《微生物学原核》PPT课件.ppt

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1、第一章第一章 原核微生物的形态、原核微生物的形态、构造和功能构造和功能吕杰吕杰 科技大厦西配楼科技大厦西配楼212Email:原核生物（原核生物（prokaryotes）v指一大类细胞核无核膜包裹，只存在称作核区的裸露指一大类细胞核无核膜包裹，只存在称作核区的裸露DNA的原始单细胞生物，包括真细菌（的原始单细胞生物，包括真细菌（eubacteria）和古菌（和古菌（archaea）两大类。广义的细菌。）两大类。广义的细菌。v原核生物包括细菌、放线菌、立克次氏体，支原体、原核生物包括细菌、放线菌、立克次氏体，支原体、衣原体及蓝细菌。衣原体及蓝细菌。v原核原核：没有完整的细胞核，只是一个拟核（明：

2、没有完整的细胞核，只是一个拟核（明显核区），无核膜、核仁，无分化的细胞器，显核区），无核膜、核仁，无分化的细胞器，不进行有丝分裂。不进行有丝分裂。v真核真核：有完整的核，有核膜、核仁，有分化的：有完整的核，有核膜、核仁，有分化的细胞器，进行有丝分裂。细胞器，进行有丝分裂。原核微生物的类群原核微生物的类群 光能：蓝细菌“三菌”化能：细菌 放线菌“三体”人工培养基：支原体 专门寄生：立克次氏体 衣原体第一节第一节 细菌细菌v概述概述v细菌细胞（个体）的形态构造及其功能细菌细胞（个体）的形态构造及其功能v细菌的群体形态细菌的群体形态细菌（细菌（Bacteria）的形态构造及其功能的形态构造及其功能（

3、一）形态和染色（一）形态和染色1、细菌的个体形态、细菌的个体形态2、细菌的大小、细菌的大小3、细菌的染色、细菌的染色（二）（二）细菌的细胞结构细菌的细胞结构1、一般结构、一般结构2、特殊构造、特殊构造（三）细菌的繁殖（三）细菌的繁殖概述概述1、细菌（、细菌（bacteria）指真细菌。一类细胞细短（指真细菌。一类细胞细短（约约0.5m，长度约，长度约0.55m）、结构简单、细胞壁坚韧、多以二分裂方式繁）、结构简单、细胞壁坚韧、多以二分裂方式繁殖和水生性较强的原核生物。殖和水生性较强的原核生物。2、细菌在自然界的分布、细菌在自然界的分布 细菌是微生物的一大类群，在自然界分布广、种类多。细菌是微生

4、物的一大类群，在自然界分布广、种类多。到处寄生和腐生，尤其温暖潮湿、富含有机物的地方。到处寄生和腐生，尤其温暖潮湿、富含有机物的地方。大量细菌活动、生长繁殖形成肉眼可见菌落、菌苔，大量细菌活动、生长繁殖形成肉眼可见菌落、菌苔，粘稠，具臭、酸败等气味；液体中生长会使液体变混粘稠，具臭、酸败等气味；液体中生长会使液体变混浊、或产生沉淀、或液面漂浮白色气沫。浊、或产生沉淀、或液面漂浮白色气沫。头发和手指上的细菌头发和手指上的细菌3、细菌与人类的关系、细菌与人类的关系与人类生产生活关系十分密切，有害也有利。与人类生产生活关系十分密切，有害也有利。（1）害：）害：人和动、植物多种传染病的病原微生物，人和

5、动、植物多种传染病的病原微生物，引起食品、工农业产品腐烂变质。引起食品、工农业产品腐烂变质。（2）利：）利：是微生物学的主要研究对象，并被广泛应是微生物学的主要研究对象，并被广泛应用于食品生产、工业（化工、石油开采、冶金）、用于食品生产、工业（化工、石油开采、冶金）、农业（杀虫剂、细菌肥料、沼气发酵、饲料青贮）、农业（杀虫剂、细菌肥料、沼气发酵、饲料青贮）、医学（抗生素、菌苗、类毒素、代血浆、医用酶类）医学（抗生素、菌苗、类毒素、代血浆、医用酶类）、环境保护（三废处理）、环境监测（气象、考古）、环境保护（三废处理）、环境监测（气象、考古）、生物工程等各个方面、是科学研究中重要的实验、生物工程等

6、各个方面、是科学研究中重要的实验对象。对象。1、细菌的个体（细胞）形态、细菌的个体（细胞）形态球菌(Coccus)杆菌(Bacillus)螺旋菌(Spirlla)其他形状的细菌（一）形态和染色（一）形态和染色细菌的形态细菌的形态细菌的形态球菌球菌杆菌杆菌螺形菌螺形菌弧弧菌菌螺螺菌菌1球菌Coocusv菌体呈球形或近似球形的细菌。v（1）单球菌 v（2）双球菌 v（3）链球菌v（4）四联球菌 v（5）八叠球菌 v（6）葡萄球菌 细菌裂殖细菌裂殖二分裂法二分裂法繁殖方式：繁殖方式：八八叠叠球球菌菌葡萄球菌葡萄球菌链球菌链球菌（1）单球菌(singlecoccus)v分裂后的细胞分散而单独存在的球菌

7、。v如尿素小球菌（2）双球菌(doublecoccus)v由一个平面分裂，分裂后两个菌体成对排列的称为双球菌。v如肺炎双球菌。diplococci streptococci（3）链球菌v由一个平面分裂，分裂后的菌体呈链状排列的称为链球菌。v如乳链球菌。（4）四联球菌(Micrococcuslactis)v由两个互相垂直的平面分裂，分裂后每四个菌体呈田形的称为四联球菌。v如四联小球菌。tetracocci（5）八叠球菌(Sarcinaureae)v由3个互相垂直的平面分裂，分裂后每8个菌体呈立方形排列的称为八叠球菌。v如乳酪八叠球菌。sarcinae staphylococci（6）葡萄球菌(S

8、taphylococcusaureus)v分裂面不规则，分裂后许多菌体无规则地堆积在一起，呈葡萄串状的称为葡萄球菌。v如金黄色葡萄球菌。2杆菌Bacillus(Bacterium)v杆状的细菌。v是细菌中种类最多的。v长杆菌v（1）杆菌的长短不同短杆菌v球杆菌等v棒状杆菌v（2）菌体某个部位是否膨大v 梭状杆菌v无芽孢杆菌v（3）芽孢有无v 芽孢杆菌杆菌杆菌(bacillus)两端齐平两端齐平炭疽芽胞杆菌炭疽芽胞杆菌两端尖细两端尖细白喉棒状杆菌白喉棒状杆菌杆菌的形态多样杆菌的形态多样杆菌(bacillus)杆菌的形态多样杆菌的形态多样分枝杆菌分枝杆菌双歧杆菌双歧杆菌棒状杆菌v菌体一端膨大，如北

9、京棒状杆菌梭状杆菌v菌体中间膨大，如丙酮丁醇梭菌芽孢杆菌 枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌地衣芽孢杆菌地衣芽孢杆菌芽孢杆菌显微镜下的杆菌链杆菌显微镜下的链杆菌杆菌(bacillus)不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致。不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致。炭疽芽胞杆菌炭疽芽胞杆菌 3-10 m 3-10 m大大中中大肠埃希菌大肠埃希菌 2-3 m 2-3 m小小布鲁菌布鲁菌 0.6-1.5 m 0.6-1.5 m螺旋菌：螺旋菌：细胞呈弯曲杆状的细菌统称螺旋菌。螺旋菌细胞呈弯曲杆状的细菌统称螺旋菌。螺旋菌细胞壁坚韧，菌体较硬，常以单细胞分散存在，不同细胞壁坚韧，菌体较硬，常以单细胞分散存在，不同种的细胞个

10、体，在长度、螺旋数目和螺距等方面有显种的细胞个体，在长度、螺旋数目和螺距等方面有显著区别。据此可再分为两种形态。著区别。据此可再分为两种形态。1）弧菌）弧菌 菌体只有一个弯曲，其程度不是一圈，犹如菌体只有一个弯曲，其程度不是一圈，犹如C字，或似逗号，如霍乱弧菌。字，或似逗号，如霍乱弧菌。2）螺菌）螺菌 菌体回转如螺旋状，螺旋菌体回转如螺旋状，螺旋26环，小型、坚环，小型、坚韧的螺旋状细菌。螺旋数目和螺矩大小因种而异。韧的螺旋状细菌。螺旋数目和螺矩大小因种而异。3）螺旋体）螺旋体 螺旋螺旋6环以上，体大而柔软。环以上，体大而柔软。螺旋体是介于细菌与原生动物之间的单细胞原核微生物，细胞非螺旋体是介

11、于细菌与原生动物之间的单细胞原核微生物，细胞非常细长、螺旋状、柔软而且易弯曲、无鞭毛，但能作特殊的弯曲常细长、螺旋状、柔软而且易弯曲、无鞭毛，但能作特殊的弯曲扭动或象蛇一样的运动，繁殖方式为二分裂。扭动或象蛇一样的运动，繁殖方式为二分裂。在自然界存在的细菌中，杆菌最为常见；球菌次之；螺旋状的在自然界存在的细菌中，杆菌最为常见；球菌次之；螺旋状的最少。最少。一、细胞的形态构造及其功能一、细胞的形态构造及其功能（一）形态和染色（一）形态和染色3、螺旋状、螺旋状弧菌弧菌螺旋菌螺旋菌螺旋体菌螺旋体菌螺菌 弧菌弧菌(vibrio)(vibrio)螺菌螺菌（spirllumspirllum）螺旋体螺旋体(

12、spirochaeta)(spirochaeta)螺旋菌菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈，菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈，形似形似“C”字或逗号，鞭毛偏端生。字或逗号，鞭毛偏端生。蛭蛭弧弧菌菌霍乱弧菌霍乱弧菌弧菌霍乱弧菌（V.cholerae）革兰染色阴性单鞭毛单鞭毛菌体回转如螺旋，螺菌体回转如螺旋，螺旋数目和螺距大小因旋数目和螺距大小因种而异。鞭毛二端生种而异。鞭毛二端生细胞壁坚韧，菌体较细胞壁坚韧，菌体较硬。硬。螺旋菌 左：显微数码摄像左：显微数码摄像右：结构示意图右：结构示意图幽门螺旋菌菌体柔软，用于运动的类似鞭毛的轴丝位于细胞外鞘内。菌体柔软，用于运动的类似鞭毛的轴丝位于细胞外鞘内。

13、梅毒密螺旋体梅毒密螺旋体螺旋体菌螺旋菌显微镜下的螺旋菌螺旋体 螺旋体是一类细长、柔软、弯曲呈螺旋状、运动活泼的单细胞型微生物。在生物学上的位置介于细菌与原虫之间。与细菌的相似之处是：具有与细菌相似的细胞壁，内含脂多糖和胞壁酸，以二分裂方式繁殖，无定型核（属原核型细胞），对抗生素敏感；与原虫的相似之处有：体态柔软，胞壁与胞膜之间绕有弹性轴丝，借助它的屈曲和收缩能活泼运动，易被胆汁或胆盐溶解。在分类学上由于更接近于细菌而归属在细菌的范畴。致病:黄疸出血性钩端螺旋体（也可使鼠、狗、猪等致病）、梅毒螺旋体、回归热螺旋体、奋森氏螺旋体等。显微镜下的螺旋菌显微镜下的螺旋菌细菌的其他形态细菌的其他形态澳大利

14、亚和荷兰的微生物学家在研究目前还没有正式命名的喜盐细菌方面获得了重要成果，这些细菌是英国科学家恩托尼韦尔斯比(AnthonyWalsby)于1980年在以色列死海附近发现的。从那时起生物学家进行大量试验，想在实验室中培育这些盐生细菌，但是直到现在才成功做到这一点。研究人员发现，要使喜盐细菌正常生长在培养液中必需具有特别高浓度的盐分，应不低于18%，并且盐分浓度的增加与细菌种群的生长成正比。现已查明，喜盐细菌的繁殖十分缓慢，要使细菌种群加倍需要几昼夜时间，而普通细菌只需要20分钟即可使自已的数量加倍。喜盐细菌的外形特别引人注目，它酷似正方形，正方形的边长约为15微米。现在微生物学家在为细菌命名，

15、荷兰研究人员建议命名为Haloquadratumwalsbyi，以纪念这不平常细菌的首先发现者。另外，有些科学家认为，在实验室中培育的盐生细菌要能与木星轨道上木卫二和木卫三拥有的细菌类似，如果那里真的存在细菌，则它们应生活在富含镁盐的空气中，因为Haloquadratumwalsbyi能很好地适应镁盐。畸形 物理化学因素异常形 营养条件 衰颓形：菌龄会变化的细菌形态细菌的形态在幼龄以及生长条件适宜的条件下，整齐正常。否则会出现异常形态。细菌电子显微镜照片细菌电子显微镜照片2、细菌细胞的大小、细菌细胞的大小普通光学显微镜下用测普通光学显微镜下用测微尺测细菌大小微尺测细菌大小细菌菌体微小，大小随种

16、类不同差别很大，有的与最大的病毒细菌菌体微小，大小随种类不同差别很大，有的与最大的病毒粒大小相近，在光学显微镜下勉强可见，有的与藻类细胞差不粒大小相近，在光学显微镜下勉强可见，有的与藻类细胞差不多，几乎肉眼就可辩认，但多数细菌属于二者之间。测量细菌多，几乎肉眼就可辩认，但多数细菌属于二者之间。测量细菌大小的常用单位是微米大小的常用单位是微米(micrometer m)。最小的细菌只有最小的细菌只有50nm，最大的，最大的可长达可长达200500m，但一般不超过，但一般不超过几微米。几微米。以以E.coli（0.5m3m）为例：）为例：120个细胞个细胞“并肩并肩”排列，约一根头排列，约一根头发

17、丝的宽度（发丝的宽度（60m）；）；1500个细胞个细胞头尾衔接起来仅头尾衔接起来仅3毫米；毫米；109 个个E.coli细胞重细胞重1mg。不同细菌大小的比较不同细菌大小的比较细菌细胞大小的表示方法细菌细胞大小的表示方法（1）球菌大小以直径表示：多为球菌大小以直径表示：多为0.51m。（2）杆菌以长和宽表示：杆菌直径与球菌相似，长杆菌以长和宽表示：杆菌直径与球菌相似，长度均为直径的几倍。度均为直径的几倍。0.21.250.78m。（3）螺旋菌以长和宽表示：螺旋菌以长和宽表示：0.31150m（长度（长度是菌体两端间的距离，而不是真正的长度）。是菌体两端间的距离，而不是真正的长度）。细菌细胞大

18、小的重要生物学意义细菌细胞大小的重要生物学意义不同细菌细胞大小不同不同细菌细胞大小不同细胞的大小是细菌分类特征细胞的大小是细菌分类特征同一细菌的不同菌龄细胞大小不同同一细菌的不同菌龄细胞大小不同细菌细胞大小还与营养等因素相关细菌细胞大小还与营养等因素相关细胞大小的测量结果只是近似值或平均值细胞大小的测量结果只是近似值或平均值微生物学同种细菌大小受菌令、环境因素等条件影响，幼令同种细菌大小受菌令、环境因素等条件影响，幼令比成熟或老龄菌大得多，长度受菌令影响更强烈，比成熟或老龄菌大得多，长度受菌令影响更强烈，其他生长条件或多或少都会影响菌体大小，渗透压其他生长条件或多或少都会影响菌体大小，渗透压的

19、影响更直接。的影响更直接。因此测量菌体的大小要注意：因此测量菌体的大小要注意：培养时间；培养时间；培养条件；培养条件；所用染色方法（不同染料附着在细胞上的多少所用染色方法（不同染料附着在细胞上的多少不同）。不同）。细菌染色法细菌染色法死菌死菌正染色正染色负染色：负染色：简单染色法简单染色法鉴别染色法鉴别染色法 革兰氏染色法革兰氏染色法 抗酸性染色法抗酸性染色法芽芽 孢孢 染染 色色 法法荚膜染色法等荚膜染色法等 活菌活菌:姬姆萨染色法姬姆萨染色法3、细菌的染色、细菌的染色用美蓝或用美蓝或TTC（氯化三苯基四唑）等（氯化三苯基四唑）等作活菌染色作活菌染色革革兰兰氏氏染染色色法法v1.涂片固定涂片

20、固定w2.单染单染结晶紫结晶紫结晶紫结晶紫染液第一染液第一染液第一染液第一次次次次染色染色 1min 3.媒染媒染碘碘碘碘-碘化钾碘化钾碘化钾碘化钾溶液浸湿溶液浸湿30S4.脱色脱色95%95%乙醇乙醇乙醇乙醇溶液溶液溶液溶液进行颜色洗脱进行颜色洗脱5.复复染染红色红色红色红色的藩的藩的藩的藩红染红染红染红染液液液液第第二次二次染色染色v呈现第二次染色的效果呈现第二次染色的效果红色红色红色红色；称革兰氏阴性菌革兰氏阴性菌革兰氏阴性菌革兰氏阴性菌（红阴红阴G-）细菌呈现第一次染色的细菌呈现第一次染色的效果效果紫色紫色紫色紫色，革兰氏阳革兰氏阳革兰氏阳革兰氏阳性菌（性菌（性菌（性菌（紫阳紫阳G）；

21、显微镜下的显微镜下的G+与与G细菌细菌显微镜下的显微镜下的G细菌细菌GG+菌细胞壁菌细胞壁菌细胞壁菌细胞壁GG-菌细胞壁菌细胞壁菌细胞壁菌细胞壁GG-菌细胞壁结构图解菌细胞壁结构图解菌细胞壁结构图解菌细胞壁结构图解请对照两种细菌细胞壁的不同结构，说明为什么染请对照两种细菌细胞壁的不同结构，说明为什么染色上会有区别？色上会有区别？（二）（二）细菌细胞的结构细菌细胞的结构一般构造：一般构造：细胞壁细胞壁细胞膜细胞膜细胞质细胞质核区核区特殊构造特殊构造：鞭毛、菌毛、性菌毛鞭毛、菌毛、性菌毛糖被（包括荚膜和粘液层）糖被（包括荚膜和粘液层）芽孢芽孢细细菌菌细细胞胞的的模模式式结结构构（1 1）细胞壁（）

22、细胞壁（cell wall)细胞壁的结构细胞壁的结构细胞壁的功能细胞壁的功能细胞壁的化学组成细胞壁的化学组成细胞壁与革兰氏染色细胞壁与革兰氏染色无壁细胞与原生质体无壁细胞与原生质体1 1、细菌细胞的一般构造、细菌细胞的一般构造 细胞壁细胞壁vv功能功能功能功能v提问：哪些功能？提问：哪些功能？v固定细胞外形；固定细胞外形；固定细胞外形；固定细胞外形；w w 保护细胞免受外力的损伤；保护细胞免受外力的损伤；保护细胞免受外力的损伤；保护细胞免受外力的损伤；w w 阻拦大分子物质进人细胞；阻拦大分子物质进人细胞；阻拦大分子物质进人细胞；阻拦大分子物质进人细胞；w w 使某些细菌具有致病性及使某些细菌

23、具有致病性及使某些细菌具有致病性及使某些细菌具有致病性及对噬菌体的敏感性对噬菌体的敏感性对噬菌体的敏感性对噬菌体的敏感性。伤寒伤寒杆菌杆菌细胞细胞壁中壁中含毒含毒素素细胞壁的功能细胞壁的功能固定细胞外形固定细胞外形协助鞭毛运动协助鞭毛运动保护细胞免受外力的损伤保护细胞免受外力的损伤为正常细胞分裂所必需为正常细胞分裂所必需阻拦有害物质进入细胞阻拦有害物质进入细胞与细菌的抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性与细菌的抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性密切相关密切相关革兰氏阳性和阴性菌的细胞壁革兰氏阳性和阴性菌的细胞壁Peptidoglycan,肽聚糖磷壁酸蛋白质和脂肪内层：肽聚糖但不含磷壁酸外层；脂蛋白，

24、磷脂，脂多糖（一）细胞壁（一）细胞壁 细胞壁与革兰氏染色细胞壁与革兰氏染色机理：95%乙醇的作用：蛋白质变性、脱水、溶脂乙醇的作用：蛋白质变性、脱水、溶脂 v革兰氏阳性菌肽聚糖的含量高，网状结构紧密，细胞壁厚，含脂量低，当它被酒精脱色时，引起细胞壁肽聚糖的网状结构的孔经缩小以至关闭，从而阻止不溶性结晶紫-碘复合物的逸出，故菌体呈深紫色；（一）细胞壁（一）细胞壁 细胞壁与革兰氏染色细胞壁与革兰氏染色v而革兰氏阴性菌的细胞壁的肽聚糖的含量低，网层结构疏松且薄，脂含量高，当用酒精脱色时，脂类物质溶解，增加了细胞壁的通透性，结果结晶紫-碘的复合物就被乙醇抽提出来而复染成红色。v革兰氏阳性细菌细胞壁(壁

25、）磷壁酸(膜）磷壁酸革兰氏阴性细菌细胞壁1）G+阳性细菌细胞壁阳性细菌细胞壁(厚壁菌门厚壁菌门)G+细菌细胞壁厚度大（细菌细胞壁厚度大（2080nm）、化学组分简单，细胞壁的）、化学组分简单，细胞壁的化学组成以肽聚糖为主，占壁物质总量的化学组成以肽聚糖为主，占壁物质总量的4090；另外结合；另外结合有其它多糖及一类特殊多聚物有其它多糖及一类特殊多聚物磷壁酸（一般磷壁酸（一般10%）。）。1）G+阳性细菌细胞壁阳性细菌细胞壁(厚壁菌门厚壁菌门)肽聚糖(peptidoglycan)的结构每一个肽聚糖是由三部分组成长链大分子（1）双糖单位：N-乙酰葡萄糖胺（G）和N-乙酰胞壁酸（M）以-1，4糖苷键

26、相互间隔连接而成，聚合而成的线形大分子，构成了肽聚糖的主链分子，即“聚糖”。MGMGMGMG（2）四肽尾或四肽侧链；（3）肽桥肽桥G+细菌的肽聚糖单体细菌的肽聚糖单体G+细菌肽聚糖的单体图解细菌肽聚糖的单体图解左：简化的单体分子；右：单体的分子构造。左：简化的单体分子；右：单体的分子构造。箭头示溶菌酶的水解点箭头示溶菌酶的水解点多个双糖单位相连形成肽聚糖的多糖多个双糖单位相连形成肽聚糖的多糖 链，链，NAMNAGNAMNAG，其长度因菌种而异（金黄，其长度因菌种而异（金黄色葡萄球菌色葡萄球菌9个、地衣芽孢杆菌个、地衣芽孢杆菌79个）。个）。G细菌（金黄色葡萄球菌）肽聚糖的立体结构（片段）细菌（

27、金黄色葡萄球菌）肽聚糖的立体结构（片段）革兰氏阳性菌的细胞壁革兰氏阳性菌的细胞壁 肽聚糖肽聚糖(peptidoglycan)的结构的结构 肽桥v连接前后2个四肽尾分子的桥梁v肽桥的变化很多v目前超过100种v金黄色葡萄球菌肽桥为甘氨酸5肽 类类型型 甲肽尾上甲肽尾上连接点连接点 肽肽 桥桥 乙肽尾上乙肽尾上连接点连接点 实实 例例第第4氨基酸氨基酸第第4氨基酸氨基酸第第4氨基酸氨基酸第第4氨基酸氨基酸-CONH-(Gly)5-(肽尾）肽尾）12-D-Lys-第第3氨基酸氨基酸第第3氨基酸氨基酸第第3氨基酸氨基酸第第2氨基酸氨基酸E.coli（G-）S.Aureus（G+）M.Luteus（G+

28、）C.Poinsettiae（G+）肽聚糖分子中的肽聚糖分子中的4种主要肽桥类型种主要肽桥类型G+细菌的肽聚糖层细菌的肽聚糖层v多个肽聚糖单体相连就形成了肽聚糖网状结构，在多个肽聚糖单体相连就形成了肽聚糖网状结构，在G+细菌中细菌中75%以上亚单位交叉连接成重复网状结构，以上亚单位交叉连接成重复网状结构，这种结构质地坚韧、机械强度大，金葡菌肽聚糖层这种结构质地坚韧、机械强度大，金葡菌肽聚糖层由由40层左右网状分子组成，厚约层左右网状分子组成，厚约2080nm。v 肽聚糖可被溶菌酶破坏；青霉素也可干扰短肽之间肽聚糖可被溶菌酶破坏；青霉素也可干扰短肽之间肽键的形成从而破坏细胞壁肽聚糖的合成。肽键的

29、形成从而破坏细胞壁肽聚糖的合成。B B、磷壁质（垣酸）、磷壁质（垣酸）v是结合在是结合在G+细菌细胞壁上的一种酸性多糖，磷壁酸是细菌细胞壁上的一种酸性多糖，磷壁酸是G+细菌细胞壁所特有的成分。细菌细胞壁所特有的成分。v化学组成化学组成:多元醇（甘油和核糖醇）和磷酸的聚合物，能溶于水。多元醇（甘油和核糖醇）和磷酸的聚合物，能溶于水。v类型类型:壁磷壁酸：壁磷壁酸：与肽聚糖分子间发生共价结合，以其末端的与肽聚糖分子间发生共价结合，以其末端的磷酸二酯键连接于磷酸二酯键连接于NAM的第六位碳原子上，可能占细的第六位碳原子上，可能占细胞壁干重的胞壁干重的10%50，含量多少与培养基的成分有关。，含量多少

30、与培养基的成分有关。膜磷壁酸（脂磷壁酸）：膜磷壁酸（脂磷壁酸）：跨越肽聚糖层并与细胞膜相交跨越肽聚糖层并与细胞膜相交连，含量与培养基关系不大。连，含量与培养基关系不大。革兰氏阳性菌的细胞壁革兰氏阳性菌的细胞壁 磷壁酸的结构磷壁酸的结构 v也称垣酸，是G+菌细胞壁所特有成分；v属于高分子酸性多糖；v一般占细胞壁含量的10%-50%。v分为两类：壁磷壁酸和膜磷壁酸v壁磷壁酸膜磷壁酸磷壁酸磷壁酸G+菌特有成分菌特有成分革兰氏阳性菌的细胞壁革兰氏阳性菌的细胞壁 磷壁酸的结构磷壁酸的结构 壁磷壁酸壁磷壁酸：与肽聚糖分子（：与肽聚糖分子（M）共价结合）共价结合 膜磷壁酸膜磷壁酸：分子穿过肽聚糖分子层直接与

31、分子穿过肽聚糖分子层直接与 细胞膜上的磷脂进行共价结合形成细胞膜上的磷脂进行共价结合形成v磷壁酸磷壁酸(teichoic acids)结构结构甘油磷壁酸的结构模式（左）及其单体（虚线范围内）的分子结构（右）甘油磷壁酸的结构模式（左）及其单体（虚线范围内）的分子结构（右）磷壁酸的功能磷壁酸的功能、磷壁酸带负电苛，可与环境中的、磷壁酸带负电苛，可与环境中的Mg2+等阳离子结等阳离子结合，提高细胞表面这些离子的浓度，以保证细胞膜上合，提高细胞表面这些离子的浓度，以保证细胞膜上一些合成酶维持高活性的需要。一些合成酶维持高活性的需要。、保证致病菌与宿主间的粘连避免被白细胞吞噬，并、保证致病菌与宿主间的粘

32、连避免被白细胞吞噬，并有抗补体的作用。有抗补体的作用。、赋于、赋于G+菌以特异的表面抗原，因而可用于菌种鉴定。菌以特异的表面抗原，因而可用于菌种鉴定。、提供某些噬菌体以特异的吸附受体位点。、提供某些噬菌体以特异的吸附受体位点。、调解细胞内自溶素的活力，以防止细胞因自溶而死、调解细胞内自溶素的活力，以防止细胞因自溶而死亡。亡。、贮藏元素。、贮藏元素。革兰氏阳性菌的细胞壁革兰氏阳性菌的细胞壁 磷壁酸的结构磷壁酸的结构 化学结构由两大类型组成化学结构由两大类型组成：（1）甘油磷酸重复单位（2）核糖醇磷酸重复单位（一种微生物一般只含一种）v1革兰氏阳性菌的细胞壁革兰氏阳性菌的细胞壁 磷壁酸的结构磷壁酸

33、的结构 G细菌细菌CW的组成和结构比的组成和结构比G+细菌更为复杂，层次较多，但细菌更为复杂，层次较多，但比比G+菌细胞壁薄，肽聚糖层很薄（菌细胞壁薄，肽聚糖层很薄（23nm），故机械强度较），故机械强度较G+细菌弱。细菌弱。2）革兰氏阴性细菌（薄壁菌门）细胞壁）革兰氏阴性细菌（薄壁菌门）细胞壁A、内壁层、内壁层紧贴细胞膜厚约紧贴细胞膜厚约2 3nm由肽聚糖组成，肽聚糖的由肽聚糖组成，肽聚糖的含量占细胞壁的含量占细胞壁的10%弱，一般由弱，一般由12层肽聚糖网状层肽聚糖网状分子组成。肽聚糖多糖链结构与分子组成。肽聚糖多糖链结构与G+细菌基本相同。细菌基本相同。差别为（以差别为（以Escheri

34、chia.coli为例）：为例）：a、四肽尾中的四肽尾中的L赖赖AA往往被二氨庚二酸（往往被二氨庚二酸（m-DAP）取代。）取代。b、没有特殊的肽桥，前后两没有特殊的肽桥，前后两 单体间的连接仅通过短肽尾上单体间的连接仅通过短肽尾上D-Ala上的上的-COOH与与m-DAP的的-NH2直接相连。交连程度只有直接相连。交连程度只有30%，形成较稀疏、机械强度，形成较稀疏、机械强度较差的肽聚糖网套。较差的肽聚糖网套。MGL-AlaD-GluDAPD-AlaMGL-AlaD-GluDAPD-AlaMGMGMGMGMGMGMGMGMGMGMGMGMGMGMGMGMGMGMGMGMGMGMGMGMMMM

35、MMG-细菌E.coli肽聚糖结构（局部）左：肽桥的连接方式；右：网的一部分MN乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸GN乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺G细菌与细菌与 G细菌肽聚糖的组成不同细菌肽聚糖的组成不同肽尾第三氨基酸不同肽尾第三氨基酸不同G 赖氨酸赖氨酸G 二氨基庚二酸二氨基庚二酸G，M都是都是1，4糖苷键连接糖苷键连接肽桥肽桥G：不同形式：不同形式G：肽键：肽键G+(a)和和G-(b)细菌肽聚糖网的比较细菌肽聚糖网的比较B B、外壁层（外膜）、外壁层（外膜）v是是G-细菌细胞壁所特有的结构，位于细胞壁的最外细菌细胞壁所特有的结构，位于细胞壁的最外层。如大肠杆菌中肽聚糖层的外部，表面不规则。层。如大肠杆菌中肽聚糖

36、层的外部，表面不规则。v主要成份为脂多糖、磷脂和若干种外膜蛋白。某些主要成份为脂多糖、磷脂和若干种外膜蛋白。某些细菌的抗原性致病性以及对噬菌体的敏感性均与这细菌的抗原性致病性以及对噬菌体的敏感性均与这些成份有关。些成份有关。脂多糖（脂多糖（Lipolysaccharide，LPS）的组成）的组成LPS类脂类脂A：2个个N乙酰葡糖胺及乙酰葡糖胺及5个长链脂肪酸个长链脂肪酸核心多糖区核心多糖区内核心区内核心区3个个2酮酮3脱氧辛糖酸脱氧辛糖酸3个个L甘油甘露庚糖甘油甘露庚糖外核心区：外核心区：5个己糖（个己糖（Hex），包括葡糖胺、），包括葡糖胺、半乳糖、葡萄糖半乳糖、葡萄糖 O特异侧链：多个特异

37、侧链：多个4Hex单位，内含半乳糖、鼠李糖单位，内含半乳糖、鼠李糖 甘露糖、阿比可糖甘露糖、阿比可糖(Abq)等等外膜的功能外膜的功能、控制细胞的透性、吸附控制细胞的透性、吸附Mg2+、Ca2+等并提高这些等并提高这些离子在细胞表面的浓度；离子在细胞表面的浓度；、由于、由于LPS结构的变化，决定细胞壁抗原多样性结构的变化，决定细胞壁抗原多样性（沙门氏菌属表面抗原类型（沙门氏菌属表面抗原类型2107个），可用于传染个），可用于传染病的诊断和病原的地理定位；病的诊断和病原的地理定位；、是、是G-病原菌致病物质病原菌致病物质内毒素的物质基础，类内毒素的物质基础，类脂脂A是内毒素的毒性中心；是内毒素的

38、毒性中心；、是许多噬菌体在细胞表面的吸附受体。、是许多噬菌体在细胞表面的吸附受体。vLPS要维持其结构的稳定性需要足量的要维持其结构的稳定性需要足量的Ca2+存在，存在，如果用螯合剂去除如果用螯合剂去除Ca2+，LPS就会解体，内壁层就会解体，内壁层肽聚糖层暴露，可被溶菌酶水解，产生细胞肽聚糖层暴露，可被溶菌酶水解，产生细胞壁缺陷细菌。壁缺陷细菌。外壁层中的蛋白质外壁层中的蛋白质 2020余种蛋白，主要有：余种蛋白，主要有：孔蛋白（基质蛋白）：孔蛋白（基质蛋白）：其上有充水孔道，横跨其上有充水孔道，横跨 外壁层，使外壁层具有分子筛的作用、可控制某外壁层，使外壁层具有分子筛的作用、可控制某些物质

39、（分子量小于些物质（分子量小于800800900900的亲水性营养物质）的亲水性营养物质）进入外膜，有特异性与非特异性两种。进入外膜，有特异性与非特异性两种。外膜蛋白（外壁蛋白）：外膜蛋白（外壁蛋白）：是一类特异性的运送蛋白是一类特异性的运送蛋白或载体，可把较大的分子如或载体，可把较大的分子如V VB12B12、核糖降解物、麦、核糖降解物、麦芽寡糖、铁色素等输送入细胞内。芽寡糖、铁色素等输送入细胞内。脂蛋白：脂蛋白：具有使外膜层与内壁肽聚糖层紧密相连具有使外膜层与内壁肽聚糖层紧密相连的功能。的功能。周质空间（壁膜空间）周质空间（壁膜空间）位于细胞壁与细胞膜之间的狭窄空间，位于细胞壁与细胞膜之间

40、的狭窄空间，G+、G-细菌细菌均具有。内含多种蛋白质，如蛋白酶、核酸酶、运送均具有。内含多种蛋白质，如蛋白酶、核酸酶、运送某些物质进入细胞内的结合蛋白、受体蛋白等。某些物质进入细胞内的结合蛋白、受体蛋白等。3）古菌的细胞壁）古菌的细胞壁v古菌（古菌（Archaea 古菌）古菌）v主要包括一些独特生态类型的原核生物如产甲烷菌及主要包括一些独特生态类型的原核生物如产甲烷菌及大多数嗜极菌（极端嗜盐菌、极端嗜热菌、热原体属大多数嗜极菌（极端嗜盐菌、极端嗜热菌、热原体属等）。等）。v在古细菌中，除热原体属在古细菌中，除热原体属(Thermoplasma)没有细胞壁没有细胞壁外，其余都具有与真细菌功能相似

41、的细胞壁。但化学外，其余都具有与真细菌功能相似的细胞壁。但化学成分差别较大，其细胞壁不含真正的肽聚糖，而含假成分差别较大，其细胞壁不含真正的肽聚糖，而含假肽聚糖、糖蛋白或蛋白质。肽聚糖、糖蛋白或蛋白质。Methanobacterium的假肽聚糖的假肽聚糖结构与肽聚糖相似。结构与肽聚糖相似。具体差别具体差别:多糖骨架多糖骨架:是由是由N-乙酰葡萄乙酰葡萄糖胺和糖胺和N-乙酰塔罗糖胺糖醛乙酰塔罗糖胺糖醛酸以酸以-1，3-糖苷键交替连糖苷键交替连接而成；接而成；肽尾肽尾:由由L-Glu、L-Ala、L-Lys3个个L型氨基酸组成；型氨基酸组成；肽桥肽桥:由由L-Glu一个氨基酸一个氨基酸组成。组成。

42、4）缺壁细菌）缺壁细菌v1、原生质体protoplast：人工条件下用溶菌酶除去细胞壁或用青霉素抑制细胞壁合成后，所留下的部分。一般由G+形成。v2、球形体spheroplast：残留部分细胞壁，一般由G-形成。有一定抗性。v特点：对渗透压敏感；长鞭毛也不运动；对噬菌体不敏感；细胞不能分裂等。4）缺壁细菌）缺壁细菌v3、细菌L型：一种由自发突变形成的变异型，无完整细胞壁，在固体培养基表面形成“油煎蛋”状小菌落。v4、支原体：长期进化形成。缺壁缺壁细菌细菌 实验室中实验室中形形成成自然界长期进化中形成：支原体自然界长期进化中形成：支原体自发缺壁突变：自发缺壁突变：L L型细菌（型细菌（G+或或G

43、-）人工方法人工方法去壁去壁彻底除尽：原生质体彻底除尽：原生质体（G+）部分去除：球状体部分去除：球状体（G-）4）缺壁细菌）缺壁细菌A、L型细菌（型细菌（L-form of bacteria）因发生自发突变而成为缺壁细菌，由英国因发生自发突变而成为缺壁细菌，由英国ListerLister研究研究所的学者于所的学者于19351935年发现，故称年发现，故称“L”“L”型细菌。型细菌。特点：原为杆状细胞的念珠状链杆菌发生自发突变后，特点：原为杆状细胞的念珠状链杆菌发生自发突变后，细胞膨大、对渗透压敏感、在固体培养基上形成细胞膨大、对渗透压敏感、在固体培养基上形成“油油煎蛋煎蛋”似的小菌落。似的小

44、菌落。B、原生质体（、原生质体（protoplast）在人为条件下，用溶菌酶除尽原有细胞壁或用青霉素在人为条件下，用溶菌酶除尽原有细胞壁或用青霉素抑制新生细胞壁合成后，所得到的仅有一层细胞膜抑制新生细胞壁合成后，所得到的仅有一层细胞膜包裹的圆球状渗透敏感（脆弱）细胞。包裹的圆球状渗透敏感（脆弱）细胞。G+G+细菌最易细菌最易形成原生质体。形成原生质体。应用：应用：不同菌种或菌株的原生质体间易发生细胞融合，不同菌种或菌株的原生质体间易发生细胞融合，可用于杂交育种；原生质体比正常细菌更易导入外可用于杂交育种；原生质体比正常细菌更易导入外源遗传物质，有利于遗传学基本原理的研究。源遗传物质，有利于遗传

45、学基本原理的研究。C、球状体（、球状体（sphaeroplast 原生质球）原生质球）还残留部分细胞壁（尤其是还残留部分细胞壁（尤其是G细菌外膜层）的原生质细菌外膜层）的原生质体。体。D、支原体（、支原体（Mycoplasma）是在长期的进化过程中形成的、适应自然生活条件的是在长期的进化过程中形成的、适应自然生活条件的无细胞壁的原核生物。无细胞壁的原核生物。特点：特点：细胞膜中含有一般原核生物所没有的甾醇，因细胞膜中含有一般原核生物所没有的甾醇，因此即使缺乏细胞壁，其细胞膜仍有较高的机械强度。此即使缺乏细胞壁，其细胞膜仍有较高的机械强度。菌落较小（菌落较小（1mm左右），左右），“油煎蛋油煎蛋

46、”型。型。5）细胞壁与革兰氏染色）细胞壁与革兰氏染色除支原体和细胞壁缺陷细菌外外，几乎所有的原核生物都具有坚韧除支原体和细胞壁缺陷细菌外外，几乎所有的原核生物都具有坚韧的细胞壁，通过革兰氏染色法可将它们分为的细胞壁，通过革兰氏染色法可将它们分为G+和和G两大类。两大类。G氏染氏染色是基于细菌细胞壁特殊化学组分基础上的一种物理原因。色是基于细菌细胞壁特殊化学组分基础上的一种物理原因。细胞壁与革兰氏染色细胞壁与革兰氏染色机理：95%乙醇的作用：蛋白质变性、脱水、溶脂乙醇的作用：蛋白质变性、脱水、溶脂 v革兰氏阳性菌肽聚糖的含量高，网状结构紧密，细胞壁厚，含脂量低，当它被酒精脱色时，引起细胞壁肽聚糖

47、的网状结构的孔经缩小以至关闭，从而阻止不溶性结晶紫-碘复合物的逸出，故菌体呈深紫色；细胞壁与革兰氏染色细胞壁与革兰氏染色v而革兰氏阴性菌的细胞壁的肽聚糖的含量低，网层结构疏松且薄，脂含量高，当用酒精脱色时，脂类物质溶解，增加了细胞壁的通透性，结果结晶紫-碘的复合物就被乙醇抽提出来而复染成红色。v6）细胞壁与原核生物分类）细胞壁与原核生物分类（2 2）细胞膜）细胞膜 （cell membrane 细胞质膜、质膜、内膜）细胞质膜、质膜、内膜）是紧靠在细胞壁内侧，围绕在细胞质外面的一层柔软、是紧靠在细胞壁内侧，围绕在细胞质外面的一层柔软、脆弱而富有弹性的半透性薄膜。厚约脆弱而富有弹性的半透性薄膜。厚

48、约78nm，其主，其主要化学成分为磷质（占要化学成分为磷质（占2030%）与蛋白质（占）与蛋白质（占5070%）。）。观察与分离观察与分离通过质壁分离、选择性染色、通过质壁分离、选择性染色、原生质体破裂或电子显微镜原生质体破裂或电子显微镜 观察，都可证明细胞膜的存观察，都可证明细胞膜的存 在。在。细胞膜细胞膜(cell membrane)模式结构图模式结构图基本成分：基本成分：由磷脂双分子层与蛋白质组成。由磷脂双分子层与蛋白质组成。原核生物细胞膜上除支原体外，一般不含胆固醇等原核生物细胞膜上除支原体外，一般不含胆固醇等甾醇，与真核生物恰恰相反。甾醇，与真核生物恰恰相反。磷脂v每一个磷脂分子由一

49、个带正电荷且能溶于每一个磷脂分子由一个带正电荷且能溶于水的极性头（磷酸端）和一个不带电荷、不水的极性头（磷酸端）和一个不带电荷、不溶于水的非极性端（烃端）所构成。两个极溶于水的非极性端（烃端）所构成。两个极性头分别朝向内外两表面，呈亲水性；两个性头分别朝向内外两表面，呈亲水性；两个非级性端的疏水尾则埋入膜的内层，于是形非级性端的疏水尾则埋入膜的内层，于是形成了一个磷脂双分子层。成了一个磷脂双分子层。v在常温下，磷脂双分子层呈液态。在常温下，磷脂双分子层呈液态。蛋白质蛋白质v细胞膜上的蛋白无规则的，以不同深度分布于膜的细胞膜上的蛋白无规则的，以不同深度分布于膜的磷脂层中。磷脂层中。v整合蛋白（整

50、合蛋白（intergral protein 内嵌蛋白）：不对称内嵌蛋白）：不对称于膜的一侧或穿过全膜或埋藏在磷脂双分子层内，于膜的一侧或穿过全膜或埋藏在磷脂双分子层内，具运输功能，有时分子内还存在运输通道。具运输功能，有时分子内还存在运输通道。v周边蛋白（周边蛋白（peripheral protein 膜外蛋白）：分布膜外蛋白）：分布于膜的内外表面，具有酶促作用。于膜的内外表面，具有酶促作用。膜中的蛋白质和磷脂，不论数量和种类均随菌体膜中的蛋白质和磷脂，不论数量和种类均随菌体生理状态而变化。生理状态而变化。细胞膜的功能细胞膜的功能(是细胞重要的代谢活动中心是细胞重要的代谢活动中心)选择性地控制