微生物的细胞壁结构
微生物学微生物的结构和功能
微生物学微生物的结构和功能微生物学: 微生物的结构和功能微生物是指肉眼无法看见的微小生物体，包括细菌、真菌、病毒和其他微生物。
微生物学是研究微生物的学科，对于理解微生物的结构和功能非常重要。
本文将介绍微生物的一般结构和主要功能。
一、细菌细菌是一类单细胞微生物，它们具有简单的细胞结构。
细菌的结构主要包括细胞壁、细胞膜、核质以及可能存在的鞭毛和菌毛。
细菌的细胞壁可以分为两类，即厚壁和薄壁细菌。
细菌还具有不同形状，如球形、杆状和螺旋形。
细菌的功能非常丰富，包括：1. 合成代谢物：细菌可以通过代谢作用合成有益的化合物，如氨基酸、酶和抗生素。
2. 分解有机物质：细菌可以分解复杂的有机物质，如蛋白质和碳水化合物，将其转化为简单的物质，如二氧化碳和水。
3. 发酵作用：某些细菌可以通过发酵作用将有机物质转化为产气物，如乳酸和酒精。
4. 生物循环：细菌在生态系统中发挥重要的作用，它们可以参与氮循环、硫循环和磷循环等生物循环过程。
二、真菌真菌是一类多细胞或单细胞微生物，其细胞结构与动植物的细胞有一定的相似性。
真菌的结构主要包括菌丝、孢子和菌体。
菌丝可以延伸形成菌丝体，其中包括生长末端和侧枝。
孢子是真菌的繁殖方式，可以通过风、水或生物传播。
真菌的功能主要表现在以下几个方面：1. 分解作用：真菌可以分解有机废弃物，如木材和植物残渣，将其转化为有机肥料。
2. 生物联合作用：一些真菌与其他生物形成共生关系，如与根瘤菌合作固氮。
这种共生关系对植物生长和生态系统的平衡具有重要意义。
3. 发酵作用：真菌可以通过发酵作用生产酶、酸和抗生素，如酿酒酵母可以发酵葡萄糖产生酒精。
三、病毒病毒是一种非细胞的微生物，它无法独立进行生物活动，必须寄生在宿主细胞内进行复制。
病毒的结构非常简单，主要由核酸和蛋白质组成。
病毒的核酸可以是DNA或RNA。
病毒的主要功能包括：1. 寄生侵袭：病毒寄生在宿主细胞内，利用宿主细胞的代谢机制完成自身复制。
2. 疾病传播：病毒可以通过空气、水、食物或传播者的接触传播给其他宿主。
沈萍微生物学第三章
3.核区： 3.核区 核区：
原核---无核膜 原核---无核膜，一个闭合环状的双链 无核膜， DNA分子 其长度可达0.25～3.0mm， DNA分子，其长度可达0.25～3.0mm， 分子， 裸露它分散于细胞质中， 裸露它分散于细胞质中，在细胞内是高度 折叠缠绕, 折叠缠绕, 核区一般呈球状、棒状、哑铃状 , 生长迅速时可在一个细胞内找到几个（2 生长迅速时可在一个细胞内找到几个（2— 4个）（一般1-2个) 个）（一般1
第三章 微生物的细胞结构与功能（续） 微生物的细胞结构与功能（
本节重点：
细菌的特殊结构，特点，功能在实践中 的意义 其他原核微生物的主要特征 芽孢的耐热机制
1. 芽孢
①概念-----某些细菌在其生长发育的后期，在细 概念-----某些细菌在其生长发育的后期 某些细菌在其生长发育的后期， 胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量低、 胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量低、 抗逆性强的休眠结构，称为芽孢， 抗逆性强的休眠结构，称为芽孢，又称内生孢子 。 芽孢不是繁殖体 产芽孢的种类： ②产芽孢的种类： 杆菌: G+有两属 有两属： 杆菌: G+有两属： 好气性的芽孢杆菌属（ 好气性的芽孢杆菌属（Bacillus） 厌气性梭状芽孢杆菌属( 厌气性梭状芽孢杆菌属(Clostridium) 球菌： 生孢八叠球菌属( 球菌： 生孢八叠球菌属(Sporosarcina) 螺旋菌： 螺旋菌：无
概念：是一种细胞质膜内皱而形成 概念： 的囊状构造。 的囊状构造。 功能： 功能：与一些酶分泌有关 DNA复制和细胞分裂有关 与DNA复制和细胞分裂有关 2.细胞质和内含物 2.细胞质和内含的除核区以外的所有物质的总称。 为无色半透明、粘稠的胶状物。 为无色半透明、粘稠的胶状物。 主要成分为水（80%）、蛋白质、核酸、 ）、蛋白质 主要成分为水（80%）、蛋白质、核酸、脂 并含有少量糖、无机盐及颗粒状内含物。 类、并含有少量糖、无机盐及颗粒状内含物。 细胞质富含核酸，因而嗜碱性强， 细胞质富含核酸，因而嗜碱性强，幼龄着色 均匀。 均匀。
酵母菌细胞壁的组成
酵母菌细胞壁的组成酵母菌是一类单细胞真菌，其生长和繁殖过程中，细胞壁是非常重要的结构之一。
酵母菌细胞壁主要由多种分子组成，包括聚糖、蛋白质和脂质等。
这些分子的组成和结构不仅提供了细胞壁的力学强度，同时也在生物学功能上起着关键作用。
本篇文章将对酵母菌细胞壁的组成进行详细的解析。
一、聚糖酵母菌细胞壁的主要成分是聚糖，它们占据了细胞壁总重量的50-60%。
酵母菌细胞壁中最主要的聚糖是1,3-β-D-葡聚糖（1,3-β-D-glucan）。
1,3-β-D-葡聚糖是一种由葡萄糖分子组成的线性聚合物，它们通过1,3-β-链相互连接。
在细胞壁中，这些1,3-β-D-葡聚糖纤维交错在一起，形成了一个高强度的网络结构。
除了1,3-β-D-葡聚糖外，酵母菌细胞壁中还包含有少量的1,6-β-D-葡聚糖（1,6-β-D-glucan）、α-葡聚糖（α-D-glucan）和半乳糖（mannan）等聚糖。
二、蛋白质蛋白质是酵母菌细胞壁的第二个重要组成部分，占据了细胞壁总重量的10-15%。
酵母菌细胞壁中存在着多种不同类型的蛋白质，它们在结构和功能上都有所不同。
酵母菌转移酶（Yeast transferases）是一类特别重要的蛋白质，它们在细胞壁的交联和修复中发挥了重要作用。
酵母菌细胞壁中还含有多种酶、载体、蛋白质结合蛋白、受体和酵母素等蛋白质。
三、脂质脂质是酵母菌细胞壁中的第三种主要组成部分，对于细胞壁的结构和功能也起着关键性的作用。
酵母菌细胞壁中存在两种主要类型的脂质：甘油脂和鞘脂。
甘油脂是一种甘油和脂肪酸的酯化产物，它们在细胞壁中主要发挥了助增加层的作用。
鞘脂则是一种比甘油脂更大、更复杂的分子，具有更为复杂的结构和功能。
四、其他成分除了上述三个部分外，酵母菌细胞壁还含有多种其他成分，比如多糖、植酸、硫化物等。
五、细胞壁组分与功能酵母菌细胞壁的不同组分在维持细胞结构的稳定、保持免疫反应、分裂和繁殖等方面起着关键性的作用。
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。
微生物的结构与形态
微生物的结构与形态微生物是一类以肉眼无法直接看到的微小生物体为代表的生物群体。
它们具有多样的结构与形态，包括细菌、真菌、病毒等，对地球生态系统的平衡和人类的生活具有重要作用。
本文将从微生物的结构与形态两个方面展开论述。
一、微生物的结构微生物的结构复杂多样，但主要包括以下几个组成部分：细胞壁、细胞膜、细胞质、核酸等。
不同种类的微生物在结构上会存在一定的差异。
1. 细胞壁细胞壁是微生物外部的一层保护壳，它对细菌和真菌来说尤为重要。
细菌的细胞壁由胞壁多糖构成，分为两类：革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌。
革兰氏阳性细菌的细胞壁含有较多的胞壁多糖，而革兰氏阴性细菌的细胞壁则含有较少的胞壁多糖。
真菌的细胞壁则主要由纤维素、几丁质等构成。
2. 细胞膜细胞膜是微生物的重要组成部分，它包裹着细胞质，并起到了选择性透过物质的功能。
细胞膜由磷脂双层构成，其中插入了一些蛋白质。
这些蛋白质可以起到不同的作用，包括通道蛋白、受体蛋白等。
3. 细胞质细胞质是微生物的胞内液体，其中包含了各种细胞器、溶质以及细菌的核糖体等。
细菌的细胞质相对简单，主要富含蛋白质、核酸和一些有机物。
而真菌的细胞质则更为复杂，其中存在着线粒体、内质网等细胞器。
4. 核酸核酸是微生物遗传信息的载体，它包括DNA和RNA两种类型。
DNA是微生物的遗传物质，包含了细菌或真菌的全部遗传信息。
RNA 则在蛋白质合成过程中发挥重要作用。
二、微生物的形态微生物的形态多样，在细菌和真菌等微生物中可以观察到一些常见的形态类型。
1. 球菌球菌是一种呈球状的细菌，如链球菌、葡萄球菌等。
它们在显微镜下呈现出球状的形态，有的会形成链状或聚集成簇。
2. 杆菌杆菌是一种呈杆状的细菌，如大肠杆菌、炭疽杆菌等。
它们的形态延伸较长，有的有分枝。
3. 螺旋菌螺旋菌是一种呈螺旋形的细菌，如梅毒螺旋菌等。
它们的形态呈现出螺旋形状，有的则更为扭曲。
4. 真菌真菌是一类具有菌丝体的微生物，如酵母菌、霉菌等。
微生物细胞壁的主要成分
微生物细胞壁的主要成分
微生物细胞壁是由一层坚韧的细胞壁包裹的，它是微生物细胞的主要组成部分之一，保护了细胞免受外界环境的不良影响，维持着细胞的形态和完整性。
不同的微生物细胞壁的主要成分和结构有所不同，但大多数微生物细胞壁都包含以下主要成分：
1. 糖类
糖类是细胞壁的主要成分之一，它主要由多糖组成，如葡聚糖、半乳糖等。
不同的微生物细胞壁中的糖类种类和比例不同，从而使得细胞壁在物理性质和生物学活性上有所不同。
例如，革兰氏阳性菌的细胞壁主要由葡聚糖和N-乙酰葡糖胺组成，而革兰氏阴性菌的细胞壁则含有糖基脂质和脂糖A等复杂的糖类。
2. 蛋白质
微生物细胞壁中的蛋白质主要由多肽和酶组成。
大多数蛋白质在细胞壁中起着结构和生物学功能的作用，如调节细胞壁的透过性、保护细胞壁、与宿主免疫系统互动等。
革兰氏阳性菌的细胞壁中含有的蛋白质比革兰氏阴性菌的要少，但它们更具有抗原性，能够引起人体免疫系统的反应。
3. 脂类
微生物细胞壁中的脂类主要包括糖基脂质（lipooligosaccharide, LOS）和脂糖A （lipopolysaccharide, LPS）等。
这些脂类分别是革兰氏阴性菌和细菌的主要外膜组分，对于细菌的生长、代谢和对抗宿主免疫系统等方面起着重要的作用。
磷脂类是微生物细胞壁中一种重要的分子，同时也是生物膜中的主要结构成分之一。
磷脂类分子包括磷脂酰乙醇胺等，它们与其他分子组成了细胞壁的内层结构。
微生物学 细菌 细菌的基本结构
细菌的基本结构是所有细菌都具有的、其生命活动 必需的结构，包括细胞壁、细胞膜、细胞质和核质。
细胞壁
细胞壁位于细菌的最外层，是一层无色透明，坚韧而富有 弹性的膜状结构。
细胞壁的功能：
1.维持菌体形态 2.参与菌体内外物质的交换 3.可诱发机体产生免疫应答 4.与细菌的致病性有关
细胞壁的结构：
革兰阳性菌
肽聚糖+磷壁酸
G+菌的肽聚糖由聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥组成。
溶菌酶作用点
N-乙酰葡糖胺 N-乙酰胞壁酸
青霉素作用点
革兰阴性菌
内毒素
肽聚糖+外膜（脂蛋白、脂质双层、脂多糖）
G-菌的肽聚糖由聚糖骨架、四肽侧链组成。
溶菌酶？
青霉素？
革兰阳性菌和革兰阴性菌细胞壁结构有显著差异，因而这 两类细菌在染色性、致病性及对药物的敏感性等方面有很环状DNA反复缠绕卷曲而成的松散 网状结构，是细菌存活所必需的遗传物质，控制着细菌的 主要遗传变异性状。
细菌是原核细胞型微生物，无核膜和核仁，即没有成形的细胞核，所 以细菌的核质又称拟核。
细胞膜
位于细胞壁内侧，紧密包绕着细胞质，是具有弹性的半渗 透性脂质双层生物膜。
细胞膜的功能：
1.参与菌体内外物质的转运 2.参与多种物质的生物合成 3.参与细胞的呼吸过程 4.形成中介体
中介体
细胞质
细胞质是细胞膜包裹的溶胶状物质，由水、蛋白质、脂类、 核酸、少量糖和无机盐组成，是细菌新陈代谢的重要场所。 内含质粒、核糖体、胞质颗粒等重要结构。
原核微生物细胞壁
原核
微生物
无核膜的 原始单细 胞生物
一般结构
（基本结构）
细胞膜 cell membrane 细胞质 cell plasme 核质 nuclear material 鞭毛 flagellum
特殊结构
菌毛 pilus 芽孢 spore 糖被 glycocalyx 荚膜capsule
原核生物细胞壁：
细胞壁（cell wall）是位于细胞最外的一层厚实、坚韧的 外被，主要由肽聚糖构成，是细菌细胞壁中特有成分 。 注意： 支原体则是一类无细胞 壁的原核生物。
原核微生物原核微生物细胞型支衣立克次体螺旋体多细胞真菌霉菌单细胞真菌酵母菌原生生物藻类动物和植物真菌非细胞型病毒亚病毒阮病毒主要区是否有核膜包第一节原核微生物微生物无核膜的原始单细胞生物一般结构基本结构特殊结构鞭毛flagellum菌毛pilus芽孢spore糖被glycocalyx荚膜capsule细胞壁cellwallcw细胞膜cellmembranecm细胞质cellplasmecp核质nuclearmaterialnm细菌构造细胞壁cellwall是位于细胞最外的一层厚实坚韧的外被主要由肽聚糖构成是细菌细胞壁中特有成分
磷壁酸：结合在革兰氏阳性细菌细胞壁上的一种酸性多糖
双糖单位中的β-1,4-糖苷键很容易被 溶菌酶(lysozyme)所水解，从而引起 细菌因肽聚糖细胞壁的“散架”而死亡。
原核生物所 特有的已糖
革兰氏阳性 菌的细胞壁
（2）磷壁酸 革兰氏阳性细菌细胞壁上特有的化学成分，主要成分为甘油 磷酸或核糖醇磷酸。分膜磷壁酸和壁磷壁酸。
革兰氏阴性菌 的细胞壁
（1）肽聚糖 （2）外膜 （3）外膜蛋白 （4）周质空间 （5）粘合位点
（1）肽聚糖
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④ 缺壁细菌
支原体 L型细菌 原生质体 球状体
与细菌的抗原性．致病性和对噬菌体的敏感性密 切相关。
2、细菌细胞壁的化学组成与结构
①
革兰氏染色法
②
③
细胞壁化学组成与结构
革兰氏染色的机理
④
缺壁细菌
①革兰氏染色法：
由丹麦医生Hans Christian Gram于1884年创立。 基本步骤：涂片固定—— 结晶紫初染1min—— 碘 液媒染1min——95%乙醇脱色0.5min—— 番红复染 1min。 结果: 紫色——革兰氏阳性菌； 红色——革兰氏阴性菌。
脂多糖; 包括: 脂蛋白、 蛋白质层: 基质蛋白、 外壁蛋白; 磷脂.
内壁层：紧贴胞膜,仅由
1-2层肽聚糖分子构成,占细 胞壁干重5-10%,无磷壁酸。
革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌细胞壁结构比较
步骤
显微观察 ③ 革兰氏染色的原理
内部反应
知识链接：青霉素和溶菌酶的作用机理
溶菌酶作用于肽聚糖 N-乙酰胞壁酸和N-乙 酰葡糖胺间的β-1、 4糖苷键。 青霉素作用于肽聚糖 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。
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。
细胞壁的基本骨架——肽聚糖
肽聚糖网格状结构
细胞壁的基本骨架——肽聚糖
革兰氏阳性细菌肽聚糖单体
革兰氏阴性细菌肽聚糖单体
革兰氏阳性菌细胞壁：由肽聚糖和磷壁酸组成
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。
革兰氏阴性菌细胞壁：分内壁层和外壁层。
外壁层：位于肽聚糖层的外部。
②细胞壁的化学组成与结构
细菌细胞壁的化学组成：
革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌细胞壁成分比较
占细胞壁干重的%
成分
肽聚糖 磷壁酸 类脂质 蛋白质
革兰氏阳性细菌 含量很高（30~95） 含量较高（<50） 一般无（<2） 无
革兰氏阴性细菌 含量很低（5~20） 无 含量较高（~20） 含量较高
②细胞壁的化学组成与结构 细菌细胞壁的结构：
细菌的细胞壁
生命科学学院 刘仁荣
细胞壁是位于菌体的最外层，内侧紧贴细胞膜的一层无色透明， 细菌的细胞结构 坚韧而有弹性的结构。细胞壁约占细胞干重的 10%—25%。
1、细菌细胞壁的功能
保护细胞免受外力损伤,维持菌体外形。
协助鞭毛运动。
与胞膜一起完成细胞内外物质交换。
为正常细胞分裂所必需。