胞结构,与革兰氏阴性细菌相似。许多蓝细菌可向细胞外分泌大量粘液,使蓝细菌可借此滑行,同时也使成群的细胞或丝状体结合成团,形成肉眼可见的巨大的群体。

蓝细菌进行光合作用的部位是类囊体(thylakoids),有多层膜片相叠而成。类囊体靠近细胞膜,在其膜上分布着叶绿素a、藻胆素(phycobilins)[或称为藻胆蛋白色素(biliprotein pigments)]. 藻胆素为蓝细菌所特有,在光合作用中起辅助色素的作用。它又包括藻青蛋白(phyocyanins)和藻红蛋白(phycoerythrin),前者为蓝色,光吸收最大值在250nm左右,与叶绿素a一起使蓝细菌呈现独特的蓝色;后者光吸收最大值在550nm左右,使某些蓝细菌呈现红色或棕色。

在许多蓝细菌的细胞质中有气泡,它可使细胞漂浮到光线最合适的地方,以利于光合作用。有些蓝细菌可形成圆形的异形胞(heterocyst),在光学显微镜下可清楚地观察到,壁厚,色浅,是蓝细菌固氮的场所。

在丝状蓝细菌中,丝状体可形成链丝段(hormogonia), 即长的细胞断裂而成的短片段,具有繁殖功能。有些种可形成静息孢子(akinete),壁厚,具有保护功能。

第四节、古细菌

上个世纪70年代,分子生物学方法用于生物进化和系统分类,并取得显著成果。Woese对60多种细菌的16SrRNA进行了序列分析,发现产甲烷细菌的16SrRNA与已熟悉的细菌的并不接近,因此,Woese 等人提出了古细菌(archaeobacteria)的概念(后改称古生菌)。随后又测定了包括真核生物在内的大量菌株的16SrRNA,发现极端嗜盐菌、极端嗜热菌与产甲烷细菌一样,具有既不同于其它细菌又不同于真核生物的序列,而三者之间却有着许多共

同的特征,于是将生物划分为三个域,即古生菌(Archaeobacteria)域、真细菌(Eubacteria)域和真核生物(Eucaryotes)域。

和真细菌(Bacteria)相比,古生菌有着显著的不同:

(1)细胞壁成分独特、多样,有的含蛋白质、有的含杂多糖,有的类似于肽聚糖(“假肽聚糖”),但无论如何,它们都不含胞壁酸、D型氨基酸和二氨基庚二酸。

(2)细胞膜成分的独特,在古生菌的细胞膜,甘油以醚键与异戊二烯(isoprenoid)类的烃类化合物或植烷甘油醚(phytanyl glycerol ethers)相连,而不像真细菌中,甘油以酯键与脂肪酸相连。

(3)16SrRNA序列既不同于真细菌又不同于真核生物。

(4)蛋白质合成过程中的第一个氨基酸是甲硫氨酸,与真核生物相同,有别于真细菌的甲酰甲硫氨酸。

(5)对作用于真细菌的抗生素如青霉素、头孢霉素、D-丝氨酸等不敏感;对真细菌翻译有抑制作用的氯霉素亦不敏感,而对真核生物有抑制作用的白喉毒素却敏感。`

(6)在形态上,有真细菌所不曾具有的形状,如叶片状、盘状。 (7)在呼吸类型上,比真细菌单调,一般是严格厌氧菌。 (8)生活在极端环境中,如高温、高盐等。

有的古生菌目前还不能获得纯培养,只能从自然环境中提取细胞的DNA,进行核酸杂交来确定其类别。下面将简单介绍4个类群。 (一)产甲烷古生菌

产甲烷古生菌是一群严格厌氧的微生物,主要分布在水底、瘤胃和厌氧消化器等与氧隔绝的环境中,以CO2为碳源,利用H2作为还原剂,还原CO2生成CH4,并获得能量。 (二)极端嗜盐古生菌

普遍分布在高盐环境,如含盐量很高的盐湖、池塘、晒盐场、高盐食物表面等。 所有极端嗜盐古生菌生长需要大量的Na+,这与其保持细胞壁的完整及独特的产ATP方式有关。极端嗜盐菌的ATP产生是由光介导,并与H+ -ATP泵相偶联的,在这个过程中紫膜必不可少。在光照厌氧条件下,极端嗜盐菌可合成细菌视紫红质(Bacteriorhodopsin,bR(类似动物眼睛感光细胞中的视紫红质),插入细胞膜。细菌视紫红质中的发色团视黄醛通常以全反式结构存在于膜内侧,它可被激发并随着光吸收暂时转变成顺式状态,同时质子转移到膜表面。接下来,细菌视紫红质松弛并在黑暗中吸收细胞质中的一个质子而转换为稳定的全反式异构体。再次光吸收、激发,转移H+。如此循环,形成膜上质子浓度差,产生电动势,从而催化ATP酶合成ATP(图1-23)。这种有细菌视紫红质参与的光介导ATP的合成,与光合细菌的光合作用有本质的区别。紫膜的这种特性,为人类开发 (三)超嗜热古生菌

超嗜热古生菌主要分布在地热区热的土壤或含元素硫、硫化物的水域中,可在100℃以

上生长,最适生长温度为80℃左右,也可在人工高热环境下生长,如地热动力装置沸腾的流出物中。

大多数超嗜热古生菌专性厌氧,化能异养或化能自养,以硫作为电子受体进行厌氧呼吸。元素S即可作为电子受体也可作为电子供体。已研究的超嗜热古生菌主要从火山地区分离,包括陆地和海洋。在形态上,具有多样性,除一般的杆状、球状外,还有其它不同形态,如热网菌属(Pyrodictium)为圆盘状、古生球菌属(Archaeoglobus)为不规则球状、硫化叶菌(Desulfurolobus)呈明显的叶状、隐蔽热网菌细胞高度多变等。 (四)、无细胞壁的古生菌---热原体属

热原体很象支原体,无细胞壁,细胞膜中的脂多糖是带有甘露糖和葡萄糖单位的四醚类脂,同时还含有糖蛋白,但无固醇类物质,如此质膜使热原体在热、酸、渗透压的条件下保持稳定性。细胞大小变化较大,直径从0.2μm到1.5μm,具有多根鞭毛,可运动。目前已知的热原体的三个属为:嗜酸热原体(Thermoplasma acidophilus)、氧化硫热原体(T.thiooxidans)和火山热原体(T.volcanium)。

第五节 其它原核微生物

下表清楚的表明了支原体、衣原体、立克次氏体的特性及与细菌、病毒的主要区别。

表1-12细菌、支原体、衣原体、立克次氏体、病毒的比较

特 性 细 菌 支 原 体 立克次氏体 衣 原 体 病 毒

可见性 光学显微镜 光学显微镜勉强可见 光学显微镜 光学显微镜勉强可见 电子显微镜

滤过性 不能滤过 可滤过 不能滤过 可滤过 可滤过

革兰氏反应 阴性或阳性 阴性 阴性 阴性 无

细胞壁 有坚韧细胞壁 无细胞壁 与细菌相似 与细菌相似 无细胞结构

繁殖方式 裂殖 裂殖 裂殖 裂殖 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,70S 有,70S 有,70S 有,70S 无 大分子合成 有 有 进行 进行 只利用宿主的合成机构

产生ATP系统 有 有 有 无 无

增殖过程中的 保持 保持 保持 保持 失去

结构的完整性

入侵方式 多样 直接 昆虫媒介 不清楚 取决于宿主细胞的性质

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

思考题:

1、请举例说明微生物与我们生活关系密切?

2、什么是革兰氏染色法?它的主要步骤是什么?哪一步是最关键的?为什么? 3、试述革兰氏染色的机制及其重要意义?

4、革兰氏阳性及革兰氏阴性细菌细胞壁的肽聚糖结构有何不同? 5、什么是荚膜?其化学成分是什么?有何实践意义? 6、常用的证明鞭毛存在的方法?

7、什么是芽孢?其有何特性?什么是伴孢晶体?它在何种菌中产生?有何实践意义? 8、什么是菌落?试比较细菌和放线菌菌落的异同。

第二章 真核微生物

教学目的和要求:通过本章的学习使学生掌握什么是真核微生物,以及酵母、霉菌的细胞形态、结构,繁殖方式等。

重点和难点:重点是酵母菌、霉菌的细胞形态、结构、繁殖方式、菌落特征。难点是如何区分细菌、放线菌、酵母菌和霉菌的菌落。

教学方法:教师主讲,让学生自主总结前后知识的连贯性。 教学效果追记:

通过提问“酒是什么造出来的吗?酱、酱油等是怎样造成出来的吗?见过老太太做腐乳、甜酒吗?吃过蘑菇吗?见过食用菌的栽培吗?”等实际生活中的问题,使学生对真核微生物有大概的认识,增加学生学习的兴趣。

真核微生物的基本特征:有明显的核,核膜将其与细胞质分开真核微生物包括真菌、藻类和原生动物。所有真菌都是有机营养型,藻类为无机营养型的光合生物

真菌细胞都有细胞壁,细胞壁成分大都以几丁质为住主,部分低等真菌细胞壁成分以纤维素为主,原生动物无细胞壁真菌大都为分枝丝状即霉菌,少数为单细胞如酵母。 第一节 霉菌

霉菌是丝状真菌的俗称,意思是可引起物品的霉变,通常指那些菌丝体发达但是又不产生大型肉质子实体的真菌。

害处:病原菌,霉变;毒素;

益处:分解者,产生次生代谢物质;食品制造;良好的试验材料,如Neurospora crassa粗糙脉孢霉 Aspergillus nidulans构巢曲霉。 一、霉菌的形态结构

霉菌营养体的基本单位是:菌丝(hypha,hyphae),其直径通常为2~10nm,比细菌和放线菌的细胞约粗10倍。

真菌菌丝是否存在隔膜,可以分为两种:无隔膜菌丝和有隔膜菌丝。无隔膜菌丝为含多

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