原核微生物形態(tài)構(gòu)造及功能

關(guān)于原核微生物形態(tài)構(gòu)造及功能原核細(xì)胞真核細(xì)胞細(xì)胞核有明顯核區(qū)，無核膜、核仁有核膜，核仁細(xì)胞器無線粒體，能量代謝和許多物質(zhì)代謝在質(zhì)膜上進(jìn)行有線粒體，能量代謝和許多合成代謝在線粒體中進(jìn)行核糖體分布在細(xì)胞質(zhì)中，沉降系數(shù)為70S分布在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，沉降系數(shù)為80S

原核細(xì)胞和真核細(xì)胞的區(qū)別真核細(xì)胞原核細(xì)胞第2頁,共123頁，2024年2月25日，星期天第3頁,共123頁，2024年2月25日，星期天細(xì)胞核無核膜包圍的,DNA裸露的一大類微生物。真細(xì)菌(Eubacteria)古生菌（Archaea)一般細(xì)菌放線菌支原體、立克次氏體、衣原體等原核微生物主要類群藍(lán)細(xì)菌第4頁,共123頁，2024年2月25日，星期天本章學(xué)習(xí)內(nèi)容第一節(jié)細(xì)菌一、一般形態(tài)二、細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能

(一)細(xì)胞一般構(gòu)造：1.細(xì)胞壁;2.細(xì)胞質(zhì)膜;3.細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)含物;4.核區(qū)

(二)細(xì)菌細(xì)胞特殊構(gòu)造

1.糖被;

2.鞭毛;3.芽孢三、細(xì)菌的繁殖方式和培養(yǎng)特征第二節(jié)放線菌第三節(jié)其它原核微生物（藍(lán)細(xì)菌、支原體、立克次氏體、衣原體）第5頁,共123頁，2024年2月25日，星期天一、細(xì)菌的形態(tài)、大小及觀察方法二、細(xì)菌細(xì)胞構(gòu)造與功能（一）基本構(gòu)造1細(xì)胞壁；2細(xì)胞膜；3細(xì)胞質(zhì)與內(nèi)含物；4核區(qū)（二）特殊構(gòu)造

1芽孢；2莢膜；3鞭毛三、細(xì)菌的繁殖方式和培養(yǎng)特征第一節(jié)細(xì)菌第6頁,共123頁，2024年2月25日，星期天定義：細(xì)菌是一類細(xì)胞細(xì)而短（細(xì)胞直徑約0.5μm，長度約0.5~5μm）、結(jié)構(gòu)簡單、細(xì)胞壁堅韌、以二等分裂方式繁殖和水生性較強(qiáng)的原核微生物。生存環(huán)境：溫暖潮濕、富含有機(jī)物的地方，都有大量細(xì)菌活動。有特殊的臭味或酸敗味，發(fā)粘、發(fā)滑。應(yīng)用：工業(yè)上生產(chǎn)各種氨基酸、核苷酸、酶制劑、乙醇、丙酮、丁醇、有機(jī)酸、抗生素等；農(nóng)業(yè)上用作殺蟲菌劑、細(xì)菌肥料的生產(chǎn)和在沼氣發(fā)酵、飼料青貯等方面的應(yīng)用；醫(yī)藥上如各種菌苗、類毒素、代血漿和許多醫(yī)用酶類的生產(chǎn)等；以及細(xì)菌在環(huán)保和國防上的應(yīng)用等，都是利用有益細(xì)菌活動的例子。危害：人、動物、植物的傳染病、食物和工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品腐爛變質(zhì)。第一節(jié)細(xì)菌第7頁,共123頁，2024年2月25日，星期天細(xì)菌是大家比較熟悉的名字，因?yàn)橛泻芏嗉膊∈撬鼈円鸬?，如鼠疫桿菌、霍亂弧菌、破傷風(fēng)桿菌、肺炎雙球菌等致病菌對人類有害；那些腐敗菌常引起食物和工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品腐爛變質(zhì)，并散發(fā)出特殊的臭味或酸敗味。但是，大多數(shù)細(xì)菌是和人類和平共處的，對人類不僅無害而且有益，能給人類帶來很大好處。例如：人們利用谷氨酸棒桿菌制造食用味精，用乳酸菌生產(chǎn)酸乳;用蘇云金桿菌生產(chǎn)殺蟲劑;利用產(chǎn)甲烷菌生產(chǎn)沼氣;以及借助細(xì)菌來冶煉金屬、凈化污水、制作使莊稼增產(chǎn)的細(xì)菌肥料等。鼠疫桿菌第8頁,共123頁，2024年2月25日，星期天細(xì)菌形態(tài)：球狀、桿狀、螺旋狀。自然界中桿菌最多，球菌次之，螺旋狀最少球菌桿菌螺旋菌一般形態(tài)一、一般形態(tài)

（一）個體形態(tài)和排列第9頁,共123頁，2024年2月25日，星期天Bacterialshapeexaminedmicroscopically第10頁,共123頁，2024年2月25日，星期天1、球狀細(xì)菌（球菌）形態(tài)

細(xì)胞個體呈球形或橢圓形，不同種的球菌在細(xì)胞分裂時會形成不同的空間排列方式，常被作為分類依據(jù)。雙球菌鏈球菌四聯(lián)球菌八疊球菌葡萄球菌根據(jù)分裂方向及相互間連接方式又分為單球菌、雙球菌、鏈球菌、四聯(lián)球菌、八疊球菌、葡萄球菌等。是分類的一個依據(jù)。第11頁,共123頁，2024年2月25日，星期天單球菌：細(xì)胞分裂沿一個平面進(jìn)行，新個體分散而單獨(dú)存在.如尿素微球菌(Micrococcusureae)第12頁,共123頁，2024年2月25日，星期天雙球菌：細(xì)胞沿一個平面分裂，新個體成對排列.

如肺炎雙球菌(Diplococcuspneumoniae)第13頁,共123頁，2024年2月25日，星期天鏈球菌：細(xì)胞沿一個平面進(jìn)行分裂，新個體不但可保持成對的樣子，并可連成鏈狀.如：乳鏈球菌（Streptococcuslactis）無乳鏈球菌（Streptococcusagalactiae)溶血鏈球菌（Streptococcushemolyticus)第14頁,共123頁，2024年2月25日，星期天四聯(lián)球菌：細(xì)胞分裂是沿兩個相垂直的平面進(jìn)行，分裂后每四個細(xì)胞特征性地連在一起，呈田字形.

如四聯(lián)微球菌（Micrococcustetragenus）第15頁,共123頁，2024年2月25日，星期天八疊球菌：細(xì)胞按三個互相垂直的平面進(jìn)行分裂后，每八個球菌特征性地連在一起成立方體形.

如藤黃八疊球菌（Sarcinaureae)第16頁,共123頁，2024年2月25日，星期天葡萄球菌：細(xì)胞無定向分裂，多個新個體形成一個不規(guī)則的群體，猶如一串葡萄。如：金黃色葡萄球菌（Staphylococcusaureus)白色葡萄球菌（Staphylcoccusalbus)第17頁,共123頁，2024年2月25日，星期天2、桿菌（bacillus）形態(tài)桿菌是細(xì)菌中種類最多的類型。細(xì)胞呈桿狀或圓柱形，一般其粗細(xì)（直徑）比較穩(wěn)定，而長度則常因培養(yǎng)時間、培養(yǎng)條件不同而有較大變化。分：短桿狀、棒桿狀、梭狀、分枝狀、螺桿狀；按桿菌細(xì)胞繁殖后的排列方式則有鏈狀、柵狀、“八”字狀等。

桿菌的排列方式常因生長階段和培養(yǎng)條件而發(fā)生變化，一般不作為分類依據(jù)。短桿菌長桿菌梭狀芽孢桿菌第18頁,共123頁，2024年2月25日，星期天細(xì)菌－－桿菌（bacillus）形態(tài)銅綠假單胞菌（綠膿桿菌）第19頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

蠟狀芽孢桿菌細(xì)菌－－桿菌（bacillus）形態(tài)

梭狀芽孢桿菌第20頁,共123頁，2024年2月25日，星期天細(xì)菌－－桿菌（bacillus）形態(tài)破傷風(fēng)梭菌第21頁,共123頁，2024年2月25日，星期天3.螺旋菌(spirilla)螺旋狀的細(xì)菌稱為螺旋菌。

根據(jù)其彎曲情況分為：

弧菌（vibrio)：螺旋不滿一圈，菌體呈弧形或逗號形

例：霍亂弧菌、逗號弧菌

螺旋菌(spirillum)：螺旋滿2—6環(huán)，螺旋狀

例：干酪螺菌

螺旋體(spirochaeta)：旋轉(zhuǎn)周數(shù)在6環(huán)以上，菌體柔軟。

例：梅毒密螺旋體第22頁,共123頁，2024年2月25日，星期天弧菌螺菌螺旋體菌第23頁,共123頁，2024年2月25日，星期天細(xì)菌－－螺旋菌（spirilla）形態(tài)梅毒密螺旋體

霍亂弧菌迂回螺菌第24頁,共123頁，2024年2月25日，星期天▼細(xì)菌的異常形態(tài)結(jié)核桿菌的正常形態(tài)結(jié)核桿菌的異常形態(tài)第25頁,共123頁，2024年2月25日，星期天異常形態(tài)環(huán)境條件的變化：物理、化學(xué)因子的刺激培養(yǎng)時間過長阻礙細(xì)胞正常發(fā)育細(xì)胞衰老營養(yǎng)缺乏自身代謝產(chǎn)物積累過多異常形態(tài)正常形態(tài)環(huán)境條件恢復(fù)正常第26頁,共123頁，2024年2月25日，星期天▼細(xì)菌特殊形態(tài)柄細(xì)菌、腎形菌、臂微菌、網(wǎng)格硫細(xì)菌、貝日阿托氏菌(絲狀)、具有子實(shí)體的粘細(xì)菌、三角形、方形等是特殊形態(tài)的細(xì)菌。第27頁,共123頁，2024年2月25日，星期天一般細(xì)菌的大小范圍：0.5~1μm（直徑）0.2~1μm（寬）×1~5μm（長）0.3~1μm（寬）×1~50μm（長）(長度是菌體兩端點(diǎn)之間的距離，而非實(shí)際長度)(二)細(xì)菌大小

1、范圍度量單位：微米(μm)球菌：直徑桿菌：寬×長螺菌：寬、長、螺距第28頁,共123頁，2024年2月25日，星期天細(xì)菌大小舉例

菌名

直徑或?qū)挕灵L/

（μm×μm）乳鏈球菌金黃色葡萄球菌大腸桿菌枯草芽孢桿菌霍亂弧菌0.5-10.8-10.5×(1-3)(0.8-1.2)×(1.2-3)(0.2-0.6)×(1-3)第29頁,共123頁，2024年2月25日，星期天如：E.Coli長2μm，寬0.5μm較大細(xì)菌，1997年在納米比亞海岸沉積物中發(fā)現(xiàn)的硫細(xì)菌（Thiomargaritanamibiensis）0.1～0.3mm，但有些可達(dá)0.75mm。肉眼可見。較小細(xì)菌，1998年芬蘭學(xué)者E.O.Kajander發(fā)現(xiàn)引起尿結(jié)石的納米細(xì)菌（nanobacteria），直徑僅50nm，為E.Coli的1/10，與病毒大小類似。分裂緩慢，三天才分裂一次，是目前所知最小的具有細(xì)胞壁的細(xì)菌?！?1500個相當(dāng)一粒芝麻長費(fèi)氏刺尾魚菌(0.08mmx0.6mm即80μmx600μm)(Epulopisciumfishelsoni)1985年發(fā)現(xiàn)）第30頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

顯微鏡測微尺顯微照相后根據(jù)放大倍數(shù)進(jìn)行測算目鏡測微尺：測定鏡臺測微尺：標(biāo)定目鏡測微尺2.測量方法實(shí)驗(yàn)課學(xué)習(xí)掌握內(nèi)容！第31頁,共123頁，2024年2月25日，星期天個體差異；干燥、固定后的菌體會一般由于脫水而比活菌體縮短1/3-1/4；染色方法的影響，負(fù)染色法觀察的菌體大于普通染色法,有時大于活菌體(有莢膜的細(xì)菌)；幼齡細(xì)菌一般比成熟的或老齡的細(xì)菌大(桿菌長度變化,寬度不變)；環(huán)境條件，如培養(yǎng)基中滲透壓增加會導(dǎo)致細(xì)胞變小。3、細(xì)菌大小測量結(jié)果的影響因素第32頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（三）細(xì)菌形態(tài)的觀察

1、觀察工具普通光學(xué)顯微鏡暗視野顯微鏡相差顯微鏡熒光顯微鏡電子顯微鏡

普通顯微鏡結(jié)構(gòu)示意圖第33頁,共123頁，2024年2月25日，星期天光學(xué)顯微鏡制樣活體觀察染色壓滴法懸滴法菌絲埋片法活菌死菌美藍(lán)染色簡單染色鑒別染色革蘭氏染色、鞭毛染色、芽孢染色與抗酸性染色等2.顯微樣品制備之

光學(xué)顯微鏡制樣負(fù)染色正染色莢膜染色第34頁,共123頁，2024年2月25日，星期天特點(diǎn)：避免染色對細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞，用于運(yùn)動性、攝食特性、生長繁殖過程中形態(tài)變化等觀察壓滴法：菌懸液滴載玻片，加蓋玻片直接觀察懸滴法：蓋玻片滴一滴菌懸液，反轉(zhuǎn)置于特制凹載玻片直接觀察菌絲埋片法：無菌小玻璃紙鋪平板表面，涂布孢子懸液，培養(yǎng)后，取下玻璃紙置于載玻片，觀察光學(xué)顯微鏡樣品制備－－活體觀察第35頁,共123頁，2024年2月25日，星期天活體觀察難看到微生物的細(xì)致形態(tài)和結(jié)構(gòu)，需染色觀察。

染色前需要對樣品固定，目的：殺死細(xì)菌使菌體黏附在玻片上；還可增加對染料的親和力。常用：酒精火焰加熱和化學(xué)固定兩種方法

光學(xué)顯微樣品制備－－染色觀察第36頁,共123頁，2024年2月25日，星期天染料①堿性染料（basicdye）—帶正電染料。其陽離子部分為發(fā)色基團(tuán)，可與細(xì)胞中帶負(fù)電的組分結(jié)合。如結(jié)晶紫、番紅、美蘭、孔雀綠、堿性復(fù)紅等。②酸性染料（Aciddye）—帶負(fù)電染料。其陰離子部分為發(fā)色基團(tuán)，可與細(xì)胞中帶正電的組分結(jié)合。如伊紅、剛果紅、酸性復(fù)紅等。

多數(shù)染料都是中性有機(jī)鹽。據(jù)著色基的不同可分為以下類型：第37頁,共123頁，2024年2月25日，星期天負(fù)染色第38頁,共123頁，2024年2月25日，星期天涂片干燥固定染色1min水洗、吸干鏡檢簡單染色制備涂片標(biāo)本→染色第39頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

丹麥醫(yī)生C.Gram（革蘭于1884年發(fā)明的一種）鑒別不同類型細(xì)菌的染色方法。革蘭氏染色法（GramStain）第40頁,共123頁，2024年2月25日，星期天步驟：結(jié)果:陽性菌——紫色

陰性菌——紅色結(jié)晶紫初染碘液媒染乙醇脫色番紅復(fù)染涂片固定革蘭氏染色法（GramStain）第41頁,共123頁，2024年2月25日，星期天革蘭氏染色與CW1、初染：堿性染料結(jié)晶紫初染2、媒染：加碘液。提高染料和細(xì)胞間的相互作用使二者結(jié)合得更牢固。3、脫色：酒精或丙酮。脫色后將結(jié)晶紫保留在細(xì)胞內(nèi)的為革蘭氏陽性細(xì)菌，而陰性細(xì)菌的結(jié)晶紫被洗掉，細(xì)胞呈無色。4、復(fù)染：用一種與結(jié)晶紫具有不同顏色的堿性染料對涂片進(jìn)行復(fù)染。沙黃使原來無色的革蘭氏陰性細(xì)菌最后呈現(xiàn)桃紅到紅色，而革蘭氏陽性細(xì)菌繼續(xù)保持深紫色第42頁,共123頁，2024年2月25日，星期天大腸桿菌革蘭氏染色

枯草桿菌革蘭氏染色大腸桿菌與金黃色葡萄球菌學(xué)習(xí)細(xì)胞壁的構(gòu)造才能夠解釋上述結(jié)果原因？第43頁,共123頁，2024年2月25日，星期天二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能

細(xì)菌細(xì)胞無完整的細(xì)胞核(不有核膜)，無線粒體等細(xì)胞器。細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，一般分為基本結(jié)構(gòu)和特殊結(jié)構(gòu)二部分。第44頁,共123頁，2024年2月25日，星期天(一)細(xì)胞壁(二)細(xì)胞膜(三)細(xì)胞質(zhì)及其內(nèi)含物(四)原核和質(zhì)粒(五)鞭毛和菌毛(六)芽孢(七)細(xì)胞外層基本結(jié)構(gòu)特殊結(jié)構(gòu)第45頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

第46頁,共123頁，2024年2月25日，星期天1、概念2、革蘭氏染色3、功能（一）細(xì)胞壁（cellwall）第47頁,共123頁，2024年2月25日，星期天1、細(xì)胞壁的概念是細(xì)胞質(zhì)膜外面具有一定硬度和韌性的一層壁套，使細(xì)胞保持一定形狀，保障其在不同滲透壓條件下生長，即使在不良環(huán)境中也能防止胞溶作用。第48頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

不同種類細(xì)菌細(xì)胞壁中肽聚糖的結(jié)構(gòu)與組成不完全相同，細(xì)胞壁的厚度也不等。根據(jù)細(xì)菌細(xì)胞壁厚度與化學(xué)組分的差異，通過“革蘭氏染色”可以將所有細(xì)菌分為革蘭氏陽性細(xì)菌(G+)革蘭氏陰性細(xì)菌(G-)二大類。第49頁,共123頁，2024年2月25日，星期天細(xì)菌染色法第

二

章

原核

微

生

物

形

態(tài)第50頁,共123頁，2024年2月25日，星期天1）G+細(xì)菌細(xì)胞壁組成特點(diǎn)：革蘭氏陽性菌的細(xì)胞壁厚度大（20~80nm)，化學(xué)組分簡單，一般只含90%肽聚糖（peptidoglycan）和10%磷壁酸（teichoi-acid），即胞壁質(zhì)（murein）多糖。后者是革蘭氏陽性菌細(xì)胞壁特有的成分。典型代表：金黃色葡萄球菌（Staphylococcusaureus）。第51頁,共123頁，2024年2月25日，星期天①肽聚糖的結(jié)構(gòu)：厚約20~80nm，由40層左右網(wǎng)狀分子所組成，網(wǎng)狀的肽聚糖大分子實(shí)際上是N-乙酰氨基葡萄糖(N-acetylgluco-samine，NAG)和帶有交替排列的D-型或L-型氨基酸側(cè)鏈的N-乙酰胞壁酸(N-acetylmuramicacid，NAM)的多聚體。每一個肽聚糖單體含有雙糖單位、短肽“尾”和肽橋三部分組成。

原核生物所特有的已糖雙糖單位第52頁,共123頁，2024年2月25日，星期天雙糖單位由一個N-乙酰葡糖胺與一個N-乙酰胞壁酸分子通過

-1,4-糖苷鍵連接而成。以肽鍵連接的氨基酸短肽形成肽聚糖的肽鏈，其氨基酸的組成和排列順序，通常是按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。這些短肽通過D-乳酰羧基連在部分或全部NAM的殘基上。第53頁,共123頁，2024年2月25日，星期天肽聚糖的交聯(lián)及其局部放大

四肽之間有一甘氨酸五肽橋第

二

章

原核

微

生

物

形

態(tài)第54頁,共123頁，2024年2月25日，星期天細(xì)胞壁肽聚糖肽橋連接細(xì)節(jié)

縱向：四肽鏈，橫向：五肽橋

肽橋的氨基端與前一肽聚糖單體肽尾中的第四氨基酸—D-丙氨酸的羧基相連接，而它的羧基端則與后一肽聚糖單體肽尾中的第三個氨基酸堿性氨基酸L-賴氨酸的氨基相連接，從而使前后兩個肽聚糖單體交聯(lián)起來。

目前所知的肽聚糖已超過100種，在這一“肽聚糖的多樣性”中，主要的變化發(fā)生在肽橋上。第

二

章

原核

微

生

物

形

態(tài)第55頁,共123頁，2024年2月25日，星期天金黃色葡萄球菌肽聚糖結(jié)構(gòu)第56頁,共123頁，2024年2月25日，星期天Teichoicacidsandlipoteichoicacidsarearrangedintheoverallwallstructureofgram-positiveBacteria②磷壁酸

磷壁酸是革蘭氏陽性細(xì)菌細(xì)胞所特有的成分。它有兩種類型，其一為壁磷壁酸(Teichoicacids)，其二為膜磷壁酸(或脂磷壁酸Lipoteichoicacid)。第57頁,共123頁，2024年2月25日，星期天磷壁酸的主要功能有六種：

因帶負(fù)電荷，故可與環(huán)境中的Mg2+等陽離子結(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；保證革蘭氏陽性致病菌（如A族鏈球菌）與其宿主細(xì)胞的粘性（主要為膜磷壁酸）；賦予革蘭氏陽性細(xì)菌以特異性表面抗原；提供某些噬菌體以特異的吸附受體；貯藏磷元素；能調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)自溶素(autolysin)的活力，防止細(xì)胞因自溶而死亡。第

二

章

原核

微

生

物

形

態(tài)第58頁,共123頁，2024年2月25日，星期天StructureofaGram-PositiveCellWallTheGram-positivecellwallappearsasdenselayertypicallycomposedofnumerousrowsofpeptidoglycan,andmoleculesoflipoteichoicacid,wallteichoicacidandsurfaceproteins.第59頁,共123頁，2024年2月25日，星期天外膜革蘭氏陰性細(xì)菌的外膜上含有許多獨(dú)特的結(jié)構(gòu)：把外膜與肽聚糖層連接起來的布朗(Braun’s)脂蛋白；使?fàn)I養(yǎng)物被動運(yùn)輸通過膜的[膜]孔蛋白和起保護(hù)細(xì)胞作用的脂多糖(LPS)。脂多糖也稱為內(nèi)毒素，對哺乳動物有高度毒性。

2）G-細(xì)菌細(xì)胞壁組成

以大腸桿菌E.coli為代表。

G-細(xì)胞壁:外壁層（外膜層）——磷脂、脂蛋白、脂多糖內(nèi)壁層——肽聚糖第60頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

G-細(xì)菌細(xì)胞壁外膜的基本成分是脂多糖，此外還有磷脂、多糖和蛋白質(zhì)。外膜被分為脂多糖層（外）、磷脂層（中）、脂蛋白層（內(nèi)）。第61頁,共123頁，2024年2月25日，星期天StructureofaGram-NegativeCellWall第62頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

第63頁,共123頁，2024年2月25日，星期天脂多糖（LPS,lipopolysaccharide)：它是革蘭氏陰性細(xì)菌特有的結(jié)構(gòu)，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)。它是由類脂A、核心多糖和O-特異側(cè)鏈三部分組成。第64頁,共123頁，2024年2月25日，星期天脂多糖的主要功能：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)；與磷壁酸相似，也有吸附Mg2+、Ca2+等陽離子以提高這些離子在細(xì)胞表面的濃度的作用；由于LPS結(jié)構(gòu)的變化，決定了革蘭氏陰性菌細(xì)胞表面抗原決定簇的多樣性；是許多噬菌體在細(xì)胞表面的吸附受體；具有控制某些物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的部分選擇性屏障功能。第65頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

肽聚糖層

G-細(xì)菌細(xì)胞壁肽聚糖層很薄，約有2－3nm

厚。它與外膜的脂蛋白層相連。

a.肽尾的第3個氨基酸為內(nèi)消旋二氨基庚二酸（m-DAP)；只在原核微生物細(xì)胞壁上發(fā)現(xiàn)）。b.沒有特殊的肽橋，其前后兩個單體間的聯(lián)系僅由甲肽尾的第4個氨基酸—D-丙氨酸的羧基與乙肽尾第3個氨基酸—m-二氨基庚二酸的氨基直接連接而成。其結(jié)構(gòu)單體與革蘭氏陽性細(xì)菌基本相同，差別僅在于：第66頁,共123頁，2024年2月25日，星期天第67頁,共123頁，2024年2月25日，星期天周質(zhì)空間

周質(zhì)空間(periplasmicspace，即壁膜間隙)是革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞膜與外膜兩膜之間的一個透明的區(qū)域。

周質(zhì)空間含有與營養(yǎng)物運(yùn)輸和營養(yǎng)物進(jìn)入有關(guān)的蛋白質(zhì)，如營養(yǎng)物進(jìn)入細(xì)胞的蛋白；營養(yǎng)物運(yùn)輸?shù)拿?，如蛋白[水解]酶；細(xì)胞防御有毒化合物的酶，如破壞青霉素的

-內(nèi)酰胺酶。革蘭氏陽性細(xì)菌以上這些酶常分泌到胞外周圍，革蘭氏陰性細(xì)菌則依靠它的外膜，保持這些酶與菌的緊密結(jié)合。第68頁,共123頁，2024年2月25日，星期天第69頁,共123頁，2024年2月25日，星期天G+與G-菌的細(xì)胞壁的特征比較

第70頁,共123頁，2024年2月25日，星期天3、細(xì)菌細(xì)胞壁的生理功能a.固定細(xì)胞外形；b.協(xié)助鞭毛運(yùn)動；c.保護(hù)細(xì)胞免受外力的損傷（例如革蘭氏陽性細(xì)菌可抵御15~25個大氣壓的滲透壓，革蘭氏陰性細(xì)菌為5~10個大氣壓）；d.為正常細(xì)胞分裂所必須；e.阻攔有害物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞（如革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞壁可阻攔分子量超過800的抗生素透入）；f.與細(xì)菌的抗原性、致病性（如內(nèi)毒素）和對噬菌體的敏感性密切相關(guān)；第71頁,共123頁，2024年2月25日，星期天1、概念

2、成分與結(jié)構(gòu)

3、功能

4、內(nèi)膜結(jié)構(gòu)

（二）細(xì)胞膜第72頁,共123頁，2024年2月25日，星期天細(xì)胞質(zhì)膜（cytoplasmicmembrane），簡稱質(zhì)膜（plasmamembrane），是圍繞細(xì)胞質(zhì)外的雙層膜結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞具有選擇吸收性能，控制物質(zhì)的吸收與排放，也是許多生化反應(yīng)的重要部位。原生質(zhì)膜是一個磷脂雙分子層，其中埋藏著與物質(zhì)運(yùn)輸、能量代謝和信號接收有關(guān)的整合蛋白。另外，有通過電荷相互作用，疏松附著于膜的外周蛋白。膜中的脂類和蛋白質(zhì)互相相對運(yùn)動。1、概念第73頁,共123頁，2024年2月25日，星期天Thecytoplasmicmembrane,ahighlyselectivebarrier,isconstructedprincipallyoflipid,withinwhichcertainproteinsareembedded.Membranescontainbothlipidsandproteins,althoughtheexactproportionsoflipidandproteinvarywidely.第

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態(tài)第74頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

原生質(zhì)膜(細(xì)胞膜)厚約7～8nm，由磷脂（占20%～30%）和蛋白質(zhì)（占50%～70%）組成。埋藏在磷脂雙分子層中的是有各種功能的蛋白，包括轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、能量代謝中的蛋白和能夠?qū)瘜W(xué)刺激檢測和反應(yīng)的受體蛋白。具有運(yùn)輸功能的整合蛋白(integral)是完全地與膜連接而且貫穿全膜的蛋白，所以這些蛋白在此區(qū)域中有疏水性氨基酸埋藏在脂中。2、成分與結(jié)構(gòu)

第75頁,共123頁，2024年2月25日，星期天外周蛋白(peripheralproteins)是由于磷脂帶正電荷極性頭，只是通過電荷作用與膜松散連接的一類，用鹽溶液洗滌可以從純化的膜上除去，這些蛋白往往具有酶促作用。脂類和蛋白質(zhì)均在運(yùn)動，而且是彼此之間相對運(yùn)動。這就是液態(tài)鑲嵌模式的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模型。脂雙分子層：細(xì)胞膜由含有親水區(qū)域的和疏水區(qū)域的兩親性分子磷脂組成。在膜中磷脂以雙分子層排列，極性頭部親水區(qū)指向膜的外表面，而其疏水區(qū)脂肪酸的尾部指向膜的內(nèi)層。結(jié)果，膜對于大分子或電荷高的分子成為一個選擇滲透屏障，它們不易通過磷脂雙分子的疏水性內(nèi)層。第76頁,共123頁，2024年2月25日，星期天DiagramofaCytoplasmicMembrane第77頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

第78頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（1）維持滲透壓梯度和溶質(zhì)的轉(zhuǎn)移

半滲透膜具有選擇性的滲透作用，能阻止高分子通過，并選擇性地逆濃度梯度吸收某些低分子進(jìn)入細(xì)胞。

膜有極性膜上有各種與滲透有關(guān)的酶，還可使兩種結(jié)構(gòu)相類似的糖進(jìn)入細(xì)胞的比例不同，吸收某些分子，排出某些分子。（2）參與細(xì)胞壁、糖被合成

細(xì)胞質(zhì)膜上有合成細(xì)胞壁和形成橫隔膜組分的酶。3、功能第79頁,共123頁，2024年2月25日，星期天第80頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

（3）參與呼吸作用等

膜內(nèi)陷形成的中間體含有細(xì)胞色素，中間體與染色體和細(xì)胞的分裂有關(guān)，還為DNA提供附著點(diǎn)。

(4)參與物質(zhì)代謝和能量代謝

細(xì)胞質(zhì)膜上有琥珀酸脫氫酶、NADH脫氫酶、細(xì)胞色素氧化酶、電子傳遞系統(tǒng)、氧化磷酸化酶及腺苷三磷酸酶(ATPase)。

(5)為鞭毛提供附著點(diǎn)

細(xì)胞質(zhì)膜上有鞭毛基粒，鞭毛由此長出。第81頁,共123頁，2024年2月25日，星期天4、內(nèi)膜結(jié)構(gòu)（1）間體（mesosome）：亦稱中體。細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)褶而形成的一種管狀、層狀或囊狀結(jié)構(gòu)，一般位于細(xì)胞分裂部位或其鄰近。在G+中，間體較為明顯。推測可能有如下一些功能：①相當(dāng)于真核細(xì)胞的線粒體；②相當(dāng)于真核細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)；③與細(xì)胞壁的合成有關(guān)；④可能與核分裂有關(guān)。第82頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（2）載色體(chromatophore)：也稱為色素體，是光合細(xì)菌進(jìn)行光合作用的部位，由單層的與細(xì)胞膜相連的內(nèi)膜所圍繞，主要化學(xué)成分是蛋白質(zhì)和脂類。它們含有菌綠素、胡蘿卜素等色素以及光合磷酸化所需的酶系和電子傳遞體。在綠硫菌科和紅硫菌科中的細(xì)菌存在。（3）羧酶體（carboxysome）：又稱為多角體，是自養(yǎng)細(xì)菌所特有的內(nèi)膜結(jié)構(gòu)，可能是固定CO2場所。（4）類囊體（thylakoid）：由單位膜組成，含有葉綠素、胡蘿卜素等光合色素和有關(guān)酶類，在藍(lán)細(xì)菌中為其進(jìn)行光合作用的場所。

第83頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

1、概念

2、細(xì)胞質(zhì)的主要成分

3、核糖體

4、內(nèi)含物（三）細(xì)胞質(zhì)第84頁,共123頁，2024年2月25日，星期天1、細(xì)胞質(zhì)概念

指除核以外，質(zhì)膜以內(nèi)的原生質(zhì)。是細(xì)胞質(zhì)膜包圍的除核區(qū)外的一切半透明、膠狀、顆粒狀物質(zhì)的總稱。含水量約80%。2、細(xì)胞質(zhì)的主要成分

細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)是含水的、含有細(xì)胞功能所需的各種分子、RNA和蛋白質(zhì)的混合物。細(xì)胞質(zhì)的主要成分是核糖體。第85頁,共123頁，2024年2月25日，星期天第86頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

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態(tài)3、核糖體(ribosome)由一個小的亞基和一個大的亞基組成，核糖體的亞基是由蛋白質(zhì)和RNA組成的復(fù)合物，是細(xì)胞中合成蛋白質(zhì)的場所。原核細(xì)胞中的核糖體，盡管在形狀上和功能上與真核細(xì)胞相似，但是組建核糖體亞基的蛋白質(zhì)和RNAs性質(zhì)上有差別。細(xì)菌的核糖體(70S)由30S和50S兩個亞基組成。已證明抗生素對人類是非常有用，因?yàn)橐种萍?xì)菌蛋白質(zhì)合成的抗生素，對真核生物蛋白質(zhì)合成無效果，這樣就有了選擇毒性。第87頁,共123頁，2024年2月25日，星期天70SRibosomeDuringTranslation第

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態(tài)第88頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

4、內(nèi)含體

(inclusionbodies)

某些細(xì)菌含有與特殊功能相連系的結(jié)構(gòu)，稱作內(nèi)含體，在光學(xué)顯微鏡下可觀察到。內(nèi)含體常是儲存物，可與膜結(jié)合：聚-

-羥基丁酸鹽(PHB)顆粒；

類脂性質(zhì)的碳源類貯藏物，

1929年被發(fā)現(xiàn)，至今已發(fā)現(xiàn)60屬以上的細(xì)菌能合成并貯藏。它無毒、可塑、易降解，被認(rèn)為是生產(chǎn)醫(yī)用塑料、生物降解塑料的良好原料。多聚磷酸鹽顆粒(也稱異染粒)；顆粒大小為0.5～1.0μm，是無機(jī)偏磷酸的聚合物，一般在含磷豐富的環(huán)境下形成。功能是貯藏磷元素和能量，并可降低細(xì)胞的滲透壓。第89頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

某些細(xì)菌中也能看到脂肪滴；藻青素（cyanophycin）和藻青蛋白（phycocyanin）；

一種內(nèi)源性氮源貯藏物，同時還兼有貯存能源的作用，通常存在于藍(lán)細(xì)菌中。羧化體(carboxysome)；

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。其大小與噬菌體相仿，約10nm，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)鍵作用。氣泡（gasvocuoles）；

在藍(lán)細(xì)菌(藍(lán)綠藻)和生活在水環(huán)境中的其它光合細(xì)菌內(nèi)發(fā)現(xiàn)的一個有趣的內(nèi)含體。在細(xì)胞內(nèi)四周排列的由蛋白質(zhì)構(gòu)成的氣泡，可提供浮力，使得細(xì)菌漂浮在最適水層中獲取光能、O2和營養(yǎng)物質(zhì)。第90頁,共123頁，2024年2月25日，星期天內(nèi)含物存在于組成功能非單位膜被包裹的聚

-經(jīng)基丁酸許多細(xì)菌主要是PHB貯備碳和能源硫滴H2S氧化細(xì)菌和紫硫光合細(xì)菌液狀硫能源氣泡許多水生細(xì)菌羅紋蛋白膜浮力羧基化體自養(yǎng)細(xì)菌CO2固定酶固定CO2的部位綠色體綠色光合細(xì)菌類脂、蛋白、菌綠素捕光中心碳?xì)鋬?nèi)含物許多利用碳?xì)浠衔锏募?xì)菌包裹在蛋白質(zhì)殼中內(nèi)含物能源磁小體許多水生細(xì)菌磁鐵顆粒趨磁性無膜包裹的多聚葡糖苷許多細(xì)菌高分子葡萄糖聚合物碳源和能源多聚磷酸鹽許多細(xì)菌高分子磷酸鹽聚合物磷酸鹽貯藏物藻青素(cyanophycin)許多藍(lán)細(xì)菌精氨酸和天冬氨酸的多肽氮源藻膽蛋白體許多藍(lán)細(xì)菌捕光色素和蛋白質(zhì)捕捉光能細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中的內(nèi)含物

第91頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

1、原核(nucleoid)2、質(zhì)粒(p1asmids)

（四）原核和質(zhì)粒第92頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

1、原核(nucleoid)細(xì)菌的DNA在細(xì)胞質(zhì)中為單個環(huán)狀染色體、雙鏈結(jié)構(gòu)，無核膜包圍，在電子顯微鏡中?？煽吹郊?xì)胞內(nèi)分離的核區(qū)，稱為擬核。細(xì)菌的DNA位于細(xì)胞質(zhì)中，由一個染色體構(gòu)成，不同種的細(xì)菌之間染色體大小不同。其DNA是環(huán)狀、致密超螺旋，與組蛋白相類似的蛋白質(zhì)結(jié)合。古細(xì)菌的染色體和細(xì)菌的染色體類似，一個單個環(huán)狀的DNA分子，大小通常小于大腸桿菌的DNA。

第93頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

ProkaryoticCell(Bacillusmegaterium)第94頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

ElectronMicrographofNucleoidDNA第95頁,共123頁，2024年2月25日，星期天2、質(zhì)粒(p1asmids)

某些細(xì)菌還含有染色體外的小分子環(huán)狀DNA稱作質(zhì)粒。其上攜帶的基因?qū)?xì)菌正常生活并非必需，但在某些情況下對細(xì)胞有利，如抗生素抗性質(zhì)粒。質(zhì)粒常以不同大小的環(huán)狀雙螺旋存在，它可以獨(dú)立復(fù)制，也可整合到染色體上。可攜帶外源DNA片段共同復(fù)制并轉(zhuǎn)移，為基因工程中的重要運(yùn)載(載體)工具。第96頁,共123頁，2024年2月25日，星期天①致育因子(fertilityfactor,F因子)

又稱F質(zhì)粒，一種與大腸桿菌的有性生殖現(xiàn)象（接合作用）有關(guān)質(zhì)粒。攜帶F質(zhì)粒的菌株稱為F+菌株（相當(dāng)于雄性），無F質(zhì)粒的菌株稱為F-菌株(相當(dāng)于雌性)。F質(zhì)粒整合到宿主細(xì)胞染色體上的菌株稱為高頻重組菌株（highfrequencerecombination,簡稱Hfr)質(zhì)粒的類型第97頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

由于F因子能以游離狀態(tài)(F+)和以與染色體相結(jié)合的狀態(tài)(Hfr)存在于細(xì)胞中，所以又稱之為附加體(episome)。

F質(zhì)粒在大腸桿菌的接合作用(conjugation)中起主要作用。當(dāng)Hfr菌株上的F因子通過重組回復(fù)成自主狀態(tài)時，有時可將其相鄰的染色體基因一起切割下來，而成為攜帶某一染色體基因的F因子，例如F-lac、F-gal、F-pro等。因此，將這些攜帶不同基因的F因子統(tǒng)稱為F’，帶有這些F’因子的菌株也常用F’表示。第98頁,共123頁，2024年2月25日，星期天②抗性因子(resistance-factor，R因子)另一類普遍而重要的質(zhì)粒，主要包括抗藥性和抗重金屬二大類，簡稱R質(zhì)粒。帶有抗藥性因子的細(xì)菌有時對于幾種抗生素或其它藥物呈現(xiàn)抗性。例如R1質(zhì)粒(94kb)可使宿主對下列五種藥物具有抗性：氯霉素(Chlorampenicol，Cm)、鏈霉素(Streptomycin，Sm)、磺胺(Sulfonamide，Su)、氨芐青霉素(Ampicillin，Ap)、卡那霉素(Kanamycin，Km)。并且負(fù)責(zé)這些抗性的基因是成簇地存在于R1抗性質(zhì)粒上。第99頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

許多R質(zhì)粒能使宿主細(xì)胞對許多金屬離子呈現(xiàn)抗性，包括碲(Te6+)、砷(As3+)、汞(Hg2+)、鎳(Ni2+)、鈷(Co2+)、銀(Ag+)、鎘(Cd2+)等。在腸道細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的R質(zhì)粒，約有25％是抗汞離子的，而銅綠假單胞菌中約占75％。

③大腸桿菌素質(zhì)粒(Colplasmid)因首先發(fā)現(xiàn)于大腸桿菌中而得名，該質(zhì)粒含有編碼大腸桿菌素的基因，大腸桿菌素是一種細(xì)菌蛋白，只殺死近緣且不含Col質(zhì)粒的菌株，而宿主不受其影響。

④毒性質(zhì)粒(virulenceplasmid)

⑤代謝質(zhì)粒(metabolicplasmid)

⑥隱秘質(zhì)粒(crypticplasmid)第100頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

第101頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

PlasmidProkaryoticcellshavesmallextra-chromosomalgeneticelementscalledplasmids.第

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態(tài)第102頁,共123頁，2024年2月25日，星期天第103頁,共123頁，2024年2月25日，星期天第104頁,共123頁，2024年2月25日，星期天第105頁,共123頁，2024年2月25日，星期天（五）鞭毛（flagellum）

鞭毛是從細(xì)胞質(zhì)膜和細(xì)胞壁伸出細(xì)胞外面的蛋白質(zhì)組成的絲狀體結(jié)構(gòu)，使細(xì)菌具有運(yùn)動性。具鞭毛的細(xì)菌，鞭毛數(shù)目和在細(xì)胞表面分布因種不同而有差異，是細(xì)菌鑒定的依據(jù)之一。鞭毛有三類：單生鞭毛、叢生鞭毛和周生鞭毛。第106頁,共123頁，2024年2月25日，星期天單生鞭毛、叢生鞭毛、對生鞭毛、周生鞭毛BacterialFlagellarArrangements第107頁,共123頁，2024年2月25日，星期天

鞭毛的有無和著生方式具有十分重要的分類學(xué)意義。單端鞭毛——如霍亂弧菌、銅綠假單胞菌端生叢毛——熒光假單胞菌周生鞭毛——傷寒沙門氏菌、大腸桿菌、枯草桿菌兩端生鞭毛——深紅螺菌第108頁,共123頁，2024年2月25日，星期天鞭毛的結(jié)構(gòu)鞭毛纖細(xì)而具有剛韌性，直徑僅20nm，長度達(dá)15~20

m，可以分為三部分：基體（basebody）、鉤形鞘（hook）和