吉林大学食品微生物原核演示文稿

吉林大学食品微生物原核演示文稿当前第1页\共有38页\编于星期五\5点吉林大学食品微生物原核当前第2页\共有38页\编于星期五\5点观察方法：质壁分离后结合鉴别性染色在光学显微镜下观察；原生质体破裂；超薄切片电镜观察；二、细菌细胞的构造与功能（二）细胞膜（cellmembrane）细胞膜是如何被发现的?电镜观察到的细胞质膜，是在上下两暗色层之间夹着一浅色中间层的双层膜结构，这与细胞膜的化学组成有关。当前第3页\共有38页\编于星期五\5点

1.化学组成:磷脂(20%-30%)和蛋白质R基:磷脂酸、磷脂酰甘油、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰胆碱、磷脂酰肌醇等。（1）磷脂当前第4页\共有38页\编于星期五\5点在生理温度下，脂肪酸末端排列成有序的晶态。不饱和脂肪酸双键可导致膜结构变形（流动）。

膜的流动性很大程度上取决于不饱和脂肪酸的结构和相对含量。细胞膜上长链脂肪酸的链长和饱和度因细菌种类和生长温度而异，通常生长温度要求越高的种，其饱和度也越高，反之则低。当前第5页\共有38页\编于星期五\5点（2）甾醇类物质真核生物细胞膜中一般有甾醇，含量占膜中脂质的5%-25%。原核生物细胞膜中一般不含甾醇（支原体例外）。而某些细菌的细胞膜中，含有与固醇类似的五环分子称为类何帕烷（藿烷类化合物，hopanoid），起稳定细胞膜的作用。由磷脂分子形成的双分子膜中加入甾醇类物质可以提高膜的稳定性当前第6页\共有38页\编于星期五\5点(3)膜蛋白

约占细菌细胞膜的75%，比任何一种生物膜都高，而且种类多。--------细胞膜是重要的代谢活动中心。当前第7页\共有38页\编于星期五\5点根据作用

功能蛋白：担负生理机能（转运蛋白、电子传递蛋白、ATP合成酶合成细胞壁及糖被的酶）

结构蛋白：维持膜结构

根据分布整合蛋白（integralprotein）或内嵌蛋白（intrinsic)

周边蛋白（peripheralprotein）或膜外蛋白(extrinsic)

当前第8页\共有38页\编于星期五\5点2.膜的结构模型液态镶嵌模型(fluidmosaicmodel)①膜的主体是磷脂双分子层；②磷脂双分子层具有流动性；③整合蛋白因其表面呈疏水性，故可“溶”于脂质双分子层的疏水性内层中；④周边蛋白表面含有亲水基团，故可通过静电引力与磷脂双分子层表面的极性头相连；⑤磷脂分子间或磷脂与蛋白质分子间无共价结合；⑥磷脂双分子层犹如一“海洋”，周边蛋白可在其上作“漂浮”运动，而整合蛋白则似“冰山”状沉浸在其中作横向移动。1972年，辛格（）和尼科尔森（）提出当前第9页\共有38页\编于星期五\5点

３.细胞膜的生理功能①物质运输，选择性地控制营养物质和代谢产物的运送；②渗透屏障，维持细胞内正常的渗透压；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膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系，是细胞的产能场所；⑤鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位当前第10页\共有38页\编于星期五\5点4.古生菌的细胞膜A、亲水头与疏水尾是通过醚键连接的；B、组成疏水尾的长链烃是异戊二烯的重复单位；C、独特的单分子层膜或单、双分子层混合膜；D、在甘油的3C分子上，可连接多种不同于细菌与真核生物膜的基团；E、细胞质膜上含有多种独特的脂类。当前第11页\共有38页\编于星期五\5点（二）细胞的结构

细胞质膜内褶而形成的泡囊状、管状或层状的构造。多见于革兰氏阳性细菌。（三）内膜系统1.间体（mesosome）：当前第12页\共有38页\编于星期五\5点2.载色体和类囊体绿硫菌科光合细菌的细胞质中，充满以分散状态存在的一系列单层膜组成的囊泡；红硫菌科光合细菌的细胞膜内陷延伸或折叠形成发达的片层状、管状或囊状系统；都是光合细菌进行光合作用的场所蓝细菌细胞中的类囊体，也是一种内膜系统，含有叶绿素等光合色素和电子传递组分，也是光合作用的场所。当前第13页\共有38页\编于星期五\5点３.羧酶体(carboxysome)一些自养细菌（蓝细菌、硝化细菌和硫杆菌）细胞内由单层膜围成的多角形或六角形内含物内含1，5-二磷酸核酮糖羧化酶（卡尔文循环的关键酶）作用：自养细菌固定CO2场所当前第14页\共有38页\编于星期五\5点（四）细胞质及其内含物

细胞质（cytoplasm）是细胞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。含水量约80%。当前第15页\共有38页\编于星期五\5点核糖体(ribosome)：细菌合成蛋白质的场所，由60%的核糖核酸和40%的蛋白质组成。

1.核糖体（ribosome）当前第16页\共有38页\编于星期五\5点2.气泡（gasvocuoles）

气泡的膜只含蛋白质而无磷脂。二种蛋白质相互交连，形成一个坚硬的结构，可耐受一定的压力。膜的外表面亲水，而内侧绝对疏水，故气泡只能透气而不能透过水和溶质。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和营养物质当前第17页\共有38页\编于星期五\5点3.内含物

各种有机或无机物质的颗粒，主要功能是贮存（碳化合物、无机物和能源），也可将分子连接为特定形式降低渗透压。

糖原：大肠杆菌、克雷伯氏菌、芽孢杆菌和蓝细菌等

碳源及能源类聚β-羟丁酸（PHB）：固氮菌、产碱菌和肠杆菌等

硫粒：紫硫细菌、丝硫细菌、贝氏硫杆菌等贮藏物氮源类藻青素：蓝细菌

藻青蛋白：蓝细菌

磷源（异染粒）：迂回螺菌、白喉棒杆菌、结核分枝杆菌当前第18页\共有38页\编于星期五\5点(1)聚-β-羟丁酸(poly-β-hydroxybutyrate,PHB)

细菌特有的一种类脂性质的A.碳源和能源类贮藏物；B.维持胞内中性环境；C.降低胞内渗透压。巨大芽孢杆菌（Bacillusmegaterium）在含乙酸或丁酸的培养基中生长时，细胞内贮藏的PHB可达其干重的60%。

它无毒、可塑、易降解，被认为是生产医用塑料、生物降解塑料的良好原料。当前第19页\共有38页\编于星期五\5点（2）多糖类贮藏物在真细菌中以糖原为多肝糖粒较小，不染色需用电镜观察，用碘液染成红棕色，可在光学显微镜下看到。有的细菌积累淀粉粒，用碘液染成深兰色。当前第20页\共有38页\编于星期五\5点(3)异染粒(metachromaticgranules)，又称迂回体或捩转菌素用兰色染料染色后呈红紫色组成：无机偏磷酸的聚合物（一般在含磷丰富的环境下形成。）功能：磷源和能量可降低胞内渗透压当前第21页\共有38页\编于星期五\5点(4)硫粒（sulfurglobules）

很多光合细菌（紫硫细菌、紫色细菌、绿色细菌和蓝细菌），在进行产能代谢或生物合成时，常涉及对还原性的硫化物（H2S，硫代硫酸盐等）的氧化，所产生的折光性很强的硫粒，可在周质空间或细胞质中积累。功能：

硫元素储藏物

参与产能代谢和生物合成当前第22页\共有38页\编于星期五\5点(5)藻青素（cyanophycin）

氮源贮藏物，同时还兼有贮存能源的作用。通常存在于蓝细菌中。由含精氨酸和天冬氨酸残基（1:1）的分枝多肽所构成，相对分子质量在25000～125000。当前第23页\共有38页\编于星期五\5点(5)磁小体(megnetosome)

趋磁细菌细胞中含有的大小均匀、数目不等的Fe3O4颗粒，外有一层膜包裹。存在：少数水生螺菌属等功能：导向作用。即借鞭毛游向对该菌最有利的泥、水界面微氧环境处生活。实用前景：生产磁性定向药物或抗体，制造生物传感器等。当前第24页\共有38页\编于星期五\5点微生物内含物（储藏物）的特点及生理功能：不同微生物其储藏性内含物不同微生物合理利用营养物质的一种调节方式储藏物以多聚体的形式存在，有利于维持细胞内环境的平衡，避免不适合的pH，渗透压等的危害。储藏物在细菌细胞中大量积累，还可以被人们利用。例如厌气性梭状芽孢杆菌只含PHB，大肠杆菌只储藏糖原，但有些光合细菌二者兼有。当环境中缺乏能源而碳源丰富时，细胞内就储藏较多的碳源类内含物，甚至达到细胞干重的50%，如果把这样的细胞移入有氮的培养基时，这些储藏物将被作为碳源和能源而用于合成反应。例如羟基丁酸分子呈酸性，而当其聚合成聚-β-羟丁酸（

PHB）就成为中性脂肪酸了，这样便能维持细胞内中性环境，避免菌体内酸性增高。当前第25页\共有38页\编于星期五\5点（五）核区（nuclearregionorarea）

1.核染色体当前第26页\共有38页\编于星期五\5点Micrographofabacteriumshowingthenucleoidregion(green)withinthecytoplasmwherethebacterialchromosomeoccurs当前第27页\共有38页\编于星期五\5点

核质特点核区丝状物是由双链、环状的DNA分子折叠缠绕而成。拉直后，其长度比细胞长度大若干倍。丝的长度却是1100～1400微米!可见，细胞内的DNA必然是一种高度折叠缠绕、错综复杂的“超线圈”结构。这对于遗传性状的传递起着重要作用。正常情况下，一个菌体内具体一个核；而细菌处于活跃生长时，由于DNA的复制先于细胞分裂，一个菌体内往往有2-4个核。当前第28页\共有38页\编于星期五\5点二、细菌细胞的构造与功能（五）核区（nuclearregionorarea）

2.质粒当前第29页\共有38页\编于星期五\5点细菌细胞的特殊结构糖被（glycoclyx）鞭毛（flagellum）细胞壁外部特殊结构菌毛（fimbria）芽孢（spore）细胞内特殊结构当前第30页\共有38页\编于星期五\5点（六）芽孢(spore)----细菌的特殊结构之一1.概念

某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体，称为芽孢（偶译“内生孢子”，endospore）。当前第31页\共有38页\编于星期五\5点2.芽孢的特点A.抗逆性强（热、干燥、辐射等）生物界抗逆性最强的生命体。能否消灭芽孢是衡量各种消毒灭菌手段的最重要的指标。C.芽孢是休眠体，不是繁殖体。在适宜的条件下可以重新转变成为营养态细胞B.折光性强，不易着色（芽孢染色法）。当前第32页\共有38页\编于星期五\5点3.形成条件A.菌种的遗传特性；B.所需条件因种而异，即不同细菌形成芽孢有其最适条件（pH、溶氧、温度、营养、离子浓度和种类等）。4.形成芽孢的菌种产芽孢的细菌多为G+杆菌，也有一些球菌主要产芽孢菌：（好气性）芽孢杆菌属（Bacillus）（厌气性）梭菌属(Clostridium)其它少数：芽孢八叠球菌属（球菌）芽孢乳杆菌属脱硫肠状菌属多孢子菌属当前第33页\共有38页\编于星期五\5点5.构造与耐热机制（参见P33图2-27）渗透调节皮层膨胀学说芽孢衣结构致密对多价阳离子和水分的透性很差皮层的离子强度很高，产生极高的渗透压夺取芽孢核心的水分，结果造成皮层的充分膨胀。核心部分的细胞质却变得高度失水，具极强的耐热性。当前第34页\共有38页\编于星期五\5点芽孢抗热性的其它可能原因皮层含高浓度的吡啶二羧酸钙（DPA-Ca），形成耐热凝胶样的物质；存在特殊的小分子酸溶性DNA结合蛋白，对芽孢DNA有稳定作用；含DNA修复酶，可对核心