微生物的细胞结构与功能

微生物的细胞结构与功能第1页/共59页第三章微生物细胞的结构与功能2学时第2页/共59页本章重点：原核微生物的细胞结构与功能，真核微生物的细胞结构与功能。一、原核微生物二、真核微生物第3页/共59页

第一节

原核微生物

一、相关概念：

原核微生物：指一大类细胞核无核膜包裹，只有称作核区(nuclearregion)的裸露DNA的原始单细胞生物，包括真细菌和古生菌两大群。

第4页/共59页第5页/共59页二、细胞壁：

细胞壁（cellwall）:细胞最外的一层厚实坚韧的外被，主要由肽聚糖构成。

1、主要功能：①固定细胞外形和提高机械强度。

②为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需。

③保护细胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物质的损伤。④赋予细菌特定抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。

第6页/共59页2、细胞壁的成分1）革兰氏阳性细菌的细胞壁

由90%肽聚糖和10%磷壁酸构成

肽聚糖又称粘肽(mucopeptide)、胞壁质或粘质复合物(mucocomplex)，是真细菌细胞壁中的特有成分。第7页/共59页磷壁酸：

是结合在革兰氏阳性细菌细胞壁上的一种酸性多糖，有五种类型，主要为甘油磷酸或核糖醇磷酸。

磷壁酸结构第8页/共59页2）、革兰氏阴性细菌的细胞壁

由肽聚糖、外膜、外膜蛋白和周质空间组成

A、肽聚糖

埋藏在外膜层之内，仅1~2层，占细胞壁总重的10%。

B、外膜由脂多糖（LPS）、磷脂和脂蛋白等若干种蛋白质组成。第9页/共59页C、外膜蛋白

指嵌合在LPS和磷脂层外膜上的蛋白。有20余种，其中脂蛋白和孔蛋白研究较为清楚。

D、周质空间

壁膜间隙，呈胶状，存在着多种周质蛋白，包括：水解酶类、合成酶类、

结合蛋白、

受体蛋白。

第10页/共59页第11页/共59页3）、古生菌的细胞壁

在古生菌中，除了热原体属(Thermoplasma)没有细胞壁外，其余都具有与真细菌类似功能的细胞壁，但成分差别甚大。

其细胞壁中没有真正的肽聚糖，而是由多糖（假肽聚糖）、糖蛋白或蛋白质构成。第12页/共59页4）、缺壁细菌

A、L型细菌（L-formofbacteria）B、原生质体（protoplast）C、球状体(sphaeroplast)D、支原体(Mycoplasma)第13页/共59页三、细胞壁以内的构造——原生质体

（一）细胞质膜(cytoplasmicmembrane)

又称质膜(plasmamembrane)、细胞膜(cellmembrane)或内膜(innermembrane)。

厚约7～8nm，由磷脂（占20%～30%）和蛋白质（占50%～70%）组成的双分子层。

第14页/共59页第15页/共59页膜的生理功能

①选择性控制细胞营养物质和代谢产物的运送。②维持细胞内正常渗透压的屏障。

第16页/共59页③合成细胞壁和糖被的各种组分（肽聚糖、磷壁酸、LPS、荚膜多糖等）的重要基地。④细胞的产能场所。⑤是鞭毛的着生部位和鞭毛旋转的供能部位。第17页/共59页间体（mesosome）

是一种由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。第18页/共59页（二）细胞质和内含物

细胞质（cytoplasm）：质膜包围的除核区外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。

主要成分：为核糖体、贮藏物、多种酶类和中间代谢物、质粒、各种营养物和大分子的单体等。

内含物(inclusionbody)：细胞质内形状较大的颗粒状构造物。第19页/共59页1、贮藏物(reservematerials)（p49）是一类由不同化学成分累积而成的不溶性沉淀颗粒，主要功能是贮存营养物。第20页/共59页Polyhydroxybutyricacid(PHB)Polyphosphategranule

inabacterialcell第21页/共59页Thesulfurglobulesinsidethecellsofpurplesulfurbacterium第22页/共59页2、磁小体(megnetosome)

1975年勃莱克摩(R.P.Blakemore)在一种称为折叠螺旋体

的趋磁细菌中发现。

成分：Fe3O4，外有一层磷脂、蛋白或糖蛋白膜包裹，是单磁晶体。功能：导向作用，即借鞭毛游向对该菌最有利环境处生活。

应用：生产磁性定向药物或抗体，以及制造生物传感器等。第23页/共59页abc第24页/共59页3、羧酶体(carboxysome)

又称羧化体，是存在于一些自养细菌细胞内的多角形或六角形内含物。约10nm，内含1,5-二磷酸核酮糖羧化酶，在自养细菌的CO2固定中起着关键作用。第25页/共59页4、气泡（gasvocuoles）

存在于许多光合营养型、无鞭毛运动的水生细菌中。

功能：调节细胞比重以使细胞漂浮在最适水层中获取光能、O2和营养物质。Gasvacuoles(blue)andstoragegranules(red)inthecyanobacteriumMicrocystis第26页/共59页（三）、核区（nuclearregionorarea）

无核膜结构、无固定形态的原始细胞核，称核质体(nuclearbody)、原核

、拟核(nucleoid)。

它是一个大型环状双链DNA分子。第27页/共59页ElectronmicrographofanisolatednucleoidreleasedfromE.coli.第28页/共59页（四）、特殊的休眠构造——芽孢

1、概念2、产芽孢细菌的种类

3、芽孢的构造

第29页/共59页四、细胞壁以外的构造

1、糖被(glycocalyx)

第30页/共59页细菌荚膜主要成分：多糖、多肽或蛋白质。第31页/共59页荚膜的功能：①保护作用②贮藏养料

③作为透性屏障或（和）离子交换系统

④表面附着作用

⑤细菌间的信息识别作用⑥堆积代谢废物第32页/共59页2、鞭毛(flagellum,复flagella)

第33页/共59页A、判断有无鞭毛的方法：1）用电子显微镜

2）特殊的鞭毛染色法后用光学显微镜观察3）悬滴标本法4）半固体穿刺法5）根据菌落外形

第34页/共59页B、鞭毛的功能:

运动第35页/共59页C、鞭毛着生方式：单端鞭毛

、端生丛毛、两端鞭毛

和周生鞭毛。a,monotrichousb,amphitrichousc,lophotrichousd,peritrichous第36页/共59页3、菌毛(fimbria，复数fimbriae)

是一种长在细菌体表的蛋白质类附属物，具有使菌体附着于物体表面的功能。

第37页/共59页4、性毛(pili,单数pilus)

又称性菌毛(sex-pili或F-pili)，构造和成分与菌毛相同，但比菌毛长，数量仅一至少数几根。

有的性毛还是RNA噬菌体的特异性吸附受体

Fpilus第38页/共59页第二节真核微生物

第39页/共59页第40页/共59页第41页/共59页一、细胞壁

真菌的细胞壁

主要成分是多糖，另有少量的蛋白质和脂类。

其细胞壁成分的差异变化：低等真菌：纤维素为主酵母菌：葡聚糖为主高等陆生真菌：几丁质为主第42页/共59页二、鞭毛与纤毛

具有鞭毛的真核微生物：

鞭毛纲的原生动物。

藻类

低等水生真菌的游动孢子或配子等。第43页/共59页具有纤毛的真核微生物：纤毛纲

的各种原生动物，例如常见的草履虫。第44页/共59页三、细胞质膜

与原核的细胞膜的区别（p67）四、细胞核

构成：核被膜、染色质、核仁和核基质等第45页/共59页1、核被膜(nuclearenvelope)

由核膜和核纤层(nuclearlamina)两部分所组成，有许多核孔。

第46页/共59页2、染色质(chromatin)

由DNA、组蛋白、其他蛋白和少量RNA组成的一种线形复合构造，基本单位是核小体。因可被苏木精等碱性染料染色，故名染色质。

第47页/共59页3、核仁(nucleolus)

指细胞核中一个没有膜包裹的圆形或椭圆形小体。它依附于染色体的一定位置上。每个核内有一至数个。富含蛋白质和RNA。功能：合成rRNA（核糖体RNA）和装配核糖体的部位。第48页/共59页4、核基质(nuclearmatrix)

是充满于细胞核空间由蛋白纤维组成的网状结构，具有支撑细胞核和提供染色质附着点的功能。五、细胞质和细胞器

细胞质的组成：细胞基质、细胞骨架和各种细胞器。第49页/共59页

1、细胞基质和细胞骨架

细胞基质：除可分辨的细胞器以外的胶体状溶液。

细胞骨架(cytoskeleton)：是由微管、肌动蛋白丝和中间丝三种蛋白质纤维构成的细胞支架。第50页/共59页2、内质网和核糖体

糙面内质网(roughER)：膜上有核糖体颗粒，具有合成和运送胞外分泌蛋白的功能。

光面内质网(smoothER)：膜上无核糖体，与脂类代谢和钙代谢等密切相关。

核糖体(ribosomes)：又称核蛋白体，具有蛋白质合成功能。第51页/共59页3、高尔基体(Golgiapparatus,Golgibody)

1）形成糖蛋白和脂蛋白。2）对合成新细胞壁和质膜提供原材料。第52页/共59页4、溶酶体(lysosome)

是一种由单层膜包裹、内含多种酸性水解酶的囊泡状细胞器。溶酶体形成和功能的示意图第53页/共59页5、微体(microbody)

是单层膜包裹的球形细胞器，内中所含的酶与溶酶体不同。1）过氧化物酶体(peroxisome)。2）乙醛酸循环体(glyoxisome)：主要存在于植物细胞中，其功能是使细胞中的脂类转化为糖类。

第54页/共59页6、线粒体(mitochondria)

第55页/共59页7、叶绿体（chloroplast）

第56页/共59页8、其他细胞器

（1）液泡（vacuole）：

主要含有碱性氨基酸，以及蛋白酶、酸性和碱性磷酸酯酶、纤维素酶和核酸酶等各种酶类。

功能：维持细胞渗透压、贮存营养物、