细菌的一般构造

1.3.1

细菌形态结构（一）一、细菌细胞的结构特殊构造：部分细菌具有的或一般细菌在特殊环境下才有的构造一般构造：一般细菌都有的构造细菌细胞的结构细菌细胞的结构(立体图）细菌细胞结构

细胞壁是位于细胞表面，内侧紧贴细胞膜的一层较为坚韧，略具弹性的细胞结构。1.

细胞壁（Cellwall）质壁分离+鉴别性染色细菌超薄切片电镜照片

（示细胞壁与细胞膜）CellwallCellwall分离获得纯细胞壁从酿脓链球菌分离的纯细胞壁电子显微照片1）细胞壁的功能：（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）渗透屏障，阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物质（分子量大于800）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;（4）细菌特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性的物质基础;细菌细胞结构细胞壁的化学组成与结构Ⅰ革兰氏染色法Ⅱ细胞壁的化学组成与结构Ⅲ革兰氏染色的机理2）革兰氏染色与细胞壁：细菌染色法死菌正染色革兰氏染色法抗酸性染色法芽孢染色法姬姆萨染色法鉴别染色法简单染色法活菌负染色：荚膜染色法等（染背景）用美蓝或TTC（氧化三苯基四氮唑）等作活菌染色（eg.酵母染色）细菌细胞结构细菌细胞的复合染色法，丹麦医生C.Gram（革兰）于1884年发明的一种鉴别不同类型细菌的染色方法。（1）革兰氏染色细菌细胞结构1、结晶紫对菌液涂片进行初染;2、用碘溶液进行媒染，染料和细胞间的结合得更牢。3、用乙醇或丙酮进行冲洗脱色。4、用与结晶紫具有不同颜色的碱性染料复染。例如沙黄或番红。革兰氏染色步骤：细菌细胞结构革兰氏染色步骤示意图：甲菌乙菌初染媒染脱色复染碘液乙醇番红结晶紫紫色（G＋）红色（G－）Left:单菌染色结果(G+或G-)Right:混合菌染色结果(G+和G-)细菌细胞结构革兰氏染色结果及细菌分类革兰氏染色阴性细菌细胞结构G+和G-

细胞壁成分的比较成分占细胞壁干重的％革兰氏阳性细菌革兰氏阴性细菌肽聚糖含量很高（30～95）含量很低（5～20）磷壁酸含量较高（<50）0类脂质一般无（<2）含量较高（约20）蛋白质0含量较高G＋G－肽聚糖

胞壁酸

细胞膜

膜蛋白

外膜

孔蛋白

脂类

周质空间

肽聚糖

细菌细胞结构G+和G-

细胞壁结构比较（立体模型）

细菌细胞结构G+和G-

细胞壁结构比较

(平面模型)特点:(1)厚度大(20~80nm);

(2)化学组分简单:一般只含肽聚糖(peptidoglycan)90%和磷壁酸(teichoicacid)10%

。（2）革兰氏阳性细菌的细胞壁细菌细胞结构又称粘肽(mucopeptide)、胞壁质(murein)或粘质复合物(mucocomplex)，是真细菌细胞壁中的特有成分，结合在G+细胞壁上的一种酸性多糖。A、肽聚糖

(peptidoglycan)

肽聚糖肽聚糖四肽尾肽桥N-乙酰葡糖胺N-乙酰胞壁酸厚约20~80nm，由40层左右的网格状分子交织成的网套覆盖在整个细胞上G＋肽聚糖网格状结构

革兰氏阳性细菌细胞壁上的一种酸性多糖，主要分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。磷壁酸壁磷壁酸：膜磷壁酸（脂磷壁酸）：跨越肽聚糖层并与细胞膜相交联的称～。与肽聚糖分子进行共价结合的称～。B、磷壁酸细菌细胞结构由甘油磷酸链分子与细胞膜上的磷脂进行共价结合后形成。其含量与培养条件关系不大。与肽聚糖分子间进行共价结合，含量会随培养基成分而改变，一般占细胞壁重量的10%，有时可接近50%。膜磷壁酸；脂磷壁酸壁磷壁酸磷壁酸种类磷壁酸的主要生理功能：1、通过分子上大量的负电荷浓缩细胞周围的Mg2+，提高细胞膜上需Mg2+的合成酶的活性；2、贮藏磷元素；6、增强某些致病菌对宿主细胞的粘连、避免被白细胞吞噬以及抗补体的作用；5、革兰氏阳性细菌特异表面抗原的物质基础；4、噬菌体的特异性吸附受体；3、能调节细胞内自溶素(autolysin)的活力，防止细胞因自溶而死亡。可作为细菌分类、鉴定的依据分子结构（3）革兰氏阴性细菌的细胞壁细菌细胞结构G＋G－肽聚糖

胞壁酸

细胞膜

膜蛋白

外膜

孔蛋白

脂类

周质空间

肽聚糖

埋藏在外膜层之内，是仅由1~2层肽聚糖网状分子组成的薄层(2~3nm)，含量约占细胞壁总重的10%，故对机械强度的抵抗力较G+细菌弱。A肽聚糖G-CellWallG－肽聚糖网格状结构

G-细菌肽聚糖单体结构与G+细菌基本相同，差别仅在于：①四肽尾的第三个氨基酸分子是内消旋二氨基庚二酸(m-DAP)。（只在原核微生物细胞壁上发现）②没有特殊的肽桥，只形成较为疏稀、机械强度较差的肽聚糖网套。G-CellWall没有特殊的肽桥，只形成较为疏稀、机械强度较差的肽聚糖网套内消旋二氨基庚二酸(m-DAP)大肠杆菌,G-金黄色葡萄球菌,G+

是G-细菌细胞壁所特有的结构，位于G-细菌细胞壁外层，由脂多糖、磷脂和脂蛋白等若干种蛋白质组成的膜，有时也称为外壁。B、外膜

(outermembrane)外膜肽聚糖脂多糖脂蛋白磷脂①脂多糖（lipopolysaccharide,LPS）位于G-细胞壁最外层的一层较厚（8~10nm）的类脂多糖类物质。类脂A核心多糖(corepolysaccharide)O-特异侧链或称O-多糖或O-抗原（O-specificsidechain）脂多糖G-CellWall脂多糖LPS的结构与主要功能LPSO-特异侧链结构的多变，决定了G-细菌细胞表面抗原决定簇的多样性；如：沙门氏菌属(Salmonella)的抗原型多达2107种。这种多变性是革兰氏阴性细菌躲避宿主免疫系统攻击，保持感染成功的重要手段。G-CellWallLPS（核心多糖）负电荷较强，与磷壁酸相似，也有吸附Mg2+、Ca2+（也用来维持LPS自身结构）等阳离子以提高其在细胞表面浓度的作用，对细胞膜结构起稳定作用。G-CellWallLPS（类脂A)是G-细菌致病物质——内毒素的物质基础具有控制某些物质进出细胞的部分选择性屏障功能；许多噬菌体在细胞表面的吸附受体；②外膜蛋白(outermembraneprotein)

嵌合在LPS和磷脂层外膜上的蛋白。有20余种，但多数功能尚不清楚。外膜蛋白脂蛋白（lipoprotein）使外膜层与相连的内壁肽聚糖层紧密连接孔蛋白（porins）非特异性孔蛋白特异性孔蛋白是由三个相同分子量（36000）蛋白亚基组成的一种三聚体跨膜蛋白，中间有一直径约1nm的孔道，通过孔的开、闭，可对进入外膜层的物质进行选择。非特异性孔蛋白特异性孔蛋白可通过分子量小于800~900的任何亲水性分子只容许一种或少数几种相关物质通过，如维生素B12和核苷酸等。孔蛋白（porins）是一种通过共价键使外膜层牢固地连接在肽聚糖内壁层上的蛋白，分子量约为7200。脂蛋白(lipoprotein)内层：脂蛋白

又称壁膜间隙。G+和G-细菌中均有，一般指其细胞壁与细胞膜之间的狭窄空间（宽约12~15nm），呈胶状。C、周质空间周质空间是进出细胞的物质的重要中转站和反应场所在周质空间中，存在着多种周质蛋白（periplasmicproteins）水解酶类合成酶类结合蛋白受体蛋白G-CellWall(4)

革兰氏阳性和阴性细菌的比较革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌G+与G-细菌比较革兰氏染色的原理分析结晶紫初染和碘液媒染后，在细胞壁内形成不溶于水的复合物脱色剂乙醇的处理，因失水使肽聚糖层网孔缩小，染料复合物被截留在细胞壁内，因此G+保持紫色。G-细胞壁成分脂类和蛋白易溶于乙醇，容易被脱色。革兰氏阳性和阴性细菌的比较G－G＋G+与G-细菌比较思考题:*如何证明未知菌的革兰氏染色结果是正确的？

在同一载玻片上两端，分别对已知的革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌和需要鉴定的未知菌进行革兰氏染色；同理，在另一载玻片上两端，分别对已知的革兰氏阴性菌大肠杆菌和需要鉴定的未知菌进行革兰氏染色。以上通过在同一组实验中分别引入的阳性对照和阴性对照，因此可以排除染色可能出现的假阳性和假阴性。在上述实验中比较其中需要鉴定的杆菌与已知对照菌的革兰氏染色结果，即可确定未知菌是革兰氏阳性还是阴性。3）古生菌

又称古菌，是一个在进化途径上很早就与细菌和真核生物相互独立的生物类群，主要包括一些独特生态类型的原核生物。例如：产甲烷菌、嗜极菌嗜极菌Thremoplasma（热原体属）（无细胞壁）极端嗜热菌极端嗜盐菌古生菌细胞壁无细胞壁，如Thermoplasma（热原体属）；含假肽聚糖，如Methanabacterium（甲烷杆菌属）；含多糖，如Methanosarsina（甲烷八叠球菌属）；含糖蛋白或蛋白质。假肽聚糖（pseudopeptidoglycan）N-乙酰葡糖胺N-乙酰塔罗糖胺糖醛酸肽尾：L-Glu、L-Ala和L-Lys3个L型的氨基酸肽桥：L-Glu1个氨基酸β-1,3-糖苷键4）细胞壁缺陷细菌：缺壁细菌人工去壁实验室或宿主体内形成在自然界长期进化中形成缺壁突变——L型细菌

基本去尽—原生质体(G+)部分去除—球状体(G-)支原体CellWallDeficientbacteria（1）L型细菌细菌在某些环境条件下（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变异型。

英国李斯特（Lister）预防研究所首先于1935年发现而得名。CellWallDeficientbacteriaL型细菌特点没有完整而坚韧的细胞壁，细胞呈多形态细胞比较柔软，有些能通过细菌滤器，故又称“滤过型细菌”对渗透敏感，在固体培养基上形成“油煎蛋”似的小菌落（直径在0.1mm左右）CellWallDeficientbacteria（2）原生质体(protoplast)

在人为条件下，用溶菌酶处理或在含青霉素的培养基中培养而抑制新生细胞壁合成，形成的仅由一层细胞膜包裹的，圆球形、对渗透压变化敏感的细胞，一般由G+细菌形成。CellWallDeficientbacteria原生质体特点：对环境条件变化敏感，低渗透压、振荡、离心甚至通气等都易引起其破裂；有的原生质体具有鞭毛，但不能运动，也不被相应噬菌体所感染；在适宜条件（如高渗培养基）可生长繁殖、形成菌落，形成芽孢。及恢复成有细胞壁的正常结构；比正常有细胞壁的细菌更易导入外源遗传物质，是研究遗传规律和进行原生质体育种的良好实验材料；CellWallDeficientbacteria（3）球状体采用上述同样方法，针对革兰氏阴性细菌处理后而获得的残留部分细胞壁（外膜）的球形体。与原生质体相比，它对外界环境具有一定的抗性，可在普通培养基上生长。CellWallDeficientbacteria

这三种缺壁细菌的共同特点是无完整的细胞壁，细胞呈球状，对渗透压极其敏感，革兰氏染色阴性，对相应的噬菌体缺乏敏感性，细胞不能分裂，不能进行正常的鞭毛运动。

除此之外，仍保留着正常细胞所具有的其他正常功能，不同菌种和菌株的原生质体间易发生细胞融合，因而可用于杂交育种；另外原生质体比正常细菌更容易导入外源遗传物质，故有利于遗传学基本原理的研究。（4）支原体（Mycoplasma）

在长期进化过程中形成的、适应自然生活条件的无细胞壁的原核生物（本章第四节）。CellWallDeficientbacteriaQuestion:ThefollowingstatementisTrueorFalse?*所有的细菌都有细胞壁结构！本节要点１．细菌形态；

2.

细菌细胞壁结构：

G+细胞壁结构：肽聚糖+磷壁酸

G-细胞壁结构：肽聚糖+外膜古生菌的细胞壁：假肽聚糖缺壁细菌：无细胞壁1、革兰氏阳性细菌细胞壁的主要成分为——和——，而革兰氏阴性细菌细胞壁的主要