微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能

微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能第一頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日細(xì)菌細(xì)胞的模式構(gòu)造見圖2—2。其中把一般細(xì)菌都有的構(gòu)造稱一般構(gòu)造，而把部分細(xì)菌具有的或一般細(xì)菌在特殊環(huán)境下才有的構(gòu)造稱為特殊構(gòu)造。第二頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日一、細(xì)胞壁

細(xì)胞壁(cellwall)是位于細(xì)胞最外的一層厚實(shí)、堅(jiān)韌的外被，主要由肽聚糖構(gòu)成，有固定細(xì)胞外形和保護(hù)細(xì)胞等多種生理功能。細(xì)胞壁的觀察：通過染色、質(zhì)壁分離或制成原生質(zhì)體后再在光學(xué)顯微鏡下觀察，可證實(shí)細(xì)胞壁的存在；用電子顯微鏡觀察細(xì)菌超薄切片等方法，更可確證細(xì)胞壁的存在。細(xì)胞壁的主要功能有：①固定細(xì)胞外形和提高機(jī)械強(qiáng)度，從而使其免受滲透壓等外力的損傷，例如，有報(bào)道說(shuō)大腸桿菌的膨壓可達(dá)2.03×105Pa(2個(gè)大氣壓，相當(dāng)于汽車內(nèi)胎的壓力)；②為細(xì)胞的生長(zhǎng)、分裂和鞭毛運(yùn)動(dòng)所必需，失去了細(xì)胞壁的原生質(zhì)體，也就喪失了這些重要功能；③阻攔酶蛋白和某些抗生素等大分子物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞，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；④賦予細(xì)菌具有特定的抗原性、致病性以及對(duì)抗生素和噬菌體的敏感性。

第三頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日缺壁細(xì)菌的幾種形式：①原生質(zhì)體：指在人工條件下用溶菌酶除盡原有細(xì)胞壁或用青霉素抑制細(xì)胞壁的合成后，所留下的僅由細(xì)胞膜包裹著的脆弱細(xì)胞，一般由革蘭氏陽(yáng)性菌形成；②球狀體或原生質(zhì)球：指還殘留部分細(xì)胞壁的原生質(zhì)體，一般由革蘭氏陰性細(xì)菌所形成；③L型細(xì)菌：1935年時(shí)，在英國(guó)李斯德預(yù)防醫(yī)學(xué)研究所中發(fā)現(xiàn)一種由自發(fā)突變而形成的細(xì)胞壁缺損的細(xì)菌，由于李斯德（Lister）研究所的第一字母是“L”，故稱L型細(xì)菌。

第四頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日細(xì)胞壁的構(gòu)造和成分較復(fù)雜，圖2-3用對(duì)比方式表示革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌和革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞壁構(gòu)造的差別。

第五頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌和陰性細(xì)菌細(xì)胞壁成分的主要差別可見表2-1。第六頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日1.革蘭氏陽(yáng)性菌的細(xì)胞壁革蘭氏陽(yáng)性菌的細(xì)胞壁的特點(diǎn)是厚度大(20-80nm)和化學(xué)組分簡(jiǎn)單，一般只含90%肽聚糖和10%磷壁酸。(1)肽聚糖它的肽聚糖層厚約20～80nm，由40層左右網(wǎng)狀分子所組成。肽聚糖分子是由肽與聚糖兩部分組成，其中肽有四肽尾和肽橋兩種，聚糖則由N-乙酰葡糖胺與N-乙酰胞壁酸相互連接而成。網(wǎng)狀的肽聚糖大分子實(shí)際上是由大量小分子單體聚合而成的，每一肽聚糖單體含有三個(gè)組成部分：①雙糖單位，即由一個(gè)N-乙酰葡糖胺與一個(gè)N-乙酰胞壁酸分子通過β-1，4-糖苷鍵連接而成；②四肽尾，即由四個(gè)氨基酸連起來(lái)的短肽連接在N-乙酰胞壁酸分子上。這四個(gè)氨基酸是按L型與D型交替排列的方式連接而成的，即L-丙氨酸→D-谷氨酸→L-賴氨酸→D-丙氨酸；③肽“橋”，在金黃色葡萄球菌中，肽橋?yàn)楦拾彼嵛咫?。它起著連接前后兩個(gè)四肽尾分子的橋梁作用。第七頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌肽聚糖單體的結(jié)構(gòu)見圖2-4。第八頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日(2)磷壁酸磷壁酸是結(jié)合在革蘭氏陽(yáng)性菌的細(xì)胞壁上的一種酸性多糖，主要成分為甘油磷壁酸或核糖醇磷壁酸。它有兩種類型，其一為壁磷壁酸，它與肽聚糖分子間發(fā)生共價(jià)結(jié)合，可用稀酸或稀堿進(jìn)行提?。黄涠槟ち妆谒幔粗妆谒幔?，由甘油磷酸鏈分子與細(xì)胞膜上的磷脂進(jìn)行共價(jià)結(jié)合后形成，可用45％熱酚水提取，也可用熱水從脫脂的凍干細(xì)菌中提取。第九頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日磷壁酸的主要生理功能為：①因帶負(fù)電荷，故可與環(huán)境中的Mg2+等陽(yáng)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；②增強(qiáng)革蘭氏陽(yáng)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）；③賦于革蘭氏陽(yáng)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。第十頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日2革蘭氏陰性細(xì)菌的細(xì)胞壁

(1)肽聚糖它的肽聚糖埋藏在外膜層之內(nèi)，是僅由1～2層肽聚糖網(wǎng)狀分子組成的薄層(2～3)，含量約占細(xì)胞壁總重的10%，故對(duì)機(jī)械強(qiáng)度的抵抗力較革蘭氏陽(yáng)性菌弱。其結(jié)構(gòu)單體與上述革蘭氏陽(yáng)性菌基本相同，差別僅在于：①四肽尾的第3個(gè)氨基酸不是L-lys,而是被一種只有在原核微生物細(xì)胞壁上才有的內(nèi)消旋二氨基庚二酸所代替：②沒有特殊的肽橋，其前后兩個(gè)單體的連接僅通過甲四肽尾的第4個(gè)氨基酸的D-Ala的羧基與乙四肽尾的第3個(gè)氨基酸—m-DAP的氨基直接相連，因而只形成較為疏稀、機(jī)械強(qiáng)度較差的肽聚糖網(wǎng)套。

(2)

外膜外膜位于革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞壁外層，由脂多糖、磷脂和脂蛋白等若干種蛋白質(zhì)組成的膜，有時(shí)也稱為外壁。第十一頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日

脂多糖（LPS）是位于革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞壁最外層的一層較厚（8～10nm）的類脂多糖類物質(zhì)。它由類脂A、核心多糖和O-特異側(cè)鏈三部分所組成。其主要功能有：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+、Ca2+等陽(yáng)離子以提高這些離子在細(xì)胞表面的濃度的作用；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；④是許多噬菌體在細(xì)胞表面的吸附受體。

注意：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EDTA去除Ca2+，LPS就解體。這時(shí)，革蘭氏陰性細(xì)菌的內(nèi)壁層肽聚糖就暴露出來(lái)，因而就可被溶菌酶所水解。第十二頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日脂多糖分子的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，現(xiàn)表解如下：第十三頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日(3)外膜蛋白外膜蛋白主要有：①基質(zhì)蛋白（孔蛋白）：孔蛋白是一種三聚體結(jié)構(gòu)，每一個(gè)亞單位的分子量為36000。由三聚體結(jié)構(gòu)構(gòu)成的充水孔道橫跨外壁層，可通過分子量小于800～900的親水性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，例如糖類（尤其是雙糖）、氨基酸、二肽、三肽、青霉素和無(wú)機(jī)離子等。它使外壁層具有分子篩的功能；②外壁蛋白(外膜蛋白)：是一類特異性的運(yùn)送蛋白或受體，可把較大的分子，例如維生素B12、麥芽寡糖、核酸降解物以及鐵離子螯合劑——鐵色素或腸螯合素等輸送入細(xì)胞內(nèi)；③脂蛋白：種類很多，主要的是分子量為7200的脂蛋白，其作用是使細(xì)胞壁的外壁(膜)層牢固地連接在由肽聚糖所組成的內(nèi)壁層上。第十四頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日(4)周質(zhì)空間又稱壁膜間隙。在革蘭氏陰性細(xì)菌中，一般指其外膜與細(xì)胞膜之間的狹窄空間(寬約12～15nm)，呈膠狀。在周質(zhì)空間中，存在著多種周質(zhì)蛋白，包括：①水解酶類，例如蛋白酶、核酸酶等；②合成酶類，例如肽聚糖合成酶；③結(jié)合蛋白(具有運(yùn)送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的作用)；④受體蛋白(與細(xì)胞的趨化性相關(guān))。周質(zhì)蛋白可通過滲透休克法或稱“冷休克”的方法釋放。此法是根據(jù)突然改變滲透壓并使細(xì)胞發(fā)生物理性裂解的原理。滲透休克法的主要步驟是：將細(xì)菌放在用Tris緩沖液配制、含EDTA的20％蔗糖溶液中保溫，使其發(fā)生質(zhì)壁分離，接著快速地用4℃的0.005mol/LMgCl2溶液稀釋并降溫，使細(xì)胞外膜突然破裂并釋放周質(zhì)蛋白。經(jīng)離心即可從上清液中提取周質(zhì)蛋白。第十五頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日3.革蘭氏染色法a染色步驟：操作分初染、媒染、脫色和復(fù)染四步

其細(xì)節(jié)為：甲、乙兩種細(xì)菌經(jīng)結(jié)晶紫溶液初染后，分別染上了紫色，經(jīng)碘液媒染，結(jié)晶紫就與碘分子形成了一個(gè)分子量較大的染色較牢固的復(fù)合物。接著就用95％乙醇進(jìn)行脫色。這時(shí)凡已染上的紫色易被乙醇洗脫者，則又成為無(wú)色的菌體（如乙菌），反之，則仍為紫色（如甲菌）。最后，再用紅色染料——沙黃（即番紅，也可用其他紅色染料代替）復(fù)染。結(jié)果甲菌仍能維持最初染上的紫色，而乙菌則被復(fù)染而呈紅色，前者稱革蘭氏陽(yáng)性菌，簡(jiǎn)稱G+菌，后者則稱為革蘭氏陰性菌，簡(jiǎn)稱G-菌。第十六頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日b染色機(jī)制：

通過初染和媒染操作后，在細(xì)菌細(xì)胞的膜或原生質(zhì)體上染上了不溶于水的結(jié)晶紫與碘的大分子復(fù)合物。革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌由于細(xì)胞壁較厚、肽聚糖含量較高和其分子交聯(lián)度較緊密，故在用乙醇洗脫時(shí)，肽聚糖網(wǎng)孔會(huì)因脫水而明顯收縮，再加上它基本上不含類脂，故乙醇處理不能在壁上溶出縫隙，因此，結(jié)晶紫與碘復(fù)合物仍牢牢阻留在其細(xì)胞壁內(nèi)，使其呈現(xiàn)紫色。反之，革蘭氏陰性細(xì)菌因其壁薄、肽聚糖含量低和交聯(lián)松散，故遇乙醇后，肽聚糖網(wǎng)孔不易收縮，加上它的類脂含量高，所以當(dāng)乙醇把類脂溶解后，在細(xì)胞壁上就會(huì)出現(xiàn)較大的縫隙，這樣，結(jié)晶紫與碘的復(fù)合物就極易被溶出細(xì)胞壁，因此，通過乙醇脫色后，細(xì)胞又呈無(wú)色。這時(shí)，再經(jīng)沙黃等紅色染料進(jìn)行復(fù)染，就使革蘭氏陰性細(xì)菌獲得了一層新的顏色——紅色，而革蘭氏陽(yáng)性菌則仍呈紫色（實(shí)為紫中帶紅）。第十七頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日二、細(xì)胞壁以內(nèi)的構(gòu)造—原生質(zhì)體1.細(xì)胞膜與間體

細(xì)胞膜又稱細(xì)胞質(zhì)膜或質(zhì)膜，是緊貼在細(xì)胞壁內(nèi)側(cè)的一層由磷脂和蛋白質(zhì)組成的柔軟、富有彈性的半透性薄膜，厚約為7～8nm，由磷脂和蛋白質(zhì)組成。

細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)：在電子顯微鏡下觀察時(shí)，細(xì)胞膜呈明顯的雙層結(jié)構(gòu)—在上下兩暗色層間夾著一淺色的中間層。這是因?yàn)椋?xì)胞膜的基本成分是由兩層磷脂分子整齊地排列而成的。每一磷脂分子由一個(gè)帶正電荷且能溶于水的極性頭（磷酸端）和一個(gè)不帶電荷、不溶于水的非極性尾（烴端）所構(gòu)成。極性頭朝向膜的內(nèi)外兩個(gè)表面，呈親水性；而非極性的疏水尾（長(zhǎng)鏈脂肪酸)則埋藏在膜的內(nèi)層，從而形成一個(gè)磷脂雙分子層。

第十八頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日

磷脂雙分子層通常呈液態(tài)，不同的內(nèi)嵌蛋白（穿過全膜的、不對(duì)稱地分布在膜的一側(cè)或埋藏在磷脂雙分子層內(nèi)的）和周外蛋白可在磷脂雙分子層液體中作側(cè)向運(yùn)動(dòng)，猶如漂浮在海洋中的冰山那樣。

細(xì)胞膜的功能：①控制細(xì)胞內(nèi)、外的物質(zhì)（營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物）的運(yùn)送、交換；②維持細(xì)胞內(nèi)正常滲透壓的屏障作用；③合成細(xì)胞壁各種組分（LPS、肽聚糖、磷壁酸）和莢膜等大分子的場(chǎng)所；④進(jìn)行氧化磷酸化或光合磷酸化的產(chǎn)能基地；⑤許多酶（β-半乳糖苷酶、有關(guān)細(xì)胞壁和莢膜的合成酶、ATP酶）和電子傳遞鏈組分的所在部位；⑥鞭毛的著生點(diǎn)和提供其運(yùn)動(dòng)所需的能量等。第十九頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日

間體（mesosome）：

由細(xì)胞膜內(nèi)褶形成的一種管狀、層狀或囊狀結(jié)構(gòu)，一般位于細(xì)胞分裂部位或其鄰近，其功能主要是促進(jìn)細(xì)胞間隔的形成并與遺傳物質(zhì)的復(fù)制及其相互分離有關(guān)。

2.細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)含物

定義：被細(xì)胞膜包圍著的除核區(qū)外的一切透明、膠狀、顆粒狀物質(zhì)，可總稱為細(xì)胞質(zhì)。主要成分：核糖體、貯藏物、各種酶類、中間代謝物、無(wú)機(jī)鹽、染色體和質(zhì)粒等，少數(shù)細(xì)菌還存在類囊體、羧酶體、伴孢晶體或氣泡等構(gòu)造。①貯藏物：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。

貯藏物種類：a聚-β-羥丁酸(PHB）細(xì)胞內(nèi)屬于類脂性質(zhì)的碳源類貯藏物，不溶于水，具有貯藏能量、碳源和降低細(xì)胞內(nèi)滲透壓的作用。

第二十頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日b異染粒：又稱迂回體或捩轉(zhuǎn)菌素，異染顆粒大小為0.5～1μm，它是無(wú)機(jī)偏磷酸的聚合物。其功能也是貯藏磷元素和能量，并可降低滲透壓。c藻青素和藻青蛋白（一種輔助光合色素）：通常存在于藍(lán)細(xì)菌中，它們屬于內(nèi)源性的氮素貯藏物，同時(shí)還具有貯藏能源的作用。d多糖類貯藏物：包括糖原和淀粉類②羧酶體：在若干化能自養(yǎng)細(xì)菌中含有的多角形細(xì)胞內(nèi)含物，又稱為羧化體。內(nèi)含1，5-二磷酸核酮糖羧化酶，在自養(yǎng)細(xì)菌的CO2固定中起著關(guān)鍵的作用。③氣泡：在許多光合營(yíng)養(yǎng)型無(wú)鞭毛運(yùn)動(dòng)的水生細(xì)菌的細(xì)胞內(nèi)常含有為數(shù)眾多的充滿氣體的小泡囊，稱為氣泡，它由僅2nm厚的蛋白質(zhì)膜所包圍，具有調(diào)節(jié)細(xì)胞比重以使其漂浮在合適水層中的作用。第二十一頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日3.核質(zhì)體核質(zhì)體是原核生物所特有的無(wú)核膜結(jié)構(gòu)、無(wú)固定形態(tài)的原始細(xì)胞核，又稱核區(qū)、擬核或核基因組等。外形多變，用富爾根Feulgen染色法染色后，可以見到呈紫色的形狀不定的核質(zhì)體。細(xì)菌的核質(zhì)體是一個(gè)大型環(huán)狀的雙鏈DNA分子，長(zhǎng)度為0.25～3mm。每個(gè)細(xì)胞所含的核質(zhì)體數(shù)與其生長(zhǎng)速度有關(guān)，一般為1～4個(gè)。在快速生長(zhǎng)的細(xì)菌中，核區(qū)DNA可占細(xì)胞總體積的20%。核質(zhì)體是負(fù)載細(xì)菌遺傳信息的物質(zhì)基礎(chǔ)。4.芽孢某些細(xì)菌在其生長(zhǎng)發(fā)育后期，可在細(xì)胞內(nèi)形成一個(gè)圓形或橢圓形、厚壁、含水量極低、抗逆性極強(qiáng)的休眠體，稱為芽孢。由于每一細(xì)胞僅形成一個(gè)芽孢，故它無(wú)繁殖功能。芽孢有極強(qiáng)的抗熱、抗輻射、抗化學(xué)藥物和抗靜水壓等的能力。例如，肉毒梭菌在100℃沸水中，要經(jīng)過5.0～9.5小時(shí)才被殺死，至121℃時(shí)，平均也要經(jīng)10分鐘才能殺死。芽孢的抗紫外線的能力，一般要比其營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞強(qiáng)一倍。巨大芽孢桿菌芽孢的抗輻射能力要比E.coli的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞強(qiáng)36倍。第二十二頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日①產(chǎn)芽孢細(xì)菌的種類最主要的是革蘭氏陽(yáng)性桿菌的兩個(gè)屬，即好氧性的芽孢桿菌屬和厭氧性的梭菌屬。②芽孢的構(gòu)造

第二十三頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日有關(guān)芽孢結(jié)構(gòu)的幾點(diǎn)說(shuō)明：A.芽孢囊就是指母細(xì)胞的空殼。B.孢外壁位是母細(xì)胞的殘留物，主要成分是脂蛋白，也含少量氨基糖，透性差。C.芽孢衣對(duì)溶菌酶、蛋白酶和表面活性劑具有很強(qiáng)的抗性，對(duì)多價(jià)陽(yáng)離子的透性很差。D.皮層在芽孢中占有很大體積（36～60％），內(nèi)含大量為芽孢皮層所特有的芽孢肽聚糖，特點(diǎn)是呈纖維束狀、交聯(lián)度小、負(fù)電荷強(qiáng)、可被溶菌酶水解，還含有占芽孢干重7～10％的DPA-Ca（吡啶二羧酸鈣鹽），不含磷壁酸。皮層的滲透壓可高達(dá)20個(gè)大氣壓左右，含水量約70％，略低于營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞（約80％）。E.芽孢的核心又稱芽孢的原生質(zhì)體，它是由芽孢壁、芽孢膜、芽孢質(zhì)和核區(qū)四部分構(gòu)成，內(nèi)中含水量極低。除芽孢膜中不含磷壁酸和芽孢質(zhì)中含DPA-Ca外，核心中的其他成分與一般細(xì)胞相似。第二十四頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日③芽孢形成：芽孢形成的過程：a.束狀染色質(zhì)形成；b.細(xì)胞膜內(nèi)陷，細(xì)胞發(fā)生不對(duì)稱分裂，其中小體積部分即為前芽孢；c.前芽孢的雙層隔壁形成，這時(shí)抗輻射性提高；d.在上述兩層隔壁間充填芽孢肽聚糖后，合成DPA，累積鈣離子，開始形成皮層，折光率增高；e.芽孢衣合成結(jié)束；f.皮層合成完成，芽孢成熟，抗熱性出現(xiàn)；g.芽孢囊裂解，芽孢游離。第二十五頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日芽孢形成過程的圖解說(shuō)明第二十六頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日④芽孢的萌發(fā)

定義：由休眠狀態(tài)的芽孢變成營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的細(xì)菌的過程，稱為芽孢的萌發(fā)。萌發(fā)的過程主要分活化、出芽和生長(zhǎng)三個(gè)階段。誘導(dǎo)活化的方法：a.短期加熱;b.用低pH、強(qiáng)氧化劑處理;c.加入萌發(fā)劑。例如，枯草芽孢桿菌的芽孢經(jīng)7天休眠后，用60℃熱處理5分鐘即可促進(jìn)其發(fā)芽。萌發(fā)劑的定義:有些的化學(xué)物質(zhì)也可顯著促進(jìn)芽孢的發(fā)芽，稱為萌發(fā)劑。常用的萌發(fā)劑：L-丙氨酸、Mn2+、表面活性劑（n-十二烷胺）和葡萄糖等。說(shuō)明：由于活化作用是可逆的，故處理后必須立即將它接種到合適的培養(yǎng)基中去。第二十七頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日芽孢發(fā)芽的過程

芽孢衣中富含半胱氨酸的蛋白質(zhì)的三維空間結(jié)構(gòu)發(fā)生可逆性的變化，使芽孢的透性增加，并促進(jìn)與發(fā)芽有關(guān)的蛋白酶活動(dòng)。接著，芽孢衣上的蛋白質(zhì)逐步降解，外界陽(yáng)離子不斷進(jìn)入皮層，隨之皮層發(fā)生膨脹、溶解和消失。于是外界的水分不斷進(jìn)入芽孢的核心部分，使核心膨脹、各種酶類活化，并開始合成細(xì)胞壁。在發(fā)芽的過程中，DPA-Ca、氨基酸和多肽逐步釋放，核心中含量較高的可防止DNA損傷的小酸溶性芽孢蛋白迅速下降，接著就開始其生長(zhǎng)階段。這時(shí)，芽孢核心部分開始迅速合成DNA、RNA和蛋白質(zhì)，于是芽孢發(fā)芽并隨之變成了營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞。芽孢發(fā)芽時(shí)，芽管可以從極向或側(cè)向伸出，這時(shí)，它的細(xì)胞壁還是很薄和不完整的，因此，接受外來(lái)的DNA而發(fā)生遺傳轉(zhuǎn)化的可能性就增強(qiáng)了。第二十八頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日⑤芽孢抗熱的機(jī)制：滲透調(diào)節(jié)皮層膨脹學(xué)說(shuō)：該學(xué)說(shuō)認(rèn)為，芽孢的抗熱性在于芽孢衣對(duì)多價(jià)陽(yáng)離子和水分的透性差及皮層的離子強(qiáng)度高，從而使皮層有極高的滲透壓去奪取核心部分的水分，其結(jié)果造成皮層的充分膨脹，而核心部分的生命物質(zhì)卻形成高度失水狀態(tài)，因而產(chǎn)生極強(qiáng)的耐熱性。其它學(xué)說(shuō)：除皮層膨脹滲透調(diào)節(jié)學(xué)說(shuō)外，還有別的學(xué)說(shuō)來(lái)解釋芽孢的高度耐熱性。例如，針對(duì)在芽孢形成過程中會(huì)形成大量的DPA-Ca，就有人提出Ca2+與DPA的螯合作用會(huì)使芽孢中的生物大分子形成一穩(wěn)耐熱性的凝膠。第二十九頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日⑥研究芽孢的意義a.芽孢是少數(shù)幾屬真菌所特有的形態(tài)結(jié)構(gòu)，芽孢的有無(wú)在細(xì)菌鑒定中是一項(xiàng)重要的形態(tài)學(xué)指標(biāo)；b.由于芽孢具有高度耐熱性，所以用高溫處理含菌試樣，可輕易地提高芽孢產(chǎn)生菌的篩選效率；c.由于芽孢的代謝活動(dòng)基本停止，因此其休眠期特長(zhǎng)，這就為產(chǎn)芽孢菌的長(zhǎng)期保藏帶來(lái)了極大的方便。d.由于芽孢有很強(qiáng)的耐熱性和其他抗性，因此，是否能殺滅一些代表菌的芽孢就成了衡量各種消毒滅菌措施的主要指標(biāo)。

第三十頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日三、細(xì)胞壁以外的構(gòu)造

1.糖被－莢膜在某些細(xì)菌細(xì)胞壁外存在著一層厚度不定的膠狀物質(zhì)，稱為糖被。根據(jù)其厚度的不同，可分為：莢膜、微莢膜、粘液層、菌膠團(tuán)。幾點(diǎn)說(shuō)明：a.菌膠團(tuán)實(shí)質(zhì)上是細(xì)菌群體的一個(gè)共同莢膜；b.莢膜可通過離心而沉降;c.粘液層則是擴(kuò)散到培養(yǎng)基中的胞外多糖，通過離心無(wú)法使它沉降;d.用碳素墨水進(jìn)行負(fù)染色或用莢膜染色法染色后，可在光學(xué)顯微鏡下清楚地觀察到細(xì)菌的莢膜。第三十一頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日莢膜的主要成分現(xiàn)舉例說(shuō)明如下第三十二頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日莢膜的功能主要有：①保護(hù)細(xì)菌免受干旱損傷，對(duì)一些致病菌來(lái)說(shuō)，則可保護(hù)它們免受宿主白細(xì)胞的吞噬；②貯藏養(yǎng)料，以備營(yíng)養(yǎng)缺乏時(shí)重新利用；③堆積某些代謝廢物；④通過莢膜或其有關(guān)構(gòu)造可使菌體附著于適當(dāng)?shù)奈矬w表面。⑤細(xì)胞間的信息識(shí)別作用。第三十三頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日2.鞭毛鞭毛：某些細(xì)菌長(zhǎng)在體表的長(zhǎng)絲狀、波曲的附屬物，稱為鞭毛，其數(shù)目為一至數(shù)十根，具有運(yùn)動(dòng)的功能。鞭毛的著生方式說(shuō)明如下第三十四頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日3.菌毛菌毛（曾有纖毛、毛、傘毛、線毛或須毛等譯名）是長(zhǎng)在細(xì)菌體表的一種纖細(xì)（直徑7～9nm）、中空（直徑2～2.5nm）、短直、數(shù)量較多（250～300根）的蛋白質(zhì)附屬物，在革蘭氏陰性細(xì)菌中較為常見。它的結(jié)構(gòu)較鞭毛簡(jiǎn)單，功能是使細(xì)菌較牢固地粘連在物體（呼吸道、消化道、泌尿生殖道的粘膜）表面上。4.性毛其構(gòu)造和成分與菌毛相同，但比菌毛稍長(zhǎng)，每一個(gè)細(xì)胞有1～4根，其功能是在不同性別的菌株間傳遞DNA片段，有的性菌毛還是RNA噬菌體的吸附受體。性毛一般多見于革蘭氏陰性細(xì)菌中。第三十五頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)真核微生物定義：凡是細(xì)胞核具有核膜、能進(jìn)行有絲分裂、細(xì)胞質(zhì)中存在線粒體或同時(shí)存在葉綠體等細(xì)胞器的微小生物，稱為真核微生物。真核微生物的范疇：真菌、顯微藻類、原生動(dòng)物、地衣。真核生物與原核生物間的差別見下表3-1第三十六頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日第三十七頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日一、細(xì)胞壁具有細(xì)胞壁的真核微生物主要是真菌(包括酵母菌、絲狀真菌和蕈菌)和藻類。1.真菌的細(xì)胞壁真菌細(xì)胞壁成分是：主要成分是多糖，另有少量的蛋白質(zhì)和脂類。多糖構(gòu)成了細(xì)胞壁中有形的微纖維與無(wú)定形基質(zhì)的物質(zhì)基礎(chǔ)。微纖維都是單糖的β((1—4)聚合物，可使細(xì)胞壁保持堅(jiān)韌；基質(zhì)包括甘露聚糖、β(1—3)、β(1—6)和α(1—3)葡聚糖以及少量蛋白質(zhì)。在低等真菌中，以纖維素為主，酵母菌以葡聚糖為主，而高等陸生真菌，以幾丁質(zhì)為主。(1)酵母菌的細(xì)胞壁酵母菌細(xì)胞壁的厚度為25～70nm，重量約占細(xì)胞干重的25％，主要成分為葡聚糖、甘露聚糖、蛋白質(zhì)和幾丁質(zhì)，另有少量脂質(zhì)。第三十八頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日多糖在細(xì)胞壁上自外至內(nèi)的分布次序是：甘露聚糖、蛋白質(zhì)、葡聚糖。葡聚糖位于細(xì)胞壁的內(nèi)層，是賦予酵母細(xì)胞機(jī)械強(qiáng)度的主要物質(zhì)基礎(chǔ)。葡聚糖分兩類：其一占含量的85％，相對(duì)分子質(zhì)量為240000，稱β(1—3)葡聚糖，呈長(zhǎng)扭曲的鏈狀；另一為含量較低、呈分支的網(wǎng)狀分子，是以β(1—6)方式連接的葡聚糖。甘露聚糖：是甘露糖分子以α(1—6)相連的分支狀聚合物，位于細(xì)胞壁外側(cè)，呈網(wǎng)狀，若把它去除后，細(xì)胞仍維持正常形態(tài)。蛋白質(zhì)：夾在葡聚糖和甘露聚糖中間，呈三明治狀，它常與甘露聚糖作共價(jià)結(jié)合而形成一復(fù)合物。它們除少數(shù)為結(jié)構(gòu)蛋白外，多數(shù)是起催化作用的酶，如葡聚糖酶、甘露聚糖酶、蔗糖酶、堿性磷酯酶和酯酶等。幾丁質(zhì)：在酵母細(xì)胞壁中的含量很低，僅在其形成芽體時(shí)合成，然后分布于芽痕的周圍。第三十九頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日（2）絲狀真菌的細(xì)胞壁以粗糙孢菌為例，其最外層由β(1—3)和β(1—6)無(wú)定形葡聚聚糖組成；接著是由糖蛋白組成的、嵌埋在蛋白質(zhì)基質(zhì)層中的粗糙網(wǎng)(厚49nm)；再下為蛋白質(zhì)；最內(nèi)層的壁由放射狀排列的幾丁質(zhì)微纖維絲組成(厚18nm)。(3)藻類的細(xì)胞壁藻類細(xì)胞壁的厚度一般為10～20nm，其結(jié)構(gòu)骨架多由纖維素組成，它以微纖絲的方式成層狀排列，其余為間質(zhì)多糖。間質(zhì)多糖主要是雜多糖，還含少量蛋白質(zhì)和脂類。二、鞭毛與纖毛在有些真核微生物細(xì)胞的表面長(zhǎng)有或長(zhǎng)或短的毛發(fā)狀細(xì)胞器，具有運(yùn)動(dòng)功能，較長(zhǎng)者稱鞭毛，較短者，則稱纖毛。第四十頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日三、細(xì)胞質(zhì)膜

真核生物的細(xì)胞都有細(xì)胞質(zhì)膜的構(gòu)造。對(duì)沒有細(xì)胞壁的真核細(xì)胞來(lái)說(shuō)，細(xì)胞質(zhì)膜就是它的外部屏障。真核細(xì)胞與原核細(xì)胞在其質(zhì)膜的構(gòu)造和功能上十分相似。四、細(xì)胞核細(xì)胞核是細(xì)胞內(nèi)遺傳信息(DNA)的儲(chǔ)存、復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的主要場(chǎng)所，外形為球狀或橢圓體狀。每個(gè)細(xì)胞通常只含一個(gè)核，有的含兩至多個(gè)，真核生物的細(xì)胞核包括：核被膜、染色質(zhì)、核仁和核基質(zhì)。1.核被膜

是包在細(xì)胞核外、由核膜和核纖層兩部分所組成的外被，其上有許多核孔。其中的核膜由兩層厚度約7～8nm的膜組成，兩膜間夾著寬約10～50nm的空間，稱核周間隙。核纖層位于核膜內(nèi)側(cè)，成分為核纖層蛋白，厚度隨細(xì)胞種類而異。核孔的數(shù)目很多，是細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)間進(jìn)行物質(zhì)交流的選擇性通道。第四十一頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日2．染色質(zhì)當(dāng)細(xì)胞處于分裂間期時(shí)，細(xì)胞內(nèi)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，其基本單位是核小體。因可被蘇木精等堿性染料染色，故名染色質(zhì)。染色質(zhì)中的蛋白質(zhì)有：組蛋白和非組蛋白。組蛋白富含堿性氨基酸，如賴氨酸和精氨酸，故是堿性蛋白質(zhì)，易與帶負(fù)電荷(磷酸基團(tuán))的DNA相結(jié)合。染色質(zhì)中的非組蛋白部分包括一些與DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄有關(guān)的酶，如DNA聚合酶和RNA聚合酶等。染色體：當(dāng)細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂或減數(shù)分裂時(shí)，染色質(zhì)絲經(jīng)盤繞、折疊、濃縮后，變成在光學(xué)顯微鏡下可見的棒狀結(jié)構(gòu)即染色體。第四十二頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日3．核仁

指細(xì)胞核中一個(gè)沒有膜包裹的圓形或橢圓形小體。是細(xì)胞核中染色最深的部分，它依附于染色體的一定位置上，在細(xì)胞有絲分裂前期消失，后期又重新出現(xiàn)。每個(gè)核內(nèi)有一至數(shù)個(gè)。富含蛋白質(zhì)和RNA。是真核細(xì)胞中合成rRNA(核糖體RNA)和裝配核糖體的部位。

4．核基質(zhì)舊稱“核液”，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)胞核和提供染色質(zhì)附著點(diǎn)的功能。五、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞器

位于細(xì)胞質(zhì)膜和細(xì)胞核間的透明、粘稠、不斷流動(dòng)并充滿各種細(xì)胞器的溶膠，稱為細(xì)胞質(zhì)。組成真核生物細(xì)胞質(zhì)的有細(xì)胞基質(zhì)、細(xì)胞骨架和各種細(xì)胞器。第四十三頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日1．細(xì)胞基質(zhì)和細(xì)胞骨架細(xì)胞基質(zhì)：在真核細(xì)胞質(zhì)中，除可分辨的細(xì)胞器以外的膠體狀溶液，稱細(xì)胞基質(zhì)或細(xì)胞溶膠，它含有賦予其一定機(jī)械強(qiáng)度的細(xì)胞骨架和豐富的酶等蛋白質(zhì)(占細(xì)胞總蛋白的25％一50％)、各種內(nèi)含物以及中間代謝物等，是細(xì)胞代謝活動(dòng)的重要基地。細(xì)胞骨架：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。微管:是直徑為24nm的中空管狀纖維，其成分是微管蛋白。微管可分散或成束存在于細(xì)胞基質(zhì)中，具有支持功能，有的還有運(yùn)輸功能。此外，還可構(gòu)成細(xì)胞分裂時(shí)的紡錘體以及鞭毛和纖毛。肌動(dòng)蛋白絲:又稱微絲，是一種寬約4～7nm、由肌動(dòng)蛋白組成的實(shí)心纖維。若對(duì)它提供ATP形式的能量，就能發(fā)生收縮。中間絲:即中間纖維，是一種直徑為8～10nm(介于微管與肌動(dòng)蛋白絲之間)的蛋白纖維，具有支持和運(yùn)動(dòng)功能。第四十四頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日2．內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和核糖體內(nèi)質(zhì)網(wǎng):指細(xì)胞質(zhì)中一個(gè)與細(xì)胞基質(zhì)相隔離、但彼此相通的囊腔和細(xì)管系統(tǒng)，由脂質(zhì)雙分子層圍成。其內(nèi)側(cè)與核被膜的外膜相通，核周間隙也是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的一部分。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分兩類:其中之一是在膜上附有核糖體顆粒，稱糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，具有合成和運(yùn)送胞外分泌蛋白的功能；另一類為膜上不含核糖體的光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，它與脂類代謝和鈣代謝等密切相關(guān)，主要存在于某些動(dòng)物細(xì)胞中。核糖體:又稱核蛋白體，是存在于一切細(xì)胞中的無(wú)膜包裹的顆粒狀細(xì)胞器，具有蛋白質(zhì)合成功能。主要成分:蛋白質(zhì)(約40％)和RNA(約60％).兩者共價(jià)結(jié)合在一起。蛋白質(zhì)分子分布在核糖體表面，RNA位于內(nèi)層。每個(gè)細(xì)胞含大量核糖體，真核細(xì)胞的核糖體較原核細(xì)胞的大，其沉降系數(shù)為80S，它由60S和40S的兩個(gè)小亞基組成。第四十五頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日3．高爾基體又稱高爾基復(fù)合體，由意大利學(xué)者高爾基于1898年首先在神經(jīng)細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)。這是一種由若干(一般4～8個(gè))平行堆疊的扁平膜囊和大小不等的囊泡所組成的膜聚合體，其上無(wú)核糖體顆粒附著。由糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的蛋白質(zhì)輸送到高爾基體中濃縮，并與其中合成的糖類或脂類結(jié)合，形成糖蛋白和脂蛋白的分泌泡，再通過外排作用而分泌到細(xì)胞外。4.溶酶體是一種由單層膜包裹、內(nèi)含多種酸性水解酶的囊泡狀細(xì)胞器，其主要功能是細(xì)胞內(nèi)的消化作用。它可以水解外來(lái)蛋白質(zhì)、多糖、脂類以及DNA和RNA等大分子。溶酶體的功能:a.進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)消化，它與吞噬泡或胞飲泡結(jié)合后，可