第三章微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能

1、第三章第三章 微生物細(xì)胞微生物細(xì)胞 的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能 2學(xué)時(shí)本章重點(diǎn)：本章重點(diǎn)： 原核微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能，真核原核微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能，真核微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能 。一、原核微生物一、原核微生物二、真核微生物二、真核微生物 第一節(jié)第一節(jié) 原核微生物原核微生物 一、相關(guān)概念： 原核微生物原核微生物：指一大類細(xì)胞核無(wú)核膜無(wú)核膜包裹，只有稱作核區(qū)(nuclear region)的裸露裸露dna的原始單細(xì)單細(xì)胞胞生物，包括真細(xì)菌和古生菌真細(xì)菌和古生菌兩大群。 二、細(xì)胞壁：二、細(xì)胞壁： 細(xì)胞壁（細(xì)胞壁（cell wall）: :細(xì)胞最外的一層厚實(shí)堅(jiān)韌的外被，主要由肽聚

2、糖肽聚糖構(gòu)成。 1、主要功能 ：固定細(xì)胞外形和提高機(jī)械強(qiáng)度。 為細(xì)胞的生長(zhǎng)、分裂和鞭毛運(yùn)動(dòng)所必需。 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。賦予細(xì)菌特定抗原性、致病性以及對(duì)抗生素和噬菌體的敏感性。 2、細(xì)胞壁的成分1）革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌的細(xì)胞壁 由90%肽聚糖和10%磷壁酸構(gòu)成 肽聚糖又稱粘肽粘肽(mucopeptide)(mucopeptide)、胞壁質(zhì)、胞壁質(zhì)或粘質(zhì)復(fù)合物粘質(zhì)復(fù)合物(mucocomplex)，是真細(xì)菌細(xì)胞壁中的特有成分。 磷壁酸磷壁酸 ： 是結(jié)合在革蘭革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌氏陽(yáng)性細(xì)菌細(xì)胞壁上的一種酸性多糖，有五種類型，主要為甘油磷酸或核糖醇磷酸。 磷壁酸結(jié)構(gòu)2）、革蘭氏陰性

3、細(xì)菌的細(xì)胞壁 由肽聚糖 、外膜 、外膜蛋白 和周質(zhì)空間組成 a、肽聚糖 埋藏在外膜層之內(nèi) ，僅12層 ，占細(xì)胞壁總重的10% 。 b、外膜 由脂多糖（脂多糖（lpslps）、磷脂和脂蛋白等若干種蛋白質(zhì)組成。c、外膜蛋白 指嵌合在lps和磷脂層外膜上的蛋白 。有20余種 ，其中脂蛋白和孔蛋白研究較為清楚。 d、周質(zhì)空間 壁膜間隙 ，呈膠狀 ，存在著多種周質(zhì)蛋白 ，包括：水解酶類、合成酶類、 結(jié)合蛋白、 受體蛋白。 3）、古生菌的細(xì)胞壁 在古生菌中，除了熱原體屬除了熱原體屬(thermoplasma)沒(méi)有細(xì)胞壁外，其余都具有與真細(xì)菌類似功能的細(xì)胞壁，但成分差別甚大 。 其細(xì)胞壁中沒(méi)有真正的肽聚糖，

4、而是由多糖多糖（假肽聚糖）、糖蛋白或蛋白質(zhì)糖蛋白或蛋白質(zhì)構(gòu)成。4）、缺壁細(xì)菌 a、l型細(xì)菌（l-form of bacteria） b、原生質(zhì)體（protoplast） c、球狀體(sphaeroplast) d、支原體(mycoplasma) 三、三、細(xì)胞壁以內(nèi)的構(gòu)造細(xì)胞壁以內(nèi)的構(gòu)造原生質(zhì)體原生質(zhì)體 （一）細(xì)胞質(zhì)膜(cytoplasmic membrane) 又稱質(zhì)膜(plasma membrane)、細(xì)胞膜(cell membrane)或內(nèi)膜(inner membrane) 。 厚約78nm，由磷脂（占20%30%）和蛋白質(zhì)（占50%70%）組成的雙分子層。 膜的生理功能 選擇性控制細(xì)胞營(yíng)

5、養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物的運(yùn)送。維持細(xì)胞內(nèi)正常滲透壓的屏障。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。細(xì)胞的產(chǎn)能場(chǎng)所。是鞭毛的著生部位和鞭毛旋轉(zhuǎn)的供能部位。間體間體（mesosome） 是一種由細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)褶而形成的囊狀構(gòu)造，其中充滿著層狀或管狀的泡囊。（二）（二）細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)含物細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)含物 細(xì)胞質(zhì)（cytoplasm）：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。 主要成分：為核糖體、貯藏物、多種酶類和中間代謝物、質(zhì)粒、各種營(yíng)養(yǎng)物和大分子的單體等。 內(nèi)含物(inclusion body) ：細(xì)胞質(zhì)內(nèi)形狀較大的顆粒狀構(gòu)造物。1、貯藏物(reserve m

6、aterials) （p49） 是一類由不同化學(xué)成分累積而成的不溶性沉淀顆粒，主要功能是貯存營(yíng)養(yǎng)物 。polyhydroxybutyric acid (phb)polyphosphate granule in a bacterial cellthe sulfur globules inside the cells of purple sulfur bacterium2、磁小體(megnetosome) 1975年勃萊克摩(r.p.blakemore)在一種稱為折疊螺旋體 的趨磁細(xì)菌中發(fā)現(xiàn) 。 成分：fe3o4，外有一層磷脂、蛋白或糖蛋白膜包裹，是單磁晶體單磁晶體 。 功能：導(dǎo)向作用，即借鞭毛游

7、向?qū)υ摼钣欣h(huán)境處生活 。 應(yīng)用：生產(chǎn)磁性定向藥物或抗體，以及制造生物傳感器等 。abc3、羧酶體(carboxysome) 又稱羧化體，是存在于一些自養(yǎng)細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的多角形或六角形內(nèi)含物 。 約10nm，內(nèi)含1,5-二磷酸核酮糖羧化酶二磷酸核酮糖羧化酶，在自養(yǎng)細(xì)菌的co2固定中起著關(guān)鍵作用。4、氣泡（gas vocuoles） 存在于許多光合營(yíng)養(yǎng)型、無(wú)鞭毛運(yùn)動(dòng)的水生細(xì)菌中。 功能功能：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)。 gas vacuoles (blue) and storage granules (red) in the cyanobacterium micr

8、ocystis（三）、（三）、核區(qū)核區(qū)（nuclear region or area） 無(wú)核膜結(jié)構(gòu)、無(wú)固定形態(tài)的無(wú)核膜結(jié)構(gòu)、無(wú)固定形態(tài)的原始細(xì)胞核原始細(xì)胞核 ，稱核質(zhì)體稱核質(zhì)體(nuclear body)、原核、原核 、擬核、擬核(nucleoid) 。 它是一個(gè)大型環(huán)狀雙鏈大型環(huán)狀雙鏈dna分子。electron micrograph of an isolated nucleoid released from e.coli. （四）、（四）、特殊的休眠構(gòu)造特殊的休眠構(gòu)造芽孢芽孢 1、概念、概念2、產(chǎn)芽孢細(xì)菌的種類 3、芽孢的構(gòu)造 四、四、細(xì)胞壁以外的構(gòu)造細(xì)胞壁以外的構(gòu)造 1、糖被(glyco

9、calyx) 細(xì)菌莢膜主要成分：多糖、多肽或蛋白質(zhì) 。莢膜的功能莢膜的功能 ：保護(hù)作用貯藏養(yǎng)料 作為透性屏障或（和）離子交換系統(tǒng) 表面附著作用 細(xì)菌間的信息識(shí)別作用堆積代謝廢物 2、鞭毛、鞭毛(flagellum,復(fù)復(fù)flagella) a、判斷有無(wú)鞭毛的方法：1）用電子顯微鏡 2）特殊的鞭毛染色法后用光學(xué)顯微鏡觀察3）懸滴標(biāo)本法4）半固體穿刺法5）根據(jù)菌落外形 b、鞭毛的功能: 運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)c、鞭毛著生方式鞭毛著生方式 ：?jiǎn)味吮廾?、端生叢毛、兩端鞭毛 和周生鞭毛。a, monotrichousb, amphitrichousc, lophotrichousd, peritrichous3、菌毛

10、、菌毛(fimbria，復(fù)數(shù)，復(fù)數(shù)fimbriae) 是一種長(zhǎng)在細(xì)菌體表的蛋白質(zhì)類附屬物，具有使菌體附著于物體表面的功能。 4、性毛、性毛(pili,單數(shù)單數(shù)pilus) 又稱性菌毛(sex-pili或f-pili)，構(gòu)造和成分與菌毛相同，但比菌毛長(zhǎng)，數(shù)量?jī)H一至少數(shù)幾根。 有的性毛還是rna噬菌體的特異性吸附受體 f pilus 第二節(jié) 真核微生物 一、細(xì)胞壁一、細(xì)胞壁 真菌的細(xì)胞壁 主要成分是多糖，另有少量的蛋白質(zhì)和脂類 。 其細(xì)胞壁成分的差異變化： 低等真菌 ：纖維素為主 酵母菌：葡聚糖為主 高等陸生真菌 ：幾丁質(zhì)為主 二、鞭毛與纖毛二、鞭毛與纖毛 具有鞭毛的真核微生物：具有鞭毛的真核微生

11、物： 鞭毛綱鞭毛綱的原生動(dòng)物原生動(dòng)物。 藻類藻類 低等水生低等水生真菌的游動(dòng)游動(dòng)孢子或配子孢子或配子等 。具有纖毛的真具有纖毛的真核微生物：核微生物： 纖毛綱纖毛綱 的各種原生動(dòng)物，例如常見的草履蟲草履蟲 。三、細(xì)胞質(zhì)膜三、細(xì)胞質(zhì)膜 與原核的細(xì)胞膜的區(qū)別（p67）四、細(xì)胞核四、細(xì)胞核 構(gòu)成：核被膜、染色質(zhì)、核仁和核基質(zhì)等1、核被膜(nuclear envelope) 由核膜和核纖層(nuclear lamina)兩部分所組成 ，有許多核孔。 2、染色質(zhì)、染色質(zhì)(chromatin) 由dna、組蛋白、其他蛋白和少量rna組成的一種線形復(fù)合構(gòu)造 ，基本單位是核小體。 因可被蘇木精等堿性染料染色，

12、故名染色質(zhì)。 3、核仁、核仁(nucleolus) 指細(xì)胞核中一個(gè)沒(méi)有膜包裹的圓形或橢圓形小體 。 它依附于染色體的一定位置上。 每個(gè)核內(nèi)有一至數(shù)個(gè)。富含蛋白質(zhì)和rna 。 功能：合成rrna（核糖體rna）和裝配核糖體的部位 。4、核基質(zhì)、核基質(zhì)(nuclear matrix) 是充滿于細(xì)胞核空間由蛋白纖維組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有支撐細(xì)胞核支撐細(xì)胞核和提供染色質(zhì)附著點(diǎn)提供染色質(zhì)附著點(diǎn)的功能。五、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞器五、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞器 細(xì)胞質(zhì)的組成：細(xì)胞基質(zhì)、細(xì)胞骨架和各種細(xì)胞器 。1、細(xì)胞基質(zhì)和細(xì)胞骨架、細(xì)胞基質(zhì)和細(xì)胞骨架 細(xì)胞基質(zhì)細(xì)胞基質(zhì) ：除可分辨的細(xì)胞器以外的膠體狀溶液 。 細(xì)胞骨架細(xì)胞骨架(c

13、ytoskeleton) ：是由微管、肌動(dòng)蛋白絲和中間絲三種蛋白質(zhì)纖維構(gòu)成的細(xì)胞支架 。2、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和核糖體 糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(rough er) ：膜上有核糖體顆粒，具有合成和運(yùn)送胞外分泌蛋白合成和運(yùn)送胞外分泌蛋白的功能 。 光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(smooth er) ：膜上無(wú)核糖體 ，與脂類代謝脂類代謝和鈣代謝鈣代謝等密切相關(guān) 。 核糖體核糖體(ribosomes) ：又稱核蛋白體，具有蛋蛋白質(zhì)合成白質(zhì)合成功能 。3、高爾基體、高爾基體(golgi apparatus, golgi body) 1）形成糖蛋白和脂蛋白 。2）對(duì)合成新細(xì)胞壁和質(zhì)膜提供原材料 。4、溶酶體、溶

14、酶體(lysosome) 是一種由單層膜單層膜包裹、內(nèi)含多種酸性水解酶的囊泡狀細(xì)胞器。溶溶酶酶體體形形成成和和功功能能的的示示意意圖圖5、微體、微體(microbody) 是單層膜單層膜包裹的球形細(xì)胞器，內(nèi)中所含的酶與溶酶體不同 。 1）過(guò)氧化物酶體(peroxisome) 。 2）乙醛酸循環(huán)體(glyoxisome) ：主要存在于植物細(xì)胞中，其功能是使細(xì)胞中的脂類轉(zhuǎn)化為糖類 。 6、線粒體、線粒體(mitochondria) 7、葉綠體（、葉綠體（chloroplast） 8、其他細(xì)胞器、其他細(xì)胞器 （1）液泡（vacuole） ： 主要含有堿性氨基酸 ，以及蛋白酶、酸性和堿性磷酸酯酶、纖維素酶和核酸酶等各種酶類 。 功能：維持細(xì)胞滲透壓、貯存營(yíng)養(yǎng)物 、防止細(xì)胞損傷 。（2）膜邊體（lomasome） ： 又稱邊緣體、須邊體或質(zhì)膜外泡，為許多真菌細(xì)胞所特有 。（3）幾丁質(zhì)酶體（chitosome）