細(xì)菌的一般構(gòu)造

1.3.1

細(xì)菌形態(tài)結(jié)構(gòu)（一）一、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特殊構(gòu)造：部分細(xì)菌具有的或一般細(xì)菌在特殊環(huán)境下才有的構(gòu)造一般構(gòu)造：一般細(xì)菌都有的構(gòu)造細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)(立體圖）細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)

細(xì)胞壁是位于細(xì)胞表面，內(nèi)側(cè)緊貼細(xì)胞膜的一層較為堅(jiān)韌，略具彈性的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。1.

細(xì)胞壁（Cellwall）質(zhì)壁分離+鑒別性染色細(xì)菌超薄切片電鏡照片

（示細(xì)胞壁與細(xì)胞膜）CellwallCellwall分離獲得純細(xì)胞壁從釀膿鏈球菌分離的純細(xì)胞壁電子顯微照片1）細(xì)胞壁的功能：（1）固定細(xì)胞外形和提高機(jī)械強(qiáng)度;

（2）為細(xì)胞的生長、分裂和鞭毛運(yùn)動所必需;（3）滲透屏障，阻攔酶蛋白和某些抗生素等大分子物質(zhì)（分子量大于800）進(jìn)入細(xì)胞，保護(hù)細(xì)胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物質(zhì)的損傷;（4）細(xì)菌特定的抗原性、致病性以及對抗生素和噬菌體的敏感性的物質(zhì)基礎(chǔ);細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)細(xì)胞壁的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)Ⅰ革蘭氏染色法Ⅱ細(xì)胞壁的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)Ⅲ革蘭氏染色的機(jī)理2）革蘭氏染色與細(xì)胞壁：細(xì)菌染色法死菌正染色革蘭氏染色法抗酸性染色法芽孢染色法姬姆薩染色法鑒別染色法簡單染色法活菌負(fù)染色：莢膜染色法等（染背景）用美藍(lán)或TTC（氧化三苯基四氮唑）等作活菌染色（eg.酵母染色）細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)細(xì)菌細(xì)胞的復(fù)合染色法，丹麥醫(yī)生C.Gram（革蘭）于1884年發(fā)明的一種鑒別不同類型細(xì)菌的染色方法。（1）革蘭氏染色細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)1、結(jié)晶紫對菌液涂片進(jìn)行初染;2、用碘溶液進(jìn)行媒染，染料和細(xì)胞間的結(jié)合得更牢。3、用乙醇或丙酮進(jìn)行沖洗脫色。4、用與結(jié)晶紫具有不同顏色的堿性染料復(fù)染。例如沙黃或番紅。革蘭氏染色步驟：細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)革蘭氏染色步驟示意圖：甲菌乙菌初染媒染脫色復(fù)染碘液乙醇番紅結(jié)晶紫紫色（G＋）紅色（G－）Left:單菌染色結(jié)果(G+或G-)Right:混合菌染色結(jié)果(G+和G-)細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)革蘭氏染色結(jié)果及細(xì)菌分類革蘭氏染色陰性細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)G+和G-

細(xì)胞壁成分的比較成分占細(xì)胞壁干重的％革蘭氏陽性細(xì)菌革蘭氏陰性細(xì)菌肽聚糖含量很高（30～95）含量很低（5～20）磷壁酸含量較高（<50）0類脂質(zhì)一般無（<2）含量較高（約20）蛋白質(zhì)0含量較高G＋G－肽聚糖

胞壁酸

細(xì)胞膜

膜蛋白

外膜

孔蛋白

脂類

周質(zhì)空間

肽聚糖

細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)G+和G-

細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)比較（立體模型）

細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)G+和G-

細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)比較

(平面模型)特點(diǎn):(1)厚度大(20~80nm);

(2)化學(xué)組分簡單:一般只含肽聚糖(peptidoglycan)90%和磷壁酸(teichoicacid)10%

。（2）革蘭氏陽性細(xì)菌的細(xì)胞壁細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)又稱粘肽(mucopeptide)、胞壁質(zhì)(murein)或粘質(zhì)復(fù)合物(mucocomplex)，是真細(xì)菌細(xì)胞壁中的特有成分，結(jié)合在G+細(xì)胞壁上的一種酸性多糖。A、肽聚糖

(peptidoglycan)

肽聚糖肽聚糖四肽尾肽橋N-乙酰葡糖胺N-乙酰胞壁酸厚約20~80nm，由40層左右的網(wǎng)格狀分子交織成的網(wǎng)套覆蓋在整個細(xì)胞上G＋肽聚糖網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)

革蘭氏陽性細(xì)菌細(xì)胞壁上的一種酸性多糖，主要分為甘油磷酸或核糖醇磷酸。磷壁酸壁磷壁酸：膜磷壁酸（脂磷壁酸）：跨越肽聚糖層并與細(xì)胞膜相交聯(lián)的稱～。與肽聚糖分子進(jìn)行共價結(jié)合的稱～。B、磷壁酸細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)由甘油磷酸鏈分子與細(xì)胞膜上的磷脂進(jìn)行共價結(jié)合后形成。其含量與培養(yǎng)條件關(guān)系不大。與肽聚糖分子間進(jìn)行共價結(jié)合，含量會隨培養(yǎng)基成分而改變，一般占細(xì)胞壁重量的10%，有時可接近50%。膜磷壁酸；脂磷壁酸壁磷壁酸磷壁酸種類磷壁酸的主要生理功能：1、通過分子上大量的負(fù)電荷濃縮細(xì)胞周圍的Mg2+，提高細(xì)胞膜上需Mg2+的合成酶的活性；2、貯藏磷元素；6、增強(qiáng)某些致病菌對宿主細(xì)胞的粘連、避免被白細(xì)胞吞噬以及抗補(bǔ)體的作用；5、革蘭氏陽性細(xì)菌特異表面抗原的物質(zhì)基礎(chǔ)；4、噬菌體的特異性吸附受體；3、能調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)自溶素(autolysin)的活力，防止細(xì)胞因自溶而死亡?？勺鳛榧?xì)菌分類、鑒定的依據(jù)分子結(jié)構(gòu)（3）革蘭氏陰性細(xì)菌的細(xì)胞壁細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)G＋G－肽聚糖

胞壁酸

細(xì)胞膜

膜蛋白

外膜

孔蛋白

脂類

周質(zhì)空間

肽聚糖

埋藏在外膜層之內(nèi)，是僅由1~2層肽聚糖網(wǎng)狀分子組成的薄層(2~3nm)，含量約占細(xì)胞壁總重的10%，故對機(jī)械強(qiáng)度的抵抗力較G+細(xì)菌弱。A肽聚糖G-CellWallG－肽聚糖網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)

G-細(xì)菌肽聚糖單體結(jié)構(gòu)與G+細(xì)菌基本相同，差別僅在于：①四肽尾的第三個氨基酸分子是內(nèi)消旋二氨基庚二酸(m-DAP)。（只在原核微生物細(xì)胞壁上發(fā)現(xiàn)）②沒有特殊的肽橋，只形成較為疏稀、機(jī)械強(qiáng)度較差的肽聚糖網(wǎng)套。G-CellWall沒有特殊的肽橋，只形成較為疏稀、機(jī)械強(qiáng)度較差的肽聚糖網(wǎng)套內(nèi)消旋二氨基庚二酸(m-DAP)大腸桿菌,G-金黃色葡萄球菌,G+

是G-細(xì)菌細(xì)胞壁所特有的結(jié)構(gòu)，位于G-細(xì)菌細(xì)胞壁外層，由脂多糖、磷脂和脂蛋白等若干種蛋白質(zhì)組成的膜，有時也稱為外壁。B、外膜

(outermembrane)外膜肽聚糖脂多糖脂蛋白磷脂①脂多糖（lipopolysaccharide,LPS）位于G-細(xì)胞壁最外層的一層較厚（8~10nm）的類脂多糖類物質(zhì)。類脂A核心多糖(corepolysaccharide)O-特異側(cè)鏈或稱O-多糖或O-抗原（O-specificsidechain）脂多糖G-CellWall脂多糖LPS的結(jié)構(gòu)與主要功能LPSO-特異側(cè)鏈結(jié)構(gòu)的多變，決定了G-細(xì)菌細(xì)胞表面抗原決定簇的多樣性；如：沙門氏菌屬(Salmonella)的抗原型多達(dá)2107種。這種多變性是革蘭氏陰性細(xì)菌躲避宿主免疫系統(tǒng)攻擊，保持感染成功的重要手段。G-CellWallLPS（核心多糖）負(fù)電荷較強(qiáng)，與磷壁酸相似，也有吸附Mg2+、Ca2+（也用來維持LPS自身結(jié)構(gòu)）等陽離子以提高其在細(xì)胞表面濃度的作用，對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)起穩(wěn)定作用。G-CellWallLPS（類脂A)是G-細(xì)菌致病物質(zhì)——內(nèi)毒素的物質(zhì)基礎(chǔ)具有控制某些物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的部分選擇性屏障功能；許多噬菌體在細(xì)胞表面的吸附受體；②外膜蛋白(outermembraneprotein)

嵌合在LPS和磷脂層外膜上的蛋白。有20余種，但多數(shù)功能尚不清楚。外膜蛋白脂蛋白（lipoprotein）使外膜層與相連的內(nèi)壁肽聚糖層緊密連接孔蛋白（porins）非特異性孔蛋白特異性孔蛋白是由三個相同分子量（36000）蛋白亞基組成的一種三聚體跨膜蛋白，中間有一直徑約1nm的孔道，通過孔的開、閉，可對進(jìn)入外膜層的物質(zhì)進(jìn)行選擇。非特異性孔蛋白特異性孔蛋白可通過分子量小于800~900的任何親水性分子只容許一種或少數(shù)幾種相關(guān)物質(zhì)通過，如維生素B12和核苷酸等?？椎鞍祝╬orins）是一種通過共價鍵使外膜層牢固地連接在肽聚糖內(nèi)壁層上的蛋白，分子量約為7200。脂蛋白(lipoprotein)內(nèi)層：脂蛋白

又稱壁膜間隙。G+和G-細(xì)菌中均有，一般指其細(xì)胞壁與細(xì)胞膜之間的狹窄空間（寬約12~15nm），呈膠狀。C、周質(zhì)空間周質(zhì)空間是進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)的重要中轉(zhuǎn)站和反應(yīng)場所在周質(zhì)空間中，存在著多種周質(zhì)蛋白（periplasmicproteins）水解酶類合成酶類結(jié)合蛋白受體蛋白G-CellWall(4)

革蘭氏陽性和陰性細(xì)菌的比較革蘭氏陽性菌革蘭氏陰性菌G+與G-細(xì)菌比較革蘭氏染色的原理分析結(jié)晶紫初染和碘液媒染后，在細(xì)胞壁內(nèi)形成不溶于水的復(fù)合物脫色劑乙醇的處理，因失水使肽聚糖層網(wǎng)孔縮小，染料復(fù)合物被截留在細(xì)胞壁內(nèi)，因此G+保持紫色。G-細(xì)胞壁成分脂類和蛋白易溶于乙醇，容易被脫色。革蘭氏陽性和陰性細(xì)菌的比較G－G＋G+與G-細(xì)菌比較思考題:*如何證明未知菌的革蘭氏染色結(jié)果是正確的？

在同一載玻片上兩端，分別對已知的革蘭氏陽性菌金黃色葡萄球菌和需要鑒定的未知菌進(jìn)行革蘭氏染色；同理，在另一載玻片上兩端，分別對已知的革蘭氏陰性菌大腸桿菌和需要鑒定的未知菌進(jìn)行革蘭氏染色。以上通過在同一組實(shí)驗(yàn)中分別引入的陽性對照和陰性對照，因此可以排除染色可能出現(xiàn)的假陽性和假陰性。在上述實(shí)驗(yàn)中比較其中需要鑒定的桿菌與已知對照菌的革蘭氏染色結(jié)果，即可確定未知菌是革蘭氏陽性還是陰性。3）古生菌

又稱古菌，是一個在進(jìn)化途徑上很早就與細(xì)菌和真核生物相互獨(dú)立的生物類群，主要包括一些獨(dú)特生態(tài)類型的原核生物。例如：產(chǎn)甲烷菌、嗜極菌嗜極菌Thremoplasma（熱原體屬）（無細(xì)胞壁）極端嗜熱菌極端嗜鹽菌古生菌細(xì)胞壁無細(xì)胞壁，如Thermoplasma（熱原體屬）；含假肽聚糖，如Methanabacterium（甲烷桿菌屬）；含多糖，如Methanosarsina（甲烷八疊球菌屬）；含糖蛋白或蛋白質(zhì)。假肽聚糖（pseudopeptidoglycan）N-乙酰葡糖胺N-乙酰塔羅糖胺糖醛酸肽尾：L-Glu、L-Ala和L-Lys3個L型的氨基酸肽橋：L-Glu1個氨基酸β-1,3-糖苷鍵4）細(xì)胞壁缺陷細(xì)菌：缺壁細(xì)菌人工去壁實(shí)驗(yàn)室或宿主體內(nèi)形成在自然界長期進(jìn)化中形成缺壁突變——L型細(xì)菌

基本去盡—原生質(zhì)體(G+)部分去除—球狀體(G-)支原體CellWallDeficientbacteria（1）L型細(xì)菌細(xì)菌在某些環(huán)境條件下（實(shí)驗(yàn)室或宿主體內(nèi)）通過自發(fā)突變而形成的遺傳性穩(wěn)定的細(xì)胞壁缺陷變異型。

英國李斯特（Lister）預(yù)防研究所首先于1935年發(fā)現(xiàn)而得名。CellWallDeficientbacteriaL型細(xì)菌特點(diǎn)沒有完整而堅(jiān)韌的細(xì)胞壁，細(xì)胞呈多形態(tài)細(xì)胞比較柔軟，有些能通過細(xì)菌濾器，故又稱“濾過型細(xì)菌”對滲透敏感，在固體培養(yǎng)基上形成“油煎蛋”似的小菌落（直徑在0.1mm左右）CellWallDeficientbacteria（2）原生質(zhì)體(protoplast)

在人為條件下，用溶菌酶處理或在含青霉素的培養(yǎng)基中培養(yǎng)而抑制新生細(xì)胞壁合成，形成的僅由一層細(xì)胞膜包裹的，圓球形、對滲透壓變化敏感的細(xì)胞，一般由G+細(xì)菌形成。CellWallDeficientbacteria原生質(zhì)體特點(diǎn)：對環(huán)境條件變化敏感，低滲透壓、振蕩、離心甚至通氣等都易引起其破裂；有的原生質(zhì)體具有鞭毛，但不能運(yùn)動，也不被相應(yīng)噬菌體所感染；在適宜條件（如高滲培養(yǎng)基）可生長繁殖、形成菌落，形成芽孢。及恢復(fù)成有細(xì)胞壁的正常結(jié)構(gòu)；比正常有細(xì)胞壁的細(xì)菌更易導(dǎo)入外源遺傳物質(zhì)，是研究遺傳規(guī)律和進(jìn)行原生質(zhì)體育種的良好實(shí)驗(yàn)材料；CellWallDeficientbacteria（3）球狀體采用上述同樣方法，針對革蘭氏陰性細(xì)菌處理后而獲得的殘留部分細(xì)胞壁（外膜）的球形體。與原生質(zhì)體相比，它對外界環(huán)境具有一定的抗性，可在普通培養(yǎng)基上生長。CellWallDeficientbacteria

這三種缺壁細(xì)菌的共同特點(diǎn)是無完整的細(xì)胞壁，細(xì)胞呈球狀，對滲透壓極其敏感，革蘭氏染色陰性，對相應(yīng)的噬菌體缺乏敏感性，細(xì)胞不能分裂，不能進(jìn)行正常的鞭毛運(yùn)動。

除此之外，仍保留著正常細(xì)胞所具有的其他正常功能，不同菌種和菌株的原生質(zhì)體間易發(fā)生細(xì)胞融合，因而可用于雜交育種；另外原生質(zhì)體比正常細(xì)菌更容易導(dǎo)入外源遺傳物質(zhì)，故有利于遺傳學(xué)基本原理的研究。（4）支原體（Mycoplasma）

在長期進(jìn)化過程中形成的、適應(yīng)自然生活條件的無細(xì)胞壁的原核生物（本章第四節(jié)）。CellWallDeficientbacteriaQuestion:ThefollowingstatementisTrueorFalse?*所有的細(xì)菌都有細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)！本節(jié)要點(diǎn)１．細(xì)菌形態(tài)；

2.

細(xì)菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)：

G+細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)：肽聚糖+磷壁酸

G-細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)：肽聚糖+外膜古生菌的細(xì)胞壁：假肽聚糖缺壁細(xì)菌：無細(xì)胞壁1、革蘭氏陽性細(xì)菌細(xì)胞壁的主要成分為——和——，而革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞壁的主要