第一章 微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)課件

第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)第一節(jié)細(xì)菌細(xì)胞的一般性質(zhì)第二節(jié)原核生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)第三節(jié)真核細(xì)胞和原核細(xì)胞的異同第四節(jié)微生物細(xì)胞形態(tài)的多樣性第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)第一節(jié)細(xì)菌細(xì)胞的一般性質(zhì)

微生物有真核微生物和原核微生物，以及無細(xì)胞結(jié)構(gòu)的微生物——病毒。原核微生物主要是細(xì)菌。

細(xì)菌，有真細(xì)菌和古細(xì)菌，其細(xì)胞均為原核細(xì)胞，所以都屬于原核微生物。第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)一、細(xì)胞的形態(tài)和大小形態(tài)：球菌、桿菌、螺旋菌；另外有一類稱作螺旋體。大?。褐睆綖?.5~2.0μm。第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)二、細(xì)胞的化學(xué)組成細(xì)胞的化學(xué)組成

有機(jī)物：蛋白質(zhì)核酸類脂糖類（碳水化合物）（99%干重）氨基酸嘌呤嘧啶核苷酸酶與輔酶無機(jī)物：無機(jī)鹽（灰分），另有水分（70~80%鮮重）（1%干重）第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)二、細(xì)胞中的有機(jī)單體和多聚體四類重要的單體物質(zhì)：單糖——多糖脂肪酸——脂類與類脂核苷酸——核酸氨基酸——蛋白質(zhì)（包括酶蛋白）

單糖有：四碳糖（C4）五碳糖（C5）六碳糖（C6）七碳糖（C7）多糖有：淀粉糖原（依靠α-1.4、α-1.6糖苷鍵）纖維素（依靠β-1.4糖苷鍵）糖類第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)

甘油三脂、膽堿、糖脂、磷脂磷脂含有親水端和疏水端，是構(gòu)成細(xì)胞膜的主要成分。脂肪酸和脂類（類脂）第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)核苷酸和核酸核苷酸由堿基、五碳糖（核糖或脫氧核糖）和磷酸構(gòu)成。堿基：嘌呤是1,3,7,9-四氮雜茚（嘧啶+咪唑）分：腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）嘧啶是1,3-二氮雜苯分：胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）尿嘧啶（U）核酸有：核糖核酸（RNA，RibonucleicAcid）脫氧核糖核酸（DNA，DeoxyribonucleicAcid）第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)一、細(xì)胞結(jié)構(gòu)概貌第二節(jié)原核生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特殊構(gòu)造：部分細(xì)菌具有的或一般細(xì)菌在特殊環(huán)境下才有的構(gòu)造一般構(gòu)造：一般細(xì)菌都有的構(gòu)造第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)

革蘭氏染色法由丹麥醫(yī)生HansChristianGram發(fā)明，經(jīng)過一系列處理，將細(xì)菌分為兩大類，紫色和紅色，即G+菌和G-菌。二、細(xì)胞壁和相關(guān)結(jié)構(gòu)

細(xì)胞壁（cellwall）是位于細(xì)胞表面，內(nèi)側(cè)緊貼細(xì)胞膜的一層較為堅韌，略具彈性的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)①固定細(xì)胞外形和提高機(jī)械強(qiáng)度，從而使其免受滲透壓等外力的損傷。②為細(xì)胞的生長、分裂和鞭毛運動所必需。失去了細(xì)胞壁的原生質(zhì)體，也就喪失了這些重要功能；③阻攔酶蛋白和某些抗生素等大分子物質(zhì)（分子量大于

800）進(jìn)入細(xì)胞，保護(hù)細(xì)胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物質(zhì)的損傷；④賦予細(xì)菌具有特定的抗原性、致病性以及對抗生素和噬菌體的敏感性。

細(xì)胞壁的主要功能第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)細(xì)胞壁的基本結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分

細(xì)菌細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)是不同的，革蘭氏陽性菌的細(xì)胞壁為一層肽聚糖層；而革蘭氏陰性菌的細(xì)胞壁有兩層，肽聚糖層和外壁層。也有人認(rèn)為是細(xì)胞外圍由一層肽聚糖層和內(nèi)外兩層膜構(gòu)成。細(xì)菌細(xì)胞壁的化學(xué)成分主要是肽聚糖。革蘭氏陽性菌的細(xì)胞壁中含有磷壁酸質(zhì)；革蘭氏陰性菌的細(xì)胞壁中含有磷脂、脂類、糖和蛋白等。第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)肽聚糖的基本重復(fù)單位由三組分構(gòu)成：雙糖單位，四肽尾部，肽橋

肽聚糖的結(jié)構(gòu)雙糖單位中的β-1,4-糖苷鍵很容易被溶菌酶(lysozyme)所水解，從而引起細(xì)菌因肽聚糖細(xì)胞壁的“散架”而死亡。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。第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)特點：厚度大（20~80nm）化學(xué)組分簡單，一般只含90%肽聚糖和10%磷壁酸。

革蘭氏陽性細(xì)菌的細(xì)胞壁肽聚糖(peptidoglycan)磷壁酸（teichoicacid）革蘭氏陽性菌的細(xì)胞壁第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)肽聚糖又稱粘肽胞壁質(zhì)或粘質(zhì)復(fù)合物，是真細(xì)菌細(xì)胞壁中的特有成分。磷壁酸：結(jié)合在革蘭氏陽性細(xì)菌細(xì)胞壁上的一種酸性多糖磷壁酸：革蘭氏陽性細(xì)菌細(xì)胞壁上特有的化學(xué)成分，主要成分為甘油磷酸或核糖醇磷酸。第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)磷壁酸的主要生理功能①其磷酸分子上較多的負(fù)電荷可提高細(xì)胞周圍Mg2+的濃度，進(jìn)入細(xì)胞后就可保證細(xì)胞膜上一些需Mg2+的合成酶提高活性；②貯藏磷元素；③增強(qiáng)某些致病菌如A族鏈球菌(Streptococcus)對宿主細(xì)胞的粘連、避免被白細(xì)胞吞噬以及抗補(bǔ)體的作用；④賦予革蘭氏陽性細(xì)菌以特異的表面抗原；⑤可作為噬菌體的特異性吸附受體；⑥能調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)自溶素(autolysin)的活力，借以防止細(xì)胞因自溶而死亡。因為在細(xì)胞正常分裂時，自溶素可使舊壁適度水解并促使新壁不斷插入，而當(dāng)其活力過強(qiáng)時，則細(xì)菌會因細(xì)胞壁迅速水解而死亡。第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)革蘭氏陰性菌的細(xì)胞壁特點：厚度大（15~20nm）結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。一般含肽聚糖、脂多糖、脂類、糖和蛋白質(zhì)。脂多糖部分形成內(nèi)毒素。

革蘭氏陰性細(xì)菌的細(xì)胞壁外：外膜層（outermembrance）內(nèi)：肽聚糖層（peptidoglycan）外膜層：磷脂雙層，含脂多糖。周質(zhì)空間：又稱壁膜間隙。在革蘭氏陰性細(xì)菌中，一般指其外膜與細(xì)胞膜之間的狹窄空間（寬約12~15nm），呈膠狀。第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)缺壁細(xì)菌

缺壁突變——L型細(xì)菌

實驗室或宿主體內(nèi)形成基本去盡——原生質(zhì)體缺壁細(xì)菌人工去壁部分去除——球狀體在自然界長期進(jìn)化中形成——支原體第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)（1）L型細(xì)菌

細(xì)菌在某些環(huán)境條件下（或宿主體內(nèi)）通過自發(fā)突變（或?qū)嶒炇覂?nèi)人工低濃度青霉素誘導(dǎo)）而形成的遺傳性穩(wěn)定的細(xì)胞壁缺陷變異型。特點：沒有完整而堅韌的細(xì)胞壁，細(xì)胞呈多形態(tài)；有些能通過細(xì)菌濾器；對滲透敏感；在固體培養(yǎng)基上能形成類似支原體形成的“煎蛋形”小菌落（直徑在0.1mm左右）。第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)（2）原生質(zhì)體（protoplast）

指在人為條件下，即用溶菌酶處理或在含青霉素的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，抑制了新生細(xì)胞壁的合成而形成的僅由細(xì)胞質(zhì)膜包裹的，圓球形、對滲透壓變化敏感的原生質(zhì)部分。一般由革蘭氏陽性細(xì)菌形成。第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)

采用溶菌酶處理或在含有低濃度青霉素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，由革蘭氏陰性細(xì)菌產(chǎn)生的殘留有部分細(xì)胞壁（外壁層）的球形細(xì)胞。與原生質(zhì)體相比，它對外界環(huán)境變化具有一定的抵抗性，可在普通培養(yǎng)基上生長。（3）球形體（4）支原體(菌質(zhì)體)

在長期進(jìn)化過程中形成的、適應(yīng)自然生活條件的無細(xì)胞壁的原核生物。因它的細(xì)胞膜中含有一般原核生物所沒有的甾醇，所以即使缺乏細(xì)胞壁，其細(xì)胞膜仍有較高的機(jī)械強(qiáng)度。第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)細(xì)胞壁外的表層結(jié)構(gòu)表面層

存在于真細(xì)菌或古細(xì)菌呢的細(xì)胞壁外，由同型蛋白或糖蛋白組成，呈網(wǎng)絡(luò)狀，分子量為40~170ku，多為弱酸蛋白，含40%~60%疏水氨基酸，沒有或很少有含硫氨基酸。作用：細(xì)胞保護(hù)性外被；細(xì)胞間識別與吸附；分子篩作用，捕獲分子與離子；酶的支架與毒力因子。

在不同細(xì)菌中表面層的位置：

第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)外被多糖和莢膜---包被于某些細(xì)菌細(xì)胞壁外的一層厚度不定的膠狀物質(zhì)，亦稱作糖被。

第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)莢膜的功能

①保護(hù)作用：其上大量極性基團(tuán)可保護(hù)菌體免受干旱損傷；防止噬菌體的吸附和裂解；一些動物致病菌的莢膜還可保護(hù)它們免受宿主白細(xì)胞的吞噬；作為透性屏障或（和）離子交換系統(tǒng)，可保護(hù)細(xì)菌免受重金屬離子的毒害；②貯藏養(yǎng)料，以備營養(yǎng)缺乏時重新利用；③表面附著作用⑤細(xì)菌間的信息識別作用，如根瘤菌屬；⑥堆積代謝廢物。第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)三、細(xì)胞質(zhì)膜和內(nèi)膜系統(tǒng)

細(xì)胞質(zhì)膜，又稱質(zhì)膜是緊貼在細(xì)胞壁內(nèi)側(cè)、包圍著細(xì)胞質(zhì)的一層柔軟、脆弱、富有彈性的半透性薄膜。厚度約7～8nm，由磷脂（占20%～30%）和蛋白質(zhì)（占50%～70%）組成。

內(nèi)膜系統(tǒng)是指細(xì)胞膜存在內(nèi)摺延伸而形成的囊狀、管狀或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)與功能

由雙層磷脂構(gòu)成，厚度約為5-10nm，蛋白質(zhì)鑲嵌于磷脂雙層中，是有效控制物質(zhì)通透的屏障。膜中的蛋白質(zhì)分作兩種，具有酶促作用邊緣蛋白和具運輸功能的整合蛋白。第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)液態(tài)鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)①膜的主體是脂質(zhì)雙分子層；②脂質(zhì)雙分子層具有流動性；③整合蛋白因其表面呈疏水性，故可“溶”于脂質(zhì)雙分子層的疏水性內(nèi)層中；④周邊蛋白表面含有親水基團(tuán)，故可通過靜電引力與脂質(zhì)雙分子層表面的極性頭相連；⑤脂質(zhì)分子間或脂質(zhì)與蛋白質(zhì)分子間無共價結(jié)合；⑥脂質(zhì)雙分子層猶如一“海洋”，周邊蛋白可在其上作“漂浮”運動，而整合蛋白則似“冰山”狀沉浸在其中作橫向移動。第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)細(xì)胞質(zhì)膜的生理功能①選擇性地控制細(xì)胞內(nèi)、外的營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物的運送；②是維持細(xì)胞內(nèi)正常滲透壓的屏障；③合成細(xì)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膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代謝的酶系，是細(xì)胞的產(chǎn)能場所；⑤是鞭毛基體的著生部位和鞭毛旋轉(zhuǎn)的供能部位.第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)與質(zhì)膜相連的內(nèi)膜系統(tǒng)間體或中體（mesosome）

間體是由細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)褶而形成的囊狀構(gòu)造，其中充滿著層狀或管狀的泡囊。多見于革蘭氏陽性細(xì)菌。每個細(xì)胞含一至少數(shù)幾個。著生部位可在表層或深層，表層者與某些酶如青霉素酶的分泌有關(guān)，深層者與DNA的復(fù)制、分配以及與細(xì)胞分裂有關(guān)。第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)非光合作用內(nèi)膜

硝化細(xì)菌（Nitrobacter）中，具有復(fù)雜的內(nèi)膜系統(tǒng)------細(xì)胞質(zhì)膜極冠；亞硝化球菌（Nitrosococcus）中，豐富的內(nèi)膜系統(tǒng)成囊狀在細(xì)胞中部。認(rèn)為與無機(jī)化合物常占據(jù)氧化區(qū)域有關(guān)。光合作用內(nèi)膜

光合細(xì)菌中，廣泛存在內(nèi)膜系統(tǒng)------光合膜，又稱載色體，常占據(jù)細(xì)胞內(nèi)的大部分，與光強(qiáng)成正比，光合細(xì)菌葉綠素分布在內(nèi)膜上。第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)四、核質(zhì)和細(xì)胞質(zhì)

原生質(zhì)體由細(xì)胞質(zhì)膜與原生質(zhì)構(gòu)成。原生質(zhì)由核質(zhì)（核區(qū)）與細(xì)胞質(zhì)構(gòu)成。細(xì)胞質(zhì)由基質(zhì)與顆粒物組成?；|(zhì)是生命活動的場所，由水、無機(jī)鹽、蛋白質(zhì)、糖類組成，呈半透明的膠體狀；顆粒物有核糖體、氣泡及儲藏物顆粒等。第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)核質(zhì)區(qū)和質(zhì)粒

核質(zhì)區(qū)，也稱作核質(zhì)體(nuclearbody)、原核(prokaryon)、擬核(nucleoid)或核基因組(genome)，是指原核生物細(xì)胞核物質(zhì)較集中的區(qū)域，由一條環(huán)狀的雙鏈DNA分子構(gòu)成。質(zhì)粒（plasmid），是細(xì)菌染色體（基因組）外的遺傳物質(zhì)，是小型的環(huán)狀DNA分子，可以獨立復(fù)制，也可整合到細(xì)菌基因組中。

功能：遺傳信息的載體。第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)核糖體和協(xié)助蛋白核糖體結(jié)構(gòu)：由1個大亞基和1個小亞基構(gòu)成。含蛋白質(zhì)40-50%（1/3）

rRNA50-60%（2/3）（占細(xì)胞中RNA總量的80%以上）。組成上，古細(xì)菌的小亞基rRAN更接近于真核生物的。功能：蛋白質(zhì)合成場所。第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)協(xié)助蛋白

協(xié)助蛋白（chaperon）---為細(xì)胞中一類小分子蛋白質(zhì)，可以協(xié)助新合成的多肽鏈發(fā)生正確的折疊，也能糾正蛋白質(zhì)錯誤折疊，以得到正確的天然蛋白質(zhì)。也能保護(hù)細(xì)胞免受熱損害的作用，在細(xì)胞受到高溫或其他不利因素影響時其濃度會明顯增高，因此也稱作熱休克蛋白（heat-shockprotein）或應(yīng)激蛋白。另外還在蛋白質(zhì)的質(zhì)膜運轉(zhuǎn)中有重要作用例如：熱擊轉(zhuǎn)化細(xì)胞中，應(yīng)激蛋白濃度增加；嗜熱的隱蔽熱球菌（Pyrodictumoccultum）生長在110℃，含有大量應(yīng)急蛋白質(zhì)。第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)內(nèi)含物包括：顆粒體（granule）、內(nèi)含體（inclusion）、羧酶體、光和色素、氣泡（vacuole）和儲藏物（硫滴、聚羥基丁酸、糖原、多聚磷酸鹽等）。第一章微生物的形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)五、芽孢和孢囊

某些細(xì)菌在其生長發(fā)育后期，在細(xì)胞內(nèi)形成一個圓形或橢圓形、厚壁、含水量極低、抗逆性極強(qiáng)的休眠體，稱為芽孢（endospore或spore，“內(nèi)生孢子”）。

每一營養(yǎng)細(xì)胞內(nèi)僅生成一個芽孢，休眠體，在適宜的條件下可以重新轉(zhuǎn)變成為營養(yǎng)態(tài)細(xì)胞；

芽孢是整個生物界中抗逆性最強(qiáng)的生命體，在抗熱、抗化學(xué)藥物、抗輻射和抗靜水壓等方面，更是首屈一指。

產(chǎn)芽孢的細(xì)菌多為桿菌，也有一些球菌。芽孢的有無、形態(tài)、大小和著生