微生物细胞的结构与功能 (2)
第三章__微生物细胞的结构与功能
除病毒外，微生物都具有细胞结构。
一个细胞
营养功能 生长能力 分化（形态和功能的变化） 信号传导 进化
第一节 原核微生物细胞的结构和功能 第二节 真核微生物细胞的结构和功能 第三节 真核生物和原核生物的比较
第一节 原核微生物细胞的结构和功能
一 一般构造
（一）细胞壁 （二）细胞质膜 （三）细胞质 （四）核质 （五）内含体
周质蛋白可用“冷休克”方法释放。
（3）古生菌的细胞壁
除热原体属（Thermoplasma ）无细胞壁外。
➢假肽聚糖细胞壁（pseudopeptidoglycan）
类脂A
核心多糖 O-特异侧链（O-多糖、O-抗原）
Lipid A core polysaccharide
O-specific side chain
O-特异侧链 核心多糖 类脂A
LPS中的类脂 A即是内毒素
LPS的主要功能：
◆ 类脂A是革兰氏阴性细菌致病物质—— 内毒素的物质基础
◆ 吸附Mg 2+、Ca 2+阳离子提高在细胞表面的浓度 ◆ 革兰氏阴性菌表面抗原决定簇具多样性——
素和噬菌体的敏感性。
2 原核微生物细胞壁的多样性★
（1）革兰氏阳性细菌的细胞壁 （2）革兰氏阴性细菌的细胞壁 （3）古生菌的细胞壁 （4）缺壁细菌 （5）革兰氏染色的机制
（1）革兰氏阳性细菌的细胞壁
特点：
■厚度大（20~80nm） ■只有一层——90%肽聚糖，10%磷壁酸
❖ 肽聚糖（peptidoglycan）
稀疏、机械强度差
❖ 外膜 outer membrane
革兰氏阴性细菌细胞壁外层
外膜outer membrane
第三章-微生物细胞的结构与功能
第三章微生物细胞的结构与功能第一节原核微生物一大类细胞微小、细胞核无核膜包裹的原始单细胞生物。
与真核微生物的区别：基因组由无核膜包裹的双链环状DNA组成；缺乏由单位膜分割包围的细胞器；核糖体为70S。
原核微生物分为：细菌域：细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体、衣原体。
共同点：细胞壁含肽聚糖；细胞膜含有由酯键连接的脂质，DNA一般无内含子。
古生菌域。
一、细胞壁位于细胞最外的一层厚实、坚韧的外被，主要由肽聚糖构成。
主要功能：固定细胞外形和提高机械强度，免受外力损伤；为细胞的生长、分裂、鞭毛运动所需；阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物质进入细胞，保护细胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物质的损伤；赋予细胞特定抗原性、致病性、对抗生素和噬菌体的敏感性。
1、革兰氏阳性菌的细胞壁厚度大、化学组分简单。
90%肽聚糖、10%磷壁酸。
（1）肽聚糖（粘肽、胞壁质、粘质复合物）由肽和聚糖两部分组成，肽有四肽尾和肽桥，聚糖由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸相互间隔连接而成，呈长链骨架状。
1)双糖单位由N-乙酰葡糖胺通过β-1,4-糖苷键与N-乙酰胞壁酸相连。
β-1,4-糖苷键容易被溶菌酶水解。
2)四肽尾或四肽侧链由4个氨基酸分子按L型与D型交替方式连接而成。
L-Ala D-Glu L-Lys D-Ala3)肽桥或肽间桥肽聚糖的多样性主要变化发生在肽桥上。
（2）磷壁酸酸性多糖，主要成分甘油磷酸或核糖醇磷酸。
分类：壁磷壁酸，与肽聚糖分子间进行共价结合。
膜磷壁酸，由甘油磷酸链分子与细胞膜上的磷脂进行共价结合。
主要生理功能：其磷酸分子较多负电荷可提高周围Mg2+浓度，可保证一些需要Mg2+的合成酶提高活性；储藏磷元素；增强某些致病菌对宿主细胞的粘连、避免被白细胞吞噬和补抗体作用；特定抗原；作为噬菌体特异性吸附受体；调节自溶素的活力，借以防止细胞因自溶而死亡。
2、革兰氏阴性菌细胞壁（1）肽聚糖与革兰氏阳性菌的差别：四肽尾的第三个氨基酸不是L-Lys，而是m-DAP；没有特殊的肽桥，两个单体间只通过甲四肽尾的第四个氨基酸D-Ala的羧基与乙四肽尾的第三个氨基酸m-DAP的氨基直接相连。
微生物细胞的结构与功能真核微生物
（二）分布及与人类的关系 1、多分布在含糖的偏酸性环境，也称为“糖菌”。
如水果、蔬菜、叶子、树皮等处，及葡萄园和果园土壤中等。 2、重要的微生物资源；
酵母菌是人类的第一种“家养微生物”
3、重要的科研模式微生物； 啤酒酵母（Saccharomyces cerevisae）第一个完成全基因组 序列测定的真核生物（1997） 4、有些酵母菌具有危害性； 有些酵母菌能引起皮肤、呼吸道、消化道、泌尿生殖道疾病
b）核配：两个核融合，成为二倍体接合子核，此时核 的染色体数是二倍（2n）。
c）减数分裂：具有双倍体的细胞核经过减数分裂，核 中的染色体数目又恢复到单倍体状态。
2、生活史
无性繁殖阶段；菌丝体（营养体）在适宜的条件下产生无性孢子，
无性孢子萌发形成新的菌丝体，多次重复。
有性繁殖阶段；在发育后期，在一定条件下，在菌丝体上分化出 特殊性器官（细胞），质配、核配、减数分裂后形成单倍
（一）细胞壁
（二）鞭毛与纤毛：运动器官 （三）细胞膜 （四）细胞核 （五）细胞质和细胞器
1.细胞质基质和骨架 2.内质网和核糖体 3.高尔基体 4.溶酶体 5.微体 6.线粒体 7.叶绿体 8.其它:液泡、膜边体、几丁质酶
细 胞 生 物 学 内 容
2、本节主要内容----------真菌
2.1
⑴ ⑵ ⑶ ⑷ ⑸ ⑹ ⑺
• •
2、有利于茯苓支柱产业的可持续发展 茯苓是靖州县的特色产业，该项目的实施， 将通过品种改良和制定推广技术标准，开发中药 新药，提高茯苓的附加值；通过“结构创新”， 把培育“龙头”加工企业和直接外贸型企业作为 茯苓产业 发展的重点 ，把“粗放 型”经营改为 “集约型”经营，预计提高单位产品的创汇率达 37%以上，换取外汇年均增长1000万美元以上，使 茯苓产业 快速成长为 我县区域性 支柱产业 ，到 2008年底，全县茯苓产业产值将达到5亿元以上。
微生物的细胞结构与功能
微生物通过分泌酶来分解有机物，这些酶能够将大分子有 机物分解为小分子，如氨基酸、单糖和脂肪酸等，便于微 生物吸收利用。
生态作用
微生物在分解有机物的过程中释放的能量和营养物质，为 其他生物提供了能量和营养来源，维持了生态系统的平衡 和稳定。
合成有机物
合成有机物
微生物能够利用简单的无机物质 合成有机物质，如蛋白质、核酸、 碳水化合物和脂肪等。
细胞质与细胞核
1
细胞质是微生物细胞中充满液体的部分，其中含 有多种细胞器和酶，参与细胞的代谢和能量转换。
2
细胞核是微生物细胞中的遗传信息储存和表达的 场所，由DNA和组蛋白组成，具有自我复制和遗 传信息传递的功能。
3
细胞质和细胞核的结构和功能对于微生物细胞的 遗传、代谢和繁殖等生命活动具有关键作用。
生物防治
利用微生物及其代谢产物防治植物病虫害，减少 化学农药的使用。
微生物饲料
利用微生物发酵生产饲料，提高饲料的营养价值 和安全性。
在工业上的应用
生物发酵
利用微生物发酵生产食品、饮料、调味品等，如酸奶、酱油、醋 等。
生物制药
利用微生物生产抗生素、疫苗、抗体等生物药物，治疗人类和动物 疾病。
生物环保
自养生物
一些自养微生物能够利用光能或 化学能将无机物质转化为有机物 质，如蓝藻和化能合成细菌。
生产应用
微生物合成的有机物在食品、医 药、化工等领域有广泛应用，如 利用酵母菌发酵生产酒精和面包 等。
生物转化
生物转化
微生物能够将一些不能被直接利用的物质转化为可被利用的物质，如将无机硫转化为硫 酸盐、废水中的重金属离子转化为沉淀物等。
微生物的多样性
01
02
微生物的形态结构与功能
2．螺旋菌 菌体有多个弯曲，
回转呈螺旋状。如小螺菌 （Spirillum minor）。
（四）特殊形态
柄细菌、肾形菌、臂微菌、网格硫细菌、贝日阿 托氏菌(丝状)、具有子实体的粘细菌、三角形、方形 等特殊形态的细菌。
（五）异常形态
异常形态中依据生理机能的不同分： 畸形：化学或物理因素的刺激 衰颓形：培养时间过久，细胞衰老，养分缺乏
（二）杆菌(Bacillus)
菌细胞呈杆状的细菌称为杆菌。
长杆菌:(长:宽>2） 杆菌: (长:宽=2） 短杆菌: (长:宽<2） 两端呈钝圆状或半圆状: 两端呈平截状或称刀切状: 菌体一端膨大(棒状杆菌)。 杆菌在培养条件下
有的呈单个存在，如大肠杆菌（Escherichia coli，E.coli）； 有的呈链状排列，如枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）； 有的呈栅状排列或“V”排列，如棒状杆菌（Corynebacterium).
ห้องสมุดไป่ตู้
第一节 细菌（Bacteria）
细菌是一类个体微小、形态简单，具有细胞壁、 靠二分裂繁殖的单细胞原核微生物。 在自然界中细菌是分布最广、数量最多的一类生 物，并与食品关系最为密切。是食品理论、工业发酵 和酿造研究的主要对象，也是导致食品腐败的主要类 群。
第一节 细菌（Bacteria）
一、细菌的基本形态 二、细菌的大小 三、细菌细胞结构及其功能 四、细菌的繁殖及其菌落形态特征 五、食品中常见的细菌
一、细菌的基本形态及空间排列
细菌的基本形态有球状、杆状和螺旋状,
分别被称为球菌、杆菌和螺旋菌。各类 群基本形态比较稳定。菌体细胞形态和 排列具有种的特异性，是进行分类的依 据之一。
微生物生理学复习题-罗立新(研究生研一课程)
《微生物发酵生理学》复习思考题第一章绪论1. 微生物生理学的研究和应用对当今人类社会可持续发展有何重要意义？解决人类生存和发展面临的主要问题，实现可持续发展，在很大程度上要依靠生物科学与技术，包括微生物发酵生理学来解决。
（1）粮食与农业问题：微生物的活动使得土壤具有生物活性性能，推动着自然界中最重要的物质循环，并改善着土壤的持水、透气、供肥、保肥和冷热调节的能力，有助于农业生产。
在农业生产过程中，农作物的防病、防虫害也与微生物的生理活动密切相关。
另外，农产品的加工、贮藏，实际上很多是利用有益的微生物作用或是抑制有害微生物危害的技术。
随着科技学技术的发展，微生物发酵生理学与农业科学之间的关系必将越来越密切。
（2）资源与能源问题：由于微生物发酵具有代谢产物种类多、原料来源广、能源消耗低、经济效益高和环境污染少等特点，故必将逐步取代目前需高温、高压、能耗大和“三废”严重的化学工业。
（3）环境保护问题：微生物是有机废水污染物和有毒化合物和强有力的分解者和转化者，起着环境清道夫的作用。
（4）医药与健康问题：防治各种传染病的主要手段是各种微生物产生的药物，尤其是抗生素；此外，一大批与人类健康、长寿有关的生物制品，例如疫苗、菌苗和类毒素等均是微生物的产品；基因工程菌将形成一批强大的工业生产菌，特别是药物的生产将出现前所未有的新局面。
在新世纪人类将进一步去征服癌症、艾滋病以及其他特殊的疾病，为人类的生存、健康和可持续发展作出更大的贡献。
第二章微生物细胞的结构与功能1. 试比较原核生物与真核生物的异同。
微生物细胞结构上有两种基本的形式，即原核细胞和真核细胞。
原核生物包括细菌、放线菌、蓝细菌、古生菌、支原体、立克次体和衣原体等。
真核生物包括酵母菌、霉菌、藻类和原生动物等。
原核细胞与真核细胞的最重要区别在于核的结构，原核细胞缺乏核膜或核被膜，而仅由一环状DNA分子形成核区或拟核裸露游离在细胞质中；真核细胞有一个真正的核，这是包围在核膜内的一个结构，其中有含有遗传物质的染色体。
第三章微生物细胞的结构与功能(沈萍版)解析
经脱色、复染后菌体呈红色 含量低，占细胞壁干重的5～
20% 1-2层,疏松 10nm左右(其中外壁层约 8nm),多层 无 含量较高（分布在外壁层） 含量较高（分布在外壁层） 不敏感 不敏感 紧密
革兰氏染色
革兰氏染色的原理
• 革兰氏阳性菌由于细胞壁较厚，肽聚糖层 次多交联紧密，用乙醇脱色时，因失水网 孔收缩，加之其细胞壁不含类脂，不会因 乙醇溶解类脂产生细胞壁的漏洞，因此结 晶紫和碘的复合物被牢牢留在了壁内，使 细胞仍为紫色。
2、革兰氏阴性细菌细胞壁结构
特点：肽聚糖层很薄（仅2~3nm），在肽聚 糖层外还有一个外膜，成分较复杂， 整个壁厚度较G+菌薄，机械强度较G+ 菌弱。由2层壁组成。
格兰氏阴性菌肽聚糖层的特点（以大肠杆菌为例）：
1. 肽聚糖层薄（2~3nm）； 2. 四肽尾的第三个不是L-Lys，而是内消旋二 氨基庚二酸
3）决定G-表面抗原；4）噬菌体受体位点。 5） 有控制物质进出细胞的屏障功能。
钙离子是维持LPS稳定性所必需的。
脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)
沙门氏菌属脂多糖中的类脂A结构
外膜蛋白
• 镶嵌在脂多糖和磷脂层外膜上的蛋白。有 20余种，大多数功能还不清楚。 脂蛋白 孔蛋白
周质空间
表 肽聚糖分子中的四种主要肽桥类型
类型 甲肽尾上连接点
肽桥
乙肽连接点
例
I
第四氨基酸
-CO.NH-直接相连 第三氨基酸 E. coli (G-)
II
第四氨基酸
III
第四氨基酸
IV
第四氨基酸
-(Gly)5 -(肽尾)1~2-D-Lys-
第三氨基酸 S. aureus (G+) 第三氨基酸 M. luteus (G+) 第二氨基酸 C. poinsettiae(G+)
第三章 微生物的结构与功能2-1
5.气泡（gas vacuoles）： 泡囊状内含物，内中充满气体，内有数排柱形 小空泡，外为蛋白质膜包裹。具有调节细胞比重， 使其漂浮在水中，借以获取光能、氧和营养物质。 主要存在于多种蓝细菌中。鱼腥蓝细菌属 顶孢蓝细菌属
(四) 核区（nuclear region）
核 区 又 称 原 核 （ prokaryon ） 或 拟 核 （nucleoid），指原核生物所特有的无核膜结构、无 固定形态的原始细胞核。 一般一个，但快速复制的微生物中可能有几个。
(五) 糖被（glycocalyx） 糖被是某些细菌在一定营养条件下 向胞外分泌出厚度不定的胶粘状物质包 被于细胞壁的外表，此称为糖被。
如何观察？？
糖被类型：
1. 包 裹 在 单 个 细 胞 壁 上 有 固 定 层 的 糖 被 称 荚 膜 （capsule） 2.如果糖被很薄的称微荚膜（microcapsule） 3. 呈松散状态、未固定的的糖被称 粘液层（ slime layer） 4.包裹几个细胞或一群细的菌胶团 （zoogloca动胶菌 属）
3. 液态镶嵌模型(fluid mosaic model)
（1）膜的主体是脂质双分子层； （2）脂质双分子层具有流动性； （3）整合蛋白因其表面呈疏水性，故可“溶”于脂质双分子层 的疏水性内层中； （4）周边蛋白表面含有亲水基团，故可通过静电引力与脂质 双分子层表面的极性头相连；
（5）脂质分子间或脂质与蛋白质分子间无共价结合；
细胞质组成: 水分：约80％ 核糖体：由50S大亚基和30S小亚基组成 各种化合物：如基质成分、储藏物中间代谢物、营养 物和大分子等 细胞内含物（ inclusion body ）： 细胞质内形状较大的 颗粒状构造称为内含物， 如类囊体、羧酶体、气泡或 伴孢晶体等
微生物的结构和功能
微生物的结构和功能微生物是一类极其微小的单细胞或多细胞生物，常见于各种环境中，包括水体、土壤、食品以及动植物体内等。
微生物的种类繁多，包括细菌、病毒、真菌、藻类等，阅读此文，我们将对微生物的结构和功能有一个全面的了解。
微生物的结构微生物的结构即将微生物各组成部分进行分解和描述。
微生物可以分为细菌、病毒、真菌、藻类等不同的类别，每种微生物的结构也各不相同。
1. 细菌的结构细菌是单细胞的微生物，一般由细胞壁、细胞膜、胞质、核糖体等组成。
其中细菌细胞壁是细菌独有的组成部分，分为革兰氏阳性和革兰氏阴性两种类型，其主要成分是多糖和肽类物质。
细菌细胞膜负责细胞内外环境的物质交换，是细胞内积累物质的主要区域，其内部含有许多蛋白质和脂质。
细菌胞质则是细菌的细胞内部主要功能区，也是细菌内部的主要代谢处所，其中含有许多基因和酶类物质。
2. 病毒的结构病毒不是真正的细胞，没有细胞结构和基因组，它是由蛋白质和核酸组成的粒子。
病毒的结构分为四部分，分别是外壳、内壳、膜和核酸。
外壳是由蛋白质构成，负责保护病毒内核酸免受物理和化学攻击，同时也是病毒对宿主细胞的侵染方式的重要组成部分。
内壳是维持病毒核酸完整的重要结构，一般由蛋白质组成，同时内壳的构成也很复杂，其公认的大约由五至八种不同蛋白质构成。
病毒膜负责将病毒存储在病原体之间并启动病毒的侵染过程。
核酸则是病毒传输的基本遗传物质，通常由单链或双链核酸组成。
3. 真菌的结构真菌由细胞膜、细胞壁、核酸和原生质体组成。
真菌的细胞膜的含脂质量高于其他微生物，其中含有能够与胞外环境相互作用的物质。
在真菌细胞壁中，其主要构成物质为葡聚糖，其含量达到菌体干重的一半以上。
真菌的核酸是其生存的基本机器，可以负责各种基因转录和翻译。
真菌中的原生质体则主要承担代谢活动，其中含有不同的细胞器和酶，包括线粒体、内质网、核糖体、溶酶体等等。
4. 藻类的结构藻类是一类植物，分为单细胞和多细胞生物。
藻类的结构主要由细胞壁、细胞膜和细胞核组成。
微生物学教案第三章微生物细胞的结构与功能
微生物学教案第三章微生物细胞的结构与功能微生物细胞的结构与功能在有细胞构造的微生物中，按其细胞，尤其是细胞核的构造和进化水平上的差别，可把它们分为原核微生物和真核微生物两个大类。
近年来正在越来越深入研究的古细菌（archaebacteria）或古生菌（archaea），尽管其在进化谱系上与真细菌（eubacteria）和真核生物相互并列，但其在细胞构造上却与真细菌较为接近，同属于原核生物。
因此，有关古生菌细胞构造和功能的内容，拟放在原核微生物一节中加以讨论。
第一节原核微生物原核微生物是指一大类细胞核无核膜包裹，只有称作核区(nuclear region)的裸露DNA的原始单细胞生物，包括真细菌和古生菌两大群。
真细菌的细胞膜含由酯键连接的脂类，细胞壁中含特有的肽聚糖（无壁的枝原体除外），DNA中一般没有内含子（但近年来也有例外的发现）。
细菌、放线菌、蓝细菌、枝原体、立克次氏体和衣原体等都属于真细菌。
以下就以最常见的细菌作主要代表详细阐述原核生物细胞的各部分构造和功能。
细菌细胞的模式构造见图3-1。
其中把一般细菌都有的构造称一般构造，而把部分细菌具有的或一般细菌在特殊环境下才有的构造称为特殊构造。
图3-1 细菌细胞构造模式图一、细胞壁细胞壁（cell wall）是位于细胞最外的一层厚实、坚韧的外被，主要由肽聚糖构成，有固定细胞外形和保护细胞等多种生理功能。
通过染色、质壁分离（plasmolysis）或制成原生质体后再在光学显微镜下观察，可证实细胞壁的存在；用电子显微镜观察细菌超薄切片等方法，更可确证细胞壁的存在。
细胞壁的主要功能有：①固定细胞外形和提高机械强度，从而使其免受渗透压等外力的损伤。
例如，有报道说大肠杆菌（Escherichia coli）的膨压(turgor)可达2微生物细胞的结构与功能个大气压（相当于汽车内胎的压力）；②为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需。
失去了细胞壁的原生质体，也就丧失了这些重要功能；③阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物质（分子量大于800）进入细胞，保护细胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物质的损伤；④赋予细菌具有特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。
第三章微生物细胞结构及功能
2. 细胞质(cytoplasm )和内含物( inclusion body)
细胞膜内除核质体外的一切半透明、胶状、颗 粒状物质可总称为细胞质。其主要成分有：核糖 体、贮藏物、各种酶类、中间代谢物及质粒等, 少数细菌还存在有类囊体、羧酶体、伴胞晶体或 气泡等。细胞质内形状较大的颗粒状构造为内含 物，包括各种贮藏物和气泡、羧酶体等。
A、组成：磷脂（占20~30％） 蛋白质（占50~70％）
B、鉴别：质壁分离，鉴别性染色或原生 质体破裂方法
细胞质膜
C、结构：1972年由辛格和尼科尔森 所提出的液态镶嵌模型即膜的主体 是脂质双分子层其具有流动性。脂 质双分子的疏水尾向内亲水头向外
细胞膜结构
A. 原核和真核细胞典型的细胞膜是由 脂质双分子层构成， 该图显示了磷 脂分子亲水端（褐色球）和疏水端 （黑色）的指向。
杆 状 的 大 肠 杆 菌
4、革兰氏染色机制
步骤：结晶紫初染，碘液酶染，乙醇或丙 酮脱色（关键步骤），沙黄（红色染料） 复染－－－革兰氏阳性紫红色；革兰氏 阴性红色。
原理：与肽聚糖和脂类的含量有关
G+ 菌：细胞壁厚，肽聚糖含量高，交 联度大，当乙醇脱色时，肽聚糖因脱 水而孔径缩小，故结晶紫-碘复合物 被阻留在细胞内，细胞不能被酒精脱 色，呈紫色。
外膜蛋白(outer membrrane protein)
指嵌合在LPS合磷脂层上的蛋白，有20余种。可分 为
基质蛋白－孔蛋白（通过孔的开闭可阻止抗生素进入） 外壁蛋白－外侧（与噬菌体的吸附或细菌素的作用有关）
脂蛋白－内侧（使外膜层牢固 嵌进肽聚糖层）
（3）周质空间
又称壁膜间隙。指外膜与细胞 膜之间的狭窄空间，呈胶状。 其中存在多种周质蛋白。
第三章微生物细胞的结构与功能ppt课件
1
mm。
生长迅速的细菌在核分裂之后
细胞往往来不及分裂,所以细
胞中常有2—4个核，而生长
缓慢的细菌细胞中一般只有
1—2个核，不在染色体复制
时期一般是单倍体。
质粒(plasmids)
细菌染色体外的共价闭合环状双链DNA分子．分 子量约为２—100×106D.携带1—100个基因, 一个 菌细胞可有一至数十个质粒。
➢原生质体：指在人为条件下，用溶菌霉除尽 原有壁或用青霉素抑制新生细胞合成后，仅 有一层细胞膜包裹着的圆球形渗透敏感细胞。
➢球状体：指还残留着部分细胞壁。
➢ 原体：是长期进化过程中形成，适应自然生 活条件的无细胞壁的原核生物。含甾醇
革兰氏染色法
• C.Gram于1884年 发明的一种鉴别不 同类型细菌的染色 方法
（3）磁小体
• 细菌类别：水生原核 微生物
• Fe3O4颗粒 • 功能：趋磁性，便于
觅食
(4)气泡
由蛋白质膜构成的充满气体的泡状物。有些细胞质中 含有几个或多个气泡。常见于光合细菌和水生细菌
功能：
■调节细胞比重，加大菌体的浮 力，借气泡漂浮能力，以使其 漂浮在合适的水层中，使无鞭毛 菌在合适的环境中生长。
（2）颗粒状内含物
颗 粒状内含物
气泡
储藏物
羧酶体
碳源及能源类
聚-β -羟基丁酸 硫粒 糖原
氮源类 藻青素
磷源类 异染粒
①聚-β-羟基丁酸（poly-β-hydroxybutirate，PHB）
许多好氧菌和光合厌氧菌都含 有聚β－羟丁酸颗粒。
聚β－羟丁酸颗粒是许多细菌 细胞质内常含有的碳源类储藏 物。PHB不溶于水,易被脂溶性 染料(如苏丹黑)着色。
微生物细胞结构与功能
4、古生菌的细胞壁
化学成分差异较大，无真正的肽聚糖。 盐球菌属组分是糖蛋白，蛋白质中氨基
酸主要是酸性Aa，可平衡环境中Na+。 少数产甲烷菌的组分是蛋白质，有的是不 同蛋白质，有的是同种蛋白的多聚体。
5、细胞壁缺陷细菌(细胞壁缺乏或缺损的各种细菌统称) 形成条件：细胞壁中肽聚糖结构受理化或生物因素 的直接破坏或合成抑制而形成； 生物学特性：形态多形性；染色革兰阴性；培养高 滲培养基；菌落油煎蛋样。 自发缺壁突变：L型细菌 实验室中形成 缺壁 细菌 人工方法去壁 部分去除：球状体 自然界长期进化中形成：支原体
革兰氏阴性菌
结构：三维多层网状结构，但结构层次明显，分为内 壁层、外壁层。 组成：内壁层：肽聚糖层，厚约2～3nm。外壁层可分 为内、中、外三层：最外层为脂多糖层，中间为磷脂 层，内层为脂蛋白层。
脂多糖：革兰氏阴性细菌细胞壁外层的主要成分， 也是革兰氏阴性细菌细胞壁中独有的成分。
脂多糖（Lipolysaccharide)的组成
2、细胞质（cytoplasm）及内含物
（1）细胞质 细胞质是质膜包围的除核区外的半透明、胶状物 总称；包括贮藏物(reserve granule)；磁小体 (megnetosome)；羧酶体(carboxysome)；气泡(gas vocuoles)；质粒(circular covalently closed DNA) 等。 组成：水、蛋白质、核酸、脂类、少量糖和无机盐。 功能： ①细菌的内在环境，具有生命活动所具有的各 种特征。②含有各种酶系统，使细胞与周围不断进行 新陈代谢作用。
O—特异侧链 核心多糖
R1、R2一般为3—羟基豆蔻酸 R可有3种：月桂酸基 棕榈酸基 豆蔻酰豆蔻酸基
脂多糖功能
①是革兰氏阴性细菌致病物质－内毒素的物质基础；
微生物细胞的结构与功能
脂多糖
功能： A、类脂A是革兰氏阴性菌致病物质—内毒素的
物质基础； B、吸附阳离子以提高其在细胞表面浓度的作用； C、结构多变，决定了革兰氏阴性菌细胞表面抗
原决定族的多样性； D、是许多噬菌体在细胞表面的吸附受体； E、具有控制某些物质进出细胞的部分选择性屏
障功能；
(3)G+ 细菌与G -细菌细胞壁的比较
➢ 维持菌体固有的形态 ➢保护细菌抵抗低渗环境,防止酶解 ➢参与菌体内外的物质交换 ➢菌体表面带有多种抗原分子，可诱 发机体的免疫应答。 ➢与运动有关
革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌 细胞壁的化学组成和结构不同
a .革兰氏阳性菌的细胞壁结构
主要成分： 肽聚糖peptidoglycan 磷壁酸teichoic acids
Procedures of Gram Staining
甲菌 初染
媒染
脱色
复染 G+
乙菌 结晶紫
碘液
95%乙醇
复红 G-
显微镜下菌体呈红色者为革兰氏染色阴性 细菌(常以G-表示)，呈深蓝紫色者为革兰 氏染色阳性反应细菌(常以G+表示)。
齐 -尼 (Ziehl- Neelsen) 抗酸染色法
• 抗酸染色法(acid-fast stain) ：以5％石炭 酸复红加温染色，再用3％盐酸酒精脱色，然 后用美蓝复染，则分枝杆菌呈红色，其他细菌 和背景物质为蓝色。
figure 26-22.jpg
Figure 26.22
Figure 26.22
基本结构 3 中 体(mesosome)
中体：是部分细胞膜内陷、折叠、卷曲形成的囊状 物，多见于革兰阳性菌。其功能类似于真核细胞的 线粒体，其中酶系发达，是能量代谢的场所。
2章 真核微生物的细胞形态、结构和功能_
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（2）染色体外DNA
①线粒体DNA 量呼吸酶。 是双链DNA，编码大
② 2µm质粒DNA 于1967年在酿酒酵 母（ S.cerevisiae ）中发现的。
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2µm质粒DNA的特点：
①位于细胞核中，每个单倍体核含有60个 质粒DNA。 ②是双链环状DNA，约6300bp。 ③ 一般不能整合到染色体上。 ④ 所携带的基因只与酵母的重组、复制有 关。尚不知其有表型性状。 在基因工程中可作为酵母菌克隆外源DNA 的载体。
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（5）液泡 在成熟的酵母细胞中存在着一个由单层 膜包围的大液泡。 含有糖类、脂类、氨基酸、盐类等，此 外还含有RNA酶、酯酶和蛋白酶等。 可能起着贮存营养物质和水解酶的作 用。
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一
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（三）繁殖方式 1. 无性繁殖 （1） 芽殖 是酵母的主要繁殖方式。 在成熟酵母细胞表面，向外突出形成一 个小芽，称为芽体，复制的核和原生质由 细胞进入芽体，当芽体长到一定程度，两 个细胞之间形成横壁，随后脱离母细胞， 成为独立新个体。 在母细胞上留下一个“芽痕”，在子细 胞上相应地方留下一个“蒂痕”。
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酵母细胞壁的模式构造
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2.细胞膜
由磷脂双分子层构成。 中间嵌有甾醇和蛋白质，各种甾醇中尤 以麦角甾醇居多。
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3.细胞核及染色体外DNA
（1）细胞核 每个细胞通常只有1个核，但也有含有 2个核或者甚至多个核。 由核膜、染色质、核仁和核基质组成。
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核膜 ：双层核膜包被细胞核，膜上有许多 核孔，是细胞核与细胞质物质交换的通道。 染色质：基本单位是核小体，它是由DNA 与组蛋白结合而成。当细胞进行有丝分裂 或减数分裂时，染色质经折叠浓缩形成染 色体，酿酒酵母单倍体有17条染色体。
微生物作业及答案
微生物作业及答案第一章绪论1、什么是微生物？它包括哪些类群？答：微生物：一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。
类群：原核类：细菌（真细菌、古细菌），放线菌，蓝细菌，支原体，立克氏体，衣原体等；真核类：真菌（酵母菌，霉菌，蕈菌），原生动物，显微藻类；非细胞类：病毒，亚病毒（类病毒，拟病毒，朊病毒）。
2、微生物有哪五大共性？其中最基本的是哪一个？为什么？答：五大共性：体积小，面积大；吸收多，转化快；适应强，易变异；分布广，种类多；生长旺，繁殖快。
最基本的是体积小，面积大；原因：微生物是一个突出的小体积大面积系统，从而赋予它们具有不同于一切大生物的五大共性，因为一个小体积大面积系统，必然有一个巨大的营养物质吸收面、代谢废物的排泄面和环境信息的交换面，故而产生了其余四个共性。
巨大的营养物质吸收面和代谢废物的排泄面使微生物具有了吸收多，转化快，生长旺，繁殖快的特点。
环境信息的交换面使微生物具有适应强，易变异的特点。
而正是因为微生物具有适应强，易变异的特点，才能使其分布广，种类多。
3、为什么说巴斯德和柯赫是微生物学的奠基人?答：巴斯德的功绩：彻底否定了自然发生说；证实发酵由微生物引起；免疫学——预防接种；发明巴氏消毒法；科赫的功绩：发明培养基并用其纯化微生物等一系列研究方法的创立；证实炭疽病因——炭疽杆菌，发现结核病原菌—结核杆菌；科赫法则；巴斯德和柯赫的杰出工作，使微生物学作为一门独立的学科开始形成，并出现以他们为代表而建立的各分枝学科。
使微生物学的研究内容日趋丰富。
4、用具体事例说明人类与微生物的关系。
答：生产方面，它们在土壤物质转化和促进植物生长有着极为重要的作用，例如根瘤菌，圆褐固氮菌都是将氮元素活化，让植物来利用的微生物。
微生物还可在应用在生物工程方面。
用酵母菌酿酒，用乳酸菌制酸奶，用毛霉制腐乳。
还可以制造生物杀虫剂，如苏方金杆菌，日本金龟子芽胞杆菌，这些细菌对人畜无害，而对昆虫有害，是一种比较绿色的杀虫剂。
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G+菌与G-菌肽聚糖单体的异同：
其区别为: 1、四肽上的第三个氨基酸不同,G+菌为赖氨酸；G-菌
为内消旋二氨基庚二酸。 2、肽间桥不同：G+菌为甘氨酸五肽；G-菌为肽键。
古细菌假肽聚糖的单体结构
• 磷壁酸的结构与功能 磷壁酸是G+菌细胞壁中的特有成份。磷壁酸主要
有两种：一种是甘油磷壁酸；一种是核糖醇磷壁酸。 甘油磷壁酸
核糖醇磷壁酸
磷壁酸的主要功能：
1、因带负电荷，故可与环境中Mg2＋等阳离子结合，提 高这些离子的浓度，以保证细胞膜上一些合成酶维持 高活性的需要；
2、保证革兰氏阳性致病菌（如A族链球菌）与其宿主间的 粘连（主要为膜磷壁酸）；
3、赋于革兰氏阳性菌以特异的表面抗原； 4、提供某些噬菌体以特异的吸附受体。
脂多糖分子结构由三部分组成：
类脂A：2个N－乙酰葡糖胺及5个长链脂肪酸
3个2－酮－3－脱氧辛糖酸（KDO）
内核心区
LPS 核心多糖区
3个 L－甘油－D－甘露（Hep）
外核心区: 5个己糖（Hex）,包括葡糖胺、半乳糖、 葡萄糖
O－侧链: 多个4Hex单位, 内含半乳糖、鼠李糖、甘露糖、阿比可糖(Abq)
的渗透压，G-菌可抵御5～10个大气压的渗透压）；
4、为正常细胞的分裂所必需； 5、阻挡有害物质进入； 6、与细菌的抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性关。
（二）细胞膜
细胞膜是外侧紧贴细胞壁而内侧包围原生质的一层 柔软而富有弹性的半透性膜。
脂类： 占20～30% 细胞膜的化学组成主要是
蛋白质：占60～70%
2、胞壁酸上的四肽(L - Ala - D - Glu - L - Lys - D - Ala) 3、两四肽间的肽间桥。
聚肽糖的单体分子结构:
聚肽糖的单体构成了大分子网状化合物:
G+菌的肽聚糖的分子结构交联度高，肽聚糖层厚,如 枯草杆菌网状分子有40层。而G-菌的交联度低,肽聚糖层 薄，如大肠杆菌仅由1～2
细胞质中有如下重要的内含物: 1、质粒；2、核糖体； 3、藏颗粒(碳素储藏颗粒、氮素储藏颗粒、磷素储藏颗粒)。
•质 粒
质粒是独立存在于细菌染色体外或附加在染色体 上的遗传物质。它由一共价闭合环DNA分子组成。
目前在细菌中发现的质粒有如下种类：
1、接合质粒（F因子） 2、抗性质粒（R因子） 3、降解质粒 4、细菌素质粒（col因子） 5、致瘤质粒 6、共生固氮质粒
质粒具有如下特点：
1、可以自发或用人工诱变的方法消除； 2、能自我复制，稳定的遗传； 3、没有质粒的细菌不能自发的产生质粒,但可以通过
转化、转导或接合作用的转移获得质粒； 4、质粒可以携带供体细胞的DNA转移。
质粒的功能： 1、质粒控制细菌的某一遗传状 2、可作为基因转移的载体
• 核糖体
壁磷壁酸 膜磷壁酸
肽聚糖-内壁层 脂多糖 G- 脂蛋白 类脂 蛋白质 孔蛋白
外壁蛋白
外壁层
• 肽聚糖的结构 肽聚糖是由组成肽聚糖的单体聚合而成的大分子网状化 合物。 肽聚糖的单体 结构如图：
肽聚糖的单体由 三部分组成：
1、N-乙酰葡萄糖胺(G)和N-乙酰胞壁酸(M)通过β -1.4键连接的双 糖。
微生物细胞的结构与功能 (2)
第一节 原核细胞的构造
细菌细胞的构造
基本构造: 细胞壁；细胞膜；细胞核；核糖体；颗粒状内含物 特殊构造: 质粒；间体；荚膜；芽胞；鞭毛与菌毛
（一）细胞壁
•G＋细菌与G-细菌细胞壁结构如下图
G＋菌：
G-菌：
• G＋细菌与G-细菌细胞壁的化学组成
肽聚糖 G+ 磷壁酸
多糖
LPS结构如下图：类脂A是G-细菌的毒性中心
• 脂多糖的功能
1、是革兰氏阴性细菌致病物质—内毒素的物质基础；
2、与磷壁酸相似，也有吸附Mg2+和Ca2+等阳离子以提高 这些离子在胞表面浓度的作用；
3、由于LPS结构的变化，决定了革兰氏阴性细菌细胞表 面抗原决定簇的多样性，据统计（1983），国际上已 报道过的根据LPS的结构特性而鉴定过的Salmonella （沙门氏菌属）的表面抗原类型多达2107个；
（五）间 体
间体是细菌细胞膜内陷而成的一种层状、管状或囊 状物。一般位于细胞分裂部位或其邻近部位。常见于G+ 菌, 在有些G-细菌中不明显。
间体主要功能：促进细胞间隔的形成并参与遗传物 质的复制。
间体参与DNA的复制：
（六）细胞质及内含物
包围在细胞膜内的物质称为细胞质，由于ห้องสมุดไป่ตู้胞核是细 菌细胞的重要结构成分，因此细胞质通常是指细胞膜包围 的除细胞核以外的物质。
通过同位素放射显影技术和电子显微镜的超薄切片观 察，细菌的细胞核含有丝状物资，没有膜包围。丝状物质 由双链 DNA分子折叠缠绕而成。丝状物质拉直后，其长度 为细胞的若干倍。
如：E.coli 细胞长约2um，DNA拉直后其长为1100～1400um。
细胞核：
细菌细胞核的功能：它是细菌生长、新陈代谢、 遗传变异的控制中心。
4、是许多噬菌体在细胞表面的吸附受体。脂多糖要维持其 结构的稳定性需要足量Ca2+的存在。如果用螯合剂去除 Ca2+，LPS就解体。这时，G-细菌的内壁层肽聚糖就暴 露出来，因而就可被溶菌酶所水解。
• 细菌细胞壁的功能 1、固定细胞外形； 2、为鞭毛运动提供支点； 3、保护细胞免受外力的损伤（G+菌可抵御15～25个大气压
• 细胞膜的结构
细菌的细胞膜由两层磷脂分子组成，磷脂疏水端两两相 对，亲水的头部向外，蛋白质嵌入磷脂双分子层中或分布在 磷脂双分子层的内外表面。
真细菌细胞膜的磷脂分子结构如下图：
古细菌细胞膜的结构
古细菌细胞膜植烷基甘油醚的结构
古生菌甘油醚 醚键
•细菌细胞膜的功能
1、控制内外物质的运送、交换； 2、维持细胞内正常渗透压的屏障； 3、合成细胞壁各种组分（LPS，肽聚糖，磷壁酸）
和荚膜大分子的场所； 4、进行氧化磷酸化和光合磷酸化的产能基地； 5、许多酶和电子传递链的所在部位； 6、鞭毛着生点并为其运动提供能量。
（三）壁膜间隙 G+ 、G-壁膜间隙：
壁膜间隙的功能：含有水解酶，结合蛋白，化学受体。
（四）细胞核
细菌细胞核又称原核、拟核或细菌染色体。它位于细 胞质内，没有核膜、核仁。核没有固定的形态，细菌细胞 核的化学成分为双链DNA，没有组蛋白。