第2章微生物2-2013.ppt

2.2.1.3细菌细胞的结构,1）概念2）细胞壁的证实3）功能4）革兰氏染色与细胞壁5）缺壁细菌,（一）细胞壁,1、细胞壁,1）概念：,细胞壁（cellwall）位于细胞最外层的一层坚韧而略具弹性的结构。约占细胞干重的10%25%；在一般光学显微镜下不易观察到。,1、细胞壁,2）证实细胞壁存在的方法：,（1）细菌超薄切片的电镜直接观察；,（2）质、壁分离与适当的染色，可以在光学显微镜下看到细胞壁；,（3）机械法破裂细胞后，分离得到纯的细胞壁；,（4）制备原生质体，观察细胞形态的变化；,如何发现的？,1、细胞壁,3）细胞壁的功能：,（1）固定细胞外形和提高机械强度；,（2）为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需；,（3）阻拦有害物质进入细胞；,（4）细菌特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性的物质基础；,4）革兰氏染色与细胞壁：,（1）革兰氏染色,C.Gram（革兰）于1884年发明的一种鉴别不同类型细菌的染色方法。,4）革兰氏染色与细胞壁：,（1）革兰氏染色,1、结晶紫初染,2、碘液媒染,3、乙醇脱色,4、沙黄复染,动画,革兰氏阴性菌：红色革兰氏阳性菌：深紫色,4）革兰氏染色与细胞壁：,（1）革兰氏染色结果,G-菌：红色,G+菌：深紫色,（2）G+细菌细胞壁,G+细菌的细胞壁,肽聚糖(peptidoglycan)(90%),磷壁酸（teichoicacid）(10%),又称粘肽(mucopeptide)、胞壁质(murein)或粘质复合物(mucocomplex)，是真细菌细胞壁中的特有成分。,肽聚糖只存在于真细菌中，古生菌和真核生物细胞壁中没有肽聚糖。,4）革兰氏染色与细胞壁：,4）革兰氏染色与细胞壁：,A肽聚糖,金黄色葡萄球菌为代表,肽聚糖分子由肽与聚糖两部分组成，其中的肽有四肽尾和肽桥，聚糖由N乙酰葡萄糖胺和N乙酰胞壁酸间隔连接，呈长链骨架。,原核生物所特有的已糖,（2）G+细菌细胞壁,肽聚糖单体,4）革兰氏染色与细胞壁：,A肽聚糖,双糖单位中的-1,4-糖苷键很容易被溶菌酶(lysozyme)所水解，从而引起细菌因肽聚糖细胞壁的“散架”而死亡。,青霉素,（2）G+细菌细胞壁,B、磷壁酸,G+细菌细胞壁特有的酸性多糖,按成分,甘油醇型磷壁酸,核糖醇型磷壁酸,按结合部位,壁磷壁酸,膜磷壁酸,（2）G+细菌细胞壁,二价阳离子，特别是高浓度的Mg2+的存在，对于保持膜的硬度，提高细胞膜上需Mg2+的合成酶的活性极为重要。,4）革兰氏染色与细胞壁：,（2）G+细菌的细胞壁,B、磷壁酸,主要生理功能：,细胞壁形成负电荷环境，增强细胞膜对二价阳离子的吸收；,贮藏磷元素；,增强某些致病菌对宿主细胞的粘连、避免被白细胞吞噬以及抗补体的作用；,革兰氏阳性细菌特异表面抗原的物质基础；,噬菌体的特异性吸附受体；,能调节细胞内自溶素(autolysin)的活力，防止细胞因自溶而死亡。,可作为细菌分类、鉴定的依据,4）革兰氏染色与细胞壁：,（3）G-细菌细胞壁,4）革兰氏染色与细胞壁：,（3）革兰氏阴性细菌的细胞壁,A、肽聚糖,内消旋二氨基庚二酸(m-DAP),没有特殊的肽桥，只形成较为疏稀、机械强度较差的肽聚糖网套,4）革兰氏染色与细胞壁：,（3）G-细菌的细胞壁,B、外膜(outermembrane),LPS组成：,类脂A,（内毒素的主要成分）,核心多糖,O-特异侧链（O-多糖，O-抗原）,位于细胞壁外层。包括脂多糖（LPS）、磷脂和外膜蛋白。是G-细菌细胞壁特有的成分。,（3）革兰氏阴性细菌的细胞壁,B、外膜(outermembrane),脂多糖(LPS)的主要功能,LPS结构的多变，决定表面抗原决定簇的多样性；,LPS负电荷较强,对细胞膜结构起稳定作用。,类脂A是致病物质内毒素的物质基础；,许多噬菌体在细胞表面的吸附受体；,4）革兰氏染色与细胞壁：,（3）革兰氏阴性细菌的细胞壁,外膜蛋白(outermembraneprotein),嵌合在LPS和磷脂层外膜上的蛋白。有20余种，但多数功能尚不清楚。,4）革兰氏染色与细胞壁：,（3）革兰氏阴性细菌的细胞壁,周质空间(periplasmicspace,periplasm),又称壁膜间隙。在革兰氏阴性细菌中，一般指其外膜与细胞膜之间的狭窄空间（宽约12-15nm），呈胶状。,周质空间是进出细胞的物质的重要中转站和反应场所,水解酶类,合成酶类,结合蛋白,受体蛋白,4）革兰氏染色与细胞壁：,（4）革兰氏阳性和阴性细菌的比较,G+菌G-菌单层，厚（2080nm），组分简单多层，薄（1015nm），组分复杂90%肽聚糖（含量高，交联紧密）内壁层肽聚糖（含量低,交联疏松）10%磷壁酸(27nm)脂多糖外膜磷脂由外向内(8nm)脂蛋白G+细菌与G-细菌细胞壁组成与构造比较,4）革兰氏染色与细胞壁：,（4）革兰氏阳性和阴性细菌的比较,革兰氏染色的原理,动画,菌菌,细胞壁结构与革兰氏染色的关系,G+菌与G-菌之间的区别在于细胞壁的物理性质。细胞壁中的肽聚糖本身并不被染上颜色，但它可作为渗透性屏障阻止结晶紫与碘大分子复合物的流失。,1、细胞壁,）细胞壁缺陷细菌：,缺壁突变L型细菌实验室或宿主体内形成基本去尽原生质体（G+）缺壁细菌人工去壁部分去除球状体（G-）在自然界长期进化中形成支原体,（1）L型细菌（L-formofbacteria）,细菌在某些环境条件下（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。,因英国李斯德（Lister）预防研究所首先发现而得名。（1935年，念珠状链杆菌Streptobacillusmoniliformis）,特点,没有完整而坚韧的细胞壁，细胞呈多形态；,有些能通过细菌滤器，故又称“滤过型细菌”；,对渗透压敏感，在固体培养基上形成“油煎蛋”似的小菌落（直径在0.1mm左右）,原生质体的特点：1、无细胞壁，为圆球形2、对环境敏感：渗透压，震荡，离心，易溶菌3、有鞭毛，而不能运动4、不被噬菌体感染（因为失去吸附位点）5、易导入外源遗传物质，发生细胞融合；,1、细胞壁,）细胞壁缺陷细菌：,（2）原生质体（protoplast）,在人为条件下，用溶菌酶处理或在含青霉素的培养基中培养而抑制新生细胞壁合成而形成的仅由一层细胞膜包裹的，圆球形、对渗透压变化敏感的细胞，一般由革兰氏阳性细菌形成。,）细胞壁缺陷细菌：,（3）球状体(sphaeroplast)，又称原生质球,采用上述同样方法，针对革兰氏阴性细菌处理后而获得的残留部分细胞壁（外壁层）的球形体。与原生质体相比，它对外界环境具有一定的抗性，可在普通培养基上生长。,5）细胞壁缺陷细菌：,（4）支原体(Mycoplasma),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。因它的细胞膜中含有一般原核生物所没有的甾醇，所以即使缺乏细胞壁，其细胞膜仍有较高的机械强度。,5.古生菌的细胞壁,在古生菌中，除了热原体属没有细胞壁外，其余都具有与真细菌类似功能