細菌細胞構造和功能

1、關于細菌細胞的構造與功能第一張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月觀察方法：質壁分離后結合鑒別性染色在光學顯微鏡下觀察；原生質體破裂；超薄切片電鏡觀察；二、細菌細胞的構造與功能（二）細胞膜（cell membrane）細胞膜是如何被發(fā)現的?電鏡觀察到的細胞質膜，是在上下兩暗色層之間夾著一淺色中間層的雙層膜結構，這與細胞膜的化學組成有關。第二張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月1959年，J.D.Robertson發(fā)展了三明治模型，提出了單位膜模型（unit membrane model），并推斷所有的生物膜都由蛋白質-脂質-蛋白質的單位膜構成，這一模型得到了X射線衍射分析和電鏡觀察結

2、果的支持。電鏡超薄切片中細胞膜顯示的兩側暗色帶推測是蛋白質，中間亮帶推測是脂雙層分子。第三張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）細胞膜（cell membrane） 1. 化學組成:磷脂(20%-30%)和蛋白質R基:磷脂酸、磷脂酰甘油、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰膽堿、磷脂酰肌醇等。（1）磷脂第四張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）磷脂在生理溫度下，脂肪酸末端排列成有序的晶態(tài)。不飽和脂肪酸雙鍵可導致膜結構變形（流動）。 膜的流動性很大程度上取決于不飽和脂肪酸的結構和相對含量。細胞膜上長鏈脂肪酸的鏈長和飽和度因細菌種類和生長溫度而異，通常生長溫度要求越高的種，其飽和度也越高，反之

3、則低。第五張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）甾醇類物質真核生物細胞膜中一般有甾醇，含量占膜中脂質的5%-25%。原核生物細胞膜中一般不含甾醇（支原體例外）。而某些細菌的細胞膜中，含有與固醇類似的五環(huán)分子稱為類何帕烷（藿烷類化合物，hopanoid），起穩(wěn)定細胞膜的作用。由磷脂分子形成的雙分子膜中加入甾醇類物質可以提高膜的穩(wěn)定性第六張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(3) 膜蛋白 約占細菌細胞膜的75%，比任何一種生物膜都高，而且種類多。-細胞膜是重要的代謝活動中心。第七張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(3) 膜蛋白根據作用 功能蛋白：擔負生理機能 （轉運蛋白、電

4、子傳遞蛋白、 ATP合成酶 合成細胞壁及糖被的酶） 結構蛋白：維持膜結構 根據分布 整合蛋白（integral protein）或內嵌蛋白（intrinsic ) 周邊蛋白（peripheral protein）或膜外蛋白(extrinsic ) 第八張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月2. 膜的結構模型液態(tài)鑲嵌模型(fluid mosaic model)膜的主體是磷脂雙分子層；磷脂雙分子層具有流動性；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；周邊蛋白表面含有親水基團，故可通過靜電引力與磷脂 雙分子層表面的極性頭相連；磷脂分子間或磷脂與蛋白質分子間無共價結合；磷

5、脂雙分子層猶如一“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。1972年，辛格（J.S.Singer）和尼科爾森（G.L.Nicolson）提出第九張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 .細胞膜的生理功能物質運輸，選擇性地控制營養(yǎng)物質和代謝產物的運送；滲透屏障，維持細胞內正常的滲透壓；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；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；鞭毛基體的著生部位和鞭毛旋轉的供能部位第十張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）細胞的結構細胞質膜內褶而形成

6、的泡囊狀、管狀或層狀的構造。多見于革蘭氏陽性細菌?！伴g體”僅是電鏡制片時因脫水操作而引起的一種贗像二、細菌細胞的構造與功能（三）內膜系統1. 間體（mesosome）：第十一張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 間體與青霉素酶分泌、DNA復制、分配及細胞分裂（橫隔壁形成）有關。第十二張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（三）內膜系統（2）載色體和類囊體綠硫菌科光合細菌的細胞質中，充滿以分散狀態(tài)存在的一系列單層膜組成的囊泡；紅硫菌科光合細菌的細胞膜內陷延伸或折疊形成發(fā)達的片層狀、管狀或囊狀系統；都是光合細菌進行光合作用的場所藍細菌細胞中的類囊體，也是一種內膜系統，含有葉綠素等光合色素

7、和電子傳遞組分，也是光合作用的場所。第十三張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月二、細菌細胞的構造與功能（）羧酶體(carboxysome) （三）內膜系統一些自養(yǎng)細菌（藍細菌、硝化細菌和硫桿菌）細胞內由單層膜圍成的多角形或六角形內含物內含1，5-二磷酸核酮糖羧化酶（卡爾文循環(huán)的關鍵酶）作用：自養(yǎng)細菌固定CO2場所第十四張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月二、細菌細胞的構造與功能（四）細胞質及其內含物 細胞質（cytoplasm）是細胞質膜包圍的除核區(qū)外的一切半透明、膠狀、顆粒狀物質的總稱。含水量約80%。第十五張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（四）細胞質及其內含物 1.

8、核糖體（ribosome） 2. 氣泡（gas vocuoles） 氣泡的膜只含蛋白質而無磷脂。二種蛋白質相互交連，形成一個堅硬的結構，可耐受一定的壓力。膜的外表面親水，而內側絕對疏水，故氣泡只能透氣而不能透過水和溶質。功能：調節(jié)細胞比重以使細胞漂浮在最適水層中獲取光能、O2和營養(yǎng)物質第十六張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 3. 內含物各種有機或無機物質的顆粒，主要功能是貯存（碳化合物、無機物和能源），也可將分子連接為特定形式降低滲透壓。 糖原：大腸桿菌、克雷伯氏菌、芽孢桿菌和藍細菌等 碳源及能源類 聚-羥丁酸（PHB）：固氮菌、產堿菌和腸桿菌等 硫粒：紫硫細菌、絲硫細菌、貝氏硫桿菌

9、等貯藏物 氮源類 藻青素：藍細菌 藻青蛋白：藍細菌 磷源（異染粒）：迂回螺菌、白喉棒桿菌、結核分枝桿菌第十七張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(1) 聚-羥丁酸 ( poly-hydroxybutyrate, PHB) 細菌特有的一種類脂性質的A. 碳源和能源類貯藏物；B. 維持胞內中性環(huán)境；C. 降低胞內滲透壓。巨大芽孢桿菌（Bacillus megaterium）在含乙酸或丁酸的培養(yǎng)基中生長時，細胞內貯藏的PHB可達其干重的60%。 它無毒、可塑、易降解，被認為是生產醫(yī)用塑料、生物降解塑料的良好原料。第十八張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（2） 多糖類貯藏物在真細菌中以糖

10、原為多 糖原粒較小，不染色需用電鏡觀察， 用碘液染成紅棕色，可在光學顯微鏡下看到。有的細菌積累淀粉粒，用碘液染成深蘭色。第十九張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(3) 異染粒(metachromatic granules)，又稱迂回體或捩轉菌素用蘭色染料染色后呈紅紫色組成：無機偏磷酸的聚合物（一般在含磷豐富的環(huán)境下形成。）功能：磷源和能量 可降低胞內滲透壓第二十張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(4) 硫粒（sulfur globules） 很多光合細菌（紫硫細菌、紫色細菌、綠色細菌和藍細菌），在進行產能代謝或生物合成時，常涉及對還原性的硫化物（H2S，硫代硫酸鹽等）的氧化，所

11、產生的折光性很強的硫粒，可在周質空間或細胞質中積累。功能： 硫元素儲藏物 參與產能代謝和生物合成第二十一張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(5) 藻青素（cyanophycin） 氮源貯藏物，同時還兼有貯存能源的作用。通常存在于藍細菌中。由含精氨酸和天冬氨酸殘基（1:1）的分枝多肽所構成，相對分子質量在25000125000。第二十二張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(5) 磁小體(megnetosome) 趨磁細菌細胞中含有的大小均勻、數目不等的Fe3O4顆粒，外有一層膜包裹。存在：少數水生螺菌屬等功能：導向作用。即借鞭毛游向對該菌最有利的泥、水界面微氧環(huán)境處生活。實用前景：生產磁性定向藥物或抗體， 制造生物傳感器等。第二十三張，PPT共二十六頁，創(chuàng)作于2022年6月微生物內含物（儲藏物）的特點及生理功能：不同微生物其儲藏性內含物不同微生物合理利用營養(yǎng)物質的一種調節(jié)方式儲藏物以多聚體的形式存在，有利于維持細胞內環(huán)境的平衡，避免不適合的pH，滲透壓等的危害。儲藏物在細菌細胞中大量積累，還可以被人們利用。例如厭氣性梭狀芽孢桿菌只含PHB，大腸桿菌只儲藏糖原，但有些光和細菌二者兼有。當環(huán)境中缺乏能源而碳源豐富時，細胞內就儲藏較多的碳源類內含物，甚至達到細胞干重的50%，如果把這樣的細胞移入有氮的培養(yǎng)基時，這些儲藏物將被作為碳源和能源而用于合成反應。例如羥基