第一章+原核微生物02

1. CM是 紧贴 在 细 胞壁内 侧 、包 围 着 细 胞 质 的一 层 柔软 、脆弱、富有 弹 性的半透性薄膜，厚 约 7 8nm，由磷脂（占 20% 30% ）和蛋白 质 （占 50% 70% ）组 成。 二二 细胞细胞 质 膜膜 (cytoplastic membrane）2. 观察方法：观察方法：(1)在光学显微镜下观察A. 质壁分离 ,B. 鉴别性染色 ,C. 原生质体破裂（溶菌酶）。(2) 电子显微镜观察细菌的超薄切片。 二二 细胞细胞 质 膜膜 (cytoplastic membrane）图 1-12（ 2）细胞膜的化学组成与结构模型：a. 磷脂 疏水性烃端亲水性磷酸端R= H 磷脂酸（ 磷酸甘油二酯 ）R= -CH2-CHOH-CH2OH 磷脂酰甘油 （甘油磷脂）烃链饱和度越高 ,能生长温度越高甘油骨架酯键b. 液态镶嵌模型 (fluid mosaic model) 膜的主体是脂质双分子层； 脂质双分子层具有流动性； 整合蛋白因其表面呈疏水性，故可 “溶 ”于脂质双分子层的疏水性内层中； 周边蛋白表面含有亲水基团，故可通过静电引力与脂质双分子层表面的极性头相连； 脂质分子间或脂质与蛋白质分子间无共价结合； 脂质双分子层犹如一 “海洋 ”，周边蛋白可在其上作 “漂浮 ”运动，而整合蛋白则似 “冰山 ”状沉浸在其中作横向移动。1972年，辛格（ J.S.Singer） 和尼科尔森（ G.L.Nicolson）（ 3）细胞膜的生理功能： 选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送； 是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； 膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系，是细胞的产能场所； 是鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位； 原核微生物的细胞膜一般不含胆固醇等甾醇 （支原体除外） 。 多烯类抗生素 因可破坏含甾醇的细胞质膜，可抑制支原体和真核生物，但对其它的原核生物则无抑制作用。如 制霉菌素。Bacillus fastidiosus （ 苛求 ）间体（ mesosome）很多 G+菌可由细胞质膜内褶而形成囊状构造 间体(mesosome) ，其中充满着层状或管状的泡囊。间体与某些酶如青霉素酶的分泌有关，还可能与 DNA的复制、分配以及与细胞分裂有关。（三）细胞质和内含物 细胞质组成 :水分，约 80核糖体（ 70 S） =（ 50 S+30 S）其它成分：贮藏物、质粒、中间代谢物、营养物和大分子单体等。特有类囊体、羧酶体、气泡或伴孢晶体等。细胞质（ cytoplasm） :细胞质膜包围的除核区外的一切半透明、胶体状、颗粒状物质的总称。原核微生物的细胞质是 不流动的 。 聚 -羟丁酸（ poly-hydroxybutyrate， PHB）： 细胞质内属于类脂性质的碳 源类贮藏物，具有贮藏能量、碳源和降低细胞内渗透压等作用。是微生物合成的生物塑料。细胞内含物（ inclusion body）：B. Megaterium（ 30500）趋磁水生螺菌(Acuaspirillum magnetotacticum)电镜照片磁细菌在磁场中做波状迁移链状排列的磁性颗粒分离的磁小体 磁小体 (magnetosome): 成分为 F3O4,外有一层磷脂、蛋白质或糖蛋白包裹，具导向功能。 羧酶体（ carboxysome）存在于一些自养细菌胞内的多角形或六角形内含物，内含 1,5-二磷酸核酮糖羧化酶，是自养细菌固定二氧化碳的场所 。存在于硫杆菌属（ Thiobacillus）、贝日阿托氏菌属（ Beggiatoa）、硝化细菌和一些蓝细菌中。图示硫杆菌的羧酶体羧酶体 气泡（ gas vacuoles）：泡囊状内含物，内中充满气体，内有数排柱形小空泡，外为蛋白质膜包裹。具有调节细胞比重，使其漂浮在水中，借以获取光能、氧和营养物质。存在于 光合营养型、无鞭毛运动的水生细菌 中， 如 蓝细菌。(四 ) 核区（ nuclear region）又称原核（ prokaryon）或拟核（ nucleoid），指原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核。为大型环状双链 DNA分子。负载遗传信息。(五 ) 糖被（ glycocalyx）某些细菌在一定营养条件下向胞外分泌出厚度不定的胶粘状物质，包被于细胞壁表面，此称为糖被。1. 糖被的主要成分 ：多糖、多肽或蛋白质，尤以多糖居多。1.包裹在单个细胞壁上：（ 1）有固定层次的糖被u 荚膜（ capsule） (200nm)；u 微荚膜（ microcapsule） (200nm)；（ 2）呈松散状态、未固定的糖被u 粘液层（ slime layer） (无明显界面 )；2.包裹几个细胞或一群细胞：u 菌胶团 （ zoogloca）粘液层（ SEM） 粘液层示意图荚膜荧光显微镜照片 菌胶团糖被类型： 堆积代谢废物。2. 糖被的功能： 保护作用。免受干旱损伤或防止噬菌体的吸附和裂解；免受宿主白细胞的吞噬，例如 Klebsiella pneumoniae, Streptococcus pneumoniae 引起肺炎； 贮藏碳源和能源养料。 Xanthomonas campestris 透性屏障或 (和 )离子交换系统。 细菌间的信息识别作用。Rhizobium 表面附着作用。 Str. salivarius和 Str. mutans 引起龋齿；3. 糖被的应用 菌种鉴定 药 物和生化 试剂 : 葡聚糖（ Leuconoatoc mesenteroids） 工 业 原料：黄原胶（ Xanthomonas campestris） 废水生物处理：菌胶团(六 ) 鞭毛 (flagellum, 复 flagella) 生长在某些细菌体表的长丝状、波状弯曲的 蛋白质附属物称为鞭毛，其数目为一至数十条，具有运动功能。鞭毛的长约 1520 m，直径为 0.010.02 m。如何判别某菌是否有鞭毛？ 电镜直接观察 鞭毛染色法，或光镜下的运动性 固体平板的菌落形态，半固体穿刺培养状态细菌鞭毛电镜照片（引自 “Foundations of Microbiology）1、鞭毛在细胞表面的着生方式： 单端生：一根，一束两端生：两端各生一根鞭毛，两端各生一束鞭毛周生：侧生：2、 G-菌鞭毛的一般结构鞭毛蛋白亚基，自组装超微型马达“栓菌 ”实验肯定了 “旋转论 (rotation theory)”。3、鞭毛运动的机制前进 翻滚基体以细胞膜上的质子动势为能量，在 Mot.蛋白和 Fli.蛋白的共同作用下，推动鞭毛旋转，使菌体运动。与细菌运动有关，是原核生物实现其 趋性(taxis)的有效方式。 4、鞭毛的功能(七 ) 菌毛 (fimbria) 和性毛 (pili)1、菌毛直接着生于细胞质膜上。纤细、中空、短直、数量较多的蛋白质类附属物，具有使菌体附着于物体表面的功能。直径一般 3-10nm，每菌有 250 300条。多存于 G- 致病菌中（如Neisseria gonorhoeae），参与菌 体吸附于宿主粘膜 上皮细胞上。 大肠杆菌菌毛大肠杆菌性毛（ pili）电镜照片2、性毛又称性菌毛 (pilus)， 长度比菌毛长，数量少，每个细胞仅一至少数几根，其构造和成分与菌毛相同。见于雄性菌株。 功能：参与细菌接合作用，传递遗传物质。某些细菌细胞内形成的一种抗逆性强的休眠结构。一个细胞只产生一个芽孢，无繁殖功能。常见于Bacillus、 Clostridium。Clostridium botulinum(八 ) 芽孢 (endospore )1. 概念观察：相差显微镜直接观察；芽孢染色芽孢的有无、形态、大小和着生位置是细菌分类和鉴定中的重要指标。 2.芽孢的着生位置a. 中央芽孢（枯草芽孢杆菌）b. 近端生芽孢（生孢梭菌）c. 末端芽孢（巴氏芽孢杆菌）d. 末端膨大芽孢（破伤风梭菌）形态：卵圆形，球形大小：是否大于菌体宽度着生位置：中央近端生端生末端膨大3.芽孢的结构芽孢衣： 疏水性，渗透性差；皮层： 占总体级 36-60%，含水量 70%，渗透压 20atm，特有芽孢肽聚糖和 DPA-Ca（ 7-10%）。核心 ：芽孢原生质体，含水 10-25%。芽孢衣的渗透性差， 皮层的渗透压极高，因此皮层只能向核心夺取水分 ,导致皮层充分膨胀（含水 70% ），核心部位高度失水 (含水 10%-25%) 。失水核心赋予其极强的耐热性。（ 2）吡啶二羧酸钙（ DPA-Ca）学说占芽孢干重 7-10% 。稳定大分子，增强耐热性。（ 1）渗透调节皮层膨胀学说：4.芽孢耐热机制 1. 产芽孢细菌在生长环境条件不适宜时形成芽孢。 2.芽孢在适宜的条件下可以重新萌发成为营养态细胞。 3个阶段：活化、出芽和生长5.芽孢的形成与萌发 1. 芽孢的形态和位置是细菌分类的依据之一。 2.利用芽孢的抗热性，易于提高芽孢产生菌的筛选。 3. 是否能消灭芽孢是衡量各种消毒灭菌手段的最重要的指标 (121 , 20min 或 160 , 2h ) 。 4.芽孢在适宜的条件下可以重新萌发成为营养态细胞，产芽孢细菌的保藏多用其芽孢。6.芽孢的实践意义外科器材以杀灭严重致病菌破伤风梭菌和产气荚膜梭菌的芽孢，要求 121 ， 10min或 115 ， 30min。发酵工业以耐热性最强的嗜热脂肪芽孢杆菌（ 121 ， 12min），灭菌要求 121 ， 15min以上。肉罐头工业杀灭肉毒梭菌（ 121 ， 1