细菌细胞的构造与功能

第一章

原核生物的形态、构造与功能观察方法：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。1959年，J.D.Robertson发展了三明治模型，提出了单位膜模型（unitmembranemodel），并推断所有的生物膜都由蛋白质-脂质-蛋白质的单位膜构成，这一模型得到了X射线衍射分析和电镜观察结果的支持。电镜超薄切片中细胞膜显示的两侧暗色带推测是蛋白质，中间亮带推测是脂双层分子。（二）细胞膜（cellmembrane）

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（1）磷脂在生理温度下，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。（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(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。(3)膜蛋白根据作用

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)

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（J.S.Singer）和尼科尔森（G.L.Nicolson）提出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（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。“间体”仅是电镜制片时因脱水操作而引起的一种赝像二、细菌细胞的构造与功能（三）内膜系统1.间体（mesosome）：间体与青霉素酶分泌、DNA复制、分配及细胞分裂（横隔壁形成）有关。（三）内膜系统（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。二、细菌细胞的构造与功能（３）羧酶体(carboxysome)（三）内膜系统一些自养细菌（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场所二、细菌细胞的构造与功能（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%。（四）细胞质及其内含物1.核糖体（ribosome）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(1)聚-β-羟丁酸(poly-β-hydroxybutyrate,PHB)

细菌特有的一种类脂性