第三章 微生物细胞的形态结构及功能_PPT幻灯片
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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
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
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
微生物细胞的结构与功能
内消旋二氨基庚二酸(m-DAP) 内消旋二氨基庚二酸 (只在原核微生物细胞壁上发现 只在原核微生物细胞壁上发现) 只在原核微生物细胞壁上发现
（2）外膜位于革兰氏阴性细菌细胞壁外层,由 外膜位于革兰氏阴性细菌细胞壁外层, 脂多糖、 脂多糖、磷脂和脂蛋白等若干种蛋白质组成的 有时也称为外壁。 膜，有时也称为外壁。
根据LPS抗原性的测定，沙门氏菌的抗原型多达2107种 根据LPS抗原性的测定，沙门氏菌的抗原型多达2107种，一般 LPS抗原性的测定 2107 都源自O 特异侧链种类的变化。这种多变性是G 都源自O-特异侧链种类的变化。这种多变性是 -细菌躲避宿 主免疫系统攻击,保持感染成功的重要手段。 主免疫系统攻击,保持感染成功的重要手段。可依此用灵敏的 血清学方法对病原菌进行鉴定，在传染病诊断中有重要意义。 血清学方法对病原菌进行鉴定，在传染病诊断中有重要意义。
4 .古生菌的细胞壁 .古生菌的细胞壁
具有与真细菌类似功能的细胞壁； 具有与真细菌类似功能的细胞壁； 细胞壁的结构和化学成分均差别甚大； 细胞壁的结构和化学成分均差别甚大； 已研究过的一些古生菌,它们细胞壁中没有 已研究过的一些古生菌, 真正的肽聚糖，而是由多糖(假肽聚糖) 真正的肽聚糖，而是由多糖(假肽聚糖)、 糖蛋白或蛋白质构成的。 糖蛋白或蛋白质构成的。 热原体属(Thermoplasma)没有细胞壁。 热原体属(Thermoplasma)没有细胞壁。 (Thermoplasma)没有细胞壁
2.革兰氏阴性细菌的细胞壁 2.革兰氏阴性细菌的细胞壁 肽聚糖 外膜 外膜蛋白
周质空间
1~2层肽 （1）肽聚糖：埋藏在外膜层之内，是仅由1~2层肽 ）肽聚糖：埋藏在外膜层之内，是仅由1~2 聚糖网状分子组成的薄层(2~3nm)， 聚糖网状分子组成的薄层(2~3nm)，约占细胞壁总重的 (2~3nm) 10%，故对机械强度的抵抗力较革兰氏阳性菌弱。 10%，故对机械强度的抵抗力较革兰氏阳性菌弱。 没有特殊的肽桥,只形成较为稀 没有特殊的肽桥 只形成较为稀 疏、机械强度较差的肽聚糖网套
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。
细胞的结构和功能(共27张ppt)
减数分裂的意义
是生物进行有性生殖的基础，通过染色体的 减半和重新组合，增加了遗传的多样性和变
异性，有利于生物适应复杂多变的环境。
08
细胞生长、分化与凋亡
细胞生长过程及影响因素
细胞生长过程
包括细胞体积增大、细胞质增加、细胞核复制等阶段。
影响因素
生长因子、营养状况、细胞密度、激素水平等。
细胞分化现象和机制
功能
叶绿体的功能是进行光合作用。光合作用是叶绿素吸收光能，使之转变为化学能 ，同时利用二氧化碳和水制造有机物并释放氧的过程。其中包括很多复杂的步骤 ，一般分为光反应和暗反应两大阶段。
其他细胞器简介
核糖体
核糖体是细胞内一种核糖核蛋白颗粒，主要由RNA（rRNA）和蛋白质构成，其唯一功能是 按照mRNA的指令将氨基酸合成蛋白质多肽链，所以核糖体是细胞内蛋白质合成的分子机器。
02
细胞学说建立
19世纪，施莱登和施旺提出细胞学说，揭示了生物体结构的统一性。
03
细胞研究历程
随着科学技术的不断发展，人们对细胞的研究逐渐深入，从形态结构到
生理功能、从分子水平到细胞群体水平，不断揭示细胞的奥秘。
02
细胞膜结构与功能
细胞膜组成成分
脂质
细胞膜的主要成分是脂质，包括磷脂、胆固醇等。磷脂双 分子层构成了细胞膜的基本骨架。
一些物质在细胞膜上特定蛋白质的协助下 ，可以顺浓度梯度进行跨膜运输，如葡萄 糖进入红细胞等。
主动运输
胞吞和胞吐
细胞通过消耗能量的方式，将物质逆浓度 梯度进行跨膜运输，如钠离子、钾离子等 离子物质的运输。
对于一些大分子物质或颗粒性物质，细胞 通过胞吞或胞吐的方式进行跨膜运输。
细胞膜功能总结
微生物细胞的结构与功能第三章
肠杆菌的菌毛两种菌： F-菌毛(fertility pilus), I-菌毛(infective pilus) F-菌毛：φ8.5nm,长2.0μm 中空，易弯曲的丝状体，是遗传物质的通道 I-菌毛：长2μm以下，中空的丝状体，是噬菌体 感染宿主细胞的受体部位，亦称感染菌毛. 噬菌体吸附到I-菌毛后，通过I-菌毛的收缩， 使噬菌体与细胞表面接融后再感染宿主细胞。
细菌鞭毛与真核微生物鞭毛的比较
细 菌 鞭 毛 真核微生物鞭毛
1. 由3～8根平行的蛋白纤维左向 9对微管两根中心微管组
螺旋排列成中空的丝状体，无鞘 外有鞘 2. 直径为12 nm，长度为4-5μm 直径为200 ，长度为2 3. 具抗原性 无抗原性 4. 完全由蛋白质组成 70%蛋白质，20%脂类,10% 少量核酸 5. 不存在半胱氨酸 由普通氨基酸组成 6. 制备的鞭毛不出现ATP酶活性 制备的鞭毛有ATP酶活
S-层是由蛋白质亚单位组成的单分子晶状结构，其厚度 为5-20nm 革兰氏阳性 (G+)菌 与肽聚糖层相连 革兰氏阴性(G-)菌 与外膜相连 古生菌 直接与细胞膜相连
S-层蛋白的组成
一般具有高含量的酸性和疏水性氨基酸，其中疏水性 氨基酸可占 40-60%, S-层蛋白的糖基化现象普遍存在. 含大量谷氨酸(Glu)和天冬氨酸(Asp) 赖氨酸的含量较高，占10% 极少有含硫氨基酸 S-层蛋白多为酸性，等电点在4-6之间, 少数呈碱性。 约20%的氨基酸是以α-螺旋形式 约40%的氨基酸采取β折叠形式 无规折叠和β转角含量在5%到45%之间变化
隐蔽热网菌 Pyrodictium occultum
1977年，地质学家对大陆漂移学说 产生了浓厚的兴趣，根据学说，太平 洋板块和南美板块应该有一条断裂带， 他们制造了一个名叫阿尔文号的潜水 艇，来到了赤道附近的加拉帕戈斯群 岛，当下潜到2500深的海底的时候，他们被眼前的景 象惊呆了：数十个高约2-5米的柱状物正向海水中喷着 黑色的烟雾，阿尔文号仿佛穿梭在 “海底工厂”之中。 更让他们惊讶的是这些黑烟囱周围还生活着大量奇形 怪状的生物，它们生存的密度很高，俨然是一个庞大 而有序的生物群落。
细菌鞭毛与真核微生物鞭毛的比较
细 菌 鞭 毛 真核微生物鞭毛
1. 由3～8根平行的蛋白纤维左向 9对微管两根中心微管组
螺旋排列成中空的丝状体，无鞘 外有鞘 2. 直径为12 nm，长度为4-5μm 直径为200 ，长度为2 3. 具抗原性 无抗原性 4. 完全由蛋白质组成 70%蛋白质，20%脂类,10% 少量核酸 5. 不存在半胱氨酸 由普通氨基酸组成 6. 制备的鞭毛不出现ATP酶活性 制备的鞭毛有ATP酶活
S-层是由蛋白质亚单位组成的单分子晶状结构，其厚度 为5-20nm 革兰氏阳性 (G+)菌 与肽聚糖层相连 革兰氏阴性(G-)菌 与外膜相连 古生菌 直接与细胞膜相连
S-层蛋白的组成
一般具有高含量的酸性和疏水性氨基酸，其中疏水性 氨基酸可占 40-60%, S-层蛋白的糖基化现象普遍存在. 含大量谷氨酸(Glu)和天冬氨酸(Asp) 赖氨酸的含量较高，占10% 极少有含硫氨基酸 S-层蛋白多为酸性，等电点在4-6之间, 少数呈碱性。 约20%的氨基酸是以α-螺旋形式 约40%的氨基酸采取β折叠形式 无规折叠和β转角含量在5%到45%之间变化
隐蔽热网菌 Pyrodictium occultum
1977年，地质学家对大陆漂移学说 产生了浓厚的兴趣，根据学说，太平 洋板块和南美板块应该有一条断裂带， 他们制造了一个名叫阿尔文号的潜水 艇，来到了赤道附近的加拉帕戈斯群 岛，当下潜到2500深的海底的时候，他们被眼前的景 象惊呆了：数十个高约2-5米的柱状物正向海水中喷着 黑色的烟雾，阿尔文号仿佛穿梭在 “海底工厂”之中。 更让他们惊讶的是这些黑烟囱周围还生活着大量奇形 怪状的生物，它们生存的密度很高，俨然是一个庞大 而有序的生物群落。
微生物的形态与结构(共184张PPT)
在可使细菌细胞具有某些特性
质粒的起源
质粒的起源,人们认为质粒可能是来源于某种感染细菌的病毒粒子,
进入细胞后与细胞形成共生关系(与线粒体相似)
细菌细胞的特殊结构 P23
所谓特殊结构，指一部分 细菌才具有的结构。
• 鞭毛和菌毛 • 荚膜 • 芽孢 • ·········
细菌细胞的特殊结构 ——鞭毛
• 定义
革兰氏阳性细菌的细胞壁
革兰氏阴性细菌的细胞壁
革兰氏阳性菌和阴性菌的染色原理
——二者细胞壁结构的差异
细胞壁结构与革兰氏染色的关系
• 现在大多认为，在染色过程中，细胞内形成了一种不溶性的结晶紫 - 碘的 复合物，这种复合物可被乙醇 ( 或丙酮 ) 从 G - 细菌细胞内抽提出来，但 不能从 G + 菌中抽提出来。这是由于
• 霍乱弧菌 ( Vibrio cholerae ~0.6 × 1~3
• 迂回螺菌 ( Spirillum volutans ~2 × 10~20
2.2.2 细菌细胞的结构与功能
2.2.2.1 细菌细胞的基本结构 • 细胞壁 • 细胞膜 • 细胞质 • 细胞核
细菌细胞的结构
• 定义
细菌细胞的基本结构
第二章 微生物的形态与结构
2.1 微生物的基本类型
传统的生物界分为:
• 动物 • 植物 • 微生物
以细胞结构对微生物分类
根据显微镜或电镜观察到的结构进行分类
• 无细胞结构
病毒 及亚病毒 拟病毒 类病毒 朊病毒
• 有细胞结构
原核 细菌 放线菌 蓝细菌
真核
酵母菌 霉菌 藻类 原生动物
动物 植物
原核细胞和真核细胞的电镜图
其中PHB可以用来制作可降解塑料。
质粒的起源
质粒的起源,人们认为质粒可能是来源于某种感染细菌的病毒粒子,
进入细胞后与细胞形成共生关系(与线粒体相似)
细菌细胞的特殊结构 P23
所谓特殊结构，指一部分 细菌才具有的结构。
• 鞭毛和菌毛 • 荚膜 • 芽孢 • ·········
细菌细胞的特殊结构 ——鞭毛
• 定义
革兰氏阳性细菌的细胞壁
革兰氏阴性细菌的细胞壁
革兰氏阳性菌和阴性菌的染色原理
——二者细胞壁结构的差异
细胞壁结构与革兰氏染色的关系
• 现在大多认为，在染色过程中，细胞内形成了一种不溶性的结晶紫 - 碘的 复合物，这种复合物可被乙醇 ( 或丙酮 ) 从 G - 细菌细胞内抽提出来，但 不能从 G + 菌中抽提出来。这是由于
• 霍乱弧菌 ( Vibrio cholerae ~0.6 × 1~3
• 迂回螺菌 ( Spirillum volutans ~2 × 10~20
2.2.2 细菌细胞的结构与功能
2.2.2.1 细菌细胞的基本结构 • 细胞壁 • 细胞膜 • 细胞质 • 细胞核
细菌细胞的结构
• 定义
细菌细胞的基本结构
第二章 微生物的形态与结构
2.1 微生物的基本类型
传统的生物界分为:
• 动物 • 植物 • 微生物
以细胞结构对微生物分类
根据显微镜或电镜观察到的结构进行分类
• 无细胞结构
病毒 及亚病毒 拟病毒 类病毒 朊病毒
• 有细胞结构
原核 细菌 放线菌 蓝细菌
真核
酵母菌 霉菌 藻类 原生动物
动物 植物
原核细胞和真核细胞的电镜图
其中PHB可以用来制作可降解塑料。
第三章--微生物细胞的结构与功能-幻灯片
聚－ß－羟丁酸（PHB）和聚羟链烷酸（PHA）
分布：
1925年巨大芽孢杆菌 （Bacillusmegaterium）中发现，
在产碱菌属（Alcaligenes）、 假单胞菌属（Pseudomonas）
和固氮菌属（Azotobacter） 等60属菌中存在。
染色性：
可用尼罗蓝或苏丹黑染色。
聚－ß－羟丁酸（PHB）和聚羟链烷酸（PHA）
较厚（8－10nm）由类脂A，核心多糖和o－特异性多糖组成； 磷脂：脂多糖和脂蛋白之间； 脂蛋白：磷脂层与肽聚糖之间。 外膜蛋白：嵌合在LPS和磷脂层外膜上的20多种蛋白，如孔蛋白
（porin）
孔蛋白（porin）：结构――三聚体跨膜蛋白孔道； 功能――控制某些物质进入胞内。
外膜的主要功能
类脂A是G－菌的致病物质――内毒素； 与磷壁酸相似，吸附阳离子的功能； 与抗原性有关； 噬菌体吸附受体； 物质交换、屏障功能。
B 磁小体
（magnetosome）
分布：水生螺菌属（Aquaspirillum）
和嗜胆球菌属（Bilophococcus）等趋磁细菌中
结构：内Fe3O4，外包磷脂、蛋白质或糖蛋白
的八面体、六面体等
功能：导向功能，趋泥或趋水界面微氧环境, destroys H2O2 意义：用作磁性定向药物和抗体，用以制造生物传感器
外膜蛋白：嵌合在LPS和磷脂层外膜上的20多种蛋白，
如孔蛋白（porin） 孔蛋白（porin）：结构――三聚体跨膜蛋白孔道；
功能――控制某些物质进入胞内。
周质空间 (periplasmic space, periplasm)
又称壁膜间隙。在G－细菌中，一般指其外膜与细胞膜之 间的狭窄空间（宽约12~15nm），呈胶状。存在着多种周 质蛋白（periplasmic proteins）：
第三章-微生物细胞的结构与功能-原核&真核
强的芽孢肽聚糖，与低价阳离子一起引起了皮层的高渗透
压，这时，皮层的含水量增加，随之体积也增大。
渗透调节皮层膨胀学说
4、特殊的休眠构造——芽孢
真核细胞
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，只有称作核区的裸露DNA的原始单细
胞生物，包括真细菌和古生菌两大群。
• 细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次
氏体和衣原体等都属于真细菌。
• 以最常见的细菌为代表阐述原核生物细胞
的各部分构造和功能。
真细菌细胞的结构
1、细胞壁
2、细胞膜
质粒功能
R因子：与抗药性有关
F因子：与有性接合有关
其他质粒：与抗生素，色素合成有关 基因工程中作为目的基因载体
Cncnc-micro
核区（nuclear region or area）
又称核质体、原核、拟核、核基因(genome） 是一个大型环状DNA分子。长度为0.25-3.00mm 每个细胞所含的核区数一般1~4个 细菌除在染色体复制时间内呈双倍体外,一般均为 单倍体
核糖体（Ribosome)
70S
核糖体
核糖体（ribosome)
是分散在细胞质中的颗粒状结构，由核糖体核酸 （占60%）和蛋白质（占40%）组成。
细菌的核糖体
沉降系数为：70s，由 50s大亚基和 30s 小亚基 构成。
功能：是细胞合成蛋白 质的机构。
核糖体（Ribosome)
核 糖 体 亚 基 释 放
芽孢中酶的分子量较营养细胞小
芽孢抗热的机制：
——渗透调节皮层膨胀学说
• 芽孢的抗热性在于芽孢衣对多价阳离子和水分透性差及皮
层的离子强度高，从而使皮层有极高的渗透压去夺取核心 部分的水分，其结果造成皮层的充分膨胀，而核心部分的 生命物质却形成高度失水状态，因而产生极强的耐热性。 皮层含有DPA-Ca和大量的交联度低（约6%）、负电荷
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。
微生物-第三章 真菌的细胞形态、结构与功能
第三章真菌的细胞形态、结构与功能第一节真核微生物的细胞结构真核微生物：细胞核具有核膜；能进行有丝分裂；细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等细胞器的微小生物。
一、真核细胞与原核细胞的比较（p53表3-3）二、真菌是一类低等真核生物，特点：（1）细胞质中含有线粒体但没有叶绿体，不进行光合作用，无根、茎、叶的分化；（2）一般具发达的菌丝体；（3）细胞壁多数含几丁质；（4）营养方式为化能有机营养（异养吸收型）、好氧；（5）以产生有性孢子和无性孢子二种形式进行繁殖；（6）陆生性较强；三、真核微生物的主要类群霉菌（丝状真菌）真菌（门）酵母菌（单细胞真菌）菌物界（广义的真菌）覃菌（大型真菌）粘菌（门）假菌（门）植物界：单细胞藻类动物界：原生动物四、真核细胞质中的细胞器 P42微体（microbody）:避免细胞遭受过氧化氢的毒害，同时具有氧化分解脂肪酸的功能等。
壳质体（chitosome）：其功能和真菌菌丝的细胞壁合成和生长延伸有关。
膜边体（lomasome）：其功能可能与细胞壁的形成有关氢化酶体（hydrogenosome）：氢化酶体内含氢化酶、铁氧还蛋白、氧化还原酶和丙酮酸等。
其功能是为细胞运动提供能量。
伏鲁宁体（woronin body）：伏鲁宁体一般与丝状真菌菌丝中隔膜孔相关联，具有塞子的功能，当菌丝受伤后，它可以堵塞隔膜孔而防止原生质流失，正常情况下可以调节两个相邻细胞间细胞质的流动。
其组成成分目前还不十分清楚。
第二节酵母菌（yeast）定义：泛指能发酵糖类并以芽殖或裂殖方式进行无性繁殖的一类单细胞真菌。
该术语无分类学意义。
在分类学上归属于：子囊菌亚门，半知菌亚门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”。
（2）在发酵工业具重要作用（酿酒，乙醇，甘油，石油脱蜡，单细胞蛋白（SCP），酵母片，提取核酸、麦角甾醇、辅酶A、细胞色素C、核黄素等）。
单细胞蛋白（single cell protein，缩写SCP）：一般指来自各类微生物的蛋白，可饲用、药用或食用。
《微生物细胞》幻灯片
1.2 原核生物细 胞的结构与功能
细胞壁：是细胞质膜外面具有一定硬度和 韧性的壁套，使细胞保持一定形状，保障 其在不同渗透压条件下生长，即使在不良 环境中也能防止胞溶作用。
细胞壁的基本结构和化学成分 革兰氏阳性细菌的细胞壁(G+) 革兰氏阴性细菌的细胞壁(G-) 细菌细胞壁的多样性
下一张
1.2 原核生物细 胞的结构与功能
含有高度疏水的脂肪酸和相对亲水的甘油两部分。磷脂
的亲水和疏水双重性质使它具有方向性，由双层磷脂构
成的质膜其疏水的两层脂肪酸链相对排列在内，亲水的
两层磷酸基则相背排列在外，类似于G-细菌细胞壁外层
的双层磷脂结构，称为单位膜，这种排列结构使质膜成
为有效控制物质通透的屏障。
质膜很薄，约5-lOnm厚。蛋白质镶嵌在双层磷脂中，
细胞→ 结晶紫染色→加碘液媒染→ 丙酮、酒精脱色→复红复染。
1.2 原核生物细 胞的结构与功能
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1.2 原核生物细 胞的结构与功能
+)
革兰氏阳性细菌结构：只有一层厚壁， 30-40nm，成分是肽聚糖(占细胞壁成分的 60-90%)加磷壁酸，脂类1-4 %。 G+ 为什么会被染成紫色？因为肽聚糖含量 较多，脂类物质含量较低，用丙酮或酒精 （脂溶剂）处理脱水，引起壁的肽聚糖层 孔径变小，通透性降低，使初染结晶紫颜 色抽取不出来，也不能复染上复红颜色而 保留、保持原来的紫色。
1.2 原核生物细 胞的结构与功能
革兰氏染色法(Gram stain)： 一种鉴 别染色法，当用脱色剂处理时，根据 保留或失去原始着色剂（结晶紫）与 否，细菌被划分为革兰氏阳性或革兰 氏阴性。利用这种方法可以把所有的 细菌分二大类（ G+ & G- ），革兰氏 染色法是一种总结的经验染色法。 染色流程：
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第一节原核微生物
（2）磷脂双分子层：与细胞膜的磷脂双分子 层非常相似，期中插有跨膜的孔蛋白。 （3）细胞壁外膜蛋白：指嵌合在脂多糖和磷 脂层外膜上的蛋白质，有20余种。 脂蛋白：位于外壁层的内侧，如铆钉一样把磷 脂双分子层与肽聚糖层连在一起。 孔蛋白：为三聚体的跨膜蛋白。中间有直径1 纳米的孔道，通过孔的开、闭，控制某些物质 的进出。已知有两种：
一般构造：细胞壁、细胞膜、细胞质、原核 • 细菌
特殊构造：纤毛、鞭毛、芽胞、荚膜等
第一节原核微生物
• 一、真细菌细胞壁 （一）真细菌细胞壁的功能 • 细胞壁能固定细胞外形，提高机械强度 • 细胞壁是细胞生长、分裂和鞭毛运动的必要条件，无
壁时就丧失这些功能 • 细胞壁能阻挡酶蛋白和某些抗生素等大分子进入细胞
O
O OH
On
N-acetyl CgHlu3-cCoHs- aCm=0ine
NH
HC-C-CH3 C=0
NH
L-Ala L-alanine
N-acetylmuramic
acid
MG
b-(1,4)
linkages
COOH-C-H D-glutamic aciDd-Glu
(CH2 )2
C=0 meso-diaminopimelic acid
NH
H-C- (CH2)-NH2 D-alanine L-Lys
pepDtidPAe
C=0
boGnd+细胞壁
CH革3-CCN兰O-HHO氏H 阴性菌细胞壁D-肽Ala聚糖的一个重单肽复体聚结单糖构位
-- --G-----M----------
|
----G-----M-----
L—丙氨酸 |
D—谷氨酸
需Mg2+合成酶的活性； b、储藏磷元素； c、避免被白细胞吞噬，具有抗补体作用； d、是G+菌重要的表面抗原成分； f、也是某些噬菌体吸附的受体； e、能调节细胞内自溶素的活力防止细胞自溶。
H
|
——— ——O——C——H
|
H——C——O——Ala
|
H——C——OH
|
H——C——O——R O
|
||
第一节原核微生物
1、细胞壁内膜：革兰氏阴性细菌细胞壁的菌肽聚糖 大肠杆菌肽聚糖的单体结构及连接方式（G—菌）：
双糖单位： N—乙酰氨基葡萄糖（G） N—乙酰胞壁酸（M）。
短肽尾：L—丙氨酸、D—谷氨酸、二氨基庚二酸、 D—丙氨酸。
肽桥：没有特殊的肽桥，两肽尾直接交连
CHS2OtHructure oCHf 2pOHeptidoglycan
第三章 微生物细胞的结构与功能 第一节原核微生物
• 概述 • 原核微生物：是指一大类细胞核无和膜包裹，只有称
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。 • 真细菌：细胞膜含有脂类，细胞壁特含有肽聚糖， DNA没有内含子。包括细菌、放线菌、蓝细菌、支原 体、立克次氏体和衣原体。 • 本节以细菌为代表介绍原核微生物的结构和功能。
O side chain
Core polysaccharide
Lipid A
E.coli 脂多糖分子结构模型
第一节原核微生物
2、细胞壁外膜（外壁层 ） 细胞壁外膜由磷脂双分子层、脂蛋白、脂多糖 组成
（1）脂多糖（LPS） ·脂多糖位于壁的最外层，较厚。由类脂A、 核心多糖和O—特异 侧链（ O—抗原）组成。 是G—菌细胞壁所特有的成分，也是主要成分。
第一节原核微生物
·脂多糖的功能：：类脂A是G—菌菌的致病物 质—内毒素；带较强的负电荷，也可以吸附可 结合Mg2+,可提高需Mg2+合成酶的活性；由于 脂多糖结构多变，决定了G—菌细胞表面抗原 决定簇的多样性；使许多噬菌体在细胞表面吸 附的受体；具有控制某些物质进出细胞的部分 选择性屏障功能，例如嘌呤双糖肽类等较小分 子可以通过，但是溶菌酶、青霉素等抗生素、 某些染料、去污剂等较大分子则不易通过。脂 多糖在足够的Ca 2+存在之下才能维持其结构稳 定，如果用EDTA等螯合剂去除Ca 2+和降低离 子键强度，脂多糖就会解体。
| L—丙氨酸
|
|
D—谷氨酸
二氨基庚二酸
|
|
二氨基庚二酸
D—丙氨酸
|
D—丙氨酸
大肠杆菌肽聚糖的单体结构及连接方式（G—菌）
肽聚糖链及其连接间桥
格兰氏阴性细菌在其肽聚糖层外还有一层所谓的外壁 层， 外壁层的性质与细胞质膜类似。
请注意图中蓝色的脂蛋白以及外壁层之外的红色脂多 糖链。
脂多糖的化学结构
第一节原核微生物
非特异性孔蛋白：其充水孔道可通过相对分子 量小于800~900的任何亲水性分子，如双糖、 氨基酸、二肽和三肽。 特异性孔蛋白：其上存在专一性结合位点，只 允许一种或少数相关物质通过。 3、周质空间（壁膜间隙）指细胞壁与细胞膜 之间的狭窄空间（宽约12~15纳米），呈胶状。 周质空间存在着多种周脂蛋白。 周脂蛋白：包括水解酶类、合成酶类、结合蛋 白、受体蛋白。
肽
H——C——O———— P————甘油磷酸—乙酰氨葡糖—聚
|
|
3
糖
H
OH n 连接单位
核糖
磷酸
注：Ala：丙氨酸 R：N—乙酰氨基葡萄糖
磷壁酸（垣酸）
第一节原核微生物
（三）革兰氏阴性细菌的细胞壁 革兰氏阴性细菌的细胞壁的特点：壁薄，而且分
两层，特含脂多糖。 革兰氏阴性菌细胞壁的成分：
外膜（外壁层）：磷质、脂蛋白、脂多糖； 内膜（内壁层）：肽聚糖，含量10% 。
亚基（单体）组成的聚合物，是一种酸性多糖， 是G+菌细胞壁所特有的成分。 （2）磷壁酸种类： • 壁磷壁酸：可用稀酸或稀碱提取，含量随培养 成分而改变，与肽聚糖以共价键结合。 • 膜磷壁酸：可用45%热酚水提取，含量与培养 成分关系不大，跨越肽聚糖层并与细胞膜相交 联。
第一节原核微生物
（3）磷壁酸的主要生理功能 a、其磷酸分子带负电荷，可结合Mg2+,可提高
（分子量大于800者） • 细胞壁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
----G-----M----------
| L—丙氨酸
| D—谷氨酸
| L—赖氨酸
| D—丙氨酸
β—1,4—糖苷键
----G-----M-----
|
L—丙氨酸
|
D—谷氨酸
|
L—赖氨酸
甘5
|
D—丙氨酸
溶 菌 酶 ： β— 1,4— 糖 苷 键 很 容 易被溶菌酶水解 而使肽聚糖散架。
青霉素：能于菌 体内的转肽酶结 合形成青霉噻唑 酰基酶，使转肽 酶失去转肽作用， 通过抑制连接方式（G+菌）
第一节原核微生物
2、磷壁酸（又叫垣酸或磷壁酸质） （1）磷壁酸是以甘油磷壁酸或核糖醇磷壁酸为