放线菌一种高GC含量的革兰氏阳性细菌教学课件.ppt
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- 放线菌 一种 GC 含量 革兰氏 阳性 细菌 教学 课件
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1、放线菌一种高GC含量的革兰氏阳性细菌 放线菌(antinomycetes)是一类呈菌丝状生长、主要以孢子繁殖和陆生性强的原核生物。从医疗的角度看,放线菌非常重要当它们降解橡胶产品,在航空燃料中生长,产生有臭味的物质污染水源,在污水灌溉的植物上生长,形成厚厚的泡沫时,它们可能很讨厌。但另一方面,它们又是大多数抗生素的生产者。放线菌是一种原核生物,以菌落呈放射状放线菌是一种原核生物,以菌落呈放射状而得名。而得名。分布:在自然界分布很广,主要习居于土分布:在自然界分布很广,主要习居于土壤之中,每克土壤中含数万乃至数百万个壤之中,每克土壤中含数万乃至数百万个放线菌孢子。中性、偏碱性的土壤和有机放线菌孢
2、子。中性、偏碱性的土壤和有机质丰富的土壤中较多。土壤特有的泥腥味质丰富的土壤中较多。土壤特有的泥腥味主要由放线菌的代主要由放线菌的代 谢产物引起的。谢产物引起的。结构:结构:基内菌丝基内菌丝长在长在medium内,吸收营养内,吸收营养气生菌丝气生菌丝向向medium上空伸展上空伸展 孢子丝孢子丝 气生菌丝分枝部分,分化的具有形成孢子作用气生菌丝分枝部分,分化的具有形成孢子作用 的繁殖菌丝,放线菌的孢子常具有色素,呈的繁殖菌丝,放线菌的孢子常具有色素,呈 白、灰等颜色,是分类的重要特征之一白、灰等颜色,是分类的重要特征之一分生孢子链分生孢子链琼脂表面琼脂表面 放线菌的分支菌丝在固体基质的内部和表
3、面都会放线菌的分支菌丝在固体基质的内部和表面都会生长,形成菌丝体。好氧的菌丝体末端会产生分生长,形成菌丝体。好氧的菌丝体末端会产生分生孢子,孢子的外形一般相差很大。孢子不耐高生孢子,孢子的外形一般相差很大。孢子不耐高温,但可以耐干旱,这是放线菌的一种适应方式。温,但可以耐干旱,这是放线菌的一种适应方式。绝大多数的放线菌不能运动。少数能通过鞭毛孢绝大多数的放线菌不能运动。少数能通过鞭毛孢子实现运动。子实现运动。不同放线菌的细胞壁组成差别非常大,可作为分不同放线菌的细胞壁组成差别非常大,可作为分类标准。可以把放线菌的细胞壁分成类标准。可以把放线菌的细胞壁分成4大类(表大类(表3.1)其中第)其中第
4、、型放线菌的细胞抽提物型放线菌的细胞抽提物分别含有特征糖,可用于分类(表分别含有特征糖,可用于分类(表3.2)。)。图1形成孢子的糖多孢菌属菌丝图2鼠毛上的囊轴发仙菌孢子囊图3玫瑰小双孢菌菌丝上成对孢子图4棘孢小单孢菌图5多毛的链霉菌孢子链图6世田北里孢菌的产气孢子D-GluDL-DAP可与肽桥或其他四可与肽桥或其他四肽链中的肽链中的DAP相连相连革兰氏阳性菌细胞壁革兰氏阳性菌细胞壁L-AlaD-AlaN-乙酰胞壁酸N-葡萄糖胺肽聚糖的相互交联肽聚糖的相互交联细胞壁细胞壁类型类型二氨基庚二二氨基庚二酸异构体酸异构体肽桥上的肽桥上的甘氨酸甘氨酸特征糖特征糖代表属代表属L,L+无无类诺卡氏菌属,类
5、诺卡氏菌属,链霉菌属链霉菌属内消旋内消旋+无无游动放线菌属,游动放线菌属,小单孢菌属等小单孢菌属等内消旋内消旋-无无弗兰克菌属等弗兰克菌属等内消旋内消旋-阿拉伯糖,阿拉伯糖,半乳糖半乳糖诺卡氏菌属等诺卡氏菌属等糖模式糖模式类型类型特征糖特征糖代表属代表属A阿拉伯糖,半乳糖阿拉伯糖,半乳糖诺卡氏菌属,红球菌属,糖单孢菌诺卡氏菌属,红球菌属,糖单孢菌属属B马杜拉糖马杜拉糖马杜拉放线菌属,链孢囊菌属,嗜马杜拉放线菌属,链孢囊菌属,嗜皮菌属皮菌属C无无高温单孢菌属,束丝放线菌属,地高温单孢菌属,束丝放线菌属,地嗜皮菌属嗜皮菌属D阿拉伯糖,木糖阿拉伯糖,木糖小单孢菌属,游动放线菌属小单孢菌属,游动放线菌
6、属菌落特征介于细菌与霉菌之间,放线菌的气生菌菌落特征介于细菌与霉菌之间,放线菌的气生菌丝较细,生长缓慢,菌丝分枝交错缠绕,故菌落质丝较细,生长缓慢,菌丝分枝交错缠绕,故菌落质地致密。菌丝长在培养基内,不易挑起。地致密。菌丝长在培养基内,不易挑起。放线菌形态特征的初步观察放线菌形态特征的初步观察 培养基:培养基:高氏一号高氏一号 可溶性淀粉可溶性淀粉 2%KNO3 0.1%K2HPO4 0.05%MgSO4.7H2O 0.05%NaCl 0.05%FeSO4 0.001%pH 7.27.07.0 插片法观察插片法观察 倒平板倒平板 10-12 ml,插片,将灭菌的盖玻片以,插片,将灭菌的盖玻片以
7、45o角度角度插入培养基内,插入深度为插入培养基内,插入深度为1/2-1/3 盖片法观察盖片法观察切槽,去培养基,盖上玻片,培养后翻身观察切槽,去培养基,盖上玻片,培养后翻身观察 接种:将菌种接种在盖玻片与琼脂相边沿线,放置接种:将菌种接种在盖玻片与琼脂相边沿线,放置之之2828培养培养6-156-15天天 观察:培养后菌丝体生长在培养基及盖玻片上,小观察:培养后菌丝体生长在培养基及盖玻片上,小心用摄子将盖玻片取出,擦去较差一面的菌丝体,放心用摄子将盖玻片取出,擦去较差一面的菌丝体,放在载玻片上(菌丝体覆盖在载玻片上),于显微镜观在载玻片上(菌丝体覆盖在载玻片上),于显微镜观察。察。作用:作用
8、:1)产抗生素(产抗生素(4000种以上)种以上)2)胞外酶,如:蛋白酶、葡糖异构酶(游动胞外酶,如:蛋白酶、葡糖异构酶(游动放线菌)放线菌)3)甾体转化,环保,氰化物降解甾体转化,环保,氰化物降解 2.抗菌谱测定抗菌谱测定 供试菌:供试菌:a.枯草杆菌(枯草杆菌(G+Rod)b.金黄色葡萄球菌(金黄色葡萄球菌(G+Cocci)E.coli(G-肠道细菌)肠道细菌)c.白色念珠菌(代表酵母型)白色念珠菌(代表酵母型)d.分枝杆菌(代表结核杆菌)分枝杆菌(代表结核杆菌)e.青霉、曲霉(丝状真菌)青霉、曲霉(丝状真菌)琼脂块测定法:培养后的放线菌,用打孔器切成一定体积的琼脂块,琼脂块测定法:培养后
9、的放线菌,用打孔器切成一定体积的琼脂块,移到供试菌(刚接种)平皿上,观察抑菌圈。移到供试菌(刚接种)平皿上,观察抑菌圈。滤纸片法滤纸片法(或杯碟法):将滤纸片浸入受试发酵液中,直接放入平板(或杯碟法):将滤纸片浸入受试发酵液中,直接放入平板或牛浸小杯,观察抑菌圈。或牛浸小杯,观察抑菌圈。放线菌的分类放线菌的分类 1.放线菌科放线菌科 Actinomyces 属属 3.双歧杆菌双歧杆菌 Bifidobacterium 2.分枝杆菌科分枝杆菌科 Mycobacteriaceao 分枝杆菌属分枝杆菌属 Mycobacterium 3.弗兰克氏菌弗兰克氏菌 Frankiaceae 4.游动放线菌科游动
10、放线菌科 Actinoplanaceae 5.嗜皮菌科嗜皮菌科 Dermatophilaceae 6.诺卡氏菌科诺卡氏菌科 Nocardiaceae 诺卡氏菌诺卡氏菌 Nocardia 假诺卡氏菌假诺卡氏菌 Pseudonocardia 7.链霉菌科链霉菌科 Streptomycetaceae 链霉菌属链霉菌属 Streptomyces 8.小单孢菌科小单孢菌科 Micromonospora放线菌放线菌具有良好菌丝体具有良好菌丝体有分枝,无横隔,有分枝,无横隔,不断裂不断裂一般无气生菌丝一般无气生菌丝无气生菌丝,基无气生菌丝,基内菌丝无横隔,内菌丝无横隔,不断裂不断裂孢子丝多样,孢子丝多样,直
11、波、曲、直波、曲、螺旋,呈现螺旋,呈现多种颜色多种颜色孢子丝盘卷形孢子丝盘卷形成孢囊,内有成孢囊,内有孢囊孢子孢囊孢子基内菌丝有横隔,基内菌丝有横隔,能断裂成杆状和能断裂成杆状和球状孢子球状孢子孢子单个着生于短梗顶端链霉菌属链霉菌属孢囊链霉菌属孢囊链霉菌属诺卡氏菌属诺卡氏菌属小单孢菌属小单孢菌属常用放线菌的简捷分类常用放线菌的简捷分类 这个亚目多数属为外形不规则,不产芽孢,好氧或好氧或兼性的兼性的革兰氏阳性杆菌(11个属为厌氧)。包括放线菌属,隐秘杆菌属,动弯杆菌属等。放线菌属的细菌为直或微弯的杆菌,形状变化很大有真正分支的纤细菌丝。(见左图)放线菌属为兼放线菌属为兼性或严格厌氧性或严格厌氧,
12、生长良好时需要CO2。图1 内氏放线菌(1000)图图2 放线菌属扫描电镜照片放线菌属扫描电镜照片(18 000)CH2=CH-CN CH2=CH CONH2 CH2=CH COOHK2HPO4 0.产-PL菌株培养一周的菌落形态图2 放线菌属扫描电镜照片(18 000)Tsk凝胶ODS-120T柱子(4.建立了快速筛选放线菌的方法。bovis)导致牛的放线菌颈肿病,放线菌属是人类放线菌病,眼睛感染和周期性疾病的病因。发育初期有明显的分枝菌丝,13h后开始断裂,20h后呈大小整齐的短杆状,呈链条堆状排列,48h菌体大小为 1.本目有1个科3个属,其中最重要的是链霉菌属。链霉菌最著名的特征是它们
13、能合成各种抗生素,其中一些被用于医药和生物学研究,如两性霉素B,氯霉素,红霉素,新霉素,制霉菌素,链霉素,四环素等。双歧杆菌 Bifidobacterium4ml/min,UV检测(215nm)。游动放线菌属,小单孢菌属等转化率高,99%以上;图1形成孢子的糖多孢菌属菌丝孢子单个着生于短梗顶端一般无气生菌丝,以横隔分裂方式形成孢子。甲基蓝染色(1000)枯草杆菌(G+Rod)弗兰克氏菌属能形成不能运动的孢囊孢子。多为致病菌,无气生菌丝,基内菌丝无隔多为致病菌,无气生菌丝,基内菌丝无隔膜,不断裂膜,不断裂 放线菌属的各个种一般在人类和其他温血放线菌属的各个种一般在人类和其他温血动物的粘膜表面生活
14、,口腔就是个很好的动物的粘膜表面生活,口腔就是个很好的环境。牛放线菌环境。牛放线菌(A.bovisA.bovis)导致牛的放线菌导致牛的放线菌颈肿病,放线菌属是人类放线菌病,眼睛颈肿病,放线菌属是人类放线菌病,眼睛感染和周期性疾病的病因。其中最重要的感染和周期性疾病的病因。其中最重要的人类致病菌是衣氏放线菌人类致病菌是衣氏放线菌(A.israeliiA.israelii)微球菌亚目有微球菌亚目有10个科和许多属,个科和许多属,最著名的是微球菌属、节杆菌最著名的是微球菌属、节杆菌属和嗜皮菌属。属和嗜皮菌属。微球菌属包括好氧的,过氧化微球菌属包括好氧的,过氧化氢酶阳性的球菌,主要以成对,氢酶阳性的
15、球菌,主要以成对,四体或不规则簇状存在。多不四体或不规则簇状存在。多不能运动(见左图)。能运动(见左图)。节杆菌属包括好氧的,过氧化节杆菌属包括好氧的,过氧化氢酶阳性,营呼吸代谢的杆菌,氢酶阳性,营呼吸代谢的杆菌,肽聚糖中含赖氨酸,它最特别肽聚糖中含赖氨酸,它最特别之处是杆菌之处是杆菌-球菌的生长循环球菌的生长循环(图例)。(图例)。嗜皮菌属形成有簇生鞭毛的孢嗜皮菌属形成有簇生鞭毛的孢子的孢子囊,兼性厌氧,可寄子的孢子囊,兼性厌氧,可寄生于哺乳动物生于哺乳动物。图1 微球菌属。藤黄微球菌 甲基蓝染色(1000)节杆菌(节杆菌(Arthrobacter)处于对数生长)处于对数生长期呈不规则、分支
16、的杆状,通过断裂繁殖。期呈不规则、分支的杆状,通过断裂繁殖。进入稳定期后,细胞变为球状。转移到新进入稳定期后,细胞变为球状。转移到新鲜培养基后,球状又形成有活力的杆状细鲜培养基后,球状又形成有活力的杆状细胞。胞。它们能耐受贫瘠和干旱的环境,对营养的它们能耐受贫瘠和干旱的环境,对营养的要求很灵活,甚至能降解一些杀虫剂和除要求很灵活,甚至能降解一些杀虫剂和除草剂,对复杂的有机分子的矿化也很重要。草剂,对复杂的有机分子的矿化也很重要。图图a 培养培养6h球菌长出杆菌球菌长出杆菌 图图b 12h后的杆菌后的杆菌 图图c 24h后的细菌后的细菌 图图d 3天后达到稳定期的细胞天后达到稳定期的细胞 本目最
17、重要的本目最重要的3个属为个属为棒杆菌属,分支杆菌棒杆菌属,分支杆菌属和诺卡氏菌属。属和诺卡氏菌属。棒杆菌属包括好氧或棒杆菌属包括好氧或兼性,过氧化氢酶阳兼性,过氧化氢酶阳性,直或微弯的杆菌,性,直或微弯的杆菌,末端常尖。成团或成末端常尖。成团或成串存在(图串存在(图1)。)。分支杆菌属为微弯或分支杆菌属为微弯或直的杆菌,有时分支直的杆菌,有时分支或形成菌丝(图或形成菌丝(图2)。)。图1 白喉棒杆菌图2 麻风分支杆菌 耐酸性染色 Nocardia:基内菌丝内有隔膜,并可断基内菌丝内有隔膜,并可断裂成杆状或球杆状。一般无气生菌丝,以裂成杆状或球杆状。一般无气生菌丝,以横隔分裂方式形成孢子。产利
18、福霉素,庆横隔分裂方式形成孢子。产利福霉素,庆大霉素,可用于石油脱蜡、大霉素,可用于石油脱蜡、烃类发酵等。烃类发酵等。能降解许多分子,如石油烃,清洁剂,苯,能降解许多分子,如石油烃,清洁剂,苯,多氯化联二苯,以及许多杀虫剂。多氯化联二苯,以及许多杀虫剂。KCN HCONH2 HCOOH+NH3CH2=CH-CN CH2=CH CONH2 CH2=CH COOH丙烯腈丙烯腈丙烯酰胺丙烯酰胺污水处理污水处理腈水合酶腈水合酶酰胺水解酶酰胺水解酶丙烯酸丙烯酸l 建成年产建成年产20002000吨装置;吨装置;l 腈水合酶活力高,达腈水合酶活力高,达10001000万单位每毫升发酵液;万单位每毫升发酵液
19、;l 转化率高,转化率高,99%99%以上;以上;l 产物分离提取简便,产品纯度产物分离提取简便,产品纯度99.8%99.8%以上以上。NCNNitrile hydrataseNCONH2面向重要精细化学品和功能手性化合物的大规模生产,通过路线变更,建立了节面向重要精细化学品和功能手性化合物的大规模生产,通过路线变更,建立了节能、减排、降耗的新型工艺路线,基础研究向应用研究有效延伸能、减排、降耗的新型工艺路线,基础研究向应用研究有效延伸 生物催化生产烟酰胺、羟基乙酸和生物催化生产烟酰胺、羟基乙酸和(S S)-2,2-)-2,2-二二甲基环丙烷甲酰胺的工艺路线甲基环丙烷甲酰胺的工艺路线l 率先实
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