第一章-微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能PPT課件

.,1,第一章微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能,目的要求：通過本章的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握：原核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能；真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能；原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的主要區(qū)別。重點(diǎn)：本章的重點(diǎn)講授原核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能。難點(diǎn)：1、細(xì)菌細(xì)胞壁肽聚糖亞單位的組成。2、細(xì)菌鞭毛與真核生物鞭毛亞顯微結(jié)構(gòu)的比較。3、細(xì)菌芽胞的形成過程。,.,2,細(xì)菌細(xì)胞的構(gòu)造,基本構(gòu)造:細(xì)胞壁；細(xì)胞膜；細(xì)胞核；核糖體；顆粒狀內(nèi)含物特殊構(gòu)造:質(zhì)粒；間體；莢膜；芽胞；鞭毛與菌毛,第一節(jié)原核細(xì)胞的構(gòu)造,.,3,（一）細(xì)胞壁,G細(xì)菌與G-細(xì)菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)如下圖,G菌：,G-菌：,.,4,G細(xì)菌與G-細(xì)菌細(xì)胞壁的化學(xué)組成,肽聚糖G+磷壁酸多糖,壁磷壁酸膜磷壁酸,肽聚糖-內(nèi)壁層脂多糖G-脂蛋白類脂蛋白質(zhì),孔蛋白外壁蛋白,外壁層,.,5,肽聚糖的結(jié)構(gòu),肽聚糖是由組成肽聚糖的單體聚合而成的大分子網(wǎng)狀化合物。肽聚糖的單體結(jié)構(gòu)如圖：,1、N-乙酰葡萄糖胺(G)和N-乙酰胞壁酸(M)通過-1.4鍵連接的雙糖。2、胞壁酸上的四肽(L-Ala-D-Glu-L-Lys-D-Ala)3、兩四肽間的肽間橋。,肽聚糖的單體由三部分組成：,.,6,聚肽糖的單體分子結(jié)構(gòu):,.,7,聚肽糖的單體構(gòu)成了大分子網(wǎng)狀化合物:,G+菌的肽聚糖的分子結(jié)構(gòu)交聯(lián)度高，肽聚糖層厚,如枯草桿菌網(wǎng)狀分子有40層。而G-菌的交聯(lián)度低,肽聚糖層薄，如大腸桿菌僅由12層分子組成。,.,8,G+菌與G-菌肽聚糖單體的異同：,其區(qū)別為:1、四肽上的第三個(gè)氨基酸不同,G+菌為賴氨酸；G-菌為內(nèi)消旋二氨基庚二酸。2、肽間橋不同：G+菌為甘氨酸五肽；G-菌為肽鍵。,.,9,古細(xì)菌假肽聚糖的單體結(jié)構(gòu),.,10,磷壁酸的結(jié)構(gòu)與功能,磷壁酸是G+菌細(xì)胞壁中的特有成份。磷壁酸主要有兩種：一種是甘油磷壁酸；一種是核糖醇磷壁酸。,甘油磷壁酸,核糖醇磷壁酸,.,11,磷壁酸的主要功能：,1、因帶負(fù)電荷，故可與環(huán)境中Mg2等陽離子結(jié)合，提高這些離子的濃度，以保證細(xì)胞膜上一些合成酶維持高活性的需要；,3、賦于革蘭氏陽性菌以特異的表面抗原；,4、提供某些噬菌體以特異的吸附受體。,2、保證革蘭氏陽性致病菌（如A族鏈球菌）與其宿主間的粘連（主要為膜磷壁酸）；,.,12,脂多糖分子結(jié)構(gòu)由三部分組成：,類脂A：2個(gè)N乙酰葡糖胺及5個(gè)長(zhǎng)鏈脂肪酸3個(gè)2酮3脫氧辛糖酸（KDO）內(nèi)核心區(qū)LPS核心多糖區(qū)3個(gè)L甘油D甘露（Hep）外核心區(qū):5個(gè)己糖（Hex）,包括葡糖胺、半乳糖、葡萄糖O側(cè)鏈:多個(gè)4Hex單位,內(nèi)含半乳糖、鼠李糖、甘露糖、阿比可糖(Abq),.,13,LPS結(jié)構(gòu)如下圖：類脂A是G-細(xì)菌的毒性中心,.,14,脂多糖的功能,1、是革蘭氏陰性細(xì)菌致病物質(zhì)內(nèi)毒素的物質(zhì)基礎(chǔ)；,2、與磷壁酸相似，也有吸附Mg2+和Ca2+等陽離子以提高這些離子在胞表面濃度的作用；,3、由于LPS結(jié)構(gòu)的變化，決定了革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞表面抗原決定簇的多樣性，據(jù)統(tǒng)計(jì)（1983），國(guó)際上已報(bào)道過的根據(jù)LPS的結(jié)構(gòu)特性而鑒定過的Salmonella（沙門氏菌屬）的表面抗原類型多達(dá)2107個(gè)；,4、是許多噬菌體在細(xì)胞表面的吸附受體。脂多糖要維持其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性需要足量Ca2+的存在。如果用螯合劑去除Ca2+，LPS就解體。這時(shí)，G-細(xì)菌的內(nèi)壁層肽聚糖就暴露出來，因而就可被溶菌酶所水解。,.,15,細(xì)菌細(xì)胞壁的功能,1、固定細(xì)胞外形；2、為鞭毛運(yùn)動(dòng)提供支點(diǎn)；3、保護(hù)細(xì)胞免受外力的損傷（G+菌可抵御1525個(gè)大氣壓的滲透壓，G-菌可抵御510個(gè)大氣壓的滲透壓）；,4、為正常細(xì)胞的分裂所必需；5、阻擋有害物質(zhì)進(jìn)入；6、與細(xì)菌的抗原性、致病性和對(duì)噬菌體的敏感性關(guān)。,.,16,（二）細(xì)胞膜,細(xì)胞膜是外側(cè)緊貼細(xì)胞壁而內(nèi)側(cè)包圍原生質(zhì)的一層柔軟而富有彈性的半透性膜。,脂類：占2030%細(xì)胞膜的化學(xué)組成主要是蛋白質(zhì)：占6070%,.,17,細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu),細(xì)菌的細(xì)胞膜由兩層磷脂分子組成，磷脂疏水端兩兩相對(duì)，親水的頭部向外，蛋白質(zhì)嵌入磷脂雙分子層中或分布在磷脂雙分子層的內(nèi)外表面。,.,18,真細(xì)菌細(xì)胞膜的磷脂分子結(jié)構(gòu)如下圖：,.,19,古細(xì)菌細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu),.,20,古細(xì)菌細(xì)胞膜植烷基甘油醚的結(jié)構(gòu),古生菌甘油醚,醚鍵,.,21,細(xì)菌細(xì)胞膜的功能,1、控制內(nèi)外物質(zhì)的運(yùn)送、交換；2、維持細(xì)胞內(nèi)正常滲透壓的屏障；3、合成細(xì)胞壁各種組分（LPS，肽聚糖，磷壁酸）和莢膜大分子的場(chǎng)所；4、進(jìn)行氧化磷酸化和光合磷酸化的產(chǎn)能基地；5、許多酶和電子傳遞鏈的所在部位；6、鞭毛著生點(diǎn)并為其運(yùn)動(dòng)提供能量。,.,22,（三）壁膜間隙,G+、G-壁膜間隙：,壁膜間隙的功能：含有水解酶，結(jié)合蛋白，化學(xué)受體。,.,23,（四）細(xì)胞核,細(xì)菌細(xì)胞核又稱原核、擬核或細(xì)菌染色體。它位于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，沒有核膜、核仁。核沒有固定的形態(tài)，細(xì)菌細(xì)胞核的化學(xué)成分為雙鏈DNA，沒有組蛋白。,如：E.coli細(xì)胞長(zhǎng)約2um，DNA拉直后其長(zhǎng)為11001400um。,通過同位素放射顯影技術(shù)和電子顯微鏡的超薄切片觀察，細(xì)菌的細(xì)胞核含有絲狀物資，沒有膜包圍。絲狀物質(zhì)由雙鏈DNA分子折疊纏繞而成。絲狀物質(zhì)拉直后，其長(zhǎng)度為細(xì)胞的若干倍。,.,24,細(xì)胞核：,細(xì)菌細(xì)胞核的功能：它是細(xì)菌生長(zhǎng)、新陳代謝、遺傳變異的控制中心。,.,25,（五）間體,間體是細(xì)菌細(xì)胞膜內(nèi)陷而成的一種層狀、管狀或囊狀物。一般位于細(xì)胞分裂部位或其鄰近部位。常見于G+菌,在有些G-細(xì)菌中不明顯。間體主要功能：促進(jìn)細(xì)胞間隔的形成并參與遺傳物質(zhì)的復(fù)制。,.,26,間體參與DNA的復(fù)制：,.,27,（六）細(xì)胞質(zhì)及內(nèi)含物,包圍在細(xì)胞膜內(nèi)的物質(zhì)稱為細(xì)胞質(zhì)，由于細(xì)胞核是細(xì)菌細(xì)胞的重要結(jié)構(gòu)成分，因此細(xì)胞質(zhì)通常是指細(xì)胞膜包圍的除細(xì)胞核以外的物質(zhì)。,細(xì)胞質(zhì)中有如下重要的內(nèi)含物:1、質(zhì)粒；2、核糖體；3、藏顆粒(碳素儲(chǔ)藏顆粒、氮素儲(chǔ)藏顆粒、磷素儲(chǔ)藏顆粒)。,.,28,質(zhì)粒,質(zhì)粒是獨(dú)立存在于細(xì)菌染色體外或附加在染色體上的遺傳物質(zhì)。它由一共價(jià)閉合環(huán)DNA分子組成。,.,29,目前在細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的質(zhì)粒有如下種類：,1、接合質(zhì)粒（F因子）2、抗性質(zhì)粒（R因子）3、降解質(zhì)粒4、細(xì)菌素質(zhì)粒（col因子）5、致瘤質(zhì)粒6、共生固氮質(zhì)粒,.,30,質(zhì)粒具有如下特點(diǎn)：,1、可以自發(fā)或用人工誘變的方法消除；2、能自我復(fù)制，穩(wěn)定的遺傳；3、沒有質(zhì)粒的細(xì)菌不能自發(fā)的產(chǎn)生質(zhì)粒,但可以通過轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)或接合作用的轉(zhuǎn)移獲得質(zhì)粒；4、質(zhì)粒可以攜帶供體細(xì)胞的DNA轉(zhuǎn)移。,.,31,質(zhì)粒的功能：,2、可作為基因轉(zhuǎn)移的載體,1、質(zhì)?？刂萍?xì)菌的某一遺傳狀,.,32,核糖體,由RNA和蛋白質(zhì)組成,存在于細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中的顆粒狀亞顯微結(jié)構(gòu)。它的沉降系數(shù)為70S。核糖體的結(jié)構(gòu)如下圖：,.,33,核糖體的功能：它是細(xì)胞中合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所。,RNA（占65%）1、化學(xué)組成蛋白質(zhì)（占35%）2、70S由50S和30S兩個(gè)亞基組成3、50S亞基由5SrRNA、23SrRNA和34種蛋白質(zhì)組成4、30S亞基由16SrRNA和21種蛋白質(zhì)組成。,.,34,儲(chǔ)藏顆粒,1、碳素儲(chǔ)藏顆粒a、淀粉粒，遇碘液變藍(lán)色b、肝糖粒，遇稀碘液變紅褐色c、聚羥基丁酸（原核生物特有的碳原儲(chǔ)藏形式）能被脂溶性染料蘇丹黑著色。,細(xì)菌中有許多顆粒狀儲(chǔ)藏物，這些儲(chǔ)藏顆粒主要是：,.,35,2、氮素儲(chǔ)藏顆粒藻青素（藻青蛋白）：藍(lán)細(xì)菌中的內(nèi)源性氮素儲(chǔ)藏顆粒。3、磷素儲(chǔ)藏顆粒異染粒：細(xì)菌細(xì)胞中的多聚偏磷酸鹽的顆粒,遇藍(lán)色染料染成紫紅色,故稱為異染粒。,.,36,（七）糖被：細(xì)菌細(xì)胞外的一種膠狀物,糖被包括莢膜和粘液層。某些細(xì)菌在生長(zhǎng)過程中向細(xì)胞外分泌一種粘液性物質(zhì),當(dāng)這種粘液很濃時(shí),用特殊的染色方法染色后在顯微鏡下可見其結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)稱為莢膜,當(dāng)粘液很稀時(shí),用莢膜染色無法看到其構(gòu)造,故稱為粘液層。,.,37,巨大芽孢桿菌的莢膜如右圖所示：,莢膜的化學(xué)組成：多糖；多肽；多糖多肽。,莢膜的功能：1、可作碳源儲(chǔ)藏物質(zhì)；2、可以抗干燥；3、抗吞噬細(xì)胞的吞噬。,.,38,（八）鞭毛（flagellum）和菌毛（pilus）,有的細(xì)菌在細(xì)胞表面長(zhǎng)有鞭毛和菌毛。,.,39,鞭毛,鞭毛是細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)器官，它是一根中空的管狀蛋白質(zhì)絲。由三條線狀的蛋白質(zhì)亞基圍繞著一個(gè)中空的核心組裝成螺旋鏈。,.,40,鞭毛的亞顯微構(gòu)造由鞭毛絲、鞭毛鉤和基體三部分組成。,.,41,由上圖可知：G-細(xì)菌鞭毛的基體由L、P、S、M四個(gè)環(huán)組成，L環(huán)嵌在外壁層中,P環(huán)在內(nèi)壁層中,S環(huán)位于壁膜間隙，M環(huán)嵌入在細(xì)胞膜中。G+細(xì)菌鞭毛的基體只有兩個(gè)環(huán)，S環(huán)位于壁膜間隙，M環(huán)嵌入在細(xì)胞膜中。,鞭毛有五種類型：,鞭毛的功能：鞭毛是細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)官。,.,42,菌毛,菌毛由一條絲狀的蛋白質(zhì)亞基繞成中空的旋。,.,43,性菌毛起接合作用：,細(xì)菌表面的菌毛有兩種：1、普通菌毛：它細(xì)而多(250300根)，其功能是起附著作用；2、性菌毛(Sexpilus,F-pilus)：它比普通菌毛粗、比鞭毛細(xì)而短，每個(gè)性細(xì)胞只有14根。其功能是在不同性別的細(xì)菌間傳遞遺傳物質(zhì)。,.,44,（九）芽胞,某些細(xì)菌生長(zhǎng)發(fā)育到一定時(shí)候,在細(xì)胞內(nèi)形成的一種內(nèi)生胞子,它對(duì)不良環(huán)境條件有抗性。芽胞的超薄切片：,芽胞具有耐熱性，其原因是：1、壁厚；2、芽胞含水少；3、含有吡啶二羧酸鈣的復(fù)合物4、含硫氨基酸高；5、含有耐熱性的酶。,芽孢的亞顯微結(jié)構(gòu)由內(nèi)膜，皮層，孢子衣，外孢子衣四層組成。,.,45,芽胞與營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞的比較,1.細(xì)胞結(jié)構(gòu)典型G陽性細(xì)胞芽孢由核心、內(nèi)膜（核心壁）、皮層、孢子衣、外胞壁組成2.顯微鏡觀察不折光折光3.Ca+含量低高4.吡啶二羧酸(DPA)無有5.聚羥基丁酸(PHB)有無6.多糖含量高低7.蛋白質(zhì)含量低高8.某些種的伴胞晶體蛋白無有9.含硫氨基酸低高10.酶活性高低11.新陳代謝（氧吸收）高低12.大分子合成有無13.mRNA有含量低或無14.抗熱性低高15.抗輻射能力低高16.抗化學(xué)藥劑和抗酸能力低高17.染色性易染難染需用特殊方法18.對(duì)溶菌酶作用敏感不敏感,比較項(xiàng)目營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞芽胞,.,46,第二節(jié)真核細(xì)胞的構(gòu)造,真核細(xì)胞模式圖,.,47,真核細(xì)胞的細(xì)胞壁：,真核細(xì)胞的細(xì)胞壁具有如下特點(diǎn)：,纖維素：由1-4鍵連接而成的聚合物。單個(gè)纖維素聚合物可能多達(dá)8000個(gè)葡萄糖單位，約有4m長(zhǎng)，這些大分子交織成直徑為5-30nm的微纖維，然后再聚合，折疊成為細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)二氧化硅：只存在于硅藻和金藻中多糖類蛋白質(zhì),藻類的壁,已糖多糖鏈真菌的壁存在于高等真菌壁中幾丁質(zhì)氨基已糖多糖鏈蛋白質(zhì)類脂,纖維素：存在于低等真菌的壁中,1.3糖苷鍵連接的葡聚糖,.,48,真核細(xì)胞的細(xì)胞膜,真核細(xì)胞的細(xì)胞膜含有固醇,膽固醇分子結(jié)構(gòu),.,49,真核細(xì)胞的細(xì)胞核,真核細(xì)胞的細(xì)胞核由核膜、核仁、核基質(zhì)、染色質(zhì)組成，DNA與組蛋白結(jié)合,.,50,真核細(xì)胞細(xì)胞核的核小體,.,51,真核細(xì)胞有復(fù)雜的內(nèi)膜系統(tǒng),內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)有光滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng),.,52,真核細(xì)胞由單位膜組成的細(xì)胞器,線粒體,.,53,葉綠體,.,54,高爾基體,.,55,溶酶體,.,56,真核細(xì)胞的細(xì)胞骨架,.,57,真核細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)靠鞭毛或纖毛,鞭毛構(gòu)造是9+2型,.,58,真核細(xì)胞的細(xì)胞周期,G1期（復(fù)制前期）：細(xì)胞分裂完成DNA開始復(fù)制以前。S期（復(fù)制期）：DNA復(fù)制開始到復(fù)制完成。G2期（復(fù)制后期）：DNA復(fù)制完成到細(xì)胞分裂的一段間隙時(shí)間。D期（分裂期）：細(xì)胞分裂的時(shí)期，包括核的有絲分裂和胞質(zhì)分裂。,原核細(xì)胞的細(xì)胞周期沒有G2期,.,59,真核細(xì)胞與原核細(xì)胞的比較細(xì)胞壁有肽聚