原核微生物形態(tài)構(gòu)造以及功能

1、關(guān)于原核微生物形態(tài)構(gòu)造及功能第1頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四原核細(xì)胞真核細(xì)胞細(xì)胞核有明顯核區(qū)，無核膜、核仁有核膜，核仁細(xì)胞器無線粒體，能量代謝和許多物質(zhì)代謝在質(zhì)膜上進(jìn)行有線粒體，能量代謝和許多合成代謝在線粒體中進(jìn)行核糖體分布在細(xì)胞質(zhì)中，沉降系數(shù)為70S分布在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，沉降系數(shù)為80S 原核細(xì)胞和真核細(xì)胞的區(qū)別真核細(xì)胞原核細(xì)胞第2頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四第3頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四細(xì)胞核無核膜包圍的,DNA裸露的一大類微生物。真細(xì)菌(Eubacteria)古生菌（Archaea)一般 細(xì)菌放線菌支原體、

2、立克次氏體、衣原體等原核微生物主要類群藍(lán)細(xì)菌第4頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四本章學(xué)習(xí)內(nèi)容第一節(jié) 細(xì) 菌 一、一般形態(tài) 二、細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能 (一)細(xì)胞一般構(gòu)造：1. 細(xì)胞壁; 2.細(xì)胞質(zhì)膜; 3.細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)含物; 4.核區(qū) (二)細(xì)菌細(xì)胞特殊構(gòu)造 1.糖被; 2.鞭毛; 3.芽孢 三、細(xì)菌的繁殖方式和培養(yǎng)特征第二節(jié) 放線菌 第三節(jié) 其它原核微生物（藍(lán)細(xì)菌、支原體、立克次氏體、衣原體）第5頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四一、細(xì)菌的形態(tài)、大小及觀察方法二、細(xì)菌細(xì)胞構(gòu)造與功能 （一）基本構(gòu)造 1細(xì)胞壁；2細(xì)胞膜；3細(xì)胞質(zhì)與內(nèi)含物；4核區(qū) （ 二）特

3、殊構(gòu)造 1芽孢；2莢膜；3鞭毛三、細(xì)菌的繁殖方式和培養(yǎng)特征第一節(jié) 細(xì) 菌第6頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四定義：細(xì)菌是一類細(xì)胞細(xì)而短（細(xì)胞直徑約0.5 m，長度約0.55 m）、結(jié)構(gòu)簡單、細(xì)胞壁堅韌、以二等分裂方式繁殖和水生性較強的原核微生物。生存環(huán)境：溫暖潮濕、富含有機(jī)物的地方，都有大量細(xì)菌活動。有特殊的臭味或酸敗味，發(fā)粘、發(fā)滑。應(yīng)用：工業(yè)上生產(chǎn)各種氨基酸、核苷酸、酶制劑、乙醇、丙酮、丁醇、有機(jī)酸、抗生素等；農(nóng)業(yè)上用作殺蟲菌劑、細(xì)菌肥料的生產(chǎn)和在沼氣發(fā)酵、飼料青貯等方面的應(yīng)用；醫(yī)藥上如各種菌苗、類毒素、代血漿和許多醫(yī)用酶類的生產(chǎn)等；以及細(xì)菌在環(huán)保和國防上的應(yīng)用等，都

4、是利用有益細(xì)菌活動的例子。危害：人、動物、植物的傳染病、食物和工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品腐爛變質(zhì)。第一節(jié) 細(xì)菌第7頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四細(xì)菌是大家比較熟悉的名字，因為有很多疾病是它們引起的，如鼠疫桿菌、霍亂弧菌、破傷風(fēng)桿菌、肺炎雙球菌等致病菌對人類有害；那些腐敗菌常引起食物和工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品腐爛變質(zhì)，并散發(fā)出特殊的臭味或酸敗味。但是，大多數(shù)細(xì)菌是和人類和平共處的，對人類不僅無害而且有益，能給人類帶來很大好處。例如：人們利用谷氨酸棒桿菌制造食用味精，用乳酸菌生產(chǎn)酸乳;用蘇云金桿菌生產(chǎn)殺蟲劑;利用產(chǎn)甲烷菌生產(chǎn)沼氣;以及借助細(xì)菌來冶煉金屬、凈化污水、制作使莊稼增產(chǎn)的細(xì)菌肥料等。鼠疫桿菌第

5、8頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四細(xì)菌形態(tài)：球狀、桿狀、螺旋狀。自然界中桿菌 最多，球菌次之，螺旋狀最少球菌桿菌螺旋菌一般形態(tài)一、一般形態(tài)（一）個體形態(tài)和排列第9頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四Bacterial shape examined microscopically第10頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四1、球狀細(xì)菌（球菌）形態(tài) 細(xì)胞個體呈球形或橢圓形，不同種的球菌在細(xì)胞分裂時會形成不同的空間排列方式，常被作為分類依據(jù)。雙球菌鏈球菌四聯(lián)球菌八疊球菌葡萄球菌根據(jù)分裂方向及相互間連接方式又分為單球菌、雙球菌、鏈球菌、四聯(lián)

6、球菌、八疊球菌、葡萄球菌等。是分類的一個依據(jù)。第11頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四單球菌：細(xì)胞分裂沿一個平面進(jìn)行，新個體分散而單獨存在.如尿素微球菌(Micrococcus ureae)第12頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四雙球菌：細(xì)胞沿一個平面分裂，新個體成對排列. 如肺炎雙球菌 (Diplococcus pneumoniae)第13頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四鏈球菌：細(xì)胞沿一個平面進(jìn)行分裂，新個體不但可保持成對的樣子，并可連成鏈狀.如：乳鏈球菌 （Streptococcus lactis）無乳鏈球菌（Strept

7、ococcus agalactiae)溶血鏈球菌 （ Streptococcus hemolyticus)第14頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四四聯(lián)球菌：細(xì)胞分裂是沿兩個相垂直的平面進(jìn)行，分裂后每四個細(xì)胞特征性地連在一起，呈田字形. 如四聯(lián)微球菌 （Micrococcus tetragenus）第15頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四八疊球菌：細(xì)胞按三個互相垂直的平面進(jìn)行分裂后，每八個球菌特征性地連在一起成立方體形. 如藤黃八疊球菌 （Sarcina ureae)第16頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四葡萄球菌：細(xì)胞無定向分裂

8、，多個新個體形成一個不規(guī)則的群體，猶如一串葡萄。 如： 金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus)白色葡萄球菌（Staphylcoccus albus)第17頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四2、桿菌（bacillus）形態(tài)桿菌是細(xì)菌中種類最多的類型。細(xì)胞呈桿狀或圓柱形，一般其粗細(xì)（直徑）比較穩(wěn)定， 而長度則常因培養(yǎng)時間、培養(yǎng)條件不同而有較大變化。 分：短桿狀、棒桿狀、梭狀、分枝狀、螺桿狀；按桿菌細(xì)胞繁殖后的排列方式則有鏈狀、柵狀、“八”字狀等。 桿菌的排列方式常因生長階段和培養(yǎng)條件而發(fā)生變化，一般不作為分類依據(jù)。短桿菌長桿菌梭狀芽孢桿菌第18頁，共12

9、3頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四細(xì)菌桿菌（bacillus）形態(tài)銅綠假單胞菌（綠膿桿菌）第19頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四 蠟狀芽孢桿菌細(xì)菌桿菌（bacillus）形態(tài) 梭狀芽孢桿菌第20頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四細(xì)菌桿菌（bacillus）形態(tài)破傷風(fēng)梭菌第21頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四3.螺旋菌(spirilla)螺旋狀的細(xì)菌稱為螺旋菌。根據(jù)其彎曲情況分為：弧菌（vibrio)：螺旋不滿一圈，菌體呈弧形或逗號形 例：霍亂弧菌、逗號弧菌螺旋菌(spirillum)：螺旋滿26環(huán)，螺旋狀 例：干

10、酪螺菌 螺旋體(spirochaeta)：旋轉(zhuǎn)周數(shù)在6環(huán)以上，菌體柔軟。 例：梅毒密螺旋體第22頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四弧菌 螺菌 螺旋體菌 第23頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四細(xì)菌螺旋菌（spirilla）形態(tài)梅毒密螺旋體 霍亂弧菌迂回螺菌第24頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四 細(xì)菌的異常形態(tài)結(jié)核桿菌的正常形態(tài)結(jié)核桿菌的異常形態(tài)第25頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四異常形態(tài)環(huán)境條件的變化：物理、化學(xué)因子的刺激培養(yǎng)時間過長阻礙細(xì)胞正常發(fā)育細(xì)胞衰老營養(yǎng)缺乏自身代謝產(chǎn)物積累過多異常形態(tài)正常形態(tài)

11、環(huán)境條件恢復(fù)正常第26頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四細(xì)菌特殊形態(tài)柄細(xì)菌、腎形菌、臂微菌、網(wǎng)格硫細(xì)菌、貝日阿托氏菌(絲狀)、具有子實體的粘細(xì)菌、三角形、方形等是特殊形態(tài)的細(xì)菌。第27頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四一般細(xì)菌的大小范圍：0.5 1 m （直徑）0.2 1 m （寬） 1 5 m（長）0.3 1 m （寬） 1 50 m（長） (長度是菌體兩端點之間的距離，而非實際長度)(二) 細(xì)菌大小1、范圍度量單位：微米(m)球菌：直徑 桿菌：寬長 螺菌：寬、長、螺距第28頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四細(xì)菌大小舉例 菌名

12、 直徑或?qū)掗L/ （ m m ）乳鏈球菌金黃色葡萄球菌大腸桿菌枯草芽孢桿菌霍亂弧菌 0.5 - 1 0.8 - 1 0.5 (1 - 3)(0.8 - 1.2)( 1.2 - 3)(0.2 - 0.6)(1 - 3)第29頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四如：E.Coli長2 m，寬0.5 m 較大細(xì)菌，1997年在納米比亞海岸沉積物中發(fā)現(xiàn)的硫細(xì)菌（Thiomargarita namibiensis）0.10.3mm，但有些可達(dá)0.75mm。肉眼可見。 較小細(xì)菌，1998年芬蘭學(xué)者E.O.Kajander發(fā)現(xiàn)引起尿結(jié)石的納米細(xì)菌（nanobacteria），直徑僅50nm，

13、為E.Coli的1/10，與病毒大小類似。分裂緩慢，三天才分裂一次，是目前所知最小的具有細(xì)胞壁的細(xì)菌。 . 1500個相當(dāng)一粒芝麻長 費氏刺尾魚菌(0.08 mm x 0.6 mm即80 m x600 m )(Epulopiscium fishelsoni)1985年發(fā)現(xiàn)）第30頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四 顯微鏡測微尺顯微照相后根據(jù)放大倍數(shù)進(jìn)行測算目鏡測微尺：測定鏡臺測微尺：標(biāo)定目鏡測微尺2. 測量方法實驗課學(xué)習(xí)掌握內(nèi)容！第31頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四個體差異；干燥、固定后的菌體會一般由于脫水而比活菌體縮短1/3-1/4；染色方法的

14、影響，負(fù)染色法觀察的菌體大于普通染色法,有時 大于活菌體(有莢膜的細(xì)菌)；幼齡細(xì)菌一般比成熟的或老齡的細(xì)菌大(桿菌長度變化,寬度不變)；環(huán)境條件，如培養(yǎng)基中滲透壓增加會導(dǎo)致細(xì)胞變小。3、細(xì)菌大小測量結(jié)果的影響因素第32頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四（三）細(xì)菌形態(tài)的觀察 1、觀察工具普通光學(xué)顯微鏡暗視野顯微鏡相差顯微鏡熒光顯微鏡電子顯微鏡 普通顯微鏡結(jié)構(gòu)示意圖第33頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四光學(xué)顯微鏡制樣活體觀察染色壓滴法懸滴法菌絲埋片法活菌死菌美藍(lán)染色簡單染色鑒別染色革蘭氏染色、鞭毛染色、芽孢染色與抗酸性染色等2.顯微樣品制備之 光學(xué)顯微

15、鏡制樣負(fù)染色正染色莢膜染色第34頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四特點：避免染色對細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞，用于運動性、攝食特性、生長繁殖過程中形態(tài)變化等觀察 壓滴法：菌懸液滴載玻片，加蓋玻片直接觀察 懸滴法：蓋玻片滴一滴菌懸液，反轉(zhuǎn)置于特制凹載玻片直接觀察 菌絲埋片法：無菌小玻璃紙鋪平板表面，涂布孢子懸液，培養(yǎng)后，取下玻璃紙置于載玻片，觀察 光學(xué)顯微鏡樣品制備活體觀察第35頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四活體觀察難看到微生物的細(xì)致形態(tài)和結(jié)構(gòu)，需染色觀察。 染色前需要對樣品固定，目的：殺死細(xì)菌使菌體黏附在玻片上；還可增加對染料的親和力。 常用：酒精火焰加熱和

16、化學(xué)固定兩種方法 光學(xué)顯微樣品制備染色觀察第36頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四染 料堿性染料（basic dye）帶正電染料。其陽離子部分為發(fā)色基團(tuán)，可與細(xì)胞中帶負(fù)電的組分結(jié)合。如結(jié)晶紫、 番紅、美蘭、孔雀綠、堿性復(fù)紅等。酸性染料（Acid dye）帶負(fù)電染料。其陰離子部分為發(fā)色基團(tuán)，可與細(xì)胞中帶正電的組分結(jié)合。如伊紅、 剛果紅、酸性復(fù)紅 等。 多數(shù)染料都是中性有機(jī)鹽。據(jù)著色基的不同可分為以下類型：第37頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四負(fù)染色 第38頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四涂片干燥固定染色1min水洗、吸干鏡檢簡

17、單染色制備涂片標(biāo)本染色第39頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四 丹麥醫(yī)生C.Gram（革蘭于1884年發(fā)明的一種）鑒別不同類型細(xì)菌的染色方法。革蘭氏染色法（Gram Stain）第40頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四步驟：結(jié)果:陽性菌紫色 陰性菌紅色結(jié)晶紫初染碘液媒染乙醇脫色番紅復(fù)染涂片固定革蘭氏染色法（Gram Stain）第41頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四革蘭氏染色與CW1、初染：堿性染料結(jié)晶紫初染2、媒染：加碘液。提高染料和細(xì)胞間的相互作用 使二者結(jié)合得更牢固。3、脫色：酒精或丙酮。脫色后將結(jié)晶紫保留在 細(xì)胞內(nèi)的為

18、革蘭氏陽性細(xì)菌，而陰性細(xì)菌的結(jié)晶紫 被洗掉，細(xì)胞呈無色。4、復(fù)染：用一種與結(jié)晶紫具有不同顏色的堿性染料對 涂片進(jìn)行復(fù)染。沙黃使原來無色的革蘭氏陰性細(xì)菌最后 呈現(xiàn)桃紅到紅色，而革蘭氏陽性細(xì)菌繼續(xù)保持深紫色第42頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四大腸桿菌革蘭氏染色 枯草桿菌革蘭氏染色大腸桿菌與金黃色葡萄球菌學(xué)習(xí)細(xì)胞壁的構(gòu)造才能夠解釋上述結(jié)果原因？第43頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能 細(xì)菌細(xì)胞無完整的細(xì)胞核(不有核膜)，無線粒體等細(xì)胞器。 細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，一般分為基本結(jié)構(gòu)和特殊結(jié)構(gòu)二部分。第44頁，共123頁，2022年，5月2

19、0日，7點3分，星期四(一)細(xì)胞壁 (二)細(xì)胞膜(三)細(xì)胞質(zhì)及其內(nèi)含物 (四)原核和質(zhì)粒(五)鞭毛和菌毛(六)芽孢(七)細(xì)胞外層基本結(jié)構(gòu)特殊結(jié)構(gòu)第45頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四 第46頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四1、概 念2、革蘭氏染色3、功 能（一）細(xì)胞壁（cell wall）第47頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四1、細(xì)胞壁的概念 是細(xì)胞質(zhì)膜外面具有一定硬度和韌性的一層壁套，使細(xì)胞保持一定形狀，保障其在不同滲透壓條件下生長，即使在不良環(huán)境中也能防止胞溶作用。第48頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分

20、，星期四 不同種類細(xì)菌細(xì)胞壁中肽聚糖的結(jié)構(gòu)與組成不完全相同，細(xì)胞壁的厚度也不等。根據(jù)細(xì)菌細(xì)胞壁厚度與化學(xué)組分的差異，通過“革蘭氏染色”可以將所有細(xì)菌分為革蘭氏陽性細(xì)菌(G+)革蘭氏陰性細(xì)菌(G-)二大類。第49頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四細(xì)菌染色法第二章原核微生物形態(tài)第50頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四1）G+細(xì)菌細(xì)胞壁組成特點：革蘭氏陽性菌的細(xì)胞壁厚度大（2080 nm)，化學(xué)組分簡單，一般只含90%肽聚糖（peptidoglycan）和10%磷壁酸（teichoi-acid），即胞壁質(zhì)（murein）多糖。后者是革蘭氏陽性菌細(xì)胞壁特有的

21、成分。典型代表：金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）。第51頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四肽聚糖的結(jié)構(gòu)：厚約2080nm，由40層左右網(wǎng)狀分子所組成，網(wǎng)狀的肽聚糖大分子實際上是N-乙酰氨基葡萄糖(N-acetylgluco-samine，NAG) 和帶有交替排列的D-型或L-型氨基酸側(cè)鏈的N-乙酰胞壁酸(N-acetylmuramic acid，NAM) 的多聚體。 每一個肽聚糖單體含有雙糖單位、短肽“尾”和肽橋三部分組成。 原核生物所特有的已糖雙糖單位第52頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四 雙糖單位由一個N-乙酰葡糖胺

22、與一個N-乙酰胞壁酸分子通過-1,4-糖苷鍵連接而成。以肽鍵連接的氨基酸短肽形成肽聚糖的肽鏈，其氨基酸的組成和排列順序，通常是按L型與D型交替排列的方式連接而成的，即L-丙氨酸、 D-谷氨酸、 L-賴氨酸、 D-丙氨酸。這些短肽通過D-乳酰羧基連在部分或全部NAM的殘基上。第53頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四肽聚糖的交聯(lián)及其局部放大四肽之間有一甘氨酸五肽橋第二章原核微生物形態(tài)第54頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四細(xì)胞壁肽聚糖肽橋連接細(xì)節(jié)縱向：四肽鏈，橫向：五肽橋 肽橋的氨基端與前一肽聚糖單體肽尾中的第四氨基酸D-丙氨酸的羧基相連接，而它的羧基端

23、則與后一肽聚糖單體肽尾中的第三個氨基酸堿性氨基酸L-賴氨酸的氨基相連接，從而使前后兩個肽聚糖單體交聯(lián)起來。 目前所知的肽聚糖已超過100種，在這一“肽聚糖的多樣性”中，主要的變化發(fā)生在肽橋上。第二章原核微生物形態(tài)第55頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四金黃色葡萄球菌肽聚糖結(jié)構(gòu)第56頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四Teichoic acids and lipoteichoic acids are arranged in the overall wall structure of gram-positive Bacteria 磷壁酸 磷壁酸是革蘭氏陽性

24、細(xì)菌細(xì)胞所特有的成分。 它有兩種類型，其一為壁磷壁酸(Teichoic acids)，其二為膜磷壁酸(或脂磷壁酸Lipoteichoic acid)。第57頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四磷壁酸的主要功能有六種： 因帶負(fù)電荷，故可與環(huán)境中的Mg2+等陽離子結(jié)合，提高這些離子的濃度，以保證細(xì)胞膜上一些合成酶維持高活性的需要； 保證革蘭氏陽性致病菌（如 A族鏈球菌）與其宿主細(xì)胞的粘性（主要為膜磷壁酸）；賦予革蘭氏陽性細(xì)菌以特異性表面抗原； 提供某些噬菌體以特異的吸附受體；貯藏磷元素；能調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)自溶素(autolysin)的活力，防止細(xì)胞因自溶而死亡。第二章原核微生物形態(tài)第

25、58頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四Structure of a Gram-Positive Cell WallThe Gram-positive cell wall appears as dense layer typically composed of numerous rows of peptidoglycan, and molecules of lipoteichoic acid, wall teichoic acid and surface proteins.第59頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四外膜 革蘭氏陰性細(xì)菌的外膜上含有許多獨特

26、的結(jié)構(gòu)： 把外膜與肽聚糖層連接起來的布朗(Brauns)脂蛋白；使?fàn)I養(yǎng)物被動運輸通過膜的膜孔蛋白和起保護(hù)細(xì)胞作用的脂多糖(LPS)。脂多糖也稱為內(nèi)毒素，對哺乳動物有高度毒性。 2） G-細(xì)菌細(xì)胞壁組成 以大腸桿菌E.coli為代表。 G-細(xì)胞壁:外壁層（外膜層）磷脂、脂蛋白、 脂多糖 內(nèi)壁層肽聚糖第60頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四 G-細(xì)菌細(xì)胞壁外膜的基本成分是脂多糖，此外還有磷脂、多糖和蛋白質(zhì)。 外膜被分為脂多糖層（外）、磷脂層（中）、脂蛋白層（內(nèi)）。第61頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四Structure of a Gram-Negati

27、ve Cell Wall第62頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四 第63頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四脂多糖（LPS, lipopolysaccharide)：它是革蘭氏陰性細(xì)菌特有的結(jié)構(gòu)，是位于革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞壁最外層的一層較厚（810nm）的類脂多糖類物質(zhì)。它是由類脂A、核心多糖和O-特異側(cè)鏈三部分組成。第64頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四脂多糖的主要功能： 是革蘭氏陰性細(xì)菌致病物質(zhì)內(nèi)毒素的物質(zhì)基礎(chǔ)；與磷壁酸相似，也有吸附Mg2+、Ca2+等陽離子以提高這些離子在細(xì)胞表面的濃度的作用；由于LPS結(jié)構(gòu)的變化，決定了革

28、蘭氏陰性菌細(xì)胞表面抗原決定簇的多樣性；是許多噬菌體在細(xì)胞表面的吸附受體；具有控制某些物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的部分選擇性屏障功能。第65頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四 肽聚糖層 G-細(xì)菌細(xì)胞壁肽聚糖層很薄，約有23nm 厚。它與外膜的脂蛋白層相連。 a.肽尾的第3個氨基酸為內(nèi)消旋二氨基庚二酸（m-DAP)；只在原核微生物細(xì)胞壁上發(fā)現(xiàn)）。b.沒有特殊的肽橋，其前后兩個單體間的聯(lián)系僅由甲肽尾的第4個氨基酸D-丙氨酸的羧基與乙肽尾第3個氨基酸m-二氨基庚二酸的氨基直接連接而成。 其結(jié)構(gòu)單體與革蘭氏陽性細(xì)菌基本相同，差別僅在于：第66頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期

29、四第67頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四周質(zhì)空間 周質(zhì)空間(periplasmic space，即壁膜間隙)是革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞膜與外膜兩膜之間的一個透明的區(qū)域。 周質(zhì)空間含有與營養(yǎng)物運輸和營養(yǎng)物進(jìn)入有關(guān)的蛋白質(zhì)，如營養(yǎng)物進(jìn)入細(xì)胞的蛋白；營養(yǎng)物運輸?shù)拿?，如蛋白水解酶；?xì)胞防御有毒化合物的酶，如破壞青霉素的-內(nèi)酰胺酶。革蘭氏陽性細(xì)菌以上這些酶常分泌到胞外周圍，革蘭氏陰性細(xì)菌則依靠它的外膜，保持這些酶與菌的緊密結(jié)合。第68頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四第69頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四G+與G-菌的細(xì)胞壁的特征比較 第7

30、0頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四3、細(xì)菌細(xì)胞壁的生理功能a.固定細(xì)胞外形； b.協(xié)助鞭毛運動； c.保護(hù)細(xì)胞免受外力的損傷（例如革蘭氏陽性細(xì)菌可抵御1525個大氣壓的滲透壓，革蘭氏陰性細(xì)菌為510個大氣壓）； d.為正常細(xì)胞分裂所必須； e.阻攔有害物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞（如革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞壁可阻攔分子量超過800的抗生素透入）； f.與細(xì)菌的抗原性、致病性（如內(nèi)毒素）和對噬菌體的敏感性密切相關(guān)；第71頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四 1、概 念 2、成分與結(jié)構(gòu) 3、功 能 4、內(nèi)膜結(jié)構(gòu) （二）細(xì)胞膜第72頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3

31、分，星期四細(xì)胞質(zhì)膜（cytoplasmic membrane），簡稱質(zhì)膜（plasma membrane），是圍繞細(xì)胞質(zhì)外的雙層膜結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞具有選擇吸收性能，控制物質(zhì)的吸收與排放，也是許多生化反應(yīng)的重要部位。原生質(zhì)膜是一個磷脂雙分子層，其中埋藏著與物質(zhì)運輸、能量代謝和信號接收有關(guān)的整合蛋白。另外，有通過電荷相互作用，疏松附著于膜的外周蛋白。膜中的脂類和蛋白質(zhì)互相相對運動。1、概 念第73頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四The cytoplasmic membrane, a highly selective barrier, is constructed princip

32、ally of lipid, within which certain proteins are embedded.Membranes contain both lipids and proteins, although the exact proportions of lipid and protein vary widely.第二章原核微生物形態(tài)第74頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四 原生質(zhì)膜(細(xì)胞膜)厚約78nm，由磷脂（占20%30%）和蛋白質(zhì)（占50%70%）組成。埋藏在磷脂雙分子層中的是有各種功能的蛋白，包括轉(zhuǎn)運蛋白、能量代謝中的蛋白和能夠?qū)瘜W(xué)刺激檢測和反

33、應(yīng)的受體蛋白。具有運輸功能的整合蛋白(integral)是完全地與膜連接而且貫穿全膜的蛋白，所以這些蛋白在此區(qū)域中有疏水性氨基酸埋藏在脂中。2、成分與結(jié)構(gòu) 第75頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四外周蛋白(peripheral proteins)是由于磷脂帶正電荷極性頭，只是通過電荷作用與膜松散連接的一類，用鹽溶液洗滌可以從純化的膜上除去，這些蛋白往往具有酶促作用。脂類和蛋白質(zhì)均在運動，而且是彼此之間相對運動。這就是液態(tài)鑲嵌模式的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模型。脂雙分子層：細(xì)胞膜由含有親水區(qū)域的和疏水區(qū)域的兩親性分子磷脂組成。在膜中磷脂以雙分子層排列，極性頭部親水區(qū)指向膜的外表面，而其疏

34、水區(qū)脂肪酸的尾部指向膜的內(nèi)層。結(jié)果，膜對于大分子或電荷高的分子成為一個選擇滲透屏障，它們不易通過磷脂雙分子的疏水性內(nèi)層。第76頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四Diagram of a Cytoplasmic Membrane 第77頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四 第78頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四（1）維持滲透壓梯度和溶質(zhì)的轉(zhuǎn)移 半滲透膜 具有選擇性的滲透作用，能阻止高分子通過，并選擇性地逆濃度梯度吸收某些低分子進(jìn)入細(xì)胞。 膜有極性 膜上有各種與滲透有關(guān)的酶，還可使兩種結(jié)構(gòu)相類似的糖進(jìn)入細(xì)胞的比例不同，吸收某些分子，

35、排出某些分子。（2）參與細(xì)胞壁、糖被合成 細(xì)胞質(zhì)膜上有合成細(xì)胞壁和形成橫隔膜組分的酶。3、功 能第79頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四第80頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四 （3）參與呼吸作用等 膜內(nèi)陷形成的中間體含有細(xì)胞色素，中間體與染色體和細(xì)胞的分裂有關(guān)，還為DNA提供附著點。 (4)參與物質(zhì)代謝和能量代謝 細(xì)胞質(zhì)膜上有琥珀酸脫氫酶、NADH脫氫酶、細(xì)胞色素氧化酶、電子傳遞系統(tǒng)、氧化磷酸化酶及腺苷三磷酸酶(ATPase)。 (5)為鞭毛提供附著點 細(xì)胞質(zhì)膜上有鞭毛基粒，鞭毛由此長出。第81頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期

36、四4、內(nèi)膜結(jié)構(gòu)（1）間體（mesosome）：亦稱中體。細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)褶而形成的一種管狀、層狀或囊狀結(jié)構(gòu)，一般位于細(xì)胞分裂部位或其鄰近。在G+中，間體較為明顯。推測可能有如下一些功能：相當(dāng)于真核細(xì)胞的線粒體；相當(dāng)于真核細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)；與細(xì)胞壁的合成有關(guān)；可能與核分裂有關(guān)。第82頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四（2）載色體(chromatophore)：也稱為色素體，是光合細(xì)菌進(jìn)行光合作用的部位，由單層的與細(xì)胞膜相連的內(nèi)膜所圍繞，主要化學(xué)成分是蛋白質(zhì)和脂類。它們含有菌綠素、胡蘿卜素等色素以及光合磷酸化所需的酶系和電子傳遞體。在綠硫菌科和紅硫菌科中的細(xì)菌存在。（3）羧酶體（car

37、boxysome）：又稱為多角體，是自養(yǎng)細(xì)菌所特有的內(nèi)膜結(jié)構(gòu)，可能是固定CO2場所。（4）類囊體（thylakoid）：由單位膜組成，含有葉綠素、胡蘿卜素等光合色素和有關(guān)酶類，在藍(lán)細(xì)菌中為其進(jìn)行光合作用的場所。 第83頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四 1、概念 2、細(xì)胞質(zhì)的主要成分 3、核糖體 4、內(nèi)含物（三）細(xì) 胞 質(zhì)第84頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四1、細(xì)胞質(zhì)概念 指除核以外，質(zhì)膜以內(nèi)的原生質(zhì)。是細(xì)胞質(zhì)膜包圍的除核區(qū)外的一切半透明、膠狀、顆粒狀物質(zhì)的總稱 。含水量約80%。2、細(xì)胞質(zhì)的主要成分 細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)是含水的、含有細(xì)胞功能所需的各種分

38、子、RNA和蛋白質(zhì)的混合物。細(xì)胞質(zhì)的主要成分是核糖體。第85頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四第86頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四 第二章原核微生物形態(tài)3、核糖體(ribosome) 由一個小的亞基和一個大的亞基組成，核糖體的亞基是由蛋白質(zhì)和RNA組成的復(fù)合物，是細(xì)胞中合成蛋白質(zhì)的場所。原核細(xì)胞中的核糖體，盡管在形狀上和功能上與真核細(xì)胞相似，但是組建核糖體亞基的蛋白質(zhì)和RNAs性質(zhì)上有差別。細(xì)菌的核糖體(70S)由30S和50S兩個亞基組成。已證明抗生素對人類是非常有用，因為抑制細(xì)菌蛋白質(zhì)合成的抗生素，對真核生物蛋白質(zhì)合成無效果，這樣就有了選擇毒

39、性。第87頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四70S Ribosome During Translation第二章原核微生物形態(tài)第88頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四 4、內(nèi)含體 (inclusion bodies) 某些細(xì)菌含有與特殊功能相連系的結(jié)構(gòu)，稱作內(nèi)含體，在光學(xué)顯微鏡下可觀察到。內(nèi)含體常是儲存物，可與膜結(jié)合：聚-羥基丁酸鹽(PHB)顆粒； 類脂性質(zhì)的碳源類貯藏物， 1929年被發(fā)現(xiàn)，至今已發(fā)現(xiàn)60屬以上的細(xì)菌能合成并貯藏。它無毒、可塑、易降解，被認(rèn)為是生產(chǎn)醫(yī)用塑料、生物降解塑料的良好原料。多聚磷酸鹽顆粒(也稱異染粒)； 顆粒大小為0.51.

40、0m，是無機(jī)偏磷酸的聚合物，一般在含磷豐富的環(huán)境下形成。功能是貯藏磷元素和能量，并可降低細(xì)胞的滲透壓。第89頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四 某些細(xì)菌中也能看到脂肪滴；藻青素（cyanophycin）和藻青蛋白（phycocyanin ）； 一種內(nèi)源性氮源貯藏物，同時還兼有貯存能源的作用，通常存在于藍(lán)細(xì)菌中。羧化體(carboxysome)； 一些自養(yǎng)細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的多角形或六角形內(nèi)含物。其大小與噬菌體相仿，約10nm，內(nèi)含1,5-二磷酸核酮糖羧化酶，在自養(yǎng)細(xì)菌的CO2固定中起著關(guān)鍵作用。氣泡（gas vocuoles） ； 在藍(lán)細(xì)菌(藍(lán)綠藻)和生活在水環(huán)境中的其它光合細(xì)菌

41、內(nèi)發(fā)現(xiàn)的一個有趣的內(nèi)含體。在細(xì)胞內(nèi)四周排列的由蛋白質(zhì)構(gòu)成的氣泡，可提供浮力，使得細(xì)菌漂浮在最適水層中獲取光能、O2和營養(yǎng)物質(zhì)。第90頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四內(nèi)含物存在于組成功能非單位膜被包裹的聚-經(jīng)基丁酸許多細(xì)菌主要是PHB貯備碳和能源硫滴H2S氧化細(xì)菌和紫硫光合細(xì)菌液狀硫能源氣泡許多水生細(xì)菌羅紋蛋白膜浮力羧基化體自養(yǎng)細(xì)菌CO2固定酶固定CO2的部位綠色體綠色光合細(xì)菌類脂、蛋白、菌綠素捕光中心碳?xì)鋬?nèi)含物許多利用碳?xì)浠衔锏募?xì)菌包裹在蛋白質(zhì)殼中內(nèi)含物能源磁小體許多水生細(xì)菌磁鐵顆粒趨磁性無膜包裹的多聚葡糖苷許多細(xì)菌高分子葡萄糖聚合物碳源和能源多聚磷酸鹽許多細(xì)菌高分子

42、磷酸鹽聚合物磷酸鹽貯藏物藻青素(cyanophycin)許多藍(lán)細(xì)菌精氨酸和天冬氨酸的多肽氮源藻膽蛋白體許多藍(lán)細(xì)菌捕光色素和蛋白質(zhì)捕捉光能細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中的內(nèi)含物 第91頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四 1、原核(nucleoid) 2、質(zhì)粒 (p1asmids) （四）原核和質(zhì)粒第92頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四 1、原核(nucleoid) 細(xì)菌的DNA在細(xì)胞質(zhì)中為單個環(huán)狀染色體、雙鏈結(jié)構(gòu)，無核膜包圍，在電子顯微鏡中常可看到細(xì)胞內(nèi)分離的核區(qū)，稱為擬核。細(xì)菌的DNA位于細(xì)胞質(zhì)中，由一個染色體構(gòu)成，不同種的細(xì)菌之間染色體大小不同。其DNA是環(huán)狀、致

43、密超螺旋，與組蛋白相類似的蛋白質(zhì)結(jié)合。古細(xì)菌的染色體和細(xì)菌的染色體類似，一個單個環(huán)狀的DNA分子，大小通常小于大腸桿菌的DNA。 第93頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四 Prokaryotic Cell (Bacillus megaterium)第94頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四 Electron Micrograph of Nucleoid DNA第95頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四2、質(zhì)粒 (p1asmids) 某些細(xì)菌還含有染色體外的小分子環(huán)狀DNA稱作質(zhì)粒。其上攜帶的基因?qū)?xì)菌正常生活并非必需，但在某些情況下

44、對細(xì)胞有利，如抗生素抗性質(zhì)粒。 質(zhì)粒常以不同大小的環(huán)狀雙螺旋存在，它可以獨立復(fù)制，也可整合到染色體上?？蓴y帶外源DNA片段共同復(fù)制并轉(zhuǎn)移，為基因工程中的重要運載(載體)工具。 第96頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四致育因子(fertility factor, F因子) 又稱F質(zhì)粒，一種與大腸桿菌的有性生殖現(xiàn)象（接合作用）有關(guān)質(zhì)粒。攜帶F質(zhì)粒的菌株稱為F+菌株（相當(dāng)于雄性），無F質(zhì)粒的菌株稱為F-菌株(相當(dāng)于雌性)。F質(zhì)粒整合到宿主細(xì)胞染色體上的菌株稱為高頻重組菌株（high frequence recombination, 簡稱Hfr)質(zhì)粒的類型第97頁，共123頁，2

45、022年，5月20日，7點3分，星期四 由于F因子能以游離狀態(tài)(F+)和以與染色體相結(jié)合的狀態(tài)(Hfr)存在于細(xì)胞中，所以又稱之為附加體(episome)。 F質(zhì)粒在大腸桿菌的接合作用(conjugation)中起主要作用。 當(dāng)Hfr菌株上的F因子通過重組回復(fù)成自主狀態(tài)時，有時可將其相鄰的染色體基因一起切割下來， 而成為攜帶某一染色體基因的F因子，例如F-lac、F-gal、F-pro等。因此，將這些攜帶不同基因的F因子統(tǒng)稱為F，帶有這些F因子的菌株也常用F表示。第98頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四抗性因子(resistance-factor，R因子) 另一類普遍而重

46、要的質(zhì)粒，主要包括抗藥性和抗重金屬二大類，簡稱R質(zhì)粒。帶有抗藥性因子的細(xì)菌有時對于幾種抗生素或其它藥物呈現(xiàn)抗性。 例如R1質(zhì)粒(94 kb)可使宿主對下列五種藥物具有抗性： 氯霉素(Chlorampenicol，Cm)、鏈霉素(Streptomycin，Sm)、 磺胺(Sulfonamide，Su)、 氨芐青霉素(Ampicillin，Ap)、卡那霉素(Kanamycin，Km)。并且負(fù)責(zé)這些抗性的基因是成簇地存在于R1抗性質(zhì)粒上。 第99頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四 許多R質(zhì)粒能使宿主細(xì)胞對許多金屬離子呈現(xiàn)抗性，包括碲 (Te6+)、砷 (As3+)、汞 (Hg2

47、+)、鎳 (Ni2+)、鈷 (Co2+)、銀 (Ag+)、鎘 (Cd2+)等。在腸道細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的R質(zhì)粒，約有25是抗汞離子的，而銅綠假單胞菌中約占75。 大腸桿菌素質(zhì)粒 (Col plasmid)因首先發(fā)現(xiàn)于大腸桿菌中而得名，該質(zhì)粒含有編碼大腸桿菌素的基因，大腸桿菌素是一種細(xì)菌蛋白，只殺死近緣且不含Col質(zhì)粒的菌株，而宿主不受其影響。 毒性質(zhì)粒 (virulence plasmid) 代謝質(zhì)粒 (metabolic plasmid) 隱秘質(zhì)粒 (cryptic plasmid) 第100頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四 第101頁，共123頁，2022年，5月20日，7

48、點3分，星期四 PlasmidProkaryotic cells have small extra-chromosomal genetic elements called plasmids.第二章原核微生物形態(tài)第102頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四第103頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四第104頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四第105頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四（五）鞭毛（flagellum） 鞭毛是從細(xì)胞質(zhì)膜和細(xì)胞壁伸出細(xì)胞外面的蛋白質(zhì)組成的絲狀體結(jié)構(gòu)，使細(xì)菌具有運動性。 具鞭毛的細(xì)菌，鞭毛

49、數(shù)目和在細(xì)胞表面分布因種不同而有差異，是細(xì)菌鑒定的依據(jù)之一。 鞭毛有三類：單生鞭毛、叢生鞭毛和周生鞭毛。第106頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四單生鞭毛、叢生鞭毛、對生鞭毛、周生鞭毛Bacterial Flagellar Arrangements第107頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四 鞭毛的有無和著生方式具有十分重要的分類學(xué)意義。單端鞭毛如霍亂弧菌、銅綠假單胞菌端生叢毛熒光假單胞菌周生鞭毛傷寒沙門氏菌、大腸桿菌、枯草桿菌兩端生鞭毛深紅螺菌第108頁，共123頁，2022年，5月20日，7點3分，星期四鞭毛的結(jié)構(gòu)鞭毛纖細(xì)而具 有剛韌性，直徑僅20nm，長度達(dá)1520 m，可以分為三部分：基體（base body）、鉤形鞘（hook）和螺旋絲（helical filament）。鞭毛由鞭毛絲、鞭毛鉤、基體組成。鞭毛的化學(xué)組成蛋白質(zhì)占90%，有的還有多糖、類脂等。第10