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1、,细菌特殊结构,（1）鞭毛（flagellum，flagella）（2）菌毛（fimbria，fimbriae）（3）性毛（pili，pilus）（4）糖被（glycocalyx）（5）芽孢（spore，endospore）,细菌的特殊结构,1）概念,鞭毛（flagellum）,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”。,所有弧菌、螺菌和假单胞菌，约半数杆菌和少数球菌有鞭毛,哪些细菌有鞭毛呢？,鞭毛的着生方式,鞭毛着生方式,一根,周生,侧生,单端,双端,一根,一束,端生,一束,鞭毛(flagellum,复flagella),2）观察和判
2、断细菌鞭毛的方法,电子显微镜直接观察,鞭毛长度：1520m；直径：0.010.02m,光学显微镜下观察：鞭毛染色和暗视野显微镜,根据培养特征判断：半固体穿刺、菌落（菌苔）形态,Transmission Electron Micrograph of Escherichia coli O157:H7,Monotrichous Flagellum of Vibrio cholerae,The flagellum of a Gram-negative bacterium,细胞信号,马达定子,键钮,马达转子,G+菌鞭毛基体仅有S,M环,运动机制,鞭毛的运动机制是通过“栓菌”试验验证的。,鞭毛逆时针旋转推
3、动细菌向前运动；鞭毛顺时针旋转，菌体停止并翻滚（周生鞭毛菌）或改变运动方向（极生鞭毛菌，拉细胞代替了推细胞），然后回到逆时针旋转推动细菌向前运动。,细菌也可不通过鞭毛旋转来运动。蓝藻类细菌、粘细菌和一些支原体存在滑动的运动方式，这些细菌可以3m/s的速率沿着固体表面滑动。,1）速度快,鞭毛推动细菌运动的特点,2）细菌的趋避运动,鞭毛的功能是运动，这是原核生物实现其趋性（taxis），即趋向性的最有效方式。,化学趋避运动或趋化作用（chemotaxis）：细菌对某化学物质敏感，通过运动聚集于该物质的高浓度区域或低浓度区域。,光趋避运动或趋光性（phototaxis）：有的细菌能区别不同波长的光而
4、集中在一定波长光区内。,趋磁运动或趋磁性（magnetotaxis）：趋磁细菌根据磁场方向进行分布。,大肠杆菌鞭毛旋转可达270转/秒，弧菌平均可达1100转/秒。,菌毛(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。,每个细菌约有250300条菌毛。有菌毛的细菌一般以革兰氏阴性致病菌居多，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。,性毛(pili,单数pilus),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G-细菌的雄性菌株（即供体菌）
5、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。,糖被（glycocalyx）,概念：包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质。糖被按其有无固定层次、层次厚薄可细分：,荚膜,粘液层,菌胶团,2）糖被的特性,对染料亲和力低。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。,在固体培养基上形成表面湿润、粘液状的光滑型菌落，S型菌落。不产糖被的细菌形成表面干燥、粗糙的粗糙型菌落，即R型菌落。,在液体培养基中使培养液的粘度增加。,S型菌落,R型菌落,主要成分是多糖、多肽或蛋白质，尤以多糖居多。,糖被的应用,利,（1）菌
6、种鉴定：利用糖被物质的血清学反应,（2）制备生物医药制品（肠膜状明串珠菌的葡聚糖糖被）,（3）制备黄原胶：石油开采、印染、食品等工业,（4）污水处理：形成菌胶团的细菌（如生枝动胶菌）是 活性污泥中的主要微生物。,弊,（1）食品发粘变质,（2）污染发酵液，阻碍发酵的正常进行,（3）增强致病力,（4）发生龋齿,3）功能,保护细胞免受吞噬、免受干燥损伤贮藏养料；对细菌表面起渗透屏障作用；帮助细菌附着到物体表面；细菌间信号识别；堆积废物；,1）概念,芽孢（endospore）,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s
7、pore，偶译“内生孢子”）。,Vegetative cell,Sporulating cell,形态大小部位,2）芽孢的特点,A.抗逆性强（热、干燥、辐射等）生物界抗逆性最强的生命体。能否消灭芽孢是衡量各种消毒灭菌手段的最重要的指标。,C.芽孢是休眠体，不是繁殖体。在适宜的条件下可以重新转变成为营养态细胞,B.折光性强，不易着色（芽孢染色法）。,3）形成条件,A.菌种的遗传特性；,B.所需条件因种而异，即不同细菌形成芽孢有其最适条件（pH、溶氧、温度、营养、离子浓度和种类等）,4)形成芽孢的菌种,产芽孢的细菌多为G+杆菌，也有一些球菌,主要产芽孢菌：（好气性）芽孢杆菌属（Bacillus）（
8、厌气性）梭菌属(Clostridium)其它少数：芽孢八叠球菌属（球菌）芽孢乳杆菌属,芽孢,5）芽孢的形成与芽孢的萌发过程,6）芽孢萌发,活化：可由热刺激引起，开始发芽，芽孢休眠期破坏，芽孢膨胀、芽孢衣破裂和溶解，芽孢内容物释放出来，代谢活动增强，芽孢的耐热和其他抗性消失，折光缺失。出芽：许多营养物（如氨基酸和糖类）在芽孢活化后引发萌芽。生长：在营养环境里，萌发后的核心开始生长，芽孢原生质体形成新的物质，最终发育成一个不含芽孢的营养体细菌。,一个芽孢如没有被活化，在营养丰富的基质中也不会发芽。,萌发分3 个阶段:活化;出芽;生长,7）构造与耐热机制,渗透调节皮层膨胀学说,芽孢衣结构致密对多价阳
9、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。,核心部分的细胞质却变得高度失水，具极强的耐热性。,芽孢与营养细胞相比：化学组成、细微结构、生理功能等方面都完全不同,芽孢抗热性的其它可能原因,皮层含高浓度的吡啶二羧酸钙（DPA-Ca），形成耐热凝胶样的物质；存在特殊的小分子酸溶性DNA结合蛋白，对芽孢DNA有稳定作用；含DNA修复酶，可对核心复活后的出芽和生长过程中的DNA进行修复。含一些酶，本身并不抗热，在芽孢中与一些物质结合后才有抗热性。（蜡状芽孢杆菌中的丙氨酸消旋酶，附着在芽孢衣上时抗热，与芽孢衣分离后不抗热。）,消毒灭菌的最重要的指
10、标,保藏菌种,分类依据（芽孢的形态、大小和着生位置是细菌分类和鉴定中的重要指标）,筛选菌种：（土样+肉汤培养基，80，1015 min）,有些产芽孢细菌可伴随产生有用的产物，如抗生素（短杆菌肽、杆菌肽等）,8）研究芽孢的意义,肉类罐头：肉毒梭菌外科器械：破伤风梭菌、产气荚膜梭菌工业发酵：嗜热脂肪芽孢杆菌,121，15 min或115，30 min以上,9）伴孢晶体（parasporal crystal）,少数芽孢杆菌，例如苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis，简称“Bt”）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内毒素，称为伴孢晶体。,特点：不溶于水，对蛋白酶类不敏感；易溶于碱性溶剂。,用途：生物农药,芽孢,9）伴孢晶体（parasporal crystal）,伴孢晶体,鳞翅目幼虫口服,伴孢晶体在肠道迅速溶解（pH 为9.0-10.5）,吸附于上皮细胞，引起渗透性丧失，肠道穿孔,肠道中的碱性溶液进入血液，后者 pH升高，昆虫全身麻痹而死亡,
