微生物的细胞结构与功能
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。
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
微生物的细胞结构与功能
微生物通过分泌酶来分解有机物，这些酶能够将大分子有 机物分解为小分子，如氨基酸、单糖和脂肪酸等，便于微 生物吸收利用。
生态作用
微生物在分解有机物的过程中释放的能量和营养物质，为 其他生物提供了能量和营养来源，维持了生态系统的平衡 和稳定。
合成有机物
合成有机物
微生物能够利用简单的无机物质 合成有机物质，如蛋白质、核酸、 碳水化合物和脂肪等。
细胞质与细胞核
1
细胞质是微生物细胞中充满液体的部分，其中含 有多种细胞器和酶，参与细胞的代谢和能量转换。
2
细胞核是微生物细胞中的遗传信息储存和表达的 场所，由DNA和组蛋白组成，具有自我复制和遗 传信息传递的功能。
3
细胞质和细胞核的结构和功能对于微生物细胞的 遗传、代谢和繁殖等生命活动具有关键作用。
生物防治
利用微生物及其代谢产物防治植物病虫害，减少 化学农药的使用。
微生物饲料
利用微生物发酵生产饲料，提高饲料的营养价值 和安全性。
在工业上的应用
生物发酵
利用微生物发酵生产食品、饮料、调味品等，如酸奶、酱油、醋 等。
生物制药
利用微生物生产抗生素、疫苗、抗体等生物药物，治疗人类和动物 疾病。
生物环保
自养生物
一些自养微生物能够利用光能或 化学能将无机物质转化为有机物 质，如蓝藻和化能合成细菌。
生产应用
微生物合成的有机物在食品、医 药、化工等领域有广泛应用，如 利用酵母菌发酵生产酒精和面包 等。
生物转化
生物转化
微生物能够将一些不能被直接利用的物质转化为可被利用的物质，如将无机硫转化为硫 酸盐、废水中的重金属离子转化为沉淀物等。
微生物的多样性
01
02
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
微生物细胞的结构和功能
第二章生物细胞的结构和功能第一节原核微生物一、原核微生物是指一大类细胞微小、细胞无核膜包裹（只有称作核区的裸露DNA）的原始单细胞生物。
他们与真核微生物的主要区别有：a.基因组由无核膜包裹的双链环状DNA组成；b.缺乏由单位膜分隔、包裹的细胞器；c核糖体为70S型。
二、原核微生物分为两个域：细菌域、古生菌域。
细菌和古生菌1、细菌的基本形态：球菌、杆菌、螺旋菌A.球菌：细胞个体呈球状或椭球状。
不同的球菌在细胞分裂时会形成不同的空间排列，但常被作为分类的依据。
分为单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌、葡萄球菌。
B. 杆菌：一般粗细（直径）比较稳定，而长度则常因培养时间、条件不同有很大的差异。
杆菌有的笔直有的弯曲，杆菌两端的形状在分类上是比较重要的依据，而杆菌杆状的排列方式不作为分类依据。
C. 螺旋菌：螺菌、螺旋体除过上述3种基本形态外，还有许多具有其他形态细菌，如柄杆菌（细胞上有柄、菌丝、附器，细胞呈杆状或梭状），球衣菌，支原体2、古生菌：具有比较独特的个体形态，比如能在高盐、高热的环境中生存。
3、支原体：由于只有细胞膜，没有细胞壁，故细胞柔软，形态多变，具有高度多形性。
三、原核生物的细胞大小小型原核微生物：支原体：0.3um . 与痘病毒差不多纳米细菌（超微细菌）：0.2nm .有的小于0.05nm最大的细菌：纳米比亚硫珍珠菌；最小的细菌：纳米细菌四、原核微生物构造：1、细胞壁：通过染色、质壁分离、制备原生质体以及用电子显微镜观察细菌超薄切片等方法，可证实细胞壁的存在。
细胞壁主要功能：固定外形、提高机械强度、支持细胞生长和运动、阻拦有害物质进细胞。
A、革兰氏阳性菌的细胞壁：其最大的特点是厚度大和化学成分简单，一般只含有90%肽聚糖和10%的磷壁酸，从而与层次多、厚度低、成分复杂的革兰氏阴性菌的细胞壁有明显的差别。
1）、肽聚糖：又称黏肽、胞壁质或黏质复合物，是真细菌类细胞壁中的特有成分。
（注意了解双糖单位、四肽尾或四肽侧链、肽桥或太间桥）2）、磷壁酸：是结合在革兰氏阳性菌细胞壁上的一种酸性多糖，主要成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。
微生物细胞壁结构及其生物学功能分析
微生物细胞壁结构及其生物学功能分析微生物，是指尺寸较小、单细胞或多细胞，能够在自然环境中独立生存和繁殖的微生物体，主要包括细菌、真菌、病毒、原生动物、藻类等。
众所周知，微生物是自然界中不可或缺的生物类群之一，其功能广泛，包括维持自然界的生态平衡、参与土壤、水体和大气的营养转化，以及对人类的医疗、生物技术等方面的贡献都不可忽视。
而微生物体内的细胞壁结构，则是掌握微生物特点的重要内容之一。
一、微生物细胞壁的作用细胞壁是细胞的主要保护屏障，细菌、真菌、藻类等微生物所具有的细胞壁结构，对于其功能起到举足轻重的影响。
1. 保护细胞：微生物外部环境易受到干扰和变化的影响，细胞壁对微生物保护作用非常重要。
例如在细胞壁结构不完好或缺少时，微生物对抗环境因素就会受到大大的限制，包括大量死亡和繁殖受阻，因此细胞壁对于微生物的保护非常重要；2. 维持细胞型态：细胞壁具有机械稳定性，能够保持和固定微生物的细胞形态和细胞大小，从而对细胞的生物学特性产生影响，如细胞传递信号、合成代谢物等，使细胞有很好的功能表现；3. 参与代谢：微生物细胞壁是很重要的能量贮备处所，含有的可溶性糖、氨基酸等物质，是细胞代谢中的重要物质来源，也能够在细胞外分泌，环境有调节作用；4. 呈现抗原：细菌表面具有一系列的抗原决定簇，其有利于细菌从宿主中逃脱，减小免疫攻击等，保障其合法存在。
二、不同微生物体细胞壁形态及结构差异1. 细菌细胞壁细菌是微生物体中细胞壁最为简单的一类，其细胞壁结构主要由多糖、蛋白质（特别是附着的或可变异的表面抗原）以及一些小分子物质构成。
细菌细胞壁可分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌，两者的结构和组成成分均有差异。
革兰氏阳性菌：细胞壁外表面有较厚的多糖层，其内层则由厚的一层肽聚糖组成，聚糖的交错成分是乙酰葡萄糖醛酸多聚糖，呈现搅拌性质。
革兰氏阴性菌：细胞壁为较厚的两层结构，主要由外层的唾液酸、多糖和脂多糖组成，内层的肽聚糖和交错层主要是残基（L-乳糖、L-脯氨酸）。
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。
微生物细胞结构与功能
4、古生菌的细胞壁
化学成分差异较大，无真正的肽聚糖。 盐球菌属组分是糖蛋白，蛋白质中氨基
酸主要是酸性Aa，可平衡环境中Na+。 少数产甲烷菌的组分是蛋白质，有的是不 同蛋白质，有的是同种蛋白的多聚体。
5、细胞壁缺陷细菌(细胞壁缺乏或缺损的各种细菌统称) 形成条件：细胞壁中肽聚糖结构受理化或生物因素 的直接破坏或合成抑制而形成； 生物学特性：形态多形性；染色革兰阴性；培养高 滲培养基；菌落油煎蛋样。 自发缺壁突变：L型细菌 实验室中形成 缺壁 细菌 人工方法去壁 部分去除：球状体 自然界长期进化中形成：支原体
革兰氏阴性菌
结构：三维多层网状结构，但结构层次明显，分为内 壁层、外壁层。 组成：内壁层：肽聚糖层，厚约2～3nm。外壁层可分 为内、中、外三层：最外层为脂多糖层，中间为磷脂 层，内层为脂蛋白层。
脂多糖：革兰氏阴性细菌细胞壁外层的主要成分， 也是革兰氏阴性细菌细胞壁中独有的成分。
脂多糖（Lipolysaccharide)的组成
2、细胞质（cytoplasm）及内含物
（1）细胞质 细胞质是质膜包围的除核区外的半透明、胶状物 总称；包括贮藏物(reserve granule)；磁小体 (megnetosome)；羧酶体(carboxysome)；气泡(gas vocuoles)；质粒(circular covalently closed DNA) 等。 组成：水、蛋白质、核酸、脂类、少量糖和无机盐。 功能： ①细菌的内在环境，具有生命活动所具有的各 种特征。②含有各种酶系统，使细胞与周围不断进行 新陈代谢作用。
O—特异侧链 核心多糖
R1、R2一般为3—羟基豆蔻酸 R可有3种：月桂酸基 棕榈酸基 豆蔻酰豆蔻酸基
脂多糖功能
①是革兰氏阴性细菌致病物质－内毒素的物质基础；
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。
微生物细胞的结构与功能
的第4个氨基酸即D－丙氨酸的羧基与后一肽尾第3个氨基 酸即M －DAP的氨基直接连接。（因而只能形成较疏密、 机械强度较差的肽聚糖网络）。
外膜
特点： a.是G-细菌细胞壁特有的结构，位于壁的最外层； b. 化学成分是脂多糖、磷脂和若干种外膜蛋白。
3）决定G-表面抗原；4）噬菌体受体位点。 5） 有控制物质进出细胞的屏障功能。 钙离子是维持LPS稳定性所必需的。
脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)
沙门氏菌属脂多糖中的类脂A结构
外膜蛋白
• 镶嵌在脂多糖和磷脂层外膜上的蛋白。有 20余种，大多数功能还不清楚。 脂蛋白 孔蛋白
2、革兰氏阴性细菌细胞壁结构
特点：肽聚糖层很薄（仅2~3nm），在肽聚 糖层外还有一个外膜，成分较复杂， 整个壁厚度较G+菌薄，机械强度较G+ 菌弱。由2层壁组成。
格兰氏阴性菌肽聚糖层的特点（以大肠杆菌为例）：
1. 肽聚糖层薄（2~3nm）； 2. 四肽尾的第三个不是L-Lys，而是内消旋二 氨基庚二酸
微生物细胞的结构与功能
前言：
微生物的细胞结构和动植物的细胞结构有 一些共同特征，同时也存在许多不同的地方。
具有细胞结构的微生物中，按细胞核的结 构和进化水平的差别可以分为原核微生物和真 核微生物2大类。
原核微生物
原核微生物指一大类细胞核无核膜包 裹的原始单细胞生物。
它与真核微生物的主要区别有：
1. 基因组由无核膜包裹的双链环状DNA 组成。
功能：a. 控制细胞透性; b. 提高Mg2+浓度; c. 决定细胞壁抗原性; d. 类脂A是类毒素的主要成分
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第一章微生物的细胞结构与功能真菌细胞的质膜中具有甾醇，原核生物的质膜中很少或没有甾醇。
载色体亦称色素体或叫光合膜：是光合细菌进行光合作用的场所羧酶体又称多角体是自养细菌特有的内膜结构，由3.5nm厚的蛋白质单层膜包围，是自养细菌固定CO2的场所类囊体（th ylakoid）是蓝细菌进行光合作用的场所内质网指细胞质中一个与细胞基质相隔离、但彼此相通的囊腔和细管系统，由脂质双分子层围成高尔基体是一种内膜结构，由许多小盘状的扁平双层膜和小泡组成，与细胞的分泌活动和溶酶体的形成等有关是合成、分泌糖蛋白和脂蛋白以及进行酶切加工的重要场所。
磁小体是趋磁细菌细胞中含有的大小均匀、数目不等的Fe3O4 / Fe3S4颗粒，外有一层磷脂、蛋白或糖蛋白膜包裹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溶酶体是胞质中一类包着多种水解酶的小泡溶酶体的标志酶是酸性水解酶微体是一种单层膜包裹的、与溶酶体相似的小球形细胞器，但其所含的酶与溶酶体所含的不同一．什么是原核生物与真核生物？原核微生物是细胞内有明显核区，但没有核膜包围；核区内含有一条双链DNA 构成的细菌染色体；能量代谢和很多合成代谢均在质膜上进行；蛋白质合成“车间”--核糖体分布在细胞质中。
真核微生物是细胞核具有核膜、核仁，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多种细胞器的一类微生物。
二．比较原核生物和真核生物的异同点？相同点：不论是原核生物还是真核生物，它们的遗传物质的本质相同；在它们的细胞中同时具有DNA 和RNA ；一般都有产生能量与合成细胞物质的完整的酶系统；ATP 是生物用来进行能量转换的物质之一；细胞的元素组成，糖代谢，核苷酸与氨基（除赖氨酸以外）生物合成途径基本相同；蛋白质和核酸生物合成的方式也基本相同比较项目 原核生物 真核生物细胞大小 较小（通常直径小于2um ） 较大（通常直径大于2um ）细胞壁主要成分 多数为肽聚糖 纤维素、几丁质等细胞器 无 有鞭毛结构 如有，则细而简单如有，则粗而复杂鞭毛运动方式 旋转马达式 挥鞭式繁殖方式 无性繁殖 有性、无性等多种细 胞 核 核膜 无 有组蛋白 无 有DNA 含量 高（约10％） 低（约5％）核仁 无 有有丝分裂 无 有细 胞 质 线粒体 无 有叶绿体 无 光合自养生物中有高尔基体 无 有核糖体 70S 80S(指细胞质核糖体)贮藏物 PHB 等间体 部分有 无三．何谓鞭毛？原核与真核微生物鞭毛结构有何特点？原核微生物鞭毛：有些细菌细胞的表面，着生有一根或数根由细胞内伸出的细长、波曲、毛发状的丝状体结构即为鞭毛。
是细菌的运动器官。
真核微生物鞭毛：在有些真核微生物的表面长有或长或短的长发状细胞器，具有运动功能，较长者称为鞭毛，较短者则称纤毛。
生长在某些细菌体表的长丝状蛋白质附属物，称为鞭毛，其数目为一至数条，具四．荚膜有何生理作用？（一）保护作用：①保护细菌免受干旱损坏 ② 防止噬菌体的吸附和裂解 ③免受细胞吞噬（二）贮藏养料（三）作为透性屏障或离子交换系介质（四）附着作用（五）细菌间的信息识别作用（六）堆积代谢废物五．何谓细胞壁？细菌细胞壁有什么物质组成的？细胞壁（cell wall ）是位于细胞表面，内侧紧贴细胞膜的一层较为坚韧，略具弹性的细胞结构；约占细胞干重的 10-25% 。
细菌：肽聚糖磷壁酸脂多糖 六．革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌细胞壁有什么区别？七．磷壁酸的主要作用是什么？① 因带负电荷，故可与环境中的Mg ＋等阳离子结合，提高这些离子的浓度，以保证细胞膜上一些合成酶维持高活性的需要。
② 保证革兰氏阳性致病菌与其宿主间的粘连③ 赋于革兰氏阳性细菌以特异的表面抗原④ 提供某些噬菌体以特异的吸附受体⑤ 贮藏磷原素⑥ 调节细胞内自溶素的活力防止细胞死亡八．细胞壁的生理作用是什么？①固定细胞外形和提高机械强度，从而使其免受渗透压等外力的损伤。
②为细胞的生长、分裂、和鞭毛运动所必需。
失去了细胞壁的原生质体，也就没有了这些重要的功能。
③阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物质（相对分子质量大于800）进入细胞，保护细胞免受溶菌酶、消化酶等有害物质的损伤。
④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。
九．什么是细胞膜？简述其生理作用及组成。
细胞膜是外侧紧贴细胞壁而内侧包围原生质的一层柔软而富有弹性的半透性膜。
脂类：占20～30%细胞膜的化学组成主要：蛋白质：占60～70%hopanoid（藿烷类化合物）真核细胞与原核细胞在其质膜的构造和功能上十分相似，在化学组成中，真菌细胞的质膜中具有甾醇，而在原核生物的质膜中很少或没有甾醇。
作用：1、控制内外物质的运送、交换；2、维持细胞内正常渗透压的屏障；3、合成细胞壁各种组分（LPS，肽聚糖，磷壁酸）和荚膜大分子的场所；4、进行氧化磷酸化和光合磷酸化的产能基地；5、许多酶和电子传递链的所在部位；6、鞭毛着生点并为其运动提供能量。
十．何谓间体，间体的主要功能？间体是细菌细胞内唯一的“细胞器”，由细胞膜内陷而成的一种层状、管状或囊状物，其结构和化学组成与细胞膜相同。
一般位于细胞分裂部位或其邻近部位。
常见于G+菌, 在有些G-细菌中不明显。
功能：1) 呼吸作用电子传递系统的中心，相当于高等生物的线粒体，间体上有细胞色素氧化酶，玻珀酸脱氢酶等呼吸酶系。
2) 与合成细胞壁，特别是横隔壁有关，因间体常出现于细胞分裂时新形成的横隔壁处。
3) 参与遗传物质的复制与核分裂有关，因DNA的复制点和间体结合在一起。
4) 间体一边和膜相连，另一侧和核物质紧密接触，起着向核运送营养物质和能量的作用。
5) 芽孢的形成也与间体有关。
十一．何为质粒？质粒有何特点和功能？质粒是独立存在于细菌染色体外或附加在染色体上的遗传物质。
特点：1、不亲和性：可以共存于同一细胞中的不同质粒彼此是亲和的，而不能共存于同一细胞的质粒彼此不亲和，质粒的这种特性称为不亲和性。
2、可消除性3、能自我复制，稳定的遗传4、没有质粒的细菌不能自发产生质粒,但可以通过转化转导或接合作用获得质粒5、质粒可以携带供体细胞的DNA转移。
功能：1、质粒控制细菌的某一遗传性状；2、可作为基因转移的载体。
第二章微生物营养●营养物质（nutrient)：能够满足微生物机体生长、繁殖和完成各种生理活动所需的物质。
●营养：微生物获得和利用营养物质的过程称为营养六大营养要素碳源、氮源、能源、水生长因子、无机盐●光能自养型，亦称光能无机自养型，是一类能以CO2作为惟一碳源或主要碳源、并利用光能进行生长的细菌。
●光能异养型此类细菌不能以CO2作为主要碳源或惟一碳源，需以简单的有机物（如有机酸、醇等）作为供氢体，利用光能将CO2还原为细胞物质。
●化能无机自养型是一类能从无机物氧化过程中获得能量，并以CO2作为惟一碳源或主要碳源进行生长的细菌。
由于无机物氧化时产能有限，以致此类细菌的生长较迟缓。
●化能有机异养型一类以有机物作为能源和碳源的细菌，大多数细菌均属此类，已知的所有致病菌均属此种类型的●单纯扩散是物质运输的一种最简单的形式。
这种形式不需要能量，是以物质在细胞内外的浓度差为动力，即基于分子的热运动而进行的物质运输过程●促进扩散顺浓度梯度，将外界物质运入细胞内，不需要能量。
需要一种存在于膜上的载体蛋白参与运输。
有较高的特异性，一般每种载体只帮助一类物质运输。
●主动运输是营养物质逆浓度差和膜电位差运送到细胞膜内的过程。
需要载体蛋白，而且还需要能量●基团转移某些物质在通过细胞膜的转移过程中发生化学变化，如加上一个磷酸基团，此运输方式称为基团转移。
需要能量，类似主动运输。
一．C源对微生物生物生长有何作用？微生物的主要碳源、次要碳源物质都有哪些？作用:供给微生物碳素，可以构成微生物结构或代谢产物中碳架来源的营养物质。
次要碳源：脂质主要碳源糖类二．何谓 N 源物质？ N 源物质分为那两类？各是什么？凡是提供微生物细胞物质或代谢产物中氮元素来源的营养物质，称为氮源。
无机氮化物和有机氮源三．何谓生长因子？生长因子必需之原因是什么？生长因子分那三类？生长因子的生理作用及其特点是什么？微生物生长所必需且需要量很少，微生物自身不能合成或合成量不足以满足机体生长需要的有机化合物。
三类：维生素，氨基酸以及嘌呤和嘧啶碱基。
维生素:它们组成各种酶的活性基的成分，缺乏酶，便没有活性，代谢活动将无法进行，生命将终止。
维生素需要量一般都很低，浓度在1-50ng/ml。
氨基酸：氨基酸是组成蛋白质和酶的结构物质，需要量一般在20-50μg/ml之间。
嘌呤、嘧啶及其衍生物：某些微生物需要核酸降解物来维持生长，乳酸菌需要嘌呤和嘧啶用以合成核苷酸，所需浓度10-20μg/ml。
四．向培养基中加入牛肉膏、酵母膏及植物汁液有何作用？培养基中无前体物质，不同微生物对生长因子的需求种类不同，当对微生物生长所需的生长因子的本质还不了解时，加入牛肉膏、酵母膏及植物汁液以满足其需要。
六什么叫自养菌、异养菌？自养型生物以无机碳（CO2）为碳源，还原细胞物质。
异养型以有机碳为碳源。
七．微生物的营养类型按能量与营养物质划分时各分为那几类？各有何特点？营养类型主要碳源能源举例光能蓝细菌，绿硫细菌，藻类光能自养型CO2光能异养型有机物光能红螺细菌无机物氢细菌，铁细菌，硝化细菌化能自养型CO2等化能异养型有机物有机物绝大多数细菌，全部真核微生物八．影响微生物营养物质进入细胞的环境因素有那些？各种因素是如何影响营养物质运输的？1.温度：温度通过影响营养物质的溶解度、细胞膜的流动性及运输系统的生理活性来影响微生物的吸收能力。
2.pH：pH通过影响营养物质的电离程度来影响其进入细胞的能力。
3.代谢和呼吸的抑制剂和解偶联剂：代谢和呼吸的抑制剂和解偶联剂影响ATP 的浓度。
4.通透性诱导物与被运输物质的结构类似物：存在通透性诱导物，有利于吸收营养物质，有结构类似物时降低吸收率。
九．营养物质进入细胞的方式有哪几种？各有何特点？三章微生物的生物氧化分解代谢是指营养物质在分解酶类催化下，由结构复杂的大分子变成简单的小分子物质的反应合成代谢在合成酶催化下，不同的小分子结构的物质被合成为大分子物质的过程称为合成代谢发酵是指微生物在无外源电子受体时，以底物水平磷酸化方式产生ATP 的生物学过程有氧呼吸是以分子氧为最终电子受体的基质生物氧化，产生ATP 的过程。
在有氧条件下，好氧微生物或兼性厌氧微生物可将葡萄糖彻底氧化一．生物氧化放出的能量途径有哪几条？1. 葡萄糖酵解途径2. 发酵作用3. 呼吸作用4. 天然多聚物的氧化分解二．微生物糖酵解的途径有哪几种？各有何特点？1.EMP 途径EMP 途径的特点是：①葡萄糖的分解是从1,6 －二磷酸果糖开始的②整个途径仅在第1、3、10步反应是不可逆的③EMP 途径中的特征酶是1,6-二磷酸果糖醛缩酶④整个途径不消耗分子氧，⑤EMP 途径的有关酶系位于细胞质中。