細(xì)菌細(xì)胞的構(gòu)造與功能

細(xì)菌細(xì)胞的構(gòu)造與功能第一頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日觀察方法：質(zhì)壁分離后結(jié)合鑒別性染色在光學(xué)顯微鏡下觀察；原生質(zhì)體破裂；超薄切片電鏡觀察；二、細(xì)菌細(xì)胞的構(gòu)造與功能（二）細(xì)胞膜（cellmembrane）細(xì)胞膜是如何被發(fā)現(xiàn)的?電鏡觀察到的細(xì)胞質(zhì)膜，是在上下兩暗色層之間夾著一淺色中間層的雙層膜結(jié)構(gòu)，這與細(xì)胞膜的化學(xué)組成有關(guān)。第二頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日1959年，J.D.Robertson發(fā)展了三明治模型，提出了單位膜模型（unitmembranemodel），并推斷所有的生物膜都由蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)的單位膜構(gòu)成，這一模型得到了X射線衍射分析和電鏡觀察結(jié)果的支持。電鏡超薄切片中細(xì)胞膜顯示的兩側(cè)暗色帶推測(cè)是蛋白質(zhì)，中間亮帶推測(cè)是脂雙層分子。第三頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日（二）細(xì)胞膜（cellmembrane）

1.化學(xué)組成:磷脂(20%-30%)和蛋白質(zhì)R基:磷脂酸、磷脂酰甘油、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰膽堿、磷脂酰肌醇等。（1）磷脂第四頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日（1）磷脂在生理溫度下，脂肪酸末端排列成有序的晶態(tài)。不飽和脂肪酸雙鍵可導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)變形（流動(dòng)）。

膜的流動(dòng)性很大程度上取決于不飽和脂肪酸的結(jié)構(gòu)和相對(duì)含量。細(xì)胞膜上長(zhǎng)鏈脂肪酸的鏈長(zhǎng)和飽和度因細(xì)菌種類(lèi)和生長(zhǎng)溫度而異，通常生長(zhǎng)溫度要求越高的種，其飽和度也越高，反之則低。第五頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日（2）甾醇類(lèi)物質(zhì)真核生物細(xì)胞膜中一般有甾醇，含量占膜中脂質(zhì)的5%-25%。原核生物細(xì)胞膜中一般不含甾醇（支原體例外）。而某些細(xì)菌的細(xì)胞膜中，含有與固醇類(lèi)似的五環(huán)分子稱(chēng)為類(lèi)何帕烷（藿烷類(lèi)化合物，hopanoid），起穩(wěn)定細(xì)胞膜的作用。由磷脂分子形成的雙分子膜中加入甾醇類(lèi)物質(zhì)可以提高膜的穩(wěn)定性第六頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日(3)膜蛋白

約占細(xì)菌細(xì)胞膜的75%，比任何一種生物膜都高，而且種類(lèi)多。--------細(xì)胞膜是重要的代謝活動(dòng)中心。第七頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日(3)膜蛋白根據(jù)作用

功能蛋白：擔(dān)負(fù)生理機(jī)能

（轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、電子傳遞蛋白、ATP合成酶合成細(xì)胞壁及糖被的酶）

結(jié)構(gòu)蛋白：維持膜結(jié)構(gòu)

根據(jù)分布整合蛋白（integralprotein）或內(nèi)嵌蛋白（intrinsic)

周邊蛋白（peripheralprotein）或膜外蛋白(extrinsic)

第八頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日2.膜的結(jié)構(gòu)模型液態(tài)鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)①膜的主體是磷脂雙分子層；②磷脂雙分子層具有流動(dòng)性；③整合蛋白因其表面呈疏水性，故可“溶”于脂質(zhì)雙分子層的疏水性?xún)?nèi)層中；④周邊蛋白表面含有親水基團(tuán)，故可通過(guò)靜電引力與磷脂雙分子層表面的極性頭相連；⑤磷脂分子間或磷脂與蛋白質(zhì)分子間無(wú)共價(jià)結(jié)合；⑥磷脂雙分子層猶如一“海洋”，周邊蛋白可在其上作“漂浮”運(yùn)動(dòng)，而整合蛋白則似“冰山”狀沉浸在其中作橫向移動(dòng)。1972年，辛格（J.S.Singer）和尼科爾森（G.L.Nicolson）提出第九頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日３.細(xì)胞膜的生理功能①物質(zhì)運(yùn)輸，選擇性地控制營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物的運(yùn)送；②滲透屏障，維持細(xì)胞內(nèi)正常的滲透壓；③合成細(xì)胞壁和糖被的各種組分（肽聚糖、磷壁酸、LPS、莢膜多糖等）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謝的酶系，是細(xì)胞的產(chǎn)能場(chǎng)所；⑤鞭毛基體的著生部位和鞭毛旋轉(zhuǎn)的供能部位第十頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日（二）細(xì)胞的結(jié)構(gòu)

細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)褶而形成的泡囊狀、管狀或?qū)訝畹臉?gòu)造。多見(jiàn)于革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌?！伴g體”僅是電鏡制片時(shí)因脫水操作而引起的一種贗像二、細(xì)菌細(xì)胞的構(gòu)造與功能（三）內(nèi)膜系統(tǒng)1.間體（mesosome）：第十一頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日間體與青霉素酶分泌、DNA復(fù)制、分配及細(xì)胞分裂（橫隔壁形成）有關(guān)。第十二頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日（三）內(nèi)膜系統(tǒng)（2）載色體和類(lèi)囊體綠硫菌科光合細(xì)菌的細(xì)胞質(zhì)中，充滿(mǎn)以分散狀態(tài)存在的一系列單層膜組成的囊泡；紅硫菌科光合細(xì)菌的細(xì)胞膜內(nèi)陷延伸或折疊形成發(fā)達(dá)的片層狀、管狀或囊狀系統(tǒng)；都是光合細(xì)菌進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所藍(lán)細(xì)菌細(xì)胞中的類(lèi)囊體，也是一種內(nèi)膜系統(tǒng)，含有葉綠素等光合色素和電子傳遞組分，也是光合作用的場(chǎng)所。第十三頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日二、細(xì)菌細(xì)胞的構(gòu)造與功能（３）羧酶體(carboxysome)（三）內(nèi)膜系統(tǒng)一些自養(yǎng)細(xì)菌（藍(lán)細(xì)菌、硝化細(xì)菌和硫桿菌）細(xì)胞內(nèi)由單層膜圍成的多角形或六角形內(nèi)含物內(nèi)含1，5-二磷酸核酮糖羧化酶（卡爾文循環(huán)的關(guān)鍵酶）作用：自養(yǎng)細(xì)菌固定CO2場(chǎng)所第十四頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日二、細(xì)菌細(xì)胞的構(gòu)造與功能（四）細(xì)胞質(zhì)及其內(nèi)含物

細(xì)胞質(zhì)（cytoplasm）是細(xì)胞質(zhì)膜包圍的除核區(qū)外的一切半透明、膠狀、顆粒狀物質(zhì)的總稱(chēng)。含水量約80%。第十五頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日（四）細(xì)胞質(zhì)及其內(nèi)含物1.核糖體（ribosome）2.氣泡（gasvocuoles）

氣泡的膜只含蛋白質(zhì)而無(wú)磷脂。二種蛋白質(zhì)相互交連，形成一個(gè)堅(jiān)硬的結(jié)構(gòu)，可耐受一定的壓力。膜的外表面親水，而內(nèi)側(cè)絕對(duì)疏水，故氣泡只能透氣而不能透過(guò)水和溶質(zhì)。功能：調(diào)節(jié)細(xì)胞比重以使細(xì)胞漂浮在最適水層中獲取光能、O2和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)第十六頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日3.內(nèi)含物

各種有機(jī)或無(wú)機(jī)物質(zhì)的顆粒，主要功能是貯存（碳化合物、無(wú)機(jī)物和能源），也可將分子連接為特定形式降低滲透壓。

糖原：大腸桿菌、克雷伯氏菌、芽孢桿菌和藍(lán)細(xì)菌等

碳源及能源類(lèi)聚β-羥丁酸（PHB）：固氮菌、產(chǎn)堿菌和腸桿菌等

硫粒：紫硫細(xì)菌、絲硫細(xì)菌、貝氏硫桿菌等貯藏物氮源類(lèi)藻青素：藍(lán)細(xì)菌

藻青蛋白：藍(lán)細(xì)菌

磷源（異染粒）：迂回螺菌、白喉棒桿菌、結(jié)核分枝桿菌第十七頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日(1)聚-β-羥丁酸(poly-β-hydroxybutyrate,PHB)

細(xì)菌特有的一種類(lèi)脂性質(zhì)的A.碳源和能源類(lèi)貯藏物；B.維持胞內(nèi)中性環(huán)境；C.降低胞內(nèi)滲透壓。巨大芽孢桿菌（Bacillusmegaterium）在含乙酸或丁酸的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)時(shí)，細(xì)胞內(nèi)貯藏的PHB可達(dá)其干重的60%。

它無(wú)毒、可塑、易降解，被認(rèn)為是生產(chǎn)醫(yī)用塑料、生物降解塑料的良好原料。第十八頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日（2）多糖類(lèi)貯藏物在真細(xì)菌中以糖原為多糖原粒較小，不染色需用電鏡觀察，用碘液染成紅棕色，可在光學(xué)顯微鏡下看到。有的細(xì)菌積累淀粉粒，用碘液染成深蘭色。第十九頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日(3)異染粒(metachromaticgranules)，又稱(chēng)迂回體或捩轉(zhuǎn)菌素用蘭色染料染色后呈紅紫色組成：無(wú)機(jī)偏磷酸的聚合物（一般在含磷豐富的環(huán)境下形成。）功能：磷源和能量可降低胞內(nèi)滲透壓第二十頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日(4)硫粒（sulfurglobules）

很多光合細(xì)菌（紫硫細(xì)菌、紫色細(xì)菌、綠色細(xì)菌和藍(lán)細(xì)菌），在進(jìn)行產(chǎn)能代謝或生物合成時(shí)，常涉及對(duì)還原性的硫化物（H2S，硫代硫酸鹽等）的氧化，所產(chǎn)生的折光性很強(qiáng)的硫粒，可在周質(zhì)空間或細(xì)胞質(zhì)中積累。功能：

硫元素儲(chǔ)藏物

參與產(chǎn)能代謝和生物合成第二十一頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日(5)藻青素（cyanophycin）

氮源貯藏物，同時(shí)還兼有貯存能源的作用。通常存在于藍(lán)細(xì)菌中。由含精氨酸和天冬氨酸殘基（1:1）的分枝多肽所構(gòu)成，相對(duì)分子質(zhì)量在25000～125000。第二十二頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日(5)磁小體(megnetosome)趨磁細(xì)菌細(xì)胞中含有的大小均勻、數(shù)目不等的Fe3O4顆粒，外有一層膜包裹。存在：少數(shù)水生螺菌屬等功能：導(dǎo)向作用。即借鞭毛游向?qū)υ摼钣欣哪唷⑺缑嫖⒀醐h(huán)境處生活。實(shí)用前景：生產(chǎn)磁性定向藥物或抗體，制造生物傳感器等。第二十三頁(yè)，共二十六頁(yè)，2022年，8月28日微生物內(nèi)含物（儲(chǔ)藏物）的特點(diǎn)及生理功能：不同微生物其儲(chǔ)藏性?xún)?nèi)含物不同微生物合理利用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的一種調(diào)節(jié)方式儲(chǔ)藏物以多聚體的形式存在，有利于維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的平衡，避免不適合的pH，滲透壓等的危害。儲(chǔ)藏物在細(xì)菌細(xì)胞中大量積累，還可以被人們利用。例如厭氣性梭狀芽孢桿菌只含PHB，大腸桿菌只儲(chǔ)藏糖原，但有些光和細(xì)菌二者兼有。當(dāng)環(huán)境中缺乏能源而碳源豐富時(shí)，細(xì)胞內(nèi)就儲(chǔ)藏較多的碳源類(lèi)內(nèi)含物，甚至達(dá)到細(xì)胞干重的50%，如果把這樣的細(xì)胞移入有氮的培養(yǎng)基時(shí)，這些儲(chǔ)藏物將被作為碳源和能源而用于合成反應(yīng)。例如羥基丁酸分子呈酸性，而當(dāng)