第一章微生物细胞

1、第一章微生物细胞第一章微生物细胞重点和难点：重点和难点： 原核细胞的结构与功能原核细胞的结构与功能 原核细胞和真核细胞的区别原核细胞和真核细胞的区别1.1细胞的化学性质细胞的化学性质1.1.1细胞的化学成分细胞的化学成分有机物有机物(99%)(99%)无机物无机物(1%)(1%)蛋白质蛋白质各种酶各种酶类酯类酯不溶于水的化合物不溶于水的化合物既是结构成分既是结构成分, ,也是贮藏物质也是贮藏物质核核 酸酸贮存遗传信息的物质，贮存遗传信息的物质， 控制蛋白质的合成。控制蛋白质的合成。氨基酸、嘌呤、嘧啶、核苷酸以及辅酶等氨基酸、嘌呤、嘧啶、核苷酸以及辅酶等 碳水化碳水化合合 物物1.11.1细胞的

2、化学性质细胞的化学性质1.11.1细胞的化学性质细胞的化学性质1.11.1细胞的化学性质细胞的化学性质1.1.2细胞的有机单体和多聚体细胞的有机单体和多聚体1.1.2.1 碳水化合物和多糖碳水化合物和多糖1.1.2.2 脂肪酸和类酯脂肪酸和类酯1.1.2.3 核苷酸和核酸核苷酸和核酸1、碱基、碱基2、核苷酸中的糖分子、核苷酸中的糖分子3、核苷酸中的磷酸、核苷酸中的磷酸下一张下一张1.11.1细胞的化学性质细胞的化学性质返回返回1.11.1细胞的化学性质细胞的化学性质返回返回1.11.1细胞的化学性质细胞的化学性质1.1.2.4氨基酸和蛋白质氨基酸和蛋白质1.2 原核生物细胞的结构与功能原核生物

3、细胞的结构与功能1.2 原核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能1.2.1 细胞壁细胞壁1.2 原核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能细胞壁：细胞壁：是细胞质膜外面具有一定硬度和是细胞质膜外面具有一定硬度和韧性的壁套，使细胞保持一定形状，保障韧性的壁套，使细胞保持一定形状，保障其在不同渗透压条件下生长，即使在不良其在不同渗透压条件下生长，即使在不良环境中也能防止胞溶作用。环境中也能防止胞溶作用。1.2.1.1 细胞壁的基本结构和化学成分细胞壁的基本结构和化学成分1.2.1.2 革兰氏阳性细菌的细胞壁革兰氏阳性细菌的细胞壁(g+)1.2.1.3 革兰氏阴性细菌的细胞壁革兰氏阴性

4、细菌的细胞壁(g-)1.2.1.4 细菌细胞壁的多样性细菌细胞壁的多样性下一张下一张1.2.1.1 细胞壁的基本结构和化学成分细胞壁的基本结构和化学成分1.2 原核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能1.2 原核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能革兰氏染色法革兰氏染色法(gram stain)： 一种鉴一种鉴别染色法，当用脱色剂处理时，根据别染色法，当用脱色剂处理时，根据保留或失去原始着色剂（结晶紫）与保留或失去原始着色剂（结晶紫）与否，细菌被划分为革兰氏阳性或革兰否，细菌被划分为革兰氏阳性或革兰氏阴性。利用这种方法可以把所有的氏阴性。利用这种方法可以把所有的细菌分二大类（细

5、菌分二大类（ g+ & g- ），革兰氏），革兰氏染色法是一种总结的经验染色法。染色法是一种总结的经验染色法。染色流程：染色流程： 细胞细胞 结晶紫染色结晶紫染色加碘液媒染加碘液媒染丙酮、酒精脱色丙酮、酒精脱色复红复染。复红复染。1.2 原核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能返回返回1.2 原核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能1.2.1.2革兰氏阳性细菌的细胞壁革兰氏阳性细菌的细胞壁(g+) 革兰氏阳性细菌结构：只有一层厚壁，革兰氏阳性细菌结构：只有一层厚壁，30-40nm，成分是肽聚糖，成分是肽聚糖(占细胞壁成分的占细胞壁成分的60-90%)加磷壁酸，脂类加磷壁

6、酸，脂类1-4 %。g+ 为什么会被染成紫色？为什么会被染成紫色？因为肽聚糖含量因为肽聚糖含量较多，脂类物质含量较低，用丙酮或酒精较多，脂类物质含量较低，用丙酮或酒精（脂溶剂）处理脱水，引起壁的肽聚糖层（脂溶剂）处理脱水，引起壁的肽聚糖层孔径变小，通透性降低，使初染结晶紫颜孔径变小，通透性降低，使初染结晶紫颜色抽取不出来，也不能复染上复红颜色而色抽取不出来，也不能复染上复红颜色而保留、保持原来的紫色。保留、保持原来的紫色。 1.2 原核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能返回返回1.2 原核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能1.2.1.3革兰氏阴性细菌的细胞壁革兰氏阴性细菌的

7、细胞壁( g)革兰氏阴性细菌结构：革兰氏阴性细菌结构：g比比g薄（薄（15-20nm），结构较复杂，可分两层。外层壁中），结构较复杂，可分两层。外层壁中脂类含量高，约占胞壁干重脂类含量高，约占胞壁干重1112%,内层内层壁为肽聚糖壁为肽聚糖,占胞壁干重占胞壁干重10%。 g 为什么会被染成红色？为什么会被染成红色？因为脂类物质较因为脂类物质较多，肽聚糖少，用丙酮或酒精多，肽聚糖少，用丙酮或酒精(脂溶剂脂溶剂)溶掉溶掉脂类，使细胞壁的透性增加，从而把初染结脂类，使细胞壁的透性增加，从而把初染结晶紫颜色抽取出来，复染上复红颜色而被染晶紫颜色抽取出来，复染上复红颜色而被染成红色。成红色。 1.2 原

8、核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能1.2 原核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能不同细菌为什么会被染为两种不同细菌为什么会被染为两种不同颜色有二种学说不同颜色有二种学说 :1、细胞壁渗透学说（根据细胞壁结构说明、细胞壁渗透学说（根据细胞壁结构说明 ）2、化学机制学说：某些微生物学家提出，如果、化学机制学说：某些微生物学家提出，如果细胞具有阳性酸就表现细胞具有阳性酸就表现g+ 反应，反之反应，反之g反应，反应，认为认为rna和磷酸聚甘油的组分是决定和磷酸聚甘油的组分是决定g+、g反反应。应。 返回返回1.2 原核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能1.2.1.4细菌

9、细胞壁的多样性细菌细胞壁的多样性g g对青霉素的敏感性对青霉素的敏感性 高高 低低碱性染料的抑制作用碱性染料的抑制作用 高高 低低营养要求营养要求 大多数较复杂大多数较复杂 较简单较简单强强 弱弱对物理因素破对物理因素破坏作用的抗性坏作用的抗性一般一般g的染色反应比较稳定，而的染色反应比较稳定，而g性质性质常在某些条件下有变化，绝大多数为常在某些条件下有变化，绝大多数为g，但有些表现为阴、阳不定。但有些表现为阴、阳不定。1.2 原核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能细菌细胞壁的功能：细菌细胞壁的功能：保护细胞及维持外形。保护细胞及维持外形。具有分子筛作用（屏障作用）。水及具有分子筛作

10、用（屏障作用）。水及一些简单的化合物可以通过，大分子物一些简单的化合物可以通过，大分子物质不能通过。质不能通过。具有膨压作用，膨压本身有一定坚韧具有膨压作用，膨压本身有一定坚韧和弹性，在低渗环境中不会膨胀破裂，和弹性，在低渗环境中不会膨胀破裂，在高渗环境中防止原生质过度收缩。在高渗环境中防止原生质过度收缩。为鞭毛运动提供活动之点（没有细胞为鞭毛运动提供活动之点（没有细胞壁鞭毛不能运动）。壁鞭毛不能运动）。返回返回1.2.2细胞质膜和内膜系统细胞质膜和内膜系统1.2 原核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能细胞质膜简称质膜，是围绕细胞质外面的细胞质膜简称质膜，是围绕细胞质外面的双层膜结构

11、，使细胞具有选择吸收性能，双层膜结构，使细胞具有选择吸收性能，控制物质的吸收与排放，也是许多生化反控制物质的吸收与排放，也是许多生化反应的重要部位。应的重要部位。1.2.2.1质膜的结构和化学成分质膜的结构和化学成分1.2.2.2质膜的功能质膜的功能1.2.2.3与质膜相连的内膜系统与质膜相连的内膜系统下一张下一张1.2.2.1质膜的结构和化学成分质膜的结构和化学成分质膜的基本结构是磷脂双层质膜的基本结构是磷脂双层(phospholipid bilayer(phospholipid bilayer) )，含有高度疏水的脂肪酸和相对亲水的甘油两部分。磷脂含有高度疏水的脂肪酸和相对亲水的甘油两部分

12、。磷脂的亲水和疏水双重性质使它具有方向性，由双层磷脂构的亲水和疏水双重性质使它具有方向性，由双层磷脂构成的质膜其疏水的两层脂肪酸链相对排列在内，亲水的成的质膜其疏水的两层脂肪酸链相对排列在内，亲水的两层磷酸基则相背排列在外，类似于两层磷酸基则相背排列在外，类似于g g- -细菌细胞壁外层细菌细胞壁外层的双层磷脂结构，称为单位膜，这种排列结构使质膜成的双层磷脂结构，称为单位膜，这种排列结构使质膜成为有效控制物质通透的屏障。为有效控制物质通透的屏障。质膜很薄，约质膜很薄，约5-lonm5-lonm厚。蛋白质镶嵌在双层磷脂中，厚。蛋白质镶嵌在双层磷脂中，并伸向膜内外两侧。分为两类并伸向膜内外两侧。分

13、为两类, ,边缘蛋白边缘蛋白(peripheralproteins(peripheralproteins) )和整合蛋白和整合蛋白(integralproteins(integralproteins) )。边缘蛋白的含量约为膜蛋白的边缘蛋白的含量约为膜蛋白的2020-30-30，它们可溶于，它们可溶于水溶液；整合蛋白含量为水溶液；整合蛋白含量为70708080，不容易从质膜，不容易从质膜中抽提出来，也不溶于水溶液。中抽提出来，也不溶于水溶液。 1.2 原核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能返回返回1.2 原核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能1.2.2.2细胞膜生理功能细胞

14、膜生理功能起渗透屏障作用并进行物质的运输（具有起渗透屏障作用并进行物质的运输（具有 选择性）。选择性）。参与细胞壁的生物合成。（如在细菌细胞参与细胞壁的生物合成。（如在细菌细胞 膜上存在着载体脂类，这种脂类与细胞壁膜上存在着载体脂类，这种脂类与细胞壁 中肽聚糖的合成有关）中肽聚糖的合成有关）是合成代谢和能量代谢的场所是合成代谢和能量代谢的场所,因细胞膜因细胞膜 上具有多种酶，如呼吸酶等上具有多种酶，如呼吸酶等与细菌分裂过程中与细菌分裂过程中dna复制后的分离有关。复制后的分离有关。与细胞的运动有关。（细菌鞭毛的基粒位与细胞的运动有关。（细菌鞭毛的基粒位 于细胞膜上）于细胞膜上）返回返回1.2.

15、2.3与质膜相连的内膜系统与质膜相连的内膜系统1.2 原核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能1 1间体间体(mesosome(mesosome) ) 它是从质膜向内伸展的膜结构，它是从质膜向内伸展的膜结构，常常同核质相联系，位于细胞分裂处。间体的功能常常同核质相联系，位于细胞分裂处。间体的功能可能同可能同dnadna的复制和细胞的分裂有关。的复制和细胞的分裂有关。 2 2光合作用内膜光合作用内膜 光合细菌有这种内膜系统，细胞光合细菌有这种内膜系统，细胞内的捕光色素存在其内。不同光合细菌的内膜结构内的捕光色素存在其内。不同光合细菌的内膜结构不一样，有的只是简单地陷入细胞质中；有的则具不

16、一样，有的只是简单地陷入细胞质中；有的则具备复杂的层状排列结构，称为类囊体备复杂的层状排列结构，称为类囊体(thylakoids(thylakoids) )，如蓝细菌的光合作用膜。如蓝细菌的光合作用膜。 3 3非光合作用内膜非光合作用内膜 有些需氧的、氧化无机物和有些需氧的、氧化无机物和一碳化合物的细菌的呼吸酶类位于复杂的内膜系统一碳化合物的细菌的呼吸酶类位于复杂的内膜系统上，这些简单物质氧化时产生的能量低，为了获得上，这些简单物质氧化时产生的能量低，为了获得强呼吸性活性，需要大量内膜以作补偿。强呼吸性活性，需要大量内膜以作补偿。 返回返回1.2 原核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功

17、能1.2.3细胞质和核质细胞质和核质 细菌细胞质膜及其所包裹的全部物细菌细胞质膜及其所包裹的全部物质称为原生质体，其中除核质外的部分质称为原生质体，其中除核质外的部分为细胞质。为细胞质。原生质体的水分含量达原生质体的水分含量达7070以上，其它为核酸、蛋白质、碳水化合以上，其它为核酸、蛋白质、碳水化合物、无机盐离子和许多小分子化合物，物、无机盐离子和许多小分子化合物，构成各种功能的颗粒体和核质区。构成各种功能的颗粒体和核质区。 1.2.3.1核质区和质粒核质区和质粒1.2.3.2核糖体和协助蛋白核糖体和协助蛋白1.2.3.3内含体内含体1.2.3.1核质区和质粒核质区和质粒原核生物没有典型的细

18、胞核，但核质原核生物没有典型的细胞核，但核质( (脱氧核脱氧核糖核酸糖核酸) )相对集中在一定部位，成为核质区或相对集中在一定部位，成为核质区或称为拟核称为拟核(nucleoid(nucleoid) )。它一般是一条很长的。它一般是一条很长的环状双螺旋环状双螺旋dnadna链，又称细菌染色体链，又称细菌染色体(bacterialchromosome(bacterialchromosome) )，是遗传信息的载体。，是遗传信息的载体。 许多细菌细胞中还有染色体以外的许多细菌细胞中还有染色体以外的dnadna分分子，一般以不同大小的环状双螺旋状态存子，一般以不同大小的环状双螺旋状态存在，称为质粒在

19、，称为质粒(plasmids)o(plasmids)o质粒可以独立质粒可以独立进行复制，有的质粒也能整合到染色体上。进行复制，有的质粒也能整合到染色体上。 返回返回1.2.3.2核糖体和协助蛋白核糖体和协助蛋白核蛋白体或核糖体是核糖核蛋白体的简称。在化学成核蛋白体或核糖体是核糖核蛋白体的简称。在化学成分上核糖体的分上核糖体的2 23 3为核糖核酸为核糖核酸( (称称rrnarrna) )，1 13 3为蛋白为蛋白质。它们呈粗糙的球形，大小为质。它们呈粗糙的球形，大小为17nmx20nm17nmx20nm，由两个不，由两个不等的亚单位组成。根据超速离心时的沉降速度，原核等的亚单位组成。根据超速离

20、心时的沉降速度，原核生物含生物含70s70s核糖体。核糖体。 由多肽链折叠形成蛋白质的不同结构并非自发完成的，由多肽链折叠形成蛋白质的不同结构并非自发完成的，新合成的多肽依靠一类特殊的协助蛋白新合成的多肽依靠一类特殊的协助蛋白(chaperons)(chaperons)进进行折叠，它也能纠正错误的折叠以形成天然蛋白。所有行折叠，它也能纠正错误的折叠以形成天然蛋白。所有原核和真核细胞都具有原核和真核细胞都具有 协助蛋白，它们除促进新合成协助蛋白，它们除促进新合成的多肽进行正确折叠外，还有保护细胞免受热损害的作的多肽进行正确折叠外，还有保护细胞免受热损害的作用。用。 返回返回1.2 原核生物细原核

21、生物细胞的结构与功能胞的结构与功能异染颗粒异染颗粒 用染料多色美兰染色，菌体用染料多色美兰染色，菌体部分兰色颗粒红紫色，故称异染颗粒。部分兰色颗粒红紫色，故称异染颗粒。 脂类颗粒脂类颗粒细菌在代谢过程中积累起细菌在代谢过程中积累起来，但不能被细菌作养料。来，但不能被细菌作养料。多糖颗粒多糖颗粒有糖原和淀粉二类，可作为有糖原和淀粉二类，可作为细菌的能量来源。细菌的能量来源。聚聚羟基丁酸羟基丁酸气泡气泡部分细菌具有之，气泡吸收空部分细菌具有之，气泡吸收空气，其中可被细菌利用，气泡并使细菌气，其中可被细菌利用，气泡并使细菌具有浮力，对抗地心引力。具有浮力，对抗地心引力。1.2.3.3内含体内含体下一

22、张下一张1.2 原核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能返回返回1.2 原核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能返回返回1.2 原核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能返回返回1.2 原核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能返回返回1.2 原核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能返回返回1.2 原核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能1.2.4 细菌的特殊结构细菌的特殊结构1.2.4.1 荚膜和粘液层荚膜和粘液层某些细菌细胞壁外的一层较松厚，而且较固定某些细菌细胞壁外的一层较松厚，而且较固定的粘液性物质称之。如果粘液性物质没有明显的粘液性物质称之

23、。如果粘液性物质没有明显的边缘的边缘,则叫则叫粘液层粘液层。如果细菌荚膜连在一起，其中包含有许多细如果细菌荚膜连在一起，其中包含有许多细菌叫菌叫菌胶团菌胶团。成分成分:多糖或多肽多糖或多肽1.2 原核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能功能功能:a.保护作用：保护细菌免受干燥的影保护作用：保护细菌免受干燥的影响，保护不受其它细菌吞噬作用。响，保护不受其它细菌吞噬作用。 b.具荚膜的致病菌毒力强，失去荚膜具荚膜的致病菌毒力强，失去荚膜的致病力下降。的致病力下降。c.提供养料和堆积代谢废物的作用。提供养料和堆积代谢废物的作用。d.是鉴定细菌依据之一。是鉴定细菌依据之一。1.2 原核生物细原

24、核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能1.2 原核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能1.2 原核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能1.2.4.2芽胞和胞囊芽胞和胞囊1.细菌的芽胞细菌的芽胞(sper) 某些细菌生长到一定阶段，在细胞某些细菌生长到一定阶段，在细胞内形成一个圆形、椭圆形或圆柱形的对内形成一个圆形、椭圆形或圆柱形的对不良环境条件具有较强抗性的休眠体叫不良环境条件具有较强抗性的休眠体叫之。细菌的芽胞都生长在细胞内，又称之。细菌的芽胞都生长在细胞内，又称内生孢子内生孢子(endospora), 细菌中只有少数细菌中只有少数几个属具有芽胞。几个属具有芽胞。1.2 原核生

25、物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能1.2 原核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能1.2 原核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能芽胞抗干燥（在干燥下可存活几年、几十芽胞抗干燥（在干燥下可存活几年、几十年），抗紫外线，抗有毒化学物、热、化年），抗紫外线，抗有毒化学物、热、化学药品抵抗力强，能使细菌渡过不良环境。学药品抵抗力强，能使细菌渡过不良环境。一般芽胞能耐高温一般芽胞能耐高温,大多数抗大多数抗8010 以上，以上，如引起人的破伤风杆菌芽胞耐如引起人的破伤风杆菌芽胞耐10060，部分的炭疽杆菌芽胞需进行处理部分的炭疽杆菌芽胞需进行处理140180或或 180 3才能被

26、杀死。才能被杀死。芽胞抗性强的原因：芽胞抗性强的原因：a.含水量低。含水量低。b.有厚而致有厚而致密的壁。密的壁。c.含与抗热性有关的吡啶二酸含与抗热性有关的吡啶二酸(营养营养细胞无细胞无)。d.芽胞内具有抗热性的酶。芽胞内具有抗热性的酶。1.2 原核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能1.2 原核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能 在形成芽胞的过程中，一个在形成芽胞的过程中，一个细菌只能形成一个芽胞，一个细菌只能形成一个芽胞，一个芽胞萌发只能产生一个新菌体。芽胞萌发只能产生一个新菌体。所以芽胞不是细菌的繁殖方式，所以芽胞不是细菌的繁殖方式，而是细菌生活吏中的一个休眠而是细菌

27、生活吏中的一个休眠体。体。1.2 原核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能1.2 原核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能2. 细菌的胞囊细菌的胞囊 由营养细胞缩短变成球菌，表面形由营养细胞缩短变成球菌，表面形成一层厚的孔壁称之。有些细菌产生芽成一层厚的孔壁称之。有些细菌产生芽孢，有些细菌形成另一种休眠细胞叫孢孢，有些细菌形成另一种休眠细胞叫孢囊。一个营养细胞产生一个孢囊，一个囊。一个营养细胞产生一个孢囊，一个孢囊又能产生许多细胞，与芽孢一样具孢囊又能产生许多细胞，与芽孢一样具有抗性，但并不特别抗热，也不完全休有抗性，但并不特别抗热，也不完全休眠。眠。1.2 原核生物细原核生物

28、细胞的结构与功能胞的结构与功能1.2 原核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能3.伴孢晶体伴孢晶体 是某些芽孢杆菌，如苏云金杆菌，是某些芽孢杆菌，如苏云金杆菌，在细胞内产生一种晶体状多肽类内含物在细胞内产生一种晶体状多肽类内含物称之。菱形、方形、或不规则形，一个称之。菱形、方形、或不规则形，一个菌只产生一个伴孢晶体。对人畜无害处菌只产生一个伴孢晶体。对人畜无害处或小害，对鳞翅目昆虫产生毒性的毒性或小害，对鳞翅目昆虫产生毒性的毒性晶体，可以使昆虫肠道穿孔，使昆虫全晶体，可以使昆虫肠道穿孔，使昆虫全身麻痹死亡。身麻痹死亡。1.2 原核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能1.2 原核生物细原核生物细胞的结构与功能胞的结构与功能1.2.4.3鞭毛鞭毛细胞表面鞭状细长的原生质突起（鞭毛不细胞表面鞭状细长的原生质突起（鞭毛不是生命所必须，而是适应的产物）。水生是生命所必须，而是适应的产物）。水生细菌多生细菌多生1至至4根鞭毛，陆生菌多生周毛菌，根鞭毛，陆生菌多生周毛菌，在潮湿下翻滚；大多数球菌不具有鞭毛，在潮湿下翻滚；大多数球菌不具有鞭毛，许多杆菌具有鞭毛，螺旋菌具有或不具有许多杆菌具有鞭毛，螺旋菌具有或不具有鞭毛。鞭毛。成分：蛋白质及少量的多糖，脂类。成分：蛋白质及少量的多糖，脂类。作用：运动器官。作用：运动器官。1