环境工程微生物学第二章

细胞壁厚 肽聚糖含量 G- 10nm 少、〈10% G+ 20-80nm 〉40%
–
脂类 磷壁酸 脂多糖 〉40% 无 有
蛋白质 60%
〈20% 有
无
20%
肽聚糖：由葡萄糖为基本单元联结起来后经修饰的长链，链 与链之间由n个(4-8个)氨基酸组成的短肽链相连结，构成细 菌细胞壁的网状结构。
Bacterial cell walls 细菌细胞壁
(inclusion granule)
• 聚-β-羟基丁酸(poly-β-hydroxybutyra，PHB)
• 藻青素 • 藻青蛋白 • 异染粒 • 硫粒
（4）细胞质（续）
• ③羧化体(carboxysome)：又称羧酶体
• ④气泡(gas vacuoles)
• ⑤核质体(nuclear body)
– 如：大肠杆菌，菌体长为1-2微米，DNA长为1100微米
– 功能：决定遗传性状，传递遗传性状
（4）细胞质（续）
• ⑥质粒(plasmid) ：是细菌染色体外的遗 传物质，为小环状的双股DNA。
• A、可游离于染色体之外，即复制、遗传由自己 决定，又可整合到染色体上去与染色体同步行动 • B、可以被消除，则性状也失去了； • C、被转移 • D、数量不定 • E、控制的遗传性状有两种
– 是一种具有细胞壁的单细胞原核生物
• 2.1.1 细菌的形态与大小
– 2.1.1.1 细胞形态
2.1.1.1 细胞形态
（1）球菌
– 单球菌 – 双球菌 – 链球菌 – 四联球菌 – 八叠球菌 – 葡萄球菌
（2）杆菌 （3）螺旋菌
2.1.1.2 细菌细胞的大小
• 大小随种类不同而差别很大； • 一般用微米来衡量。
– A、具有厚而致密的壁，不易透水。孢子壁分三层
• 孢子外壳，为蛋白质 • 中层为皮层，由肽聚糖构成 • 里层为孢子壁，薄的肽聚糖构成
(4)、芽孢(续)
– B、保存有细菌的全部生命活性，是细菌适应环境变 化的特殊存活形式。 – C、含水率低，一般在40%左右 – D、对高温、干燥和化学消毒剂、射线等抵抗力很强。 – E、芽孢在自然界可存活数十年，在适宜条件下，芽 孢又发育转化成繁殖体，但不是细菌的繁殖器官 – F、普通染色剂不易使芽孢染色，采用特殊芽孢染色 法，才能观察
(3)、菌毛(fimbria,pili)
• 菌毛，又叫纤毛，伞毛，线毛或须毛等 • 是一种长在细菌体表的纤细、中空、短直、 数量较多的蛋白类附属物
种类 普通菌毛 数量 100-500 根/菌 1-4 根/菌 形态 短而直 功能 吸附于粘膜上皮细胞，与致病有 关
性菌毛
稍长粗
传递质粒，某些噬菌体的受体； 仅传递遗传物质，不是有性繁殖
细胞膜
脂肪酸 亲水区
疏水区
甘油 磷酸
Structure of the cytoplasmic membrane
原生质膜的结构
磷脂分子 具极强的疏水性
（2）细胞膜（续）
• ③细胞膜的生理功能：代谢活动的中心
A、维持渗透压梯度和溶质的转移； B、具合成细胞壁和形成横隔膜组分的酶，细胞壁 在膜表面合成；
(3)、菌毛(续)
F-菌毛
菌毛
鞭毛
(4)、芽孢(spore)
• (4)、芽孢(spore)
– 位于细胞中央，成梭状，如梭状芽孢杆菌属 – 位于细胞中央，细胞不变形，如枯草芽孢杆 菌属 – 位于细胞顶端，鼓捶状，如破伤风梭状芽 孢 杆菌
(4)、芽孢(续)
• 芽孢：某些细菌在其生长发育后期，在细胞内 形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、 抗逆性极强的休眠体，称为芽孢。
• a、保护功能 • b、增强侵染力
• c、贮藏物质 • d、废水生物处理中，荚膜有生物吸附作用
(1)、荚膜(capsule)
(1)、荚膜(续)
• S型菌落：产荚膜细菌在固体培养基上形成表面
湿润、有光泽、黏液状的光滑型(smooth)菌落； • R型菌落：不产荚膜的细菌在固体培养基上形成 表面干燥的粗糙型(rough)菌落。
（4）细胞质（续）
• ①核糖体(ribosome)
核糖体特点 原核生物 真核生物
组成 结构 功能 性质 链霉素 红霉素
RNA和蛋白质(60%和40%) 两个亚单位构成 合成蛋白质 具有70S 作用于30S亚基 作用于50S亚基
同前 同前 同 具有80S 无影响 无影响
（4）细胞质（续）
• ②贮藏性颗粒，又叫内含颗粒
Dipicolinic acid
吡啶二羧酸
Structure of DPA
How Ca2+ crosslinks DPA molecules to form a complex
Characteristically found in endospores
– 又叫拟核、细菌染色体，细菌细胞中部絮状 的区域，无核膜、核仁，由一条环状双链 DNA分子高度折叠缠绕而成
（4）细胞质（续）
• ⑤核质体(nuclear body)
– 组成：DNA、RNA、蛋白质 – 结构：
• DNA不与蛋白质结合，无核膜包围，单纯由一根 DNA细丝回旋、盘绕、折叠构成环状的染色体， 无次序，具有空间结构的核区。 • 细菌染色体长度约为菌体长度的1000倍。 • 真核形成有序的染色体，拉长时，真核比拟核的 染色体短
C、呼吸作用；
D、生物氧化作用； E、鞭毛基粒在细胞膜上，为鞭毛提供附着的部位。
（3）间体（mesosome)
• 间体：是细胞膜经内褶或反转形成的一种
管状、层状或束状的内突结构，位于细胞 质中。 • 化学组成和结构
– 等同于细胞膜，是一般原核生物内唯一由单位 膜形成的细胞器。
（3）间体（mesosome)
图：几种细菌细胞大小的比较
补：分辨极限
人肉眼分辨极限：0.1mm 普通光学显微镜分辨极限：0.2 紫外光学显微镜分辨极限：0.1 电子显微镜分辨极限：0.1nm
m m
(1.4A)
1mm=103μm=106 nm
=107 A
2.1.1.3 微生物的种群形态
2.1.2 细菌的细胞结构
O-多糖 核多糖 类脂A
脂多糖：脂和多糖连接组成了LPS。
Gram negative cell wall
Some Archaea have pseudopeptidoglycan cell walls
N-acetyl glucosamine
N-乙酰塔罗糖醛酸
肽链 N-acetyl talosaminuronic acid L-谷氨酸 苏氨酸 L-丙氨酸
– 是从细胞质膜上的鞭毛基粒长出，穿过细胞壁，伸 出菌体外的细长而弯曲的蛋白丝状物； – 所有弧菌、螺菌和假单胞菌，约半数的杆菌和少数 球菌（仅芽孢八叠球菌属）均有鞭毛。
（2） 鞭毛（续）
• A、组成：99%是蛋白质，碳水化合物、脂类、矿质总 和不到1% • B、结构：多肽链作成的无结构的单根细丝、中空的长 管状物；直径很细，仅10nm左右。长度可超过细菌细 胞若干倍，有7万nm的鞭毛
– ①核糖体(ribosome)：核蛋白体，是分散在细胞质 中的微小颗粒，是合成蛋白质的部位，也是某些抗 生素选择性作用的部位
• 沉降常数：沉降系数，是指单位离心力作用下，颗粒沉降 的速度。 • S表示，1S单位等于1×10-13厘米/秒· 达因· 克。在引力场作 用下，任何高分子物质具有向引力场聚集的特性，分子越 大，沉降性越大。在离心机高速离心下，引力场的作用使 核糖体具有三个沉降带。
• 功能：
– 相当于真核细胞的线粒体；
– 类似真核细胞内质网的功能，可将胞外酶分泌
到细胞外； – 能促进细胞间隔的形成并与遗传物质的复制及 其分离有关。
（4）细胞质（cytoplasm)
• 细胞质：又叫细胞浆、原生质，被胞膜所包围
着的除核质体外的一切透明、胶状及颗粒状的 物质总称;
（4）细胞质（cytoplasm)
Prokaryotes, eukaryotes and viruses may often be differentiated by size alone
第二章 原核微生物
• 2.1 细菌 • 2.2 放线菌 • 2.3 蓝细菌 • 2.4 古细菌
• 2.5 其他原核微生物
2.1 细菌
• 细菌(Bacteria)
G+ 肽聚糖 G-
细胞周质
脂多糖和蛋白质
Give shape and rigidity to the cell保持细胞外形和韧性
Peptidoglycan structure
N-乙酰氨基葡萄糖 N-乙酰胞壁酸
L-丙氨酸 谷氨酸 D-丙氨酸 二氨基庚二酸
Connections of the peptide and glycan units in peptidoglycan肽聚糖中肽链和糖单元的 连接
Overall structure of peptidoglycan 甘氨酸
The Gram-positive cell wall
磷壁酸
膜磷壁酸
Outer membrane Inner membrane
Peptidoglycan
Gram-negative cell
Lipopolysaccharide of Gram-negative bacterial outer membranes G-细菌细胞壁外膜的脂多糖
N-乙酰氨基葡萄糖
（1）细胞壁
• G+：肽聚糖结构是机械强度高的三维空 间网格结构。肽聚糖可达50层； • G-：肽聚糖较薄，形成的是疏松的二维平 面网线络结构，肽聚糖仅1-2层。
Lysozyme breaks down peptidoglycan溶菌酶破坏肽聚糖