第三章 微生物細胞的形態(tài)結構及功能

微生物學沈萍主編教材第三章微生物細胞的結構與功能daixuan第三章微生物細胞的結構與功能

第一節(jié)原核微生物概述原核微生物：是指一大類細胞核無和膜包裹，只有稱作核區(qū)的裸露DNA的原始單細胞生物。包括真細菌和古生菌兩大類。真細菌：細胞膜含有脂類，細胞壁特含有肽聚糖，DNA沒有內含子。包括細菌、放線菌、藍細菌、支原體、立克次氏體和衣原體。本節(jié)以細菌為代表介紹原核微生物的結構和功能。一般構造：細胞壁、細胞膜、細胞質、原核細菌特殊構造：纖毛、鞭毛、芽胞、莢膜等第一節(jié)原核微生物一、真細菌細胞壁（一）真細菌細胞壁的功能細胞壁能固定細胞外形，提高機械強度細胞壁是細胞生長、分裂和鞭毛運動的必要條件，無壁時就喪失這些功能細胞壁能阻擋酶蛋白和某些抗生素等大分子進入細胞（分子量大于800者）細胞壁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（二）革蘭氏陽性細菌的細胞壁革蘭氏陽性菌細胞壁的成分：肽聚糖：含量50%—90%；磷壁酸（垣酸）：含量10％革蘭氏陽性細菌的細胞壁的特點：壁厚，只有一層，化學成分簡單，特含磷壁酸

1·肽聚糖：構成細胞壁的網(wǎng)狀支架。（1）肽聚糖：又叫粘肽、胞壁質或粘質復合物，是真細菌特有的成分。是由兩種氨基糖及一個短肽構成一個單體，再由許多單體聚合而成多層網(wǎng)狀結構的大分子化合物。

第一節(jié)原核微生物第一節(jié)原核微生物（2）G+菌金黃色葡萄球菌肽聚糖的單體結構及連接方式（G+菌）：·雙糖單位：由一個N—乙酰葡萄糖胺（G）通過β—1,4—糖苷鍵與另一個N—乙酰胞壁酸（M）相連?！に碾奈不蛩碾膫孺湥篏—L—丙氨酸、D—谷氨酸、二氨基庚二酸、D—丙氨酸?！る臉蚧螂拈g橋：由甘氨酸五肽交聯(lián)。肽橋的種類很多，肽聚糖的多樣性主要體現(xiàn)在肽橋上----G-----M----------β—1,4—糖苷鍵|----G-----M-----L—丙氨酸||L—丙氨酸D—谷氨酸||D—谷氨酸L—賴氨酸||L—賴氨酸D—丙氨酸甘5|D—丙氨酸

金黃色葡萄球菌肽聚糖的單體結構及連接方式（G+菌）溶菌酶：β—1,4—糖苷鍵很容易被溶菌酶水解而使肽聚糖散架。青霉素：能于菌體內的轉肽酶結合形成青霉噻唑酰基酶，使轉肽酶失去轉肽作用，通過抑制轉肽反應，影響細胞壁合成革蘭氏陽性菌革蘭氏陰性菌肽聚糖的整體網(wǎng)狀結構金黃色葡萄球菌大腸桿菌第一節(jié)原核微生物2、磷壁酸（又叫垣酸或磷壁酸質）（1）磷壁酸是以甘油磷壁酸或核糖醇磷壁酸為亞基（單體）組成的聚合物，是一種酸性多糖，是G+菌細胞壁所特有的成分。（2）磷壁酸種類：壁磷壁酸：可用稀酸或稀堿提取，含量隨培養(yǎng)成分而改變，與肽聚糖以共價鍵結合。膜磷壁酸：可用45%熱酚水提取，含量與培養(yǎng)成分關系不大，跨越肽聚糖層并與細胞膜相交聯(lián)。第一節(jié)原核微生物（3）磷壁酸的主要生理功能a、其磷酸分子帶負電荷，可結合Mg2+,可提高需Mg2+合成酶的活性；b、儲藏磷元素；c、避免被白細胞吞噬，具有抗補體作用；d、是G+菌重要的表面抗原成分；f、也是某些噬菌體吸附的受體；e、能調節(jié)細胞內自溶素的活力防止細胞自溶。H|—————O——C——H|H——C——O——Ala|H——C——OH|H——C——O——RO|||肽H——C——O————P————甘油磷酸—乙酰氨葡糖—聚||3糖

HOHn連接單位核糖磷酸注：Ala：丙氨酸R：N—乙酰氨基葡萄糖

磷壁酸（垣酸）第一節(jié)原核微生物（三）革蘭氏陰性細菌的細胞壁革蘭氏陰性細菌的細胞壁的特點：壁薄，而且分兩層，特含脂多糖。革蘭氏陰性菌細胞壁的成分：外膜（外壁層）：磷質、脂蛋白、脂多糖；內膜（內壁層）：肽聚糖，含量10%。第一節(jié)原核微生物1、細胞壁內膜：革蘭氏陰性細菌細胞壁的菌肽聚糖大腸桿菌肽聚糖的單體結構及連接方式（G—菌）：雙糖單位：N—乙酰氨基葡萄糖（G）N—乙酰胞壁酸（M）。短肽尾：L—丙氨酸、D—谷氨酸、二氨基庚二酸、D—丙氨酸。肽橋：沒有特殊的肽橋，兩肽尾直接交連StructureofpeptidoglycanN-acetylglucosamineN-acetylmuramicacidb-(1,4)linkagesL-alanineD-glutamicacidmeso-diaminopimelicacidD-alaninepeptidebondCH3-CH-C=0CH2OHOCH2OHOOHONHHC-C-CH3

C=0nNHCOOH-C-H(CH2)2

C=0NHH-C-(CH2)-NH2

NHC=0CH3-C-HCOOHL-AlaD-GluL-LysD-AlaG+細胞壁肽聚糖單體結構MGDPA革蘭氏陰性菌細胞壁肽聚糖的一個重復單位----G-----M----------|----G-----M-----L—丙氨酸||L—丙氨酸D—谷氨酸||D—谷氨酸二氨基庚二酸||二氨基庚二酸D—丙氨酸|D—丙氨酸大腸桿菌肽聚糖的單體結構及連接方式（G—菌）肽聚糖鏈及其連接間橋格蘭氏陰性細菌在其肽聚糖層外還有一層所謂的外壁層，外壁層的性質與細胞質膜類似。請注意圖中藍色的脂蛋白以及外壁層之外的紅色脂多糖鏈。OsidechainCorepolysaccharideLipidA脂多糖的化學結構E.coli脂多糖分子結構模型第一節(jié)原核微生物2、細胞壁外膜（外壁層）細胞壁外膜由磷脂雙分子層、脂蛋白、脂多糖組成（1）脂多糖（LPS）·脂多糖位于壁的最外層，較厚。由類脂A、核心多糖和O—特異側鏈（O—抗原）組成。是G—菌細胞壁所特有的成分，也是主要成分。

第一節(jié)原核微生物·脂多糖的功能：：類脂A是G—菌菌的致病物質—內毒素；帶較強的負電荷，也可以吸附可結合Mg2+,可提高需Mg2+合成酶的活性；由于脂多糖結構多變，決定了G—菌細胞表面抗原決定簇的多樣性；使許多噬菌體在細胞表面吸附的受體；具有控制某些物質進出細胞的部分選擇性屏障功能，例如嘌呤雙糖肽類等較小分子可以通過，但是溶菌酶、青霉素等抗生素、某些染料、去污劑等較大分子則不易通過。脂多糖在足夠的Ca2+存在之下才能維持其結構穩(wěn)定，如果用EDTA等螯合劑去除Ca2+和降低離子鍵強度，脂多糖就會解體。第一節(jié)原核微生物

（2）磷脂雙分子層：與細胞膜的磷脂雙分子層非常相似，期中插有跨膜的孔蛋白。（3）細胞壁外膜蛋白：指嵌合在脂多糖和磷脂層外膜上的蛋白質，有20余種。脂蛋白：位于外壁層的內側，如鉚釘一樣把磷脂雙分子層與肽聚糖層連在一起?？椎鞍祝簽槿垠w的跨膜蛋白。中間有直徑1納米的孔道，通過孔的開、閉，控制某些物質的進出。已知有兩種：

第一節(jié)原核微生物非特異性孔蛋白：其充水孔道可通過相對分子量小于800~900的任何親水性分子，如雙糖、氨基酸、二肽和三肽。特異性孔蛋白：其上存在專一性結合位點，只允許一種或少數(shù)相關物質通過。3、周質空間（壁膜間隙）指細胞壁與細胞膜之間的狹窄空間（寬約12~15納米），呈膠狀。周質空間存在著多種周脂蛋白。周脂蛋白：包括水解酶類、合成酶類、結合蛋白、受體蛋白。第一節(jié)原核微生物4、G+菌和G—菌在細胞壁上的區(qū)別：（1）在結構上的區(qū)別：G+菌細胞壁厚，只有一層；G—菌壁薄，分兩層。（2）在成分上的區(qū)別：G+菌細胞壁肽聚糖含量高，特含磷壁酸；G—菌細胞壁肽聚糖含量低，特含脂多糖第一節(jié)原核微生物（3）在肽聚糖上的區(qū)別#含量不同，G+菌肽聚糖的含量高，G—菌肽聚糖的含量低。#短肽成分不同，G+菌含特L—賴氨酸；G—菌特含二氨基庚二酸。#交聯(lián)方式不同，G+菌通過甘氨酸五肽使相鄰單體的短肽相連，交聯(lián)密度大，網(wǎng)狀結構緊密，壁較堅固。G—菌則是兩個單體的短肽直接相連，交聯(lián)密度小，網(wǎng)狀結構較疏松。#肽聚糖存在的位置不同，G—在內側，G+在外側。第一節(jié)原核微生物（四）古生菌的細胞壁：由多糖（假肽聚糖）、糖蛋白或蛋白質構成，沒有真正的肽聚糖，1、假肽聚糖細胞壁：甲烷桿菌屬古生菌的細胞壁是由假肽聚糖組成的。由N—乙酰葡萄糖胺和N—乙酰塔羅糖胺糖醛酸以β—1，3糖苷鍵交替連接而成，此鍵不能被溶菌酶水解。第一節(jié)原核微生物2、獨特多糖細胞壁：甲烷八疊球菌的細胞壁含有獨特多糖，該多糖含有半乳糖胺、葡糖醛酸、葡萄糖和乙酸。3、硫酸化多糖細胞壁：鹽球菌屬的細胞壁是由硫酸化多糖組成。4、糖蛋白細胞壁：鹽桿菌屬細胞壁是由糖蛋白組成。這種細胞壁帶強負電荷，可以平衡環(huán)境中的Na+，從而能在20%~25%高鹽溶液中生活。5、蛋白質細胞壁：少數(shù)產(chǎn)甲烷細菌的細胞壁是由蛋白質構成。第一節(jié)原核微生物（五）缺壁細菌第一節(jié)原核微生物1、L型細菌許多G＋細菌或G—由于高滲液、低濃度青霉素等外界因素影響下發(fā)生變異，或自發(fā)突變形成無合成肽聚糖能力而細胞壁缺陷的變異菌株，這種由變異形成遺傳性穩(wěn)定的細胞壁缺陷細菌叫～。1935年由英國李斯德發(fā)現(xiàn)。一般專指在實驗室內或宿主內，由自發(fā)變異形成遺傳性穩(wěn)定的細胞壁缺陷細菌株叫～。2、原生質體：指在人為的條件下，用溶菌酶除盡G＋菌原有的細胞壁，或用青霉素抑制新生細菌細胞壁的合成，所得到的僅有一層細胞膜包裹的圓球狀滲透敏感細胞叫原生質體。第一節(jié)原核微生物3、球形體：又稱原生質球，指G—菌經(jīng)過溶菌酶的處理，除去部分細胞壁，還殘留部分細胞壁的原生質體叫球形體。原生質體和球形體的共同特點：對滲透壓極其敏感，革蘭氏染色陰性，對噬菌體不敏感，即使有鞭毛也不能運動，細胞不能分裂。原生質體和球形體更易導入外源遺傳物質，故是研究遺傳規(guī)律和進行原生質體育種的良好試驗材料。4、支原體：支原體是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。因細胞膜含有一般原核生物所沒有的甾醇，所以即使缺乏細胞壁，細胞膜仍有較高的機械強度。

（六）革蘭氏染色的機制1、革蘭氏染色簡介：由丹麥病理學家革蘭于1884年發(fā)明的并使用的一種能鑒別細菌的染色方法。1983年彼弗里奇進一步證明了主要是革蘭氏陽性菌和革蘭氏性陰菌在細胞壁化學成分的差異而引起革蘭氏染色的不同。

第一節(jié)原核微生物第一節(jié)原核微生物2、革蘭氏染色過程（復習）甲菌乙菌結晶紫初染碘液媒染95%酒精脫色番紅復染紫色紅色第一節(jié)原核微生物3、革蘭氏染色機理?細菌通過結晶紫初染和碘液媒染之后，在細胞膜內形成了不溶于水的結晶紫與碘的復合物（CVI）。革蘭氏陽性菌由于細胞壁厚，肽聚糖的含量高，網(wǎng)狀結構層次多和交聯(lián)致密，網(wǎng)孔小。故用乙醇（或丙酮）作脫色處理時，乙醇使細胞壁脫水，肽聚糖的網(wǎng)孔變得更小，透性降低。再加上它不含類脂，用乙醇處理也不會溶出縫隙，因此，乙醇不能透過細胞壁而把結晶紫—碘復合染料抽提出來，也就是說，乙醇不能進入細胞去脫色，故用蕃紅復染時仍為紫色。（實際是紫色加紅色）第一節(jié)原核微生物反之，革蘭氏陰性菌因其細胞壁薄，外膜層類脂含量高。肽聚糖層薄含量低，結構疏松交聯(lián)度低，網(wǎng)孔大。當用結晶紫初染和碘液媒染之后，再用乙醇處理時，乙醇能使以類脂為主的外膜層迅速溶解，薄而疏松的肽聚糖網(wǎng)狀結構很容易使乙醇進入細胞而把結晶紫—碘液復合染料抽提出來而脫色。再經(jīng)番紅復染時，就被染成紅色。注：酒精具有脫水、脫脂、使細胞脫色等作用。第一節(jié)原核微生物二、細胞壁以內的構造——原生質體（一）細胞質膜又稱質膜、細胞膜或內膜。1、細胞膜結構：為一蛋白鑲嵌磷脂雙分子層，具有流動性和高度選擇透性。一個磷脂分子由一個帶正電荷且溶于水的親水基（極性頭）和一個不帶電荷、不溶于水的疏水基（非極性尾）構成。親水基在外側，疏水基在內側構成磷脂雙分子層。常溫下，磷脂雙分子層呈液態(tài)，其中鑲嵌許多具運輸功能的整合蛋白或內嵌蛋白；在磷脂雙分子層的表面“漂浮”著許多有酶促作用的周邊蛋白或膜外蛋白。第一節(jié)原核微生物2、辛格和尼科爾森提出的細胞膜液態(tài)鑲嵌模型學說（1972年）膜的骨架是脂質雙分子層；脂質雙分子層具有流動性；整合蛋白鑲嵌于脂質雙分子層的疏水性內層中；周邊蛋白通過靜電引力與脂質雙分子層表面相連；脂質分子間或脂質與蛋白質之間無共價鍵結合；脂質雙分子層猶如海洋，周邊蛋白在其上作漂浮運動，整合蛋白則如冰山沉浸在脂質雙分子層的疏水性內層中作橫向運動。第一節(jié)原核微生物磷脂分子的結構脂肪酸的飽和度與菌種是否耐高溫有關，脂肪酸飽和度越高越能耐高溫。疏水基尾親水基頭第一節(jié)原核微生物3、細胞膜的功能：具有選擇性控制膜內外營養(yǎng)物和代謝產(chǎn)物的進出；維持細胞內正常滲透壓的屏障；是合成細胞壁和糖被的各種組分的重要基地；膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代謝的酶系，是細胞產(chǎn)能的場所；是鞭毛基體著生部位和鞭毛旋轉的功能部位。4、細菌與真核生物在細胞膜上的區(qū)別：細菌細胞膜不含膽固醇等甾醇，真核生物的細胞膜含有膽固醇（可增加韌性）；細菌細胞膜上有電子傳遞系統(tǒng)，而真核生物的電子傳遞系統(tǒng)在線粒體內膜上。第一節(jié)原核微生物5、內膜系統(tǒng)：內膜系統(tǒng)是由細胞膜內陷形成的一些特殊結構。間體：是一種由細胞膜內陷而形成的囊狀結構，其中充滿著層狀或管狀的泡囊。多見于革蘭氏陽性菌。間體又分隔壁間體（深層）和側性間體（淺層），深層間體與DNA復制、分配以及細胞分裂有關；淺層側性間體與胞外酶的分泌（如青霉素酶）有關。也有人認為間體僅是電鏡制片時因脫水操作而引起的一種贗象。載色體（色素體）：是光合細菌的光合作用部位，相當于高等植物的葉綠體。含有菌綠素和胡蘿卜素等色素。類囊體：是藍細菌進行光合作用的場所。第一節(jié)原核微生物6、古生菌細胞膜的特點親水基和疏水基之間是通過醚鍵而不是酯鍵連接的組成疏水基長鏈烴是異戊二烯的重復單位，而細菌或真核生物的疏水尾是脂肪酸。古生菌細胞膜存在著獨特的單分子層膜或單、雙分子層混合膜，而細菌或真核生物的細胞膜都是雙分子層。單分子層膜多存在于嗜高溫的古生菌中，其原因可能是這種膜的機械強度要比雙分子層質膜高。在甘油親水頭3C分子上，可以連接多種與其它生物不同的基團。細胞膜上含有多種獨特脂類。第一節(jié)原核微生物（二）細胞質與內含物1、細胞質：在細胞膜和核區(qū)之間的半透明、膠狀、顆粒狀物質的總稱。原核生物的細胞只是不流動的，這與真核生物不同。主要成分：是核糖體，、貯藏物、多種酶類、質粒中間代謝產(chǎn)物和80%的水等。少數(shù)細菌還有類囊體、羧酶體、氣泡和伴孢晶體等。第一節(jié)原核微生物2、核糖體：無被膜包裹的蛋白質顆粒，其沉降系數(shù)為70s（50s和30s）。是合成蛋白質的場所。有80%—90%的核糖體串聯(lián)在mRNA上以多聚核糖體的形式存在。每個細菌有上萬個核糖體。鏈霉素、四環(huán)素、氯霉素等抗生素能選擇性抑制70s核糖體蛋白合成。而對真核生物80核糖體不起作用。故可用這些抗生素治療細菌引起的疾病，而對高等動物和人類無害。注：沉降系數(shù)是指在離心場中顆粒的沉降速度。用s表示，單位是秒，10-13秒為一個沉降系數(shù)。第一節(jié)原核微生物3、貯藏物：主要是貯存營養(yǎng)物質糖元和淀粉：是細菌的碳源和能源物質，大腸桿菌及許多芽孢桿菌含之。聚β-羥丁酸（PHB）：是許多細菌特有的碳源和能源類貯藏物。它無毒、可塑、易降解，是生產(chǎn)醫(yī)用塑料、生物降解塑料的好材料。藻青素：常存在于藍細菌中，是一種內源性氮源、能源儲藏物。異染顆粒（又叫迂回體或捩轉菌素）：其只要功能是儲藏磷酸鹽和能量，并可降低滲透壓。因此物質能把藍色染料變?yōu)榧t紫色，故名異染顆粒。迂回螺菌、白喉棒桿菌、分支桿菌含之。第一節(jié)原核微生物4、磁小體1975年，由勃萊克摩在一種折疊螺旋體的趨磁細菌中發(fā)現(xiàn)，磁小體是成分是Fe3O4，外有一層磷脂、蛋白質或糖蛋白膜包裹，其功能是導向作用，趨磁菌具有一定實用前景，比如生產(chǎn)磁性定向藥物或抗體等。5、羧酶體：是自養(yǎng)菌所特有的內膜系統(tǒng)，可能是固定CO2的場所。6、氣泡：存在于許多水生細菌中，其功能是調節(jié)細胞比重以使細胞漂浮在水上層，以便獲取光能、氧氣和營養(yǎng)物質。第一節(jié)原核微生物（三）核區(qū)（原核）

·核區(qū)：又稱核質體、原核、擬核或基因組，是指原核生物所特有的無核膜結構、無固定形態(tài)的原始細胞核。原始細胞核沒有核膜、核仁，只是由環(huán)狀雙鏈的DNA分子纏繞形成類似于核的結構，且DNA不與組蛋白結合，是一種分化不完善的原始性細胞核，故特稱原核、核區(qū)、擬核或細菌染色體等。每個細菌細胞一般1—4個核質體。并且在復制以外時期均為單倍體。細菌細胞核的功能是儲存和復制遺傳信息的場所。第一節(jié)原核微生物（四）細菌的休眠結構—芽孢

1、芽孢：某些細菌在其生長發(fā)育后期，可在細胞內形成一個圓形或橢圓形、含水量極低的抗逆性很強的休眠體，這就是芽孢。2、芽孢的屬性：一個營養(yǎng)細胞只能形成一個芽孢，一個芽孢也只能產(chǎn)生一個營養(yǎng)體，所以，芽胞是休眠體，而不是繁殖體。3、芽孢的抗逆性：芽胞是生物界抗逆性最強的生命體。具有抗熱、抗化學藥物、抗輻射和抗靜水壓等特性。

第一節(jié)原核微生物4、產(chǎn)芽孢細菌：主要是好氧性芽孢桿菌屬和厭氧型梭菌屬。芽孢的有無、芽孢的形態(tài)、大小和著生位置是細菌的分類依據(jù)之一。5、芽孢的結構：芽孢由孢外壁、芽孢衣（殼）、皮層、原生質體（核心）構成。核心又有芽孢壁、芽孢質膜、芽孢質、芽孢核區(qū)組成。第一節(jié)原核微生物芽孢囊：是產(chǎn)芽孢母細胞的外殼

孢外壁：透性差，主要含脂蛋白。有的芽孢無此層。芽孢衣：多價陽離子不易透過。主要含角蛋白，抗酶解，抗藥物。芽孢皮層：主要含芽孢肽聚糖和吡啶二羧酸鈣，滲透壓高，體積大。芽胞壁：含肽聚糖，可發(fā)展成新細胞的壁。核心芽胞膜：含磷脂、蛋白質，可發(fā)展成新細胞膜。芽孢質：含吡啶二羧酸鈣（DPA）、核糖體、RNA和酶類。產(chǎn)芽孢細菌第一節(jié)原核微生物細菌的休眠結構—芽孢第一節(jié)原核微生物6、芽孢的形成當芽孢產(chǎn)生菌在缺乏營養(yǎng)或有害代謝產(chǎn)物積累過多而停止生長時，就開始形成芽胞。從形態(tài)上看，芽孢形成分七個階段：（1）軸絲形成。菌體先出現(xiàn)兩個核區(qū)，DNA濃縮，軸絲（束狀染色體）形成（2）芽胞壁形成。菌體一端的細胞膜內陷橫膈膜，將菌體分隔成一大一小兩個細胞。（3）形成前芽胞。小細胞被大細胞細胞膜包裹，形成具有雙膜的前芽胞（此時抗輻射性提高）（4）原皮層形成。合成芽孢肽聚糖和吡啶二羧酸鈣復合物，填充于雙層膜之間形成原皮層。此時折光率提高。芽胞外壁開始出現(xiàn)。（5）芽孢衣形成。合成半胱氨酸和疏水氨基酸沉積于膜外表形成芽胞外衣。（6）形成皮層。芽孢成熟，出現(xiàn)抗熱性。（7）芽胞釋放。菌體裂解，釋放出芽胞。細菌芽孢的形成第一節(jié)原核微生物7、芽孢的萌發(fā)：由休眠狀態(tài)的芽孢變成營養(yǎng)狀態(tài)細菌的過程，叫做芽孢的萌發(fā)。包括三個階段?；罨嚎捎啥唐跓崽幚砘蛴玫蚉H、強氧化劑處理引起.Mg2+、葡萄糖、表面活性劑等可促進芽孢萌發(fā)。發(fā)芽：芽孢通透性增加；芽孢衣上的蛋白質逐步降解，外界陽離子進入皮層，皮層發(fā)生膨脹、溶解和消失；外界水分不斷進入核心，核心膨脹、各種酶活化，開始合成細胞壁。抗逆性下降。生長：芽孢核心部分合成新的DNA、RNA和蛋白質，很快變成營養(yǎng)細胞。此時細胞處于感受態(tài)，已接受外來的DNA而發(fā)生轉化。第一節(jié)原核微生物8、芽孢的抗熱機理：滲透調節(jié)皮層膨脹學說：該學說認為，芽孢的抗熱性在于芽胞有生命的部分——核心部分的生命物質高度失水而產(chǎn)生極強的耐熱性。芽孢衣對多價陽離子和水的透性差，而皮層含有大量負電荷的芽孢肽聚糖，可吸引陽離子使皮層的離子濃度升高，從而使皮層有極高的滲透壓去奪取核心部分的水分，其結果造成皮層的充分膨脹，而核心部分的生命物質卻形成高度失水狀態(tài)，因而產(chǎn)生極強的耐熱性。芽孢耐熱機制芽胞衣四、細菌的休眠結構—芽孢#芽孢的抗熱其他學說：關于芽孢抗熱的本質至今尚無圓滿地解釋。有的資料從芽孢的化學成分和結構上揭示其抗熱性。在化學組成上，芽胞含有耐熱物質吡啶二羧酸鈣和耐熱性的酶類，且原生質的含水量較低。在結構上具有厚而致密的壁。從而芽孢具有抗熱性。9、研究芽孢的意義是細菌分類的依據(jù)之一可用高溫篩選芽孢菌用芽孢菌的芽孢可長期保存菌種是否殺死芽孢是消毒滅菌手段的最重要指標。第一節(jié)原核微生物（五）伴孢晶體1、伴孢晶體：少數(shù)芽孢桿菌在形成芽孢的同時，在菌體另一端的原生質中形成一種菱形或雙錐形的堿溶性蛋白晶狀體內含物，稱為伴孢晶體。2、伴孢晶體的作用：伴孢晶體是一種蛋白質，稱伴孢晶體內毒素，即δ內毒素。在堿性昆蟲腸道中很快被吸收引起腸道麻痹、穿孔，導致蟲體癱瘓死亡。對鱗翅目的幼蟲有很高毒性，對人和動物無毒性，是一種很受歡迎的環(huán)保生物農藥—微生物殺蟲劑。第一節(jié)原核微生物3、蘇云金芽胞桿菌產(chǎn)生的毒素：蘇云金芽胞桿菌能產(chǎn)生三種外毒素和一種晶體內毒素。外毒素：有α、β、γ三種類型。對昆蟲的毒效只發(fā)生在幼蟲蛻皮或變態(tài)期，主要造成幼蟲畸形。晶體內毒素：δ內毒素。存在于蛋白質晶體之中，具殺蟲作用（六）細菌的其他休眠結構孢囊：由固氮菌形成的一種抗干旱圓形休眠體粘液孢子：由粘球菌產(chǎn)生蛭孢子：由蛭弧菌產(chǎn)生外生孢子：由嗜甲基細菌和紅微菌產(chǎn)生第一節(jié)原核微生物第一節(jié)原核微生物三、細胞壁以外的構造（一）糖被1、糖被：包被于某些細菌細胞壁之外的一層厚度不定的膠狀物，稱為糖被?？煞譃榍v膜、微莢膜、粘液層和菌膠團。2、糖被的主要成分：主要成分是水、多糖、多肽或蛋白質，尤以多糖居多。3、糖被的作用：糖被的有無可用于細菌的鑒定；從糖被中提取提取葡聚糖制備代血漿或葡聚糖生化試劑；從粘液層提取胞外多糖——黃原膠，用作石油鉆井液添加劑。4、糖被的危害：污染食品；致病第一節(jié)原核微生物（二）莢膜1、莢膜的概念：有些細菌生活在一定的營養(yǎng)條件下，可向細胞壁表面分泌一層粘液狀或膠質狀物質，稱為莢膜。產(chǎn)莢膜細菌菌落光滑（S-型），不產(chǎn)莢膜細菌菌落較粗糙（R-型）。莢膜可用負染色觀察2、莢膜的功能：保護作用；貯藏養(yǎng)料；重金屬的透性屏障；表面附著作用（例如唾液鏈球菌粘附于牙齒表面，產(chǎn)生的乳酸腐蝕牙齒表面引起齲齒）；細菌間的信息識別作用；堆積代謝廢物；抵抗干燥。糖被第一節(jié)原核微生物菌膠團：有時細菌的莢膜連在一起，成為一團，其中包含多個細菌，叫菌膠團。（三）粘液層：1、粘液層：若細菌細胞壁表面這層粘液狀物質比莢膜疏松，而且可向周圍環(huán)境擴散，無明顯界限。這就是粘液層。2、莢膜與粘液層的區(qū)別：黏液層與莢膜成分一致。莢膜外周有明顯的界限，質地均勻。是細胞的一部分。粘液層則近稠遠稀，且無明顯邊緣，可看作是細菌的分泌物。如肉放的時間長了，就發(fā)粘，這就是粘液層。莢膜通過離心而沉淀，粘液層則不能第一節(jié)原核微生物（四）鞭毛1、什么是鞭毛：運動性微生物表面著生著一根或數(shù)根長絲狀、波曲的蛋白質附屬物，稱為鞭毛。球菌一般無鞭毛，部分桿菌有鞭毛，螺旋菌均有鞭毛。2、用肉眼觀察推斷鞭毛的是否存在：用穿刺法在半固體培養(yǎng)基上接種某一菌，經(jīng)培養(yǎng)后，在穿刺線周圍有混濁擴散區(qū)，可推測有鞭毛。從平板菌落推測鞭毛的存在，菌落大、薄而不規(guī)則、邊緣不整齊，說明該菌有鞭毛。第一節(jié)原核微生物3、鞭毛的結構：由基體、鞭毛桿、鉤形鞘和鞭毛絲組成基體：即環(huán)狀體，是一個超微型馬達，Ｇ-菌由L環(huán)、P環(huán)、S環(huán)—M環(huán)組成，L環(huán)與Ｇ-菌細胞壁的脂多糖層相連，P環(huán)與Ｇ-菌細胞壁的肽聚糖相連；S環(huán)—M環(huán)與細胞膜相連。G＋只有這兩個環(huán)。S環(huán)—M環(huán)被一對Mot蛋白包圍，由它驅動該環(huán)快速轉動，在S環(huán)—M環(huán)基部還存在Fli蛋白，起鍵鈕作用，根據(jù)細胞信息使鞭毛正轉或逆轉。第一節(jié)原核微生物鞭毛桿(柱狀體)：與基體四環(huán)相連。鉤形鞘(鞭毛鉤或鉤狀體)：可以相對于環(huán)狀體運動。鞭毛絲(絲狀體)：其轉動或收縮可引起細菌運動。4、鞭毛的功能：細菌借鞭毛旋轉而運動，故鞭毛是運動細胞器。有鞭毛的細菌能夠運動，并有趨性。無鞭毛的細菌則不能運動。5、鞭毛菌的類型：單生鞭毛菌、叢生鞭毛菌、周生鞭毛菌。第一節(jié)原核微生物第一節(jié)原核微生物（五）菌毛（又叫纖毛、傘毛）1、菌毛是長在細菌體表的一種比鞭毛細、短、直、硬、中空、且數(shù)量較多的蛋白質類附屬物，稱為菌毛。在Ｇ-菌中較為常見。2、菌毛的作用：不具運動功能，一般起附著作用。具有菌毛的致病菌借助菌毛粘附于呼吸道、消化道、泌尿生殖道的粘膜上，進一步定植致病。菌毛菌在液體表面互相粘連，形成菌醭。（六）性毛：又叫性菌毛。構造和成分與性菌毛相同。但比菌毛長，數(shù)量僅一直少數(shù)幾根，一般見于的雄性菌株。其功能是轉移遺傳物質。第二節(jié)真核微生物概述真核生物：凡是細胞核具有核膜、能進行有絲分裂、細胞質中存在線粒體或同時存在葉綠體等細胞器的生物稱真核生物。真核生物的特征：細胞核有核膜；細胞質中有各種細胞器；進行有絲分裂真核微生物的類群:真菌(酵母菌、霉菌、大型真菌)、單細胞藻類、原生動物真菌的概念：指具有細胞壁，無根莖葉分化，不含葉綠素，以寄生或腐生方式生存的一類生物。真菌門在分類上分為三綱一類即藻狀菌綱、子囊菌綱、擔子菌綱及半知菌類。放線菌(actinomyces)什么是放線菌放線菌的形態(tài)構造放線菌的繁殖放線菌的菌落特征放線菌的生理放線菌與人類生活放線菌是一類具有絲狀與枝細胞的細菌

有原核

菌絲直徑與細菌相仿

細胞壁的主要成分是肽聚糖

放線菌噬菌體的形狀與細菌的相似

最適生長PH相近，一般呈微堿性

DNA重組的方式與細菌的相同

核糖體同為70S

對溶菌酶敏感

凡細菌所敏感的抗生素，放線菌也同樣敏感

有的放線菌產(chǎn)生有鞭毛的孢子,其鞭毛類型與細菌相同放線菌的分布與生活方式放線菌一般分布在含量較低；有機物豐富和呈微生物堿性的土壤中。107個／g左右能看到：北方春季深層黑土地的白絲能聞到：泥土特有的“泥腥味”放線菌的形態(tài)結構（模式圖）氣生菌絲孢子絲分生孢子基內菌絲固體基質基內菌絲（Substratemycelium)

又稱營養(yǎng)菌絲，功能是吸收營養(yǎng)，直徑0.2-1.2um長度100－600um，色素可有可無。基內菌絲氣生菌絲（Aerialmycelium)基內菌絲長到一定時期，長出培養(yǎng)基外，伸向空間的菌絲，直徑1－1.4um,長短不一，形狀不一，顏色較深。氣生菌絲孢子絲(Reproductivemycelium)

當氣生菌絲生長發(fā)育到一定階段，氣生菌絲上分化出的可形成孢子的菌絲。孢子的形狀及在氣生菌絲上排列的方式隨種而異。放線菌孢子絲類型直形彎曲叢生成束單輪生無螺旋開環(huán)鉤形原始螺旋形松螺旋緊螺旋螺旋單輪生無螺旋兩級輪生螺旋兩級輪生放線菌的菌落形態(tài)菌落質地硬而且致密，菌落小而不廣泛延伸菌落表面呈緊密的絨狀或堅實、干燥多皺。接種針難以挑取，有時可挑碎，有時可將整個菌落挑起。老齡菌：幼齡菌菌落與細菌難以區(qū)分。菌落周圍具放射狀菌絲，由于菌絲和孢子常具不同色素，使菌落正面，背面呈不同色澤。2.2.3放線菌的生活史：孢子萌發(fā)基內菌絲氣生菌絲菌絲孢子絲5孢子絲分化形成的孢子放線菌生活史放線菌的繁殖放線菌的繁殖方式分生孢子孢子囊孢子菌絲斷裂其他方式（2）沿橫隔斷裂形成孢子（3）成熟孢子（1）孢子絲中形成橫隔橫隔斷裂形成孢子的過程分生孢子繁殖孢子囊孢子繁殖粉紅鏈孢霉孢子囊形成過程孢子囊形成初期孢子囊繼續(xù)生長

成熟孢子囊放線菌生理絕大多數(shù)為異養(yǎng)型，能利用不同的碳水化合物。氮源以Pr,蛋白胨，以及某些氨基酸最合適，硝酸鹽、銨鹽和尿素次之.一般都需要金屬離子。大多放線菌是好氣性的。最適溫度23－370C放線菌與人類絕大多數(shù)抗生素由放線菌產(chǎn)生用來生產(chǎn)纖維素、酶、維生素具固氮作用，用于生產(chǎn)生物菌肥少數(shù)寄生型放線菌可引起動植物病害有的放線菌能破壞棉毛織品和紙張鏈桿狀絲狀聚合體球狀（正在分裂）藍細菌的形態(tài)藍細菌生理是光能自養(yǎng)型生物：只需空氣、陽光、水分、少量無機鹽沒有有性生殖，以裂殖為之，也可芽生殖，極少數(shù)有孢子已知藍細菌有20多種具固氮作用。赤潮其他幾種原核微生物立克次氏體支原體衣原體立克次氏體（Rickettsia）是落基山斑疹傷寒的病源體原核，G-只能寄生于真核細胞體內（多用雞胚培養(yǎng)）無濾過性(o.3-o.6×o.8-2um)細胞形態(tài)多變有不夠完整的產(chǎn)能代謝途徑基因組1.1Mb,834個基因（98年11月公布）枝原體（Mycoplasma）支原體的直徑約為150－300nm缺乏細胞壁“油煎蛋”狀菌落（0.1-1.0mm）二等分裂能在人工培養(yǎng)基上獨立生長具有氧化型或發(fā)酵型的產(chǎn)能代謝,在好氧或厭氧條件下生長對能與核糖體、細胞膜結合的表面活性劑、抗生素敏感基因組很小，0.6-1.1Mb衣原體（Chlamydiapsittaci)在寄主細胞質中的形態(tài)始體中間體寄主細胞膜正分裂的網(wǎng)狀體包涵體衣原體衣原體(Chlamydia)有細胞構造細胞內同時含有DNA和RNA兩種核酸有革蘭氏陰性菌特征的含肽聚糖的細胞壁有核糖體有不完整的酶系統(tǒng)，尤其缺乏產(chǎn)能代謝的酶系統(tǒng)二等分裂繁殖；對抑制細菌的抗生素如青霉素和磺胺等都很敏感雞胚卵黃囊膜、小白鼠腹腔、或HeLa細胞培養(yǎng)湯非凡教授1897-1958三珠衣原體基因組為別為1.05Mb,1.07Mb,1.23Mb.NAMNAGβ-1,4-糖苷鍵四肽尾肽橋G+細菌肽聚糖立體結構（局部）Peptidoglycanchainscross-linktofromasheetMGL-AlaD-GluDAPD-AlaMGL-AlaD-GluDAPD-AlaMGMGMGMGMGMGMGMGMGMGMGMGMGMGMGMGMGMGMGMGMGMGMGMGMMMMMMG-細菌肽聚糖結構（局部）微生物學家----湯飛凡（FeifanTang

1897-1958）

1897年7月23日生于湖南醴陵縣。1958年9月30日卒于北京。1914年考入湘雅醫(yī)學院，1921年畢業(yè)并獲得美國康涅狄克大學醫(yī)學博士學位。同年到北京協(xié)和醫(yī)學院細菌系進修和工作。1925年在美國哈佛大學醫(yī)學院深造。1929年回國，先后任上海中央大學醫(yī)學院教授、上海雷斯德研究院細菌學系主任。1935年到英國國家醫(yī)學研究所任客座研究員。1937年抗日戰(zhàn)爭爆發(fā)，受命到昆明重建中央防疫處并被任命為處長。1945年抗日戰(zhàn)爭勝利，繼續(xù)在北平任中央防疫實驗處處長。1949年新中國成立后，主持組建了我國最早的生物制品質量管理機構——中央人民政府衛(wèi)生部生物制品研究所。1951年任中國菌種保藏委員會首任主任委員，1955年被選為中國科學院生物地學部委員。曾任中華醫(yī)學會理事、中國微生物學會理事長和衛(wèi)生部生物制品委員會主任委員。1947年，第七屆國際微生物學大會上，被選為國際微生物學會常任理事。

湯飛凡早在20世紀20年代中期已開始用物理學的方法研究病毒性狀，用離心和過濾的方法研究皰疹、牛痘等病毒，給當時病毒是否為生物的觀點的爭論以肯定支持。他是最早研究介于病毒和細菌之間的支原體的微生物學家之一。1925年他在研究皰疹病毒的嗜神經(jīng)性和皰疹腦炎和免疫反應的關系時最早觀察到單純皰疹的潛伏感染。曾研制出一系列孔徑大小不同的醋酸火棉膠濾膜，用來測定葡萄球菌噬菌體和多種病毒的大小。40年代在國內首次報道了鼠疫斑疹傷寒的地方流行，出血性黃疸鉤端螺旋體和伊氏錐蟲。1954年重新開始擱置了30年的沙眼病原研究。1955年首次分離出沙眼衣原體,無可爭辯地結束了半個多世紀關于沙眼病原的爭論。他所創(chuàng)建的方法被廣泛采用，后來許多類似的病原被分離出來，一類介于細菌與病毒之間的特殊微生物——衣原體陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)，他是迄今為止發(fā)現(xiàn)重要病原體,并開辟了一個研究領域的唯一的中國微生物學家。由于沙眼病原的確認，使沙眼病在全世界大為減少。1982年在巴黎召開的國際眼科學大會上，國際沙眼防治組織為表彰他的卓越貢獻，追授給他金質沙眼獎章，隨后，他和他的共同工作者因成功地分離了沙眼衣原體而獲得我國科學發(fā)明獎。湯飛凡對我國生物制品事業(yè)的發(fā)展有不可磨滅的功績。他在抗日戰(zhàn)爭期間和勝利后兩次重建中國最早的生物制品機構中央防疫處，主持制定了我國第一部《生物制品制造檢定規(guī)程》，創(chuàng)建了中國最早的抗生素生產(chǎn)研究機構和第一個實驗生物飼養(yǎng)場。

湯飛凡是一位有強烈民族自尊心，熱愛祖國和人民，畢生獻身科學事業(yè)的正直的科學家。他淵博的學識和豐富的實踐經(jīng)驗使他具有深刻的洞察力和科學的預見力，因此他能大膽懷疑前人的結論，并用自己的實驗否定前人的錯誤學說。在沙眼衣原體研究中，他為了證實病原，竟兩次用自己的眼睛做實驗，最具體的表現(xiàn)了為人類健康勇于獻身的崇高品質。英國著名學者李約瑟曾稱湯飛凡是“他的國家的科學公仆”，是“預防醫(yī)學領域里的一名頑強的斗士”并斷言：“在中國，他將永遠不會被忘記。”

*1958年因不堪無辜受辱非正常死亡。(MED8TH注)全文摘自SCITOM

真核微生物細胞真核微生物細胞第二節(jié)真核微生物一、細胞壁（一）真菌的細胞壁成分和功能1、細胞壁成分：真菌細胞壁的主要成分是多糖（纖維素、葡聚糖、幾丁質），另有少量的蛋白質和脂類。低等真菌以纖維素為主，酵母菌以葡聚糖為主，高等陸生真菌以幾丁質為主。2、細胞壁功能：與原核生物類似。第二節(jié)真核微生物（二）各類真菌細胞壁的成分和功能1、酵母菌的細胞壁（1）細胞壁成分：主要成分葡聚糖、甘露聚糖、蛋白質和幾丁質，另有少量的脂類。（2）細胞壁的作用：自外向內依次是甘露聚糖、蛋白質、葡聚糖。葡聚糖是賦予酵母菌細胞壁機械強度的主要物質；甘露聚糖呈網(wǎng)狀；蛋白質夾在中間甘露聚糖和葡聚糖，少數(shù)為結構蛋白，多數(shù)為起催化作用的酶類。幾丁質含量很低，分布于芽痕周圍。第二節(jié)真核微生物第二節(jié)真核微生物2、絲狀真菌的細胞壁成分細胞壁成分：自外向里依次是無定形的葡聚糖、嵌埋在蛋白質基質里的糖蛋白組成的粗糙網(wǎng)、蛋白質層、幾丁質微纖維絲。3、藻類的細胞壁成分細胞壁成分：由纖維素的微纖絲呈層狀排列構成骨架結構，其余為間質多糖（雜多糖），還含有少量的蛋白質和脂類。雜多糖包括：褐藻酸、巖藻素、瓊脂等。第二節(jié)真核微生物第二節(jié)真核微生物二、鞭毛與纖毛1、鞭毛與纖毛：有些真核微生物細胞表面長有或長（長者叫鞭毛）或短（短的叫纖毛）的毛發(fā)狀細胞器，具有運動功能。2、鞭毛與纖毛的構造：由鞭桿、基體和過渡區(qū)組成。鞭桿由一對中央微管和9個微觀二聯(lián)體（A亞纖維、B亞纖維）構成。A亞纖維有動力蛋白臂，是一種能被Ca2+和Mg2+激活的ATP酶。一方面水解ATP供能，另一方面作用于相鄰的微管二聯(lián)體產(chǎn)生彎曲運動。第二節(jié)真核微生物第二節(jié)真核微生物三、細胞質膜：與原核生物細胞膜相似，區(qū)差別在于：真核生物與原核生物在細胞膜上的主要區(qū)別

項目原核生物真核生物甾醇無（支原體除外）有電子傳遞系統(tǒng)在細胞膜上在線粒體膜上第二節(jié)真核微生物第二節(jié)真核微生物四、細胞核（一）細胞核的功能：具有核膜包被的完整的細胞核，細胞核是遺傳信息儲存、復制和轉錄的場所，對細胞的生長、發(fā)育、繁殖和遺傳、變異起著決定性的作用。（二）細胞核各部分的結構與特點·細胞核的組成：由核被膜、染色質、核仁和核基質組成。第二節(jié)真核微生物1、核被膜：核被膜由核膜和核纖層組成，其上有許多核膜孔。核膜孔是細胞核與細胞質進行物質交換的選擇性通道。核膜由兩層膜組成，兩膜中間叫核周間隙。核纖層位于核膜內側，成分為核纖層蛋白。2、染色質染色質組成：處于分裂間期的真核細胞，其染色質是由DNA、組蛋白、其它蛋白和少量的RNA組成的一種線性的復合構造。染色質可被蘇木精等堿性染料染色，故稱染色質。染色質