案例EML3重點內(nèi)容

第三講原核微生物之----細菌形態(tài)與基本結(jié)構(gòu)重點內(nèi)容細菌細胞壁的結(jié)構(gòu)與功能

★★★★★細菌大小及形態(tài)

★★★細胞膜的結(jié)構(gòu)與功能

★1細菌的大小與形態(tài)Size

and

Morphology

of

Bacteria1細菌的大小與形態(tài)Size

and

Morphology

of

Bacteria1μm2μmAverage

bacteria

0.5-

2.0

μm

in

diamSurface

area

to

volumeis

3:1(1)細菌大小測量細菌大小以微米(μm)為單位。Approximate

size

of

micro-organismscompared

to

a

typical

eukaryotic

cell.ThiomargaritanamibiensisNanobacteria1細菌的大小與形態(tài)細菌大小的測量方法顯微鏡1細菌的大小與形態(tài)目鏡測微尺1細菌的大小與形態(tài)目鏡測微尺是一塊可放入接目鏡內(nèi)的圓形小玻片，其中央有精確的等分刻度，即將5mm長度刻成50等分或?qū)?0mm長度刻成

100等分。測量時，需將其放在目鏡中的隔板上（此處恰好與物鏡放大的中央物像重疊），用以測量經(jīng)顯微鏡放大后的細胞物像。由于不同顯微鏡或不同的目鏡和物鏡組合放大倍數(shù)不同，目鏡測微尺每小格所代表的實際長度也不一樣。因此，用目鏡測微尺測量細菌大小時，必須先用鏡臺測微尺進行校正，以求出該顯微鏡在一定放大倍數(shù)的目鏡和物鏡下，目鏡測微尺每小格所代表的相對長度。然后根據(jù)細菌細胞相當(dāng)于目鏡測微尺的格數(shù)，再計算出細胞的實際大小。1細菌的大小與形態(tài)鏡臺測微尺1細菌的大小與形態(tài)鏡臺測微尺是中央部分刻有精確等分線的載玻片，一般是將1mm等分為100等分，每格長0.01mm。鏡臺測微尺并不直接用來測量細胞的大小，而是用于校正目鏡測微尺每格的相對長度。校正時，將鏡臺測微尺放在載物臺上，由于鏡臺測微尺與細菌標(biāo)本處于同一位置，都需經(jīng)物鏡和目鏡的兩次放大成像進入視野，即鏡臺測微尺隨著顯微鏡總放大倍數(shù)的放大而放大。所以用鏡臺測微尺的已知長度在一定放大倍數(shù)下校正目鏡測微尺，即可求出目鏡測微尺每格所代表的實際長度，然后移去鏡臺測微尺，換上待測標(biāo)本片，用校正好的目鏡測微尺在同樣放大倍數(shù)下測量細菌的大小。1細菌的大小與形態(tài)目鏡測微尺的校正把目鏡的上透鏡旋下，將目鏡測微尺的刻度朝下輕輕地裝入目鏡的隔板上，把鏡臺測微尺置于載物臺上，刻度朝上。先用低倍鏡觀察，對準(zhǔn)焦距，視野中看清鏡臺測微尺的刻度后，轉(zhuǎn)動目鏡，使目鏡測微尺與鏡臺測微尺的刻度平行，移動推動器，使兩尺重疊，再使兩尺的“0”刻度完全重合，定位后，仔細尋找兩尺第二個完全重合的刻度，計數(shù)兩重合刻度之間目鏡測微尺的格數(shù)和鏡臺測微尺的格數(shù)。因為鏡臺測微尺的刻度每格長l0μm，所以由下列公式可以算出目鏡測微尺每格所代表的長度。目鏡測微尺每格長度=（鏡臺測微尺格數(shù)/目鏡測微尺格數(shù)）xl0um1細菌的大小與形態(tài)鏡臺測微尺目鏡測微尺1細菌的大小與形態(tài)菌體大小的測定將標(biāo)本先在低倍鏡下找到目的物，然后在高倍鏡下用目鏡測微尺測定每個菌體長度和寬度所占的刻度，即可換算成菌體的長和寬。求平均值:一般測量微生物細胞的大小，用同一放大倍數(shù)在同一標(biāo)本上任意測定l0~20個菌體后，求出其平均值即可代表該菌的大小。1細菌的大小與形態(tài)(2)

形態(tài)球菌

coccus

直徑約1μm。不同種類的球菌排列方式不同，有不同的名稱。如葡萄球菌、鏈球菌等。桿菌

bacillus

長短粗細很不一致。中等大小的桿菌直徑約1μm，長2~3

μm。螺形菌

spiral

bacteria

菌體彎曲。一個彎曲為弧菌(vibrio)，數(shù)個彎曲為螺菌(spirillum)。絲狀菌

Filamentous

bacteria

分布在水生環(huán)境、潮濕土壤和活性污泥中。絲狀體是絲狀菌分類的特征。1細菌的大小與形態(tài)細菌基本形態(tài)1細菌的大小與形態(tài)1細菌的大小與形態(tài)絲狀菌

絲狀菌有鐵細菌如：浮游球衣菌（Sphaerotilusnatans）、泉發(fā)菌屬及原鐵細菌屬（Crenothrix）及纖發(fā)菌屬（Leptothrix）。絲狀硫細菌如：發(fā)硫菌屬（Thiothrix）、貝日阿托氏菌屬（Beggiatoa）、透明顫菌屬（Vitreoscilla）、亮發(fā)菌屬（Luecothrix）等多種絲狀菌。1細菌的大小與形態(tài)貝日阿托氏菌屬（Beggiatoa）1細菌的大小與形態(tài)細菌的特殊結(jié)構(gòu)莢膜capsule鞭毛flagellum芽胞spore細菌的基本結(jié)構(gòu)細胞壁cell

wall細胞膜cell

membrane細胞質(zhì)cytoplasm核質(zhì)

nuclear

material2

細菌的基本結(jié)構(gòu)Basical

Structure

of

Bacterium2

細菌的基本結(jié)構(gòu)Basical

Structure

of

Bacterium2細菌的基本結(jié)構(gòu)2.1

細胞壁cell

wall細胞壁是位于菌體的最外層，內(nèi)側(cè)緊貼細胞膜的一層無色透明、堅韌而有彈性的結(jié)構(gòu)。細胞壁約占細胞干重的

10%~25%。細胞壁的功能保護細胞免受外力損傷,維持菌體外形;協(xié)助鞭毛運動;與胞膜一起完成細胞內(nèi)外物質(zhì)交換;為正常細胞分裂所必需;與細菌的抗原性．致病性和對噬菌體的敏感性密切相關(guān)。2細菌的基本結(jié)構(gòu)G-兩層膜結(jié)構(gòu)(10nm)G+單層較厚、比較致密的結(jié)構(gòu)(２０~８０nm)2細菌的基本結(jié)構(gòu)肽聚糖peptidoglycanG+菌磷壁酸t(yī)eichoic

acid肽聚糖peptidoglycanG-菌脂多糖lipopolysaccharide,LPS外膜

脂質(zhì)雙層脂蛋白(2)細胞壁的結(jié)構(gòu)2

細菌的基本結(jié)構(gòu)G+菌:革蘭氏陽性菌，革蘭氏染色后呈現(xiàn)藍紫色；

G-

菌：革蘭氏陰性菌，革蘭氏染色后呈現(xiàn)粉紅色。1）細胞壁的基本骨架——肽聚糖肽聚糖：是由N—乙酰胞壁酸（NAM）和N—乙酰葡糖胺（NAG）以及少數(shù)氨基酸短肽鏈組成的亞單位聚合而成的大分子復(fù)合體。肽聚糖單體：是由NAG

、NAM

、肽尾、肽橋構(gòu)成。2

細菌的基本結(jié)構(gòu)N—乙酰胞壁酸（NAM）N—乙酰葡糖胺（NAG）H2細菌的基本結(jié)構(gòu)①②③④⑥①②③④⑥2細菌的基本結(jié)構(gòu)G+菌肽聚糖結(jié)構(gòu)Staphylococcus

aureusG-菌肽聚糖結(jié)構(gòu)2細菌的基本結(jié)構(gòu)Escherichia

coli革蘭氏陽性細菌

革蘭氏陰性細菌DAP:

二氨基庚二酸2細菌的基本結(jié)構(gòu)DAP:

二氨基庚二酸L-Lys2細菌的基本結(jié)構(gòu)2)

革蘭氏陽性菌細胞壁：由肽聚糖和磷壁酸組成磷壁酸：占40%。G+菌所特有,其主鏈由數(shù)十個磷酸甘油或磷酸核糖醇組成,有的還有由D—Ala和還原糖組成的側(cè)鏈。肽聚糖:占30－70%,不同菌種中肽聚糖(肽鏈)組分不同。2

細菌的基本結(jié)構(gòu)G+特有的同肽聚糖混在一起的是一類

分子比較短(6~9個)的陰離子多聚物為主鏈以

甘油磷壁酸核糖醇磷壁酸磷壁酸

teichoic

acid2

細菌的基本結(jié)構(gòu)革蘭陽性菌細胞壁結(jié)構(gòu)2細菌的基本結(jié)構(gòu)功能①協(xié)助肽聚糖加固細胞壁；②提高膜結(jié)合酶的活力。因磷壁酸帶負電荷，可與環(huán)境中的Mg2+等陽離子結(jié)合，提高這些離子的濃度，以保證細胞膜上一些合成酶維持高活性的需要；③貯藏磷元素；④調(diào)節(jié)細胞內(nèi)自溶素的活力，借以防止細胞因自溶而死亡；⑤作為某些噬菌體特異性吸附受體；⑥賦予G+細菌特異的表面抗原，因而可用于菌種鑒定；⑦增強某些致病菌對宿主細胞的粘連，避免被白細胞吞噬，并有抗補體的作用。2細菌的基本結(jié)構(gòu)2細菌的基本結(jié)構(gòu)3)

革蘭氏陰性菌細胞壁：分內(nèi)壁層和外壁層。外壁層(外膜，Outermembrane)：位于肽聚糖層的外部。脂多糖;脂蛋白包括:

蛋白質(zhì)層:

基質(zhì)蛋白外壁蛋白磷脂雙分子層內(nèi)壁層：緊貼細胞膜(內(nèi)膜,innermembrane),僅由1－2層肽聚糖分子構(gòu)成,占細胞壁干重5－10%,無磷壁酸。2

細菌的基本結(jié)構(gòu)革蘭陰性菌細胞壁結(jié)構(gòu)2細菌的基本結(jié)構(gòu)脂多糖G-特有的位于外壁外層是一類

厚度8~10nm類脂+各種多糖功能保護作用、屏障作用濃縮陽離子Mg2+、Ca2+噬菌體吸附位點G-表面抗原內(nèi)毒素物質(zhì)基礎(chǔ)2細菌的基本結(jié)構(gòu)2細菌的基本結(jié)構(gòu)脂多糖結(jié)構(gòu)模式圖2細菌的基本結(jié)構(gòu)4)革蘭氏染色原理：第一步：結(jié)晶紫使菌體著上紫色第二步：碘和結(jié)晶紫形成大分子復(fù)合物，分子大，能被細胞壁阻留在細胞內(nèi)。第三步：酒精脫色，細胞壁成分和構(gòu)造不同，出現(xiàn)不同的反應(yīng)。G+菌：細胞壁厚，肽聚糖含量高，交聯(lián)度大，當(dāng)乙醇脫色時，肽聚糖因脫水而孔徑縮小，故結(jié)晶紫-碘復(fù)合物被阻留在細胞內(nèi)，細胞不能被酒精脫色，仍呈紫色。Gˉ菌：肽聚糖層薄，交聯(lián)松散，乙醇脫色不能使其結(jié)構(gòu)收縮，因其含脂量高,乙醇將脂溶解，縫隙加大，結(jié)晶紫-碘復(fù)合物溶出細胞壁，酒精將細胞脫色，細胞無色，番紅復(fù)染后呈紅色。2

細菌的基本結(jié)構(gòu)革蘭陽性菌革蘭陰性菌2細菌的基本結(jié)構(gòu)(3)細胞壁中化學(xué)組分的作用肽聚糖：①其立體構(gòu)型使細胞壁堅固；是維持細菌形態(tài)的基礎(chǔ)成分；②是青霉素作用的靶分子（溶菌酶作用于β-1.4糖苷鍵）;③有致病作用。

磷壁酸：①具有免疫原性；②具有致病性，以脂磷壁酸（lipoteichoic

acid,LTA)為主。2

細菌的基本結(jié)構(gòu)2細菌的基本結(jié)構(gòu)溶菌酶對細菌細胞壁的作用2細菌的基本結(jié)構(gòu)青霉素對細菌細胞壁的作用2細菌的基本結(jié)構(gòu)青霉素對細菌細胞壁的作用Penicillin

kills

bacteria

by

interfering

with

the

ability

tosynthesize

cell

wall.

In

this

sequence,

Escherichia

coliwere

incubated

in

penicillin

for

30

minutes.

The

bacterialengthen,

but

cannot

divide.

Eventually

the

weak

cellwall

ruptures

(last

panel).2細菌的基本結(jié)構(gòu)外膜蛋白：與致病性和耐藥性有關(guān)。脂多糖：是革蘭陰性細菌重要致病物質(zhì)，稱內(nèi)毒素。脂多糖由脂質(zhì)A

(lipid A)、核心多糖、特異多糖組成，其中脂質(zhì)A是內(nèi)毒素的主要毒性部分。核心多糖有屬特異性，特異多糖有種特異性，是革蘭陰性菌分類的物質(zhì)基礎(chǔ)。2

細菌的基本結(jié)構(gòu)(4)

G+菌與G-菌細胞壁的區(qū)別細胞壁革蘭陽性菌革蘭陰性菌強

度較堅韌較疏松厚

度21~80nm10~15nm肽聚糖層可達50

層1~2層肽聚糖量50%~80%5

%~80%糖類量約45%15%~20%脂類量1%~4%11~22%磷壁酸·-外膜-·2

細菌的基本結(jié)構(gòu)2.2

細胞膜位于細胞壁內(nèi)緊包細胞質(zhì)，結(jié)構(gòu)與真核細胞基本相同。功能：分隔形成細胞和細胞器，為細胞的生命活動提供相對穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境，膜的面積大大增加，提高了發(fā)生在膜上的生物功能；屏障作用，膜兩側(cè)的水溶性物質(zhì)不能自由通過；選擇性物質(zhì)運輸，伴隨著能量的傳遞；生物功能：激素作用、酶促反應(yīng)、細胞識別、電子傳遞等。2

細菌的基本結(jié)構(gòu)磷脂嵌入蛋白2細菌的基本結(jié)構(gòu)Bilayer

phospholipidWater

can

penetrateFlexibleNot

strong,ruptures(斷裂)easily–

Osmotic

pressure

created

bycytoplasm磷脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)(左)及其示意圖(右)親水端疏水端親水端疏水端2細菌的基本結(jié)構(gòu)親水端疏水端脂肪酸甘油2細菌的基本結(jié)構(gòu)糖蛋白糖脂類固醇2細菌的基本結(jié)構(gòu)真菌和古細菌質(zhì)膜