环境中的微生物(细菌).ppt
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第二章第二章环境中的微生物环境中的微生物主要内容第一节第一节微生物类群与生物三域微生物类群与生物三域第二节第二节真细菌真细菌第三节第三节古细菌古细菌第四节第四节真菌真菌第五节藻类(自学)和原生动物第五节藻类(自学)和原生动物第六节第六节非细胞型微生物(自学)非细胞型微生物(自学)第七节第七节微生物的分类、鉴定和保藏微生物的分类、鉴定和保藏一、微生物及其类群一、微生物及其类群细小的肉眼看不见的生物称细小的肉眼看不见的生物称微生物微生物。
非细胞生物非细胞生物原核生物原核生物部分真核生物(真菌、藻类、原生动物)部分真核生物(真菌、藻类、原生动物)微生物微生物第一节第一节微生物类群与生物三域微生物类群与生物三域11、特征序列或序列印记(、特征序列或序列印记(signaturesequencesignaturesequence)通过对通过对rRNA全序列资料的分析比较(特别是全序列资料的分析比较(特别是采用计算机)发现的在不同种群水平上的特采用计算机)发现的在不同种群水平上的特异特征性寡核苷酸序列,或异特征性寡核苷酸序列,或在某些特定的序在某些特定的序列位点上出现的单碱基印记。
列位点上出现的单碱基印记。
特征序列特征序列有助于有助于迅速确定某种微生物的迅速确定某种微生物的分类归属,或建立新的分类单位。
分类归属,或建立新的分类单位。
二、生物三域特征二、生物三域特征2、系统发育树(phylogenetictree)通过比较通过比较生物大分子序列差异的数值构建的系统生物大分子序列差异的数值构建的系统树称为分子系统树,其特点是树称为分子系统树,其特点是用一种树状分枝的图型用一种树状分枝的图型来概括各种来概括各种(类类)生物之间的亲缘关生物之间的亲缘关系。
系。
16SrRNA系统发育树3、建立16SrRNA系统发育树的意义a)使生物进化的研究范围真正覆盖所有生物类群;)使生物进化的研究范围真正覆盖所有生物类群;传统生物进化研究主要基于复杂的形态学和化石记载,因此多限传统生物进化研究主要基于复杂的形态学和化石记载,因此多限于研究后生生物,而后者仅占整个生物进化历程的于研究后生生物,而后者仅占整个生物进化历程的1/5b)提出了一种全新的正确衡量)提出了一种全新的正确衡量生物间系统发育关系的方法;生物间系统发育关系的方法;c)对探索生命起源及原始生命)对探索生命起源及原始生命的发育进程提供了线索和理论依的发育进程提供了线索和理论依据;据;d)突破了细菌分类仅靠形态学和生理生化特性的限制,)突破了细菌分类仅靠形态学和生理生化特性的限制,建立了全新的分类理论;建立了全新的分类理论;e)为微生物生物多样性和微生物生态学研究建立了全新)为微生物生物多样性和微生物生态学研究建立了全新的研究理论和研究方法,特别是不经培养直接对生态环境的研究理论和研究方法,特别是不经培养直接对生态环境中的微生物进中的微生物进行研究。
行研究。
4、三(界、三(界)域生物的主要特征域生物的主要特征三界理论虽然是根据三界理论虽然是根据16SrRNA16SrRNA序列的比较提出的,但其他特征的比序列的比较提出的,但其他特征的比较研究结果也在一定程度上支持了三较研究结果也在一定程度上支持了三界生物的划分。
界生物的划分。
生物三(界生物三(界)域:
古细菌、真细菌、真核生物域:
古细菌、真细菌、真核生物主要特征:
生物界的发育并不是一个由简单的原核生物发育到主要特征:
生物界的发育并不是一个由简单的原核生物发育到较完全和较复杂的整核生物的过程,明显存三个不同的基因较完全和较复杂的整核生物的过程,明显存三个不同的基因系统,它们几乎同时从某一起点各自发育而来。
系统,它们几乎同时从某一起点各自发育而来。
原核生物真核生物遗传物质和复制的组装DNA在细胞质中游离DNA在膜包围的核中,只有一个核仁只有一个染色体多于一个染色体,每个染色体是双拷贝(双倍体)DNA与类组蛋白连系DNA与组蛋白连系含有染色体外的遗传物质,称为质粒只在酵母中发现质粒在mRNA中没有发现内含子所有基因中都发现内含子细胞分裂以二等分裂方式,只有无性繁殖细胞分裂为有丝分裂遗传信息传递可通过接合、转导、转化发生遗传信息交换发生在有性繁殖过程,减数分裂导致产生单倍体细胞(配子),它们能融合。
细胞的组装质膜含有hopanoids、脂多糖和磷壁酸质膜含有固醇能量代谢与细胞质膜连系多数情况在线粒体中发生光合作用与细胞质中膜系统和泡囊连系藻类和植物细胞中存在叶绿体蛋白质合成和寻靶作用与内膜、粗糙内质网膜和高尔基体相连系有膜的泡囊如溶酶体和过氧化物酶体有微管骨架存在由一根蛋白鞭毛丝构成鞭毛鞭毛有9+2微管排列的复杂结构核糖体70S核糖体80S(线粒体和叶绿体的核糖体是70S)肽聚糖的细胞壁(只有真细菌有,古细菌中是不同的多聚体)多糖的细胞壁,一般或者是纤维素或者是几丁质11、细胞的大小和形状、细胞的大小和形状
(2)形状:
球状、杆状和螺旋状。
)形状:
球状、杆状和螺旋状。
(1)大小:
直径或宽度)大小:
直径或宽度0.5-2.0um真核细胞:
真核细胞:
2-200um.第二节真细菌一、细菌
(一)细菌的形态与大小细胞质细胞质纤纤毛毛鞭鞭毛毛核糖体核糖体细胞膜细胞膜细胞壁细胞壁荚荚膜膜
(二)细菌细胞结构与功能
(二)细菌细胞结构与功能细胞壁细胞壁细胞质细胞质质膜质膜原生质体原生质体基本结构基本结构特殊结构特殊结构鞭毛鞭毛芽孢芽孢荚膜荚膜细胞结构细胞结构细菌模式图细菌模式图1、细胞壁、细胞壁包在细菌细胞表面、内侧紧贴细胞包在细菌细胞表面、内侧紧贴细胞质膜的、较为坚韧、略具弹性的结构。
质膜的、较为坚韧、略具弹性的结构。
壁厚度壁厚度20-80nm(G+菌菌)10nm(G-菌菌)细胞质胞围细胞膜肽聚糖外膜
(二)细菌细胞结构与功能
(二)细菌细胞结构与功能细胞壁的功能:
细胞壁的功能:
保护作用、鞭毛运动的支点、细胞壁的化学成分与细菌的保护作用、鞭毛运动的支点、细胞壁的化学成分与细菌的抗原性、致病性及对噬菌体的敏感性有关抗原性、致病性及对噬菌体的敏感性有关
(1)革兰氏阳性菌的细胞壁革兰氏阳性菌的细胞壁化学组成:
化学组成:
肽聚糖(两种氨基糖肽聚糖(两种氨基糖+氨基酸组成的坚韧的多聚体结构)氨基酸组成的坚韧的多聚体结构)肽聚糖形成的网状结构肽聚糖形成的网状结构:
乙酰胞壁酸:
乙酰胞壁酸:
乙酰葡萄糖胺:
乙酰葡萄糖胺磷磷壁壁酸酸(teichoic-acid):
核糖醇(Ribitol)或甘油(Glyocerol)残基经由磷酸二键互相连接而成的多聚物携带负电荷,与维持细胞形态和某些酶活性所必需的阳离子结合,储存阳离子。
控制细胞的生长、调节细胞功能
(2)革兰氏阴性菌的细胞壁革兰氏阴性菌的细胞壁O侧链核心多糖类脂A磷脂OsidechainCorepolysaccharideLipidA脂多糖的化学结构低聚糖的重复单位庚糖、半乳糖、2酮基3脱氧辛酸脂化葡萄糖胺二糖PP-脂肪酸两两类细胞壁的特征比胞壁的特征比较特特征征GG+细菌菌GG细菌菌肽聚糖聚糖层厚厚层薄薄类脂脂极少极少脂多糖脂多糖外膜外膜缺缺有有壁壁质间隙隙很薄很薄较厚厚细胞状胞状态僵硬僵硬僵硬或柔僵硬或柔韧酸消化的效果酸消化的效果原生原生质体体原生原生质球球对染料和抗生素的敏感性染料和抗生素的敏感性很敏感很敏感中度敏感中度敏感革兰氏染色反应革兰氏染色反应(1884,丹麦,丹麦,GRAM)C.GramC.Gram丹麦医生丹麦医生步骤:
步骤:
涂片固定;涂片固定;结晶紫初染结晶紫初染1min1min;碘液媒染碘液媒染1min1min;95%95%乙醇脱色乙醇脱色0.5min0.5min;番红复染番红复染2min2min。
结果结果:
阳性菌阳性菌紫色;紫色;阴性菌阴性菌红色。
红色。
革革兰氏染色程序和氏染色程序和结果果步步骤方方法法结果果阳性阳性(G+)(G+)阴性阴性(G-)(G-)初初染染结晶紫晶紫30s30s紫紫色色紫紫色色媒染媒染剂碘液碘液30s30s仍仍为紫色紫色仍仍为紫色紫色脱脱色色95%95%乙醇乙醇101020s20s保持紫色保持紫色脱去紫色脱去紫色复复染染蕃蕃红(或复或复红)30)3060s60s仍仍显紫色紫色红色色(3)细胞壁缺陷型细菌)细胞壁缺陷型细菌原生质体:
革兰氏阳性细菌以溶菌酶或青霉素处理后失原生质体:
革兰氏阳性细菌以溶菌酶或青霉素处理后失去正常细胞壁的细胞去正常细胞壁的细胞原生质球:
利用上述方法部分去掉细胞壁后的细胞原生质球:
利用上述方法部分去掉细胞壁后的细胞细菌细菌L-型型:
由于基因突变所导致的细胞壁缺陷细菌细胞:
由于基因突变所导致的细胞壁缺陷细菌细胞周质间隙:
细胞壁和细胞膜之间的空间周质间隙:
细胞壁和细胞膜之间的空间2、细胞质膜及内膜系统细胞质膜及内膜系统
(1)细胞质膜:
细胞质膜:
质膜、细胞膜质膜、细胞膜a.质膜的组成及结构质膜的组成及结构组成:
是由磷脂分子和蛋白质组成。
组成:
是由磷脂分子和蛋白质组成。
结构:
结构:
HRPOOOOCH2CHCH2OOCCOOb.质膜的功能质膜的功能.渗透屏障的功能。
渗透屏障的功能。
.参与细胞壁的生物合成参与细胞壁的生物合成(载体脂类)载体脂类).参与能量的产生参与能量的产生(电子传导系统)电子传导系统)
(2)内膜系统内膜系统A中间体:
中间体:
(mesosome)存在于细胞质中一个或数个较大的、不规则的由细胞存在于细胞质中一个或数个较大的、不规则的由细胞质膜内陷而成的、管状的、囊状的物质。
类似真核细胞质膜内陷而成的、管状的、囊状的物质。
类似真核细胞线粒体的功能线粒体的功能B类囊体(类囊体(thylakoid):
蓝细菌细胞中蓝细菌细胞中单位膜组成的光合色素和有关酶单位膜组成的光合色素和有关酶组成的光合作用场所组成的光合作用场所C载色体(载色体(chromatophore):
非放氧光合细菌细胞色素、非放氧光合细菌细胞色素、酶和电子传递体组成的光合作用场所酶和电子传递体组成的光合作用场所3细胞质细胞质包含在细菌细胞质膜以内的所有部分称细胞质包含在细菌细胞质膜以内的所有部分称细胞质
(1)核蛋白体)核蛋白体(或核糖体):
直径(或核糖体):
直径10nm,沉降系数为,沉降系数为70s的颗粒,由核糖核酸的颗粒,由核糖核酸(RNA)和蛋白质组成。
和蛋白质组成。
功能:
蛋白质合成场所功能:
蛋白质合成场所
(2)细胞质内含物)细胞质内含物A气泡气泡(水生细菌)(水生细菌)B异染颗粒异染颗粒蓝色侵染呈紫红色。
化学本质偏磷酸盐的偏磷酸盐的聚合物聚合物。
功能功能功能功能磷源和能源性磷源和能源性磷源和能源性磷源和能源性贮藏物贮藏物贮藏物贮藏物(与生物脱磷有关)C聚聚-羟基丁酸羟基丁酸(简称(简称PHB)颗粒)颗粒功能功能功能功能能量的贮存物能量的贮存物能量的贮存物能量的贮存物;调调调调节节节节pHpHD糖原和淀粉粒糖原和淀粉粒E硫粒硫粒某些化能自养型化能自养型化能自养型化能自养型硫细菌硫细菌硫细菌硫细菌,贮存的能源物质能源物质能源物质能源物质,ww通常,一种细菌只含有一通常,一种细菌只含有一通常,一种细菌只含有一通常,一种细菌只含有一种或两种内含颗粒种或两种内含颗粒种或两种内含颗粒种或两种内含颗粒。
细菌菌细胞胞质中的内含物中的内含物内含物内含物存在于存在于组成成功能功能非非单位膜被包裹的位膜被包裹的聚聚-经基丁酸基丁酸许多多细菌菌主要是主要是PHBPHB贮备碳和能源碳和能源硫滴硫滴HH22SS氧化氧化细菌和紫硫光合菌和紫硫光合细菌菌液状硫液状硫能源能源气泡气泡许多水生多水生细菌菌罗纹蛋白膜蛋白膜浮力浮力羧基化体基化体自养自养细菌菌COCO22固定固定酶酶固定固定COCO22的部位的部位绿色体色体绿色光合色光合细菌菌类脂、蛋白、菌脂、蛋白、菌绿素素捕光中心捕光中心碳碳氢内含物内含物许多利用碳多利用碳氢化合物的化合物的细菌菌包裹在蛋白包裹在蛋白质壳中内含壳中内含物物能源能源磁石体磁石体许多水生多水生细菌菌磁磁铁颗粒粒趋磁性磁性无膜包裹的无膜包裹的多聚葡糖苷多聚
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- 环境 中的 微生物 细菌