微生物细胞的结构与功能
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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。
微生物的结构和功能微生物是一类极其微小的单细胞或多细胞生物,常见于各种环境中,包括水体、土壤、食品以及动植物体内等。
微生物的种类繁多,包括细菌、病毒、真菌、藻类等,阅读此文,我们将对微生物的结构和功能有一个全面的了解。
微生物的结构微生物的结构即将微生物各组成部分进行分解和描述。
微生物可以分为细菌、病毒、真菌、藻类等不同的类别,每种微生物的结构也各不相同。
1. 细菌的结构细菌是单细胞的微生物,一般由细胞壁、细胞膜、胞质、核糖体等组成。
其中细菌细胞壁是细菌独有的组成部分,分为革兰氏阳性和革兰氏阴性两种类型,其主要成分是多糖和肽类物质。
细菌细胞膜负责细胞内外环境的物质交换,是细胞内积累物质的主要区域,其内部含有许多蛋白质和脂质。
细菌胞质则是细菌的细胞内部主要功能区,也是细菌内部的主要代谢处所,其中含有许多基因和酶类物质。
2. 病毒的结构病毒不是真正的细胞,没有细胞结构和基因组,它是由蛋白质和核酸组成的粒子。
病毒的结构分为四部分,分别是外壳、内壳、膜和核酸。
外壳是由蛋白质构成,负责保护病毒内核酸免受物理和化学攻击,同时也是病毒对宿主细胞的侵染方式的重要组成部分。
内壳是维持病毒核酸完整的重要结构,一般由蛋白质组成,同时内壳的构成也很复杂,其公认的大约由五至八种不同蛋白质构成。
病毒膜负责将病毒存储在病原体之间并启动病毒的侵染过程。
核酸则是病毒传输的基本遗传物质,通常由单链或双链核酸组成。
3. 真菌的结构真菌由细胞膜、细胞壁、核酸和原生质体组成。
真菌的细胞膜的含脂质量高于其他微生物,其中含有能够与胞外环境相互作用的物质。
在真菌细胞壁中,其主要构成物质为葡聚糖,其含量达到菌体干重的一半以上。
真菌的核酸是其生存的基本机器,可以负责各种基因转录和翻译。
真菌中的原生质体则主要承担代谢活动,其中含有不同的细胞器和酶,包括线粒体、内质网、核糖体、溶酶体等等。
4. 藻类的结构藻类是一类植物,分为单细胞和多细胞生物。
藻类的结构主要由细胞壁、细胞膜和细胞核组成。
微生物细胞壁结构及其生物学功能分析微生物,是指尺寸较小、单细胞或多细胞,能够在自然环境中独立生存和繁殖的微生物体,主要包括细菌、真菌、病毒、原生动物、藻类等。
众所周知,微生物是自然界中不可或缺的生物类群之一,其功能广泛,包括维持自然界的生态平衡、参与土壤、水体和大气的营养转化,以及对人类的医疗、生物技术等方面的贡献都不可忽视。
而微生物体内的细胞壁结构,则是掌握微生物特点的重要内容之一。
一、微生物细胞壁的作用细胞壁是细胞的主要保护屏障,细菌、真菌、藻类等微生物所具有的细胞壁结构,对于其功能起到举足轻重的影响。
1. 保护细胞:微生物外部环境易受到干扰和变化的影响,细胞壁对微生物保护作用非常重要。
例如在细胞壁结构不完好或缺少时,微生物对抗环境因素就会受到大大的限制,包括大量死亡和繁殖受阻,因此细胞壁对于微生物的保护非常重要;2. 维持细胞型态:细胞壁具有机械稳定性,能够保持和固定微生物的细胞形态和细胞大小,从而对细胞的生物学特性产生影响,如细胞传递信号、合成代谢物等,使细胞有很好的功能表现;3. 参与代谢:微生物细胞壁是很重要的能量贮备处所,含有的可溶性糖、氨基酸等物质,是细胞代谢中的重要物质来源,也能够在细胞外分泌,环境有调节作用;4. 呈现抗原:细菌表面具有一系列的抗原决定簇,其有利于细菌从宿主中逃脱,减小免疫攻击等,保障其合法存在。
二、不同微生物体细胞壁形态及结构差异1. 细菌细胞壁细菌是微生物体中细胞壁最为简单的一类,其细胞壁结构主要由多糖、蛋白质(特别是附着的或可变异的表面抗原)以及一些小分子物质构成。
细菌细胞壁可分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌,两者的结构和组成成分均有差异。
革兰氏阳性菌:细胞壁外表面有较厚的多糖层,其内层则由厚的一层肽聚糖组成,聚糖的交错成分是乙酰葡萄糖醛酸多聚糖,呈现搅拌性质。
革兰氏阴性菌:细胞壁为较厚的两层结构,主要由外层的唾液酸、多糖和脂多糖组成,内层的肽聚糖和交错层主要是残基(L-乳糖、L-脯氨酸)。
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。