微生物学课件第3节细菌结构

项目
1、革兰氏染色反应 2、肽聚糖层 3、磷壁酸 4、外膜 5、脂多糖（LPS） 6、类脂和脂蛋白含量 7、鞭毛结构 8、产毒素 9、对机械力的抗性 10、细胞壁抗溶菌酶 11、对青霉素和磺胺
革兰氏阳性菌
能阻留结晶紫而染成紫色 厚，层次多 多数含有 无 无 低（仅抗酸性细菌含类脂） 基体上着生两个环 以外毒素为主 强 弱 敏感
第三节 细菌结构
2020/10/27
本课重点 • 细菌细胞壁的结构：革兰氏染色阳性菌和
阴性菌的差别；
• 细菌细胞壁的功能； • 革兰氏染色过程和原理。
• 名词概念：肽聚糖、革兰氏染色、磷壁酸、壁膜间
隙（周质空间）、原生质体、原生质球、L型细菌
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一般构造：一般细菌都有的构造 特殊202构0/10/造27 ：部分细菌具有的或一般细菌在特殊环境下才有的构造
根据LPS抗原性的测定， 沙门氏菌属(Salmonella)的 抗原型多达2107种，一般 都源自O-特异侧链种类的 变化。 这种多变性是革兰氏阴性 细菌躲避宿主免疫系统攻 击，保持感染成功的重要 手段。也可依此用灵敏的 血清学方法对病原菌进行 鉴定，在传染病的诊断 中有其重要意义。
酮脱氧辛酸
2类020/1脂0/27A是革兰氏阴性细菌致病物质——内毒素的物质基础；
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（3）革兰氏阴性细菌的细胞壁 肽聚糖
外膜
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周质空间
A、肽聚糖 埋藏在外膜层之内，是仅由1~2层肽聚糖网状分子 组成的薄层(2~3nm) 。
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
内消旋二氨基庚二酸(m-DAP) （只在原核微生物细胞壁上发现）
嵌合在LPS和磷脂层外膜上的蛋白。有20余种，但多数功能尚不清楚。
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C、外膜蛋白(outer membrane protein) 脂蛋白(lipoprotein)是一种通过共价键使外膜层牢固地连接在
肽聚糖内壁层上的蛋白，分子量约为7200。
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C、外膜蛋白(outer membrane protein) 孔蛋白（porins）是由三个相同分子量（36000）蛋白亚基组成的 一种三聚体跨膜蛋白，中间有一直径约1nm的孔道。
革兰氏阴性菌
可经脱色而复染成红色 薄，一般单层 无 有 有 高 基体上着生四个环 以内毒素为主 弱 强 不敏感
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（4）革兰氏阳性和阴性细菌的比较
革 兰 氏 染 色 的 原 理
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古菌的细胞壁
• 由假肽聚糖（其中双糖单位的连接 键是β-1，3糖苷键）或酸性杂多糖组成 的
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3）细胞膜的化学组成与结构模型：
（3）液态镶嵌模型(fluid mosaic model)
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2、细胞膜 4）细胞膜的生理功能： ①选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送；
②是维持细胞内正常渗透压的屏障；
③合成细胞壁和糖被的各种组分（肽聚糖、磷壁酸、LPS、 荚膜多糖等）的重要基地；
非特异性孔蛋白
可通过分子量小于800~900 的任何亲水性分子
特异性孔蛋白
只容许一种或少数几种相关 物质通过，如维生素B12和核 苷酸等。
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D、周质空间(periplasmic space, periplasm)
又称壁膜间隙。在革兰氏阴性细菌中，一般指其外膜与细胞膜 之间的狭窄空间（宽约12~15nm），呈胶状。
④膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系， 是细胞的产能场所；
⑤是鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位；
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2、细菌细胞膜的特殊结构 5）间体和内膜： 细胞质膜内褶形成的囊状构造。
DNA复制、分配以及细胞分裂有关
（二）细胞的结构
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3、细胞质和内含物 1）概念：
通常生长温度要求越高的种，其饱和度也越高，反之则低
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真细菌的细胞膜 古细菌的细胞膜，耐高温、高盐
（2）蛋白
3）细胞膜的化学组成与结构模型：
（具2运）输膜功能蛋的白整合蛋白（integral protein）或内嵌蛋白（intrinsic protein）
具有酶促作用的周边蛋白（peripheral protein）或膜外蛋白(extrinsic protein)
脂多糖的主要功能
LPS负电荷较强，与磷壁酸相似，也有吸附Mg2+、Ca2+等阳离 子以提高其在细胞表面浓度的作用，对细胞膜结构起稳定作用。 保护作用—阻止某些物质的进入。 致病物质—内毒素。 许多噬菌体在细胞表面的吸附受体。
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C、外膜蛋白(outer membrane protein)
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周质空间是进出细胞的 物质的重要中转站和反 应场所
在周质空间中，存在着多种周质蛋白（periplasmic proteins）
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水解酶类； 合成酶类； 结合蛋白； 受体蛋白；
（4）革兰氏阳性和阴性细菌的比较
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革兰氏阳性和阴性细菌的细胞壁比较
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B、外膜(outer membrane) 位于革兰氏阴性细菌细胞壁外层，由 脂多糖、类脂和脂蛋白等若干种蛋白 质组成的膜。
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脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）
位于革兰氏阴性细菌细胞壁最外层，由类脂A、核心多糖(core polysaccharide)和O-特异侧链（O-specific side chain，或称O多糖或O-抗原）三部分组成。
磷源（异染粒）：迂回螺菌、白喉棒杆菌、结核分支杆菌
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2）颗粒状贮藏物(reserve materials)： ①聚-β-羟丁酸(poly-β-hydroxybutyrate, PHB)
4. 遗传性稳定
（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。
特点：
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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；
膜磷壁酸：跨越肽聚糖层并与 细胞膜相交联的（又称脂磷壁 酸） 2020/10/27
壁磷壁酸：它与肽 聚糖分子间进行共 价结合。
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磷壁酸主要生理功能： 使细胞壁形成负电荷环境，增强细胞膜对二价阳离子的吸收； 贮藏磷元素； 增强某些致病菌对宿主细胞的粘连； 能调节细胞内自溶素(autolysin)的活力，防止细胞因自溶而死亡。
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；
⑥脂质双分子层犹如一“海洋”，周边蛋白可在其上作“漂浮” 运动，而整合蛋白则似“冰山”状沉浸在其中作横向移动。
1972年，辛格（J.S.Singer）和尼科尔森（G.L.Nicolson）
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2、细胞膜 2）细胞膜的化学组成与结构模型： （1）磷脂
亲水的极性端
疏水的非极性端
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（1）磷脂
3）细胞膜的化学组成与结构模型：
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（1）磷脂
3）细胞膜的化学组成与结构模型：
膜的流动性很大程度上取决于不饱和脂肪酸的结构和相对含量。 细胞膜上长链脂肪酸的链长和饱和度因细菌种类和生长温度而异。
2）颗粒状贮藏物(reserve materials)：
贮藏物是一类由不同化学成分累积而成的不溶性沉淀颗粒， 主要功能是贮存营养物。
贮藏物
糖原：大肠杆菌、克雷伯氏菌、芽孢杆菌和蓝细菌等
碳源及能源类 聚β-羟丁酸（PHB）：固氮菌、产碱菌和肠杆菌等
硫粒：紫硫细菌、丝硫细菌、贝氏硫杆菌等
氮源类
藻青素：蓝细菌 藻青蛋白：蓝细菌
肽聚糖(peptidoglycan) 磷壁酸（teichoic acid）
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A、肽聚糖
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（2）革兰氏阳性细菌的细胞壁
厚约30~40nm，由20-30层左右的网格状分子交织成 20的20/10网/27 套覆盖在整个细胞上。
B、磷壁酸 革兰氏阳性细菌细胞壁上特有的化学成分， 多元醇和磷酸的聚合物。
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1）细胞壁： 细胞壁（cell wall）是细胞膜外面具有一定硬度和韧性的壁套。
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4）革兰氏阳性细菌的细胞壁 特点：厚度大（30~40nm）, 层数多， 化学组分简单，一般只含90%肽聚糖和10%磷壁酸。
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4）革兰氏染色与细胞壁： （2）革兰氏阳性细菌的细胞壁
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6）细胞壁缺陷细菌：
缺壁突变——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——原生质球（G-
在自然界长期进化中形成——支原体
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（1）L型细菌（L-form of bacteria）
因英国李斯德（Lister）预防研究所首先发现而得名 （1935年，念珠菌 Streptobacillus moniliformis）
细胞质（cytoplasm）是细胞质膜包围的除核区外 的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。含水量约 80%。
细胞质的主要成分为核糖体、贮藏物、多种酶类和中间代谢物、 质粒、各种营养物和大分子的单体等，少数细菌还有类囊体、 羧酶体、气泡或伴孢晶体等。