第二章原核微生物的细胞形态、结构和功能-201508

1、第二章 原核微生物的细胞形态、结构与功能 第一节、细菌第二节、放线菌第三节、支原体、立克次氏体、衣原体第四节、古生菌无核膜无核膜核糖体70S 主要包括：细菌、古生菌、蓝细菌、放线菌、支原体、立克次氏体和衣原体等。 原核微生物第一节、 细菌细菌的主要特点： 细胞细而短 结构简单 细胞壁坚韧(区别于螺旋体) 以二等分裂方式进行繁殖一、细胞形态二、细胞构造与功能三、繁殖方式四、常见细菌基本形态 球菌 单球菌、双球菌、四联球菌、八叠 球菌、葡萄球菌、链球菌等。杆菌 短杆状、棒杆状、梭状、月亮状等。 螺旋菌 弧菌（螺旋不满一环）和螺菌（螺旋满26环，小的坚硬的螺旋状细菌）。 一、细胞形态二、细菌细胞构造

2、与功能1、细胞壁2、细胞膜3、细菌染色体与质粒DNA4、芽孢5、细胞壁以外的结构（1）革兰氏阳性细菌细胞壁 以金黄色葡萄球菌为代表。 G细菌细胞壁特点: 细胞壁厚（2080nm，40层） 由肽聚糖层构成 一般含90%肽聚糖和10%的磷壁酸。1. 细胞壁革兰氏阳性细菌细胞壁革兰氏阴性细菌细胞壁G细菌细胞壁结构示意图G+菌肽聚糖的结构G+菌肽聚糖组成 ： 双糖单位 ； 四肽尾 ； 肽桥连接 双糖单位N-乙酰胞壁酸为原核微生物所特有；四肽尾连接在N-乙酰胞壁酸上，通过肽键连接；溶菌酶溶菌酶作用位点自溶酶自溶酶作用位点自溶酶四肽尾金黄色葡萄球菌的四肽尾（四肽侧链）为L-Ala D-Glu L-Lys

3、D-Ala，其中有两个D型氨基酸，有保护作用。肽桥肽聚糖的多样性主要体现在肽桥上金黄色葡萄球菌的肽桥为甘氨酸五肽，连接前后两个四肽尾，起桥梁作用G+菌的网格紧密大肠杆菌细胞壁薄（约10nm） 由外膜和肽聚糖层（2-3nm，1-2层）组成。 外膜：由脂多糖、磷脂和蛋白质组成。 肽聚糖层：位于外膜之内（2）革兰氏阴性细菌细胞壁G-菌的细胞壁结构双糖单位四肽尾 第3个氨基酸是内消旋的二氨基庚二酸（m-DAP）。-无肽桥，前一个单体四肽尾的第4个氨基酸D-Ala的羧基与后一个单体四肽尾的第3个氨基酸内消旋二氨基庚二酸（ m-DAP ）的氨基直接连接。G-与G+菌四肽尾连接方式的差别由于单体间交联度低，

4、 G-菌的网格较稀由于单体间交联度高， G+菌的网格较密G-与G+菌交联度的差别G 细菌细胞壁的内层成分是（ ）竞赛练习题 A. 磷脂 B. 脂多糖 C. C. 肽聚糖肽聚糖 D. 脂蛋白答案：C20某些细菌的细胞壁中含有脂多糖成分，它属于： （单选1分）2013全国联赛试题 A外毒素 B内毒素 C类毒素 D抗毒素 使细菌细胞壁坚韧的成分是竞赛练习题 （1）脂多糖 （2）磷壁酸 （3）肽聚糖 （4）脂蛋白答案：3答案：B染色步骤染色步骤 ： 结晶紫初染 碘液媒染 乙醇脱色 沙黄（红色染料）复染（3）革兰氏染色步骤及原理革兰氏染色的机制阳性菌的细胞壁厚和其分子交联度较紧密 ；乙醇溶解阴性菌的类脂

5、；乙醇脱色是关键步骤，可区分阳性菌与阴性菌结构与化学成分的差别。（4）细胞壁的功能维持细胞形态和提高机械强度宿主菌的形态变化细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需原生质体细胞壁的功能机械屏障（MW800）肽聚糖的网格结构以及外膜抗原性和致病性LPS（脂多糖）噬菌体的侵染位点T3、T7的受体LPS细菌特有的细胞壁 重要抗生素的敏感性 存在 D型氨基酸支原体 在进化过程中获得的无壁的原核微生物。（5）缺壁细菌L型细菌 某些在实验室或宿主体内，通过自发突变，形成细胞壁缺陷的突变菌株。原生质体 在人为条件下（用溶菌酶或青霉素）处理G细菌，获得的无壁细胞。球状体 在人为条件下，处理G菌，获得的残留部分细胞壁的

6、细胞。细胞壁具有重要功能，但非生命活动所必须，四类缺壁细菌在理论和实践上有着重要意义。（5）缺壁细菌自然界中无细胞壁的一类细菌是（）竞赛练习题（1）螺旋体 （2）立克次氏体 （3）支原体 （4）衣原体答案：3生理功能： 与细胞营养物质和代谢产物运输有关 与维持细胞正常渗透压有关 与细胞壁和荚膜成分的合成有关 是鞭毛的着生部位和供能部位 是细胞的产能场所2、细胞膜与真核生物的细胞膜相比较，蛋白质含量高，功能较多大肠杆菌细胞中电子传递和氧化磷酸化发生在( ) 2012年全国生物联赛试题DA线粒体内膜上 B类囊体膜上 C细胞基质中 D质膜上答案：D细菌染色体（bacteria chromosome）

7、： 又称拟核，无核膜，在细胞中呈无定形的核区。 部分是环状双链DNA分子，还含有少量类组蛋白和RNA。 一般为单倍体，只在染色体复制时呈二倍体。 负责编码细菌必要的遗传信息。 3、细菌染色体与质粒细菌染色体与质粒DNADNA染色体外DNA 也是双链环状DNA分子 分子大小约为103105bp 每个细胞中有1个，几个或很多个。 负责编码细菌非必要遗传信息如性别、抗药性等。 质粒DNA（plasmid DNA）某些细菌在其生长发育后期，在其细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低，抗逆性极强的休眠体，称为芽孢。 一个营养细胞内仅形成一个芽孢，而一个芽孢萌发，也仅形成一个营养细胞，故芽孢不具繁殖

8、功能。4、芽孢芽孢衣 含疏水角蛋白，具有抗酶解，抗药物作用，多价阳离子难于通过。 皮层 含芽孢肽聚糖及吡啶二羧酸钙盐 （ DPA-Ca盐），体积大，渗透压高。 核心 由芽孢壁、芽孢质膜、芽孢质和核区组成，含水量极低，有利于抗热和抗化学药物。（1）芽孢的构造芽孢结构示意图 细菌芽孢的抗热性远远大于其营养体的抗热性。 一般细菌的营养细胞不能经受70以上高温，而它们的芽孢却具有极高的抗热性，例如肉毒梭菌必须在121，10min才能杀死它。（2）芽孢的抗热性灭菌的指标：嗜热脂肪芽孢杆菌121，15min 至今尚无公认解释，较新的渗透调节皮层膨胀学说认为： 由于芽孢衣对多价阳离子和水分的透性差和皮层的离

9、子强度高，因此使皮层处于高渗状态，从核心吸水，核心高度失水，因而产生极强的抗热性。DPACa2+：与DPA的螯合会使芽孢中的生物大分子形成一种稳定而耐热的凝胶。芽孢抗热性机理在细菌中与抗热、抗紫外线和抗化学物质有关的结构是（ ）。 2009年全国生物联赛试题 A A芽孢 B荚膜 C细胞壁 D包含体答案：A下列关于芽孢叙述正确的是（ ）竞赛练习题（1）通常在对数生长期产生；（2）通常在胁迫条件下产生；（3）芽孢皮层含水量较低；（4）是细菌的繁殖体。答案：23少数芽孢杆菌，例如苏云金芽孢杆菌在其形成芽孢的同时，在芽孢旁边形成一个菱形的碱溶性蛋白质晶体（内毒素）称为伴孢晶体。 它对200多种昆虫尤其

10、是鳞翅目的幼虫和动、植物线虫具有毒杀作用，可作为“Bt”细菌杀虫剂。 内毒素本身不具毒性，需经昆虫肠液分解才能转化为有活性的毒素。 （3）伴孢晶体伴孢晶体苏云金杆菌作为生物农药的主要有效成分是（）竞赛练习题（1）细胞外(内)毒素（2）细胞壁（3）芽孢（4）伴孢晶体答案：4（1）荚膜 在某些细菌细胞壁外具有一层厚度不定的胶状物质，称为荚膜。 荚膜的成分： 多糖，多肽或蛋白质，其中以多糖居多。5、细胞壁以外的结构贮藏养料，以备营养缺乏时利用； 渗透屏障，保护细胞免受毒害； 表面附着； 堆积代谢废物。荚膜的生理功能抗干燥，抗吞噬。例如有荚膜的肺炎球菌具有抗致病性强。肺炎双球菌的荚膜关于荚膜的叙述，下

11、列哪一项是正确的？（）（1）与分裂有关；（2）与运动有关；（3）与致病力有关；（4）与接合有关。答案：C在某些细菌体表生长着长丝状、波曲的蛋白质附属物，称为鞭毛，一般为一至数十根。 其功能是负责运动。（2）鞭毛鞭毛由3部分组成：基体马达；钩形鞘万能转向关节；鞭毛丝螺旋桨G菌鞭毛构造与G 菌虽略有差别，但基本相同。细菌在演化过程中形成的某些特殊结构，有助于自身向营养物质移动或逃避有害刺激的是：( ) 2008年全国生物联赛试题 A鞭毛 B菌毛 C荚膜 D芽孢 答案：A在细菌的体表生长着纤细、中空、短直、数量较多的蛋白质附属物，称为菌毛。 功能：使菌体附着在物体的表面。 例如某些革兰氏阴性致病菌利

12、用菌毛粘附于宿主的呼吸道、消化道、泌尿生殖道的粘膜上，使宿主致病。（3）菌毛菌毛其构造和成分与菌毛基本相同，但比菌毛长，一般仅一至少数几根。通常见于革兰氏阴性细菌的雄性菌株的菌体表面。 功能：在细菌接合过程中，性菌毛的游离端与雌性菌株接触，通过收缩作用，使雄性菌株与雌性菌株紧密相连。 （4）性菌毛1. 无性繁殖 绝大多数细菌以裂殖方式进行 步骤为： 染色体复制 隔膜及隔壁形成 两个子细胞分离 2.有性繁殖 少数细菌能进行接合生殖，但频率极低。（三）繁殖方式第二节、放线菌一、放线菌概述二、菌丝形态三、繁殖方式一、放线菌概述菌落呈放射状；可形成分枝菌丝，单细胞，以孢子繁殖为主；游动放线菌的鞭毛与细

13、菌鞭毛结构相似。 细胞壁组成与细菌类似（含肽聚糖、磷壁酸、DAP） 细胞的结构与细菌基本相同，细胞质内无细胞器的分化；没有核膜 概念的演变 ：介于细菌与丝状真菌之间 丝 状的革兰氏阳性菌放线菌是一类具有重要经济价值的微生物：除青霉素和头孢霉素等少数抗生素外，大多数抗生素都是放线菌产生的。 产生某些维生素和酶类 。在自然界物质循环中也起着重要作用。少数放线菌也能引起人、动物和植物病害。陆生性较强放线菌概述大多数的放线菌由发达分支状的菌丝组成。菌丝直径为0.51m，菌丝可分为： 1.基内菌丝 向基质的四周表面和内层伸展，具有吸收营养和排泄废物的功能。 2.气生菌丝 基内菌丝向空间分化形成气生菌丝。

14、 3.孢子丝 通过横隔分裂产生成串分生孢子而形成孢子丝。有直、波曲、钩状和螺旋状等。有互生、丛生和轮生等。 孢子和孢子丝的形态特征是放线菌重要鉴定指标。二、菌丝形态放线菌的菌丝分化在放线菌的发育过程中，吸收水分和营养的器官是（ ）竞赛练习题（1）基质菌丝 （2）气生菌丝 （3）孢子丝 （4）孢子答案：11.分生孢子 细胞膜内陷，形成完整横隔膜，把孢子丝分割成许多分生孢子。 2.孢子囊孢子 少数游动放线菌可在基内或气生菌丝形成孢子囊，内生孢子囊孢子，成熟后孢子囊破裂，释放大量孢子囊孢子。 3.菌丝断裂 诺卡氏菌属容易断裂为球状或杆状细胞三、繁殖方式第三节、支原体、立克次氏体、衣原体一、支原体二、

15、立克次氏体三、衣原体一、支原体l菌落小，并呈特征性的“油煎蛋”型。l一类无细胞壁、较小的原核生物。 纯培养呈多形态 可通过细菌滤器 对渗透压敏感，而对抑制细胞壁合成的抗生素如青霉素等不敏感。l可在培养基表面滑移支原体的特点有些是人及家畜的病原菌、植物的病原菌、组织培养液中的污染菌。细胞质中含有大量核糖体和RNA，故对抑制蛋白质合成的抗生素（如红霉素、四环素等）敏感。基因组为dsDNA，分子量小，通常仅为E. coli的1/51/2。最小的可独立生长的微生物，营养要求苛刻。需用含胆甾醇、血清、酵母膏等营养丰富的培养基进行培养，才能生长。细胞膜含甾醇，这是其它原核生物所罕见。支原体的特点培养基含胆

16、甾醇一般以二等分裂方式进行繁殖，少数可通过菌丝断裂或出芽繁殖。二、立克次氏体立克次氏体（Rickettsia）是一类专性寄生于真核细胞内的原核微生物。体内酶系不完全。细胞膜疏松，细胞内容物易漏出，一旦离开寄主，则易死亡。 由于长期适应的结果，立克次氏体形成了一种必须从一种宿主传至另一宿主的特殊生活方式，主要以节肢动物（虱、蜱、螨等）为媒介，寄生在它们的消化道表皮细胞中，然后通过节肢动物叮咬和排泄物传播给人和其他动物。立克次氏体有细胞壁，含肽聚糖。细胞较大，约0.30.6 0.82m之间。一般不能通过细菌滤器。繁殖方式：在寄主细胞内进行二等分裂立克次氏体是人的斑疹伤寒、恙虫热、Q热等疾病的病原体

17、。立克次氏体的生理特点对磺胺、抗生素（如青霉素、四环素等）敏感。对热敏感，通常在56以上处理30 min即被杀死。三、衣原体衣原体（Chlamydia）是一类在真核细胞内营寄生生活、小型的原核生物。我国微生物学家汤飞凡等首先分离出沙眼衣原体，发现重要病原体的第一个中国人。衣原体的特点细胞形态：细胞较小，可通过细菌滤器。细胞构造： 有细胞壁，但无肽聚糖，为G菌； 基因组小，仅为大肠杆菌的1/4；胞内有RNA和核糖体； 细胞缺乏产能系统能量寄生物。衣原体的特点1、衣原体对抑制细菌的抗生素及其些药物（如青霉素、磺胺等）敏感；2、衣原体不需以节肢动物作为媒介，而直接感染宿主细胞。常感染鸟类、哺乳动物及

18、人类。 砂眼衣原体3、衣原体以二等分裂方式进行繁殖。衣原体的特殊生活史有2种类型的细胞： 原体：小型球状细胞、壁厚、具有感染力。 始体：大型球状细胞、壁薄、无感染力，用于繁殖。始体中RNA：DNA=3：1，有更多的核糖体指出以下哪些属于原核生物的微生物: ( ) 2011年全国生物联赛试题A细菌 B病毒 C衣原体 D支原体下列选项中，不属于衣原体显著特征的是： （ ） 2007年全国生物联赛试题A它们是小的细菌 B它们的生命周期包括原体和网状体阶段C它们引起洛基山斑疹热和斑疹伤寒 D它们只在生活的细胞中繁殖答案：ACD答案：C第四节、古生菌属原核微生物，但与真细菌有差别：细胞内16S rRNA的核苷酸序列独特: Carl Woese是从海洋