微生物膜系统结构和功能

1、微生物膜系统的结构和功能微生物膜系统的结构和功能一.微生物的分类二.细菌细胞壁的结构和功能三细菌细胞膜的结构四.细菌在极端条件下的适应机制微生物（病毒）古生菌(Archaea)细菌(Bacteria) 真菌(酵母、霉菌、蕈菌等)、 单细胞藻类、原生动物等非细胞型细胞型原核微生物真核微生物(Eukarya) 又称真细菌(eubacteria),包括:普通细菌、放线菌、蓝细菌、枝原体、立克次氏体和衣原体等. 古生菌在进化谱系上与真细菌及真核生物相互并列，且与后者关系更近，而其细胞构造却与真细菌较为接近，同属于原核生物。一、微生物的分类一、微生物的分类二二.细菌细胞壁的结构和功能细菌细胞壁的结构和功

2、能1、细胞壁的概念、细胞壁的概念 细胞壁是位于细胞表面，内侧紧贴细胞膜的一层较为坚韧，略具弹性的细胞结构。2.细胞壁结构的生理功能细胞壁结构的生理功能（1）固定细胞外形和提高机械强度）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）渗透屏障，阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物质（分子量大于800）进入细胞，保护细胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物质的损伤;（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;二二.细菌细胞壁的结构和细菌细胞壁的结构和 功能功能3、细菌细胞革兰氏染色、细菌细胞革兰氏染色 1884年丹麦医生年丹麦医生Christian

3、 Gram发明；发明； 细菌常被分成细菌常被分成两类：两类：G+和和G-。 染色反应的差别是由于染色反应的差别是由于两类细菌两类细菌的的细胞壁细胞壁结构结构的差异引起。的差异引起。步骤：结果: 阳性菌紫色 阴性菌红色结晶紫初染碘液媒染乙醇脱色番红复染涂片固定GG肽聚糖 胞壁酸 细胞膜 膜蛋白 外膜 孔蛋白 脂类 周质空间 肽聚糖 G+和 G- 细胞壁结构比较（立体模型） 肽聚糖肽聚糖细胞质膜细胞质膜周质空间脂多糖和蛋白质G+和 G- 细胞壁结构比较 (平面模型)三三.细菌细胞膜的结构细菌细胞膜的结构 细胞质膜（cytoplasmic membrane）又称质膜（plasma membrane）

4、、细胞膜（cell membrane） 或内膜（inner membrane），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78nm。1.细胞膜的概念磷脂（占20%30%）蛋白质（占50%70%）细胞膜2、成分与结构三三.细菌细胞膜的结构细菌细胞膜的结构液态镶嵌模型（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

5、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。三三.细菌细胞膜的结构细菌细胞膜的结构 四四.细菌在极端条件下的适应机制细菌在极端条件下的适应机制1.高温对细胞膜的影响高温对细胞膜的影响 温度温度是微生物的重要生存因子，温度的改变会影响生物体内所进行的许多生化反应并引起其他环境因子变化，从而影响微生物的代谢活动。主要影响酶的活性、细胞膜的流动性、影响营养物质的溶解等。1）影响酶的活性）影响酶的活性 微生物体内进行的生化反应绝大多数是在特定酶的催化作用下完成的每一种酶都有最合适的酶促反应温度，在适宜的温度范围内，温度每升高10，酶促反应速度将提高12倍，微生物的代谢

6、速率和生长速率得到相应提高。因此，温度的改变通过影响酶促反应的速率来影响细胞物质的合成，从而影响微生物的生长繁殖。2）影响细胞质膜的流动性）影响细胞质膜的流动性 温度高流动性大，有利于物质的运输，反过来，温度低不利于物质的运输，因此，温度变化影响微生物对营养物质的吸收及代谢产物的排出。 四四.细菌在极端条件下的适应机制细菌在极端条件下的适应机制1.高温对细胞膜的影响高温对细胞膜的影响2）影响细胞质膜的流动性）影响细胞质膜的流动性 温度高流动性大，有利于物质的运输，反过来，温度低不利于物质的运输，因此，温度变化影响微生物对营养物质的吸收及代谢产物的排出。3）影响营养物质的溶解）影响营养物质的溶解

7、 营养物质只有溶于水才能被生物体吸收，气体物质如氧气随温度上升溶解度下降，气体物质以外的营养物随温度上升溶解度增加，因此温度的改变会间接地影响营养物质的吸收。四四.细菌在极端条件下的适应机制细菌在极端条件下的适应机制2.微生物对高温的耐受机制微生物对高温的耐受机制 1)绝大多数革兰氏阳性高温菌的细胞壁是由G-M（N-乙酰葡糖胺，N- 乙酰胞壁酸）及短肽构成的三维网状结构，增加了细菌的耐热性;2）嗜热菌细胞膜中含高比例的长链饱和脂肪酸和具有分支链的脂肪酸，胞膜中含有甘油醚化合物;3）呼吸链蛋白质的热稳性高;4）由于tRNA 的G、C （碱基含量高，提供了较多的氢键，故其热稳性高;5）胞内蛋白质具

8、抗热机制;四四.细菌在极端条件下的适应机制细菌在极端条件下的适应机制3.pH对细胞膜的影响 微生物机体内发生的生物化学反应一般是酶促反应，而酶促反应都有一个最适pH值范围，此时酶促反应速率高，微生物生长速率就大。因此，每种微生物都有最适宜的pH值和一定的pH值适应范围。1）过高或过低的pH值都会影响酶的活性和稳定性，降低微生物对高温的抵抗能力，甚至使酶遭受不可逆的破坏。2）过高或过低的pH值会影响微生物对营养的吸收。3）pH值还影响营养物质的溶解度。四四.细菌在极端条件下的适应机制细菌在极端条件下的适应机制4.微生物对pH的耐受机制 “屏蔽说”认为，细胞质膜是两种环境的渗透屏蔽物，使外部H+

9、和OH- 都不能进入细胞内，进而维持胞内pH 近中性;四四.细菌在极端条件下的适应机制细菌在极端条件下的适应机制5.高渗透压对微生物的影响 在高渗透压溶液中微生物细胞脱水，原生质收缩，细胞质变稠，引起质壁分离。在低渗透压溶液中，水分向细胞内渗透，细胞吸水膨胀，甚至破坏。在等渗溶液中，微生物的代谢活动最好，细胞即不收缩，也不膨胀，保持原形不变。四四.细菌在极端条件下的适应机制细菌在极端条件下的适应机制6.微生物对高盐胁迫的适应性微生物对高盐胁迫的适应性1）. 主要在细胞内积累高浓度K+ 或Na + ，另一些则在胞内积累大量的小分子极性物质，如甘油、单糖、氨基酸等，这些极性小分子物质均可帮助细胞从

10、高盐环境中获取水分，可在胞内随外界环境渗透压变化而增减其合成和降解的速率;2）.细胞壁成分中不含肽聚糖，而以脂蛋白为主，高浓度Na + 提高了细胞壁蛋白质亚单位之间的结合能力，维护细胞结构的完整性。高温胁迫对植物细胞的影响1.高温对细胞膜的伤害 1）.生物膜的蛋白质和脂类之间的功能键断裂，导致膜蛋白变性、分解和凝聚、脂类脱离膜而形成一些液化的小囊泡，从而破坏膜的结构，导致膜丧失选择透过性与主动吸收的特性，膜透性增大，细胞内部的原生质外渗2）.高温同时也会加剧膜脂的过氧化作用。随着高温胁迫时间的延长O2-含量持续上升，细胞内活性氧代谢平衡受到破坏，活性氧过剩导致膜脂过氧化作用的引发或者加剧，使得膜系统受损高温胁迫对植物细胞的影响2.植物在高温胁迫下的适应性1）植物体内抗氧化酶的含量增加，例如，SOD、POD、CAT，清除氧自由基。2）植物细胞内脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白的含量增加，作用：调节渗透压3)内源激素的含量增加，例如，脱落酸ABA促