微生物的形態(tài)、構造、功能及重要的工業(yè)微生物課件

1.3.2細菌細胞膜細胞質膜（cytoplasmicmembrane），又稱質膜（plasmamembrane）、細胞膜（cellmembrane）或內膜（innermembrane），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，厚約7～8nm，由磷脂（占20%～30%）和蛋白質（占50%～70%）組成。細胞膜觀察方法：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；在上下兩暗色層之間夾著一淺色中間層的雙層膜結構(1)細胞膜的化學組成與結構模型內嵌蛋白外周蛋白磷脂雙層磷脂在生理溫度下，脂肪酸末端排列成固定的晶格。不飽和脂肪酸的雙鍵可導致膜結構的變形。當磷脂分子中二者同時存在時，在一定條件下就阻礙了形成晶格結構所需要的有秩序排列。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，反之則低。B、膜蛋白具運輸功能的整合蛋白（integralprotein）或內嵌蛋白（intrinsicprotein）具有酶促作用的周邊蛋白（peripheralprotein）或膜外蛋白(extrinsicprotein)膜蛋白約占細菌細胞膜的50%～70%，比任何一種生物膜都高，而且種類也多。--------細胞膜是一個重要的代謝活動中心。（2）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。1972年，辛格（J.S.Singer）和尼科爾森（G.L.Nicolson）液態(tài)鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)膽固醇磷脂（3）甾醇類物質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)定性真核生物細胞膜中一般含有膽固醇等甾醇，含量為5%-25%。原核生物與真核生物的最大區(qū)別就是其細胞膜中一般不含膽固醇，而是含有hopanoid。甾醇的一般結構親水疏水5）間體（mesosome，或中體）：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。青霉素酶分泌、DNA復制、分配以及細胞分裂有關“間體”僅是電鏡制片時因脫水操作而引起的一種贗像間體間體1.3.3核質體(nuclearbody;nucleoid)細菌DNA：長度：一般為：1—3mm例：大腸桿菌的DNA長約1mm。

生長迅速的細菌在核分裂之后細胞往往來不及分裂,所以細胞中常有2—4個核，而生長緩慢的細菌細胞中一般只有1—2個核，不在染色體復制時期一般是單倍體。功能：負載遺傳信息。由大型環(huán)狀雙鏈DNA纖絲不規(guī)則地折疊或纏繞而構成的無核膜、核仁的區(qū)域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(1)核糖體（ribosome)是分散在細胞質中的顆粒狀結構，由核糖體核酸（占60%）和蛋白質（占40%）組成。細菌的核糖體沉降系數(shù)為：70s，由50s大亞基和30s小亞基構成。功能：是細胞合成蛋白質的機構。(2)顆粒狀貯藏物(reservematerials)：貯藏物是一類由不同化學成分累積而成的不溶性沉淀顆粒，主要功能是貯存營養(yǎng)物。

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β-羥丁酸（PHB）：固氮菌、產(chǎn)堿菌和腸桿菌等硫粒：紫硫細菌、絲硫細菌、貝氏硫桿菌等貯藏物藻青素：藍細菌藻青蛋白：藍細菌磷源（異染粒）：迂回螺菌、白喉棒桿菌、結核分枝桿菌氮源類概念：是普遍存在的貯藏物，大小為0.5—1μm

，主要成分是多聚偏磷酸鹽的聚合物，分子呈線狀，嗜堿性強，用美蘭染色時著色較深，呈紫紅色，與菌體其他部位不同，故稱異染粒。功能：貯存磷元素和能量，降低滲透壓。含異染粒的細菌種類:棒狀桿菌和某些芽孢桿菌等.

①異染粒（metachromaticgranule）在暗視野顯微鏡下看到的迂回螺菌(Spirillum

volutans)異染粒（迂回體）pp()

n+ATP()+ADPn+1多聚偏磷酸鹽③硫粒是硫元素的貯藏體功能：a.好氧硫細菌的能源b.厭氧硫細菌的電子供體形成：當環(huán)境中H2S含量高時，在體內積累S；當H2S不足時,S氧化成硫酸鹽，以提供被菌細胞生命活動所需能量：H2S→S→SO4-2淀粉粒和肝糖:都是α-1,4或α-1,6糖苷鍵的葡萄糖聚合物。這些貯藏物通常較均勻地分布在細胞質內，顆粒較小。若這類貯藏物大量存在時，用碘使對其染色，肝糖粒能被碘液染成紅色，淀粉粒被碘成藍色。脂肪粒：脂肪粒的折光性較強，它可被脂溶性染料染色；細胞生長旺盛時，脂肪粒增多，細胞遭破壞后，脂肪?？捎坞x出來。④肝糖、淀粉粒、脂肪滴⑤氣泡由蛋白質膜構成的充滿氣體的泡狀物。有些細菌細胞質中含有幾個或多個氣泡。常見于光合細菌和水生細菌。氣泡的功能：■調節(jié)細胞比重，加大菌體的浮力,借氣泡漂浮能力，以使其漂浮在合適的水層中，使無鞭毛菌在合適的環(huán)境中生長?！鰵馀菸湛諝?，空氣中的氧氣可供代謝需要。例：許多光合細菌和水生細菌、鹽桿菌常含有氣泡。質粒的特點1、可以在細胞質中獨立于染色體之外（即以游離狀態(tài)）存在，也可以插入到染色體上以附加體的形式存在；2、在細胞分裂時，可以不依賴于細菌染色體而獨立進行自我復制，也可以插入到細菌染色體中與染色體一道進行復制；3、質粒可以通過轉化、轉導、或接合作用而由一個細胞轉移到另一個細胞，使兩個細胞都成為帶有質粒的細胞；4、質粒對于細胞生存并不是必要的。大腸桿菌的接合作用1.3.5芽孢(endospore，spore)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，偶譯“內生孢子”）。芽孢在桿菌中能形成芽孢的種類較多，在球菌和螺旋菌中只有少數(shù)菌種可形成芽孢。產(chǎn)生芽孢的幾個屬：(Bacillus)芽孢桿菌屬(Clostridium)梭狀芽孢桿菌屬(Sporosarcina)芽孢八疊球菌屬1）能形成芽孢的細菌種類芽孢的結構芽孢的外壁層厚而致密，主要成分為脂蛋白，通透性差,不易著色。核心含有大量的DNA、RNA、蛋白質酶等物質，還含有2,6—吡啶二羧酸（DPA）,DPA是芽孢特有的成分。一般以DPA—Ca的形式存在。皮層主要含芽孢肽聚糖、DPA—Ca，皮層體積大，比較致密。芽孢平均含水量低,約40%.芽孢有多層結構，主要包括孢外壁、芽孢衣、皮層和核心：2)芽孢構造3）細菌芽孢的特點整個生物界中抗逆性最強的生命體，是否能消滅芽孢是衡量各種消毒滅菌手段的最重要的指標。常規(guī)加壓蒸汽滅菌的條件：121℃，15min以上115℃，30min以上芽孢是細菌的休眠體，在適宜的條件下可以重新轉變成為營養(yǎng)態(tài)細胞；產(chǎn)芽孢細菌的保藏多用其芽孢。產(chǎn)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。芽孢與營養(yǎng)細胞相比化學組成存在較大差異，容易在光學顯微鏡下觀察。（相差顯微鏡直接觀察；芽孢染色）4）芽孢的形成與芽孢的萌發(fā)過程軸絲形成

形成前芽孢

前芽孢隔膜形成

前芽孢發(fā)育成熟芽孢形成芽孢囊裂解

5）芽孢的耐熱機制芽孢與母細胞相比不論化學組成、細微結構、生理功能等方面都完全不同滲透調節(jié)皮層膨脹學說芽孢衣對多價陽離子和水分的透性很差皮層的離子強度很高，產(chǎn)生極高的滲透壓奪取芽孢核心的水分，結果造成皮層的充分膨脹。核心部分的細胞質卻變得高度失水，因此，具極強的耐熱性。

Transitionstate啟動芽孢形成感受態(tài)建立表達穩(wěn)定期的基因（例如胞外蛋白酶）spoO簇基因6）芽孢桿菌（Bacillus）芽孢形成的生理調控7）伴孢晶體（parasporalcrystal）少數(shù)芽孢桿菌，例如蘇云金芽孢桿菌(Bacillusthuringiensis)在其形成芽孢的同時，會在芽孢旁形成一顆菱形或雙錐形的堿溶性蛋白晶體——δ內毒素，稱為伴孢晶體。伴孢晶體對200多種昆蟲尤其是鱗翅目的幼蟲有毒殺作用，因而可將這類產(chǎn)伴孢晶體的細