微生物学(PPT格式课件)第一章 原核

真细菌菌磷脂的分子结构 O R
O
1CH 2
O C O O C
2CH
O P O 3CH2 OH 甘油-3-磷酸 长链脂肪酸
古生菌磷脂的分子结构
1CH 2
O C O C
O R O P O OH
2CH 3CH
2
(3)细胞质（cytoplasm） 细胞质（ 细胞质 ）
• 被细胞膜包围着的除核区以外的一切半透明、胶 状、颗粒状物质的总称。 主要成分 • 水（约为80%） • 核糖体 • 细胞内含物
肽桥
G
M
+细菌和G-细菌细胞壁的比较 G 细菌和
特征 单体交联度 细胞壁 肽聚糖网层 肽聚糖含量 类脂物质 磷壁酸 外膜 结构
革兰氏阳性细菌 紧密 厚，20～80nm 多，可达50层 多（占胞壁干重50～80%） 有 + — 三维空间（立体结构）
革兰氏阴性细菌 疏松 薄，5～10nm 少，1～3层 少（占胞壁干重10～20%） 有且含量多 — + 二维空间（平面结构）
古生菌的细胞壁结构
在古生菌中除Thermoplasma（热原体 属)无细胞壁外，其他都具有与真细菌功能 相似的细胞壁，然而细胞壁的成分与真细 菌差别甚大，已知的一些古生菌细胞壁中 没有真正的肽聚糖，而是由多糖（假肽聚 糖）、糖蛋白或蛋白质构成。
甲烷杆菌属（ 甲烷杆菌属（Methanobacterium）的细胞壁 ）
细胞壁厚； 细胞壁厚； 化学成分简单（ 肽聚糖和磷壁酸组成 组成） 化学成分简单（由肽聚糖和磷壁酸组成）； • 肽聚糖(Peptidoglycan)的结构 肽聚糖(Peptidoglycan) (Peptidoglycan)的结构 • 真细菌细胞壁中的特有成分； 真细菌细胞壁中的特有成分； • 由大量小分子单体聚合而成； 由大量小分子单体聚合而成； • 单体组成 – 双糖单位
Morphology of a grampositive bacterial cell
5）古生菌的细胞膜 ）
与细菌细胞膜的不同
• 疏水尾由长链烃 长链烃组成（异戊二烯的重复单位—— 长链烃 四聚体植烷）； • 亲水头与疏水尾通过醚键 醚键连接； 醚键 • 膜的结构有单分子层或单、双混合膜； • 甘油分子的C3位上连接的基团（R）与细菌和真核 生物不同； • 含有多种独特的脂类（细菌红素、番茄红素、α、 β胡萝卜素、视黄醛等）。
革兰氏染色法
革兰氏染色的机制（P18） 革兰氏染色的机制
基于细菌细胞壁特殊化学组分基础上的一种 物理原因。
4）古生菌的细胞壁 ）
古生菌又称古细菌(Archaebacteria)，或 称古菌(Archaea)，是一个在进化途径上很早就 与真细菌和真核生物相互独立的生物类群 独立的生物类群，如 独立的生物类群 产甲烷菌(Methanobacterium)和大多数嗜极菌 (Extremophile)。
L-Glu
A G
5）缺壁细菌(Cell wall deficient bacteria)
自发缺壁突变：L型细菌 实验室中形成
缺 壁 细 菌
彻底除尽：原生质体 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
(2)细胞膜（cell membrane） 细胞膜（ 细胞膜 ）
1)定义 定义
• 紧贴在细胞壁内侧的一层由磷脂 蛋白质 磷脂和蛋白质 磷脂 蛋白质组成的柔 软、富有弹性的半透性薄膜； 半透性薄膜； 半透性薄膜 • 不含甾醇； 不含甾醇；
第一章 原核生物
（Procaryotes） ）
指一大类细胞核无核膜包裹,只存在称作核区 的裸露DNA的原始单细胞生物。包括真细菌 和古生菌两大类。 根据外表特征把原核生物分为六种类型
• 细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体、 衣原体。
第一节 细菌
细菌的定义 细菌与人类的关系
一、细胞的形态构造及其功能
革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌的 细胞壁结构和成分间的差别导致：
染色反应不同； 染色反应不同 形态、构造、化学成分、 形态、构造、化学成分、生理生化和致 病性等的不同； 病性等的不同； 革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌一系 列生物学特性的比较（P16） 列生物学特性的比较
3）革兰氏染色的方法和机制 ）
（一）形态和染色
• 1.形态 • 球形 • 杆形 • 螺旋形 • 其它形状 – 丝状 – 三角形 – 方形等
球菌(Sphericalcoccus)
杆菌 (bacillus)
肠道杆菌
棒状杆菌
螺旋菌（ 螺旋菌（spirilla）：弧菌、螺菌、螺旋体 ）
螺旋体
是一类细长、柔软、弯曲呈螺旋状、 是一类细长、柔软、弯曲呈螺旋状、运动活泼的单 细胞型微生物。 细胞型微生物。 在生物学上的位置介于细菌与原生动物之间。 在生物学上的位置介于细菌与原生动物之间。在分 类学上由于更接近于细菌而归属在细菌的范畴。 类学上由于更接近于细菌而归属在细菌的范畴。
2)细胞膜的结构 细胞膜的结构 • 1972年Singer和Nicolson提出的液态镶嵌模型 • 其主要内容 —— P18
整合蛋白 周边蛋白 磷 脂 双 分 子 层 极性头 非极性尾
周边蛋白
3) 细胞膜的生理功能（P19） 细胞膜的生理功能（ ）
2003年美国科学家 年美国科学家彼得·阿格雷和罗德里克·麦金农获得了诺贝 年美国科学家 和 获得了诺贝 尔化学奖——表彰他们在细胞膜通道方面做出的贡献。 表彰他们在细胞膜通道方面做出的贡献。 尔化学奖 表彰他们在细胞膜通道方面做出的贡献
• 细胞质内一些形状较大的颗粒状构造，如贮藏物、羧 酶体、气泡等；
与真核生物不同 • 细胞质不流动 • 核糖体是70S • 内含物成分不同
羟丁酸（ 碳源及能源类： -β-羟丁酸（PHB） 聚 ） 贮藏物 细 胞 内 含 物 气泡
其功能是调节细胞比重，以使其漂浮在最适水层获 取光能、氧和营养物质。主要存在于蓝细菌中。
4）间体 ）
由细胞膜内褶形成的一种 囊状结构， 囊状结构，其内充满着层 状或管状的泡囊； 状或管状的泡囊； 多见于革兰氏阳性细菌， 多见于革兰氏阳性细菌， 每个细胞含一个至数个， 每个细胞含一个至数个， 革兰氏阴性细菌中不甚明 显； 着生部位可在表层或深层
表层与某些酶的分泌有关; 表层与某些酶的分泌有关 深层与DNA复制及细胞分裂 深层与 复制及细胞分裂 有关。 有关。
-细菌单体间的连接 G 单体间的连接
G+细菌和G-细菌肽聚糖单体结构的比较 细菌和 细菌肽聚糖单体结构的比较
M G M G
L-Ala D-Glu
肽桥
G-细菌肽聚糖 单体 D-Ala m-DAP D-Glu L-Ala
L-Ala D-Glu G+细菌肽聚糖
单体
m-DAP D-Ala
L-Lys (Gly)5 D-Ala
藻青素 氮源类 藻青蛋白
磷源（异染粒） 磁小体
存在于少数水生螺菌属和嗜胆球菌属等趋磁细菌中，它 有导向功能，即借鞭毛引导细菌游向最有利的泥、水界 面微氧环境处生活。 又叫羧化体，多存在于自养细菌中，在二氧化碳的固 定中起关键作用。
羧酶体
贮藏物的作用
它是微生物合理利用营养物质的一种调 节方式； 它 以多聚体的形式存在，有利于维持细 胞内环境的平衡，避免不适合的pH，渗 透压等的危害； 它在细菌细胞中大量积累，是重要的自 然资源。
PHB
sulfur globules
Polyphosphate granule
（4）核质体—核区、拟核、核基因组 ）核质体 核区、拟核、
定义
• 原核生物特有的无核膜包 裹、无固定形态的原始细 胞核。
结构— Feulgen或Giemsa染色
大型环状的双链DNA分子，一般不含蛋白质
功能
负载细菌遗传信息的物质基础。
第一个测定完成全基因组序列的独立 生活的生物是Haemophilus influenzae； ； 第一个测定完成全基因组序列的自养生 古生菌； 活的生物是古生菌 古生菌 第一个测定完成全基因组序列的真核生 物是Saccharomyces cerevisiae； ；
细菌、 细菌、古生菌与真核生物若干特性比较
（二）构造
一般构造 特殊构造
1.一般构造 一般构造
(1)细胞壁 细胞壁
• 定义
• 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，有固定外形和保护细胞等多 种功能。
• 功能（P12） 功能（ ）
细胞壁结构
G+ 和G-的细胞壁的构造不同
1) G+细菌的细胞壁结构（Staphylococcus aureus） 细菌的细胞壁结构 细胞壁结构（ ）
最小的细菌
• 纳米细菌（nanobacteria）
巨大芽孢杆菌 颤蓝菌属 大肠杆菌 肺炎球菌
嗜血流感菌 纳米细菌
3.染色 染色 3.染色 染色
抗酸性染色
检查抗酸细菌(如结核分支杆菌、麻风杆菌等) 的一种特殊染色法。 先以浓石炭酸复红加温初染，随即以盐酸、酒 精或硫酸脱色，最后用美蓝液复染。如属于抗 酸性细菌呈红色，如属于一般细菌呈蓝色。 其机理是分支杆菌等抗酸性细菌的细胞壁富含 脂质，能抵抗盐酸酒精的脱色，而染上红色的 外观。
• N-乙酰葡糖胺和 乙酰胞壁酸通过β-1，4糖苷键相 乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸通过 ， 糖苷键相 乙酰葡糖胺和 乙酰胞壁酸通过β 连接； 连接；
– 四肽尾 – 肽桥
• 甘氨酸五肽
G
M
β-1，4糖苷键 可被
D-Ala
单体间的连接
G M G M
NH
COOH
比较项目 核膜 膜脂结构 核糖体 起始子 操纵子 质粒 对氯、链霉素 对多烯类抗生素 生物固氮 叶绿素光合作用 细 菌 无 酯键连接 70S 甲酰甲硫氨酸 有 有 敏感 不敏感 能 有 古生菌 无 醚键连接 70S 甲硫氨酸 有 有 不敏感 敏感 能 无 真核生物 有 酯键连接 80S 甲硫氨酸 无 罕见 不敏感 敏感 不能 有