第一章-微生物的形態(tài)和細胞結構-課件

第一章微生物的形態(tài)和細胞結構第一節(jié)細菌細胞的一般性質第二節(jié)原核生物細胞的結構第三節(jié)真核細胞和原核細胞的異同第四節(jié)微生物細胞形態(tài)的多樣性第一章微生物的形態(tài)和細胞結構第一節(jié)細菌細胞的一般性質第一節(jié)細菌細胞的一般性質

微生物有真核微生物和原核微生物，以及無細胞結構的微生物——病毒。原核微生物主要是細菌。

細菌，有真細菌和古細菌，其細胞均為原核細胞，所以都屬于原核微生物。第一節(jié)細菌細胞的一般性質微生物有真核微生物第一章-微生物的形態(tài)和細胞結構-課件一、細胞的形態(tài)和大小形態(tài)：球菌、桿菌、螺旋菌；另外有一類稱作螺旋體。大?。褐睆綖?.5~2.0μm。一、細胞的形態(tài)和大小形態(tài)：球菌、桿菌、螺旋菌；另外有一類稱作二、細胞的化學組成細胞的化學組成

有機物：蛋白質核酸類脂糖類（碳水化合物）（99%干重）氨基酸嘌呤嘧啶核苷酸酶與輔酶無機物：無機鹽（灰分），另有水分（70~80%鮮重）（1%干重）二、細胞的化學組成細有機物：蛋白質核酸類脂糖類二、細胞中的有機單體和多聚體四類重要的單體物質：單糖——多糖脂肪酸——脂類與類脂核苷酸——核酸氨基酸——蛋白質（包括酶蛋白）

單糖有：四碳糖（C4）五碳糖（C5）六碳糖（C6）七碳糖（C7）多糖有：淀粉糖原（依靠α-1.4、α-1.6糖苷鍵）纖維素（依靠β-1.4糖苷鍵）糖類二、細胞中的有機單體和多聚體四類重要的單體物質：單糖

甘油三脂、膽堿、糖脂、磷脂磷脂含有親水端和疏水端，是構成細胞膜的主要成分。脂肪酸和脂類（類脂）甘油三脂、膽堿、糖脂、磷脂脂肪酸和脂類（類脂）核苷酸和核酸核苷酸由堿基、五碳糖（核糖或脫氧核糖）和磷酸構成。堿基：嘌呤是1,3,7,9-四氮雜茚（嘧啶+咪唑）分：腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）嘧啶是1,3-二氮雜苯分：胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）尿嘧啶（U）核酸有：核糖核酸（RNA，RibonucleicAcid）脫氧核糖核酸（DNA，DeoxyribonucleicAcid）核苷酸和核酸核苷酸由堿基、五碳糖（核糖或脫氧核糖）和磷酸構成一、細胞結構概貌第二節(jié)原核生物細胞的結構特殊構造：部分細菌具有的或一般細菌在特殊環(huán)境下才有的構造一般構造：一般細菌都有的構造一、細胞結構概貌第二節(jié)原核生物細胞的結構特殊構造：部分細菌

革蘭氏染色法由丹麥醫(yī)生HansChristianGram發(fā)明，經過一系列處理，將細菌分為兩大類，紫色和紅色，即G+菌和G-菌。二、細胞壁和相關結構

細胞壁（cellwall）是位于細胞表面，內側緊貼細胞膜的一層較為堅韌，略具彈性的細胞結構。革蘭氏染色法由丹麥醫(yī)生HansChristianG①固定細胞外形和提高機械強度，從而使其免受滲透壓等外力的損傷。②為細胞的生長、分裂和鞭毛運動所必需。失去了細胞壁的原生質體，也就喪失了這些重要功能；③阻攔酶蛋白和某些抗生素等大分子物質（分子量大于

800）進入細胞，保護細胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物質的損傷；④賦予細菌具有特定的抗原性、致病性以及對抗生素和噬菌體的敏感性。

細胞壁的主要功能①固定細胞外形和提高機械強度，從而使其免受滲透壓細胞壁的主要細胞壁的基本結構和化學成分

細菌細胞壁的結構是不同的，革蘭氏陽性菌的細胞壁為一層肽聚糖層；而革蘭氏陰性菌的細胞壁有兩層，肽聚糖層和外壁層。也有人認為是細胞外圍由一層肽聚糖層和內外兩層膜構成。細菌細胞壁的化學成分主要是肽聚糖。革蘭氏陽性菌的細胞壁中含有磷壁酸質；革蘭氏陰性菌的細胞壁中含有磷脂、脂類、糖和蛋白等。細胞壁的基本結構和化學成分細菌細胞壁的結構是肽聚糖的基本重復單位由三組分構成：雙糖單位，四肽尾部，肽橋

肽聚糖的結構雙糖單位中的β-1,4-糖苷鍵很容易被溶菌酶(lysozyme)所水解，從而引起細菌因肽聚糖細胞壁的“散架”而死亡。目前所知的肽聚糖已超過100種，在這一“肽聚糖的多樣性”中，主要的變化發(fā)生在肽橋上。肽聚糖的基本重復單位由三組分構成：肽聚糖的結構雙糖單位中的β特點：厚度大（20~80nm）化學組分簡單，一般只含90%肽聚糖和10%磷壁酸。

革蘭氏陽性細菌的細胞壁肽聚糖(peptidoglycan)磷壁酸（teichoicacid）革蘭氏陽性菌的細胞壁特點：厚度大（20~80nm）革蘭氏陽性細菌的細胞壁肽聚肽聚糖又稱粘肽胞壁質或粘質復合物，是真細菌細胞壁中的特有成分。磷壁酸：結合在革蘭氏陽性細菌細胞壁上的一種酸性多糖磷壁酸：革蘭氏陽性細菌細胞壁上特有的化學成分，主要成分為甘油磷酸或核糖醇磷酸。肽聚糖又稱粘肽胞壁質或粘質復合物，是真細菌細胞壁中的特有成分磷壁酸的主要生理功能①其磷酸分子上較多的負電荷可提高細胞周圍Mg2+的濃度，進入細胞后就可保證細胞膜上一些需Mg2+的合成酶提高活性；②貯藏磷元素；③增強某些致病菌如A族鏈球菌(Streptococcus)對宿主細胞的粘連、避免被白細胞吞噬以及抗補體的作用；④賦予革蘭氏陽性細菌以特異的表面抗原；⑤可作為噬菌體的特異性吸附受體；⑥能調節(jié)細胞內自溶素(autolysin)的活力，借以防止細胞因自溶而死亡。因為在細胞正常分裂時，自溶素可使舊壁適度水解并促使新壁不斷插入，而當其活力過強時，則細菌會因細胞壁迅速水解而死亡。磷壁酸的主要生理功能①其磷酸分子上較多的負電荷可提高細胞革蘭氏陰性菌的細胞壁特點：厚度大（15~20nm）結構較復雜。一般含肽聚糖、脂多糖、脂類、糖和蛋白質。脂多糖部分形成內毒素。

革蘭氏陰性細菌的細胞壁外：外膜層（outermembrance）內：肽聚糖層（peptidoglycan）外膜層：磷脂雙層，含脂多糖。周質空間：又稱壁膜間隙。在革蘭氏陰性細菌中，一般指其外膜與細胞膜之間的狹窄空間（寬約12~15nm），呈膠狀。革蘭氏陰性菌的細胞壁特點：厚度大（15~20nm）革蘭氏缺壁細菌

缺壁突變——L型細菌

實驗室或宿主體內形成基本去盡——原生質體缺壁細菌人工去壁部分去除——球狀體在自然界長期進化中形成——支原體缺壁細菌（1）L型細菌

細菌在某些環(huán)境條件下（或宿主體內）通過自發(fā)突變（或實驗室內人工低濃度青霉素誘導）而形成的遺傳性穩(wěn)定的細胞壁缺陷變異型。特點：沒有完整而堅韌的細胞壁，細胞呈多形態(tài)；有些能通過細菌濾器；對滲透敏感；在固體培養(yǎng)基上能形成類似支原體形成的“煎蛋形”小菌落（直徑在0.1mm左右）。（1）L型細菌細菌在某些環(huán)境條件下（或宿主體（2）原生質體（protoplast）

指在人為條件下，即用溶菌酶處理或在含青霉素的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，抑制了新生細胞壁的合成而形成的僅由細胞質膜包裹的，圓球形、對滲透壓變化敏感的原生質部分。一般由革蘭氏陽性細菌形成。（2）原生質體（protoplast）指在人

采用溶菌酶處理或在含有低濃度青霉素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，由革蘭氏陰性細菌產生的殘留有部分細胞壁（外壁層）的球形細胞。與原生質體相比，它對外界環(huán)境變化具有一定的抵抗性，可在普通培養(yǎng)基上生長。（3）球形體（4）支原體(菌質體)

在長期進化過程中形成的、適應自然生活條件的無細胞壁的原核生物。因它的細胞膜中含有一般原核生物所沒有的甾醇，所以即使缺乏細胞壁，其細胞膜仍有較高的機械強度。采用溶菌酶處理或在含有低濃度青霉素的培養(yǎng)基上細胞壁外的表層結構表面層

存在于真細菌或古細菌呢的細胞壁外，由同型蛋白或糖蛋白組成，呈網絡狀，分子量為40~170ku，多為弱酸蛋白，含40%~60%疏水氨基酸，沒有或很少有含硫氨基酸。作用：細胞保護性外被；細胞間識別與吸附；分子篩作用，捕獲分子與離子；酶的支架與毒力因子。

在不同細菌中表面層的位置：

細胞壁外的表層結構表面層存在于真細菌或古細菌外被多糖和莢膜---包被于某些細菌細胞壁外的一層厚度不定的膠狀物質，亦稱作糖被。

外被多糖和莢膜---包被于某些細菌細胞壁外的一層厚莢膜的功能

①保護作用：其上大量極性基團可保護菌體免受干旱損傷；防止噬菌體的吸附和裂解；一些動物致病菌的莢膜還可保護它們免受宿主白細胞的吞噬；作為透性屏障或（和）離子交換系統，可保護細菌免受重金屬離子的毒害；②貯藏養(yǎng)料，以備營養(yǎng)缺乏時重新利用；③表面附著作用⑤細菌間的信息識別作用，如根瘤菌屬；⑥堆積代謝廢物。莢膜的功能①保護作用：其上大量極性基團可保護菌體免受干旱損三、細胞質膜和內膜系統

細胞質膜，又稱質膜是緊貼在細胞壁內側、包圍著細胞質的一層柔軟、脆弱、富有彈性的半透性薄膜。厚度約7～8nm，由磷脂（占20%～30%）和蛋白質（占50%～70%）組成。

內膜系統是指細胞膜存在內摺延伸而形成的囊狀、管狀或層狀結構質膜的結構與功能

由雙層磷脂構成，厚度約為5-10nm，蛋白質鑲嵌于磷脂雙層中，是有效控制物質通透的屏障。膜中的蛋白質分作兩種，具有酶促作用邊緣蛋白和具運輸功能的整合蛋白。三、細胞質膜和內膜系統細胞質膜，又稱質膜是緊貼在細液態(tài)鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)①膜的主體是脂質雙分子層；②脂質雙分子層具有流動性；③整合蛋白因其表面呈疏水性，故可“溶”于脂質雙分子層的疏水性內層中；④周邊蛋白表面含有親水基團，故可通過靜電引力與脂質雙分子層表面的極性頭相連；⑤脂質分子間或脂質與蛋白質分子間無共價結合；⑥脂質雙分子層猶如一“海洋”，周邊蛋白可在其上作“漂浮”運動，而整合蛋白則似“冰山”狀沉浸在其中作橫向移動。液態(tài)鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)①膜的細胞質膜的生理功能①選擇性地控制細胞內、外的營養(yǎng)物質和代謝產物的運送；②是維持細胞內正常滲透壓的屏障；③合成細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，是細胞的產能場所；⑤是鞭毛基體的著生部位和鞭毛旋轉的供能部位.細胞質膜的生理功能①選擇性地控制細胞內、外的營養(yǎng)物質和代謝產與質膜相連的內膜系統間體或中體（mesosome）

間體是由細胞質膜內褶而形成的囊狀構造，其中充滿著層狀或管狀的泡囊。多見于革蘭氏陽性細菌。每個細胞含一至少數幾個。著生部位可在表層或深層，表層者與某些酶如青霉素酶的分泌有關，深層者與DNA的復制、分配以及與細胞分裂有關。與質膜相連的內膜系統間體或中體（mesosome）非光合作用內膜

硝化細菌（Nitrobacter）中，具有復雜的內膜系統------細胞質膜極冠；亞硝化球菌（Nitrosococcus）中，豐富的內膜系統成囊狀在細胞中部。認為與無機化合物常占據氧化區(qū)域有關。光合作用內膜

光合細菌中，廣泛存在內膜系統------光合膜，又稱載色體，常占據細胞內的大部分，與光強成正比，光合細菌葉綠素分布在內膜上。非光合作用內膜硝化細菌（Nitrobacter）中，四、核質和細胞質

原生質體由細胞質膜與原生質構成。原生質由核質（核區(qū)）與細胞質構成。細胞質由基質與顆粒物組成。基質是生命活動的場所，由水、無機鹽、蛋白質、糖類組成，呈半透明的膠體狀；顆粒物有核糖體、氣泡及儲藏物顆粒等。四、核質和細胞質原生質體由細胞質膜與原生質構核質區(qū)和質粒

核質區(qū)，也稱作核質體(nuclearbody)、原核(prokaryon)、擬核(nucleoid)或核基因組(genome)，是指原核生物細胞核物質較集中的區(qū)域，由一條環(huán)狀的雙鏈DNA分子構成。質粒（plasmid），是細菌染色體（基因組）外的遺傳物質，是小型的環(huán)狀DNA分子，可以獨立復制，也可整合到細菌基因組中。

功能：遺傳信息的載體。核質區(qū)和質粒核質區(qū)，也稱作核質體(nucle核糖體和協助蛋白核糖體結構：由1個大亞基和1個小亞基構成。含蛋白質40-50%（1/3）

rRNA50-60%（2/3）（占細胞中RNA總量的80%以上）。組成上，古細菌的小亞基rRAN更接近于真核生物的。功能：蛋白質合成場所。核糖體和協助蛋白核糖體結構：由1個大亞基和1個小亞基構成。協助蛋白

協助蛋白（chaperon）---為細胞中一類小分子蛋白質，可以協助新合成的多肽鏈發(fā)生正確的折疊，也能糾正蛋白質錯誤折疊，以得到正確的天然蛋白質。也能保護細胞免受熱損害的作用，在細胞受到高溫或其他不利因素影響時其濃度會明顯增高，因此也稱作熱休克蛋白（heat-shockprotein）或應激蛋白。另外還在蛋白質的質膜運轉中有重要作用例如：熱擊轉化細胞中，應激蛋白濃度增加；嗜熱的隱蔽熱球菌（Pyrodictumoccultum）生長在110℃，含有大量應急蛋白質。協助蛋白協助蛋白（chaperon）---為細胞中一內含物包括：顆粒體（granule）、內含體（inclusion）、羧酶體、光和色素、氣泡（vacuole）和儲藏物（硫滴、聚羥基丁酸、糖原、多聚磷酸鹽等）。內含物包括：顆粒體（granule）、內含體（inclusi五、芽孢和孢囊

某些細菌在其生長發(fā)育后期，在細胞內形成一個圓形或橢圓形、厚壁、含水量極低、抗逆性極強的休眠體，稱為芽孢（endospore或spore，“內生孢子”）。

每一營養(yǎng)細胞內僅生成一個芽孢，休眠體，在適宜的條件下可以重新轉變成為營養(yǎng)態(tài)細胞；

芽孢是整個生物界中抗逆性最強的生命體，在抗熱、抗化學藥物、抗輻射和抗靜水壓等方面，更是首屈一指。

產芽孢的細菌多為桿菌，也有一些球菌。芽孢的有無、形態(tài)、大小和著生位置是細菌分類和鑒定中的重要指標?？稍诠?/p>