1原核微生物-程

（二）细胞膜(cell membrane)
1.概念: 细胞膜是 紧贴细胞壁内 侧包围细胞质 的一层柔软， 富有弹性的半 透明薄膜。
2. 细胞膜的化学组成
3. 细胞膜的结构
1972年 Singer和Nicolson提 出的细胞膜液态 镶嵌模型。
4. 细胞膜的功能：
控制内外物质的运送、交换 维持细胞内渗透压的屏障 合成细胞壁各种组分（LPS，肽聚糖，磷壁 酸）和荚膜大分子的场所 进行氧化磷酸化和光合磷酸化的产能基地 许多电子传递链和酶的所在部位 鞭毛着生点并为其运动提供能蓝细菌中的藻青蛋白 功能：贮氮，贮能。厌氧时可进行 鸟氨酸循环。 组成：Arg和Asp残基1:1组成
(5)硫粒:
形成：取决于环境硫化物含 量,缺S时,氧化成硫酸被菌利 用。或为某些菌的解毒产物。 功能： a.好氧硫细菌的能源 b.厌氧硫细菌的电子供体
2.磁小体（magnetosomes ）:
(三) 细菌的染色
革兰氏染色法 鉴别染色法 抗酸染色法 死菌 芽孢染色法 姬姆萨染色法 细菌染色法 负染色:荚膜染色法等 正染色 活菌:用美蓝或TTC(氯化三苯基四氮唑)等
简单染色法
二、细菌细胞的构造
细菌细胞的结构：
细菌细胞的基本结构包括： 细胞壁、细胞质膜、 间体、细胞质、核糖体、气 泡、细胞核、质粒和储藏物。 特殊结构包括： 荚膜、鞭毛、菌毛、 芽孢和伴孢晶体。
4.革兰氏染色的基本步骤和机理
革兰氏染色（Gram stain） 1984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：革兰氏阴性（G+）和革 兰氏阳性（G-） 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
G+和G-细胞壁 的对比
G﹢菌：细胞壁厚，肽聚糖网 状分子形成一种透性屏障，当 乙醇脱色时，肽聚糖脱水而孔 障缩小，故保留结晶紫-碘复 合物在细胞膜上。呈紫色。
磷壁酸 (teichoic acid):
为G+菌细胞壁上的一 种酸性多糖,主要成分为甘 油磷酸或核糖醇磷酸,有壁 磷壁酸和膜磷壁酸两种。
根据主链组成不同,磷壁酸可分为5种
甘油型
核 糖 醇 型
一般一种菌含一种磷壁酸。
磷壁酸的功能：
⑴使细胞壁形成负电荷环境,以利于吸附镁离子, 维持酶活。 ⑵贮藏元素。 ⑶增强致病菌对宿主的的粘连、避免被白细胞 吞噬及抗补体作用。 ⑷赋予革兰氏阳性细菌以特异的表面抗原。
少数磁性细菌细胞内特有的串状Fe3O4的 磁性颗粒。磁性细菌能藉以感知地球磁 场并使细胞顺磁场方向排列
3. 羧酶体
定义: 自养细胞内多角形或六角形内含物
功能: 自养细菌中固定CO2
4. 气泡
由蛋白质膜构成 的泡状物，加大菌体 的浮力，便于菌体吸 收水中的氧气。常见 于光合细菌和水生细 菌，借气泡漂浮能力， 使无鞭毛菌在适合环 境中生长。
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; 3)有的原生质体具有鞭毛，但不能运动; 4)不被噬菌体感染（因为没有吸附位点） 5)比正常有细胞壁的细菌更易导入外源遗传物 质; 6)在适宜条件（如高渗培养基）可生长繁殖、形成菌落、
形成芽孢及恢复成有细胞壁的正常结构。
原生质体的应用：
遗传学基础研究等。
c. 球状体(spheroplast)：
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。
特点： 除具原生质体特点外 a)可有一定抗性，可培养
d. 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。
细胞壁的基本骨架——肽聚糖
革兰氏阳性菌的细胞壁
革兰氏阴性菌的细胞壁
革兰氏染色的基本步骤和机理
缺壁细菌
1.细胞壁的基本骨架——肽聚糖
概念： 肽聚糖是由 N—乙酰胞壁酸(NAM)和 N—乙酰葡糖胺(NAG)以及 少数氨基酸短肽链组成的 亚单位聚合而成的大分子 复合体 是真细菌细胞壁中的特 有成分。
脂多糖 外膜蛋白:脂蛋白、 孔蛋白; 磷脂
脂多糖(LPS,lipopolysaccharide)：
类脂A:两个葡糖胺连接多 个脂肪酸,为内毒素 的中心。 核心多糖:与脂质A相连,由 糖及其衍生物组成。
O-特异侧链:短多糖链,其顺 序有菌种特异性,具有诊断 细菌学意义。
外膜蛋白
脂蛋白： 与肽聚糖层共 价结合,并埋置在外 壁层,使外壁层牢固 的与内壁层连接。
单球菌
双球菌
链球菌
四联球菌
八叠球菌
葡萄球菌
2.
杆菌(bacillus)
分为长杆状、短杆状、双杆菌和链杆菌等。
Single bacillus
Diplobacilli
streptobacilli
Coccobacillus
3. 螺旋菌（spirilla):螺旋状的细菌。螺旋不
足一环称为弧菌(vibrio)，满2~6环的小型、 坚硬的螺旋状细菌称为螺旋菌(spirllum)，旋 转周数在6环以上的体长而柔软的螺旋状细 菌称为螺旋体(spirochaeta)。
原核细胞和真核细胞的主要区别
A procaryotic cell
A eucaryotic cell
(一)细胞壁（cell wall)：
概念：位于细胞最外 的一层厚实、坚韧的 外被，主要由肽聚糖 构成。
细胞壁的分离与观察
分离：超声波、机械破碎、溶菌消化、 差速离心 观察：质壁分离、电子显微镜
细胞壁的化学组成与结构
PHB
概念:为碳源贮存物 性质:可用尼罗蓝或苏丹 黑染色 功能:贮存能量，碳源， 可降低渗透压。
(2)多糖类贮藏物
主要指糖原和淀粉
真细菌中以糖元为多, 遇碘液呈褐色
(3)异染粒(metachromatic granules)
概 功
念：为多聚偏磷酸盐。 能：贮存磷元素和能量，降低 渗透压。 鉴定意义：遇甲基胺蓝变紫红色， 如白喉杆菌，鼠疫杆菌、 结核分支杆菌。
6.细胞壁的功能:
1)保护细胞，维持菌形 2)具有抗原性，致病性，对噬菌体的敏感性 3)与胞膜一起完成细胞内外物质交换 4)为正常细胞分裂所必需 5)鞭毛运动的支点
7. 古生菌的细胞壁
古生菌是一类在分子水平上与原核和真核 细胞均有所不同的特殊生物类群，它和 真核生物的关系比与真细菌的关系更为 密切，是近年来新命名的一类特殊细菌。
肽聚糖的特点: 1)为原核生物所特有(古细菌例外) 2)D-Glu, D-Ala, M-DAP （内消旋-二氨 基庚二酸）在自然界蛋白质中不存在 3)个别菌中DAP（二氨基庚二酸）可为 Lys代替 4)个别菌中两肽尾可直接由肽键连接。
G+与G-菌细胞壁中肽聚糖的异同
G+细菌的肽聚糖交联度高，肽聚糖厚，如枯草 杆菌达40层； G-细菌的交联度低，肽聚糖薄，如大肠杆菌只 有1-2层
⑸可作为噬菌体的特异性吸附受体。
⑹能调节细胞内自溶素的活力，借以防止细胞 因自溶死亡。
3.革兰氏阴性菌细菌细胞壁
结构复杂，由三部分组成： 1） 外膜（The outer membrane） 2） 肽聚糖（peptidoglycan）： 3） 周质空间（periplasm）
外膜层（外壁层）:
位于肽聚糖层的外部。 包括:
第一章
原核微生物的结构与功能
原核细胞
第一节 细菌
细菌细胞的形态和染色 细菌细胞的构造 细菌的繁殖 细菌的群体形态
一 、细菌的形态和染色
细菌的定义
细菌是一类细胞细而短，结构简单， 细胞壁坚韧，以二等分裂方式繁殖和水生 性较强的原核微生物。
(一) 基本形态:
球菌
杆菌
螺旋菌
1. 球菌(coccus)
肽聚糖单体
由双糖单体(NAG-NAM )、肽尾、肽桥构成
S.aureus(G+)
E.coli(G-)
G和M以b-1,4-糖苷键连接
肽聚糖分子中的四种主要肽桥类型
藤黄微球菌(溶壁微球菌)
第I种和第IV种肽桥的比较
E. coli
C. poinsettiae
肽聚糖网格状结构:
组成肽聚糖的单体聚合而成的大分子网状化合物
Gˉ菌：肽聚糖层薄，交联松 散，乙醇脱色不能使其结构收 缩，其脂含量高,乙醇将脂溶 解，缝隙加大，结晶紫-碘复 合物溶出细胞壁，沙黄复染后 呈红色。
5.缺壁细菌
缺壁突变——L型细菌 实验室中形成
缺壁细菌
基本去掉——原生质体（G+） 人工去壁 部分去掉——球状体（G-）
在自然界长期进化中形成——支原体
（四）核质体(nuclear body)
原核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，称为原核或拟核（ nucleoid）
细菌的原核为一裸露的双链DNA，没有组蛋 白包裹
正常情况下，一个细胞只含一个原核，当生 长旺盛时，由于提前复制一个细胞可发现多 个原核
(三)细胞质及其内含物 1. 成分： 细菌的细胞质 是由水，蛋白质， 核酸，脂类和少量 糖，无机盐组成的 无色透明粘稠状透 明物质。
1.储藏物
颗粒状内含物为细 胞储藏物质，因种而异， 随菌龄及培养条件不同 而改变。 主要有糖原、异染 粒、聚β －羟丁酸、藻 青素、藻青蛋白、多聚 磷酸盐和硫粒等
(1)聚β －羟丁酸颗粒(PHB)
古生菌的细胞壁
除了热原体属没有细胞壁外，其余都具有与真细菌类 似功能的细胞壁。细胞壁中没有真正的肽聚糖，而是 由假肽聚糖、多糖、糖蛋白或蛋白质构成的。
假肽聚糖细胞壁
N-乙酰葡糖胺和N-乙酰塔罗胺糖醛酸以1,3糖苷键 ⑷糖蛋白细胞壁 盐杆菌属 形成；肽尾由L-Glu、L-Ala和L-Lys组成，肽桥 由L-Glu一个组成