原核生物的形態(tài)構造

原核生物的形態(tài)構造第1頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四一般結(jié)構：細胞壁、細胞膜、細胞質(zhì)、核區(qū)特殊結(jié)構：糖被、鞭毛、菌毛、芽胞二、細菌細胞的構造與功能第2頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四1.概念：是緊貼細胞壁內(nèi)側(cè)包圍細胞質(zhì)的一層柔軟，富有彈性的半透明薄膜。主要為脂類和蛋白質(zhì)，少量糖類。（二）細胞膜cytoplasticmembrane一般結(jié)構光鏡觀察2.觀察分離方法：(1)質(zhì)壁分離(2)選擇性染色(3)溶菌酶處理(4)電鏡技術第3頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四3、細胞膜的結(jié)構與化學組成整合蛋白脂質(zhì)雙分子層細胞膜模式結(jié)構圖（二）細胞膜cytoplasticmembrane一般結(jié)構整合蛋白（內(nèi)嵌蛋白）周邊蛋白親水基疏水基磷脂第4頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四3、細胞膜的結(jié)構與化學組成

1972年Singer和Nicolson提出的細胞膜液態(tài)鑲嵌模型，認為：膜是由球形蛋白與磷脂按照二維排列方式構成的流體鑲嵌式，其要點為：（二）細胞膜cytoplasticmembrane一般結(jié)構細胞膜液態(tài)鑲嵌模型①膜的主體是脂質(zhì)雙分子層；②脂質(zhì)雙分子層具有流動性；③整合蛋白因其表面含有疏水基團，故可“溶”于脂質(zhì)雙分子層的疏水性內(nèi)層中；④周邊蛋白表面含有親水基團，故可通過靜電引力與脂質(zhì)雙分子層表面的極性頭相連；⑤脂質(zhì)分子間或脂質(zhì)與蛋白質(zhì)分子間無共價結(jié)合；⑥脂質(zhì)雙分子層猶如“海洋”，周邊蛋白在其上作“漂浮”運動，而整合蛋白則似“冰山”沉浸在其中作橫向移動。親水基疏水基第5頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四4、細胞膜的生理功能①控制細胞內(nèi)外物質(zhì)（營養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物）的運送、交換；

②維持細胞內(nèi)正常滲透壓的結(jié)構屏障作用；

③合成細胞壁各種組分（LPS、肽聚糖、磷壁酸）和莢膜物質(zhì)等大分子的場所；

④進行氧化磷酸化或光合磷酸化的產(chǎn)能基地；

⑤參與能量代謝，在細菌中，電子傳遞鏈和ATP合成酶均位于細胞膜；

⑥提供鞭毛的著生點并提供鞭毛運動所需能量。

（二）細胞膜cytoplasticmembrane一般結(jié)構第6頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四5、細胞膜的內(nèi)膜系統(tǒng)

細菌不含線粒體與葉綠體之類的細胞器，但許多G＋的細胞膜內(nèi)凹延伸延伸，形式多樣的內(nèi)膜系統(tǒng)，以提供或折疊形成為某種功能所需的更大面積。如間體、載色體、和羧酶體。（二）細胞膜cytoplasticmembrane一般結(jié)構間體（mesosome）

：由細胞膜內(nèi)褶形成的一種管狀、層狀或囊狀結(jié)構，一般位于細胞分裂部位或其鄰近。間體的功能：(1)參與隔膜形成(2)與核分裂有關(3)類似線粒體功能第7頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四（三）細胞質(zhì)(cytoplast)及其內(nèi)含物(inclusin)一般結(jié)構細胞質(zhì)功能：細胞質(zhì)中含有豐富的酶系，是營養(yǎng)物質(zhì)合成、轉(zhuǎn)化、代謝的場所。細胞質(zhì)

細胞膜內(nèi)除核區(qū)外的一切半透明、膠狀、顆粒狀物質(zhì)可總稱為細胞質(zhì)。細胞內(nèi)含物

為細胞質(zhì)內(nèi)形狀較大的顆粒狀構造，包括各種貯藏物和氣泡、羧酶體等。第8頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四是分散在細胞質(zhì)中的顆粒狀結(jié)構，由核糖體核酸（占60%）和蛋白質(zhì)（占40%）組成。細菌的核糖體沉降系數(shù)為：70s，由50s大亞基和30s小亞基構成。與真核細胞（80S）的抗生素作用部位不同。功能：是細胞合成蛋白質(zhì)的機構。1.核糖體（ribosome）第9頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四2.顆粒狀內(nèi)含物第10頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四①聚-β-羥基丁酸（poly-β-hydroxybutirate,PHB）概念：PHB顆粒是許多細菌細胞質(zhì)內(nèi)常含有的碳源類儲藏物.

不溶于水,溶于氯仿，易被脂溶性染料(如蘇丹黑)著色功能:貯存碳源、能源和降低滲透壓。許多好氧菌和光合厭氧菌都含有聚β－羥丁酸顆粒。第11頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四概念：是普遍存在的貯藏物，大小為0.5-1μm，主要成分是多聚偏磷酸鹽的聚合物，分子呈線狀，嗜堿性強，用美藍或甲苯胺藍染色時著色較深，呈紫紅色，與菌體其他部位不同，故稱異染粒，可用于某些細菌的鑒定。功能：貯存磷元素和能量，降低滲透壓。

含異染粒的細菌種類:棒狀桿菌和某些芽孢桿菌等。

②異染粒（metachromaticgranule）第12頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四是硫元素的貯藏體功能：a.好氧硫細菌的能源b.厭氧硫細菌的電子供體形成：當環(huán)境中H2S含量高時，在體內(nèi)積累S；當H2S不足時,S氧化成硫酸鹽，以提供被菌細胞生命活動所需能量：H2S→S→SO4-2③硫粒（sulfur

granule）第13頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四淀粉粒和肝糖:都是α-1,4或α-1,6糖苷鍵的葡萄糖聚合物。這些貯藏物通常較均勻地分布在細胞質(zhì)內(nèi)，顆粒較小。若這類貯藏物大量存在時，用碘使對其染色，肝糖粒能被碘液染成紅色，淀粉粒被碘成藍色。脂肪粒：

脂肪粒的折光性較強，它可被脂溶性染料染色；細胞生長旺盛時，脂肪粒增多，細胞遭破壞后，脂肪?？捎坞x出來。④肝糖、淀粉粒、脂肪滴第14頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四⑤氣泡概念：由蛋白質(zhì)膜構成的充滿氣體的泡狀物。有些細菌細胞質(zhì)中含有幾個或多個氣泡。常見于光合細菌和水生細菌。功能：■調(diào)節(jié)細胞比重，加大菌體的浮力,借氣泡漂浮能力，以使其漂浮在合適的水層中，使無鞭毛菌在合適的環(huán)境中生長?！鑫湛諝?，空氣中的氧氣可供代謝需要。第15頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四（三）核區(qū)（muclearregionorarea）概念又稱核質(zhì)體（nuclearbody）、原核（prokaryon）、擬核(nucleoid)或核基因組（genome）。指原核生物所特有的由大型環(huán)狀雙鏈DNA纖絲不規(guī)則地折疊或纏繞而構成的無核膜、核仁的區(qū)域。一般結(jié)構長度：一般為：0.25-3mm例：大腸桿菌的DNA長約1.1-1.4mm。

每個細胞所含的核區(qū)數(shù)目與該菌的生長速度密切相關：

生長迅速的細菌在核分裂之后細胞往往來不及分裂,所以細胞中常有2-4個核；而生長緩慢的細菌細胞中一般只有1-2個核，不在染色體復制時期一般是單倍體。細菌DNA功能：負載遺傳信息。第16頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四（三）核區(qū)（muclearregionorarea）一般結(jié)構ExamplesofnucleoidstructureanddistributioninSulfolobuscells.

第17頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四特殊結(jié)構概念：

某些細菌細胞壁外的一層厚度不定的透明粘液性膠狀物質(zhì)?；瘜W組成：

一般是多糖，少數(shù)是蛋白質(zhì)或多肽，也有多糖與多肽復合型一）糖被(glycocalyx)分類大莢膜：微莢膜：粘液層：菌膠團：包裹在單個細胞上，在壁上有固定層次，層次較厚包裹在單個細胞上，在壁上有固定層次，層次較薄包裹在單個細胞上，在壁上無固定層次的粘液層包裹在多個細胞上第18頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四1、糖被的觀察熒光顯微鏡負染色熒光顯微鏡下的莢膜負染色第19頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四2、糖被的生理功能①保護作用：富含水分和極性基團，可保護細胞免于干燥；防止噬菌體的吸附和裂解；抵御吞噬細胞的吞噬；②為主要表面抗原（K抗原），是有些病原菌的毒力因子；③貯藏養(yǎng)料，是細胞外碳源和能源的儲備物質(zhì)④作為透性屏障和離子交換系統(tǒng)，能保護菌體免受重金屬離子的毒害；⑤表面吸附作用：引起齲齒，某些病原菌必須的粘附因子⑥細菌間的信息識別作用；⑦堆積代謝廢物。第20頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四3、糖被與菌落形態(tài)光滑（Smooth,S-)型菌落——產(chǎn)糖被的細菌在固體培養(yǎng)基上形成的菌落表面濕潤、有光澤、呈粘液狀，稱S-型菌落。菌落（S型）菌落（R型）粗糙（Rough,R-)型菌落——不產(chǎn)糖被的細菌形成的菌落表面干燥、粗糙、稱R-型菌落。第21頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四1.概念：某些微生物表面由細胞內(nèi)生出的細長、波曲的結(jié)構。2.鞭毛的觀察：

1)從固體培養(yǎng)基上的菌落形態(tài)判斷2)半固體穿刺培養(yǎng)3)懸滴法（光學顯微鏡）4)鞭毛染色（光學顯微鏡）

5)電鏡

特殊結(jié)構二）鞭毛(flagellum)數(shù)目：為一至數(shù)十條。長度：一般為15-20μm，最長可達70μm直徑：為0.01-0.02μm.第22頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四3.鞭毛的結(jié)構：由鞭毛絲．鞭毛鉤．基體三部分組成。鞭毛絲：中空螺旋狀、絲狀結(jié)構，球蛋白亞基螺旋排列。鞭毛鉤：又稱鉤形鞘，是連接鞭毛絲和基體的一個彎曲筒狀部分，蛋白質(zhì)亞基組成。G–菌：L環(huán)、P環(huán)、S環(huán)、M環(huán)

G+菌：S環(huán)，M環(huán)基體：由若干個盤狀物即環(huán)組成。特殊結(jié)構二）鞭毛(flagellum)外膜上肽聚糖上內(nèi)環(huán)：埋在細胞膜中第23頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四4.鞭毛的化學組成

鞭毛蛋白，3萬-6萬Dolton，不同種由不同球蛋白分子亞基構成，有些含多糖、類脂等。特殊結(jié)構二）鞭毛(flagellum)5.鞭毛的生理功能運動性：趨避性運動：與致病有關鑒定分類細菌趨化性趨氧性趨光性趨磁性運動機制：旋轉(zhuǎn)式第24頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四6.鞭毛的著生方式特殊結(jié)構二）鞭毛(flagellum)第25頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四1、菌毛：某些菌體表面存在的短而多的附屬物?；瘜W組成為菌毛蛋白。菌毛比鞭毛更短、更細，且又直又硬。數(shù)量很多，不具有運動功能，但與菌的致病性．吸附等有關。特殊結(jié)構三）菌毛(fimbria）與性毛(pilus)2、性毛：構造和成分與菌毛相同，但比菌毛長，且每個細胞僅一至少數(shù)幾根，一般見于G－菌的雄性菌株（供體菌）中，與遺傳變異有關。第26頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四1、概念：某些細菌在其生長發(fā)育后期，在細胞內(nèi)形成的一個圓形或橢圓形、厚壁、含水量低、抗逆性強的休眠構造。2、特點：1）每個細胞只有一個芽孢，故不是細胞的繁殖型；但可發(fā)芽成繁殖體，一個芽孢萌發(fā)只產(chǎn)生一個營養(yǎng)狀態(tài)的細胞。2）在生命世界中抗逆性最強（抗熱、抗化學藥物、抗輻射），故應以殺死芽胞為滅菌效果的指標。3）芽胞的形狀、大小、位置因菌種而異，可用以鑒別菌種。特殊結(jié)構四）芽胞（Spore）芽胞芽胞囊第27頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四3、芽胞的形狀、大小和位置特殊結(jié)構四）芽胞（Spore）第28頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四芽孢的結(jié)構模式圖孢外壁：層厚而致密，主要成分為脂蛋白，通透性差(有的芽孢無此層)。芽孢衣：含疏水性角蛋白，抗酶解、抗藥物，多價陽離子難通過。皮層：主要含芽孢肽聚糖及2,6-DPA-Ca，體積大，滲透壓高，含水量大（約70%）。核心：含有大量的DNA、RNA、酶等物質(zhì)，還含有2,6-DPA,含水量很低（10~25%）。

芽孢平均含水量低,約40%。4、芽孢的組成和結(jié)構

芽孢有多層結(jié)構，主要包括孢外壁、芽孢衣、皮層和核心特殊結(jié)構四）芽胞（Spore）第29頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四（四）芽胞（Spore）5、芽孢的形成過程特殊結(jié)構第30頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四6、芽胞的耐熱性機制較新的滲透調(diào)節(jié)皮層膨脹學說認為：可能與以下因素有關，如含水量低、壁厚而致密，芽孢中的酶分子量小，比較耐熱。還有學者認為芽孢抗熱與DPA-Ca凝膠有關。7、研究芽胞的意義①分類鑒定；②分離、保存菌種；③生物殺蟲；④滅菌標準★細菌和其他休眠構造細菌的休眠構造除芽孢外，還有數(shù)種其他形式。主要的如孢囊（cyst，由固氮菌產(chǎn)生）、黏液孢子（myxospore，由黏球菌產(chǎn)生）、蛭孢子（bdellocyst,由蛭弧菌產(chǎn)生）、外生孢子（exospore，由嗜甲基細菌產(chǎn)生）。特殊結(jié)構四）芽胞（Spore）第31頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四五）伴胞晶體（parasporalcrystal）少數(shù)芽孢桿菌，如Bacillusthuringiensis（蘇云金芽孢桿菌）在形成芽孢的同時，會在芽孢旁形成一個菱形、方形或不規(guī)則形的堿溶性蛋白晶體（即δ內(nèi)毒素）稱為伴胞晶體。它的干重可達芽孢囊的約30%，由18種氨基酸組成，大小約0.6＊2.0μm。伴胞晶體對200多種昆蟲尤其是鱗翅目昆蟲的幼蟲有毒殺作用，因此可以用做生物農(nóng)藥。特殊結(jié)構第32頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四1、裂殖：一個細胞→二個細胞對桿狀細胞：橫分裂：分裂時細胞間形成的隔膜與細胞長軸呈垂直狀態(tài)縱分裂：分裂時細胞間形成的隔膜與細胞長軸呈平行狀態(tài)1）二分裂：最主要，最普遍①典型二分裂：同等二分裂。一個細胞在其對稱中心形成一隔膜，進而分裂成兩個形態(tài)、大小和結(jié)構完全相同的子細胞。三、細菌的繁殖無性繁殖有性繁殖方式第33頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四三、細菌的繁殖☆少數(shù)有菌毛的菌可進行有性繁殖桿菌典型二分裂過程模式圖DNA復制DNA分配第34頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四1、裂殖：1）二分裂：②不等二分裂：如柄細菌(Caulobacter)，為一端單毛菌。繁殖前，必須先在其生鞭毛端長出一個柄，此時，鞭毛消失，變成帶柄的無鞭毛細胞。繼而，此細胞伸長，在細胞的另一端長出一根鞭毛。接著二分裂，產(chǎn)生了一個有柄、無鞭毛的子細胞和另一個無柄、有鞭毛的子細胞。有鞭毛的細胞生長到一定階段，又開始上述不等二分裂繁殖過程。三、細菌的繁殖柄細菌不等二分裂示意圖第35頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四1、裂殖：2）三分裂暗網(wǎng)菌屬中的綠色硫細菌，大部分細胞能進行正常的二分裂，但一小部分子細胞不分離，而是形成菌鏈。鏈中相鄰兩個細胞進行“一分為三”的三分裂，形成一對“Y”型細胞，隨后仍進行二分裂，其結(jié)果就形成了環(huán)狀結(jié)構。許多這樣的菌鏈交織構成三維網(wǎng)眼狀結(jié)構。三、細菌的繁殖第36頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四1、裂殖：3）復分裂是一種寄生于細菌細胞中具有端生鞭毛的蛭弧菌的繁殖方式。當它生長時，會形成不規(guī)則的盤曲的長細胞，然后細胞多處同時發(fā)生均等長度的分裂，形成多個弧形子細胞。2、芽殖指在母體細胞表面（尤其在其一端）先形成一個小突起，待其長大到與母細胞相仿后，再相互分離，并獨立生活的一種繁殖方式。三、細菌的繁殖第37頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四一）在固體培養(yǎng)基上（內(nèi)）的群體形態(tài)四、細菌的群體形態(tài)1、菌落

在固體培養(yǎng)基表面（或內(nèi)層），由一個或若干個細菌（或其他微生物）細胞生長、繁殖形成的肉眼可見的細胞堆，此即菌落（colony）。2、菌苔當一個固體培養(yǎng)基表面有許多菌落連成一片時稱菌苔。第38頁，共42頁，2023年，2月20日，星期四四、細菌的群體形態(tài)一）在固體培養(yǎng)基上（內(nèi)