第三章__微生物细胞的结构与功能

第三章微生物细胞的结构与功能第一节原核微生物一大类细胞微小、细胞核无核膜包裹的原始单细胞生物。

与真核微生物的区别：基因组由无核膜包裹的双链环状DNA组成；缺乏由单位膜分割包围的细胞器；核糖体为70S。

原核微生物分为：细菌域：细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体、衣原体。

共同点：细胞壁含肽聚糖；细胞膜含有由酯键连接的脂质，DNA一般无内含子。

古生菌域。

一、细胞壁位于细胞最外的一层厚实、坚韧的外被，主要由肽聚糖构成。

主要功能：固定细胞外形和提高机械强度，免受外力损伤；为细胞的生长、分裂、鞭毛运动所需；阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物质进入细胞，保护细胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物质的损伤；赋予细胞特定抗原性、致病性、对抗生素和噬菌体的敏感性。

1、革兰氏阳性菌的细胞壁厚度大、化学组分简单。

90%肽聚糖、10%磷壁酸。

（1）肽聚糖（粘肽、胞壁质、粘质复合物）由肽和聚糖两部分组成，肽有四肽尾和肽桥，聚糖由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸相互间隔连接而成，呈长链骨架状。

1)双糖单位由N-乙酰葡糖胺通过β-1,4-糖苷键与N-乙酰胞壁酸相连。

β-1,4-糖苷键容易被溶菌酶水解。

2)四肽尾或四肽侧链由4个氨基酸分子按L型与D型交替方式连接而成。

L-Ala D-Glu L-Lys D-Ala3)肽桥或肽间桥肽聚糖的多样性主要变化发生在肽桥上。

（2）磷壁酸酸性多糖，主要成分甘油磷酸或核糖醇磷酸。

分类：壁磷壁酸，与肽聚糖分子间进行共价结合。

膜磷壁酸，由甘油磷酸链分子与细胞膜上的磷脂进行共价结合。

主要生理功能：其磷酸分子较多负电荷可提高周围Mg2+浓度，可保证一些需要Mg2+的合成酶提高活性；储藏磷元素；增强某些致病菌对宿主细胞的粘连、避免被白细胞吞噬和补抗体作用；特定抗原；作为噬菌体特异性吸附受体；调节自溶素的活力，借以防止细胞因自溶而死亡。

2、革兰氏阴性菌细胞壁（1）肽聚糖与革兰氏阳性菌的差别：四肽尾的第三个氨基酸不是L-Lys，而是m-DAP；没有特殊的肽桥，两个单体间只通过甲四肽尾的第四个氨基酸D-Ala的羧基与乙四肽尾的第三个氨基酸m-DAP的氨基直接相连。

第三章: 微生物细胞的结构和功能1.概述原核微生物分为: 细菌和古生菌. 真核微生物分为:真菌,原生动物,微藻类三域系统:细菌,古生菌,真核生物.原核微生物和真核微生物的主要区别:1.基因组由无核膜包裹的双链环状DNA组成。

2.缺乏由单位膜分割，包围的细胞器。

3.核糖体为70S型。

2．原核微生物原核微生物的构造可分为一般构造（一般都具有的）和特殊构造（部分种类或特定环境下才形成的）。

A.原核微生物的细胞壁细胞壁是位于细胞最外层厚实，坚韧的外被，主要由肽聚糖构成，有固定细胞外型和保护细胞等多种生理功能。

通过染色，质壁分离，电子显微镜观察超薄切片，光学显微镜观察原生质体等方法可证实细胞壁的存在。

细胞壁的主要功能有：1。

固定细胞外型和提高机械强度，使其免受渗透压等外力的损伤。

2。

为细胞的生长，分裂和鞭毛运动所必需。

3。

阻拦酶蛋白和抗生素等大分子进入细胞，保护免受溶菌酶，消化酶和青霉素等有害物质的损伤。

4。

赋予细胞具有特定的抗原性，致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。

革兰氏染色的基本原理：革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌主要由于其细胞壁化学成分不同而引起的脱色能力不同。

革兰氏阳性菌细胞壁较厚，肽聚糖网层次多交联致密，染色后进行脱色处理，因失水反而使网孔缩小，再加上其不含脂类，故乙醇处理不会溶出缝隙，能把结晶紫和碘复合物留在壁能成紫色。

革兰氏阴性菌细胞壁薄，脂含量高，肽聚糖层薄交联差，遇脱色剂后外膜溶解，结晶紫碘复合物溶出，格兰氏阳性菌的细胞壁: (金黄色葡萄球菌)特点: 厚度大,化学组成简单,90%肽聚糖和10%磷壁酸成分与作用:1.肽聚糖: 是真细菌特有成分，典型的肽聚糖层厚约20~80nm，由25~40层左右的网格状分子交织成的网套覆盖在整个细胞上。

肽聚糖分子是由肽和聚糖2部分组成，其中的肽有四肽尾和肽桥2种，聚糖则由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸相互间隔连接而成（β-1，4-糖苷键）。

作用：构成骨架，起支持和保护作用。

第三章：微生物细胞的结构与功能-原核生物一．是非判断：1．真细菌包括普通细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣原体等。

2．杆状细菌的细胞直径比较稳定，与排列方式和长度一起可作为分类鉴定的依据。

3．受到菌龄的影响，幼龄细菌一般比成熟的或老龄的细菌小。

4．在原核细胞的周质空间中，存在着多种周质蛋白，被誉为“酶口袋”。

5．溶菌酶可用于细菌、酵母和霉菌的原生质体的制备。

6．微生物细胞内的储存物中，异染粒是β－羟基丁酸聚合物。

7．原核生物与真核生物细胞膜组分的主要差别是前者无甾醇。

8．根瘤菌的类菌体不仅具有固氮能力，还具有繁殖功能。

9．古生菌的细胞壁均为假肽聚糖构成。

10．细菌细胞膜不含甾醇类物质，而真菌细胞膜含有甾醇类物质。

11．只有分枝杆菌才具有抗酸染色的特性。

12．肽聚糖的基本组成单位包括双糖单位、四肽尾和五肽桥。

13．间体为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，多见于革兰氏阳性细菌。

14．原核生物的细胞质含水约80%，处于一种流动状态。

15．原核生物细胞中气泡的膜也是磷脂双份子层结构，可耐受一定的压力。

16．产芽孢的细菌多为杆菌，也有一些球菌。

芽孢的有无、形态、大小和着生位置是细菌分类和鉴定中的重要指标。

17．革兰氏阴性细菌细胞壁中的脂多糖是细菌外毒素的物质基础。

18．细菌的内毒素就是指革兰氏阴性细菌细胞壁中的脂多糖中的类脂A。

19．磷壁酸是革兰氏阳性细菌细胞壁中特有的酸性多糖。

20．抗酸细菌是一类细胞壁中含有大量分枝菌酸等蜡质的特殊革兰氏阳性菌。

21．古生菌的细胞膜中存在着独特的单分子层膜和单双分子层混合的膜结构。

22．由于革兰氏阴性菌细胞外有外膜层的保护，因此对青霉素和溶菌酶不敏感。

23．芽孢在普通条件下可保存几年或几十年的生命力，因此是抗逆性最强的休眠体。

24．羧酶体是自养微生物细胞质内常见的内含物。

25．抗酸性细胞本身不易被革兰氏染色，碱性酒精脱去细胞壁中的“蜡质”组分后，细胞会变成非抗酸性，革兰氏染色阴性。

第三章微生物的结构与功能（2）磷壁酸磷壁酸分子是G细菌细胞壁上特有的化学成分，是一种酸性多糖。

壁磷壁酸，它与肽聚糖分子间进行结合，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%。

用稀酸或稀碱可以提取。

跨越肽聚糖层并与细胞膜相交联的膜磷壁酸（又称脂磷壁酸），由甘油磷壁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。

可用45%热酚水提取，也可以用热水从脱脂的冻干细菌中提取。

磷壁酸的主要生理功能：细胞壁形成负电荷环境，增强细胞膜对二价阳离子的吸收；贮藏磷元素；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；革兰氏阳性细菌特异表面抗原的物质基础；噬菌体的特异性吸附受体；能调节细胞内自溶素（autolyin）的活力，防止细胞因自溶而死亡。

G菌的细胞壁：1.G菌厚肽聚糖三维网状结构（钢筋），磷壁酸填充网孔（水泥），高强度钢性结构。

2.保护细菌细胞、维持形状。

磷壁酸吸附阳离子。

磷壁酸抗原性。

3.肽聚糖、胞壁酸、D型氨基酸是真菌细胞壁中特有组分。

特点：壁薄，分两层，组成复杂（1）内壁层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革兰氏阳性菌弱。

尾肽不经肽桥而直接交联，交联度低、网孔大。

不含磷壁酸。

（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。

内消旋而氨基庚二酸（m-DAP）（只在原核微生物细胞壁上发现））（2）外膜（outermembrane）位于G细胞壁外层，由脂多糖、磷脂组成双分子层，类似细胞膜，故称外膜。

孔蛋白、膜蛋白、脂蛋白嵌入其中。

脂多糖（Lipopolyaccharide，LPS）分子结构：O-特异侧链，由4个已糖组成重复单位。

核心多糖，5个已糖组成外核心区，3个Hep，3个KDO组成内核心区。

类脂A（lipidA）：2个葡萄糖胺（GlcN），每个又与3个脂肪酸和磷酸或焦磷酸相连。

微生物学教案第三章微生物细胞的结构与功能微生物细胞的结构与功能在有细胞构造的微生物中，按其细胞，尤其是细胞核的构造和进化水平上的差别，可把它们分为原核微生物和真核微生物两个大类。

近年来正在越来越深入研究的古细菌（archaebacteria）或古生菌（archaea），尽管其在进化谱系上与真细菌（eubacteria）和真核生物相互并列，但其在细胞构造上却与真细菌较为接近，同属于原核生物。

因此，有关古生菌细胞构造和功能的内容，拟放在原核微生物一节中加以讨论。

第一节原核微生物原核微生物是指一大类细胞核无核膜包裹，只有称作核区(nuclear region)的裸露DNA的原始单细胞生物，包括真细菌和古生菌两大群。

真细菌的细胞膜含由酯键连接的脂类，细胞壁中含特有的肽聚糖（无壁的枝原体除外），DNA中一般没有内含子（但近年来也有例外的发现）。

细菌、放线菌、蓝细菌、枝原体、立克次氏体和衣原体等都属于真细菌。

以下就以最常见的细菌作主要代表详细阐述原核生物细胞的各部分构造和功能。

细菌细胞的模式构造见图3-1。

其中把一般细菌都有的构造称一般构造，而把部分细菌具有的或一般细菌在特殊环境下才有的构造称为特殊构造。

图3-1 细菌细胞构造模式图一、细胞壁细胞壁（cell wall）是位于细胞最外的一层厚实、坚韧的外被，主要由肽聚糖构成，有固定细胞外形和保护细胞等多种生理功能。

通过染色、质壁分离（plasmolysis）或制成原生质体后再在光学显微镜下观察，可证实细胞壁的存在；用电子显微镜观察细菌超薄切片等方法，更可确证细胞壁的存在。

细胞壁的主要功能有：①固定细胞外形和提高机械强度，从而使其免受渗透压等外力的损伤。

例如，有报道说大肠杆菌（Escherichia coli）的膨压(turgor)可达2微生物细胞的结构与功能个大气压（相当于汽车内胎的压力）；②为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需。

失去了细胞壁的原生质体，也就丧失了这些重要功能；③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赋予细菌具有特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。

第3章微生物细胞的结构与功能重点、难点剖析1．G+和G-细菌肽聚糖单体的比较(表3—1)。

肽聚糖单体是组成细菌细胞壁中特有成份——肽聚糖网套的基础，G+和G-菌肽聚糖单体的构造大体相同，仅在四肽尾的第三个氨基酸残基和肽桥的有无上有明显不同。

项目G+ G-聚糖链—（G+M）n——（G+M）n—肽链四肽尾L-AlaD-GluL-lysD-AlaL-AlaD-Glum-DAPD-Ala肽桥—（Gly）5—无注：G：N—乙酰葡糖胺，M：N-乙酰胞壁酸，m-DAP：内消旋二氨基庚二酸2．G-细菌细胞壁的脂多糖构造。

脂多糖(LPS)是位于革兰氏阳性细菌细胞壁最外层的一种较厚的类脂多糖类物质，由类脂A、核心多糖和O—特异侧链3部份组成。

其中的类脂A 是革兰氏阴性细菌致病物质内毒素的物质基础。

脂多糖的分子构造可见图3—1和表解。

类脂A：2个N-乙酰葡糖胺和5个不同的长链饱和脂肪酸内核心区：3个2—酮—3—脱氧辛糖酸(KDO)LPS 核心多糖3个L-甘油-D—甘露庚糖(Hep)外核心区：5个己糖(Hex)，包括葡糖胺、半乳糖、葡萄糖O -特异侧链；多个4Hex 单位，内含葡萄糖、半乳糖、鼠李糖、甘露糖，和阿比可糖(Abq)、大肠杆菌糖(colitose)、副伤寒菌糖(paratose)或泰威糖(Lyvelose)等。

3．缺壁细菌。

细胞壁是维持细菌正常形态和爱惜它们免遭不利环境条件损伤的大体构造但在自然和人为培育条件下，也可因自然进化、自发突变或人为去除等方式而形成缺壁细菌。

现将4类缺壁细菌的要紧特点列在表3—2中。

·待细胞壁再生后恢复其繁衍能力4．细菌的内含物。

位于细菌细胞质内，呈颗粒状或泡囊状的构造称内含物。

4种要紧内含物的特点可见表3—305．细菌芽孢的构造和功能。

芽孢是某些细菌在其生活史后期的细胞内形成的一个抗逆性极强的休眠体。

圆形或椭圆形，厚壁，含水量低，对热、辐射和化学药物有很强的抗性。

因每一营养细胞仅形成一个芽孢，故芽孢无繁衍功能。

第三章真菌的细胞形态、结构与功能第一节真核微生物的细胞结构真核微生物：细胞核具有核膜；能进行有丝分裂；细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等细胞器的微小生物。

一、真核细胞与原核细胞的比较（p53表3-3）二、真菌是一类低等真核生物，特点：（1）细胞质中含有线粒体但没有叶绿体，不进行光合作用，无根、茎、叶的分化；（2）一般具发达的菌丝体；（3）细胞壁多数含几丁质；（4）营养方式为化能有机营养（异养吸收型）、好氧；（5）以产生有性孢子和无性孢子二种形式进行繁殖；（6）陆生性较强；三、真核微生物的主要类群霉菌（丝状真菌）真菌（门）酵母菌（单细胞真菌）菌物界（广义的真菌）覃菌（大型真菌）粘菌（门）假菌（门）植物界：单细胞藻类动物界：原生动物四、真核细胞质中的细胞器 P42微体（microbody）:避免细胞遭受过氧化氢的毒害，同时具有氧化分解脂肪酸的功能等。

壳质体（chitosome）：其功能和真菌菌丝的细胞壁合成和生长延伸有关。

膜边体（lomasome）：其功能可能与细胞壁的形成有关氢化酶体（hydrogenosome）：氢化酶体内含氢化酶、铁氧还蛋白、氧化还原酶和丙酮酸等。

其功能是为细胞运动提供能量。

伏鲁宁体（woronin body）：伏鲁宁体一般与丝状真菌菌丝中隔膜孔相关联，具有塞子的功能，当菌丝受伤后，它可以堵塞隔膜孔而防止原生质流失，正常情况下可以调节两个相邻细胞间细胞质的流动。

其组成成分目前还不十分清楚。

第二节酵母菌（yeast）定义：泛指能发酵糖类并以芽殖或裂殖方式进行无性繁殖的一类单细胞真菌。

该术语无分类学意义。

在分类学上归属于：子囊菌亚门，半知菌亚门分布及与人类的关系：（1）多分布在含糖的偏酸性环境，也称为“糖菌”。

（2）在发酵工业具重要作用（酿酒，乙醇，甘油，石油脱蜡，单细胞蛋白（SCP），酵母片，提取核酸、麦角甾醇、辅酶A、细胞色素C、核黄素等）。

单细胞蛋白（single cell protein，缩写SCP）：一般指来自各类微生物的蛋白，可饲用、药用或食用。