微生物的细胞结构与功能.pptx

第三章第三章 微生物细胞微生物细胞 的结构与功能的结构与功能 2学时本章重点：本章重点：原核微生物的细胞结构与功能，真核原核微生物的细胞结构与功能，真核微生物的细胞结构与功能微生物的细胞结构与功能。一、原核微生物一、原核微生物二、真核微生物二、真核微生物 第一节第一节 原核微生物原核微生物 一、相关概念：原核微生物原核微生物：指一大类细胞核无核膜无核膜包裹，只有称作核区(nuclear region)的裸露裸露DNA的原始单单细胞细胞生物，包括真细菌和古生菌真细菌和古生菌两大群。二、细胞壁：二、细胞壁：细胞壁（细胞壁（cell wall）:细胞最外的一层厚实坚韧的外被，主要由肽聚糖肽聚糖构成。1、主要功能：固定细胞外形和提高机械强度。为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需。保护细胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物质的损伤。赋予细菌特定抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。2、细胞壁的成分1）革兰氏阳性细菌的细胞壁 由90%肽聚糖和10%磷壁酸构成 肽聚糖又称粘肽粘肽(mucopeptide)mucopeptide)、胞壁质胞壁质或粘质复合物粘质复合物(mucocomplex)，是真细菌细胞壁中的特有成分。磷壁酸磷壁酸：是结合在革兰革兰氏阳性细菌氏阳性细菌细胞壁上的一种酸性多糖，有五种类型，主要为甘油磷酸或核糖醇磷酸。磷壁酸结构2）、革兰氏阴性细菌的细胞壁 由肽聚糖、外膜、外膜蛋白 和周质空间组成 A、肽聚糖 埋藏在外膜层之内，仅12层，占细胞壁总重的10%。B、外膜 由脂多糖（脂多糖（LPSLPS）、磷脂和脂蛋白等若干种蛋白质组成。C、外膜蛋白 指嵌合在LPS和磷脂层外膜上的蛋白。有20余种，其中脂蛋白和孔蛋白研究较为清楚。D、周质空间 壁膜间隙，呈胶状，存在着多种周质蛋白，包括：水解酶类、合成酶类、结合蛋白、受体蛋白。3）、古生菌的细胞壁 在古生菌中，除了热原体属除了热原体属(Thermoplasma)没有细胞壁外，其余都具有与真细菌类似功能的细胞壁，但成分差别甚大。其细胞壁中没有真正的肽聚糖，而是由多糖多糖（假肽聚糖）、糖蛋白或蛋白质糖蛋白或蛋白质构成。4）、缺壁细菌 A、L型细菌（L-form of bacteria）B、原生质体（protoplast）C、球状体(sphaeroplast)D、支原体(Mycoplasma)三、三、细胞壁以内的构造细胞壁以内的构造原生质体原生质体（一）细胞质膜(cytoplasmic membrane)又称质膜(plasma membrane)、细胞膜(cell membrane)或内膜(inner membrane)。厚约78nm，由磷脂（占20%30%）和蛋白质（占50%70%）组成的双分子层。膜的生理功能 选择性控制细胞营养物质和代谢产物的运送。维持细胞内正常渗透压的屏障。合成细胞壁和糖被的各种组分（肽聚糖、磷壁 酸、LPS、荚膜多糖等）的重要基地。细胞的产能场所。是鞭毛的着生部位和鞭毛旋转的供能部位。间体间体（mesosome）是一种由细胞质膜内褶而形成的囊状构造，其中充满着层状或管状的泡囊。（二）（二）细胞质和内含物细胞质和内含物 细胞质（cytoplasm）：质膜包围的除核区外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。主要成分：为核糖体、贮藏物、多种酶类和中间代谢物、质粒、各种营养物和大分子的单体等。内含物(inclusion body)：细胞质内形状较大的颗粒状构造物。1、贮藏物(reserve materials)（p49）是一类由不同化学成分累积而成的不溶性沉淀颗粒，主要功能是贮存营养物。Polyhydroxybutyric acid(PHB)Polyphosphate granule in a bacterial cellThe sulfur globules inside the cells of purple sulfur bacterium2、磁小体(megnetosome)1975年勃莱克摩(R.P.Blakemore)在一种称为折叠螺旋体 的趋磁细菌中发现。成分：Fe3O4，外有一层磷脂、蛋白或糖蛋白膜包裹，是单磁晶体单磁晶体。功能：导向作用，即借鞭毛游向对该菌最有利环境处生活。应用：生产磁性定向药物或抗体，以及制造生物传感器等。abc3、羧酶体(carboxysome)又称羧化体，是存在于一些自养细菌细胞内的多角形或六角形内含物。约10nm，内含1,5-二磷酸核酮糖羧化酶二磷酸核酮糖羧化酶，在自养细菌的CO2固定中起着关键作用。4、气泡（gas vocuoles）存在于许多光合营养型、无鞭毛运动的水生细菌中。功能功能：调节细胞比重以使细胞漂浮在最适水层中获取光能、O2和营养物质。Gas vacuoles(blue)and storage granules(red)in the cyanobacterium Microcystis（三）、（三）、核区核区（nuclear region or area）无核膜结构、无固定形态的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核原始细胞核，称核质体称核质体(nuclear body)、原核原核、拟核、拟核(nucleoid)。它是一个大型环状双链大型环状双链DNA分子。Electron micrograph of an isolated nucleoid released from E.coli.（四）、（四）、特殊的休眠构造特殊的休眠构造芽孢芽孢 1、概念、概念2、产芽孢细菌的种类 3、芽孢的构造 四、四、细胞壁以外的构造细胞壁以外的构造 1、糖被(glycocalyx)细菌荚膜主要成分：多糖、多肽或蛋白质。荚膜的功能荚膜的功能：保护作用贮藏养料 作为透性屏障或（和）离子交换系统 表面附着作用 细菌间的信息识别作用堆积代谢废物 2、鞭毛、鞭毛(flagellum,复复flagella)A、判断有无鞭毛的方法：1）用电子显微镜 2）特殊的鞭毛染色法后用光学显微镜观察3）悬滴标本法4）半固体穿刺法5）根据菌落外形 B、鞭毛的功能:运动运动C、鞭毛着生方式鞭毛着生方式：单端鞭毛、端生丛毛、两端鞭毛 和周生鞭毛。a,monotrichousb,amphitrichousc,lophotrichousd,peritrichous3、菌毛、菌毛(fimbria，复数复数fimbriae)是一种长在细菌体表的蛋白质类附属物，具有使菌体附着于物体表面的功能。4、性毛、性毛(pili,单数单数pilus)又称性菌毛(sex-pili或F-pili)，构造和成分与菌毛相同，但比菌毛长，数量仅一至少数几根。有的性毛还是RNA噬菌体的特异性吸附受体 F pilus 第二节 真核微生物 一、细胞壁一、细胞壁 真菌的细胞壁 主要成分是多糖，另有少量的蛋白质和脂类。其细胞壁成分的差异变化：低等真菌：纤维素为主 酵母菌：葡聚糖为主 高等陆生真菌：几丁质为主 二、鞭毛与纤毛二、鞭毛与纤毛 具有鞭毛的真核微生物：具有鞭毛的真核微生物：鞭毛纲鞭毛纲的原生动物原生动物。藻类藻类 低等水生低等水生真菌的游动游动孢子或配子孢子或配子等。具有纤毛的真具有纤毛的真核微生物：核微生物：纤毛纲纤毛纲 的各种原生动物，例如常见的草履虫草履虫。三、细胞质膜三、细胞质膜 与原核的细胞膜的区别（p67）四、细胞核四、细胞核 构成：核被膜、染色质、核仁和核基质等1、核被膜(nuclear envelope)由核膜和核纤层(nuclear lamina)两部分所组成，有许多核孔。2、染色质、染色质(chromatin)由DNA、组蛋白、其他蛋白和少量RNA组成的一种线形复合构造，基本单位是核小体。因可被苏木精等碱性染料染色，故名染色质。3、核仁、核仁(nucleolus)指细胞核中一个没有膜包裹的圆形或椭圆形小体。它依附于染色体的一定位置上。每个核内有一至数个。富含蛋白质和RNA。功能：合成rRNA（核糖体RNA）和装配核糖体的部位。4、核基质、核基质(nuclear matrix)是充满于细胞核空间由蛋白纤维组成的网状结构，具有支撑细胞核支撑细胞核和提供染色质附着点提供染色质附着点的功能。五、细胞质和细胞器五、细胞质和细胞器 细胞质的组成：细胞基质、细胞骨架和各种细胞器。1、细胞基质和细胞骨架、细胞基质和细胞骨架 细胞基质细胞基质：除可分辨的细胞器以外的胶体状溶液。细胞骨架细胞骨架(cytoskeleton)：是由微管、肌动蛋白丝和中间丝三种蛋白质纤维构成的细胞支架。2、内质网和核糖体、内质网和核糖体 糙面内质网糙面内质网(rough ER)：膜上有核糖体颗粒，具有合成和运送胞外分泌蛋白合成和运送胞外分泌蛋白的功能。光面内质网光面内质网(smooth ER)：膜上无核糖体，与脂类代谢脂类代谢和钙代谢钙代谢等密切相关。核糖体核糖体(ribosomes)：又称核蛋白体，具有蛋白质合成蛋白质合成功能。3、高尔基体、高尔基体(Golgi apparatus,Golgi body)1）形成糖蛋白和脂蛋白。2）对合成新细胞壁和质膜提供原材料。4、溶酶体、溶酶体(lysosome)是一种由单层膜单层膜包裹、内含多种酸性水解酶的囊泡状细胞器。溶溶酶酶体体形形成成和和功功能能的的示示意意图图5、微体、微体(microbody)是单层膜单层膜包裹的球形细胞器，内中所含的酶与溶酶体不同。1）过氧化物酶体(peroxisome)。2）乙醛酸循环体(glyoxisome)：主要存在于植物细胞中，其功能是使细胞中的脂类转化为糖类。6、线粒体、线粒体(mitochondria)7、叶绿体（、叶绿体（chloroplast）8、其他细胞器、其他细胞器（1）液泡（vacuole）：主要含有碱性氨基酸，以及蛋白酶、酸性和碱性磷酸酯酶、纤维素酶和核酸酶等各种酶类。功能：维持细胞渗透压、贮存营养物、防止细胞损伤。（2）膜边体（lomasome）：又称边缘体、须边体或质膜外泡，为许多真菌细胞所特有。（3）几丁质酶体（chitosome）：又称壳体。一种活跃于各种真菌菌丝顶端细胞中的微小泡囊，直径4070nm，内含几丁质合成酶。功能：是通过不断形成和向菌丝尖端移动，而把其中的几丁质合成酶源源不断地运送到细胞壁表面，通过该处几丁质微纤维的合成而使菌丝尖端不断向前延伸。（4）氢化酶体（hydrogenosome）：一种由单层膜包裹的球状细胞器，内含氢化酶、氧化还原酶、铁氧还蛋白和丙酮酸。为运动提供能量。氢化酶体只存在于厌氧性的真菌和原生动物细胞中，有类似线粒体的作用。