微生物形態(tài)和結(jié)構(gòu)第三次課課

微生物形態(tài)和結(jié)構(gòu)第三次課課第一頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日電鏡觀察到的細(xì)胞質(zhì)膜，是在上下兩暗色層之間夾著一淺色中間層的雙層膜結(jié)構(gòu)，這與細(xì)胞膜的化學(xué)組成有關(guān)第二頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日

①細(xì)胞膜的化學(xué)組成親水的極性端疏水的非極性端由磷脂（占20%～30%）、蛋白質(zhì)（占50%～70%）和少量的糖類(1.5%～10%)組成。原核生物的細(xì)胞膜不含膽固醇等甾醇，是與真核細(xì)胞膜的重要區(qū)別(支原體例外)。a.磷脂第三頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日在生理溫度下，脂肪酸末端排列成固定的晶格不飽和脂肪酸的雙鍵可導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)的變形。當(dāng)磷脂分子中二者同時(shí)存在時(shí)，在一定條件下就阻礙了形成晶格結(jié)構(gòu)所需要的有秩序排列膜的流動(dòng)性很大程度上取決于不飽和脂肪酸的結(jié)構(gòu)和相對(duì)含量。細(xì)胞膜上長(zhǎng)鏈脂肪酸的鏈長(zhǎng)和飽和度因細(xì)菌種類和生長(zhǎng)溫度而異，通常生長(zhǎng)溫度要求越高的種，其飽和度也越高，反之則低

a.磷脂磷脂中的脂肪酸有飽和與不飽和脂肪酸兩種第四頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日

可將其分為兩類：①整合蛋白(或內(nèi)嵌蛋白)

：與膜牢固結(jié)合，不容易分離。具有運(yùn)輸功能。②周邊蛋白(或膜外蛋白)

：周邊蛋白與細(xì)胞膜結(jié)合較為松弛，容易被分開。具有酶促作用。從生理功能來看：膜蛋白除了作為膜的結(jié)構(gòu)成分外，還具有特殊作用的酶蛋白(如呼吸酶、合成酶)和載體蛋白(滲透)。膜蛋白約占細(xì)菌細(xì)胞膜的50%～70%，比任何一種生物膜都高，而且種類也多。

--------細(xì)胞膜是一個(gè)重要的代謝活動(dòng)中心。b.蛋白質(zhì)第五頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日具運(yùn)輸功能的整合蛋白（integralprotein）或內(nèi)嵌蛋白（intrinsicprotein）具有酶促作用的周邊蛋白(peripheralprotein)或膜外蛋白(extrinsicprotein)b.蛋白質(zhì)第六頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日1972年，由辛格(J.S.Singer)和尼科爾森(G.L.Nicolson)提出的細(xì)胞膜液態(tài)鑲嵌模型要點(diǎn)：

①

膜的基本結(jié)構(gòu)是磷脂雙分子層，兩層磷脂分子的親水頭朝向膜兩側(cè)表面，疏水尾部相向于內(nèi)側(cè)；②磷脂雙分子層通常呈液態(tài)，具有流動(dòng)性，磷脂分子和蛋白質(zhì)分子在膜中的位置不斷發(fā)生變化。

③脂質(zhì)雙分子層猶如一“海洋”,蛋白質(zhì)以不同程度鑲嵌在磷脂雙分子層中，周邊蛋白存在于膜的內(nèi)側(cè)或外側(cè)表面作橫向運(yùn)動(dòng)(“漂浮”運(yùn)動(dòng))而整合蛋白則似“冰山”狀沉浸在其中作橫向移動(dòng)。④膜兩側(cè)各種蛋白質(zhì)的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)，以及在膜的位置不同，具有不對(duì)稱性。②細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)

★液態(tài)鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)第七頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日液態(tài)鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)②細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)

第八頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日①選擇性地控制細(xì)胞內(nèi)、外的物質(zhì)(營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物)的運(yùn)送、交換。細(xì)胞膜上有轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)。②維持細(xì)胞內(nèi)正常滲透壓。③是合成細(xì)胞壁和莢膜(肽聚糖、磷壁酸、脂多糖、莢膜多糖等)的基地。因?yàn)榧?xì)胞膜中含有合成細(xì)胞壁所需要的脂質(zhì)載體與有關(guān)細(xì)胞壁和莢膜的合成酶。④是細(xì)菌產(chǎn)生代謝能量的主要場(chǎng)所。呼吸鏈與細(xì)胞膜結(jié)合，則細(xì)胞膜上含有呼吸酶系與ATP合成酶。⑤與鞭毛的運(yùn)動(dòng)有關(guān)。鞭毛基體著生于細(xì)胞膜?！?/p>

③細(xì)胞膜的功能第九頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)褶而形成的囊狀構(gòu)造，其中充滿著層狀或管狀的泡囊。多見于革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌。與質(zhì)膜相連的內(nèi)膜系統(tǒng)-----間體（mesosome，或中體）其功能普遍認(rèn)為：與橫隔壁的形成和細(xì)胞分裂有關(guān)；與細(xì)胞壁的合成和芽孢的形成有關(guān)；與DNA的復(fù)制及其相互分離有關(guān)(見下頁(yè)圖所示)

；因?yàn)殚g體是細(xì)菌DNA復(fù)制時(shí)的結(jié)合位點(diǎn)。第十頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日第十一頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日第十二頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日第十三頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日第十四頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日細(xì)胞質(zhì)中還含有多種酶系統(tǒng)，是細(xì)菌合成蛋白質(zhì)、脂肪酸、核糖核酸的場(chǎng)所，同時(shí)也是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行同化和異化代謝的場(chǎng)所。含有豐富的可溶性物質(zhì)和各種內(nèi)含物。細(xì)胞質(zhì)構(gòu)成細(xì)菌的內(nèi)部環(huán)境，在細(xì)菌的物質(zhì)代謝及生命活動(dòng)中起十分重要的作用?！锛?xì)胞質(zhì)的功能(3)細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)含物第十五頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日

核糖體直徑18～20nm，游離狀態(tài)或排列成鏈狀的多聚核糖體。

一般每個(gè)細(xì)胞平均約含1.5×104個(gè)核糖體。

核糖體是細(xì)胞合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所或合成“車間”。

由60％的核糖體核糖核酸(rRNA)和40％的蛋白質(zhì)組成。沉降系數(shù)為70S(大亞基50S,小亞基30S)。核糖體(ribosome)第十六頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日★原核生物與真核生物細(xì)胞的核糖體的區(qū)別a.

分布的部位不同;b．核糖體大小不相同;

原核生物為70S(大亞基50S，小亞基30S)；

真核生物為80S(大亞基60S，小亞基40S)；

葉綠體、線粒體與細(xì)胞核內(nèi)的為70S;c.鏈霉素、四環(huán)素、氯霉素等抗生素能與原核生物核糖體的30S小亞基結(jié)合，干擾細(xì)菌的蛋白質(zhì)合成，但對(duì)人體細(xì)胞毒副作用較小?？捎糜谥委熂?xì)菌性疾病。第十七頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日細(xì)胞質(zhì)中形狀較大的顆粒狀結(jié)構(gòu)被稱為內(nèi)含物。細(xì)胞質(zhì)內(nèi)含物第十八頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日

貯藏物是一類由不同化學(xué)成分累積而成的不溶性沉淀顆粒，主要功能是貯存營(yíng)養(yǎng)物。

糖原：大腸桿菌、克雷伯氏菌、芽孢桿菌和藍(lán)細(xì)菌

碳源和能源類

聚β-羥丁酸：固氮菌、產(chǎn)堿菌和腸桿菌等

硫粒：紫硫細(xì)菌、絲硫細(xì)菌、貝氏硫桿菌等

藻青素：藍(lán)細(xì)菌

藻青蛋白：藍(lán)細(xì)菌

磷源（異染粒）：迂回螺菌、白喉棒桿菌、結(jié)核分枝桿菌氮源類貯藏物①.貯藏物(reservematerials)第十九頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日顆粒大小為0.5～1.0μm，是無機(jī)偏磷酸的聚合物(多聚偏磷酸鹽)，一般在含磷豐富的環(huán)境下形成。功能:

貯藏磷元素和能量，并可降低細(xì)胞的滲透壓。因用藍(lán)色染料(如美藍(lán)或甲苯胺藍(lán))染色后不呈藍(lán)色而呈紫紅色，故而得名。

★異染顆粒(metachromaticgranules)b.貯藏物第二十頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日異染顆粒存在于迂回旋螺菌(spirillumvolutans)、

結(jié)核分枝桿菌(Mycobacteriumtuberculosis

)

鼠疫桿菌(Yersiniapestis)、

白喉棒狀桿菌(Corynebacteriumdiphtheriae)

嗜酸乳桿菌(Lactobacillusacidophilus)等細(xì)胞中。根據(jù)異染顆粒的形狀、位置及染色特性等，在菌種鑒定上有一定意義。異染顆粒(metachromaticgranules)b.貯藏物第二十一頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日在暗視野顯微鏡下看到的迂回螺菌(Spirillumvolutans)異染顆粒（迂回體)b.貯藏物第二十二頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日一種內(nèi)源性氮源貯藏物，同時(shí)還兼有貯存能源的作用。通常存在于藍(lán)細(xì)菌中由含精氨酸和天冬氨基酸殘基(1:1)的分枝多肽所構(gòu)成，分子量在25000～125000藻青素（cyanophycin）b.貯藏物第二十三頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日多糖類貯藏物

在真細(xì)菌中以糖原為多糖原粒較小，不染色時(shí)需用電鏡觀察；用碘液可染成褐色，在光學(xué)顯微鏡下看到。糖原粒淀粉粒有的細(xì)菌積累淀粉粒，用碘液染成深藍(lán)色b.貯藏物第二十四頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日糖原顆粒b.貯藏物第二十五頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日

它是某些化能自養(yǎng)的硫細(xì)菌硫源和能源的貯藏物。在含有H2S的環(huán)境時(shí)，細(xì)胞內(nèi)就會(huì)積累折光性較強(qiáng)的硫粒貯存硫元素。當(dāng)環(huán)境中缺少硫化氫時(shí)，它們能通過進(jìn)一步氧化硫來獲取能量.硫細(xì)菌如貝氏硫菌屬(Beggiatoa)和絲硫菌屬(Thiotrix)、紫硫菌屬和發(fā)硫菌屬(Thiothriac)等自養(yǎng)菌。硫粒(sulfurgranules)又稱硫滴b.貯藏物第二十六頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日很多真細(xì)菌在進(jìn)行產(chǎn)能代謝或生物合成時(shí)，常涉及對(duì)還原性硫化物如H2S，硫代硫酸鹽等的氧化當(dāng)環(huán)境中還原性硫缺乏時(shí)，可被細(xì)菌重新利用硫粒(sulfurgranules)b.貯藏物第二十七頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日微生物儲(chǔ)藏物的特點(diǎn)及生理功能不同微生物其儲(chǔ)藏性內(nèi)含物不同例如厭氣性梭狀芽孢桿菌只含PHB，大腸桿菌只儲(chǔ)藏糖原，但有些光和細(xì)菌二者兼有微生物合理利用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的一種調(diào)節(jié)方式當(dāng)環(huán)境中缺乏能源而碳源豐富時(shí)，細(xì)胞內(nèi)就儲(chǔ)藏較多的碳源類內(nèi)含物，甚至達(dá)到細(xì)胞干重的50%，如果把這樣的細(xì)胞移入有氮的培養(yǎng)基時(shí)，這些儲(chǔ)藏物將被作為碳源和能源而用于合成反應(yīng)。儲(chǔ)藏物以多聚體的形式存在，有利于維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的平衡，避免不適合pH、滲透壓等的危害（例如羥基丁酸分子呈酸性，而當(dāng)其聚合成聚-β-羥丁酸（

PHB）就成為中性脂肪酸了，這樣便能維持細(xì)胞內(nèi)中性環(huán)境，避免菌體內(nèi)酸性增高。）儲(chǔ)藏物在細(xì)菌細(xì)胞中大量積累，還可以被人們利用。b.貯藏物第二十八頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日磁小體為少數(shù)趨磁菌細(xì)胞內(nèi)特有的大小均勻、數(shù)目不等的串狀四氧化三鐵的磁性顆粒,外有一層磷脂、蛋白或糖蛋白膜包裹。功能:具有導(dǎo)向作用。借鞭毛游向?qū)υ摼钣欣哪?、水界面微氧環(huán)境處生活。能產(chǎn)生磁小體的細(xì)菌稱趨磁菌。目前發(fā)現(xiàn)的趨磁菌主要有水生螺菌屬和嗜膽球菌屬。目前認(rèn)為趨磁菌有一定的實(shí)用前景。包括生產(chǎn)磁性定向藥物或抗體,以及制造生物傳感器等。②.磁小體(megnetosome)第二十九頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日d.磁小體第三十頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu)③羧酶體(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。采用免疫電鏡技術(shù)觀察藍(lán)細(xì)菌cyanobacteriumChlorogloeopsisfritischii中的羧酶體第三十一頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日.羧酶體(carboxysome)許多同化CO2的自養(yǎng)細(xì)菌特有的一種多角形或多面體結(jié)構(gòu)。它由以蛋白質(zhì)為主的單層膜包圍，內(nèi)含固定CO2所需的5-磷酸核酮糖激酶和1,5-二磷酸核酮糖羧化酶，它在自養(yǎng)細(xì)菌的CO2固定中起關(guān)鍵作用。存在于化能自養(yǎng)細(xì)菌中，如硫桿菌屬、貝氏硫菌屬和多數(shù)光能自養(yǎng)的藍(lán)細(xì)菌中。第三十二頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日許多光合營(yíng)養(yǎng)型、無鞭毛運(yùn)動(dòng)的水生細(xì)菌中存在的充滿氣體的泡囊狀內(nèi)含物，大小為0.2～1.0μm×75nm，內(nèi)由數(shù)排柱形小空泡組成，外有2nm厚的蛋白質(zhì)膜包裹。功能：調(diào)節(jié)細(xì)胞比重，以使細(xì)胞漂浮在最適水層中獲取光能、O2和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)藍(lán)細(xì)菌生長(zhǎng)時(shí)依靠細(xì)胞內(nèi)的氣泡而漂浮于