第三章微生物细胞的结构与功能.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章微生物细胞的结构与功能,细菌细胞得构造:,一般构造,细胞壁,细胞膜,细胞质和核质,特殊构造,鞭毛,菌毛,性菌毛和糖被,(荚膜或粘液层),一、细胞壁,(,1,)细胞壁(,cell wall,):,就是位于细胞最外得一层厚实、坚韧得外被,主要成分为肽聚糖,具有固定细胞外形和保护细胞不受损伤等多种生理功能。,细胞壁得主要功能,维持细胞外形;,细胞生长、分裂和鞭毛运动所必须;,阻拦大分子有害物质;,与细菌得抗原性、对抗生素和噬菌体得,敏感性有关。,1、革兰氏阳性菌得细胞壁,特点:,厚度大,(,20,80nm,),组成:,肽聚糖,(占,90,),磷壁酸,(占,10,),肽聚糖,肽聚糖(,peptidoglycan,),又称粘肽(,mucopeptide,),胞壁质(,murein,),或粘质复合物,mucoplex,),真细菌细胞壁中得特有成分,肽聚糖得结构,双糖单位:,M,、,G,溶菌酶作用点,四肽侧链,(,tetrapeptide side chain,):,L,ala,D,Glu,L,lys,D-Ala,;,肽桥,(肽间桥,peptide interbridge,):甘氨酸五肽,青霉素作用点,G+,细菌肽聚糖得立体结构,G,+,菌细胞壁结构,9,大家应该也有点累了，稍作休息,大家有疑问的，可以询问和交流,磷壁酸,(,teichoic acid,):,结合在,G,菌胞壁上得一种酸性多糖,主要成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。,磷壁酸得结构,(五种类型),-,主要为甘油磷壁酸,和核糖醇磷壁酸两类,甘油磷壁酸得结构模式(左)及其单体(虚线范围内),得分子结构(右),磷壁酸得种类:,壁磷壁酸,膜磷壁酸,磷壁酸得生理功能,结合镁离子(,Mg2,),提高胞膜合成酶活力;,储藏磷元素;,增强细菌与宿主细胞粘连、抗吞噬和抗补体;,表面抗原;,噬菌体受体;,调节胞内自溶酶(,autolysin,)活力,防自溶。,2、G,菌细胞壁,特点:,较薄,层次多,成分较复杂;,组成:,肽聚糖(,2,3nm,);,外膜,G,菌得肽聚糖,G,菌得肽聚糖与,G,菌肽聚糖得区别:,四肽侧链得第三位为二氨基庚二酸(,m,DAP,),没有肽桥,外膜,(,outer membrane,),就是,G,菌细胞壁得特有结构,位于壁得最外层,为脂多糖、,磷脂和若干膜蛋白。,外膜得组成结构:,脂多糖(,lypopolysaccharide,LPS,):,G,菌细胞壁最外层,较厚(,8,10nm,)由类脂,A,核心多糖和,o,特异性多糖组成;,磷脂:脂多糖和脂蛋白之间;,脂蛋白:磷脂层与肽聚糖之间。,外膜蛋白:嵌合在,LPS,和磷脂层外膜上得,20,多种蛋白,如孔蛋白(,porin,),孔蛋白(,porin,):结构,三聚体跨膜蛋白孔道;,功能,控制某些物质进入胞内。,外膜得主要功能,类脂,A,就是,G,菌得致病物质,内毒素;,与磷壁酸相似,吸附阳离子得功能;,与抗原性有关;,噬菌体吸附受体;,物质交换、屏障功能。,外膜蛋白:,嵌合在,LPS,和磷脂层外膜上得,20,多种蛋白,如孔蛋白(,porin,),孔蛋白(,porin,):结构,三聚体跨膜蛋白孔道;,功能,控制某些物质进入胞内。,周质空间,(periplasmic space,periplasm),又称壁膜间隙。在,G,细菌中,一般指其外膜与细胞膜之间得狭窄空间(宽约,1215nm,),呈胶状。存在着多种周质蛋白(,periplasmic proteins,):,水解酶类,例如蛋白酶、核酸酶等,合成酶类,例如肽聚糖合成酶,结合蛋白(运送营养物质),受体蛋白(与细胞得趋化性相关),外膜与内膜间得黏合位点:,外膜与内膜间得直接接触,G,菌和,G,菌生物学特性比较,项 目 革兰氏阳性菌 革兰氏阴性菌,细胞壁 厚度 厚(2080nm)薄(811nm),层次 1 2,肽聚糖厚度 厚,层次多 薄,一般单层,磷壁酸 多数含有 无,外膜(LPS)无 有,孔蛋白 无 有,脂蛋白 无 有,周质空间 无或窄 有,溶质通透性 强 弱,肽聚糖 四肽未中Lys 有 无,四肽尾中mDAP 无 有,Gly五肽等肽桥 有 无,细胞 细胞硬度 硬实 柔软,产芽孢 有得产 不产,鞭毛基体 有2个环 有4个环,对理化因子抗性,对机械力 抗性强 抗性弱,青霉素、磺胺 敏感 较抗,链、氯、四 较抗 敏感,阴离子去污剂 敏感 较抗,碱性染料 敏感 较抗,溶菌酶处理后 形成原生质体 形成圆球体,其她 产毒素 以外毒素为主 以内毒素为主,3、抗酸细菌得细胞壁,抗酸细菌(,acid,fast bacteria,):,一类细胞壁中含 有大量分枝菌酸(,mycolic acid,)等蜡质得特殊革兰氏阳性细菌。因她们被酸性复红染上色后,就不能再被盐酸乙醇脱色,故称抗酸细菌。,如:分枝杆菌属得结核分枝杆菌、麻风分枝杆菌等。,化学组成:,类脂(分枝菌酸和索状因子),60,蛋白质(孔蛋白),肽聚糖,结构:外壁层,类脂、孔蛋白,内壁层,肽聚糖,抗酸细菌细胞壁得构造,4、古生菌,古生菌,(,Archaea,又称古细菌,Archaebacteria,古菌):,就是一个在进化途径上很早就与真细菌和真核生物相互独立得生物类群,主要为一些独特生态类型得原核生物。如产甲烷菌和大多数嗜极菌(,extremophile,)。,古生菌得细胞壁:,无细胞壁古生菌:只有热原体属,(Thermoplasma,),细胞壁得组成:多糖(假肽聚糖),假肽聚糖,糖蛋白或蛋白质,假肽聚糖,(,甲烷杆菌属为例,),得结构,二糖单位,肽尾(,3,肽),肽桥,(L-Glu),均与真细菌得不同,5、缺壁细胞,缺壁细胞(,cell wall deficiet bacteria,),缺壁细胞得形成:,缺壁细胞得种类:,A,、,L,型细菌(,L,form of bacteria,),基本概念:,实验室或宿主体内通过自发突变而形成得遗传性稳定得细胞壁缺损菌株;,L,型细菌得发现:,1935,年,英国,Lister,研究所学者发现,念珠状链杆菌;,L,型细菌得特点:,多形性,对渗透敏感,油煎蛋样小菌落。,B,、原生质体(,protoplast,),基本概念:,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,所得到得仅有一层细胞膜包裹得圆球状渗透敏感细菌。,特点:,G,菌易形成,对相应噬菌体不敏感,鞭毛不能运动,细胞不分裂,其她细胞功能正常;,意义:,细胞融合,杂交育种;遗传学基本原理研究。,Protoplast fusion,hybrid,protoplast,(“progeny”),C,、球状体(,spheroplast,):,又称原生质球,指还残留了部分细胞壁(,G,菌外膜层)得原生质体,D,、支原体(,Mycoplasma,),:,就是一类无细胞壁、介于独立生活和细胞内寄生生活间得最小型原核生物,细胞大小:很小,直径,250nm,(一般,150,300nm,),光镜勉强可见,胞膜:含甾醇,较坚韧,胞壁结构和形态:,无胞壁,多形性,对渗透压较敏感,6、革兰氏染色得机制,革兰氏染色法:,1884,年丹麦学者革兰(,C、Gram,)发明得,鉴别染 色法,(,结晶紫碘酒精复红,),革兰氏染色得机制:,结晶紫和碘形成不溶于水得复合物(,CVI dye plex,),G,菌和,G,菌细胞壁结构得不同:,G,菌胞壁厚,肽聚糖网层次多和交联致密,乙醇脱水时网孔,缩小,更无脂类,不致复合物脱出。,G,菌反之,二、细胞壁以内得构造,原生质体,1、细胞质膜(cell membrane):,就是一层紧贴在细胞壁内侧,包围着细胞质得柔软、脆弱、富有弹性得半透性膜。,组成:,磷脂(2030)和蛋白质(5070组成,厚约78nm。,原核生物和真核生物细胞膜得主要差别:,前者得蛋白质含量特别高,一般无甾醇(仅枝原体外),(,1,)细菌得细胞质,膜,结构磷脂双分子层,:,两极性头分别朝向内外两表面,两非极性端得疏水尾埋入膜得内层,磷脂得分子结构,(在极性头得甘油分子,C3,位上,不同种类微生物具有不同得,R,基团),不同种类微生物具有不同得,R,基团,G,G,磷脂酸 ,磷脂酰甘油 ,磷脂酰乙醇胺 常富含,磷脂酰肌醇 见于若干分支杆菌,磷脂酰胆碱 偶尔,细胞膜得结构(续),整合蛋白,(,integral protein,或内嵌蛋白,intrinsic protein,):,脂双层中嵌埋着得具运输功能得蛋白质。,周边蛋白,(,peripheral protein,或,extrinsic protein,):,脂双层表面具酶促作用得蛋白质。,细胞膜得生理功能:,物质运输;,维持渗透压;,生物合成:合成细胞膜,及以外得细胞结构成分;,产能基地:氧化磷酸化和,光合磷酸化酶系;,鞭毛运动:鞭毛着生部位,提供鞭毛运动所需能量;,趋化性有关。,原核生物除支原体外一般不含胆固醇等甾醇,甾醇可增加细胞壁强度。,间体(,mesosome,):就是一种由细胞质膜内褶而形成得囊状构造,其中充满着层状或管状得泡囊。,(,2,)古细菌得细胞质膜:,古生菌得细胞质膜:,单分子层膜或,单、双分子层混合膜,而单分子层膜多存在于嗜高温古生菌,甘油二醚和甘油四醚得分子构造及由其形成得双层和单层膜,2、细胞质和内含物,细胞质(,cytoplasm,):,被细胞膜包围得除核质以外得一切半透明、胶体状、颗粒状物质得总称。含水量约,80,。,主要成分:,核糖体(,50S,30S,)、储藏物、酶类、中间代谢物、质粒、营养物质和大分子单体等;少数细菌还含有类囊体、羧酶体、气泡或伴孢晶体等特殊功能得细胞组分。,细胞内含物(,inclusion body,):,胞质内一些形状较大得颗粒状或囊泡状构造。,A 储藏物,储藏物(,reserve materials,):,由不同化学成分累积而成得不容性颗粒,主要功能就是储存营养物。,聚,羟丁酸(,PHB,)和聚羟链烷酸(,PHA,),分布:,1925,年巨大芽孢杆菌,(,Bacillusmegaterium,)中发现,在产碱菌属(,Alcaligenes,)、,假单胞菌属(,Pseudomonas,),和固氮菌属(,Azotobacter,),等,60,属菌中存在。,染色性:,可用尼罗蓝或苏丹黑染色。,聚,羟丁酸(,PHB,)和聚羟链烷酸(,PHA,),功能:,类脂性质得碳原类储藏物,具有储藏能量、碳源和降低胞内渗透压得作用。,意义:,聚,羟丁酸(,PHB,),和聚羟链烷酸(,PHA,)为生物,合成得高聚物,具有无毒、可,塑和易降解等优点,可取代塑,料,用于制造医用塑料、快餐,盒等。,