微生物细胞结构与功能.ppt

w 以下PPT中红字为大家必记的，蓝字次之 ，其余的要看一下 1 原核微生物的细胞结构原核微生物的细胞结构 w 基本构造：细胞壁、细胞膜、原核、核糖体、颗粒状内 含物 w 特殊构造：质粒、间体、芽胞、荚膜、鞭毛与菌毛 w 1884年，丹麦医生Gram采用革兰氏染色法细菌细胞 壁区分为两种类型：革兰氏阳性（G+）和革兰氏阴性 （G-） w 革兰氏染色步骤: 1）结晶紫初染；2）碘液媒染； 3）酒精脱色； 4）番红复染 2 革革兰氏兰氏阴性细菌和阴性细菌和 阳性细菌细胞壁的化学组成阳性细菌细胞壁的化学组成 G G + + 肽聚糖：是原核生物特有的成份肽聚糖：是原核生物特有的成份 磷壁酸：磷壁酸：GG + + 细菌细胞壁特有成份细菌细胞壁特有成份 GG - - 肽聚糖肽聚糖内壁层内壁层 脂多糖脂多糖 脂蛋白脂蛋白 类脂类脂 蛋白质蛋白质 孔蛋白孔蛋白 外壁蛋白外壁蛋白 外壁层外壁层 3 1 1、N-N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺(G)(G)和和N-N-乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸(M)(M)通过通过-1.4-1.4 键连接的双糖键连接的双糖 2 2、胞壁酸上的四肽、胞壁酸上的四肽 3 3、两四肽间的肽间桥、两四肽间的肽间桥 肽聚糖肽聚糖( ( peptidoglycanpeptidoglycan) )的基本结构的基本结构 4 GG + + 细菌的肽聚糖交联度高，肽聚糖厚，如细菌的肽聚糖交联度高，肽聚糖厚，如枯草杆菌（枯草杆菌（ Bacillus Bacillus subtilissubtilis）达达4040层，实验用层，实验用G+G+为为金黄色葡萄球菌（金黄色葡萄球菌（ Staphylococcus aurousStaphylococcus aurous ）和和苏云金芽胞杆菌（苏云金芽胞杆菌（ Bacillus Bacillus thuringiensisthuringiensis ） 而而GG - - 细菌的交联度低，肽聚糖薄，如细菌的交联度低，肽聚糖薄，如大肠杆菌大肠杆菌只有只有1-21-2层层 GG + + 与与GG - - 菌肽聚糖亚单位的异同菌肽聚糖亚单位的异同 四肽上的四肽上的第三个氨基酸不同，第三个氨基酸不同，GG + + 菌为菌为L-L-赖氨酸，赖氨酸，G-G- 菌为二氨基庚二酸菌为二氨基庚二酸 肽间桥不同，肽间桥不同，GG + + 菌为甘氨酸五肽，菌为甘氨酸五肽，GG - - 菌无肽间桥，菌无肽间桥， 为肽键相连为肽键相连 5 磷壁酸（磷壁酸（TeichoicTeichoic acid acid） G G + + 细菌细菌 w 磷壁酸的功能： 与环境中的阳离子结合，保证细胞膜上一些合成酶的活性 提供某些噬菌体以特异的吸附受体 带给某些细菌的致病性 赋于G+以特异的表面抗原 6 G- 细菌细胞壁 由三部分组成： 1） 外壁层： 脂多糖 (LPS)、 脂蛋白、通道蛋白 (Porin) 2） 肽聚糖：由一至几层的肽聚糖构成内壁层，厚2-3nm 3） 壁膜间隙（periplasm） GG - - 细菌细胞壁的外膜与细胞 细菌细胞壁的外膜与细胞 膜之间、胶胨态的空间。肽聚糖层位于其间。膜之间、胶胨态的空间。肽聚糖层位于其间。 脂多糖分子结构由三部分组成：脂多糖分子结构由三部分组成： 类脂类脂A A、核心多糖区、核心多糖区、OO侧链侧链 7 脂多糖的功能：脂多糖的功能： w w 是革兰氏阴性细菌的致病物质是革兰氏阴性细菌的致病物质 w w 与磷壁酸相似，有吸附阳离子的功能与磷壁酸相似，有吸附阳离子的功能 w w LPSLPS结构的变化决定了结构的变化决定了G-G-性细菌表面抗原簇的多样性性细菌表面抗原簇的多样性 w 是许多噬菌体在细胞表面的吸附受体。 8 革兰氏染色原理 w G+菌的细胞壁肽聚糖含量高、网格结构紧密，含脂量又低 ，当用酒精脱色时，肽聚糖层收缩，网格孔径缩小，从而 阻止了结晶紫一碘的复合物逸出，当复染时染不上蕃红的 红色，菌体仍为结晶紫的紫色，此为G+反应。 w G-菌的细胞壁肽聚糖层薄，含脂量高，当用酒精脱色时由 于G-菌细胞壁中的脂类物质溶于酒精，使细胞通透性增加 ，使得初染时进入细胞中的结晶紫一碘的复合物逸出，当 再用蕃红复染时菌体就染上蕃红的红色，此为G-反应。 9 古生菌的细胞壁 w 古生菌的细胞壁没有真正的肽聚糖，而含假肽 聚糖。假肽聚糖与真肽聚糖相比没有胞壁酸、 没有D型氨基酸、没有DAP，而由N-乙酰塔罗 糖胺糖醛酸代替胞壁酸。 w 有些古细菌的细胞壁由杂多糖组成, 还有些古 细菌的细胞壁由蛋白质或糖蛋白组成。 10 w L型细菌（L form of bacteria）：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陷菌株 。L型细菌在固体平板上生长形成煎鸡蛋状小菌落 w 原生质体（protoplast）：用人式方法，在细菌生长培养 基中加入抑制细胞壁合成的物质，如青霉素、丝裂霉素C ，或用溶菌酶分解掉细菌的细胞壁而形成的仅有一层细胞 膜包裹的圆球状渗透敏感细胞，一般由革兰氏阳性细菌形 成 w 球状体又称原生质球（sphaeroplast）：用溶菌酶、青霉 素等处理革兰氏阴性细菌形成的去壁不完全的近球状体 11 内膜系统内膜系统 （ intracellular membrane systemintracellular membrane system） For examples:For examples: 1 1）间体间体；2 2）类囊体类囊体；3 3）羧酶体羧酶体 间体是细菌细胞膜内陷而成的一种层状、管状或囊状结间体是细菌细胞膜内陷而成的一种层状、管状或囊状结 构，一般位于细胞的分裂部位或其邻近部位构，一般位于细胞的分裂部位或其邻近部位 功能：功能：呼吸作用电子传递系统的中心，相当于线粒体呼吸作用电子传递系统的中心，相当于线粒体; ; 促进细胞间隔的形成并参与遗传物质的复制。促进细胞间隔的形成并参与遗传物质的复制。 12 w 类囊体（thylakoids）：蓝细菌的内膜多次重复 折叠形成的一种片层状结构，是蓝细菌进行光 合作用的场所 w 载色体（chromatophore）：光合细菌细胞质 膜多次折叠形成的片层状、微管状或囊状结构 w 羧酶体（carboxysome）：存在于一些自养细 菌细胞内的多角形或六角形内含物，在自养型 细菌CO2的固定中起重要的作用 内膜系统 13 3. 3.原核原核 w w 原核原核生物没有明显的细胞核，核物质没有特定形态，没有生物没有明显的细胞核，核物质没有特定形态，没有 核膜包围，也无核仁，仅分布在细胞质内特定的区域，称核膜包围，也无核仁，仅分布在细胞质内特定的区域，称 为为原核或拟核原核或拟核 w w细菌的原核为一裸露的双链细菌的原核为一裸露的双链DNADNA，没有组蛋白包裹没有组蛋白包裹 14 4. 4. 细胞质及其内含物细胞质及其内含物 （cytoplasm and inclusionscytoplasm and inclusions） w细胞质中有如下重要的内含物： 1）质粒 ；2）核糖体；3）储藏颗粒 质粒：质粒：原核生物细胞中独立于染色体外或原核生物细胞中独立于染色体外或 附加在染色体上的遗传物质，为一共价闭附加在染色体上的遗传物质，为一共价闭 合环状双链合环状双链DNADNA分子，可独立复制，稳定分子，可独立复制，稳定 遗传遗传 15 核糖体：核糖体： 沉降系数沉降系数( (分子量分子量) )为为70s70s: : 1 1）50s 50s 大大亚基亚基由由23s RNA, 5sRNA23s RNA, 5sRNA和和3434种蛋白质组成种蛋白质组成 ； 2 2）30s 30s 小小亚基亚基由由16s RNA16s RNA和和2121种蛋白质组成。种蛋白质组成。 原核细胞的核糖体原核细胞的核糖体 16 贮藏颗粒贮藏颗粒 1)1)碳素碳素储藏颗粒储藏颗粒 w w 糖原糖原 或淀粉：大肠杆菌、芽胞杆菌和蓝细菌等或淀粉：大肠杆菌、芽胞杆菌和蓝细菌等 聚聚- - -羟基丁酸羟基丁酸 ( (简称简称 PHBPHB ）：）：能被脂溶性染料苏丹 黑着色;主要分布在固氮菌属、根瘤菌属、红螺菌属和假固氮菌属、根瘤菌属、红螺菌属和假 单胞菌属等单胞菌属等 2）氮源储贮藏颗粒 藻青素（cyanophycin）：蓝细菌中的一种内源性储藏颗粒 3）磷素储藏颗粒 w异染粒：主要成分多聚偏磷酸盐，遇蓝色染料染成紫红 色而得名 17 5 5细菌细胞的特殊构造细菌细胞的特殊构造 w w 鞭毛是生长在某些细菌体表的长丝状、波曲状的蛋白质附鞭毛是生长在某些细菌体表的长丝状、波曲状的蛋白质附 属物，属物， w w 球形菌一般无鞭毛球形菌一般无鞭毛 w w 鞭毛是细菌的鞭毛是细菌的” ”运动器官运动器官” ”，由三条线状的蛋白质亚基围绕由三条线状的蛋白质亚基围绕 着一个中空的核心组装成一根中空的管状蛋白质丝着一个中空的核心组装成一根中空的管状蛋白质丝 三部分组成：三部分组成：基体、钩形鞘和螺旋丝基体、钩形鞘和螺旋丝 鞭毛的类型：鞭毛的类型： 单生 丛生 周生：肠杆菌科、芽胞杆菌科 侧生 18 观察和判断细菌鞭毛的方法 t电子显微镜直接观察 t光学显微镜下观察：鞭毛染色 t显微镜下判断：细菌的运动性 t培养特征判断：半固体穿刺、菌落（菌苔）形态 19 菌毛与性菌毛菌毛与性菌毛 w w 菌毛菌毛是一种长在细菌体表的纤细、中空、是一种长在细菌体表的纤细、中空、 短直、数量较多的蛋白质丝状体；短直、数量较多的蛋白质丝状体；具有使具有使 细菌附着于物体表面的功能细菌附着于物体表面的功能 w 性菌毛：每个性细胞只有 14 根, 其功能 是在不同性别的细菌间传递遗传物质。 20 b. b. 细菌的芽胞细菌的芽胞 （ Bacterial sporesBacterial spores ） 芽芽胞是胞是某些细菌生长一定阶段时，在体内某些细菌生长一定阶段时，在体内 形成的一种休眠体形成的一种休眠体；芽；芽胞具有耐热性，并胞具有耐热性，并 对不良环境有抗性对不良环境有抗性 主要属于革兰氏阳性杆菌的两个属：主要属于革兰氏阳性杆菌的两个属：芽胞芽胞 杆菌属和梭菌属杆菌属和梭菌属 注：芽胞是细菌的一种休眠体，而注：芽胞是细菌的一种休眠体，而 不是繁殖体不是繁殖体 21 芽孢的亚显微结构由内膜，皮层，孢 子衣，外孢子衣四层组成。 芽胞的芽胞的 特点特点 w w 耐热性强：耐热性强：芽胞含水量低（芽胞含水量低（40%40%），壁厚，富含），壁厚，富含吡啶二羧吡啶二羧 酸钙酸钙，及核酸和蛋白质不易变性及其有耐热的酶系统和富，及核酸和蛋白质不易变性及其有耐热的酶系统和富 含硫氨基酸，使芽胞能抵抗含硫氨基酸，使芽胞能抵抗8080度的高温度的高温1010分钟以上分钟以上 w w 耐干燥：耐辐射耐干燥：耐辐射 w w 抗化学药物抗化学药物 w w 折光性强：折光性强：较难染色，易和营养细胞区别较难染色，易和营养细胞区别 w w 芽胞因细菌种类不同，其大小、形成、位置也各不相同，芽胞因细菌种类不同，其大小、形成、位置也各不相同， 在分类鉴定上有一定意义在分类鉴定上有一定意义 22 少数芽胞杆菌在其形成芽胞的同时，会在芽胞旁少数芽胞杆菌在其形成芽胞的同时，会在芽胞旁 形成一颗形成一颗 菱形或双锥形的碱性蛋白晶体，称为伴胞晶菱形或双锥形的碱性蛋白晶体，称为伴胞晶 体，对鳞翅目、鞘翅目昆虫有毒杀作用，体，对鳞翅目、鞘翅目昆虫有毒杀作用，是国内外目 前研究得最多的细菌杀虫剂 伴胞晶体：伴胞晶体： 23 有些细菌，如固氮菌和黏细菌能形成不同于芽胞的胞有些细菌，如固氮菌和黏细菌能形成不同于芽胞的胞 囊；形成胞囊时在细胞外面淀积数层保护膜，囊；形成胞囊时在细胞外面淀积数层保护膜，胞囊具有抗胞囊具有抗 干燥的作用，但不耐热干燥的作用，但不耐热 伴胞晶体和胞囊：伴胞晶体和胞囊： 一个营养体产生一个芽胞，一个芽胞也只产生一个营养体 一个营养体产生一个孢囊，但一个孢囊可产生多个幼龄细胞 芽孢与孢囊相比： 少数芽胞杆菌在其形成芽胞的同时，会在芽胞旁形少数芽胞杆菌在其形成芽胞的同时，会在芽胞旁形 成一颗成一颗 菱形或双锥形的碱性蛋白晶体，称为伴胞晶体，菱形或双锥形的碱性蛋白晶体，称为伴胞晶体， 对鳞翅目、鞘翅目昆虫有毒杀作用，对鳞翅目、鞘翅目昆虫有毒杀作用，是国内外目前研究 得最多的细菌杀虫剂 24 c. c. 荚膜（荚膜（capsulecapsule） 如果糖被薄而扩散并容易消失则称为粘液层 有些细菌在一定营养条件，可向细胞表面分泌层厚 度不定的胶状物质，称为糖被。糖被的有无、厚薄与菌 种的遗传性和环境条件有密切的关系 糖被的主要成分为多糖和少量多肽或蛋白质 糖被又可分为荚膜、微荚膜、粘液层和菌胶团 如果胞外多糖的粘度较高时，用特殊的染色方法染 色后在显微镜下可见其结构，称为荚膜，而多个细菌被 包裹在共同的荚膜中，这种结构称为菌胶团 25 w S型菌落：有荚膜的细菌形成的菌落表面光滑，称S型菌落。 w R型菌落：没有荚膜的细菌形成的菌落表面粗糙，称为R型菌落。 v 荚膜主要成分是多糖、多肽或蛋白质，尤以多糖居多， 可使细菌培养物具粘性 v 荚膜含水量高，不易着色，可用负染色法观察 v 多在细菌生长后期产生产生糖被是微生物的一种遗传特 性，其菌落特征及血清学反应是是细菌分类鉴定的指标 之一 v 荚膜等并非细胞生活的必要结构，但它对细菌在环境中 的生存有利 荚膜的荚膜的特点特点 26 v 碳源和能源的贮存物 v 提高菌体对干燥的抵抗力 v 增强某些病原菌的致病力和不易为巨噬细胞吞食 v 作为透性屏障或离子交换系统，可保护细菌免受重 金属离子的毒害 v 表面附着作用，使菌体粘附于固体表面 v 堆积代谢废物 v 荚膜化学组成的差异和某些荚膜的抗原性可用于种 以下细菌血清型的分类鉴定 荚膜荚膜 的作用的作用 27 真真核核生物细胞生物细胞 （Eukaryotic CellEukaryotic Cell） 细胞壁： w 真菌：由纤维素和几丁质等组成 w 藻类：有的由纤维素组成，有的为其它多糖， 有的含钙或硅元素 w 原生动物：没有细胞壁 28 细胞核与细胞器细胞核与细胞器 w w 真核真核生物有完整的细胞核，细胞核内有染色体（生物有完整的细胞核，细胞核内有染色体（ chromosomechromosome），），DNADNA由组蛋白所包裹由组蛋白所包裹 w w 真核生物有线粒体、叶绿体、高尔基体、内质网和真核生物有线粒体、叶绿体、高尔基体、内质网和 中心粒等细胞器中心粒等细胞器 w w 真核细胞的细胞骨架真核细胞的细胞骨架- 细胞质基质含微丝，中