微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能

微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能第1頁/共31頁2原核微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)基本構(gòu)造：細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、原核、核糖體、顆粒狀內(nèi)含物特殊構(gòu)造：質(zhì)粒、間體、芽胞、莢膜、鞭毛與菌毛1884年，丹麥醫(yī)生Gram采用革蘭氏染色法細(xì)菌細(xì)胞壁區(qū)分為兩種類型：革蘭氏陽性（G+）和革蘭氏陰性（G-）革蘭氏染色步驟:

1）結(jié)晶紫初染；2）碘液媒染；

3）酒精脫色；4）番紅復(fù)染第2頁/共31頁3

革蘭氏陰性細(xì)菌和陽性細(xì)菌細(xì)胞壁的化學(xué)組成G+

肽聚糖：是原核生物特有的成份磷壁酸：G+細(xì)菌細(xì)胞壁特有成份G-肽聚糖——內(nèi)壁層

脂多糖

脂蛋白類脂蛋白質(zhì)孔蛋白外壁蛋白外壁層第3頁/共31頁41、N-乙酰葡萄糖胺(G)和N-乙酰胞壁酸(M)通過β-1.4鍵連接的雙糖2、胞壁酸上的四肽3、兩四肽間的肽間橋肽聚糖(peptidoglycan)的基本結(jié)構(gòu)第4頁/共31頁G+細(xì)菌的肽聚糖交聯(lián)度高，肽聚糖厚，如枯草桿菌（Bacillussubtilis）達(dá)40層，實(shí)驗(yàn)用G+為金黃色葡萄球菌（Staphylococcusaurous

）和蘇云金芽胞桿菌（Bacillusthuringiensis

）而G-細(xì)菌的交聯(lián)度低，肽聚糖薄，如大腸桿菌只有1-2層G+與G-菌肽聚糖亞單位的異同四肽上的第三個(gè)氨基酸不同，G+菌為L(zhǎng)-賴氨酸，G-菌為二氨基庚二酸肽間橋不同，G+菌為甘氨酸五肽，G-菌無肽間橋，為肽鍵相連第5頁/共31頁6磷壁酸（Teichoicacid）

——G+細(xì)菌磷壁酸的功能：與環(huán)境中的陽離子結(jié)合，保證細(xì)胞膜上一些合成酶的活性提供某些噬菌體以特異的吸附受體帶給某些細(xì)菌的致病性賦于G+以特異的表面抗原第6頁/共31頁7G-細(xì)菌細(xì)胞壁由三部分組成：

1）外壁層：脂多糖(LPS)、脂蛋白、通道蛋白(Porin)2）肽聚糖：由一至幾層的肽聚糖構(gòu)成內(nèi)壁層，厚2-3nm3）壁膜間隙（periplasm）G-細(xì)菌細(xì)胞壁的外膜與細(xì)胞膜之間、膠胨態(tài)的空間。肽聚糖層位于其間。脂多糖分子結(jié)構(gòu)由三部分組成：類脂A、核心多糖區(qū)、O－側(cè)鏈第7頁/共31頁8脂多糖的功能：是革蘭氏陰性細(xì)菌的致病物質(zhì)與磷壁酸相似，有吸附陽離子的功能LPS結(jié)構(gòu)的變化決定了G-性細(xì)菌表面抗原簇的多樣性是許多噬菌體在細(xì)胞表面的吸附受體。第8頁/共31頁9革蘭氏染色原理G+菌的細(xì)胞壁肽聚糖含量高、網(wǎng)格結(jié)構(gòu)緊密，含脂量又低，當(dāng)用酒精脫色時(shí)，肽聚糖層收縮，網(wǎng)格孔徑縮小，從而阻止了結(jié)晶紫一碘的復(fù)合物逸出，當(dāng)復(fù)染時(shí)染不上蕃紅的紅色，菌體仍為結(jié)晶紫的紫色，此為G+反應(yīng)。G-菌的細(xì)胞壁肽聚糖層薄，含脂量高，當(dāng)用酒精脫色時(shí)由于G-菌細(xì)胞壁中的脂類物質(zhì)溶于酒精，使細(xì)胞通透性增加，使得初染時(shí)進(jìn)入細(xì)胞中的結(jié)晶紫一碘的復(fù)合物逸出，當(dāng)再用蕃紅復(fù)染時(shí)菌體就染上蕃紅的紅色，此為G-反應(yīng)。第9頁/共31頁10古生菌的細(xì)胞壁古生菌的細(xì)胞壁沒有真正的肽聚糖，而含假肽聚糖。假肽聚糖與真肽聚糖相比沒有胞壁酸、沒有D型氨基酸、沒有DAP，而由N-乙酰塔羅糖胺糖醛酸代替胞壁酸。有些古細(xì)菌的細(xì)胞壁由雜多糖組成,還有些古細(xì)菌的細(xì)胞壁由蛋白質(zhì)或糖蛋白組成。第10頁/共31頁11L型細(xì)菌（L–formofbacteria）：指那些實(shí)驗(yàn)室或宿主體內(nèi)通過自發(fā)突變而形成的遺傳性穩(wěn)定的細(xì)胞壁缺陷菌株。L型細(xì)菌在固體平板上生長(zhǎng)形成煎雞蛋狀小菌落原生質(zhì)體（protoplast）：用人式方法，在細(xì)菌生長(zhǎng)培養(yǎng)基中加入抑制細(xì)胞壁合成的物質(zhì)，如青霉素、絲裂霉素C，或用溶菌酶分解掉細(xì)菌的細(xì)胞壁而形成的僅有一層細(xì)胞膜包裹的圓球狀滲透敏感細(xì)胞，一般由革蘭氏陽性細(xì)菌形成球狀體又稱原生質(zhì)球（sphaeroplast）：用溶菌酶、青霉素等處理革蘭氏陰性細(xì)菌形成的去壁不完全的近球狀體第11頁/共31頁12內(nèi)膜系統(tǒng)

（intracellularmembranesystem）Forexamples:1）間體；2）類囊體；3）羧酶體間體是細(xì)菌細(xì)胞膜內(nèi)陷而成的一種層狀、管狀或囊狀結(jié)構(gòu)，一般位于細(xì)胞的分裂部位或其鄰近部位功能：呼吸作用電子傳遞系統(tǒng)的中心，相當(dāng)于線粒體;促進(jìn)細(xì)胞間隔的形成并參與遺傳物質(zhì)的復(fù)制。第12頁/共31頁13類囊體（thylakoids）：藍(lán)細(xì)菌的內(nèi)膜多次重復(fù)折疊形成的一種片層狀結(jié)構(gòu)，是藍(lán)細(xì)菌進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所載色體（chromatophore）：光合細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)膜多次折疊形成的片層狀、微管狀或囊狀結(jié)構(gòu)羧酶體（carboxysome）：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，在自養(yǎng)型細(xì)菌CO2的固定中起重要的作用內(nèi)膜系統(tǒng)第13頁/共31頁143.原核原核生物沒有明顯的細(xì)胞核，核物質(zhì)沒有特定形態(tài)，沒有核膜包圍，也無核仁，僅分布在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)特定的區(qū)域，稱為原核或擬核細(xì)菌的原核為一裸露的雙鏈DNA，沒有組蛋白包裹第14頁/共31頁154.細(xì)胞質(zhì)及其內(nèi)含物

（cytoplasmandinclusions）細(xì)胞質(zhì)中有如下重要的內(nèi)含物：

1）質(zhì)粒；2）核糖體；3）儲(chǔ)藏顆粒

質(zhì)粒：原核生物細(xì)胞中獨(dú)立于染色體外或附加在染色體上的遺傳物質(zhì)，為一共價(jià)閉合環(huán)狀雙鏈DNA分子，可獨(dú)立復(fù)制，穩(wěn)定遺傳第15頁/共31頁16

核糖體：沉降系數(shù)(分子量)為70s:1）50s大亞基由23sRNA,5sRNA和34種蛋白質(zhì)組成；

2）30s小亞基由16sRNA和21種蛋白質(zhì)組成。原核細(xì)胞的核糖體第16頁/共31頁17貯藏顆粒1)碳素儲(chǔ)藏顆粒糖原或淀粉：大腸桿菌、芽胞桿菌和藍(lán)細(xì)菌等聚-β-羥基丁酸

(簡(jiǎn)稱PHB

）：能被脂溶性染料蘇丹黑著色;主要分布在固氮菌屬、根瘤菌屬、紅螺菌屬和假單胞菌屬等2）氮源儲(chǔ)貯藏顆粒

藻青素（cyanophycin）：藍(lán)細(xì)菌中的一種內(nèi)源性儲(chǔ)藏顆粒3）磷素儲(chǔ)藏顆粒異染粒：主要成分多聚偏磷酸鹽，遇藍(lán)色染料染成紫紅色而得名第17頁/共31頁18細(xì)菌細(xì)胞的特殊構(gòu)造

鞭毛是生長(zhǎng)在某些細(xì)菌體表的長(zhǎng)絲狀、波曲狀的蛋白質(zhì)附屬物，球形菌一般無鞭毛鞭毛是細(xì)菌的”運(yùn)動(dòng)器官”，由三條線狀的蛋白質(zhì)亞基圍繞著一個(gè)中空的核心組裝成一根中空的管狀蛋白質(zhì)絲三部分組成：基體、鉤形鞘和螺旋絲鞭毛的類型：?jiǎn)紊鷧采苌耗c桿菌科、芽胞桿菌科側(cè)生第18頁/共31頁19觀察和判斷細(xì)菌鞭毛的方法電子顯微鏡直接觀察光學(xué)顯微鏡下觀察：鞭毛染色顯微鏡下判斷：細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)性培養(yǎng)特征判斷：半固體穿刺、菌落（菌苔）形態(tài)第19頁/共31頁20菌毛與性菌毛菌毛是一種長(zhǎng)在細(xì)菌體表的纖細(xì)、中空、短直、數(shù)量較多的蛋白質(zhì)絲狀體；具有使細(xì)菌附著于物體表面的功能性菌毛：每個(gè)性細(xì)胞只有1～4根,其功能是在不同性別的細(xì)菌間傳遞遺傳物質(zhì)。第20頁/共31頁21b.細(xì)菌的芽胞

（Bacterialspores

）

芽胞是某些細(xì)菌生長(zhǎng)一定階段時(shí)，在體內(nèi)形成的一種休眠體；芽胞具有耐熱性，并對(duì)不良環(huán)境有抗性

主要屬于革蘭氏陽性桿菌的兩個(gè)屬：芽胞桿菌屬和梭菌屬注：芽胞是細(xì)菌的一種休眠體，而不是繁殖體第21頁/共31頁22芽孢的亞顯微結(jié)構(gòu)由內(nèi)膜，皮層，孢子衣，外孢子衣四層組成。

芽胞的特點(diǎn)耐熱性強(qiáng)：芽胞含水量低（40%），壁厚，富含吡啶二羧酸鈣，及核酸和蛋白質(zhì)不易變性及其有耐熱的酶系統(tǒng)和富含硫氨基酸，使芽胞能抵抗80度的高溫10分鐘以上耐干燥：耐輻射抗化學(xué)藥物折光性強(qiáng)：較難染色，易和營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞區(qū)別芽胞因細(xì)菌種類不同，其大小、形成、位置也各不相同，在分類鑒定上有一定意義第22頁/共31頁

少數(shù)芽胞桿菌在其形成芽胞的同時(shí)，會(huì)在芽胞旁形成一顆菱形或雙錐形的堿性蛋白晶體，稱為伴胞晶體，對(duì)鱗翅目、鞘翅目昆蟲有毒殺作用，是國(guó)內(nèi)外目前研究得最多的細(xì)菌殺蟲劑伴胞晶體：第23頁/共31頁24

有些細(xì)菌，如固氮菌和黏細(xì)菌能形成不同于芽胞的胞囊；形成胞囊時(shí)在細(xì)胞外面淀積數(shù)層保護(hù)膜，胞囊具有抗干燥的作用，但不耐熱伴胞晶體和胞囊：一個(gè)營(yíng)養(yǎng)體產(chǎn)生一個(gè)芽胞，一個(gè)芽胞也只產(chǎn)生一個(gè)營(yíng)養(yǎng)體一個(gè)營(yíng)養(yǎng)體產(chǎn)生一個(gè)孢囊，但一個(gè)孢囊可產(chǎn)生多個(gè)幼齡細(xì)胞芽孢與孢囊相比：

少數(shù)芽胞桿菌在其形成芽胞的同時(shí)，會(huì)在芽胞旁形成一顆菱形或雙錐形的堿性蛋白晶體，稱為伴胞晶體，對(duì)鱗翅目、鞘翅目昆蟲有毒殺作用，是國(guó)內(nèi)外目前研究得最多的細(xì)菌殺蟲劑第24頁/共31頁25c.莢膜（capsule）如果糖被薄而擴(kuò)散并容易消失則稱為粘液層

有些細(xì)菌在一定營(yíng)養(yǎng)條件，可向細(xì)胞表面分泌層厚度不定的膠狀物質(zhì)，稱為糖被。糖被的有無、厚薄與菌種的遺傳性和環(huán)境條件有密切的關(guān)系糖被的主要成分為多糖和少量多肽或蛋白質(zhì)糖被又可分為莢膜、微莢膜、粘液層和菌膠團(tuán)

如果胞外多糖的粘度較高時(shí)，用特殊的染色方法染色后在顯微鏡下可見其結(jié)構(gòu)，稱為莢膜，而多個(gè)細(xì)菌被包裹在共同的莢膜中，這種結(jié)構(gòu)稱為菌膠團(tuán)第25頁/共31頁26S型菌落：有莢膜的細(xì)菌形成的菌落表面光滑，稱S型菌落。R型菌落：沒有莢膜的細(xì)菌形成的菌落表面粗糙，稱為R型菌落。莢膜主要成分是多糖、多肽或蛋白質(zhì)，尤以多糖居多，可使細(xì)菌培養(yǎng)物具粘性莢膜含水量高，不易著色，可用負(fù)染色法觀察多在細(xì)菌生長(zhǎng)后期產(chǎn)生產(chǎn)生糖被是微生物的一種遺傳特性，其菌落特征及血清學(xué)反應(yīng)是是細(xì)菌分類鑒定的指標(biāo)之一莢膜等并非細(xì)胞生活的必要結(jié)構(gòu)，但它對(duì)細(xì)菌在環(huán)境中的生存有利莢膜的特點(diǎn)第26頁/共31頁27

碳源和能源的貯存物提高菌體對(duì)干燥的抵抗力增強(qiáng)某些病原菌的致病力和不易為巨噬細(xì)胞吞食作為透性屏障或離子交換系統(tǒng)，可保護(hù)細(xì)菌免受重金屬離子的毒害表面附著作用，使菌體粘附于固體表面堆積代謝廢物莢膜化學(xué)組成的差異和某些莢膜的抗原性可用于種以下細(xì)菌血清型的分類鑒定莢膜的作用第27頁/共31頁28

真核生物細(xì)胞（EukaryoticCell）細(xì)胞壁：真菌：由纖維素和幾丁質(zhì)等組成藻類：有的由纖維素組成，有的為其它多糖，有的含鈣或硅元素原生動(dòng)物：沒有細(xì)胞壁第28頁/共31頁29細(xì)胞核與細(xì)胞器真核生物有完整的細(xì)胞核，細(xì)胞核內(nèi)有染色體（chromosome），DNA由組蛋白所包裹真核生物有線粒體、葉綠體、高爾基體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和中心粒等細(xì)胞器真核細(xì)胞的細(xì)胞骨架---

細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)含微絲，中間絲，微管等真核生物的核糖體的兩種：

沉降系數(shù)亞單位存在部位180