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1、,微生物细胞的结构与功能,第一部分原核微生物的形态和构造,原核细胞,真核细胞,第一节 细菌,本节提要：细菌的形态和染色细菌细胞的一般结构细菌细胞的特殊结构,一、细菌的形态,(一)细菌的正常形态:,细菌的形态和染色,球菌,杆菌,螺旋菌,1.球菌(coccus),单球菌,双球菌,八叠球菌,四联球菌,链球菌,葡萄球菌,2.杆菌(bacillus),细菌的形态和染色,梭状芽孢杆菌,短杆菌,长杆菌,3.螺旋菌（spirilla):螺旋状的细菌。螺旋不满一圈称为弧菌(vibrio)，满26环称为螺旋菌(spirllum)，旋转周数在6环以上的称为螺旋体(spirochaeta)。,螺旋菌,弧菌,螺旋体,二
2、、细菌细胞的基本结构,细菌细胞的基本结构,1.概念：细胞壁是位于胞外紧贴胞膜的一层无色透明，坚韧而有弹性的结构。,(一)细胞壁（cell wall)：,细菌细胞的基本结构,重点提示：细胞壁的基本骨架肽聚糖革兰氏阳性菌的细胞壁 革兰氏阴性菌的细胞壁革兰氏染色的机理,2.细胞壁的化学组成与结构,细菌细胞的基本结构,革兰氏阳性菌肽聚糖单体,概念：肽聚糖是由 N乙酰胞壁酸（NAM）和N乙酰葡糖胺（NAG）以及少数氨基酸短肽链组成的亚单位聚合而成的大分子复合体,（1）细胞壁的基本骨架肽聚糖,肽聚糖单体,细菌细胞的基本结构,革兰氏阳性菌肽聚糖单体,革兰氏阴性菌肽聚糖单体,由NAG、NAM、肽尾、肽桥构成,
3、肽聚糖网格状结构:,细菌细胞的基本结构,细菌细胞的基本结构,（2）革兰氏阳性菌的细胞壁:,占3070%,不同菌种中肽聚糖(肽链)组分不同,具重要分类意义。,肽聚糖:,由肽聚糖和磷壁酸组成,磷壁酸(teichoic acid):,细菌细胞的基本结构,占40%。G+菌所特有,其主链由数十个磷酸甘油或磷酸核糖醇组成,有的还有由DAla和还原糖组成的侧链。,磷壁酸的功能：,1)使细胞壁形成负电荷环境,以利于 吸附镁离子,维持酶活。2）贮藏磷元素3)构成噬菌体的吸附位点,同时是某 种菌的抗原决定簇的主要成分。4）赋予G+特异的表面抗原5)可以和宿主粘连。,细菌细胞的基本结构,（3）革兰氏阴性菌的细胞壁,
4、细菌细胞的基本结构,革兰氏阴性菌的细胞壁结构较复杂,分内壁层和外壁层。,内壁层:,细菌细胞的基本结构,紧贴胞膜,仅由12层肽聚糖分子构成,占细胞壁干重5 10%,无磷壁酸。,细菌细胞的基本结构,脂多糖;蛋白质层:脂蛋白、基质蛋白、外壁蛋白;磷脂.,外壁层:,位于肽聚糖层的外部。包括:,细菌细胞的基本结构,埋嵌在外壁层中,如孔蛋白,三聚体构成的疏水孔道贯穿外壁层,使小于800-900D的分子可通过,起分子筛作用。,基质蛋白：,细菌细胞的基本结构,为特异性载体,可将较大分子送入细胞内。,外壁蛋白：,细菌细胞的基本结构,与肽聚糖层共价结合,并埋置在外壁层,使外壁层牢固的与内壁层连接。,脂蛋白：,细菌
5、细胞的基本结构,脂质A:两个葡糖胺连接多 个脂肪酸,为内毒素 的中心。,核心多糖:与脂质A相连,由 糖及其衍生物组成。,O-侧链:短多糖链,其顺序有 菌种特异性,具有诊断 细菌学意义。,脂多糖(LPS,lipopolysaccharide)：,细菌细胞的基本结构,2.与磷壁酸相似，吸附二价阳离子以提 高这些离子在细胞表面的浓度。3.由于LPS的多样性，决定G菌表面抗 原决定簇的多样性。4.噬菌体吸附位点。,脂多糖（LPS）的功能：,1.G菌致病物质内毒素的物质基础。,细菌的鉴别染色法革兰氏染色法,C.Gram 丹麦医生步骤：涂片固定；结晶紫初染1min；碘液媒染1min；95%乙醇脱色0.5m
6、in；番红复染1min。结果:阳性菌紫色；阴性菌红色。,细菌的形态和染色,G菌：细胞壁厚，肽聚糖网状分子形成一种透性障，当乙醇脱色时，肽聚糖脱水而孔障缩小，故保留结晶紫-碘复合物在细胞膜上。呈紫色。,G菌：肽聚糖层薄，交联松散，乙醇脱色不能使其结构收缩，其脂含量高,乙醇将脂溶解，缝隙加大，结晶紫-碘复合物溶出细胞壁，沙黄复染后呈红色。,细菌细胞的基本结构,4 缺壁细胞,原生质体L型细菌球状体支原体,细菌除去细胞壁剩下由细胞膜包裹的部分。多为G+菌。,细菌细胞的基本结构,a 原生质体（protoplast）：,原生质体的特点：,细菌细胞的基本结构,1)无细胞壁，为圆球形2)对环境敏感：渗透压，震
7、荡，离心，易溶菌3)有鞭毛，而不能运动4)不被噬菌体感染（因为没有吸附位点）5)生物学特性依旧,b.球状体（spheroplast)：,还保留有部分细胞壁的菌体细胞,多见于G菌。,细菌细胞的基本结构,特点：除具原生质体特点外a)可有一定抗性，可培养b)可重新合成细胞壁,c.型细菌(L-forms)：,自发突变形成的细胞壁缺陷(部分或全部),具多形性。可以生长繁殖,在培养基上形成油煎蛋菌落。有些可重新合成细胞壁。,细菌细胞的基本结构,d 支原体,适应自然生活条件的无细胞壁的原核生物，细胞膜中含有甾醇。,5.细胞壁的功能:,1)保护细胞,维持菌形2)具有抗原性致病性对噬菌体的敏感性3)与胞膜一起完
8、成细胞内外物质交换4)为正常细胞分裂所必需 5)鞭毛运动的支点,细菌细胞的基本结构,6.周质空间(periplasmic space;periplasm),1)概念:位于细胞壁与细胞膜之间的狭窄空隙,细菌细胞的基本结构,(2)周质空间的特点:,a.充满松散的网状肽聚糖b.含水解酶类、合成酶类c.含与营养吸收有关的蛋白质,细菌细胞的基本结构,（二）细胞膜(cell membrane),细菌细胞的基本结构,1.概念:细胞膜是紧贴细胞壁内侧包围细胞质的一层柔软，富有弹性的半透明薄膜。,2.细胞膜的结构,细菌细胞的基本结构,1972年Singer和Nicolson提出的细胞膜液态镶嵌模型。,3.细胞膜
9、的功能：,(1)细胞内外物质交换和运送。(2)在原核微生物中,参与生物氧化和 能量产生。(3)与细胞壁及荚膜的合成有关。(4)是鞭毛着生的位点。,细菌细胞的基本结构,（三）核区,概念：由大型环状双DNA纤丝构成的无核膜核仁的区域，故又称类核或拟核。,细菌细胞的基本结构,细菌DNA：,细菌细胞的基本结构,放射自显影下，24m长的E.coli 其DNA长11.4m。无组蛋白，与精胺、亚精胺结合，故有稳定性和柔软性。,(四)细胞质及其内含物,细菌细胞的基本结构,1.成分：细菌的细胞质是由水，蛋白质，核酸，脂类和少量糖，无机盐组成的无色透明粘稠状透明物质。,2.气泡,细菌细胞的基本结构,由蛋白质膜构成
10、的泡状物，加大菌体的浮力，便于菌体吸收水中的氧气。常见于光合细菌和水生细菌，借气泡漂浮能力，使无鞭毛菌在适合环境中生长。,3.颗粒状内含物,细菌细胞的基本结构,颗粒状内含物为细胞储藏物质，因种而异，随菌龄及培养条件不同而改变。主要有糖元、异染粒、聚羟丁酸、藻青素、藻青蛋白、多聚磷酸盐和硫粒等。,(1)异染粒：,细菌细胞的基本结构,概 念：为多聚偏磷酸盐。功 能：贮存磷元素和能，降低 渗透压。鉴定意义：遇甲基胺蓝变紫红色，如白喉杆菌，鼠疫杆菌。,(2)聚羟丁酸颗粒（PHB）,概念:为碳源贮存物功能：贮存能量，碳 源，可降低渗 透压。,细菌细胞的基本结构,(3)藻青素：,概念：存在于蓝细菌中的藻青
11、蛋白功能：贮氮，贮能。厌氧时可进行 鸟氨酸循环。,细菌细胞的基本结构,三、细菌细胞的特殊结构,（一）荚膜(capsule),细菌细胞的特殊结构,1.概念：某些细菌细胞壁外的一层粘液性物质。,2.种类：,荚膜：0.2m 与菌表面结合松弛,震 荡离心可得。粘液层：与菌表面结合松散,可向菌的周 围扩散,增大黏性。菌胶团：多个细菌共有一个荚膜。,细菌细胞的特殊结构,微荚膜：0.2m 与细胞表面牢固结合。,3.荚膜的组成：,因种而异，除水外，主要是多糖（包括同型多糖和异型多糖），此外还有多肽，蛋白质，糖蛋白等。,细菌细胞的特殊结构,4.荚膜的生理功能：,（1）保护作用：抗干燥，抗吞噬（吞噬细胞、噬菌体、
12、蛭弧菌等）（2）贮藏养料（3）具有致病性，抗原性,细菌细胞的特殊结构,（二）鞭毛,1.概念：某些微生物表面由细胞内生出的细长、波曲的结构。,细菌细胞的特殊结构,2.鞭毛的着生方式,细菌细胞的特殊结构,3.鞭毛的化学组成,鞭毛蛋白，3万6万Dolton，不同种由不同球蛋白分子亚基构成，有些含多糖、类脂等，为极好抗原。,细菌细胞的特殊结构,4.鞭毛的结构,细菌细胞的特殊结构,鞭毛丝,中空螺旋状、丝状结构，球蛋白亚基螺旋排列。,由鞭毛丝鞭毛钩基体组成。,鞭毛钩,细菌细胞的特殊结构,又称钩形鞘，是连接鞭毛丝和基体的一个弯曲筒状部分，蛋白质亚基组成。,基体,细菌细胞的特殊结构,由几个环状结构构成，环中央
13、有一杆状结构（鞭毛杆），将鞭毛固定于细胞膜与细胞壁上。,G菌：L环、P环、S环、M环G+菌：S环，M环,7.菌毛,细菌细胞的特殊结构,某些菌体表面存在的短而多的附属物。与菌的致病性吸附有关。,（三）芽孢,细菌细胞的特殊结构,1.概念：某些菌生长到一定阶段，细胞内形成的圆或卵圆形的内生孢子，是对不良环境有较强抵抗力的休眠体。,2.芽孢的结构,细菌细胞的特殊结构,3.芽孢的特性：,（1）多层膜结构，通透性很差。（2）组分：水分少（5%），DPA（吡啶二 羧酸），富含疏水性角蛋白。（3）抗性强：热、酶解、辐射、药物。（4）休眠体，新陈代谢几乎停止，一个芽 孢产生一个个体。,细菌细胞的特殊结构,4.芽
14、孢的意义,（1）鉴定价值：不同菌类芽孢的 大小、位置、形状不同。（2）作为无菌标准。,细菌细胞的特殊结构,第二部分真核微生物的形态和构造,真菌(fungus,复fungi):,真菌的细胞具有真正的细胞核，以孢子繁殖，无叶绿素，菌体通常是分枝茂盛的丝状体，具几丁质,或纤维素,或二者兼有的细胞壁，是一类异养型的真核微生物。,真菌的特点,真核微生物，具有细胞核、细胞器 细胞较大具有细胞壁细胞壁的成份：细菌肽聚糖、胞壁酸真菌几丁质、多聚糖,酵母 细胞壁(以酿酒酵母为例),酵母菌的形态结构,外层：甘露聚糖,约占30%，以-糖苷键联结（并非所有酵母菌都有）,（1）化学组成：,葡聚糖甘露聚糖蛋白质、脂类、几
15、丁质,内层：葡聚糖,酵母菌的形态结构,约占30-40%，由D-葡萄糖以-糖苷键联结。,中层：蛋白质,酵母菌的形态结构,含6-8%，多为酶类。,细胞壁的少量组分脂类和几丁质几丁质（chitin)：为聚乙酰氨基葡萄糖,酵母菌的形态结构,几丁质并不是所有的酵母菌中都有，其含量也因种而异。裂殖酵母一般不含几丁质，酿酒酵母含12%，有的假菌丝酵母含量超过了2%。,（2）壁外成分：有些菌壁外含有由多糖构成的类似荚膜的结构。包括异多糖、甘露聚糖和淀粉类物质。,（3）细胞壁的功能：半透性；保护性；与细胞合成有关。,酵母菌的形态结构,霉菌细胞壁：,0.10.2m,主要由多糖组成(占80-90%).除少数水生霉菌
16、壁含纤维素外,大部分霉菌细胞由几丁质组成.不同种类霉菌细胞壁的组分不同.,霉菌的形态结构,细胞膜的功能：调节渗透压；吸收与分泌。,酵母菌的形态结构,酵母菌的形态结构,核膜：核孔4070nm，透性比任何生物膜都大。染色体:由DNA和组蛋白牢固结合而成，呈 线状。数目因种而异。核仁：核内有一或几个核仁，为合成核糖体的 场所。中心体:在核膜外，由蛋白质亚基组成的细丝 状结构，在细胞繁殖分裂中起作用。,酵母菌的形态结构,1)单层膜包裹的细胞 器；含有机酸、盐 类 水溶液和水解 酶类。2)调节渗透压；与细胞质进行物质 交换；储藏物质。3)为细胞成熟的标志。,液泡：,线粒体:,酵母菌的形态结构,1.双层单位膜包围的 细胞器；其中含脂 类、蛋白质、少量 RNA和环状DNA。2.其DNA可自主复制，不受核DNA控制。决 定线粒体的某些遗 传性状。3.生物氧化中心。,
