细菌细胞壁的结构和肽聚糖的合成共32页
细菌概述讲述课件
毒力变异 2.
(biànyì)（遗传性变异）
➢ 毒力增强：细菌战；细菌炸弹等。
➢ 毒力减弱(jiǎnruò)：有毒菌株长期在人工培养基上传 代培养，可使细菌的毒力减弱(jiǎnruò)或消失。
➢ 卡介苗(BCG)是有毒的牛分枝杆菌在含有胆汁的甘油、 马铃薯培养基上，经过13年、连续传230代，获得的一 株毒力减弱但仍保持免疫原性的变异株。
--细菌概述讲述
第三十页，共五十九页。
（三） 细菌的人工 培养 (réngōng)
1. 培养基：是由人工方法(fāngfǎ)培配置而成的，专 供微生物生长繁殖使用的混合营养物制品。
按其营养组成和用途分类：基础培养基、营养培养基、 选择培养基、鉴别培养基、厌氧培养基。
按其物理状态(zhuàngtài)分类：固体培养基、液体培养基、 半固体培养基。
第一节 细菌(xìjūn)的形态与结构
细菌：是属原核生物界的一种单细胞微生物。 一、 细菌的大小与形态(xíngtài) 二、 细菌的结构
--细菌概述讲述
第二页，共五十九页。
学习 目标 (xuéxí)
掌握细菌特殊(tèshū)结构的种类、功能及医学 意义
熟悉细菌细胞壁结构及功能、细菌大小与形 态
非遗传性变异：细菌在一定(yīdìng)的环境条件影响下产生的 变异，其基因结构未改变，称为表现型变异。易受到环 境因素的影响，凡在此环境因素作用下的所有细菌都出 现变异，而且当环境中的影响因素去除后，变异的性状 又可复原，表型变异不能遗传。
--细菌概述讲述
第三十七页，共五十九页。
1. 形态(xíngtài)结构的变异（非遗传性变异）
--细菌概述讲述
第三十一页，共五十九页。
固体(gùtǐ)培养基
组成细菌细胞壁的成分
组成细菌细胞壁的成分细菌细胞壁是细菌细胞的外层结构，起到保护细胞内部结构的作用。
它由多种成分组成，包括多糖、蛋白质和脂类等。
本文将从这些成分的角度来介绍细菌细胞壁的组成。
一、多糖多糖是细菌细胞壁的主要成分之一，它们包括肽聚糖和聚糖。
肽聚糖是由多种氨基酸残基组成的聚合物，其中最常见的是N-乙酰葡聚糖（N-acetylglucosamine）和N-乙酰穀聚糖（N-acetylmuramic acid）。
这些氨基酸残基通过β-1,4-糖苷键连接在一起，形成肽聚糖链。
聚糖是由多糖分子组成的聚合物，常见的有聚半乳糖和聚肌醇糖。
二、蛋白质蛋白质是细菌细胞壁的另一个重要成分，它们可以分为两类：结构蛋白和酶类蛋白。
结构蛋白主要负责细胞壁的稳定性和形状维持，常见的有MreB蛋白和FtsZ蛋白。
MreB蛋白形成细胞壁内的纤维骨架，维持细胞的形状。
FtsZ蛋白则参与细胞分裂过程中的细胞膜收缩。
酶类蛋白主要参与细胞壁的合成和修复，如转酰胺酶和肽聚糖合成酶等。
三、脂类脂类是细菌细胞壁的第三个重要成分。
细菌细胞壁中的脂类主要是脂多糖和磷脂。
脂多糖是由多糖和脂质组成的复合物，其中脂质的作用是增强脂多糖的稳定性和抗酶解性。
磷脂则是一种主要存在于细胞膜内层的脂质，它参与了细胞膜的合成和维护。
四、其他成分除了上述三类成分外，细菌细胞壁还含有其他一些成分。
例如，一些细菌细胞壁中含有酸性多糖，如乳酸和醋酸等。
这些酸性多糖能够增强细胞壁的酸耐受性和抗菌作用。
此外，细菌细胞壁中还含有一些离子和小分子物质，如钙离子和镁离子等。
这些离子能够与多糖和蛋白质形成稳定的结合，增强细菌细胞壁的稳定性和韧性。
细菌细胞壁是由多糖、蛋白质和脂类等多种成分组成的复合物。
这些成分相互作用，形成了一个坚韧而稳定的细胞壁结构，保护细菌细胞内部结构，同时起到了抗菌和酸耐受等功能。
对细菌细胞壁的研究有助于我们更好地理解细菌的生物学特性，为防治细菌感染提供理论基础。
细胞壁的合成和生物合成途径
细胞壁的合成和生物合成途径细胞壁是一种细胞外层的结构，为细胞提供了物质上的支持和保护，同时也起到了细胞形态和功能调节的作用。
在细菌、藻类、真菌和植物细胞中，细胞壁都具有不同的成分和结构。
细菌细胞壁的合成细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖，包括了N-乙酰葡糖胺和N-乙酰穀氨酸。
肽聚糖形成了连续的网状结构，覆盖在细菌细胞表面上。
肽聚糖由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰穀氨酸交替串联而成，在这个过程中，肽链不断地扩展，最后形成了连续的细胞壁。
细菌细胞壁的生物合成途径是一个比较复杂的过程。
肽链是由UDP-N-乙酰葡糖胺和UDP-N-乙酰穀氨酸这两种底物作用于肽聚糖合成酶而合成的。
在这个过程中，UDP-N-乙酰葡糖胺通过MurA, MurB, MurC, MurD, MurE五个酶途径转化成UDP-N-乙酰穀氨酸，然后与肽链发生反应。
细菌细胞壁的生物合成是靠着一系列的酶来合成的。
MurA, MurB, MurC, MurD, MurE五个酶合起来形成了一个叫做Mur原虫的合成系统。
这个系统具有高度的酶学复杂性，它们一起协同完成了UDP-N-乙酰葡糖胺和UDP-N-乙酰穀氨酸的合成，促进了肽聚糖的合成。
植物细胞壁的合成植物细胞壁基本上是由纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质和其他杂质等多种不同的成分组成，与细菌细胞壁的肽聚糖层有很大的不同。
在植物细胞中，细胞壁由原始质和次生质组成。
原始质由纤维素、半纤维素和内胶质三部分组成，次生质则是指矿化的硬化细胞壁。
植物细胞壁的生物合成途径是比较简单的。
在植物细胞中，纤维素由微粒体中的GlcT-I和GlcT-II酶合成，在合成过程中需要通过葡萄糖和UDP-Glc底物进行反应。
半纤维素的合成来源于葡萄糖苷酸，这个过程则是由A PomtA和Ce5Epimerase这两个酶协同完成的。
总结细胞壁的合成和生物合成途径是非常广泛和复杂的话题。
不同类型的细胞壁有不同的成分和结构，因此它们的生物合成途径也是不同的。
细菌细胞壁的结构和肽聚糖的合成
N-乙酰胞壁酸
ATP ADP
葡萄糖
葡萄糖-6-磷酸
Gln Glu 果糖-6-磷酸
乙酰CoA CoA
葡糖胺-6-磷酸
N-乙酰葡糖胺-6-磷酸
UTP PPi
N-乙酰葡糖胺-1-磷酸
N-乙酰葡糖胺-UDP
磷酸烯醇式丙酮酸 Pi NADPH NADP
N-乙酰胞壁酸-UDP
“Park”核苷酸 的合成
第二阶段：
CH3C=CHCH2(CH2C=CHCH2)9CH2C=CHCH2―OH
功能：除肽聚糖合成外还参与微生物多种细胞外多糖 和脂多糖的生物合成， – 如：细菌的磷壁酸、脂多糖，
细菌和真菌的纤维素，
肽聚糖单体的
合成
UDP
G - M - P - P -类脂
5 甘氨酰-tRNA
UDP- G
②
M - P - P -类脂
2. 革兰阳性菌细胞壁特殊组分---磷壁酸
膜磷壁酸 壁磷壁酸
3、 G-菌细胞壁特殊组分—外 膜(outer membrane)
外膜
脂质双层 脂蛋白 使脂质双层联结 于肽聚糖上 脂多糖 LPS
3. 革兰阴性菌细胞壁特殊组分 ---外膜层
脂多糖 (lipopolysaccharid,LPS
LPS主要功能有：①类脂A是G-细菌致病 性内毒素的物质基础；②与磷壁酸相似 ，也有吸附Mg、Ca等阳离子以提高这些 离子在细胞表面浓度的作用；③由于LPS 结构的变化，决定了G-细菌细胞表面抗 原决定簇的多样性；④是许多噬菌体在 细胞表面的吸附受体；⑤具有控制某些 物质进出细胞的部分选择性屏障功能。
细菌的细胞壁的结构和肽聚糖 的合成
主要内容
细菌的细胞壁的结构 肽聚糖的合成
医学免疫学：第一章 细菌的形态和结构
脂多糖(LPS)
LPS是Ｇ－菌的内毒素 类脂A：毒性部分 核心多糖：属特异性 特异多糖：种特异性
G+ 菌与G- 菌细胞壁的比较
细胞壁 强度 厚度
肽聚糖层数 肽聚糖含量
磷壁酸 外膜
革兰阳性菌 较坚韧
20-80nm 可多达50层 50%-80%
有 无
革兰阴性菌 较疏松
10-15nm 1-2层 5%-20% 无 有
5．质粒是细菌的 A 核质DNA B 胞质DNA C 核质RNA D 胞质RNA E 胞质核蛋白质 6．青霉素抗菌作用机制是 A 干扰菌细胞壁的合成 B 干扰菌细胞蛋白质的合成 C 破坏菌细胞膜通透性 D 破坏菌细胞核酸的代谢 E 干扰菌细胞器的合成
7.与接合有关的细菌的结构是：
A 微绒毛 B 普通菌毛 C 性菌毛
炭疽芽胞杆菌
肉毒梭菌
破伤风梭菌
形成条件：营养缺乏 保存全部生命必需物质 可发芽：1个芽胞→1个细菌→1个芽胞
细菌——繁殖体 芽胞——休眠体
芽胞的功能
鉴别意义：根据芽胞位置、大小等 抵抗力强。消毒灭菌是否彻底的标准 最可靠方法为高压蒸气灭菌 致病性：不直接引起疾病，发芽后形 成繁殖体后致病
芽胞的大小、形状、位置等随菌种而异，有重 要的鉴别意义
(一) 细胞壁 (Cell Wall)
位于菌细胞的最外层，包绕在细胞膜周围
1.细胞壁的功能
—保护细菌抵抗低渗环境，维持菌体形态 —参与菌体内外的物质交换 —决定菌体抗原性
(一) 细胞壁 (Cell Wall)
2.主要成分 用革兰染色法可将细菌分为两大类，即革 兰阳性菌和革兰阴性菌
共有组分
肽聚糖（粘肽）mucopeptide
肉毒梭菌
破伤风梭菌
细菌细胞壁的结构组成
细菌细胞壁的结构组成细菌是一类微小的单细胞生物，广泛存在于自然界中。
细菌细胞壁是细菌细胞的外部保护层，它不仅能提供细胞形状和结构的支持，还能保护细胞免受外界环境的侵害。
细菌细胞壁的结构组成与其功能密切相关，下面将详细介绍细菌细胞壁的组成和特点。
1. 基本结构细菌细胞壁主要由两个主要成分组成：胞壁多糖和胞壁蛋白。
胞壁多糖是细菌细胞壁的主要组分，包括肽聚糖和多聚糖。
肽聚糖是由N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰葡萄糖组成的聚糖链，通过肽链相互连接起来。
多聚糖是由N-乙酰葡萄糖和N-乙酰甘露糖组成的聚糖链，通过β-1,4-糖苷键连接起来。
胞壁蛋白则是通过共价键与胞壁多糖结合在一起，形成细菌细胞壁的网状结构。
2. 不同细菌的细胞壁结构细菌细胞壁的结构在不同的细菌中存在差异。
根据细菌细胞壁的特点，可以将细菌分为两类：革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌。
革兰氏阳性细菌的细胞壁结构相对简单。
其细胞壁主要由肽聚糖和多聚糖组成，肽聚糖链与多聚糖链交错排列形成网状结构。
此外，革兰氏阳性细菌的细胞壁中还含有大量的胞壁蛋白。
这种细胞壁结构使得革兰氏阳性细菌在革兰染色中会呈现紫色。
相比之下，革兰氏阴性细菌的细胞壁结构更加复杂。
革兰氏阴性细菌的细胞壁由内膜、外膜和中间的边缘层组成。
内膜是细菌细胞内部的脂质双层，外膜则是细菌细胞壁的外层保护层。
中间的边缘层主要由肽聚糖和多聚糖组成。
由于外膜的存在，革兰氏阴性细菌在革兰染色中会呈现红色。
3. 细菌细胞壁的功能细菌细胞壁具有多种重要功能。
细菌细胞壁能够提供细胞形状和结构的支持。
细菌细胞壁的网状结构能够保持细胞的形态稳定，使细菌能够适应不同的环境。
细菌细胞壁能够保护细胞内部免受外界环境的侵害。
细菌细胞壁的多聚糖和肽聚糖能够形成一个密实的屏障，阻止有害物质进入细胞。
细菌细胞壁还能够参与细菌的营养吸收和代谢过程。
细菌细胞壁上的一些蛋白质可以与外界环境中的营养物质结合，促进细菌的吸收和利用。
4. 细菌细胞壁与抗生素的关系细菌细胞壁的结构和功能对抗生素的作用具有重要影响。
细菌细胞壁主要成分
细菌细胞壁主要成分是肽聚糖,又称粘肽。
细胞壁的机械强度有赖于肽聚糖的存在。
合成肽聚糖是原核生物特有的能力。
肽聚糖是由n-乙酰葡萄糖胺和n-乙酰胞酸两种氨基糖经β-1.4糖苷键连接间隔排列形成的多糖支架。
在n-乙酰胞壁酸分子上连接四肽侧链，肽链之间再由肽桥或肽链联系起来，组成一个机械性很强的网状结构。
各种细菌细胞壁的肽聚糖支架均相同，在四肽侧链的组成及其连接方式随菌种而异。
一、每一个肽聚糖单体是由3部分组成：1.双糖单位：由N-乙酰葡萄糖胺（以G表示）和N-乙酰胞壁酸（以M表示其中是细菌中特有的一种糖类）。
以β-1，4糖苷键交替连接起来，构成肽聚糖骨架。
溶菌酶是一种可以作用于肽聚糖β-1，4糖苷键的分解酶，可将肽聚糖分解成许多N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸，从而破坏细胞壁的骨架，它广泛存在于卵清、人的泪液和鼻腔、部分细菌和噬菌体内。
2.短肽尾: 一般是由4个氨基酸连接成的短肽链连接在N-乙酰胞壁酸分子上。
在G+细菌如金黄色葡萄球菌中4个氨基酸是按L型与D型交替排列的方式连接而成的，即L-丙氨酸，D-谷氨酸，L-赖氨酸，D-丙氨酸在G细菌如大肠杆菌中为L-丙氨酸，D-谷氨酸，m-DAP(内消旋二氨基庚二酸)，D-丙氨酸。
两者的差异主要在第3个氨基酸分子上。
3. 肽桥:肽桥将相邻“肽尾”相互交联形成高强度的网状结构。
不同细菌的肽桥类型不同。
在G+细菌如金黄色葡萄球菌中肽桥为甘氨酸五肽，这一肽桥的氨基端与甲肽尾中的第4个氨基酸的羧基相连接，而它的羧基端则与乙肽尾中的第3个氨基酸的氨基相连接，从而使前后两个肽聚糖单体交联起来形成网状结构；在G-细菌如大肠杆菌中没有特殊的肽桥，其前后两个单体间的联系仅由甲肽尾的第4个氨基酸D-丙氨酸的羧基与乙肽尾第3个氨基酸m-DAP的氨基直接相连形成了较稀疏、机械强度较差的肽聚糖网套。
所知的肽聚糖有100多种，而不同种类的区别主要表现在肽桥的不同。
二、革兰氏阳性菌细胞壁特殊组分革兰氏阳性菌细胞膜厚，约20~80nm。
细菌细胞壁的结构组成
细菌细胞壁的结构组成细菌是一类微生物，其细胞壁是细菌细胞的重要组成部分，具有保护细胞、维持细胞形态和抵抗外界环境压力的重要功能。
细菌细胞壁的结构组成非常复杂，主要由多种化学物质组成，包括肽聚糖、肽聚糖交联骨架、脂多糖等。
下面将详细介绍细菌细胞壁的结构组成。
1. 肽聚糖肽聚糖是细菌细胞壁的主要组成成分之一，它是由多个葡萄糖和氨基酸残基通过肽键连接而成的长链聚合物。
肽聚糖分为两种不同类型：N-乙酰葡聚糖和N-乙酰胞聚糖。
N-乙酰葡聚糖主要存在于革兰阳性细菌细胞壁中，而N-乙酰胞聚糖则主要存在于革兰阴性细菌细胞壁中。
肽聚糖是细菌细胞壁的骨架结构，能够维持细胞的形态和稳定性。
2. 肽聚糖交联骨架肽聚糖交联骨架是细菌细胞壁的另一个重要组成部分。
在细菌细胞壁中，肽聚糖链通过肽交联酶的作用进行交联，形成稳定的骨架结构。
肽交联酶是一种酶类，能够催化肽聚糖链之间的交联反应，增强细菌细胞壁的稳定性。
肽聚糖交联骨架的形成使细菌细胞壁具有了更强的耐压能力和耐药性。
3. 脂多糖脂多糖是细菌细胞壁的另一个重要组成成分，主要存在于革兰阴性细菌细胞壁中。
脂多糖是一种复杂的高分子化合物，由多糖链和脂质部分组成。
脂多糖具有强大的抗原性和毒性，能够引起机体的免疫反应和炎症反应。
脂多糖在细菌细胞壁中起到了保护细菌免受外界环境的侵袭和抵御宿主免疫系统攻击的作用。
4. 其他成分除了肽聚糖、肽聚糖交联骨架和脂多糖外，细菌细胞壁还含有其他一些重要的成分。
其中，蛋白质是细菌细胞壁的重要组成成分之一，能够增强细菌细胞壁的稳定性和抵抗外界环境压力的能力。
此外，一些细菌细胞壁中还含有一些次要成分，如多糖、核酸等。
细菌细胞壁的结构组成非常复杂，各种成分相互作用，共同维持了细菌细胞的形态和稳定性。
细菌细胞壁的结构组成具有重要的生物学意义，不仅能够保护细菌免受外界环境的侵袭，还能够抵抗宿主免疫系统的攻击。
因此，对细菌细胞壁的研究不仅有助于深入了解细菌的生物学特性，还有助于开发新型的抗生素和抗菌药物，以应对细菌感染的挑战。
细菌细胞壁的结构和肽聚糖的合成
催化N-乙酰葡萄糖胺的合成。
N-乙酰胞壁酸合成酶
催化N-乙酰胞壁酸的合成。
转肽酶
催化肽链与聚糖骨架的连接。
跨膜蛋白
负责前体物质的转运，是肽聚糖合成的关键组成部分。
03 细菌细胞壁合成与肽聚糖 的关系
细胞壁合成与肽聚糖合成的相互影响
细胞壁合成是肽聚糖合成的必要条件
细菌细胞壁主要由肽聚糖组成，而肽聚糖的合成需要细胞壁合成酶的参与。
脂质
位于细胞壁的外层，对维 持细胞形状和保护细胞免 受环境压力具有重要作用。
壁酸
是一种带负电荷的氨基酸， 有助于维持细胞壁的稳定 性和完整性。
细胞壁纳米 之间，具体厚度取决于细菌种类。
结构
细菌细胞壁通常呈双层结构，外层为 较厚的外膜，内层为较薄的内层，肽 聚糖位于两层之间。
肽聚糖合成对细胞壁合成的影响
肽聚糖合成过程中产生的多糖链可以与细胞壁结合，影响细胞壁的结构和稳定性 。
肽聚糖合成对细菌生存和繁殖的影响
维持细菌形态
肽聚糖是维持细菌形态的主要成分，缺 乏肽聚糖会导致细菌形态异常，影响其 生存能力。
VS
促进细菌分裂
肽聚糖的合成与细菌分裂密切相关，其合 成过程中产生的多糖链可以促进细菌分裂 。
细菌细胞壁的结构和肽聚糖的合成
目录
• 细菌细胞壁的结构 • 肽聚糖的合成 • 细菌细胞壁合成与肽聚糖的关系 • 细菌细胞壁和肽聚糖合成的研究意义 • 未来研究方向
01 细菌细胞壁的结构
细胞壁的组成
01
02
03
肽聚糖
是细菌细胞壁的主要成分， 由多糖骨架和短肽链组成， 具有高度的抗压力和稳定 性。
1. 前体的形成
在细胞质中，氨基酸通过特定 的转运系统进入细胞膜，形成
细菌肽聚糖
肽聚糖
周质空间
周质空间
革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌细 胞壁结构的比较
General structure General structure ofof the the Escherichia Escherichia coli coli cell cell envelope. envelope.
大肠杆菌（Escherichia coli ）细胞壁的结构
Thanspeptidation Байду номын сангаас转肽反应)
Cell Wall synthesis Patterns. (细胞壁合成模式) Patterns of new cell wall synthesis in growing and dividing bacteria. a, Streptococci b, rod-shaped bacteria
对革兰氏阳性菌作用明显
对革兰氏阴性菌效果差
对快速生长的细菌作用明显 对生长缓慢的细菌效果不明显
讨论和思考题
1. 为什么肽聚糖对细菌很重要。 2. 为什么青霉素对革兰氏阳性菌杀菌效果 好，对革兰氏阴性菌杀菌效果差。 3. 如何针对肽聚糖的合成过程设计新的抗 生素。
革兰氏阳性菌和阴性菌肽聚糖结构及成分比较
革兰氏阳性菌G+ 革兰氏阴性菌G-
肽聚糖的层数、厚度
短肽的第三个氨基酸 肽桥 短肽之间的交联度
20，20-80 nm
L-lys -(Gly)5About 70%
2-3， 10-15 nm
m-DAP -CO-NH30-40%
2 肽聚糖在细菌细胞壁中的分布
外膜 外膜蛋白
革兰氏阳性菌细胞壁表面
革兰氏阴性菌细胞壁表面
3. 肽聚糖合成
细菌细胞壁的结构和肽聚糖的合成 PPT
• ☆这一阶段中有一种称为细菌萜醇(bactoprenol,Bcp)脂质 载体参与，这是一种由11个类异戊烯单位组成的C35 类异 戊烯醇，———它 通过两个磷酸基与N-乙酰胞壁酸相连， 载着在细胞质中形成的胞壁酸到细胞膜上，在那里与N-乙 酰葡萄糖胺结合，并在L-Lys上接上五肽(Gly)5 ,形成双糖 亚单位。
②
M - P - P -类脂
③ 5 tRNA G - M - P - P -类脂
UDP UDP - M
① ④ 万古霉素
P -类脂 Pi ⑤ 杆菌肽
P - P -类脂 插入至膜外肽 聚糖合成处
第三阶段
• 已合成的双糖肽插在细胞膜外的细胞壁生长点中，并交联 形成肽聚糖。
• 这一阶段分两步：
• 第一步：是多糖链的伸长———双糖肽先是插入细胞壁生 长点上作为引物的肽聚糖骨架（至少含6~8个肽聚糖单体 分子）中，通过转糖基作用（transglycosylation)使多糖链 延伸一个双糖单位；
细菌细胞壁的结构和肽聚糖的合成
主要ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ容
• 细菌的细胞壁的结构 • 肽聚糖的合成
细菌的细胞壁的结构
根据细菌细胞壁的构造和化学组成不同，可将其分为G+ 细菌（即革兰氏阳性菌）与G-细菌（即革兰氏阴性菌）。 G+细菌的细胞壁较厚（20～80nm），但化学组成比较 单一，只含有90%的肽聚糖和10%的磷壁酸；G-细菌的 细胞壁较薄（10～15nm），却有多层构造（肽聚糖和 脂多糖层等），其化学成分中除含有肽聚糖以外，还含 有一定量的类脂质和蛋白质等成分。此外，两者的表面 结构也有显著不同。
•
细菌细胞壁的组成结构
细菌细胞壁的组成结构细胞壁的观察方法：①质壁分离＋染色②电镜观察G＋与Gˉ细菌cw的模式结构★共有组分—肽聚糖★特有组分—G＋磷壁酸Gˉ脂多糖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%。
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。
肽聚糖网格状结构﹙2﹚G+菌的细胞壁肽聚糖(peptidoglycan):磷壁酸(teichoic acid)细胞壁厚度较厚，20~30nm 细胞壁分层不分层肽聚糖含量含量高（30-70）肽聚糖层数层数多交联度交联度高磷壁酸有脂多糖无DAP 无肽聚糖：含量高，占壁重的30~70% ；不同菌种中肽聚糖(肽链)组分不同,具重要分类意义◆革兰氏阳性细菌肽聚糖（peptidoglycan）的结构（幻灯片015.016.017.018）以Staphylococcus aureus为代表。
肽聚糖层厚度为20~80nm，由约40层网状分子组成。
网状的肽聚糖大分子是由大量小分子单体聚合而成的。
每一肽聚糖单体含有三个组成部分：a) 双糖单位，N-乙酰葡萄糖胺与N-乙酰胞壁酸分子通过B-1，4-糖苷键连接而成；b) 短肽尾，由四个氨基酸连起来的短肽连接在N-乙酰胞壁酸分子上。
这四个氨基酸是L-丙氨酸-D-谷氨酸-L-赖氨酸-D-丙氨酸；c) 肽桥，S. Aureus的肽桥为甘氨酸五肽。
肽桥的氨基端与前一肽聚糖链中一个肽尾的第四氨基酸——D-丙氨酸的羧基相连接，而它的羧基端则与相邻的肽聚糖链中一个肽尾的第三氨基酸——碱性氨基酸L-赖氨酸的氨基相连接，从而使前后两个肽聚糖链交联起来。
溶菌酶：A. Fleming，1922年发现，存在于卵清、人的泪液和鼻涕、部分细菌和噬菌体内，能有效地水解细菌肽聚糖，作用于肽聚糖骨架上的N-乙酰胞壁酸的C1与N-乙酰葡糖胺C4之间的B-1，4-糖苷键。
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。
细菌细胞壁的主要成分和功能 -回复
细菌细胞壁的主要成分和功能-回复标题：[细菌细胞壁的主要成分和功能]一、引言在生物学研究领域中，细菌作为地球上最早出现的生命形式之一，其结构与功能特性引起了科学家们的广泛关注。
其中，细菌细胞壁作为一种关键的细胞结构元件，不仅在维持细菌形态稳定性、保护内部结构免受外界压力损伤方面发挥着重要作用，而且也直接影响了其对抗生素的敏感性以及与宿主免疫系统的相互作用。
本文将详细阐述细菌细胞壁的主要成分及其各自的功能。
二、细菌细胞壁的主要成分1. 肽聚糖（Peptidoglycan）肽聚糖是构成大多数革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌细胞壁的基础骨架。
它是由N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸交替连接形成的多糖链，并通过短肽桥进行交联。
在革兰氏阳性菌中，肽聚糖层厚且紧密，而在革兰氏阴性菌中虽然薄但分布广泛。
肽聚糖的主要功能在于赋予细菌细胞机械强度和抗渗透压能力，保持细胞形态稳定。
2. 脂蛋白（Lipoproteins）脂蛋白是革兰氏阴性菌细胞壁的重要组成部分，它们通过一个脂肪酸链锚定在细胞膜上，另一端则与肽聚糖或外膜多糖相连。
脂蛋白的作用在于连接内膜和外膜，形成跨膜通道，参与物质转运及维持细胞壁的完整性。
3. 脂多糖（Lipopolysaccharides, LPS）脂多糖是革兰氏阴性菌特有的细胞壁成分，位于细胞最外层，由核心多糖、O-特异侧链和脂质A三部分组成。
脂多糖在维持细胞壁结构稳定的同时，也是引发宿主产生强烈免疫反应的关键因素，因此常被称为“内毒素”。
4. 磷壁酸（Teichoic Acids）磷壁酸主要存在于革兰氏阳性菌的细胞壁中，分为壁磷壁酸（WTA）和胞浆磷壁酸（PTA）。
它们可以与肽聚糖结合，影响细胞壁的电荷性质和物理特性，同时也有助于离子稳态的维持和代谢物的储存。
5. 外膜蛋白（Outer Membrane Proteins）对于革兰氏阴性菌而言，除了上述成分，还有一类重要的细胞壁成分——外膜蛋白。
这些蛋白质镶嵌在外膜上，执行多种生理功能，如参与营养物质的运输、药物外排以及与宿主细胞的相互作用等。
52.2细菌的基本结构细胞壁
蛋白：
➢ A族链球菌——M蛋白 ➢ 金黄色葡萄球菌—— A蛋白
致病
G+菌细胞壁
肽聚糖 磷壁酸 蛋白
G-菌细胞壁
外
细 胞
膜
壁
内 膜
内膜
G-菌细胞壁的肽聚糖结构
二－氨基庚 二酸
与G+菌比较少了哪种结构和成分？ 三维结构？二维结构?
内膜
肽聚糖
聚糖骨架
细菌的基本结构
细胞壁 细胞膜 细胞质 核质
细菌的基本结构--细胞壁
革兰阳性(G+)
革兰阴性(G-)
？
G+菌 细胞壁
蛋白质
肽聚糖
壁磷壁酸
细胞壁 细胞膜
膜磷壁酸
G+菌细胞壁的肽聚糖结构
（M）
（G）
三维？
肽聚糖
聚糖骨架 N-乙酰胞壁酸 N-乙酰葡糖胺
四肽侧链 五肽交联桥
特点：厚、 韧性、 弹性
磷壁酸：
细胞壁主要功能 ：保护作用
维持外形 抗渗透压 物质交换 致病性 黏附性 抗原性（三性）
小结
G+菌细胞壁和G-菌细胞壁的结构和组成 细胞壁的作用 作用于细胞壁的药物
N-乙酰葡糖胺 N-乙酰胞壁酸
四肽侧链
外膜
脂蛋白charide，LPS)--内毒素
脂 质A——内毒素的活性中心 无种属特异性
核心多糖——属特异性 特异多糖——种的特异性
革兰染色原理
G+菌肽聚糖
G-菌肽聚糖
环丝氨酸
理论上溶菌酶对G+ 和G-菌有作用？ 青霉素对G+菌作用？环丝氨酸对G+菌作用？
细菌细胞壁的结构和肽聚糖的合成课件
第1页，共29页。
主要内容
• 细菌的细胞壁的结构 • 肽聚糖的合成
第2页，共29页。
细菌的细胞壁的结构
根据细菌细胞壁的构造和化学组成不同，可将其分为G+细菌（即 革兰氏阳性菌）与G-细菌（即革兰氏阴性菌）。G+细菌的细胞壁 较厚（20～80nm），但化学组成比较单一，只含有90%的肽聚糖 和10%的磷壁酸；G-细菌的细胞壁较薄（10～15nm），却有多层 构造（肽聚糖和脂多糖层等），其化学成分中除含有肽聚糖以外， 还含有一定量的类脂质和蛋白质等成分。此外，两者的表面结构也 有显著不同。
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肽聚糖单体的合成——细菌萜醇
• 细菌萜醇（bactoprenol）：又称类脂载体；运载“Park”核苷酸进入细胞 膜，连接N-乙酰葡糖胺和甘氨酸五肽“桥”，最后将肽聚糖单体送入细 胞膜外的细胞壁生长点处。
– 结构式：•ຫໍສະໝຸດ CH3 CH3 CH3•
CH3C=CHCH2(CH2C=CHCH2)9CH2C=CHCH2―OH
溶菌酶作用点
青霉素作用点
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1. 肽聚糖(peptidoglycan)
革兰阴性菌肽聚糖—聚糖骨架、四肽侧链
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2、 G+菌细胞壁特殊组分—磷壁 酸(teichoic acid)
• 磷壁酸又称垣酸，是G细菌细胞壁所特有的成分，约占细胞干重的50%。主要成分 为甘油磷酸或核糖醇磷酸。根据结合部位不同可分为两种类型：壁磷壁酸和膜磷壁 酸。
肽聚糖的合成过程
• 肽聚糖合成分三个阶段 第一个阶段：在细胞质中合成N-乙酰胞壁酸 五肽（“Park”核苷酸） 第二个阶段：在细胞膜上由N-乙酰胞壁酸五 肽与N-乙酰葡萄糖胺合成肽聚糖单体—双糖 肽亚单位。 第三个阶段：已合成的双糖肽插在细胞膜外 的细胞壁生长点中，并交联形成肽聚糖。
细菌细胞壁肽聚糖的主要成分
细菌细胞壁肽聚糖的主要成分1. 引言细菌是一类微生物，其细胞结构复杂且多样。
细菌细胞壁是维持细菌形态和保护细菌内部结构的重要组成部分。
其中，肽聚糖是细菌细胞壁的主要成分之一。
本文将详细介绍细菌细胞壁肽聚糖的结构、功能以及相关应用。
2. 细菌细胞壁的概述细菌细胞壁是位于细菌质膜外部的一个层次，其主要功能是保护和支持细菌。
它可以提供机械强度，防止溶解和脱落，并参与生物学过程中的信号传导。
3. 肽聚糖的定义与分类肽聚糖是一类由糖基和氨基酸残基组成的高分子化合物。
根据其结构和组成，肽聚糖可分为不同类型，如N-乙酰葡萄糖胺多聚体（N-acetylglucosamine polymers）、N-乙酰甘露糖胺多聚体（N-acetylmuramic acid polymers）等。
4. 肽聚糖的结构肽聚糖的结构主要由两个部分组成：N-乙酰葡萄糖胺（N-acetylglucosamine）和N-乙酰甘露糖胺（N-acetylmuramic acid）。
这两种单体通过β-1,4-糖苷键连接在一起，形成肽聚糖链。
在肽聚糖链上，还存在着肽交联，即通过多肽桥连接不同的肽聚糖链。
5. 肽聚糖的功能细菌细胞壁肽聚糖具有多种重要功能： - 结构支持：肽聚糖为细菌细胞提供了机械强度和稳定性。
- 防御作用：肽聚糖可以阻止外部物质进入细菌细胞。
- 细菌识别：肽聚糖可以作为识别信号，帮助宿主免疫系统区分自身细胞和外来细菌。
- 组装平台：肽聚糖可以作为其他细胞壁组分的组装平台，如脂肽和酸性多糖。
6. 肽聚糖的生物合成肽聚糖的生物合成是一个复杂的过程，涉及多个酶和辅因子。
N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰甘露糖胺通过N-乙酰转移酶（N-acetyltransferase）催化反应形成肽聚糖前体。
多个酶和辅因子参与其后续修饰和交联过程。
7. 肽聚糖在医学中的应用由于细菌细胞壁肽聚糖在细菌中广泛存在且具有重要功能，其在医学领域有着广泛的应用前景。