三微生物细胞的结构与功能
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第三章__微生物细胞的结构与功能
第三章 微生物细胞的结构与功能
除病毒外，微生物都具有细胞结构。
一个细胞
营养功能 生长能力 分化（形态和功能的变化） 信号传导 进化
第一节 原核微生物细胞的结构和功能 第二节 真核微生物细胞的结构和功能 第三节 真核生物和原核生物的比较
第一节 原核微生物细胞的结构和功能
一 一般构造
（一）细胞壁 （二）细胞质膜 （三）细胞质 （四）核质 （五）内含体
周质蛋白可用“冷休克”方法释放。
（3）古生菌的细胞壁
除热原体属（Thermoplasma ）无细胞壁外。
➢假肽聚糖细胞壁（pseudopeptidoglycan）
类脂A
核心多糖 O-特异侧链（O-多糖、O-抗原）
Lipid A core polysaccharide
O-specific side chain
O-特异侧链 核心多糖 类脂A
LPS中的类脂 A即是内毒素
LPS的主要功能：
◆ 类脂A是革兰氏阴性细菌致病物质—— 内毒素的物质基础
◆ 吸附Mg 2+、Ca 2+阳离子提高在细胞表面的浓度 ◆ 革兰氏阴性菌表面抗原决定簇具多样性——
素和噬菌体的敏感性。
2 原核微生物细胞壁的多样性★
（1）革兰氏阳性细菌的细胞壁 （2）革兰氏阴性细菌的细胞壁 （3）古生菌的细胞壁 （4）缺壁细菌 （5）革兰氏染色的机制
（1）革兰氏阳性细菌的细胞壁
特点：
■厚度大（20~80nm） ■只有一层——90%肽聚糖，10%磷壁酸
❖ 肽聚糖（peptidoglycan）
稀疏、机械强度差
❖ 外膜 outer membrane
革兰氏阴性细菌细胞壁外层
外膜outer membrane
除病毒外，微生物都具有细胞结构。
一个细胞
营养功能 生长能力 分化（形态和功能的变化） 信号传导 进化
第一节 原核微生物细胞的结构和功能 第二节 真核微生物细胞的结构和功能 第三节 真核生物和原核生物的比较
第一节 原核微生物细胞的结构和功能
一 一般构造
（一）细胞壁 （二）细胞质膜 （三）细胞质 （四）核质 （五）内含体
周质蛋白可用“冷休克”方法释放。
（3）古生菌的细胞壁
除热原体属（Thermoplasma ）无细胞壁外。
➢假肽聚糖细胞壁（pseudopeptidoglycan）
类脂A
核心多糖 O-特异侧链（O-多糖、O-抗原）
Lipid A core polysaccharide
O-specific side chain
O-特异侧链 核心多糖 类脂A
LPS中的类脂 A即是内毒素
LPS的主要功能：
◆ 类脂A是革兰氏阴性细菌致病物质—— 内毒素的物质基础
◆ 吸附Mg 2+、Ca 2+阳离子提高在细胞表面的浓度 ◆ 革兰氏阴性菌表面抗原决定簇具多样性——
素和噬菌体的敏感性。
2 原核微生物细胞壁的多样性★
（1）革兰氏阳性细菌的细胞壁 （2）革兰氏阴性细菌的细胞壁 （3）古生菌的细胞壁 （4）缺壁细菌 （5）革兰氏染色的机制
（1）革兰氏阳性细菌的细胞壁
特点：
■厚度大（20~80nm） ■只有一层——90%肽聚糖，10%磷壁酸
❖ 肽聚糖（peptidoglycan）
稀疏、机械强度差
❖ 外膜 outer membrane
革兰氏阴性细菌细胞壁外层
外膜outer membrane
微生物细胞的结构与功能
内消旋二氨基庚二酸(m-DAP) 内消旋二氨基庚二酸 (只在原核微生物细胞壁上发现 只在原核微生物细胞壁上发现) 只在原核微生物细胞壁上发现
（2）外膜位于革兰氏阴性细菌细胞壁外层,由 外膜位于革兰氏阴性细菌细胞壁外层, 脂多糖、 脂多糖、磷脂和脂蛋白等若干种蛋白质组成的 有时也称为外壁。 膜，有时也称为外壁。
根据LPS抗原性的测定，沙门氏菌的抗原型多达2107种 根据LPS抗原性的测定，沙门氏菌的抗原型多达2107种，一般 LPS抗原性的测定 2107 都源自O 特异侧链种类的变化。这种多变性是G 都源自O-特异侧链种类的变化。这种多变性是 -细菌躲避宿 主免疫系统攻击,保持感染成功的重要手段。 主免疫系统攻击,保持感染成功的重要手段。可依此用灵敏的 血清学方法对病原菌进行鉴定，在传染病诊断中有重要意义。 血清学方法对病原菌进行鉴定，在传染病诊断中有重要意义。
4 .古生菌的细胞壁 .古生菌的细胞壁
具有与真细菌类似功能的细胞壁； 具有与真细菌类似功能的细胞壁； 细胞壁的结构和化学成分均差别甚大； 细胞壁的结构和化学成分均差别甚大； 已研究过的一些古生菌,它们细胞壁中没有 已研究过的一些古生菌, 真正的肽聚糖，而是由多糖(假肽聚糖) 真正的肽聚糖，而是由多糖(假肽聚糖)、 糖蛋白或蛋白质构成的。 糖蛋白或蛋白质构成的。 热原体属(Thermoplasma)没有细胞壁。 热原体属(Thermoplasma)没有细胞壁。 (Thermoplasma)没有细胞壁
2.革兰氏阴性细菌的细胞壁 2.革兰氏阴性细菌的细胞壁 肽聚糖 外膜 外膜蛋白
周质空间
1~2层肽 （1）肽聚糖：埋藏在外膜层之内，是仅由1~2层肽 ）肽聚糖：埋藏在外膜层之内，是仅由1~2 聚糖网状分子组成的薄层(2~3nm)， 聚糖网状分子组成的薄层(2~3nm)，约占细胞壁总重的 (2~3nm) 10%，故对机械强度的抵抗力较革兰氏阳性菌弱。 10%，故对机械强度的抵抗力较革兰氏阳性菌弱。 没有特殊的肽桥,只形成较为稀 没有特殊的肽桥 只形成较为稀 疏、机械强度较差的肽聚糖网套
第三章-微生物细胞的结构与功能
第三章微生物细胞的结构与功能第一节原核微生物一大类细胞微小、细胞核无核膜包裹的原始单细胞生物。
与真核微生物的区别：基因组由无核膜包裹的双链环状DNA组成；缺乏由单位膜分割包围的细胞器；核糖体为70S。
原核微生物分为：细菌域：细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体、衣原体。
共同点：细胞壁含肽聚糖；细胞膜含有由酯键连接的脂质，DNA一般无内含子。
古生菌域。
一、细胞壁位于细胞最外的一层厚实、坚韧的外被，主要由肽聚糖构成。
主要功能：固定细胞外形和提高机械强度，免受外力损伤；为细胞的生长、分裂、鞭毛运动所需；阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物质进入细胞，保护细胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物质的损伤；赋予细胞特定抗原性、致病性、对抗生素和噬菌体的敏感性。
1、革兰氏阳性菌的细胞壁厚度大、化学组分简单。
90%肽聚糖、10%磷壁酸。
（1）肽聚糖（粘肽、胞壁质、粘质复合物）由肽和聚糖两部分组成，肽有四肽尾和肽桥，聚糖由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸相互间隔连接而成，呈长链骨架状。
1)双糖单位由N-乙酰葡糖胺通过β-1,4-糖苷键与N-乙酰胞壁酸相连。
β-1,4-糖苷键容易被溶菌酶水解。
2)四肽尾或四肽侧链由4个氨基酸分子按L型与D型交替方式连接而成。
L-Ala D-Glu L-Lys D-Ala3)肽桥或肽间桥肽聚糖的多样性主要变化发生在肽桥上。
（2）磷壁酸酸性多糖，主要成分甘油磷酸或核糖醇磷酸。
分类：壁磷壁酸，与肽聚糖分子间进行共价结合。
膜磷壁酸，由甘油磷酸链分子与细胞膜上的磷脂进行共价结合。
主要生理功能：其磷酸分子较多负电荷可提高周围Mg2+浓度，可保证一些需要Mg2+的合成酶提高活性；储藏磷元素；增强某些致病菌对宿主细胞的粘连、避免被白细胞吞噬和补抗体作用；特定抗原；作为噬菌体特异性吸附受体；调节自溶素的活力，借以防止细胞因自溶而死亡。
2、革兰氏阴性菌细胞壁（1）肽聚糖与革兰氏阳性菌的差别：四肽尾的第三个氨基酸不是L-Lys，而是m-DAP；没有特殊的肽桥，两个单体间只通过甲四肽尾的第四个氨基酸D-Ala的羧基与乙四肽尾的第三个氨基酸m-DAP的氨基直接相连。
微生物细胞的结构与功能第三章
肠杆菌的菌毛两种菌： F-菌毛(fertility pilus), I-菌毛(infective pilus) F-菌毛：φ8.5nm,长2.0μm 中空，易弯曲的丝状体，是遗传物质的通道 I-菌毛：长2μm以下，中空的丝状体，是噬菌体 感染宿主细胞的受体部位，亦称感染菌毛. 噬菌体吸附到I-菌毛后，通过I-菌毛的收缩， 使噬菌体与细胞表面接融后再感染宿主细胞。
细菌鞭毛与真核微生物鞭毛的比较
细 菌 鞭 毛 真核微生物鞭毛
1. 由3～8根平行的蛋白纤维左向 9对微管两根中心微管组
螺旋排列成中空的丝状体，无鞘 外有鞘 2. 直径为12 nm，长度为4-5μm 直径为200 ，长度为2 3. 具抗原性 无抗原性 4. 完全由蛋白质组成 70%蛋白质，20%脂类,10% 少量核酸 5. 不存在半胱氨酸 由普通氨基酸组成 6. 制备的鞭毛不出现ATP酶活性 制备的鞭毛有ATP酶活
S-层是由蛋白质亚单位组成的单分子晶状结构，其厚度 为5-20nm 革兰氏阳性 (G+)菌 与肽聚糖层相连 革兰氏阴性(G-)菌 与外膜相连 古生菌 直接与细胞膜相连
S-层蛋白的组成
一般具有高含量的酸性和疏水性氨基酸，其中疏水性 氨基酸可占 40-60%, S-层蛋白的糖基化现象普遍存在. 含大量谷氨酸(Glu)和天冬氨酸(Asp) 赖氨酸的含量较高，占10% 极少有含硫氨基酸 S-层蛋白多为酸性，等电点在4-6之间, 少数呈碱性。 约20%的氨基酸是以α-螺旋形式 约40%的氨基酸采取β折叠形式 无规折叠和β转角含量在5%到45%之间变化
隐蔽热网菌 Pyrodictium occultum
1977年，地质学家对大陆漂移学说 产生了浓厚的兴趣，根据学说，太平 洋板块和南美板块应该有一条断裂带， 他们制造了一个名叫阿尔文号的潜水 艇，来到了赤道附近的加拉帕戈斯群 岛，当下潜到2500深的海底的时候，他们被眼前的景 象惊呆了：数十个高约2-5米的柱状物正向海水中喷着 黑色的烟雾，阿尔文号仿佛穿梭在 “海底工厂”之中。 更让他们惊讶的是这些黑烟囱周围还生活着大量奇形 怪状的生物，它们生存的密度很高，俨然是一个庞大 而有序的生物群落。
细菌鞭毛与真核微生物鞭毛的比较
细 菌 鞭 毛 真核微生物鞭毛
1. 由3～8根平行的蛋白纤维左向 9对微管两根中心微管组
螺旋排列成中空的丝状体，无鞘 外有鞘 2. 直径为12 nm，长度为4-5μm 直径为200 ，长度为2 3. 具抗原性 无抗原性 4. 完全由蛋白质组成 70%蛋白质，20%脂类,10% 少量核酸 5. 不存在半胱氨酸 由普通氨基酸组成 6. 制备的鞭毛不出现ATP酶活性 制备的鞭毛有ATP酶活
S-层是由蛋白质亚单位组成的单分子晶状结构，其厚度 为5-20nm 革兰氏阳性 (G+)菌 与肽聚糖层相连 革兰氏阴性(G-)菌 与外膜相连 古生菌 直接与细胞膜相连
S-层蛋白的组成
一般具有高含量的酸性和疏水性氨基酸，其中疏水性 氨基酸可占 40-60%, S-层蛋白的糖基化现象普遍存在. 含大量谷氨酸(Glu)和天冬氨酸(Asp) 赖氨酸的含量较高，占10% 极少有含硫氨基酸 S-层蛋白多为酸性，等电点在4-6之间, 少数呈碱性。 约20%的氨基酸是以α-螺旋形式 约40%的氨基酸采取β折叠形式 无规折叠和β转角含量在5%到45%之间变化
隐蔽热网菌 Pyrodictium occultum
1977年，地质学家对大陆漂移学说 产生了浓厚的兴趣，根据学说，太平 洋板块和南美板块应该有一条断裂带， 他们制造了一个名叫阿尔文号的潜水 艇，来到了赤道附近的加拉帕戈斯群 岛，当下潜到2500深的海底的时候，他们被眼前的景 象惊呆了：数十个高约2-5米的柱状物正向海水中喷着 黑色的烟雾，阿尔文号仿佛穿梭在 “海底工厂”之中。 更让他们惊讶的是这些黑烟囱周围还生活着大量奇形 怪状的生物，它们生存的密度很高，俨然是一个庞大 而有序的生物群落。
第三章微生物的细胞
生 物
细菌细胞的结构
一般构造
细胞壁 细胞膜 间体 核区 内含物 核糖体
特殊构造
③ 鞭毛 ④ 菌毛 ⑤ 性菌毛
① •②
③ ⑤ ④ ⑥
① 芽孢
微荚膜
•②
荚膜 粘液层
糖被
一、细胞壁
细菌细胞壁（cell wall）是位于 细胞最外的一层（一般结构）厚实、 坚韧的外被，主要成分为肽聚糖。 细菌细胞壁可用电子显微镜直接 观察细菌的超薄切片。 细菌细胞壁绝大多数以肽聚糖为 基本成分，但不同细菌，细胞壁在结 构和成分上各有自己的特点。
细胞质膜
肽聚糖
1、G+细胞壁成分
肽聚糖单体
双糖单位 • N-乙酰葡萄糖胺(G) • N-乙酰胞壁酸(M) 肽尾 • 短肽(4~5个氨基酸) 肽桥 • 1~5个氨基酸
磷壁酸(两种）
是一类
G+细胞壁成分
G+特有的 同肽聚糖混在一起的 分子比较短(6~9个) 的阴离子多聚物 以 甘油磷壁酸 为主链 核糖醇磷壁酸
细菌细胞壁主要成分为 肽聚糖
真菌细胞壁主要成分为 几丁质
真 原 核 生 物 的 核 糖 体
50S 60S
30S 40S
80S 70S
原核生物的核糖体是怎样的？
内含物
包括气泡、羧基化体、绿色体、 磁石体、和各种储存物质。
请说出下面细菌菌体从内到外的结构
菌毛 鞭毛
拟核
细胞质
cytoplasm
细胞质膜 细胞壁
真核细胞结构示意图
内含物
气泡 类囊体 羧酶体
• （1）储藏物
1）聚β -羟丁酸
由β -丁酸单位形成 的直链聚合物，集合 成高度折射性的小球 状物，随细胞老化更 加突出。
第三章微生物细胞的结构与功能
结构:外壁层――类脂、孔蛋白 内壁层――肽聚糖
抗酸细菌细胞壁得构造
4、 古生菌
古生菌(Archaea,又称古细菌Archaebacteria,古菌): 就是一个在进化途径上很早就与真细菌和真核
生物相互独立得生物类群,主要为一些独特生态类型 得原核生物。如产甲烷菌和大多数嗜极菌 (extremophile)。
单、双分子层混合膜 而单分子层膜多存在于嗜高温古生菌
甘油二醚和甘油四醚得分子构造及由其形成得双层和单层膜
2、 细胞质和内含物
细胞质(cytoplasm):被细胞膜包围得除核质以外得一切
半透明、胶体状、颗粒状物质得总称。含水量约80％。
主要成分:核糖体(50S＋30S)、储藏物、酶类、中间代
谢物、质粒、营养物质和大分子单体等;少数细菌还含有 类囊体、羧酶体、气泡或伴孢晶体等特殊功能得细胞组分。
在产碱菌属(Alcaligenes)、 假单胞菌属(Pseudomonas)
和固氮菌属(Azotobacter) 等60属菌中存在。
染色性:
可用尼罗蓝或苏丹黑染色。
聚－ß－羟丁酸(PHB)和聚羟链烷酸(PHA)
功能:
类脂性质得碳原类储藏物,具有储藏能量、碳源和降低胞内渗透压 得作用。
意义:
聚－ß－羟丁酸(PHB) 和聚羟链烷酸(PHA)为生物 合成得高聚物,具有无毒、可 塑和易降解等优点,可取代塑 料,用于制造医用塑料、快餐 盒等。
磷壁酸得种类:
壁磷壁酸 膜磷壁酸
磷壁酸得生理功能
结合镁离子(Mg2＋),提高胞膜合成酶活力; 储藏磷元素; 增强细菌与宿主细胞粘连、抗吞噬和抗补体; 表面抗原; 噬菌体受体; 调节胞内自溶酶(autolysin)活力,防自溶。
2、 G－菌细胞壁
抗酸细菌细胞壁得构造
4、 古生菌
古生菌(Archaea,又称古细菌Archaebacteria,古菌): 就是一个在进化途径上很早就与真细菌和真核
生物相互独立得生物类群,主要为一些独特生态类型 得原核生物。如产甲烷菌和大多数嗜极菌 (extremophile)。
单、双分子层混合膜 而单分子层膜多存在于嗜高温古生菌
甘油二醚和甘油四醚得分子构造及由其形成得双层和单层膜
2、 细胞质和内含物
细胞质(cytoplasm):被细胞膜包围得除核质以外得一切
半透明、胶体状、颗粒状物质得总称。含水量约80％。
主要成分:核糖体(50S＋30S)、储藏物、酶类、中间代
谢物、质粒、营养物质和大分子单体等;少数细菌还含有 类囊体、羧酶体、气泡或伴孢晶体等特殊功能得细胞组分。
在产碱菌属(Alcaligenes)、 假单胞菌属(Pseudomonas)
和固氮菌属(Azotobacter) 等60属菌中存在。
染色性:
可用尼罗蓝或苏丹黑染色。
聚－ß－羟丁酸(PHB)和聚羟链烷酸(PHA)
功能:
类脂性质得碳原类储藏物,具有储藏能量、碳源和降低胞内渗透压 得作用。
意义:
聚－ß－羟丁酸(PHB) 和聚羟链烷酸(PHA)为生物 合成得高聚物,具有无毒、可 塑和易降解等优点,可取代塑 料,用于制造医用塑料、快餐 盒等。
磷壁酸得种类:
壁磷壁酸 膜磷壁酸
磷壁酸得生理功能
结合镁离子(Mg2＋),提高胞膜合成酶活力; 储藏磷元素; 增强细菌与宿主细胞粘连、抗吞噬和抗补体; 表面抗原; 噬菌体受体; 调节胞内自溶酶(autolysin)活力,防自溶。
2、 G－菌细胞壁
第三章：微生物细胞的结构与功能-原核生物
第三章：微生物细胞的结构与功能-原核生物一．是非判断：1．真细菌包括普通细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣原体等。
2．杆状细菌的细胞直径比较稳定，与排列方式和长度一起可作为分类鉴定的依据。
3．受到菌龄的影响，幼龄细菌一般比成熟的或老龄的细菌小。
4．在原核细胞的周质空间中，存在着多种周质蛋白，被誉为“酶口袋”。
5．溶菌酶可用于细菌、酵母和霉菌的原生质体的制备。
6．微生物细胞内的储存物中，异染粒是β－羟基丁酸聚合物。
7．原核生物与真核生物细胞膜组分的主要差别是前者无甾醇。
8．根瘤菌的类菌体不仅具有固氮能力，还具有繁殖功能。
9．古生菌的细胞壁均为假肽聚糖构成。
10．细菌细胞膜不含甾醇类物质，而真菌细胞膜含有甾醇类物质。
11．只有分枝杆菌才具有抗酸染色的特性。
12．肽聚糖的基本组成单位包括双糖单位、四肽尾和五肽桥。
13．间体为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。
14．原核生物的细胞质含水约80%，处于一种流动状态。
15．原核生物细胞中气泡的膜也是磷脂双份子层结构，可耐受一定的压力。
16．产芽孢的细菌多为杆菌，也有一些球菌。
芽孢的有无、形态、大小和着生位置是细菌分类和鉴定中的重要指标。
17．革兰氏阴性细菌细胞壁中的脂多糖是细菌外毒素的物质基础。
18．细菌的内毒素就是指革兰氏阴性细菌细胞壁中的脂多糖中的类脂A。
19．磷壁酸是革兰氏阳性细菌细胞壁中特有的酸性多糖。
20．抗酸细菌是一类细胞壁中含有大量分枝菌酸等蜡质的特殊革兰氏阳性菌。
21．古生菌的细胞膜中存在着独特的单分子层膜和单双分子层混合的膜结构。
22．由于革兰氏阴性菌细胞外有外膜层的保护，因此对青霉素和溶菌酶不敏感。
23．芽孢在普通条件下可保存几年或几十年的生命力，因此是抗逆性最强的休眠体。
24．羧酶体是自养微生物细胞质内常见的内含物。
25．抗酸性细胞本身不易被革兰氏染色，碱性酒精脱去细胞壁中的“蜡质”组分后，细胞会变成非抗酸性，革兰氏染色阴性。
第三章-微生物细胞的结构与功能-原核&真核
强的芽孢肽聚糖，与低价阳离子一起引起了皮层的高渗透
压，这时，皮层的含水量增加，随之体积也增大。
渗透调节皮层膨胀学说
4、特殊的休眠构造——芽孢
真核细胞
第一节
原核微生物
• 原核微生物：是指一大类细胞核无核膜包
裹，只有称作核区的裸露DNA的原始单细
胞生物，包括真细菌和古生菌两大群。
• 细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次
氏体和衣原体等都属于真细菌。
• 以最常见的细菌为代表阐述原核生物细胞
的各部分构造和功能。
真细菌细胞的结构
1、细胞壁
2、细胞膜
质粒功能
R因子：与抗药性有关
F因子：与有性接合有关
其他质粒：与抗生素，色素合成有关 基因工程中作为目的基因载体
Cncnc-micro
核区（nuclear region or area）
又称核质体、原核、拟核、核基因(genome） 是一个大型环状DNA分子。长度为0.25-3.00mm 每个细胞所含的核区数一般1~4个 细菌除在染色体复制时间内呈双倍体外,一般均为 单倍体
核糖体（Ribosome)
70S
核糖体
核糖体（ribosome)
是分散在细胞质中的颗粒状结构，由核糖体核酸 （占60%）和蛋白质（占40%）组成。
细菌的核糖体
沉降系数为：70s，由 50s大亚基和 30s 小亚基 构成。
功能：是细胞合成蛋白 质的机构。
核糖体（Ribosome)
核 糖 体 亚 基 释 放
芽孢中酶的分子量较营养细胞小
芽孢抗热的机制：
——渗透调节皮层膨胀学说
• 芽孢的抗热性在于芽孢衣对多价阳离子和水分透性差及皮
层的离子强度高，从而使皮层有极高的渗透压去夺取核心 部分的水分，其结果造成皮层的充分膨胀，而核心部分的 生命物质却形成高度失水状态，因而产生极强的耐热性。 皮层含有DPA-Ca和大量的交联度低（约6%）、负电荷
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脂多糖及外膜蛋白主要功能： ①类脂A是革兰氏阴性细菌内毒素的物质基础； ②有吸附阳离子的作用； ③决定抗原的多样性； ④作噬菌体的吸附受体； ⑤具选择性屏障功能。
周质空间（壁膜间隙） 含有许多周质蛋白（水解酶、合成酶、结合蛋白等）
缺壁细菌
➢L型细菌：指那些实验室或宿主体内通过自 发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷菌 株。
➢原生质体：指在人为条件下，用溶菌霉除尽 原有壁或用青霉素抑制新生细胞合成后，仅 有一层细胞膜包裹着的圆球形渗透敏感细胞。
➢球状体：指还残留着部分细胞壁。
➢ 原体：是长期进化过程中形成，适应自然生 活条件的无细胞壁的原核生物。含甾醇
革兰氏染色法
• C.Gram于1884年 发明的一种鉴别不 同类型细菌的染色 方法
革兰氏阳性细菌与阴性细菌的细胞壁成分(占细胞壁干重的%)
细胞壁的化学组成
细胞壁的基本骨架——肽聚糖
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。
肽聚糖单体：是由NAG 、 NAM 、肽尾、肽桥构成。
肽聚糖网格状结构 革兰氏阳性菌肽聚糖单体
Gˉ菌细胞壁
（1）肽聚糖 仅由1-2层肽聚糖网状分子组成的薄 层，短肽之间直接相连，没有肽桥，因而疏松、机 械强度较差。
（2）外膜 位于最外层，有脂多糖、磷脂和脂蛋白 组成。 脂多糖：最外层，由类脂A、核心多糖和O-特异侧链 三部分组成。
（3）外膜蛋白 镶嵌在脂多糖和磷脂层上，其中有 孔蛋白、脂蛋白（使外膜层牢固地与肽聚糖连接）。
作用部位为肽聚糖五肽交联 桥 作用部位为肽聚糖聚糖骨架
二、细胞壁以内的构造----原生质体
1、细胞质膜(Cell membrane) ①化学组成与结构 组成：主蛋白质 60—70%
磷脂 30—40% 少量多糖 结构：由具有高度定向性的磷脂双分子层镶嵌 着可移动的膜蛋白构成。
细胞质膜化学组成与结构
步骤：
涂片固定 结晶紫初染
结果: 阳性菌——紫色 阴性菌——红色
碘液媒染
乙醇脱色
番红复染
革兰氏染色的原理
➢等电点学说
➢化学学说
➢渗透学说 主要是由于二者细胞壁化学成分的差异造成的
革兰氏染色法的临床意义：
医学上对病原微生物进行革兰氏染色，使用 相应的药物对症下药。
β内酰胺类的药物 氨基糖苷类的药物
都有可能使肽聚糖对 细菌的保护作用丧失
短肽（五肽、肽桥）相连的。
青霉素的作用
作用于肽聚糖肽 桥的联结，即抑 制肽聚糖的合成， 故仅对生长着的 菌有效，主要是 G+菌。
G＋与Gˉ细胞壁
★共有组分— 肽聚糖 ★特有组分— G＋ 磷壁酸
Gˉ脂多糖
G＋与Gˉ细菌cw的模式结构
革兰氏阳性菌细胞壁： 由肽聚糖和磷壁酸组成
G+ 菌与G- 菌的差别及与细胞壁的关系
G+ 项目 菌
革兰阳性菌 革兰阴性 菌
与 染色性
紫色
红色
G-
菌
的 抗原性 差 别
主要为磷壁酸 主要为外 膜及 毒性无内毒素有内毒素
与
细
胞 对青霉素的作 有效
无效
壁用
的
关 对溶菌酶的作 有效
无效
系用
细胞壁的关系
细胞壁对酒精的通透性
细胞壁的化学组成不同
内毒素为阴性菌细胞壁成分
磷壁酸：占40%。G+菌 所特有,其主链由数十 个磷酸甘油或磷酸核 糖醇组成,有的还有由 D—Ala和还原糖组成 的侧链。
肽聚糖: 占30~70% ,不同菌种 中肽聚糖(肽链)组分 不同。
脂磷壁 酸:与菌 细胞原 生质膜 的脂类 结合
壁磷壁酸:含量 多，通过共价 键与肽聚糖分 子结合,并延伸 到肽聚糖分子 表面, 带有负 电荷。
生理功能
➢ 具有高度的选择性 ➢ 是氧化代谢和能量产生的部位 ➢ 与呼吸有关的酶及电子传递体系均位于细胞膜上，
故氧化代谢在膜上进行，产生的电子通过膜上的电 子传递体系传递，偶联ATP的产生。 ➢ 是细胞壁和荚膜生物合成机构 ➢ 与细胞的运动有关，细胞鞭毛的基体位于细胞膜上， 提供运动所需要的能量。
• 特殊结构包括糖被、鞭毛和芽孢等。
细菌细胞结构
一、细胞壁（cell wall）
位于菌体的外层，内侧紧贴细胞膜的一层无色透明， 坚韧而有弹性的结构。细胞壁约占细胞干重的10%— 25%。
功能 ①保护细胞，免受外界因素的损伤 ②维持细胞形态 ③起分子筛的作用 ④是鞭毛运动的支点 ⑤与细菌的抗原性、致病性及对噬菌体的敏感性有关
细胞质功能：
细胞质中含有丰富的酶系，是营 养物质合成、转化、代谢的场所。
磷壁酸功能：
①使细胞壁形成负电荷环境，加强质膜对二价离子 尤其是镁离子的吸收。
②贮藏磷元素 ③增强某些致病菌对宿主细胞的粘连、避免被白细
胞吞噬及抗补体作用 ④赋予细胞以表面抗原 ⑤作为噬菌体吸附受体 ⑥能调节细胞内自溶素的活力，防止细胞自溶
G-比G+的组成和结构更复杂
外壁层是G-细菌细胞壁特有的结构，位于壁的最外层， 化学成分分为脂多糖、磷脂和若干蛋白
间体：
由细胞膜内褶形成的一种管状、层状或串状物， 一般位于细胞分裂的部位或附近。
间体 间体的功能:
▪参与隔膜形成 ▪与核分裂有关 ▪类线粒体功能
2、细胞质(cytoplast)及其内含物(inclusin)
细胞膜内除核质体外的一切半透明、胶状、颗粒 状物质可总称为细胞质。其主要成分有：核糖体、贮 藏物、各种酶类、中间代谢物及质粒等,少数细菌还存 在有伴胞晶体或气泡等。细胞质内形状较大的颗粒状 构造为内含物，包括各种贮藏物和气泡、羧酶体等。
革兰氏阳性细菌肽聚糖单体 革兰氏阴性细菌肽聚糖单体
细胞壁的结构
① 短 叉相由肽联G结与形在M成重M 上多复，层交网相联状邻构结短成构肽骨架交，N1，—4乙-糖酰苷葡键糖与胺N通—过乙β-
②短肽连结方式及组成成分 酰胞壁酸相连。肽聚
依不同种类的细菌而异
糖中任何键的断裂，
在金黄色葡萄球菌中，短肽 间通过一条由甘氨酸组成的
第三章 微生物细胞的结构与功能
Microbial Structure & Function
第一节 原核微生物
• 包括有细菌、放线菌、蓝细菌以及形态结构比 较特殊的立克次氏体、支原体、衣原体、螺旋 体等
• 细菌虽小，但结构复杂，可分为基本结构和特 殊结构。
• 基本结构包括细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞 核。