第二章2细菌细胞结构
第二节 细菌的基本结构
细胞质合成 细胞膜内合成 细胞膜外合成
(5)和(6)仅临床专业学习
(6)酶和药物对细胞壁的选择性作用
溶菌酶（lysozyme）:
直接裂解聚糖骨架N-乙酰葡糖 胺和N-乙酰胞壁酸之间的β-1， 4糖苷键，破坏聚糖骨架。
G+菌对溶菌酶较为敏感；G-菌 的外膜可阻止溶菌酶渗入到细 胞壁，仅去除外膜后敏感(如 EDTA处理）。
肽交联桥
结构,有肽交联桥
无
有
有
无
有
无
有
无
有
无
(8)细胞壁的三种特殊形态
细胞壁缺陷型细菌（cell wall-deficient bacteria， CWDB）:
细菌在受到作用于细胞壁的酶和药物，或紫外线和亚硝基胍等理化因素的 处理后，细胞壁的肽聚糖被直接破坏或合成被抑制而形成细胞壁缺陷的细 菌，在特定条件下仍可生长和分裂，去除诱因后可回复为原菌。又称为细 菌L型（bacterial L-form）
第二节 细菌的基本结构
Essential structures of bacterium
学习和思考: 1. 细菌的基本结构有哪些? 不同结构的功能(医学意义)是什么? 2. 革兰阳性菌和革兰阴性菌的基本结构的差异性? 差异性的医学意义有哪些? 3. 真核生物、不同种类原核细胞型微生物，与细菌的基本结构比较的差异性?差异性
G+菌的肽聚糖结构
G-菌的肽聚糖结构
(3) G+菌细胞壁
肽聚糖:15-50层；呈三维立体结构 细胞壁厚20-100nm; 承受20-25个大气压的渗透压 特殊组份:
磷壁酸（Teichoic Acid）： 壁磷壁酸和膜磷壁酸；免疫 原性、抗原性、黏附素
第二章 原核微生物 第一节 细菌(2)
质粒
羧酶体
各种营养物和大分子的单体等
气泡 伴孢晶体等
2）颗粒状贮藏物（reserve materials）
贮藏物是一类由不同化学成分累积而成的不溶性 沉淀颗粒，主要功能是贮存营养物。
（参见P21）
碳源及能源类
贮 藏 物
氮源类
糖原：大肠杆菌、克雷伯氏菌、 芽孢杆菌和蓝细菌等
聚β-羟丁酸（PHB）： 固氮菌、产碱菌和肠杆菌等
硫粒： 紫硫细菌、丝硫细菌、 贝氏硫杆菌等
藻青素：蓝细菌
藻青蛋白：蓝细菌
磷源（异染粒）：迂回螺菌、白喉棒杆菌、 结核分枝杆菌
① 聚-β-羟丁酸（poly-β-hydroxybutyrate, PHB） （参见P21）
类脂性质的碳源类贮藏物
巨大芽孢杆菌 （Bacillus megaterium） 在含乙酸或丁酸的培养 基中生长时，细胞内贮 藏的PHB可达其干重的 60%。
芽孢是细菌的休眠体，在适宜的条件下可以重新转
变常成为规营加养压态蒸细汽胞灭；产菌芽的孢条细件菌：的1保21藏℃多，用15其m芽in孢以。上
115℃，30 min以上 产芽孢的细菌多为杆菌，也有一些球菌。芽孢的有无、 形态、大小和着生位置是细菌分类和鉴定中的重要指标。
芽孢与营养细胞相比化学组成存在较大差异，容易在光 学显微镜下观察。（相差显微镜直接观察；芽孢染色）
蓝细菌生长时依靠细胞内的气泡而漂浮于湖水表面，并随风聚集 成块，常使湖内出现“水花”。
气泡的膜只含蛋白质而无磷脂。二种蛋白质相互 交连，形成一个坚硬的结构，可耐受一定的压力。膜 的外表面亲水，而内侧绝对疏水，故气泡只能透气而 不能透过水和溶质。
6）载色体 （Chromatophore）
光合细菌进行光合作用的部位
[病原生物学] 第2章 细菌的形态与结构
![[病原生物学] 第2章 细菌的形态与结构](https://img.taocdn.com/s3/m/6879aeaff90f76c660371a0d.png)
只要能破坏肽聚糖结构或抑制其合成的物 质，都有杀菌或抑菌的作用。
• 溶菌酶能水解聚糖骨架中的糖苷键；
• 青霉素、头孢霉素可抑制五肽交联桥与 四肽铡链末端第四位D-丙氨酸的连接；
• 万古霉素、杆菌肽可抑制四肽侧链的连 接。
人体细胞无细胞壁、也无肽聚糖，故这些 物质对人体细胞无破坏作用。
2 革兰阴性菌细胞壁
病原生物学
细菌的形态与结构
学习目标
1、掌握：细菌的大小与基本形态；细菌的基本结构和特殊结构 2、熟悉：细菌的实验室诊断 3、了解：细菌感染治疗的基本原则
概念
细菌（bacterium）是属原核生物界（prokaryotae）的一种单细胞微生物，有广义和狭义之分。 广义上泛指各类原核细胞型微生物，包括细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体。 狭义上则专指其中数量最大、种类最多、具有典型代表性的细菌，是本章讨论的主要对象。 它们形体微小，结构简单，有细胞壁和原始拟核，无核仁和核膜，除核糖体外无其他细胞器。
（三）细胞质（cytoplasm）
3，胞质颗粒 是细菌贮存的营养物质。一 般在细菌营养供应充足时，胞浆颗粒较多， 能源缺乏时减少或消失。
较常见的是异染颗粒，成分是RNA和多偏 磷酸盐，嗜碱性强，经染色后颜色明显不 同于菌体的其他部位，。白喉棒状杆菌有 此颗粒，可作为细菌鉴别的依据。
（四）核质（nuclear material）
2，核糖体 又称核蛋白体。是蛋白质的合 成场所。细菌核糖体沉降系数为70s，由 50s和30s两个亚基组成。链霉素能与细菌 核糖体30s小亚基结合，红霉素能与50s大 亚基结合，使核糖体失去功能，从而干扰 蛋白质的合成，导致细菌死亡。
但真核生物（包括人类）细胞的核糖体为 80s，由60s和40s两个亚基组成，所以上 述抗生素对人体细胞蛋白合成无影响。
细菌2
1.鞭毛：某些细菌表面长出的一种呈波状弯曲的纤细丝状物。
鞭毛具有运动功能，通过鞭毛丝的旋转而动，它们是细菌的“运 动器官”，多在螺旋菌和杆菌中存在，球菌中只有芽孢八叠球菌 属长鞭毛，它着生在细胞膜的基粒上，穿过细胞壁伸向胞外。
鞭毛的长度：
一般为15—20 µ m，最长可达70 µ 。 m
培养方法：穿刺法，观察菌种的呼吸类型、运动状况、 酶学特性等。
3.液体培养基
观察菌膜、沉淀、色素、产气情况等。
五、细菌的染色
染色目的：增加与背景的反差。 染色原理：细菌等电点为PH2-5，一般情况下带负电荷，易与带 正电荷的碱性染液结合。 染色方法：简单染色：只用一种染液，主要用于形态观察。 复合染色:用两种以上染液，主要用于菌种鉴别。
粘膜肺炎球菌在血琼脂平板上菌落
肺炎克雷伯氏菌在DHL培养基上菌落形态
光滑型菌落
枯草芽孢杆菌菌落形态－粗糙型菌落
不同的微生物种类，其菌落特征不同。同一种菌 在不同培养条件下菌落特征也不尽相同。 菌落的特征：包括大小、形状、颜色、边缘、质地、 透明度、光泽、厚度、湿润度等。
不同种的细菌菌落特征
2.半固体培养
A 近中央
B 末端
C 中央
细菌芽孢的各种类型
芽孢的组成和结构
芽孢有多层结构，主要包括孢外壁、芽孢衣、皮层和核心.
芽孢的结构
芽孢的形成与芽孢的萌发过程
芽孢的形成：
芽孢的萌发：
芽孢萌发的必要条件：水、营养物、温度 和 O2，在条件具备的情况下，芽孢在几分钟 内便可萌发，芽孢吸收了水和营养物，体积膨 大，皮层破裂，长出芽管，发育成新的营养细 胞，与此同时芽孢的特征消失。
根据荚膜的形状和厚度的不同， 将荚膜分为四类：
动物微生物2.1细菌的形态与结构
项目二细菌任务一细菌的形态结构一、细菌的形态结构（一）细菌细胞的形态和排列方式细菌细胞的基本形态有球状、杆状、螺旋状三种（图1-1），分别称为球菌、杆菌和螺旋菌，其中以杆状最为常见，球状次之，螺旋状较为少见。
仅有少数细菌或一些细菌在培养不正常时为其他形状，如丝状、三角形、方形、星形等。
图1-1 细菌的三种基本形态（左为模式图，右为照片）1. 球菌球菌单独存在时，细胞呈球形或近球形。
根据其繁殖时细胞分裂面的方向不同，以及分裂后菌体之间相互粘连的松紧程度和组合状态，可形成若干不同的排列方式（图1-2）。
A B C DE F图1-2 球菌的形态及排列方式（A.单球菌； B.双球菌； C.四联球菌； D.八叠球菌； E.链球菌； F 葡萄球菌）（1）单球菌细胞沿一个平面进行分裂，子细胞分散而独立存在，如尿素微球菌。
（2）双球菌细胞沿一个平面分裂，子细胞成双排列,如褐色固氮菌。
（3）四联球菌细胞按两个互相垂直的平面分裂，子细胞呈田字形排列,如四联微球菌。
（4）八叠球菌细胞按三个互相垂直的平面分裂，子细胞呈立方体排列,如尿素八叠球菌。
（5）链球菌细胞沿一个平面分裂，子细胞成链状排列,如溶血链球菌。
（6）葡萄球菌细胞分裂无定向，子细胞呈葡萄状排列,如金黄色葡萄球菌。
细菌细胞的形态与排列方式在细菌的分类鉴定上具有重要的意义。
但某种细菌的细胞不一定全部都按照特定的排列方式存在，只是特征性的排列方式占优势。
2. 杆菌杆菌细胞呈杆状或圆柱状，形态多样。
不同杆菌其长短、粗细差别较大，有短杆或球杆状（长宽非常接近），如甲烷短杆菌属；有长杆或棒杆状（长宽相差较大），如枯草芽孢杆菌。
不同杆菌的端部形态各异，有的两端钝圆，如腊状芽孢杆菌；有的两端平截，如炭疽芽孢杆菌；有的两端稍尖，如梭菌属；有的一端分支，呈“丫”或叉状，如双歧杆菌属，有的一端有一柄，如柄细菌属。
也有的杆菌稍弯曲而呈月亮状或弧状，如脱硫弧菌属。
杆菌的细胞排列方式有“八”字状、栅状、链状等多种（图1-3）。
第二章 微生物的形态、结构与功能
（一）细菌细胞的基本结构
（1）细胞壁的结构
1）革兰氏阳性菌的细胞壁 G+菌细胞壁是一层，厚约 20～80nm ，由肽聚糖网架 结构填充磷壁质和少量脂类 组成。其中肽聚糖含量高， 约占细胞壁重的40%～90%， 且网状结构致密。 肽聚糖（peptidoglycan）： 由N-乙酰葡萄糖胺(NAG)、 N-乙酰胞壁酸(NAM)和短肽 聚合而成的多层网状结构的 大分子化合物。
真正的核，有核膜、核仁 1至数条，与RNA、组蛋白合 80S(细胞质中),70S(细胞器中) 有丝分裂,减数分裂 有 线粒体、高基体、内质网等 线粒体上 多聚糖,几丁质 10～100μ m
第二章 微生物的形态、结构和功能
原核微生物 “三菌”、“三体”和古生菌 真核微生物 真菌、原生动物和单细胞藻类 非细胞生物 病毒、类病毒、朊病毒等
原核微生物与真核微生物 在细胞结构上的区别
原核微生物与真核微生物 在细胞结构上的根本区别
Table2-1
原核微生物
拟核，无核膜、核仁 1条 70S 二分裂 无 无 细胞膜上 肽聚糖、磷壁质 1～10μ m
生物性状
核 DNA 核糖体 细胞分裂 有性生殖 细胞器 呼吸链 细胞壁成分 大小
真核微生物
三、细菌细胞结构及其功能
细菌的结构可分为一般 结构和特殊结构两部分 基本结构： 细胞壁 细胞膜 拟核 细胞质 内含物 特殊结构： 荚膜、芽孢、鞭毛和纤毛 等部分。
（一）细菌细胞的基本结构
1．细胞壁（cell wall） 细胞壁是位于细胞最外层的一层坚韧而略具弹性 的结构。约占细胞干重的10%～25%；在一般光学显微 镜下不易观察到。
（二）杆菌(Bacillus)
2 细菌的特殊结构 细菌的生理
②细胞壁的脂多糖为其组分
③耐高温,高压蒸气 121℃20分钟不被灭活;
体温上升
清除热原质方法 1.吸附剂和石棉滤板可除去大部分热原质,蒸馏法 更好;玻璃器皿需250℃高温干烤; 2.医疗过程中严格遵守无菌操作,防止细菌污染。
2）毒素和侵袭性酶 (1)外毒素:为蛋白质;生长繁殖过程中释出,多为G+菌; (2)内毒素:为脂多糖; G－菌细胞壁中,菌体死亡崩解后
（2）难着色，其大小、形态及在菌体中的位置可籍细 菌鉴别；
（3）可发芽形成新的菌体，但芽孢不是细菌的繁殖方 式。
破 伤 风 梭 菌 的 芽 孢
梭状芽孢菌 炭疽芽孢杆菌
3、功能 function： 增强细菌对热力、干燥、辐射、化
学消毒剂等理化因素的抵抗力。
第三节 细菌形态与结构检查法
一、显微镜放大法 二、染色法
毛更细、更短而直硬的丝状物，称菌毛，必需电 子显微镜观察。
普通菌毛 ordinary pilus
种类
性菌毛 sex pilus
1、普通菌毛(ordinary pilus)： ** 是细菌的粘附结构，可与宿主细胞表面受体结 合， 是细菌感染的第一步，所以与菌毛结合的特异性决 定了宿主感染的易感部位。 ** 由质粒或染色体编码。
中 介 体
功能： 1、与细菌分裂有关，类似纺锤丝作用； 2、扩大细胞膜面积，相应增加了酶的含量和
能量的产生，模拟线粒体作用。
三）细胞质(cytoplasm） 即细菌细胞的原生质（protoplasm) :细菌细胞膜 内容物，内含多种重要结构：
核蛋白体：细菌蛋白质合成场所；
质粒plasmid： 1、是染色体外的遗传物质； 2、为闭合环状的双链DNA，； 3、能独立复制并传代； 4、非细菌生命活动所必需； 5、传递遗传性状。
高中生物：第2章《细胞的结构》教案(1)浙科版必修1
第二章细胞的结构§2-1细胞概述一、细胞学说（一）、主要科学说：1、英国：胡克发明显微镜，看到细胞。
2、德国：施莱登、施旺、菲尔肖提出细胞学说。
（二）、细胞学说主要内容：1、所有生物都是有一个或多个细胞组成的;2、细胞是所有生物的结构和功能单位；3、所有的细胞必定是有别的细胞产生的。
（三）、意义：生物学说是现代生物学的基础。
二、细胞的大小、数目及种类（一）、大小最小的：细菌类的支原体细胞最大的：鸵鸟蛋的卵黄（二）、数目：生物体积越大，细胞数目越多（三）、种类：1、依据：细胞结构中是否有由核膜包被的细胞核原核细胞细菌、蓝藻真核细胞植物、动物、真菌动物细胞能在光学显微镜下看到显微结构动物细胞能在电子显微镜下看到亚显微结构§2-2 细胞膜和细胞壁一、细胞膜——质膜（一）、质膜具有选择透性（二）、质膜的结构模型——流动镶嵌模型1、质膜的化学成分：磷脂分子和蛋白质分子，还有少量的多糖。
2、质膜的结构（1）、脂双层（2）、磷脂分子的透性：头部亲水，尾部亲脂疏水。
两层磷脂分子构成质膜中的一层单位膜。
质膜中磷脂分子头部朝外，与水环境接触，尾部朝内，形成一个亲脂的小环境。
磷脂双分子层------细胞膜的基本支架------磷脂与胆固醇一起存在于脂双层内部使其既有流动性又很坚实结构蛋白质分子露在膜表面嵌插或贯穿多糖：与蛋白质或磷脂结合成细胞外被结构特点：流动性。
功能特性：选择透性（三）、质膜中各种成分的功能1、脂双层：使许多分子和离子不能随意出入细胞。
2、膜蛋白的作用：（1）、控制某些分子、离子的出入；（2）、生物催化剂；（3）、细胞标志物。
二、细胞壁（一）、分布：植物、真菌、细菌（二）、植物细胞壁成分：主要是纤维素功能：保护细胞，支撑植物体§2-3 细胞质一、概述概念：由细胞膜包被的细胞内的大部分物质。
结构细胞溶胶细胞器定义：真核细胞中有特定功能的结构种类：内质网、核糖体、高尔基体、溶酶体、线粒体、质体液泡、中心体、细胞骨架。
环境工程微生物学第二章-原核微生物(2)
（三）细胞的结构
3、细胞质和内含物
5）气泡（gas vocuoles）
（三）细胞的结构
3、ห้องสมุดไป่ตู้胞质和内含物
6）核糖体（ribosome）
略
（三）细胞的结构
4、核区（nuclear region or area）
原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核
（三）细胞的结构
4、核区（nuclear region or area）
核心部分的细胞质却变得高度失水， 因此，具极强的耐热性。
渗透调节皮层膨胀学说
5、特殊的休眠构造——芽孢 6）伴孢晶体（parasporal crystal）
（三）细胞的结构
少数芽孢杆菌，例如苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)在 其形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶 性蛋白晶体——δ内毒素，称为伴孢晶体。 特点：不溶于水，对蛋白酶类不敏感；容易溶于碱性溶剂。
专性好氧的盐杆菌属（Halobacterium）的细菌，却生活在含氧极少的饱 和盐水中，它们细胞中气泡显著，其作用被认为是使菌体浮于盐水表面， 以保证细胞更接近空气。 有些厌氧性光和细菌利用气泡集中在水下10-30米深处，这样既能吸收适宜 的光线和营养进行光和作用，又可以避免直接与氧接触。
蓝细菌生长时依靠细胞内的气泡而漂浮于湖水表面，并随风聚集成块，常使 湖内出现“水花”。
一种内源性氮源贮藏物，同时还兼有贮存能源的作用。
通常存在于蓝细菌中。
由含精氨酸和天冬氨 酸残基（1:1）的分枝 多肽所构成，分子量 在25000～125000。
3、细胞质和内含物
2）贮藏物(reserve materials)：
⑤硫粒（sulfur globules） 很多真细菌在进行产能代谢或生物合成时，常涉及对还原性 的硫化物如H2S，硫代硫酸 盐等的氧化。 在环境中还原性硫素丰富时， 常在细胞内以折光性很强的 硫粒的形式积累硫元素。 当环境中环境中还原性硫缺 乏时，可被细菌重新利用。
细菌的形态与结构
26
铜绿假单胞菌引起皮肤感染
20:25:08
27
炭疽芽孢杆菌感染后引起的 病症
20:25:08
28
破伤风梭状芽孢杆菌
通过伤口感染进入体内，毒素作 用于脊髓，引起肌肉强直性痉挛
20:25:08
29
螺形菌(spiral bacterium)
弧菌 螺菌 螺旋体
20:25:08
霍乱弧菌
20:25:08
球菌(coccus)
葡萄球菌(streptococcus)
葡萄球菌是一群革兰氏阳性 球菌，因常堆聚成葡萄串状， 故名。
多数为非致病菌，少数可导 致疾病。
葡萄球菌是最常见的化脓性 球菌，是医院交叉感染的重要 来源。
20:25:08
金黄色葡萄球菌常寄生于人和动物的皮肤、鼻 腔、咽喉、肠胃、痈、化脓疮口中，空气、污 水等环境中也无处不在。是常见的食源性致病 菌，在适当的条件下，能够产生肠毒素，引起 食物中毒，由其引起的食物中毒占食源性微生 物食物中毒事件的25%左右，成为仅次于沙门氏 菌和副溶血杆菌的第三大微生物致病菌。
细胞膜是在细胞壁里面的包围着细胞质的一层半透膜
20:25:08
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原核微生物的细胞膜结构与真 核细胞的相似，只是原核的细胞膜
一般不含有固醇。真核细胞膜含固 醇，使得细胞膜较坚韧。
原核细胞膜磷脂双分子层里面
不饱和脂肪酸含量远远比真核生
物多，使得细胞膜的流动性更强。
2.渗透压 细菌体内含有高浓度的营养物质和无机盐，其渗透压比其他生物细胞为
高；革蓝氏阳性菌的渗透压高达20 25个大气压，革蓝氏阴性菌较低，也 有5 6个大气压。
第二章 细菌概论(二)
课时授课计划审签编号组织教学：考勤、填写教学日志1基本课题：第二节细菌的生长繁殖与变异教学目标：1. 列出细菌的代谢产物说明其意义。
（重点）2. 简述细菌的人工培养。
3. 说出细菌生长繁殖的规律。
（重点）4. 理解细菌遗传与变异的机理。
（难点）5. 简述细菌的变异在医学实践中的应用。
（重点）教学内容教学设计时间（分）复习旧课：细菌的特殊结构有哪些？ 4第二节细菌的生长繁殖与变异一、细菌的生长繁殖（一）细菌生长繁殖的条件师生共同分析总结。
10（二）细菌生长繁殖的规律利用挂图解释生长曲线。
10二、细菌的代谢产物及意义201. 列举临床实例讲解其意义。
2. 利用板图讲解。
三、细菌的人工培养 1. 利用板图讲解细菌的生10长现象。
2. 重点放在实验课上讲解。
四、细菌的变异（一）细菌变异的现象结合临床实例及预防接种25阐述细菌的变异现象。
（二）细菌的遗传物质 5由生物学知识引入。
（三）细菌变异的机制简介、自学。
5 （四）细菌变异的实际意义应用临床实例讲解。
5小结 41. 列出细菌的代谢产物说明其意义。
2. 热原质具有什么特点？在临床实践中有何实际意义？布置作业与预习 1 作业：列出细菌的代谢产物说明其意义。
预习：第五节细菌的致病性与感染课后分析第二章细菌的生长繁殖与变异细菌与其他生物细胞一样，不断从外界环境中获得营养，合成自身细胞成分并获得能量，同时不断排除废物，完成新陈代谢，得以生长繁殖。
一、细菌的生长繁殖（一）细菌生长繁殖的条件1.营养物质：包括水分、碳源、氮源、无机盐类、生长因子。
2.酸碱度：大多数为pH7.2-7.6。
3.温度：大多数病原菌为37度。
4.气体：氧和二氧化碳。
（1）专性需氧菌：如结核杆菌。
（2）专型厌氧菌：如破伤风杆菌。
（3）兼性厌氧菌：大多数病原菌属此。
（二）细菌生长繁殖的规律1.细菌的繁殖方式：无性二分裂方式进行繁殖。
2.细菌的繁殖速度：一般20-30分钟，个别分裂缓慢。
3.细菌的生长曲线（1）迟缓期：最初1-3小时，菌数不增加。
第二章-2 细菌细胞结构
Electron micrograph of a G+ cell wall.
细胞壁cell wall:
Gram Positive
Gram Negative
(1)CW的基本骨架—肽聚糖(共有成分)
肽聚糖网格状结构
概念：肽聚糖是由N-乙酰胞 壁酸（NAM）和N-乙酰葡糖 胺（NAG）以及短肽链（主 要是四肽）组成的亚单位聚 合而成的大分子聚合物。 G+菌肽聚糖单体
◆可切断NAM和NAG 之间的-1，4糖苷 键，引起细菌裂解 ◆对Gˉ菌，在EDTA 存在下，受溶菌酶 作用。 ◆溶菌酶处理后的 菌细胞应保存在弱 高渗（0.1-0.2M） 蔗糖液中。
◆在EDTA存在下，对Gˉ菌受溶菌酶作用的 原因： Gˉ菌含有较多的LPS，LPS具有阻拦溶菌酶、 抗生素、去污剂合某些染料等较大分子进入细 胞。要维持LPS结构的稳定性，必须有足够的
六、细菌细胞结构
★一般构造：如细胞壁、细胞膜、细胞质、核质 体、核糖体等，是所有细菌都有的构造 ★特殊构造：主要有鞭毛、菌毛、性菌毛、荚膜 和芽孢等，并非所有细菌都有的构造
Schematic diagram of a typical procaryotic cell. Minimally, a procaryote is composed of a cell wall and plasma membrane that surrounds its cytoplasm containing a chromosome, ribosomes, enzymes, several classes of RNA, and small molecules (precursors).
脂多糖(LPS, lipopolysaccharide)：
细菌的形态与结构
少，占细胞壁干重 5%～20%
糖类含量
多，约45%
少，15%～20%
脂类含量
少，1%～4%
多，11%～22%
磷壁酸
+
-
外膜
-
+
14
Peking University Health Science Center
细胞壁的功能
✓保护细菌和维持菌体形态：菌细胞内渗透压达5~25个大气压。
✓物质交换：
✓与致病性有关：
磷壁酸 （teichoi成分
11
Peking University Health Science Center
G-性菌细胞壁的其他成分：外膜（脂多糖、脂蛋白和脂质双层）12
SpecificPeking University Health Science Center polysaccharide
antibiotics
L-form of bacterium
– Multi-morphology
16
Peking University Health Science Center
一、细菌的基本结构（续）
定义：包绕在细胞膜外的一层坚韧结构，成分因不同细菌而异
• 基本结构：细胞壁 cell wall
细胞膜 cell membrane
普通光学显微镜(light microscope) 电子显微镜(electron microscope) 暗视野显微镜（Darkfield microscope） 相差显微镜（Phase contrast microscope） 荧光显微镜（fluorescence microscope） 共聚焦显微镜（Confocal microscope）
微生物学教程2_2
细菌细胞的特殊结构
鞭毛钩
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。
细菌细胞的特殊结构
基体
由几个环状结构构成， 环中央有一杆状结构 （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
G+与G－的鞭毛构造
6. 鞭毛的运动
细菌细胞的特殊结构
4. 芽孢的意义 （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
伴孢晶体
四、细菌的群体形态
细菌的群体形态
1.菌落的概念 由一个细菌细胞在固体培养基上生长 繁殖后所形成的肉眼可见的具有一定 形态结构的子细胞群体称为菌落
细菌的群体形态
细菌细胞的基本结构
质粒的应用：
基因工程，体外重组。
细菌细胞的基本结构
4 . 核质体的功能：
控制遗传变异
细菌细胞的基本结构
（四）核糖体 细菌的核糖 体其沉降系数为 70s，由50s大亚 基和 30s 小亚基 构成，是细胞合 成蛋白质的机构。
细菌细胞的基本结构
(五)细胞质及其内含物 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。
细菌细胞的基本结构
2. 气泡
由蛋白质膜构成 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。
细菌细胞的基本结构
3.颗粒状内含物
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β －羟丁酸、 藻青素、藻青蛋白、 多聚磷酸盐和硫粒等。
第二讲细菌细胞壁的结构
有的教材中的定义为细胞壁是细菌最外的一层厚实、坚韧的外被，这个最外层是不够准确的，从图上我们可以看见，有的细菌最外层有荚膜包裹。
细菌呈现各种外形一种很重要的原因就是有细胞壁，比如一个杆状细菌，除去细胞壁后的原生质体会变成球型。
细胞壁的功能：细菌细胞壁坚韧而富有弹性，保护细菌抵抗低渗环境，承受世界杯内的5～25个大气的渗透压，并使细菌在低渗的环境下细胞不易破裂，细菌细胞壁能防止细菌在低渗溶液中涨破是因为它有支持保护的作用，不会导致吸水过多而涨破而它不能保护其在高渗中不死，是因为细胞在外界溶液浓度大于细胞内浓度时，质壁分离，溶液浓度过高的时候，质壁分离不能复原，自己死亡了。
大肠杆菌的膨压可达2个大气压，相当于汽车内胎的压力。
举例：细胞壁就相当于自行车的外车胎，如果外胎破损了，内胎很容易炸。
细菌的生长和细胞壁的生长相配合，有密切关系。
细菌的鞭毛是生长在细胞膜上，但鞭毛的运动支点是由细胞壁提供的。
细菌如果失去细胞壁，它的鞭毛将不能运动。
鞭毛是长在细胞膜上，但细胞壁给它一个运动支点，没有细胞壁不会动。
举例：头发长在头皮上，头发自己是不会动的，但中间加一把梳子就能摆动头发，梳子就相当于细胞壁，头皮就相当于细胞膜。
细胞壁是一层网格状结构，就像一层防护网罩在细胞表面，阻拦抗生素等大分子物质对细菌的伤害。
细胞壁相当于细菌的防盗网。
细胞细胞壁壁通透、有弹性、无生命活性，就像细菌外面罩一个网子。
细菌的抗原性与细胞壁有关，例如一些致病菌侵入人体后会使人产生抗体，促使人产生抗体的物质就是抗原，细菌的抗原就是由细胞壁提供给的。
细菌侵入人体生长繁殖会产生一些对人有刺激性的毒素，这些毒素也是由细胞壁提供的。
一些抗生素如青霉素杀菌原理就是通过破坏细胞壁来杀死细菌。
噬菌体进入细菌内时需要一把钥匙，这把钥匙就存在于细胞壁上，噬菌体需要先识别细胞壁上的这些钥匙才能进入细菌内。
革兰氏染色：正染色和负染色：而背景因未被染色而呈光亮，这种染色称为正染色。
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革兰氏染色步骤及原理：
第一步：结晶紫使菌体着上紫色 第二步：碘和结晶紫形成脂溶性大分子复合 物，分子大，能被细胞壁阻留在细胞内。 第三步：酒精脱色，细胞壁成分和构造不同， 出现不同的反应。 第四步：沙黄复染，增加脱色菌与背景的反 差并区别于未脱色菌。
（一）细胞壁cell wall:
细胞壁是位于菌体的外层， 内侧紧贴细胞膜的一层无色 透明，坚韧而有弹性的结构。 细胞壁约占细胞干重的10%25%。
细胞壁的观察方法： ① 质壁分离＋染色 ② 电镜观察
★共有组分—肽聚糖 ★特有组分—G＋磷壁酸
Gˉ脂多糖
G＋与G-细菌cw的模式结构
Electron micrograph of a G- cell wall.
脂多糖(LPS, lipopolysaccharide)：
G-菌的脂多糖具毒性，且与细菌表面紧密结合，仅在菌 体裂解时才被释放出来，故称为内毒素（endotoxin)。
LPS分子一般都是由三部分（区段）组成
脂质A：为一 种糖磷脂，由 N-乙酰匍糖胺 双糖、磷酸与 多种长链脂肪 酸组成，它是 细菌内毒素的 主要成分。
古生菌细胞壁
功能与真细菌相似 ，但不含真正的肽聚糖，而 含假肽聚糖、糖蛋白或蛋白质。
假肽聚糖： 由N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰塔罗糖胺糖醛酸通过
β-1，3糖苷键交替连接而成。 肽尾： 由L-Glu、L-Ala和L-Lys3个L型氨基酸组成。 肽桥：由L-Glu 1个氨基酸组成。
(5)细胞壁的功能:
G+菌肽聚糖单体
Gˉ菌肽聚糖单体
Schematic diagram of the peptidoglycan sheet of Staphylococcus aureus. G = Nacetyl-glucosamine; M = N-acetyl-muramic acid; L-ala = L-alanine; D-ala = Dalanine; D-glu = D-glutamic acid; L-lys = L-lysine. This is one type of murein found in Gram-positive bacteria. Compared to the E. coli peptidoglycan there is L-lys in place of DAP (diaminopimelic acid) in the tetrapeptide. The free amino group of Llys is substituted with a glycine pentapeptide (gly-gly-gly-gly-gly-) which then becomes an interpeptide bridge forming a link with a carboxy group from D-ala in an adjacent tetrapeptide side chain. Gram-positive peptidoglycans differ from species to species, mainly in regards to the amino acids in the third position of the tetrapeptide side chain and in the amino acid composition of the interpeptide bridge.
(3)G－的细胞壁
蛋白质
细胞壁厚度 较薄10-15nm
细胞壁分层 分层：
外壁层 6-10nm
内壁层2-3nm
肽聚糖含量 只占组分的5-10%
肽聚糖层数 低，一般1-2层
肽聚糖交联度 较低
磷壁酸
少(在外膜层,＜5％)
脂多糖
无
抗原决定因子 unit of the peptidoglycan of Escherichia. coli. This is the type of peptidoglycan found in most Gram-negative bacteria. The glycan backbone is a repeat polymer of two amino sugars, Nacetylglucosamine (GlNAc) and N-acetylmuramic acid (MurNAc). Attached to the MurNAc is a tetrapeptide consisting of L-ala-D-glu-DAPD-ala. In the polymeric form of the molecule, nearby tetrapeptide side chains may be linked to one another by an interpeptide bond between DAP on one chain and D-ala on the other.
溶菌酶对细胞壁的作用
◆可切断NAM和NAG 之间的-1，4糖苷 键，引起细菌裂解
◆对Gˉ菌，在EDTA 存在下，受溶菌酶 作用。
◆溶菌酶处理后的 菌细胞应保存在弱 高渗（0.1-0.2M） 蔗糖液中。
◆在EDTA存在下，对Gˉ菌受溶菌酶作用的 原因：
Gˉ菌含有较多的LPS，LPS具有阻拦溶菌酶、 抗生素、去污剂合某些染料等较大分子进入细 胞。要维持LPS结构的稳定性，必须有足够的 Ca2＋存在。如果用EDTA等螯合剂驱除Ca2＋合降 低离子键强度，可使LPS解体，这时，内层的肽 聚糖分子就会暴露出来，因而容易被溶菌酶水 解。
占细胞壁干重的%
革兰氏阳性细菌 含量很高(30～95) 含量较高(<50) 一般无(<2)
无
革兰氏阴性细菌 含量很低(5～20) 少(在外膜层,＜5％) 含量较高(～20) 含量较高
Correlation of Grams stain with other properties of Bacteria
磷酸甘油型磷壁酸 核糖醇型磷壁酸
磷酸甘油型磷壁酸
根据结合部位的不同分为：
壁磷壁酸:含量多，通过共价键与肽聚糖分子结 合,并延伸到肽聚糖分子表面, 带有负电荷。
膜磷壁酸:与菌细胞原生质膜的脂类结合。
磷壁酸的功能
①协助肽聚糖加固细胞壁； ②增强细胞膜的稳定性； ③提高膜结合酶的能力(使细胞壁形成负电荷环 境,以利于吸附镁离子,维持酶活) ④构成噬菌体的吸附位点; ⑤形成表面抗原决定簇的主要成分。 ⑥保证某些革兰氏阳性致病菌与其宿主间的粘 连,如双歧杆菌可通过磷壁酸与肠上皮细胞表面 受体结合等。
Representative periplasmic proteins in E. coli.
Binding proteins For amino acids (e.g. histadine, arginine) For sugars (e.g. glucose, maltose) For vitamins (e.g. thiamine, vitamin B12) For ions (e.g. phosphate, sulfate) Biosynthetic enzymes For murein assembly (e.g. transglycosylases, carboxypeptidases,
Schematic illustration of the outer membrane, cell wall and plasma membrane of a Gram-negative bacterium. Note the structure and arrangement of molecules that constitute the outer membrane.
青霉素对细菌细胞壁的作用
Penicillium与转肽酶结合，而使该酶失活，抑制了 侧链末端的丙氨酸与五肽桥的连接，破坏了细菌细胞壁 的完整性，因此，Penicillium仅对正在生长着的细菌,且 主要是对G+菌有效。
(6)周质空间(periplasmic space)
又称壁膜空间。指位于细胞壁与细胞膜之间的 狭窄间隙，革兰氏阳性细菌与阴性细菌均有。 内中含有多种蛋白质，例如蛋白酶、核酸酶等 各种解聚酶，运送某些物质进入细胞的结合蛋 白，以及受体蛋白等。
Electron micrograph of a G+ cell wall.
细胞壁cell wall:
Gram Positive
Gram Negative
(1)CW的基本骨架—肽聚糖(共有成分)
肽聚糖网格状结构
G+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）以及短肽链（主 要是四肽）组成的亚单位聚 合而成的大分子聚合物。
肽聚糖的特点:
1)为原核生物所特有(古细菌例外) 2)D-型氨基酸和DAP在真核细胞中未发现 3)个别菌中DAP（二氨基庚二酸）可为Lys 代替
革兰氏阳性细菌与阴性细菌肽桥的类型
注：第四型肽桥为Corynebacterium poinsettiae（猩猩木棒杆菌）所特有
(2)G+菌的细胞壁
磷壁酸(teichoic acid)
①构成某些革兰氏阴性细菌致病物质—内 毒素的物质基础；
②起细菌自我保护作用，它可以阻止溶菌 酶、抗生素和染料等侵入菌体，也可以阻 止周质空间中的酶外漏；
③作为重要的抗原因子决定了革兰氏阴性 菌抗原的多样性；
④是许多噬菌体吸附的受体。
(4)革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌 细胞壁成分比较