第二章原核微生物的細胞形態(tài)結構和功能

第二章原核微生物的細胞形態(tài)結構和功能第1頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一無核膜的單細胞生物，核糖體70S

。

主要包括：細菌、古生菌、藍細菌、放線菌、支原體、立克次氏體和衣原體等。

原核微生物第2頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)、細菌

細菌的主要特點：

細胞細而短結構簡單細胞壁堅韌(區(qū)別于螺旋體)以二等分裂方式進行繁殖一、細胞形態(tài)二、細胞構造與功能三、繁殖方式四、常見細菌第3頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一基本形態(tài)

①球菌

單球菌、雙球菌、四聯(lián)球菌、八疊球菌、葡萄球菌、鏈球菌等。

②桿菌短桿狀、棒桿狀、梭狀、月亮狀等。

③螺旋菌弧菌（螺旋不滿一環(huán)）和螺菌（螺旋滿2～6環(huán)，小的堅硬的螺旋狀細菌）。

一、細胞形態(tài)第4頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一二、細菌細胞構造與功能1、細胞壁2、細胞膜3、細菌染色體與質(zhì)粒DNA4、芽孢5、細胞壁以外的結構第5頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一6（1）革蘭氏陽性細菌細胞壁

以金黃色葡萄球菌為代表。

G＋細菌細胞壁特點:①細胞壁厚（20～80nm，40層）②由肽聚糖層構成一般含90%肽聚糖和10%的磷壁酸。1.細胞壁革蘭氏陽性細菌細胞壁革蘭氏陰性細菌細胞壁第6頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一G＋細菌細胞壁結構示意圖第7頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一G+菌肽聚糖的結構G+菌肽聚糖組成：

①雙糖單位；②四肽尾；③肽橋連接第8頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一9由一個N-乙酰葡糖胺“G”與另一個N-乙酰胞壁酸“M”通過β-1，4糖苷鍵連接而成。①雙糖單位N-乙酰胞壁酸為原核微生物所特有；四肽尾連接在N-乙酰胞壁酸上，通過肽鍵連接；溶菌酶溶菌酶作用位點自溶酶自溶酶作用位點自溶酶第9頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一10②四肽尾金黃色葡萄球菌的四肽尾（四肽側鏈）為L-AlaD-GluL-LysD-Ala，其中有兩個D型氨基酸，有保護作用。第10頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一③肽橋肽聚糖的多樣性主要體現(xiàn)在肽橋上金黃色葡萄球菌的肽橋為甘氨酸五肽，連接前后兩個四肽尾，起橋梁作用第11頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一G+菌的網(wǎng)格緊密第12頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一

以大腸桿菌為例

①細胞壁薄（約10nm）②由外膜和肽聚糖層（2-3nm，1-2層）組成。外膜：由脂多糖、磷脂和蛋白質(zhì)組成。肽聚糖層：位于外膜之內(nèi)（2）革蘭氏陰性細菌細胞壁第13頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一G-菌的細胞壁結構第14頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一①雙糖單位

②四肽尾第3個氨基酸是內(nèi)消旋的二氨基庚二酸（m-DAP）。G-細菌的肽聚糖單體第15頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一16③無肽橋，前一個單體四肽尾的第4個氨基酸D-Ala的羧基與后一個單體四肽尾的第3個氨基酸內(nèi)消旋二氨基庚二酸（m-DAP）的氨基直接連接。

G－細菌的肽聚糖單體第16頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一G-與G+菌四肽尾連接方式的差別第17頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一18肽聚糖的網(wǎng)狀結構較為疏松。由于單體間交聯(lián)度低，

G-菌的網(wǎng)格較稀由于單體間交聯(lián)度高，

G+菌的網(wǎng)格較密G-與G+菌交聯(lián)度的差別第18頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一19G－細菌細胞壁的內(nèi)層成分是（

）競賽練習題A.磷脂B.脂多糖C.肽聚糖

D.脂蛋白答案：C20．某些細菌的細胞壁中含有脂多糖成分，它屬于：（單選1分）2013全國聯(lián)賽試題A．外毒素B．內(nèi)毒素C．類毒素D．抗毒素使細菌細胞壁堅韌的成分是競賽練習題（1）脂多糖

（2）磷壁酸

（3）肽聚糖

（4）脂蛋白答案：3答案：B第19頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一

染色步驟：

①結晶紫初染②碘液媒染③乙醇脫色④沙黃（紅色染料）復染（3）革蘭氏染色步驟及原理第20頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一革蘭氏染色的機制陽性菌的細胞壁厚和其分子交聯(lián)度較緊密；乙醇溶解陰性菌的類脂；乙醇脫色是關鍵步驟，可區(qū)分陽性菌與陰性菌結構與化學成分的差別。第21頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一22（4）細胞壁的功能維持細胞形態(tài)和提高機械強度宿主菌的形態(tài)變化細胞的生長、分裂和鞭毛運動所必需原生質(zhì)體第22頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一23細胞壁的功能機械屏障（MW>800）肽聚糖的網(wǎng)格結構以及外膜抗原性和致病性LPS（脂多糖）噬菌體的侵染位點T3、T7的受體—LPS細菌特有的細胞壁

重要抗生素的敏感性

存在D型氨基酸第23頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一24④支原體在進化過程中獲得的無壁的原核微生物。（5）缺壁細菌①L型細菌某些在實驗室或宿主體內(nèi)，通過自發(fā)突變，形成細胞壁缺陷的突變菌株。②原生質(zhì)體在人為條件下（用溶菌酶或青霉素）處理G＋細菌，獲得的無壁細胞。③球狀體在人為條件下，處理G－菌，獲得的殘留部分細胞壁的細胞。細胞壁具有重要功能，但非生命活動所必須，四類缺壁細菌在理論和實踐上有著重要意義。第24頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一25（5）缺壁細菌自然界中無細胞壁的一類細菌是（）競賽練習題（1）螺旋體

（2）立克次氏體

（3）支原體

（4）衣原體答案：3第25頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一26生理功能：①與細胞營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物運輸有關②與維持細胞正常滲透壓有關③與細胞壁和莢膜成分的合成有關④是鞭毛的著生部位和供能部位⑤是細胞的產(chǎn)能場所2、細胞膜與真核生物的細胞膜相比較，蛋白質(zhì)含量高，功能較多第26頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一27大腸桿菌細胞中電子傳遞和氧化磷酸化發(fā)生在()2012年全國生物聯(lián)賽試題DA．線粒體內(nèi)膜上

B．類囊體膜上

C．細胞基質(zhì)中

D．質(zhì)膜上答案：D第27頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一細菌染色體（bacteriachromosome）：①又稱擬核，無核膜，在細胞中呈無定形的核區(qū)。②部分是環(huán)狀雙鏈DNA分子，還含有少量類組蛋白和RNA。③一般為單倍體，只在染色體復制時呈二倍體。④負責編碼細菌必要的遺傳信息。

3、細菌染色體與質(zhì)粒DNA第28頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一

①染色體外DNA②也是雙鏈環(huán)狀DNA分子

③分子大小約為103～105bp④每個細胞中有1個，幾個或很多個。⑤負責編碼細菌非必要遺傳信息如性別、抗藥性等。質(zhì)粒DNA（plasmidDNA）第29頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一

某些細菌在其生長發(fā)育后期，在其細胞內(nèi)形成一個圓形或橢圓形、厚壁、含水量極低，抗逆性極強的休眠體，稱為芽孢。一個營養(yǎng)細胞內(nèi)僅形成一個芽孢，而一個芽孢萌發(fā)，也僅形成一個營養(yǎng)細胞，故芽孢不具繁殖功能。4、芽孢第30頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一

①芽孢衣含疏水角蛋白，具有抗酶解，抗藥物作用，多價陽離子難于通過。②皮層含芽孢肽聚糖及吡啶二羧酸鈣鹽（DPA-Ca鹽），體積大，滲透壓高。③核心由芽孢壁、芽孢質(zhì)膜、芽孢質(zhì)和核區(qū)組成，含水量極低，有利于抗熱和抗化學藥物。（1）芽孢的構造第31頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一芽孢結構示意圖第32頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一細菌芽孢的抗熱性遠遠大于其營養(yǎng)體的抗熱性。一般細菌的營養(yǎng)細胞不能經(jīng)受70℃以上高溫，而它們的芽孢卻具有極高的抗熱性，例如肉毒梭菌必須在121℃，10min才能殺死它。（2）芽孢的抗熱性滅菌的指標：嗜熱脂肪芽孢桿菌121℃，15min第33頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一至今尚無公認解釋，較新的滲透調(diào)節(jié)皮層膨脹學說認為：由于芽孢衣對多價陽離子和水分的透性差和皮層的離子強度高，因此使皮層處于高滲狀態(tài)，從核心吸水，核心高度失水，因而產(chǎn)生極強的抗熱性。DPA—Ca2+：與DPA的螯合會使芽孢中的生物大分子形成一種穩(wěn)定而耐熱的凝膠。芽孢抗熱性機理第34頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一在細菌中與抗熱、抗紫外線和抗化學物質(zhì)有關的結構是（）。2009年全國生物聯(lián)賽試題AA．芽孢

B．莢膜

C．細胞壁

D．包含體答案：A下列關于芽孢敘述正確的是（

）競賽練習題（1）通常在對數(shù)生長期產(chǎn)生；（2）通常在脅迫條件下產(chǎn)生；（3）芽孢皮層含水量較低；（4）是細菌的繁殖體。答案：23第35頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一

少數(shù)芽孢桿菌，例如蘇云金芽孢桿菌在其形成芽孢的同時，在芽孢旁邊形成一個菱形的堿溶性蛋白質(zhì)晶體（δ內(nèi)毒素）稱為伴孢晶體。它對200多種昆蟲尤其是鱗翅目的幼蟲和動、植物線蟲具有毒殺作用，可作為“Bt”細菌殺蟲劑。

δ內(nèi)毒素本身不具毒性，需經(jīng)昆蟲腸液分解才能轉化為有活性的毒素。

（3）伴孢晶體第36頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一

伴孢晶體蘇云金桿菌作為生物農(nóng)藥的主要有效成分是（）競賽練習題（1）細胞外(內(nèi))毒素（2）細胞壁（3）芽孢（4）伴孢晶體答案：4第37頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一（1）莢膜在某些細菌細胞壁外具有一層厚度不定的膠狀物質(zhì)，稱為莢膜。莢膜的成分：

多糖，多肽或蛋白質(zhì)，其中以多糖居多。5、細胞壁以外的結構第38頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一

②貯藏養(yǎng)料，以備營養(yǎng)缺乏時利用；③滲透屏障，保護細胞免受毒害；④表面附著；⑤堆積代謝廢物。莢膜的生理功能①抗干燥，抗吞噬。例如有莢膜的肺炎球菌具有抗致病性強。肺炎雙球菌的莢膜第39頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一關于莢膜的敘述，下列哪一項是正確的？（）（1）與分裂有關；（2）與運動有關；（3）與致病力有關；（4）與接合有關。答案：C第40頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一

在某些細菌體表生長著長絲狀、波曲的蛋白質(zhì)附屬物，稱為鞭毛，一般為一至數(shù)十根。其功能是負責運動。

（2）鞭毛鞭毛由3部分組成：①基體—馬達；②鉤形鞘—萬能轉向關節(jié)；③鞭毛絲—螺旋槳G＋菌鞭毛構造與G－菌雖略有差別，但基本相同。第41頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一細菌在演化過程中形成的某些特殊結構，有助于自身向營養(yǎng)物質(zhì)移動或逃避有害刺激的是：(

)2008年全國生物聯(lián)賽試題

A鞭毛

B菌毛

C莢膜

D芽孢答案：A第42頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一在細菌的體表生長著纖細、中空、短直、數(shù)量較多的蛋白質(zhì)附屬物，稱為菌毛。

功能：使菌體附著在物體的表面。例如某些革蘭氏陰性致病菌利用菌毛粘附于宿主的呼吸道、消化道、泌尿生殖道的粘膜上，使宿主致病。（3）菌毛第43頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一

菌毛第44頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一其構造和成分與菌毛基本相同，但比菌毛長，一般僅一至少數(shù)幾根。通常見于革蘭氏陰性細菌的雄性菌株的菌體表面。功能：在細菌接合過程中，性菌毛的游離端與雌性菌株接觸，通過收縮作用，使雄性菌株與雌性菌株緊密相連。

（4）性菌毛第45頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一

1.無性繁殖絕大多數(shù)細菌以裂殖方式進行步驟為：①染色體復制②隔膜及隔壁形成③兩個子細胞分離

2.有性繁殖少數(shù)細菌能進行接合生殖，但頻率極低。（三）繁殖方式第46頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)、放線菌一、放線菌概述二、菌絲形態(tài)三、繁殖方式第47頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一一、放線菌概述菌落呈放射狀；可形成分枝菌絲，單細胞，以孢子繁殖為主；游動放線菌的鞭毛與細菌鞭毛結構相似。

細胞壁組成與細菌類似（含肽聚糖、磷壁酸、DAP）細胞的結構與細菌基本相同，細胞質(zhì)內(nèi)無細胞器的分化；沒有核膜

概念的演變：介于細菌與絲狀真菌之間

絲狀的革蘭氏陽性菌第48頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一49①放線菌是一類具有重要經(jīng)濟價值的微生物：除青霉素和頭孢霉素等少數(shù)抗生素外，大多數(shù)抗生素都是放線菌產(chǎn)生的。

②產(chǎn)生某些維生素和酶類。③在自然界物質(zhì)循環(huán)中也起著重要作用。④少數(shù)放線菌也能引起人、動物和植物病害。⑤陸生性較強放線菌概述

第49頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一

大多數(shù)的放線菌由發(fā)達分支狀的菌絲組成。菌絲直徑為0.5～1μm，菌絲可分為：

1.基內(nèi)菌絲向基質(zhì)的四周表面和內(nèi)層伸展，具有吸收營養(yǎng)和排泄廢物的功能。

2.氣生菌絲基內(nèi)菌絲向空間分化形成氣生菌絲。

3.孢子絲通過橫隔分裂產(chǎn)生成串分生孢子而形成孢子絲。有直、波曲、鉤狀和螺旋狀等。有互生、叢生和輪生等。

孢子和孢子絲的形態(tài)特征是放線菌重要鑒定指標。二、菌絲形態(tài)第50頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一放線菌的菌絲分化第51頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一52在放線菌的發(fā)育過程中，吸收水分和營養(yǎng)的器官是（

）競賽練習題（1）基質(zhì)菌絲

（2）氣生菌絲

（3）孢子絲

（4）孢子答案：1第52頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一

1.分生孢子細胞膜內(nèi)陷，形成完整橫隔膜，把孢子絲分割成許多分生孢子。

2.孢子囊孢子少數(shù)游動放線菌可在基內(nèi)或氣生菌絲形成孢子囊，內(nèi)生孢子囊孢子，成熟后孢子囊破裂，釋放大量孢子囊孢子。

3.菌絲斷裂諾卡氏菌屬容易斷裂為球狀或桿狀細胞三、繁殖方式第53頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)、支原體、立克次氏體、衣原體一、支原體二、立克次氏體三、衣原體第54頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一55一、支原體菌落小，并呈特征性的“油煎蛋”型。一類無細胞壁、較小的原核生物。

純培養(yǎng)呈多形態(tài)可通過細菌濾器對滲透壓敏感，而對抑制細胞壁合成的抗生素如青霉素等不敏感?？稍谂囵B(yǎng)基表面滑移第55頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一支原體的特點有些是人及家畜的病原菌、植物的病原菌、組織培養(yǎng)液中的污染菌。細胞質(zhì)中含有大量核糖體和RNA，故對抑制蛋白質(zhì)合成的抗生素（如紅霉素、四環(huán)素等）敏感?；蚪M為dsDNA，分子量小，通常僅為E.coli的1/5～1/2。最小的可獨立生長的微生物，營養(yǎng)要求苛刻。需用含膽甾醇、血清、酵母膏等營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基進行培養(yǎng)，才能生長。第56頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一細胞膜含甾醇，這是其它原核生物所罕見。支原體的特點培養(yǎng)基含膽甾醇一般以二等分裂方式進行繁殖，少數(shù)可通過菌絲斷裂或出芽繁殖。第57頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一

二、立克次氏體立克次氏體（Rickettsia）是一類專性寄生于真核細胞內(nèi)的原核微生物。體內(nèi)酶系不完全。細胞膜疏松，細胞內(nèi)容物易漏出，一旦離開寄主，則易死亡。

由于長期適應的結果，立克次氏體形成了一種必須從一種宿主傳至另一宿主的特殊生活方式，主要以節(jié)肢動物（虱、蜱、螨等）為媒介，寄生在它們的消化道表皮細胞中，然后通過節(jié)肢動物叮咬和排泄物傳播給人和其他動物。第58頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一立克次氏體有細胞壁，含肽聚糖。細胞較大，約0.3～0.6×0.8～2μm之間。一般不能通過細菌濾器。繁殖方式：在寄主細胞內(nèi)進行二等分裂立克次氏體是人的斑疹傷寒、恙蟲熱、Q熱等疾病的病原體。第59頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一立克次氏體的生理特點對磺胺、抗生素（如青霉素、四環(huán)素等）敏感。對熱敏感，通常在56℃以上處理30min即被殺死。第60頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一三、衣原體衣原體（Chlamydia）是一類在真核細胞內(nèi)營寄生生活、小型的原核生物。我國微生物學家湯飛凡等首先分離出沙眼衣原體，發(fā)現(xiàn)重要病原體的第一個中國人。第61頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一62衣原體的特點細胞形態(tài)：細胞較小，可通過細菌濾器。細胞構造：①有細胞壁，但無肽聚糖，為G—菌；②基因組小，僅為大腸桿菌的1/4；③胞內(nèi)有RNA和核糖體；④細胞缺乏產(chǎn)能系統(tǒng)—能量寄生物。第62頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一衣原體的特點1、衣原體對抑制細菌的抗生素及其些藥物（如青霉素、磺胺等）敏感；2、衣原體不需以節(jié)肢動物作為媒介，而直接感染宿主細胞。常感染鳥類、哺乳動物及人類。

砂眼衣原體3、衣原體以二等分裂方式進行繁殖。第63頁，共70頁，2023年，2月20日，星期一衣原體的特殊生活史有2種類型的細胞：①原體：小型球狀細胞、壁厚、具有