原核微生物

脂蛋白：具有使外膜层与内壁肽聚糖层紧 密相连的功能。
周质空间（壁膜空间）
• 位于细胞壁与细胞膜之间的狭窄空间，G+、G细菌均具有。内含多种蛋白质，如蛋白酶、核 酸酶、运送某些物质进入细胞内的结合蛋白、 受体蛋白等。
细胞壁与革兰氏染色-----革兰氏染色的机制
脂多糖（Lipolysaccharide)的组成
类脂A：2个N－乙酰葡糖胺及5个长链脂肪酸 3个2－酮－3－脱氧辛糖酸 内核心区 LPS 核心多糖区 外核心区：5个己糖（Hex），包括葡糖胺、 半乳糖、葡萄糖 O－特异侧链：多个4Hex单位，内含半乳糖、鼠李糖 甘露糖、阿比可糖(Abq)等
3个L－甘油－甘露庚糖
细菌的群体形态
微生物学
细菌细胞形态 球菌(Coccus) 杆菌(Bacillus) 螺旋菌(Spirlla) 其他形状的细菌
微生物学
球菌(coccus)
单球菌 双球菌 四联球菌 八叠球菌 葡萄球菌 链球菌
单球菌(single coccus)
.. ....... ............ ...... . . ..... .....
G－细菌CW的组成和结构比G+细菌更为复杂，层次较多， 但比G+菌细胞壁薄，肽聚糖层很薄（2～3nm），故机械强 度较G+细菌弱。
A、内壁层
紧贴细胞膜厚约2 ~ 3nm由肽聚糖组成，肽聚糖的含量占细胞壁 的10%弱，一般由1～2层肽聚糖网状分子组成。肽聚糖多糖链结 构与G+细菌基本相同。 差别为（以Escherichia.coli为例）： a、四肽尾中的L－赖AA往往被二氨庚二酸（m-DAP）取代。 b、 没有特殊的肽桥，前后两 单体间的连接仅通过短肽尾上 D-Ala上的-COOH与m-DAP的 -NH2直接相连。交连程度只有 30%，形成较稀疏、机械强度 较差的肽聚糖网套。
B、磷壁质（垣酸）
是结合在G+细菌细胞壁上的一种酸性多糖，磷壁酸是G+细菌细胞 壁所特有的成分。
化学组成:
多元醇（甘油和核糖醇）和磷酸的聚合物，能溶于水。
类型:
壁磷壁酸：与肽聚糖分子间发生共价结合，以其末端的磷酸二
酯键连接于NAM的第六位碳原子上，可能占细胞壁干重的10%～50 ％，含量多少与培养基的成分有关。 膜磷壁酸（脂磷壁酸）：跨越肽聚糖层并与细胞膜相交连， 含量与培养基关系不大。
肽聚糖
细胞质膜
外壁层 Gram positive bacteria, G+ Gram negative bacteria, G—
•Peptidoglycan is found only in bacteria •Keeps cells from lysing, due to turgor pressure 细菌的细胞壁(粉红色以外的部分)
磷壁酸(teichoic acids)结构
磷壁酸的功能
因带负电荷，故可与环境中的Mg2＋等阳离子结合， 提高这些离子的浓度，以保证细胞膜上一些合成酶 维持高活性的需要。 保证革兰氏阳性致病菌与其宿主间的粘连 赋于革兰氏阳性细菌以特异的表面抗原 提供某些噬菌体以特异的吸附受体 贮藏磷原素
革兰氏阴性细菌（薄壁菌门）
原核微生物形态、构造和功能

细菌（bacteria） 放线菌(actinomycetes）) 蓝细菌(cyanobacteria) 其他几种原核微生物(others)
微生物学
细菌（Bacteria） 细菌的形态构造及其功能
细菌的形态 观察细菌的方法 细菌细胞的大小 细菌的细胞构造 细菌的繁殖方式
链
细菌的其他形态
柄细菌
柄细菌的特征形态电镜照片
a.双鞘不粘杆菌(Asticcacatzlis biprosthecum) b.游离臂微菌(Ancalomicrobium adetum) c. 普氏绿臂菌(Ancalochloris perfilievii) d.柄杆菌(Caulobacter sp.)
螺旋菌（Spirlla)
弧菌 (vibrio)
螺菌（spirllum）
螺旋体(spirochaeta)
显微镜下的螺旋菌
幽门螺旋菌
左：显微数码摄像
右：结构示意图
其他形状的细菌
细菌的其他形状
柄细菌
柄细菌(Caulobacter bacterroides) 变形菌
观察细菌的方法
观察工具 观察方法
G+细菌的肽聚糖单体
多个双糖单位相连形成肽聚糖的多糖 链，……NAM －NAG－NAM－NAG……，其长度因菌种而异（金 黄色葡萄球菌9个、地衣芽孢杆菌79个）。
肽聚糖（Peptidoglycan)结构中短肽的连接形式
肽聚糖分子中的4种主要肽桥类型
类 型 甲肽尾上 连接点 肽 桥 乙肽尾上 连接点 实 例
外壁层中的蛋白质
20余种蛋白，主要有：
孔蛋白（基质蛋白）：其上有充水孔道，横跨 外壁层，使外壁层具有分子筛的作用、可控制某 些物质（分子量小于800～900的亲水性营养物质） 进入外膜，有特异性与非特异性两种。 外膜蛋白（外壁蛋白）：是一类特异性的运送蛋白 或载体，可把较大的分子如VB12、核糖降解物、麦 芽寡糖、铁色素等输送入细胞内。
革兰氏阴性菌细胞壁肽聚糖的一个重复单位
M G L-Ala D-Glu DAP D-Ala D-Ala DAP
G M G M M G M G
M
G M G M G
M
G M G
M
G
M M
G M G G
M
M M G G
M
G
M
G M G
M
G
M M
G M G M G
M
D-Glu L-Ala
G M
M M G G
细菌细胞大小还与营养等因素相关
细胞大小的测量结果只是近似值或平均值
微生物学
2。1。2
细菌细胞的结构
细菌细胞的结构
细胞壁 细胞壁以内的构造—原生质体 细胞壁以外的构造
微生物学
细胞壁（cell wall)
细胞壁的结构 细胞壁的功能 细胞壁的化学组成 细胞壁与革兰氏染色 无壁细胞与原生质体
微生物学
Cell Walls of Bacteria
A、肽聚糖（粘肽、胞壁质、粘质复合物）
☆ 肽聚糖是真细菌细胞壁的特有成分。 结构：（以G+细菌金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus为例） 肽聚糖是聚合物，由肽和聚糖两部分组成肽聚糖网 格状分子，交织成一个致密的网套覆盖在整个细胞 上。 肽：包括四肽尾和肽桥； 聚糖：由NAG（N - 乙酰葡萄糖胺）和NAM（N 乙酰胞壁酸）两种单糖相互间隔连接成的长链。 每一个肽聚糖单体由3个部分组成。
单球菌（显微镜下示意图）
双球菌(double coccus)
........ .... .. .. . . . ... .... .... .
双球菌（显微镜下示意图）
四联球菌 (Micrococcus lactis)
上：显微镜效果 下：电镜照片
八叠球菌(Sarcina ureae)
八叠球菌
八叠球菌（显微镜下示意图）
G＋` G－细胞壁成分的区别
成 分 占细胞壁干重的%
G＋
肽聚糖
G－
磷壁酸
类脂质 蛋白质
含量很高（30-95） 含量很低（5-20） 0 含量较高（<50） 一般无（<2） 0 含量较高（-20） 含量较高
微生物学
B、外壁层（外膜）
• 是G-细菌细胞壁所特有的结构，位于细胞壁的 最外层。如大肠杆菌中肽聚糖层的外部，表面 不规则。 • 主要成份为脂多糖、磷脂和若干种外膜蛋白。 某些细菌的抗原性致病性以及对噬菌体的敏感 性均与这些成份有关。
Ⅰ
Ⅱ Ⅲ Ⅳ
第4氨基酸
第4氨基酸 第4氨基酸 第4氨基酸
-CO· NH-(Gly)5-(肽尾）
1～2－
第3氨基酸
第3氨基酸 第3氨基酸 第2氨基酸
E.coli (G-)
S.aureus(G+) M.luteus(G+) C.poinsettiae (G+)
-D-Lys-
G+细菌的肽聚糖层
• 多个肽聚糖单体相连就形成了肽聚糖网状结构， 在G+细菌中75%以上亚单位交叉连接成重复网 状结构，这种结构质地坚韧、机械强度大，金 葡菌肽聚糖层由40层左右网状分子组成，厚约 20～80nm。 • 肽聚糖可被溶菌酶破坏；青霉素也可干扰短肽 之间肽键的形成从而破坏细胞壁肽聚糖的合成。
类脂A是G-内毒素的基础 脂多糖（Lipolysaccharide)的组成
CH2OR 1、6 CH O 2 类脂A：2个N－乙酰葡糖胺及5个长链脂肪酸 3个2－酮－3－脱氧辛糖酸 OR PO4 内核心区RO NH 3个L－甘油－甘露庚糖 NH | 核心多糖区 | R1 R2 外核心区：5个己糖（Hex），包括葡糖胺、 半乳糖、葡萄糖 PO4
负染色：荚膜染色法等 活菌: 用美蓝或TTC（氯化三苯基四唑）等 作活菌染色
微生物学
革蓝氏染色
细胞壁与革兰氏染色
甲菌 初染 媒染
紫色（G＋）
结晶紫
乙菌
碘液
脱色 乙醇
复染
沙黄
红色（G-）
革兰氏染色步骤示意图
细菌细胞的大小
细菌电子显微镜照片
普通光学显微镜下用 测微尺测细菌大小
细菌细胞的大小
细胞的大小是细菌分类特征 不同细菌细胞大小不同 同一细菌的不同菌龄细胞大小不同
肽聚 糖 外壁层 质 膜 革兰氏阳性 周质空间 革兰氏阴性
细胞壁剖面结构
细胞壁的功能
固定细胞外形 协助鞭毛运动 保护细胞免受外力的损伤 为正常细胞分裂所必需 阻拦有害物质进入细胞 与细菌的抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性 密切相关
微生物学
G+阳性细菌细胞壁(厚壁菌门)
G+细菌细胞壁厚度大（20～80nm）、化学组分简单，细胞 壁的化学组成以肽聚糖为主，占壁物质总量的40－90％；另 外结合有其它多糖及一类特殊多聚物—磷壁酸（一般10%）。
由于LPS结构的变化，决定了革兰氏阴性细胞表面抗 原决定簇的多样性(沙门氏菌属表面抗原类型2107个 )； 是许多噬菌体在细胞表面的吸附受体。
具有近控制某些物质进出细胞的部分选择性屏障功能。
• LPS要维持其结构的稳定性需要足量的 Ca2+存在，如果用螯合剂去除Ca2+， LPS就会解体，内壁层——肽聚糖层暴 露，可被溶菌酶水解，产生细胞壁缺陷 细菌。
LPS
R1、R2一般为3—羟基豆蔻酸 O－特异侧链：多个4Hex单位，内含半乳糖、鼠李糖 O—特异侧链 核心多糖 甘露糖、阿比可糖(Abq)等 R可有3种： 月桂酸基 棕榈酸基 微生物学 豆蔻酰豆蔻酸基
脂多糖功能
是革兰氏阴性细菌致病物质 —— 内毒素的物质基础 与磷酸相似，也有吸附Mg2+、Ca2+等阳离子以提高这 些离子在细胞表面的浓度作用；
M
M M
G - 细菌肽聚糖结构（局部）
E.coli(左）与C.poinsettiae(右）肽聚糖中的肽桥
G+(a)和G-(b)细菌肽聚糖网的比较
G＋` G－肽聚糖的组成不同
G＋ 赖氨酸 肽尾第三氨基酸不同 G－ 二氨基庚二酸
G，M都是ß －1，4－糖苷键连接 肽桥 G＋：不同形式 G－：肽键
微生物学
葡萄球菌(Staphylococcus aureus)
Байду номын сангаас
葡萄球菌 左：电镜照片 右：显微镜下的金黄色葡萄球菌
链球菌
链球菌（显微镜下示意图）
链球菌（电镜照片）
杆菌(bacillus)
显微镜下的杆菌
动物宿主细胞感染杆菌濒临死亡
杆菌
电子显微镜下的结核菌
（绿色的就是结核杆菌） 电镜照片
链杆菌
显微镜下的链杆菌 链杆菌
微生物学
观察工具（tools）
普通光学显微镜 暗视野显微镜 相差显微镜 荧光显微镜 电子显微镜
microorganisms can be observed using a microscope
用显微镜观察细菌的方法
活体观察 染色观察
压滴法 悬滴法 菌丝埋片法
微生物学
染色观察
简单染色法 正染色 死菌 细菌染色法 革兰氏染色法 鉴别染色法 抗酸性染色法 芽孢染色法 姬姆萨染色法
CH2OH O
Structure of peptidoglycan
O OH O
CH2OH
n
N-acetylmuramic acid
N-acetyl CH3-CH- C=0 glucosamine
G M NH L-Ala HC-C-CH3 b-(1,4) C=0 L-alanine linkages NH COOH-C-H D-glutamic acid D-Glu (CH2 )2 C=0 meso-diaminopimelic acid NH peptide H-C- (CH2)-NH2 D-alanine L-Lys bond C=0 G+细胞壁 NH 肽聚糖 D-Ala CH3-C-H COOH 单体结构