微生物形态和结构第三次课课

微生物形态和结构第三次课课第一页，共三十六页，编辑于2023年，星期六电镜观察到的细胞质膜，是在上下两暗色层之间夹着一浅色中间层的双层膜结构，这与细胞膜的化学组成有关第二页，共三十六页，编辑于2023年，星期六

①细胞膜的化学组成亲水的极性端疏水的非极性端由磷脂（占20%～30%）、蛋白质（占50%～70%）和少量的糖类(1.5%～10%)组成。原核生物的细胞膜不含胆固醇等甾醇，是与真核细胞膜的重要区别(支原体例外)。a.磷脂第三页，共三十六页，编辑于2023年，星期六在生理温度下，脂肪酸末端排列成固定的晶格不饱和脂肪酸的双键可导致膜结构的变形。当磷脂分子中二者同时存在时，在一定条件下就阻碍了形成晶格结构所需要的有秩序排列膜的流动性很大程度上取决于不饱和脂肪酸的结构和相对含量。细胞膜上长链脂肪酸的链长和饱和度因细菌种类和生长温度而异，通常生长温度要求越高的种，其饱和度也越高，反之则低

a.磷脂磷脂中的脂肪酸有饱和与不饱和脂肪酸两种第四页，共三十六页，编辑于2023年，星期六

可将其分为两类：①整合蛋白(或内嵌蛋白)

：与膜牢固结合，不容易分离。具有运输功能。②周边蛋白(或膜外蛋白)

：周边蛋白与细胞膜结合较为松弛，容易被分开。具有酶促作用。从生理功能来看：膜蛋白除了作为膜的结构成分外，还具有特殊作用的酶蛋白(如呼吸酶、合成酶)和载体蛋白(渗透)。膜蛋白约占细菌细胞膜的50%～70%，比任何一种生物膜都高，而且种类也多。

--------细胞膜是一个重要的代谢活动中心。b.蛋白质第五页，共三十六页，编辑于2023年，星期六具运输功能的整合蛋白（integralprotein）或内嵌蛋白（intrinsicprotein）具有酶促作用的周边蛋白(peripheralprotein)或膜外蛋白(extrinsicprotein)b.蛋白质第六页，共三十六页，编辑于2023年，星期六1972年，由辛格(J.S.Singer)和尼科尔森(G.L.Nicolson)提出的细胞膜液态镶嵌模型要点：

①

膜的基本结构是磷脂双分子层，两层磷脂分子的亲水头朝向膜两侧表面，疏水尾部相向于内侧；②磷脂双分子层通常呈液态，具有流动性，磷脂分子和蛋白质分子在膜中的位置不断发生变化。

③脂质双分子层犹如一“海洋”,蛋白质以不同程度镶嵌在磷脂双分子层中，周边蛋白存在于膜的内侧或外侧表面作横向运动(“漂浮”运动)而整合蛋白则似“冰山”状沉浸在其中作横向移动。④膜两侧各种蛋白质的性质、结构，以及在膜的位置不同，具有不对称性。②细胞膜的结构

★液态镶嵌模型(fluidmosaicmodel)第七页，共三十六页，编辑于2023年，星期六液态镶嵌模型(fluidmosaicmodel)②细胞膜的结构

第八页，共三十六页，编辑于2023年，星期六①选择性地控制细胞内、外的物质(营养物质和代谢废物)的运送、交换。细胞膜上有转运系统。②维持细胞内正常渗透压。③是合成细胞壁和荚膜(肽聚糖、磷壁酸、脂多糖、荚膜多糖等)的基地。因为细胞膜中含有合成细胞壁所需要的脂质载体与有关细胞壁和荚膜的合成酶。④是细菌产生代谢能量的主要场所。呼吸链与细胞膜结合，则细胞膜上含有呼吸酶系与ATP合成酶。⑤与鞭毛的运动有关。鞭毛基体着生于细胞膜。★

③细胞膜的功能第九页，共三十六页，编辑于2023年，星期六细胞质膜内褶而形成的囊状构造，其中充满着层状或管状的泡囊。多见于革兰氏阳性细菌。与质膜相连的内膜系统-----间体（mesosome，或中体）其功能普遍认为：与横隔壁的形成和细胞分裂有关；与细胞壁的合成和芽孢的形成有关；与DNA的复制及其相互分离有关(见下页图所示)

；因为间体是细菌DNA复制时的结合位点。第十页，共三十六页，编辑于2023年，星期六第十一页，共三十六页，编辑于2023年，星期六第十二页，共三十六页，编辑于2023年，星期六第十三页，共三十六页，编辑于2023年，星期六第十四页，共三十六页，编辑于2023年，星期六细胞质中还含有多种酶系统，是细菌合成蛋白质、脂肪酸、核糖核酸的场所，同时也是营养物质进行同化和异化代谢的场所。含有丰富的可溶性物质和各种内含物。细胞质构成细菌的内部环境，在细菌的物质代谢及生命活动中起十分重要的作用。★细胞质的功能(3)细胞质和内含物第十五页，共三十六页，编辑于2023年，星期六

核糖体直径18～20nm，游离状态或排列成链状的多聚核糖体。

一般每个细胞平均约含1.5×104个核糖体。

核糖体是细胞合成蛋白质的场所或合成“车间”。

由60％的核糖体核糖核酸(rRNA)和40％的蛋白质组成。沉降系数为70S(大亚基50S,小亚基30S)。核糖体(ribosome)第十六页，共三十六页，编辑于2023年，星期六★原核生物与真核生物细胞的核糖体的区别a.

分布的部位不同;b．核糖体大小不相同;

原核生物为70S(大亚基50S，小亚基30S)；

真核生物为80S(大亚基60S，小亚基40S)；

叶绿体、线粒体与细胞核内的为70S;c.链霉素、四环素、氯霉素等抗生素能与原核生物核糖体的30S小亚基结合，干扰细菌的蛋白质合成，但对人体细胞毒副作用较小。可用于治疗细菌性疾病。第十七页，共三十六页，编辑于2023年，星期六细胞质中形状较大的颗粒状结构被称为内含物。细胞质内含物第十八页，共三十六页，编辑于2023年，星期六

贮藏物是一类由不同化学成分累积而成的不溶性沉淀颗粒，主要功能是贮存营养物。

糖原：大肠杆菌、克雷伯氏菌、芽孢杆菌和蓝细菌

碳源和能源类

聚β-羟丁酸：固氮菌、产碱菌和肠杆菌等

硫粒：紫硫细菌、丝硫细菌、贝氏硫杆菌等

藻青素：蓝细菌

藻青蛋白：蓝细菌

磷源（异染粒）：迂回螺菌、白喉棒杆菌、结核分枝杆菌氮源类贮藏物①.贮藏物(reservematerials)第十九页，共三十六页，编辑于2023年，星期六颗粒大小为0.5～1.0μm，是无机偏磷酸的聚合物(多聚偏磷酸盐)，一般在含磷丰富的环境下形成。功能:

贮藏磷元素和能量，并可降低细胞的渗透压。因用蓝色染料(如美蓝或甲苯胺蓝)染色后不呈蓝色而呈紫红色，故而得名。

★异染颗粒(metachromaticgranules)b.贮藏物第二十页，共三十六页，编辑于2023年，星期六异染颗粒存在于迂回旋螺菌(spirillumvolutans)、

结核分枝杆菌(Mycobacteriumtuberculosis

)

鼠疫杆菌(Yersiniapestis)、

白喉棒状杆菌(Corynebacteriumdiphtheriae)

嗜酸乳杆菌(Lactobacillusacidophilus)等细胞中。根据异染颗粒的形状、位置及染色特性等，在菌种鉴定上有一定意义。异染颗粒(metachromaticgranules)b.贮藏物第二十一页，共三十六页，编辑于2023年，星期六在暗视野显微镜下看到的迂回螺菌(Spirillumvolutans)异染颗粒（迂回体)b.贮藏物第二十二页，共三十六页，编辑于2023年，星期六一种内源性氮源贮藏物，同时还兼有贮存能源的作用。通常存在于蓝细菌中由含精氨酸和天冬氨基酸残基(1:1)的分枝多肽所构成，分子量在25000～125000藻青素（cyanophycin）b.贮藏物第二十三页，共三十六页，编辑于2023年，星期六多糖类贮藏物

在真细菌中以糖原为多糖原粒较小，不染色时需用电镜观察；用碘液可染成褐色，在光学显微镜下看到。糖原粒淀粉粒有的细菌积累淀粉粒，用碘液染成深蓝色b.贮藏物第二十四页，共三十六页，编辑于2023年，星期六糖原颗粒b.贮藏物第二十五页，共三十六页，编辑于2023年，星期六

它是某些化能自养的硫细菌硫源和能源的贮藏物。在含有H2S的环境时，细胞内就会积累折光性较强的硫粒贮存硫元素。当环境中缺少硫化氢时，它们能通过进一步氧化硫来获取能量.硫细菌如贝氏硫菌属(Beggiatoa)和丝硫菌属(Thiotrix)、紫硫菌属和发硫菌属(Thiothriac)等自养菌。硫粒(sulfurgranules)又称硫滴b.贮藏物第二十六页，共三十六页，编辑于2023年，星期六很多真细菌在进行产能代谢或生物合成时，常涉及对还原性硫化物如H2S，硫代硫酸盐等的氧化当环境中还原性硫缺乏时，可被细菌重新利用硫粒(sulfurgranules)b.贮藏物第二十七页，共三十六页，编辑于2023年，星期六微生物储藏物的特点及生理功能不同微生物其储藏性内含物不同例如厌气性梭状芽孢杆菌只含PHB，大肠杆菌只储藏糖原，但有些光和细菌二者兼有微生物合理利用营养物质的一种调节方式当环境中缺乏能源而碳源丰富时，细胞内就储藏较多的碳源类内含物，甚至达到细胞干重的50%，如果把这样的细胞移入有氮的培养基时，这些储藏物将被作为碳源和能源而用于合成反应。储藏物以多聚体的形式存在，有利于维持细胞内环境的平衡，避免不适合pH、渗透压等的危害（例如羟基丁酸分子呈酸性，而当其聚合成聚-β-羟丁酸（

PHB）就成为中性脂肪酸了，这样便能维持细胞内中性环境，避免菌体内酸性增高。）储藏物在细菌细胞中大量积累，还可以被人们利用。b.贮藏物第二十八页，共三十六页，编辑于2023年，星期六磁小体为少数趋磁菌细胞内特有的大小均匀、数目不等的串状四氧化三铁的磁性颗粒,外有一层磷脂、蛋白或糖蛋白膜包裹。功能:具有导向作用。借鞭毛游向对该菌最有利的泥、水界面微氧环境处生活。能产生磁小体的细菌称趋磁菌。目前发现的趋磁菌主要有水生螺菌属和嗜胆球菌属。目前认为趋磁菌有一定的实用前景。包括生产磁性定向药物或抗体,以及制造生物传感器等。②.磁小体(megnetosome)第二十九页，共三十六页，编辑于2023年，星期六d.磁小体第三十页，共三十六页，编辑于2023年，星期六（三）细胞的结构③羧酶体(carboxysome)一些自养细菌细胞内的多角形或六角形内含物其大小与噬菌体相仿，约10nm，内含1,5-二磷酸核酮糖羧化酶，在自养细菌的CO2固定中起着关键作用。采用免疫电镜技术观察蓝细菌cyanobacteriumChlorogloeopsisfritischii中的羧酶体第三十一页，共三十六页，编辑于2023年，星期六.羧酶体(carboxysome)许多同化CO2的自养细菌特有的一种多角形或多面体结构。它由以蛋白质为主的单层膜包围，内含固定CO2所需的5-磷酸核酮糖激酶和1,5-二磷酸核酮糖羧化酶，它在自养细菌的CO2固定中起关键作用。存在于化能自养细菌中，如硫杆菌属、贝氏硫菌属和多数光能自养的蓝细菌中。第三十二页，共三十六页，编辑于2023年，星期六许多光合营养型、无鞭毛运动的水生细菌中存在的充满气体的泡囊状内含物，大小为0.2～1.0μm×75nm，内由数排柱形小空泡组成，外有2nm厚的蛋白质膜包裹。功能：调节细胞比重，以使细胞漂浮在最适水层中获取光能、O2和营养物质蓝细菌生长时依靠细胞内的气泡而漂浮于湖