三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
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。
微生物细胞的结构与功能第三章
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。
第三章微生物的细胞
生 物
细菌细胞的结构
一般构造
细胞壁 细胞膜 间体 核区 内含物 核糖体
特殊构造
③ 鞭毛 ④ 菌毛 ⑤ 性菌毛
① •②
③ ⑤ ④ ⑥
① 芽孢
微荚膜
•②
荚膜 粘液层
糖被
一、细胞壁
细菌细胞壁（cell wall）是位于 细胞最外的一层（一般结构）厚实、 坚韧的外被，主要成分为肽聚糖。 细菌细胞壁可用电子显微镜直接 观察细菌的超薄切片。 细菌细胞壁绝大多数以肽聚糖为 基本成分，但不同细菌，细胞壁在结 构和成分上各有自己的特点。
细胞质膜
肽聚糖
1、G+细胞壁成分
肽聚糖单体
双糖单位 • N-乙酰葡萄糖胺(G) • N-乙酰胞壁酸(M) 肽尾 • 短肽(4~5个氨基酸) 肽桥 • 1~5个氨基酸
磷壁酸(两种）
是一类
G+细胞壁成分
G+特有的 同肽聚糖混在一起的 分子比较短(6~9个) 的阴离子多聚物 以 甘油磷壁酸 为主链 核糖醇磷壁酸
细菌细胞壁主要成分为 肽聚糖
真菌细胞壁主要成分为 几丁质
真 原 核 生 物 的 核 糖 体
50S 60S
30S 40S
80S 70S
原核生物的核糖体是怎样的？
内含物
包括气泡、羧基化体、绿色体、 磁石体、和各种储存物质。
请说出下面细菌菌体从内到外的结构
菌毛 鞭毛
拟核
细胞质
cytoplasm
细胞质膜 细胞壁
真核细胞结构示意图
内含物
气泡 类囊体 羧酶体
• （1）储藏物
1）聚β -羟丁酸
由β -丁酸单位形成 的直链聚合物，集合 成高度折射性的小球 状物，随细胞老化更 加突出。
第三章微生物细胞的结构与功能
抗酸细菌细胞壁得构造
4、 古生菌
古生菌(Archaea,又称古细菌Archaebacteria,古菌): 就是一个在进化途径上很早就与真细菌和真核
生物相互独立得生物类群,主要为一些独特生态类型 得原核生物。如产甲烷菌和大多数嗜极菌 (extremophile)。
单、双分子层混合膜 而单分子层膜多存在于嗜高温古生菌
甘油二醚和甘油四醚得分子构造及由其形成得双层和单层膜
2、 细胞质和内含物
细胞质(cytoplasm):被细胞膜包围得除核质以外得一切
半透明、胶体状、颗粒状物质得总称。含水量约80％。
主要成分:核糖体(50S＋30S)、储藏物、酶类、中间代
谢物、质粒、营养物质和大分子单体等;少数细菌还含有 类囊体、羧酶体、气泡或伴孢晶体等特殊功能得细胞组分。
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)
功能:
类脂性质得碳原类储藏物,具有储藏能量、碳源和降低胞内渗透压 得作用。
意义:
聚－ß－羟丁酸(PHB) 和聚羟链烷酸(PHA)为生物 合成得高聚物,具有无毒、可 塑和易降解等优点,可取代塑 料,用于制造医用塑料、快餐 盒等。
磷壁酸得种类:
壁磷壁酸 膜磷壁酸
磷壁酸得生理功能
结合镁离子(Mg2＋),提高胞膜合成酶活力; 储藏磷元素; 增强细菌与宿主细胞粘连、抗吞噬和抗补体; 表面抗原; 噬菌体受体; 调节胞内自溶酶(autolysin)活力,防自溶。
2、 G－菌细胞壁
第三章：微生物细胞的结构与功能-原核生物
第三章：微生物细胞的结构与功能-原核生物一．是非判断：1．真细菌包括普通细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣原体等。
2．杆状细菌的细胞直径比较稳定，与排列方式和长度一起可作为分类鉴定的依据。
3．受到菌龄的影响，幼龄细菌一般比成熟的或老龄的细菌小。
4．在原核细胞的周质空间中，存在着多种周质蛋白，被誉为“酶口袋”。
5．溶菌酶可用于细菌、酵母和霉菌的原生质体的制备。
6．微生物细胞内的储存物中，异染粒是β－羟基丁酸聚合物。
7．原核生物与真核生物细胞膜组分的主要差别是前者无甾醇。
8．根瘤菌的类菌体不仅具有固氮能力，还具有繁殖功能。
9．古生菌的细胞壁均为假肽聚糖构成。
10．细菌细胞膜不含甾醇类物质，而真菌细胞膜含有甾醇类物质。
11．只有分枝杆菌才具有抗酸染色的特性。
12．肽聚糖的基本组成单位包括双糖单位、四肽尾和五肽桥。
13．间体为细胞质膜内褶而形成的囊状构造，其中充满着层状或管状的泡囊，多见于革兰氏阳性细菌。
14．原核生物的细胞质含水约80%，处于一种流动状态。
15．原核生物细胞中气泡的膜也是磷脂双份子层结构，可耐受一定的压力。
16．产芽孢的细菌多为杆菌，也有一些球菌。
芽孢的有无、形态、大小和着生位置是细菌分类和鉴定中的重要指标。
17．革兰氏阴性细菌细胞壁中的脂多糖是细菌外毒素的物质基础。
18．细菌的内毒素就是指革兰氏阴性细菌细胞壁中的脂多糖中的类脂A。
19．磷壁酸是革兰氏阳性细菌细胞壁中特有的酸性多糖。
20．抗酸细菌是一类细胞壁中含有大量分枝菌酸等蜡质的特殊革兰氏阳性菌。
21．古生菌的细胞膜中存在着独特的单分子层膜和单双分子层混合的膜结构。
22．由于革兰氏阴性菌细胞外有外膜层的保护，因此对青霉素和溶菌酶不敏感。
23．芽孢在普通条件下可保存几年或几十年的生命力，因此是抗逆性最强的休眠体。
24．羧酶体是自养微生物细胞质内常见的内含物。
25．抗酸性细胞本身不易被革兰氏染色，碱性酒精脱去细胞壁中的“蜡质”组分后，细胞会变成非抗酸性，革兰氏染色阴性。
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
微生物细胞的结构与功能
②四肽尾或四肽侧链 是由四个氨基 酸分子按 L 型（丙）与 D 型（谷）交 替方式连接而成。 ③肽桥或肽间桥 在金黄色葡萄球 菌中，肽桥为甘氨酸五肽，它起着 连接前后两个四肽尾分子的“桥梁” 作用。目前所知的肽聚糖己超过100 种。
(2)磷壁酸
磷壁酸是结合在革兰氏阳性细菌细胞壁 上的一种酸性多糖。磷壁酸可分两类：
(1)L型细菌
1935年，在英国李斯德预防研究所中发现 一种由自发突变而形成的细胞壁缺损细 菌——念珠状链杆菌，它的细胞膨大， 对渗透敏感，在固体培养基上形成 " 油 煎蛋 " 似的小菌落。由于李斯德研究所 的第一字母是"L"，故称L型细菌。后来 发现，许多革兰氏阳性或阴性细菌在实 验室或宿主体内都可形成L型。
原核生物模式细胞构造通常以细菌 (bacteria)为代表(见图3-1)，将所有 细菌共有的结构称为一般构造，将某些 细菌特有的结构称为特殊构造。
一、细胞壁
细胞壁是细菌外表面的一种坚韧而具弹性的 结构属。厚10～80nm，约占细胞干重的10 ％～25％。当细胞在高渗溶液中时，由于 原生质体失水浓缩而产生质地分离现象， 经染色后很容易在普通光学显微留下观察 到细胞壁。用超声波或加压后突然减压等 方法破碎细胞，再用控速或梯度离心等方 法，可以分离出细胞壁，并可用电子显微 镜深入研究壁的微细构造。
为于细胞壁内紧包细胞质，结构与真核细胞基本相同。
功 能
生物合成 物质转运 分泌呼吸
细胞膜电镜照片
细胞膜 模式结构图 载体蛋白 脂质双层
形态与结构
至今有关细胞质膜的结构与功能的解释，
较多的学者仍倾向于 1972年由辛格和尼
科尔森所提出的液态镶嵌模型。其要点
为:①膜的主体是脂质双分子层 ;②脂质
三微生物细胞的结构与功能
三微生物细胞的结构与功能三离子生物细胞是指由电子受体、电子给体和嵌入膜中的电子转移体组成的一种特殊群体。
这种细胞在生物领域具有重要的研究价值和应用前景。
本文将详细介绍三离子生物细胞的结构与功能。
一、结构1.电子受体：电子受体是三离子生物细胞的重要组成部分，它负责在细胞内接受电子。
常见的电子受体有氧分子、硫酸根等。
其中，氧分子是最常见的电子受体，它能够接受电子并在细胞呼吸中发挥重要作用。
2.电子给体：电子给体是三离子生物细胞的另一重要组成部分，它负责将电子提供给细胞内的电子受体。
常见的电子给体有电子供体NADH、FADH2等。
这些电子给体能够将细胞内的高能电子转移给电子受体，从而维持细胞内的能量代谢。
3.电子转移体：电子转移体是三离子生物细胞中起到媒介作用的关键组分，它能够将电子从电子给体传递到电子受体。
电子转移体通常包括多种复合物和辅酶，例如细胞色素c、细胞呼吸链等。
这些电子转移体通过复杂的电子传递过程，最终将电子从电子给体传递到电子受体，形成氧化还原反应，从而产生能量。
二、功能1.能量产生：三离子生物细胞的主要功能之一是能量产生。
在细胞呼吸中，电子给体NADH和FADH2释放出的高能电子通过电子转移体的传递，最终被氧分子接受，形成氧化还原反应。
在这个过程中，大量的能量被释放出来，并储存为细胞需要的ATP分子，从而提供细胞运动、触发化学反应等生命活动所需的能量。
2.氧化还原反应：三离子生物细胞中的氧化还原反应是生物体内许多重要代谢过程的核心机制之一、通过电子的传递，电子给体NADH和FADH2转化为氧化的NAD+和FAD，氧分子则被还原为水。
这些氧化还原反应参与了脂肪酸代谢、糖酵解、氧化脱氢酶等重要的生化过程，维持了细胞内氧化平衡。
3.电子传递：三离子生物细胞的另一个重要功能是电子传递。
电子传递是指电子通过电子转移体的传递，从电子给体流动到电子受体的过程。
在这个过程中，电子转移体将电子通过一系列复杂的氧化还原反应，从而传递能量。
第三章 微生物的结构与功能2-1
5.气泡（gas vacuoles）： 泡囊状内含物，内中充满气体，内有数排柱形 小空泡，外为蛋白质膜包裹。具有调节细胞比重， 使其漂浮在水中，借以获取光能、氧和营养物质。 主要存在于多种蓝细菌中。鱼腥蓝细菌属 顶孢蓝细菌属
(四) 核区（nuclear region）
核 区 又 称 原 核 （ prokaryon ） 或 拟 核 （nucleoid），指原核生物所特有的无核膜结构、无 固定形态的原始细胞核。 一般一个，但快速复制的微生物中可能有几个。
(五) 糖被（glycocalyx） 糖被是某些细菌在一定营养条件下 向胞外分泌出厚度不定的胶粘状物质包 被于细胞壁的外表，此称为糖被。
如何观察？？
糖被类型：
1. 包 裹 在 单 个 细 胞 壁 上 有 固 定 层 的 糖 被 称 荚 膜 （capsule） 2.如果糖被很薄的称微荚膜（microcapsule） 3. 呈松散状态、未固定的的糖被称 粘液层（ slime layer） 4.包裹几个细胞或一群细的菌胶团 （zoogloca动胶菌 属）
3. 液态镶嵌模型(fluid mosaic model)
（1）膜的主体是脂质双分子层； （2）脂质双分子层具有流动性； （3）整合蛋白因其表面呈疏水性，故可“溶”于脂质双分子层 的疏水性内层中； （4）周边蛋白表面含有亲水基团，故可通过静电引力与脂质 双分子层表面的极性头相连；
（5）脂质分子间或脂质与蛋白质分子间无共价结合；
细胞质组成: 水分：约80％ 核糖体：由50S大亚基和30S小亚基组成 各种化合物：如基质成分、储藏物中间代谢物、营养 物和大分子等 细胞内含物（ inclusion body ）： 细胞质内形状较大的 颗粒状构造称为内含物， 如类囊体、羧酶体、气泡或 伴孢晶体等
3-3微生物细胞的结构与功能
四、细胞核（nucleus）
• 细胞核是细胞遗传信息的贮存、复制和转录的 主要部位。 • 一切真核细胞都有外形固定（呈球形或椭圆体 状）、有核膜包裹的细胞核。每个细胞一般只 含有一个细胞核，有的有两个或多个。在真菌 的菌丝顶端细胞中，常常找不到细胞核。 • 真核生物的细胞核由核被膜、染色质、核仁和 核基质等构成。
糙面内质网 Rough endoplasmic reticulum (RER)
Smooth endoplasmic reticulum (SER) 光面内质网
内质网(endoplasmic reticulum)
糙面内质网
核糖体（ribosome）：是存在于一切细胞中的 无膜包裹的颗粒状细胞器，具有蛋白质合成功 能 。主要 成分是 蛋白质 （约 40% ）和 RNA （约 60%）。其沉降系数为80S，由60S和40S的两个 小亚基组成。它除分布在内质网和细胞基质外， 还分布于线粒体和叶绿体之中。
真核生物与原核生物的比较
比较项目 细胞大小 细胞壁主要成分 细胞器 鞭毛结构 鞭毛运动方式 繁殖方式 核膜 组蛋白 细 DNA 含量 胞 核仁 核 有丝分裂 线粒体 细 叶绿体 胞 高尔基体 质 核糖体 贮藏物 间体 原核生物 真核生物 较小 （通常直径小于 2um） 较大 （通常直径大于 2um） 多数为肽聚糖 纤维素、几丁质等 无 有 如有，则细而简单 如有，则粗而复杂 旋转马达式 挥鞭式 无性繁殖 有性、无性等多种 无 有 无 有 高（约 10％） 低（约 5％） 无 有 无 有 无 有 无 光合自养生物中有 无 有 70S 80S(指细胞质核糖体) PHB 等 部分有 无
鞭毛的运动是由基体的旋转造成的，基体就象发动 机一样。鞭毛的速度与方向发生改变导致细菌产生 各种类型的运动。
沈萍微生物学第三章
假肽聚糖结构 双糖
连接键
肽桥
肽尾
肽聚糖
菌类 糖苷键
细菌 β－1，4 G－ M L－型、D－型、4肽 (Gly)5 -CO-NH-
假肽聚糖
古生菌 β －1，3 G－乙酰塔罗糖胺糖醛 酸 全L－型、3肽 L-Glu
二糖
短肽 肽桥
4.
缺壁细菌
原生质体： G+菌除去细胞壁后剩余的部 分。 球形体： G-菌处理后细胞壁不能完全除 去，为球形体。 L型菌： 专指那些实验室或宿主通过自发 突变而形成的遗传性稳定的细 胞壁缺陷菌株。 支原体： 自然界自然进化的缺壁细菌是 支原体 它细胞膜中含有甾醇， 因此仍有较高的机械强度
一. 细胞壁
概念 功能 分类依据 1.革兰氏阳性细菌的细胞壁 结 构：一连续层 20—80nm 化学组成: (1). 肽聚糖 单体结构—双糖单位，四肽 尾，肽桥及种类
双糖单位
N-乙酰葡萄糖胺 N-乙酰胞壁酸
M—G—M—G—M—G—M—G
β-1，4糖苷键
短肽： 由四个氨基酸组成
二.
细胞壁以内的构造---原生质体
1.细胞质膜 概念: 是紧靠在细胞壁内侧、包围细胞质的一 层柔软而富有弹性的半透性薄膜 厚7-8nm，占细胞干重的10%。 (1)．细胞膜化学组成: 蛋白质50-70%，磷脂20-30% ，少量的糖2% 蛋白质与膜的透性酶的活性有关。
(2). 结构模型 :
质粒能够自我复制； 分子量比细菌染色体小 ； 每个菌体内有一个或多个质粒； 决定次要性状； 可整合，可脱落 ；细胞间可转移；
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。
第三章微生物细胞结构与功能重点
第3章微生物细胞的结构与功能重点、难点剖析1．G+和G-细菌肽聚糖单体的比较(表3—1)。
肽聚糖单体是组成细菌细胞壁中特有成份——肽聚糖网套的基础，G+和G-菌肽聚糖单体的构造大体相同，仅在四肽尾的第三个氨基酸残基和肽桥的有无上有明显不同。
项目G+ G-聚糖链—（G+M）n——（G+M）n—肽链四肽尾L-AlaD-GluL-lysD-AlaL-AlaD-Glum-DAPD-Ala肽桥—（Gly）5—无注：G：N—乙酰葡糖胺，M：N-乙酰胞壁酸，m-DAP：内消旋二氨基庚二酸2．G-细菌细胞壁的脂多糖构造。
脂多糖(LPS)是位于革兰氏阳性细菌细胞壁最外层的一种较厚的类脂多糖类物质，由类脂A、核心多糖和O—特异侧链3部份组成。
其中的类脂A 是革兰氏阴性细菌致病物质内毒素的物质基础。
脂多糖的分子构造可见图3—1和表解。
类脂A：2个N-乙酰葡糖胺和5个不同的长链饱和脂肪酸内核心区：3个2—酮—3—脱氧辛糖酸(KDO)LPS 核心多糖3个L-甘油-D—甘露庚糖(Hep)外核心区：5个己糖(Hex)，包括葡糖胺、半乳糖、葡萄糖O -特异侧链；多个4Hex 单位，内含葡萄糖、半乳糖、鼠李糖、甘露糖，和阿比可糖(Abq)、大肠杆菌糖(colitose)、副伤寒菌糖(paratose)或泰威糖(Lyvelose)等。
3．缺壁细菌。
细胞壁是维持细菌正常形态和爱惜它们免遭不利环境条件损伤的大体构造但在自然和人为培育条件下，也可因自然进化、自发突变或人为去除等方式而形成缺壁细菌。
现将4类缺壁细菌的要紧特点列在表3—2中。
·待细胞壁再生后恢复其繁衍能力4．细菌的内含物。
位于细菌细胞质内，呈颗粒状或泡囊状的构造称内含物。
4种要紧内含物的特点可见表3—305．细菌芽孢的构造和功能。
芽孢是某些细菌在其生活史后期的细胞内形成的一个抗逆性极强的休眠体。
圆形或椭圆形，厚壁，含水量低，对热、辐射和化学药物有很强的抗性。
因每一营养细胞仅形成一个芽孢，故芽孢无繁衍功能。
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脂多糖及外膜蛋白主要功能： ①类脂A是革兰氏阴性细菌内毒素的物质基础； ②有吸附阳离子的作用； ③决定抗原的多样性； ④作噬菌体的吸附受体； ⑤具选择性屏障功能。
周质空间（壁膜间隙） 含有许多周质蛋白（水解酶、合成酶、结合蛋白等）
缺壁细菌
➢L型细菌：指那些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菌 株。
➢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
革兰氏阳性细菌与阴性细菌的细胞壁成分(占细胞壁干重的%)
细胞壁的化学组成
细胞壁的基本骨架——肽聚糖
肽聚糖：是由 N—乙酰胞壁酸（NAM）和N—乙酰 葡糖胺（NAG）以及少数氨基酸短肽链组成的亚 单位聚合而成的大分子复合体。
肽聚糖单体：是由NAG 、 NAM 、肽尾、肽桥构成。
肽聚糖网格状结构 革兰氏阳性菌肽聚糖单体
Gˉ菌细胞壁
（1）肽聚糖 仅由1-2层肽聚糖网状分子组成的薄 层，短肽之间直接相连，没有肽桥，因而疏松、机 械强度较差。
（2）外膜 位于最外层，有脂多糖、磷脂和脂蛋白 组成。 脂多糖：最外层，由类脂A、核心多糖和O-特异侧链 三部分组成。
（3）外膜蛋白 镶嵌在脂多糖和磷脂层上，其中有 孔蛋白、脂蛋白（使外膜层牢固地与肽聚糖连接）。
作用部位为肽聚糖五肽交联 桥 作用部位为肽聚糖聚糖骨架
二、细胞壁以内的构造----原生质体
1、细胞质膜(Cell membrane) ①化学组成与结构 组成：主蛋白质 60—70%
磷脂 30—40% 少量多糖 结构：由具有高度定向性的磷脂双分子层镶嵌 着可移动的膜蛋白构成。
细胞质膜化学组成与结构
步骤：
涂片固定 结晶紫初染
结果: 阳性菌——紫色 阴性菌——红色
碘液媒染
乙醇脱色
番红复染
革兰氏染色的原理
➢等电点学说
➢化学学说
➢渗透学说 主要是由于二者细胞壁化学成分的差异造成的
革兰氏染色法的临床意义：
医学上对病原微生物进行革兰氏染色，使用 相应的药物对症下药。
β内酰胺类的药物 氨基糖苷类的药物
都有可能使肽聚糖对 细菌的保护作用丧失
短肽（五肽、肽桥）相连的。
青霉素的作用
作用于肽聚糖肽 桥的联结，即抑 制肽聚糖的合成， 故仅对生长着的 菌有效，主要是 G+菌。
G＋与Gˉ细胞壁
★共有组分— 肽聚糖 ★特有组分— G＋ 磷壁酸
Gˉ脂多糖
G＋与Gˉ细菌cw的模式结构
革兰氏阳性菌细胞壁： 由肽聚糖和磷壁酸组成
G+ 菌与G- 菌的差别及与细胞壁的关系
G+ 项目 菌
革兰阳性菌 革兰阴性 菌
与 染色性
紫色
红色
G-
菌
的 抗原性 差 别
主要为磷壁酸 主要为外 膜及 毒性无内毒素有内毒素
与
细
胞 对青霉素的作 有效
无效
壁用
的
关 对溶菌酶的作 有效
无效
系用
细胞壁的关系
细胞壁对酒精的通透性
细胞壁的化学组成不同
内毒素为阴性菌细胞壁成分
磷壁酸：占40%。G+菌 所特有,其主链由数十 个磷酸甘油或磷酸核 糖醇组成,有的还有由 D—Ala和还原糖组成 的侧链。
肽聚糖: 占30~70% ,不同菌种 中肽聚糖(肽链)组分 不同。
脂磷壁 酸:与菌 细胞原 生质膜 的脂类 结合
壁磷壁酸:含量 多，通过共价 键与肽聚糖分 子结合,并延伸 到肽聚糖分子 表面, 带有负 电荷。
生理功能
➢ 具有高度的选择性 ➢ 是氧化代谢和能量产生的部位 ➢ 与呼吸有关的酶及电子传递体系均位于细胞膜上，
故氧化代谢在膜上进行，产生的电子通过膜上的电 子传递体系传递，偶联ATP的产生。 ➢ 是细胞壁和荚膜生物合成机构 ➢ 与细胞的运动有关，细胞鞭毛的基体位于细胞膜上， 提供运动所需要的能量。
• 特殊结构包括糖被、鞭毛和芽孢等。
细菌细胞结构
一、细胞壁（cell wall）
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%。
功能 ①保护细胞，免受外界因素的损伤 ②维持细胞形态 ③起分子筛的作用 ④是鞭毛运动的支点 ⑤与细菌的抗原性、致病性及对噬菌体的敏感性有关
细胞质功能：
细胞质中含有丰富的酶系，是营 养物质合成、转化、代谢的场所。
磷壁酸功能：
①使细胞壁形成负电荷环境，加强质膜对二价离子 尤其是镁离子的吸收。
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
胞吞噬及抗补体作用 ④赋予细胞以表面抗原 ⑤作为噬菌体吸附受体 ⑥能调节细胞内自溶素的活力，防止细胞自溶
G-比G+的组成和结构更复杂
外壁层是G-细菌细胞壁特有的结构，位于壁的最外层， 化学成分分为脂多糖、磷脂和若干蛋白
间体：
由细胞膜内褶形成的一种管状、层状或串状物， 一般位于细胞分裂的部位或附近。
间体 间体的功能:
▪参与隔膜形成 ▪与核分裂有关 ▪类线粒体功能
2、细胞质(cytoplast)及其内含物(inclusin)
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。
革兰氏阳性细菌肽聚糖单体 革兰氏阴性细菌肽聚糖单体
细胞壁的结构
① 短 叉相由肽联G结与形在M成重M 上多复，层交网相联状邻构结短成构肽骨架交，N1，—4乙-糖酰苷葡键糖与胺N通—过乙β-
②短肽连结方式及组成成分 酰胞壁酸相连。肽聚
依不同种类的细菌而异
糖中任何键的断裂，
在金黄色葡萄球菌中，短肽 间通过一条由甘氨酸组成的
第三章 微生物细胞的结构与功能
Microbial Structure & Function
第一节 原核微生物
• 包括有细菌、放线菌、蓝细菌以及形态结构比 较特殊的立克次氏体、支原体、衣原体、螺旋 体等
• 细菌虽小，但结构复杂，可分为基本结构和特 殊结构。
• 基本结构包括细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞 核。