1、第一章微生物的形态和细胞结构,第一节 细菌细胞 的一般性质,一、细胞的形状与大小 二、细胞的化学成分 三、细胞的繁殖,一、细胞的形状与大小,1 细 菌 的 基 本 形 态,球状,杆状,螺旋状,细菌的异常形态,当培养基的化学组成、浓度、培养温度、pH和培养时间等发生变化时，会引起微生物的形态的改变。,2、细菌的大小,1）单位（微米）：1米=103毫米=106微米=109纳米=1010埃 2）大小：细菌的大小可用测微尺在显微镜下进行测量。球形菌 测其直径，杆菌测其宽度与长度，螺旋菌则测其弯曲 形长度 球菌：0.52微米杆菌：0.5115微米 E.coli:0.52微米螺旋菌：0.31260微米,常
2、见微生物的大小,第二节、原核生物细胞的结构,基本结构 细胞壁； 细胞膜； 细胞质； 核区；,特殊结构 鞭毛spore ； 纤毛pilus; 荚膜capsule 芽孢flagella ；,细菌细胞的结构模式图,二、细胞壁,细胞壁位于细胞膜外，具有一定硬度、韧性的，使细胞保持一定形状，并且具有多种生理功能。厚1080nm,占细胞干重的1025。,成分：构成细菌细胞壁的主要成分为肽聚糖 (Peptidoglycan)。肽聚糖是由（G）N乙酰葡萄糖胺(N-acetylglucosamine)、（M）N一乙酰胞壁酸(N-acetylmuremic acid)以及短肽聚合而成的多层网状结构大分子化合物。短
3、肽一般由四五个氨基酸组成。,肽聚糖的化学组成和一级结构,肽聚糖单体含有三个组成部分：,双糖单位，即由一个N乙酰葡萄糖胺(NAG)和N乙酰胞壁酸(NAM)通过,糖苷键连接而成的。 短肽“尾”，即由四个氨基酸连接起来的短肽，它们连接在NAM上。这四个氨基酸是按L型与D型交替排列的方式连接而成的，即L-Ala、D-Glu、L-Lys、D-Ala； 肽“桥”，指把前一肽聚糖单体肽“尾”中的第4个氨基酸L-Ala与后一个肽聚糖单体肽“尾”中的第3个氨基酸L-Lys通过肽键连接起来短肽。,革兰氏染色法(Gramstaining),革兰氏染色法 是丹麦医生 Gram1884年创立的一种新的使细菌染上颜色的方
4、法。一般先用草酸胺结晶紫液初染，再加碘液媒染，使细菌着色，继而用乙醇脱色，最后用蕃红复染。 用此法染色可将细菌分为两大类： 一类是经乙醇处理不脱色，而保持其初染的深紫色，称为革兰氏阳性反应细菌，简示为 G+； 另一类经乙醇处理就迅速脱去原来的着色，而染上蕃红的颜色，称为革兰氏阴性反应细菌， 简示为G-。革兰氏染色法是鉴定细菌的一种主要方法。,细菌的鉴别染色法 革兰氏染色法Gramstaining,C.Gram 丹麦医生 步骤：涂片固定；结晶紫初染1min；碘液媒染1min； 95%乙醇脱色30s；番红复染1min。结果:阳性菌紫色；阴性菌红色。,微生物的种类,G菌细胞壁模拟图,G+细菌细胞壁的
5、组成,90肽聚糖壁磷壁酸：与肽聚糖分子共价结合10磷壁酸 （甘油和核糖醇的聚合物） 膜磷壁酸：与细胞膜相交联,G菌细胞壁模拟图,G-细菌细胞壁的组成,类脂A脂多糖 核心多糖外膜 O-特异多糖 外膜蛋白 脂蛋白、孔蛋白（通道蛋白）肽聚糖层 一到少数几层肽聚糖壁膜间隙 水解酶、结合蛋白和化学受体,革兰氏阳性菌与阴性菌细胞壁成份的差别,微生物的种类,革兰氏染色的原理从细胞壁的化学组成已知，革兰氏阴性细菌细胞壁中脂类物质含量较高，肽聚糖含量较低，因而乙醇处理后，溶解了脂类，增加了通透性，结晶紫和碘复合物易被乙醇提出，于是革兰氏阴性细菌细胞被脱色。 革兰氏阳性细菌由于细胞壁肽聚糖含量高，脂类含量低，乙醇
6、处理中被脱水引起细胞壁肽聚糖层中孔径变小，通透性降低，结晶紫一碘复合物被保留在细胞内，细胞不被脱色,特殊形态（缺壁细菌）,（1）L型细菌L-form：指那些实验室或宿主体内通过自发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺损菌株。 （2）原生质体protoplast ：是指在人为条件下，用溶菌酶除尽原有细胞壁或用青霉素抑制新生细胞壁合成后，所得到的仅有一层细胞膜包裹着的圆球状渗透敏感细胞 （3）球状体spheroplast ：又称原生质球，指还残留部分细胞壁，尤其是革兰氏阴性细菌外膜的原生质体。 （4）支原体mycoplasma ：是在长期进化过程中形成的、适应自然生活条件的无细胞壁的原核生物。,（五）
7、细胞壁外的表层结构,1、表面层（surface layer）：在有些细菌和古菌细胞表面，由同型蛋白或糖蛋白组成，成网格状，疏松地附着在细胞壁表面，可起到保护细胞、增加细胞吸附能力等作用。,2 荚 膜（Capsule),某些细菌在一定的营养条件下向细胞外分泌的一层粘性物质，为多糖、多肽、多糖蛋白质复合体。在碳氮比较高和通气良好的条件下有利于荚膜的形成。由于荚膜的折光率比较低，不易着色，故常用负（衬托）染色法。,荚膜的应用,有利的方面： 人们可以从肠膜明串珠菌Leucomostoc mesenteroides的糖被中提取葡聚糖以制备“代血浆”或葡聚糖 利用野油菜黄单胞菌Xanthomonas ca
8、mpestris的粘液层可提取黄原胶 污水处理 有害的方面：污染食品: 食品变质发粘增强致病力引起龋齿,三、细胞质膜 （Cytoplasmic membrane）,是一层紧贴在细胞壁内侧，围绕细胞质外面的，具有双层分子结构的单位膜，柔软、脆弱、富有弹性的半透性薄膜，厚约78nm，占细胞干重的10%左右,是生物体生存所必需的细胞结构。成分：50-70%蛋白质，20-30%的磷脂,结构： 1972年由J.S.Singer和G.L.Nicolson提出“流动镶嵌”模型。，其中不饱和脂肪酸的结构与含量决定了膜的流动性。,认为：膜是由球形蛋白与磷脂按照二维排列方式构成的流体镶嵌式，流动的脂类双分子层构成
9、了膜的连续体，而蛋白质象孤岛一样无规则地漂流在磷脂类的海洋当中。,功能： （1）控制细胞内外营养物质和代谢产物的运送与交换。 （2）维持细胞内正常渗透压 。 （3）合成细胞壁各组分（脂多糖、肽聚糖、磷壁酸）和荚膜的场所。 （4）进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地。 （5）信号物质的通道。,（二）内膜系统,细胞膜内陷形成的管状、层状或囊状的结构称为间体(mesosome )。一般位于细胞分裂部位或邻近，一方面与呼吸作用有关，另一方面与细胞横隔形成 有关。,四、核质和细胞质,被细胞膜包围的全部物质为原生质体 成分： 水、核酸、蛋白质、脂类、碳水化合物及无机盐。 主要有：核质区和质粒、 核糖体ri
10、bosome 内含物inclusion,核质区和质粒,拟核 nucleoid细菌没有核膜和核仁，没有固定形态，结构也很简单，故称为原始核或拟核，也称细菌染色质，这是原核生物和真核生物的主要区别之一。拟核由一条环状双链DNA分子高度折叠缠绕而成，呈球状、棒状、哑铃状。,质粒（plasmid）：存在于细菌染色体外或附加于染色体上的遗传物质，绝大多数由共价闭合双螺旋DNA分子构成。分子量小。,（1）为多肽和蛋白质合成场所，沉降系数为：70s，由50s大亚基和 30s 小亚基构成。（2）核糖体由rRNA （60）和蛋白质 （40）组成 。 （3）原核生物中游离于细胞质中或以多聚核糖体存在（4）真核生物
11、中核糖体游离于细胞质中或结合于内质网上,核糖体（Ribosome）,气泡： 气泡不是所有细菌都有，而是有些细胞在一定的条件下才具有的，气泡能使细胞保持浮力，有利于调节细菌细 胞处于最佳水层位置，以获得氧、光和营养。,内含物,聚-羟基丁酸（poly-hydroxybutyric acid）PHB：是D-3-羟基丁酸聚合物，外有一层单层蛋白质膜。细菌特有，可作为碳源和能源。易被脂溶性染料苏丹黑着色，光镜下可见。,五、芽孢（Spore),某些细菌在生长后期，细胞内部可以形成一个圆形、椭圆或圆柱形高度折光的内生孢子称为芽孢（Endospore)。芽孢是抵御外界不良环境的一个休眠体。 芽孢的形状、大小、
12、着生位置和表面特征因种而异，是重要的分类鉴定依据 芽孢有较厚的壁。有较强的折光性，不易染色。,Figure. Gram stain of Bacillus anthracis,the cause of anthrax,芽孢的特点,含水率低38-40% 结构上：分四层，复杂，分为核心，皮层（肽聚糖），芽孢外壳（蛋白质）、和孢子壁（肽聚糖）。 成分上：含特有的2，6-吡啶二羧酸（Dipicolinic acid, DPA)和高浓度的钙离子。起缩小细胞质体的作用。 生理上：代谢活动弱，是休眠体。含耐热性酶，对热、辐射、化学物质有较强抗性。,六、 鞭毛和菌毛,鞭毛：从某些细菌的细胞质膜核细胞壁伸出细胞
13、外的由蛋白质组成的细长、呈波浪状弯曲的丝状物，具有刚韧性，是细菌的“运动器官”。 大小：直径为20nm，长度达1520mm，最长可达70mm。只有经特殊染色，使鞭毛加粗后，才能在光镜下观察到。,鞭毛可以区分为三个部分：螺旋丝：中空细丝，由鞭毛蛋白亚基螺旋排列而成钩形鞘： 连接鞭毛丝与基体的筒状弯曲部位基 体： 由一个中心杆和套环组成。,L环P环S环M 环,G-,G+,结构,TheE. coli Flagellar Structure,类型： 单生鞭毛 霍乱弧菌 丛生鞭毛 荧光假单胞菌周生鞭毛 普通变形杆菌 功能：帮助细菌运动，是细菌的运动器官。一般运动速度2080um/s，最高可达100um/s,菌毛 Pili,菌毛：又称纤毛，是革兰氏阴性菌和少数阳性菌菌体表面的比鞭毛细、短、直而硬的丝状体结构。 结构上与鞭毛相似，但与运动无关。 分类： 普通纤毛：与菌的致病性、吸附等有关。 性纤毛：仅1-4根，又称F纤毛不同性别的细菌结合时传递遗传物质。,学习要点,细菌的基本形态 细菌的细胞结构 革兰氏阳性菌与阴性菌细胞壁的结构特点,结 束,返回 总目录,
