2微生物细胞形态结构与功能

古细菌的细胞壁
• 古细菌多是栖息在许多不同极端环境中 的一大类原核生物，所以古细菌比真细 菌包含更多种类的细胞壁类型。 • 古细菌的细胞壁中没有肽聚糖，只含有 一种假肽聚糖，其骨架由N-乙酰葡萄糖 胺与N-乙酰塔罗糖醛酸以β -1，3糖苷键 连接，它不被溶菌酶水解。
• 革兰氏阳性古菌壁厚，经过革兰氏染色 后也为紫色。
葡聚糖（糖原及淀 粉）
细胞中的部位功能
C4 、C5 、C6 、C7 最重要，C5 糖 是核酸主链。C6糖是构成细胞壁 的多糖和能量贮藏物的基本结构
少数几个单体的聚合物
是细菌动植物中重要的碳和能量贮 藏物 多糖与蛋白质和类脂结合 脂肪酸+甘油=甘油三酯
糖蛋白和糖脂
构成简单类脂
脂肪酸
复杂类脂 磷脂
含P、N、S或小分子亲水化合物
3）非光合作用内膜
• 对于好氧细菌，能够氧化无机物 和一碳化合物的呼吸酶类位于复 杂的内膜系统上，这些简单物质 氧化时产生的能量低，为了获得 强呼吸性活性，需要大量内膜系 统作为补偿。
核糖体合成蛋白质
质粒与附加体
• 质粒：细菌细胞中核以外 的遗传物质（环状DNA分 子） • 附加体：附着在染色体上 的质粒。
+菌与G-菌细胞壁比 G
较及革兰氏染色机理
两类细菌细胞壁特征比较
特征 肽聚糖 类脂 外膜 壁膜间隙 细胞状态 酸消化效果 对染料和抗生素的敏感性 G+细菌 G-细菌 层厚 层薄 极少 脂多糖 缺 有 很薄 较厚 僵硬 僵硬或柔韧 原生质体 原生质球 很敏感 中度敏感
细菌细胞壁的多样性
• 并非所有细菌都表现稳定的革兰氏染色 特性，如某些菌具有革兰氏染色可变性。 • 还有的含有特殊成分，需用特殊染色法 来鉴别，如分枝杆菌由于含有60%霉菌 酸，要用抗酸性染色法鉴别。 • 还有L-型细菌、无细胞壁细菌。 • 原生质体和原生质球：经青霉素处理。
根癌土壤杆菌Ti质粒 诱发植物肿瘤
细菌细胞的特殊结构
1.荚膜：细菌在其表面分泌的一层松散透明 的粘液物质，该物质具有一定的外形，相 对稳定地附于细胞壁外面，称为荚膜。 2. 鞭毛：某些细菌能从体内长出纤细呈波状 的丝状物称为鞭毛，是运动器官。 3. 伞毛（菌毛）：细菌表面生的、短而细、 多而直的毛，不同于鞭毛，它不是细菌的 运动器官。 4.芽孢：有些细菌当生长到一定时期繁殖速 度下降，细胞原生质浓缩，在细胞内形成 一个圆形、椭圆形或圆柱形的孢子。
三、微生物细胞的功能
1. 营养功能
2. 生长繁殖能力 3. 分化
4. 信号传递 5. 进化
细胞壁结构及化学组成
Ｇ+:壁一层，由厚的肽聚糖层（30-40nm）+少
量磷壁酸（许多有）
Ｇ-:壁二层
– 外膜:主要成分为脂多糖，脂蛋白， 磷脂，也是
双层类脂。
– 硬壁层：薄的肽聚糖层（2-3nm）,没有磷壁酸
– 壁膜间隙：细胞壁与膜之间存在明显间隙，肽聚
糖层处于其间。
G-细胞壁特点
• 强度大，能抗3×105Pa膨压； • 坚韧，能忍受极端温度和pH变化 • 有弹性，能膨胀至正常Hale Waihona Puke Baidu面积的几 倍。 • 这些特征为细胞提供了良好的保护。
原生动物运动
二、原核与真核细胞结构对比
细胞结构 原核生物 由肽聚糖、其它脂 多糖、蛋白质和糖 蛋白组成 不含固醇 简单，仅存在某些 细菌中 70S 无 部分质膜和内膜中 在内膜或绿色体 中，无叶绿体 某些细菌具备 真核生物
• 细胞壁 • 细胞质：
质膜 内膜 核糖体 细胞器 呼吸系统 光合色素 气囊
2. 鞭毛的类型
• 鞭毛：着生在细菌体表波曲长丝状的 蛋白质附属物。细菌的运动器官。
细菌的运动
3. 菌毛
• 在一些细菌 细胞壁上着 生的纤细、 中空、短直 的蛋白质附 属物。
4. 芽孢、孢囊、伴孢 晶体
• 细菌的内生孢子， 由细胞物质分化而 成，常为圆形、椭 圆形。是细菌抗逆 性的休眠孢子 • 胞囊：某些细菌在 细胞外面沉积的数 层保护膜。
革兰氏染色法的步骤
1884年丹麦医生（Gram）发明了一种简便 的细菌染色方法，其过程如下： 涂片→ 固定→ 结晶紫初染1min → 水洗 → 碘液媒染1min →水洗→ 95%酒精脱色 20-30s → 立即水洗→藩红花复染25min → 水洗→ 干燥 → 油镜观察
经过该染色过程被染成蓝紫色的细菌被称为革兰 氏阳性菌（G+)，被染成红色的被称为革兰氏阴 性菌（G-) 。该结果是由于细胞壁结构不同导致。
细胞质膜功能
1） 质膜对细胞内外物质转 运的控制
2） 呼吸和磷酸化
3）质膜在细胞壁的合成中 起作用
与质膜相连的内膜系统
1）（中）间体 2）光合作用内膜 3）非光合作用内膜
2）光合作用内膜
• 光合细菌中存在。其上有 光合色素，是进行光合作 用的场所，有的与细胞膜 相连，如紫色光合细菌； 有的不与细胞膜相连，如 绿色光合细菌的绿体。
2 微生物细胞的形态、结构与功能
• 第一节 原核生物细胞的形 态大小 • 第二节 原核生物细胞的结 构和功能 • 第三节 真核生物细胞的构 造及与原核细胞结构异同
第一节 细菌细胞的 一般性质
一、细胞的形状和大小 二、细胞的化学成分 三、细胞中的有机单体和 多聚体
各 种 细 菌 形 态
二、细菌细胞中化学物质的种类和数 量及无机离子 干重百分数
• 通常为多糖包括纤
维素或几丁质
含固醇 复杂，内质网，高尔基 体 80S（细胞器中为70S） 有 在线粒体中 在叶绿体中 不具备
原核与真核细胞结构对比
细胞结构 细胞核和核质 核膜 核仁 DNA 细胞分裂 有性繁殖 基因中内含子 细胞骨架 细胞大小 细胞形状 鞭毛 原核细胞 真核细胞 无 有 无 有 通 常 为 一 环 状 大 分 同 组 蛋 白 结 合， 存 在 子，也存在于质粒中 于染色体中 缺有丝分裂 进行有丝分裂 不具备 具备，进行减数分裂 一般没有 普遍存在 无 有 0. 5~2.0 2~200 单细胞，球状、杆状、单 细 胞 为 椭 圆形 或 柱 螺旋状 状，多细胞为菌丝体 基 体 、 钩 形 鞘、 螺 旋 结构为“9+2”图式 丝
1. 荚膜和黏液
• 荚膜：包裹在细菌细胞壁外的具有一定外形 的粘性多糖类物质。 • 菌胶团：多个荚膜融合在一起，里面含有多 个菌体的结构。 • 黏液：在细菌细胞壁外的薄而易扩散且容易 消失的粘性多糖类物质。
荚膜功能
①对菌体有保护作用（如抗干燥， 抗白血球吞噬） ②贮藏养料，当营养不足时，可 重新作为营养物而被利用 ③同致病性有关 ④在食品工业中，产生荚膜的细 菌常造成某些物质发生粘性变质
很复杂的类脂，为细胞膜的主要结 构成分
核苷酸
氨基酸
核酸（DNA和RNA）
蛋白质
第二节 原核生物细胞 的结构
一、细胞结构概貌
基本结构
–细胞壁 –细胞质膜 –细胞质 –原核
• 特殊结构
–芽孢 –鞭毛 –菌毛 –荚膜
原核细胞基本结构
• • • • • • • 细胞壁 细胞膜 中体或中间体 细胞质 细胞核 核糖体 内含物:气泡、颗 粒状内含物 • 质粒
物质 (%) 无机离子 功能
大分子物质总量
96 55 5
K+ NH4+ Mg2+
主要阳离子,一些酶的辅因子 无机氮被同化的主要形态 许多酶类的辅因子
蛋白质 多糖
类脂
DNA RNA 其它 单体物质总量 氨基酸及其前体 糖类及其前体 核苷酸
9.1
3.1 20.5 3.3 3.0 0.5 2
Ca2+
Fe2+ Mn2+ Mo2+ Co
芽孢的生物学特性
①耐热性强：因有高浓度 钙离子和吡啶二羧酸。 • ②耐干燥，该特性可用于 菌种保藏,如用砂土管保存， 可十几年不死。 • ③抗辐射。 • ④抗毒素。
•
第三节真核细胞的构造
一、 真核细胞结构
二、原核与真核细胞结构对比
三、微生物细胞的功能
一、 真核细胞结构
• 细胞壁 • 细胞膜 • 细胞质 • 细胞核 • 细胞器 •鞭 毛
2+
某些酶类的辅因子
存在于细胞色素和一些酶中 几种酶的辅因子 存在于几种酶中 存在于维生素B12及辅酶衍生物中 存在于几种酶中 存在于几种酶中
Cu2+ Zn2+
0.5 1
Cl
-
存在于部分细菌中 细胞的硫素来源
许多代谢过程的参与物
无机离子
SO42PO43-
三、细胞中的有机单体和多聚体
单体 多聚体 构成多糖 糖类 寡糖