微生物课件(周德庆)第一章Part 2 细菌的一般结构

第一节细菌
九、细菌的细胞结构
v一般构造（基本构造）：是一般细菌都有的构造，如：
v细胞壁
v细胞膜
v细胞质
v核质体
v核糖体等v特殊构造：部分细菌具有或一般细菌在特殊情况下才具有的结构，主要有：
v鞭毛
v菌毛
v性菌毛
v荚膜
v芽孢等
(一) 细胞壁（cell wall）
(一)细胞壁（cell wall）
1.定义
是位于细胞最外层、厚实、坚韧的外被，主要由肽聚糖构成，有固定外形和保护细胞等多种功能。

2. 功能
Ø固定细胞外形
Ø协助鞭毛运动
Ø保护细胞免受外力的损伤
Ø为正常细胞分裂所必需
Ø阻拦有害物质进入细胞：如革兰氏阴性细菌细
胞壁可阻拦分子量超过800的抗生素通过。

Ø与细菌的抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性密切相关
3.成分
细胞壁中的几种特殊成分：
v肽聚糖：是真细菌细胞壁中特有的成分。

v磷壁酸：是革兰氏阳性细菌细胞壁所特有的成分。

v脂多糖：是革兰氏阴性菌细胞壁所特有的成分。

①肽聚糖（peptidoglycan）
肽聚糖单体结构每一肽聚糖单体由三个部分组成：
A Peptidoglycan Monomer
The peptidoglycan
monomer in E. coli,
most gram-negative
bacteria, and many
gram-positive
bacteria. These
monomers join
together to form
chains and the
chains are then
joined by cross-
links between the
tetrapeptides to
provide strength.
G+菌肽聚糖单体
G ˉ菌肽聚糖单体
肽聚糖单体的结构
G＋
、
G－肽聚糖单体组成的不同
肽尾第三个氨基酸
不同G＋：L-赖氨酸
G－：内消旋二氨
基庚二酸
肽
桥G＋：5个甘氨酸组成肽桥
G－：没有氨基酸组成的肽桥，直接由肽键连接
G＋以金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）为例，G－以大肠杆菌（E. coli）为例。

Structure of Peptidoglycan
肽聚糖网格状结构
是结合在G+细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。

可分为两类：v壁磷壁酸：与聚糖分子进行共价结合；
v膜磷壁酸（脂磷壁酸）：跨越肽聚糖层并与细胞膜相交联。

磷壁酸的功能
因带负电荷，故可与环境中的Mg2＋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。

保证革兰氏阳性致病菌与其宿主间的粘连
赋于革兰氏阳性细菌以特异的表面抗原
提供某些噬菌体以特异的吸附受体
脂多糖（LPS）是位于革兰氏阴性细菌细胞壁最外层的一层较厚（8-10nm）的类脂多糖类物质，由类脂A、核心多糖和O-特异侧链3部分组成。

脂多糖的功能
是革兰氏阴性细菌致病物质——内毒素的物质基础;
与磷壁酸相似，也有吸附Mg2+、Ca2+等阳离子以提高这些离子在细胞表面的浓度的作用；
由于LPS结构的变化，决定了革兰氏阴性细胞表面抗原决定簇的多样性；
是许多噬菌体在细胞表面的吸附受体；
厚度大（20-80nm）
革兰氏阴性细菌的细胞壁特点成分较复杂，肽聚糖含量少机械强度差
Gram Positive
Gram Negative
Gram Stain of Staphylococcus aureus
Gram Stain of Escherichia coli
A Gram Stain of a Mixture of Gram-Positive and Gram-Negative Bacteria.
对染料和抗生素的敏感性
原生质球原生质体
酶消化的效果
僵硬或柔韧僵硬
细胞状态
较厚很薄
壁质间隙
有缺
外膜
脂多糖极少
类脂
层薄层厚
肽聚糖
G-细菌G+细菌
特征
G+与G-菌的细胞壁的特征比较
中度敏感
很敏感
古细菌的细胞壁：除Thermoplasma（热原体属）没有细胞壁外，其余都具有与真细菌相似的细胞壁，其化学成分相差很大，细胞壁中不含真正的肽聚糖，而含假肽聚糖。

假肽聚糖结构与肽聚糖相似，不同处在于：
多糖骨架：由N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰塔罗糖胺糖醛酸以β-1，3-糖苷键连接而成。

肽桥：由L-Glu一个氨基酸组成。

思考题
古细菌的细胞壁可否被溶菌酶
所水解？为什么？
答案：不能。

因为溶菌酶作用于肽聚糖中双
糖单位的β-1，4糖苷键，而古细菌细胞壁
中所含的是假肽聚糖，其中双糖单位的连接
键是β-1，3糖苷键。

7.缺壁细菌
缺壁
细菌实验室中形成自然界长期进化中形成：支原体
自发缺壁突变：
L 型细菌人工方法去壁彻底除尽：原生质体
部分去除：球状体
L型细菌最初由英国李斯特（Lister）研
究所的学者于1935年发现，故称L型细菌。

当时发现念珠状链杆菌（Streptobacillus moniliformis）发生自发突变，成为细胞膨大，对渗透压敏感，在固体培养基上形成“油煎蛋”似的小菌落，经研究发现是一种细胞壁缺损突变菌株。

后来发现，许多革兰氏阳性和阴性细菌在实验室或宿主体内都可产生L型突变。

L-型细菌的油煎蛋菌落
(二)细胞膜
1.定义
紧贴在壁内侧、包围着细胞质的一层柔软、脆弱、富有弹性的半透性膜。

2.细胞膜的组成和结构
u成分：主要由磷脂和蛋白质两种成分组成。

u结构：流动镶嵌模型，磷脂双分子层作骨架，蛋白质镶嵌其中。

注意：
原核微生物的细胞膜与真核微生物的细胞膜的不同之处在于：原核微生物的细胞膜一般不含有胆固醇等甾醇，与真核微生物恰恰相反。

缺细胞壁的原核生物含有甾醇，含甾醇的细胞膜具有一定的物理强度，弥补了没有细胞壁的不足。

3.细胞膜的功能
u控制细胞内、外的物质的运送、交换
u维持细胞内正常渗透压以保证屏障作用；
u合成细胞壁各种组分和荚膜等大分子的场所；u进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地；u许多酶和电子传递链组分的所在部位；
u鞭毛着生点和提供其运动所需的能量等。

细胞膜控制物质运送
（三）核质体(nuclear body;nucleoid )
细菌DNA ：
长度：一般为：1-3mm
例：大肠杆菌的DNA 长约1mm 。

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。

功能：负载遗传信息。

由大型环状双链DNA 纤丝不规则地折叠或缠绕而构成的无核膜、核仁的区域。

Fig.1: Prokaryotic Cell
(Bacillus megaterium)
细胞质：
⒈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。