微生物的細胞結構與功能

微生物的細胞結構與功能第1頁/共59頁第三章微生物細胞的結構與功能2學時第2頁/共59頁本章重點：原核微生物的細胞結構與功能，真核微生物的細胞結構與功能。一、原核微生物二、真核微生物第3頁/共59頁

第一節(jié)

原核微生物

一、相關概念：

原核微生物：指一大類細胞核無核膜包裹，只有稱作核區(qū)(nuclearregion)的裸露DNA的原始單細胞生物，包括真細菌和古生菌兩大群。

第4頁/共59頁第5頁/共59頁二、細胞壁：

細胞壁（cellwall）:細胞最外的一層厚實堅韌的外被，主要由肽聚糖構成。

1、主要功能：①固定細胞外形和提高機械強度。

②為細胞的生長、分裂和鞭毛運動所必需。

③保護細胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物質的損傷。④賦予細菌特定抗原性、致病性以及對抗生素和噬菌體的敏感性。

第6頁/共59頁2、細胞壁的成分1）革蘭氏陽性細菌的細胞壁

由90%肽聚糖和10%磷壁酸構成

肽聚糖又稱粘肽(mucopeptide)、胞壁質或粘質復合物(mucocomplex)，是真細菌細胞壁中的特有成分。第7頁/共59頁磷壁酸：

是結合在革蘭氏陽性細菌細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。

磷壁酸結構第8頁/共59頁2）、革蘭氏陰性細菌的細胞壁

由肽聚糖、外膜、外膜蛋白和周質空間組成

A、肽聚糖

埋藏在外膜層之內，僅1~2層，占細胞壁總重的10%。

B、外膜由脂多糖（LPS）、磷脂和脂蛋白等若干種蛋白質組成。第9頁/共59頁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、周質空間

壁膜間隙，呈膠狀，存在著多種周質蛋白，包括：水解酶類、合成酶類、

結合蛋白、

受體蛋白。

第10頁/共59頁第11頁/共59頁3）、古生菌的細胞壁

在古生菌中，除了熱原體屬(Thermoplasma)沒有細胞壁外，其余都具有與真細菌類似功能的細胞壁，但成分差別甚大。

其細胞壁中沒有真正的肽聚糖，而是由多糖（假肽聚糖）、糖蛋白或蛋白質構成。第12頁/共59頁4）、缺壁細菌

A、L型細菌（L-formofbacteria）B、原生質體（protoplast）C、球狀體(sphaeroplast)D、支原體(Mycoplasma)第13頁/共59頁三、細胞壁以內的構造——原生質體

（一）細胞質膜(cytoplasmicmembrane)

又稱質膜(plasmamembrane)、細胞膜(cellmembrane)或內膜(innermembrane)。

厚約7～8nm，由磷脂（占20%～30%）和蛋白質（占50%～70%）組成的雙分子層。

第14頁/共59頁第15頁/共59頁膜的生理功能

①選擇性控制細胞營養(yǎng)物質和代謝產物的運送。②維持細胞內正常滲透壓的屏障。

第16頁/共59頁③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。④細胞的產能場所。⑤是鞭毛的著生部位和鞭毛旋轉的供能部位。第17頁/共59頁間體（mesosome）

是一種由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。第18頁/共59頁（二）細胞質和內含物

細胞質（cytoplasm）：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。

主要成分：為核糖體、貯藏物、多種酶類和中間代謝物、質粒、各種營養(yǎng)物和大分子的單體等。

內含物(inclusionbody)：細胞質內形狀較大的顆粒狀構造物。第19頁/共59頁1、貯藏物(reservematerials)（p49）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。第20頁/共59頁Polyhydroxybutyricacid(PHB)Polyphosphategranule

inabacterialcell第21頁/共59頁Thesulfurglobulesinsidethecellsofpurplesulfurbacterium第22頁/共59頁2、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。功能：導向作用，即借鞭毛游向對該菌最有利環(huán)境處生活。

應用：生產磁性定向藥物或抗體，以及制造生物傳感器等。第23頁/共59頁abc第24頁/共59頁3、羧酶體(carboxysome)

又稱羧化體，是存在于一些自養(yǎng)細菌細胞內的多角形或六角形內含物。約10nm，內含1,5-二磷酸核酮糖羧化酶，在自養(yǎng)細菌的CO2固定中起著關鍵作用。第25頁/共59頁4、氣泡（gasvocuoles）

存在于許多光合營養(yǎng)型、無鞭毛運動的水生細菌中。

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。Gasvacuoles(blue)andstoragegranules(red)inthecyanobacteriumMicrocystis第26頁/共59頁（三）、核區(qū)（nuclearregionorarea）

無核膜結構、無固定形態(tài)的原始細胞核，稱核質體(nuclearbody)、原核

、擬核(nucleoid)。

它是一個大型環(huán)狀雙鏈DNA分子。第27頁/共59頁ElectronmicrographofanisolatednucleoidreleasedfromE.coli.第28頁/共59頁（四）、特殊的休眠構造——芽孢

1、概念2、產芽孢細菌的種類

3、芽孢的構造

第29頁/共59頁四、細胞壁以外的構造

1、糖被(glycocalyx)

第30頁/共59頁細菌莢膜主要成分：多糖、多肽或蛋白質。第31頁/共59頁莢膜的功能：①保護作用②貯藏養(yǎng)料

③作為透性屏障或（和）離子交換系統(tǒng)

④表面附著作用

⑤細菌間的信息識別作用⑥堆積代謝廢物第32頁/共59頁2、鞭毛(flagellum,復flagella)

第33頁/共59頁A、判斷有無鞭毛的方法：1）用電子顯微鏡

2）特殊的鞭毛染色法后用光學顯微鏡觀察3）懸滴標本法4）半固體穿刺法5）根據菌落外形

第34頁/共59頁B、鞭毛的功能:

運動第35頁/共59頁C、鞭毛著生方式：單端鞭毛

、端生叢毛、兩端鞭毛

和周生鞭毛。a,monotrichousb,amphitrichousc,lophotrichousd,peritrichous第36頁/共59頁3、菌毛(fimbria，復數(shù)fimbriae)

是一種長在細菌體表的蛋白質類附屬物，具有使菌體附著于物體表面的功能。

第37頁/共59頁4、性毛(pili,單數(shù)pilus)

又稱性菌毛(sex-pili或F-pili)，構造和成分與菌毛相同，但比菌毛長，數(shù)量僅一至少數(shù)幾根。

有的性毛還是RNA噬菌體的特異性吸附受體

Fpilus第38頁/共59頁第二節(jié)真核微生物

第39頁/共59頁第40頁/共59頁第41頁/共59頁一、細胞壁

真菌的細胞壁

主要成分是多糖，另有少量的蛋白質和脂類。

其細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：幾丁質為主第42頁/共59頁二、鞭毛與纖毛

具有鞭毛的真核微生物：

鞭毛綱的原生動物。

藻類

低等水生真菌的游動孢子或配子等。第43頁/共59頁具有纖毛的真核微生物：纖毛綱

的各種原生動物，例如常見的草履蟲。第44頁/共59頁三、細胞質膜

與原核的細胞膜的區(qū)別（p67）四、細胞核

構成：核被膜、染色質、核仁和核基質等第45頁/共59頁1、核被膜(nuclearenvelope)

由核膜和核纖層(nuclearlamina)兩部分所組成，有許多核孔。

第46頁/共59頁2、染色質(chromatin)

由DNA、組蛋白、其他蛋白和少量RNA組成的一種線形復合構造，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。

第47頁/共59頁3、核仁(nucleolus)

指細胞核中一個沒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。每個核內有一至數(shù)個。富含蛋白質和RNA。功能：合成rRNA（核糖體RNA）和裝配核糖體的部位。第48頁/共59頁4、核基質(nuclearmatrix)

是充滿于細胞核空間由蛋白纖維組成的網狀結構，具有支撐細胞核和提供染色質附著點的功能。五、細胞質和細胞器

細胞質的組成：細胞基質、細胞骨架和各種細胞器。第49頁/共59頁

1、細胞基質和細胞骨架

細胞基質：除可分辨的細胞器以外的膠體狀溶液。

細胞骨架(cytoskeleton)：是由微管、肌動蛋白絲和中間絲三種蛋白質纖維構成的細胞支架。第50頁/共59頁2、內質網和核糖體

糙面內質網(roughER)：膜上有核糖體顆粒，具有合成和運送胞外分泌蛋白的功能。

光面內質網(smoothER)：膜上無核糖體，與脂類代謝和鈣代謝等密切相關。

核糖體(ribosomes)：又稱核蛋白體，具有蛋白質合成功能。第51頁/共59頁3、高爾基體(Golgiapparatus,Golgibody)

1）形成糖蛋白和脂蛋白。2）對合成新細胞壁和質膜提供原材料。第52頁/共59頁4、溶酶體(lysosome)

是一種由單層膜包裹、內含多種酸性水解酶的囊泡狀細胞器。溶酶體形成和功能的示意圖第53頁/共59頁5、微體(microbody)

是單層膜包裹的球形細胞器，內中所含的酶與溶酶體不同。1）過氧化物酶體(peroxisome)。2）乙醛酸循環(huán)體(glyoxisome)：主要存在于植物細胞中，其功能是使細胞中的脂類轉化為糖類。

第54頁/共59頁6、線粒體(mitochondria)

第55頁/共59頁7、葉綠體（chloroplast）

第56頁/共59頁8、其他細胞器

（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：維持細胞滲透壓、貯存營養(yǎng)物、