第1讲第1章 微生物的形态和构造

第一讲微生物的形态和构造第一章原核生物的形态、构造和功能根据不同进化水平和性状上区别分类：原核微生物、真核微生物和非细胞微生物根据细菌的形态：球菌：单球菌、双球菌、四联球菌八叠球菌、葡萄球菌等杆菌：梭状、竹节状螺旋菌：螺旋状、弧状细菌的三种基本形态（左为模式图，右为照片）图1-4螺旋菌的形态（左为模式图，右为照片）第一节细胞的形态结构及其功能细菌细胞的一般结构细胞壁的功能：固定细胞壁的外形协助鞭毛运动维持细胞正常分裂阻拦有害物质进入细胞保护细胞免受外力的损伤与细菌的抗原性、致病性，对噬菌体的敏感性密切相关（1）细胞壁细胞壁缺损型细菌L－型细菌：自发缺壁突变型，在固体培养基表面形成“油煎旦”形菌落，细胞膨大，对渗透压十分敏感。念珠状链杆菌原生质体：用溶菌酶或青霉素除尽细胞壁（G+）。球状体：还残余部分细胞壁的原生体（G－）。衣原体、支原体：自然界进化形成。G+细菌与G-细胞壁对比革兰氏阳性菌（G＋）革兰氏阴性菌（G－）G+细菌细胞壁的肽聚糖（金黄色葡萄球菌S.aureus）G+菌和G-菌肽聚糖结构的区别G-菌以E.coil为代表，它的肽聚糖含量占细胞壁的10％，由1-2层网状分子组成，在细胞壁上的厚度仅为2～3nm。G+菌与G-菌肽聚糖的区别：肽尾的第3个氨基酸为内消旋二氨基庚二酸（m-DAP）没有特殊的肽桥，其前后两个单体间的联系仅由甲肽尾的第4个氨基酸——D－丙氨酸的羧基与乙肽尾第3个氨基酸——m-二氨基庚二酸的氨基直接连接而成。S.aureusE.coli革兰氏染色的方法丹麦医生C.Gram于1884年创立主要步骤：初染、媒染、脱色和复染革兰氏染色的机制1983年T.Beveridge证明G+和G-细胞壁化学成分的差异引起脱色能力的不同。1）初染结晶紫与媒染碘液在细菌细胞壁内形成不溶于水的复合物。G＋细胞壁含有多层肽聚糖且交联致密，遇脱色剂乙醇收缩，因此把结晶紫和碘复合物留在细胞壁内，使其呈紫色。2）反之，G-细胞壁肽聚糖层薄且交联度差，并含有类脂，遇乙醇外膜类脂溶解，结晶紫和碘复合物从松散的肽聚糖网状结构中溶出，细胞退成无色。G+细菌细胞壁中的磷壁酸磷壁酸主要成分为甘油磷酸和核糖醇磷酸磷壁酸壁磷壁酸：与肽聚糖分子间发生共价结合。膜磷壁酸：甘油磷酸链分子与细胞膜上的磷脂共价结合。甘油磷壁酸结构磷壁酸的主要功能1.磷壁酸带负电，可吸引Mg2＋等阳离子，以提高细胞膜上一些合成酶的活力。2.能保证G+致病菌与宿主细胞之间的粘连。3.作为某些噬菌体的吸附受体。4.赋于G＋细菌特异的表面抗原。5.调节细胞内自溶素的活力，借以防止细胞因自溶而死亡。贮藏P元素。协助肽聚糖加固细胞壁G－细菌的细胞壁（E.coli）薄、多层、成分复杂、肽聚糖层薄、机械强度弱G-细胞壁外膜（外壁）周质空间脂蛋白、外膜蛋白、孔蛋白脂多糖（LPS）磷脂肽聚糖、水解酶、合成酶和运输蛋白类脂A核心多糖O－特异侧链G-菌脂多糖（LPS）的主要功能1.是G-菌致病物质——内毒素的物质基础。2.与磷壁酸相似，能够吸附Mg2+、Ca2＋等阳离子以提高这些离子在细胞表面的浓度。3.LPS结构的变化，决定了G-菌细胞表面抗原决定簇的多样性。4.是许多噬菌体细胞表面的吸附受体。G-菌细胞壁中嵌入蛋白类型及功能基质蛋白（孔蛋白）：具有分子筛的功能。外膜蛋白：特异性的运送蛋白和受体。脂蛋白：使外膜层与内壁肽聚糖层紧密连接。嵌合在LPS和磷脂层外膜上的蛋白，约20余种：（2）细胞膜与间体细胞膜：是紧贴在细胞壁内侧的一层由磷脂（20％～30％）和蛋白质（50％～70％）组成的柔软、富有弹性的半透性薄膜。液态镶嵌模型（1972）磷脂的分子结构细胞膜的生理功能1.控制细胞内外物质的运输与交换。2.维持细胞内正常渗透压的结构屏障。3.是氧化磷酸化和光合磷酸化的产能基地。4.合成细胞壁LPS、肽聚糖、磷壁酸和荚膜大分子的场所。5.是许多酶和电子传递链组分的所在地。6.是鞭毛着生点，同时可以提供鞭毛运动的能量。间体：由细胞膜内褶而形成的囊状结构，其内充满着层状或管状的泡囊。（3）细胞质及其内含物细胞质：被细胞膜包围的除核区以外的一切半透明、胶体状、颗粒状物质的总称。主要成分：核糖体、储藏物、各种酶、中间代谢物、质粒。少数含有类囊体、羧酶体、气泡和伴孢晶体内含物：指细胞质内一些形状较大的颗粒状构造。细菌细胞的主要内含物①储藏物：按照营养组分不同形成的颗粒。PHB（聚-β-羟丁酸）：生物塑料异染粒：磷源（聚偏磷酸）②

核糖体:由RNA(50％～70%)和蛋白质(30%～50％)组成，每个菌体内所含有的核糖体可多达数万个，其直径为18nm，沉降系数为70S，由50S与30S两个亚基组成。它是蛋白质的合成场所。④羧酶体：存在于化能自养细菌细胞中，含有1，5-二磷酸核酮糖羧化酶，与CO2固定化有关。⑤气泡：存在于光能营养型细菌中，具有调节细胞比重、获取光能、氧和营养物质的作用。蓝细菌细菌细胞的主要内含物③磁小体：存在于趋磁性细菌中，成分Fe3O4。（4）核区核区：原核生物所特有的无核膜包裹、无固定形态的原始细胞核。主要化学成分：环状双链DNA分子。主要功能：负载遗传信息的物质基础。细菌细胞的特殊结构不是所有细菌细胞都具有的构造，称为特殊构造，一般指糖被、鞭毛、菌毛和芽孢等①芽孢：某些细菌在生长发育后期或在极端环境中，形成的一个圆形、椭圆形、壁厚、含水量低、抗逆性强的休眠构造例如：Clostridium（梭菌属）、Bacillus（芽孢杆菌属）产芽孢细菌的主要类型芽孢的构造芽孢形成过程芽孢的萌发过程活化：通过短期加热或用低pH、还原剂的处理引起。出芽：芽孢透性增加，皮层膨胀、溶解和消失；水分进入芽孢核心，合成细胞壁、DNA、RNA和蛋白质，变成营养细胞。生长：开始具有繁殖能力。芽孢耐热机制——渗透调节皮层膨胀学说②糖被糖被：包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的透明胶状物质。（大）荚膜微荚膜粘液层菌胶团（动胶菌属）糖被按厚度不同分为糖被的化学成分及功能糖被的化学成分：多糖、多肽和蛋白质糖被的功能：1.免受干旱、噬菌体、重金属离子和白细胞损伤。2.贮藏养料，以备营养缺乏时用。3.表面附着作用。4.细菌间信息识别作用。5.堆积代谢废物。③鞭毛长在细菌表面的长丝状、波曲状、能运动的蛋白附属物，约为1～10根。鉴别存在鞭毛的方法a.在半固体直立柱中间，用穿刺接种法接种某菌，如果在穿刺线周围有混浊的扩散区，说明该菌有鞭毛。b.根据平板培养基上的菌落形状，如果大、薄且不规则，菌落边缘及不平整，证明有鞭毛。鞭毛的着生方式一端单毛菌：霍乱弧菌一端从毛菌：荧光假单胞菌两端鞭毛菌：红色螺菌周毛菌：E.coli侧生鞭毛菌：反刍月形单胞菌④菌毛和性毛菌毛：纤细、短直、中空，一般存在于G-致病菌中，直接附着