原核生物的形态结构与功能

在低渗溶液中，原生质体或球状体因吸水膨胀 并最终导致破裂而死亡； 在等渗蔗糖溶液中，能得到原生质体或球状体。
细胞壁缺陷细菌种类：
自发突变：L型细菌
实验室或宿主体内形成 基本去尽：原生质体（G+）
缺壁细菌
人工去壁
部分去除：球状体（G-） 在自然界长期进化中形成：支原体
（1）L型细菌（L-form of bacteria） 细菌在某些环境条件下（实验室或宿主体内）通过自发突变 而形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷变异型。 因英国李斯德（Lister）预防研究所首先发现而得名。 （1935年，念珠状链杆菌 Streptobacillus moniliformis） 没有完整而坚韧的细胞壁，细胞呈多形态；
内消旋二氨基庚二酸(mDAP)（只在原核生物细 胞壁上发现）
（３）G-菌的周质空间(periplasmic space, periplasm)
周质空间是进出细胞的 物质的重要中转站和反 应场所。
G+菌 单层，厚（20~80nm），组分简单 90%肽聚糖（含量高，交联紧密） 10%磷壁酸
G -菌 多层，薄（10~15nm） ，组分复杂
活菌：用美蓝或TTC（氧化三苯基四氮唑）染色
革兰氏染色过程：
1）结晶紫初染
2）碘溶液媒染
3）乙醇脱色
4）沙黄复染 革兰氏阴性细菌呈红色 革兰氏阳性细菌呈深紫色
革兰氏染色原理：
革兰氏染色的阳性或阴性，与细胞壁的化学组成和结构有关。
细胞壁结构与革兰氏染色的关系 革氏阳性菌 肽聚糖 脂类 含量高，交联密 一般无 革氏阴性菌 含量低，交联疏松 含量高
(2) 贮藏磷元素； (3) 增强某些致病菌对宿主细胞的粘连、避免被白细胞吞噬以 及抗补体的作用；
(4) 革兰氏阳性细菌特异表面抗原的物质基础； (5) 噬菌体的特异性吸附受体； 细菌分类 鉴定依据
(6) 能调节细胞内自溶素(autolysin)的活力而调节细胞壁的增 长，防止细胞因自溶而死亡。
2. G-细菌细胞壁 外膜
特点：
（3）球状体(sphaeroplast) ，又称原生质球
采用上述同样方法，对革兰氏阴性细菌处理后而获得 的残留部分细胞壁（外膜）的球形体。与原生质体相比， 它对外界环境具有一定的抗性，可在普通培养基上生长。
（4）支原体(Mycoplasma)
在长期进化过程中形成的、适应自然生活条件的无细胞壁的 原核生物。因它的细胞膜中含有甾醇(一般原核生物没有)， 所以即使缺乏细胞壁，其细胞膜仍有较高的机械强度。
1. G+细菌细胞壁 （２）磷壁酸
革氏阳性细菌细胞壁 特有的化学成分（酸性多糖）
按成分 按结合部位
甘油醇型磷壁酸 核糖醇型磷壁酸 壁磷壁酸 膜磷壁酸
磷壁酸的生理功能：
(1) 细胞壁形成负电荷环境，增强细胞膜对二价阳离子的吸收， 尤其是Mg2+，高浓度的Mg2+对于保持膜的硬度，提高细胞膜上需 Mg2+的合成酶的活性极为重要；
青霉素b-内酰胺环结构与D-丙氨酸末端结构相似，占据D-丙氨酸 的位置与转肽酶结合，肽链无法连接，抑制细胞壁的合成。
溶菌酶的作用： 通过水解肽聚糖分子中N-乙酰葡萄糖胺与N-乙酰胞壁酸间 的β-1,4-糖苷键，引起细胞壁“散架”，形成细胞壁完全脱 去或部分除去的原生质体（革氏阳性菌）或球状体（革氏阴 性菌） 。
肽聚糖 外膜蛋白
周质空间
2. G-细菌细胞壁
（1）外膜(outer membrane)，又称外壁层 位于革兰氏阴性细菌细胞壁外层，由脂多糖、磷脂和脂蛋 白等若干种蛋白质组成的膜。
（2）外膜(outer membrane) 脂多糖（lipopolysaccharide， LPS）
位于细胞壁最外层的一层较厚的类脂多糖类物质(分子量1万以上)，是革兰氏 阴性细菌细胞壁特有的成分。
乙醇作用
脱水作用
孔径缩小，结构更紧 密 大分子复合物滞留
脂溶作用
孔径增大，结构变得疏松 大分子复合物溶出
结果
紫色
红色
革氏阳性菌与革氏阴性菌之间的区别在于细胞壁的物理性质。 细胞壁中的肽聚糖本身并不被染上颜色，但它可作为渗透性屏 障阻止结晶紫与碘大分子复合物的流失。
4. 细胞壁缺陷细菌 青霉素的杀菌作用原理：
一、细胞的形态、排列方式和大小
（二）大小 测量单位：um（微米） 不同细菌的大小差别很大
（Thiomargarita namibiensis） 纳米比亚硫磺珍珠状菌
二、细菌细胞的构造与功能
（三）构造
二、细菌细胞的构造与功能
（一）细胞壁（cell wall） 是紧贴细胞质膜外侧的一层厚实、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。
细胞壁怎么被发现的?
1）细菌超薄切片的电镜直接观察； 2）质、壁分离与适当的染色，可以在光学显微镜下看到细胞壁；
3）机械法破裂细胞后，分离得到纯的细胞壁；
4）制备原生质体，观察细胞形态的变化；
二、细菌细胞的构造与功能
（一）细胞壁（cell wall） 1. G+细菌细胞壁 肽聚糖(peptidoglycan) (90%)
1、球状(球菌coccus)
一、细胞的形态、排列方式和大小
（一）个体形态和排列 2、杆状（杆菌bacillus, bacilli)
一、细胞的形态、排列方式和大小
（一）个体形态和排列 3、螺旋状（螺旋菌spirilla,spirilla） 梅毒密螺旋体
霍乱弧菌
一、细胞的形态、排列方式和大小
（一）个体形态和排列 4、其它形状 1）柄杆菌（prosthecate bacteria） 2)星形细菌（star-shaped bacteria ） 3)方形细菌（square-ahaped bacteria）

原核生物：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（eubacteria）域 古生菌（archaea）域
古生菌域虽然在进化上和若干生化反应与真核生 物关系较为密切,但其细胞构造属于原核生物。

真细菌包括6种类群：
“三菌” 细菌 放线菌 光能营养： 蓝细菌 “三体” 人工培养 ： 支原体 专性细胞寄生 衣原体 立克次氏体 化能营养
特点
有些能通过细菌滤器，故又称“滤过型细菌”； 对渗透敏感，在固体培养基上形成“油煎蛋”似 的小菌落（直径在0.1mm左右）
（2）原生质体（protoplast）
在人为条件下，用溶菌酶处理或在含青霉素的培养基中培养而
抑制新生细胞壁合成而形成的仅由一层细胞膜包裹的圆球形， 对渗透压变化敏感的细胞，一般由革兰氏阳性细菌形成。 对环境条件变化敏感，低渗透压、振荡、离心甚至 通气等都易引起其破裂； 有的原生质体具有鞭毛，但不能运动，也不被相应 噬菌体所感染； 在适宜条件（如高渗培养基）可生长繁殖、形成菌 落，形成芽孢。及恢复成有细胞壁的正常结构。 比正常有细胞壁的细菌更易导入外源遗传物质，是 研究遗传规律和进行原生质体育种的良好实验材料。
内壁层 肽聚糖（含量低,交联疏松） (2 ~7 nm) 脂多糖 外膜 磷脂 由外向内 ( 8nm) 脂蛋白 G+细菌与G-细菌细胞壁组成与构造比较
G+细菌与G-细菌细胞壁组成与构造比较
3. 革兰氏染色 常用的染色方法：
C.Gram（革兰）于1884年 发明的一种鉴别不同类型 细菌的染色方法。
简单染色法 正染色 鉴别染色法 死菌 负染色： 荚膜染色法等 细菌染色法 革兰氏染色法 抗酸性染色法 芽孢染色法 姬姆萨染色法
5.古生菌的细胞壁
•在古生菌中，除了热原体属没有细胞壁外，其余都具有与真 细菌类似功能的细胞壁，但细胞壁的化学成分则差别很大。 •古生菌细胞壁中没有真正的肽聚糖，而是由假肽聚糖、独特 多糖、硫酸化多糖、糖蛋白或蛋白质构成。 •假肽聚糖（甲烷杆菌属）： – 多糖骨架：N-乙酰葡糖胺 β –1，3糖苷键 N-乙酰塔罗糖胺 （不被溶菌酶水解） –肽尾：L-Glu, L-Ala, L-Lys –肽桥：L-Glu （1个氨基酸组成）
三部分组成： • 类脂A • 核心多糖 • O-特异侧链（O-多糖，O-抗原） 磷脂
（内毒素的主要成分）
外膜蛋白(outer membrane protein)
2. G-细菌细胞壁
（2）肽聚糖
埋藏在外膜层之内，由1~2层肽聚糖网状分子（交联 度30%）组成的薄层(2~3nm)， 约占细胞壁总重10%。 对机械强度的抵抗力较革兰氏阳性菌弱。 没有特殊的肽桥，只形成较为疏稀、 机械强度较差的肽聚糖网套
第一节 细菌（bacteria， bacterium 单数）
一、细胞的形态、构造及功能 二、细菌的繁殖 三、细菌的群体形态 四、食品发酵工业、医药上常用的细菌

一、细胞的形态、排列方式和大小
（一）个体形态和排列
球状
基 本 形 态
杆状
螺旋状
一、细胞的形态、排列方式和大小
（一）个体形态和排列
（1）肽聚糖 金黄色葡萄球菌为代表
肽聚糖分子由肽与聚糖两部分组成，其中的肽有四肽尾和肽桥，聚糖 由N－乙酰葡萄糖胺和N－乙酰胞壁酸间隔连接，呈长链骨架。
原核生物所特有的已糖: N－乙酰胞壁酸
肽聚糖单体由三部分组成： (1)双糖单位 (2)四肽尾 (3)肽 桥
双糖单位中的β-1,4-糖苷键很容易被 溶菌酶(lysozyme)所水解，从而引起 细菌因肽聚糖细胞壁的“散架”而死亡。
G+细菌的细胞壁 磷壁酸（teichoic acid）(10%)
又称粘肽(mucopeptide)、胞 壁质(murein)或粘质复合物 (mucocomplex)，是真细菌细 胞壁中的特有成分。 肽聚糖只存在于真细菌中， 古生菌和真核生物细胞壁 中没有肽聚糖。
二、细菌细胞的构造与功能