微生物形態(tài)和結(jié)構(gòu)第三次課課第一頁，共三十六頁，2022年，8月28日電鏡觀察到的細胞質(zhì)膜，是在上下兩暗色層之間夾著一淺色中間層的雙層膜結(jié)構(gòu)，這與細胞膜的化學組成有關(guān)第二頁，共三十六頁，2022年，8月28日

①細胞膜的化學組成親水的極性端疏水的非極性端由磷脂（占20%～30%）、蛋白質(zhì)（占50%～70%）和少量的糖類(1.5%～10%)組成。原核生物的細胞膜不含膽固醇等甾醇，是與真核細胞膜的重要區(qū)別(支原體例外)。a.磷脂第三頁，共三十六頁，2022年，8月28日在生理溫度下，脂肪酸末端排列成固定的晶格不飽和脂肪酸的雙鍵可導致膜結(jié)構(gòu)的變形。當磷脂分子中二者同時存在時，在一定條件下就阻礙了形成晶格結(jié)構(gòu)所需要的有秩序排列膜的流動性很大程度上取決于不飽和脂肪酸的結(jié)構(gòu)和相對含量。細胞膜上長鏈脂肪酸的鏈長和飽和度因細菌種類和生長溫度而異，通常生長溫度要求越高的種，其飽和度也越高，反之則低

a.磷脂磷脂中的脂肪酸有飽和與不飽和脂肪酸兩種第四頁，共三十六頁，2022年，8月28日

可將其分為兩類：①整合蛋白(或內(nèi)嵌蛋白)

：與膜牢固結(jié)合，不容易分離。具有運輸功能。②周邊蛋白(或膜外蛋白)

：周邊蛋白與細胞膜結(jié)合較為松弛，容易被分開。具有酶促作用。從生理功能來看：膜蛋白除了作為膜的結(jié)構(gòu)成分外，還具有特殊作用的酶蛋白(如呼吸酶、合成酶)和載體蛋白(滲透)。膜蛋白約占細菌細胞膜的50%～70%，比任何一種生物膜都高，而且種類也多。

--------細胞膜是一個重要的代謝活動中心。b.蛋白質(zhì)第五頁，共三十六頁，2022年，8月28日具運輸功能的整合蛋白（integralprotein）或內(nèi)嵌蛋白（intrinsicprotein）具有酶促作用的周邊蛋白(peripheralprotein)或膜外蛋白(extrinsicprotein)b.蛋白質(zhì)第六頁，共三十六頁，2022年，8月28日1972年，由辛格(J.S.Singer)和尼科爾森(G.L.Nicolson)提出的細胞膜液態(tài)鑲嵌模型要點：

①

膜的基本結(jié)構(gòu)是磷脂雙分子層，兩層磷脂分子的親水頭朝向膜兩側(cè)表面，疏水尾部相向于內(nèi)側(cè)；②磷脂雙分子層通常呈液態(tài)，具有流動性，磷脂分子和蛋白質(zhì)分子在膜中的位置不斷發(fā)生變化。

③脂質(zhì)雙分子層猶如一“海洋”,蛋白質(zhì)以不同程度鑲嵌在磷脂雙分子層中，周邊蛋白存在于膜的內(nèi)側(cè)或外側(cè)表面作橫向運動(“漂浮”運動)而整合蛋白則似“冰山”狀沉浸在其中作橫向移動。④膜兩側(cè)各種蛋白質(zhì)的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)，以及在膜的位置不同，具有不對稱性。②細胞膜的結(jié)構(gòu)

★液態(tài)鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)第七頁，共三十六頁，2022年，8月28日液態(tài)鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)②細胞膜的結(jié)構(gòu)

第八頁，共三十六頁，2022年，8月28日①選擇性地控制細胞內(nèi)、外的物質(zhì)(營養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物)的運送、交換。細胞膜上有轉(zhuǎn)運系統(tǒng)。②維持細胞內(nèi)正常滲透壓。③是合成細胞壁和莢膜(肽聚糖、磷壁酸、脂多糖、莢膜多糖等)的基地。因為細胞膜中含有合成細胞壁所需要的脂質(zhì)載體與有關(guān)細胞壁和莢膜的合成酶。④是細菌產(chǎn)生代謝能量的主要場所。呼吸鏈與細胞膜結(jié)合，則細胞膜上含有呼吸酶系與ATP合成酶。⑤與鞭毛的運動有關(guān)。鞭毛基體著生于細胞膜?！?/p>

③細胞膜的功能第九頁，共三十六頁，2022年，8月28日細胞質(zhì)膜內(nèi)褶而形成的囊狀構(gòu)造，其中充滿著層狀或管狀的泡囊。多見于革蘭氏陽性細菌。與質(zhì)膜相連的內(nèi)膜系統(tǒng)-----間體（mesosome，或中體）其功能普遍認為：與橫隔壁的形成和細胞分裂有關(guān)；與細胞壁的合成和芽孢的形成有關(guān)；與DNA的復制及其相互分離有關(guān)(見下頁圖所示)

；因為間體是細菌DNA復制時的結(jié)合位點。第十頁，共三十六頁，2022年，8月28日第十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日第十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日第十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日第十四頁，共三十六頁，2022年，8月28日細胞質(zhì)中還含有多種酶系統(tǒng)，是細菌合成蛋白質(zhì)、脂肪酸、核糖核酸的場所，同時也是營養(yǎng)物質(zhì)進行同化和異化代謝的場所。含有豐富的可溶性物質(zhì)和各種內(nèi)含物。細胞質(zhì)構(gòu)成細菌的內(nèi)部環(huán)境，在細菌的物質(zhì)代謝及生命活動中起十分重要的作用?！锛毎|(zhì)的功能(3)細胞質(zhì)和內(nèi)含物第十五頁，共三十六頁，2022年，8月28日

核糖體直徑18～20nm，游離狀態(tài)或排列成鏈狀的多聚核糖體。

一般每個細胞平均約含1.5×104個核糖體。

核糖體是細胞合成蛋白質(zhì)的場所或合成“車間”。

由60％的核糖體核糖核酸(rRNA)和40％的蛋白質(zhì)組成。沉降系數(shù)為70S(大亞基50S,小亞基30S)。核糖體(ribosome)第十六頁，共三十六頁，2022年，8月28日★原核生物與真核生物細胞的核糖體的區(qū)別a.

分布的部位不同;b．核糖體大小不相同;

原核生物為70S(大亞基50S，小亞基30S)；

真核生物為80S(大亞基60S，小亞基40S)；

葉綠體、線粒體與細胞核內(nèi)的為70S;c.鏈霉素、四環(huán)素、氯霉素等抗生素能與原核生物核糖體的30S小亞基結(jié)合，干擾細菌的蛋白質(zhì)合成，但對人體細胞毒副作用較小?？捎糜谥委熂毦约膊?。第十七頁，共三十六頁，2022年，8月28日細胞質(zhì)中形狀較大的顆粒狀結(jié)構(gòu)被稱為內(nèi)含物。細胞質(zhì)內(nèi)含物第十八頁，共三十六頁，2022年，8月28日

貯藏物是一類由不同化學成分累積而成的不溶性沉淀顆粒，主要功能是貯存營養(yǎng)物。

糖原：大腸桿菌、克雷伯氏菌、芽孢桿菌和藍細菌

碳源和能源類

聚β-羥丁酸：固氮菌、產(chǎn)堿菌和腸桿菌等

硫粒：紫硫細菌、絲硫細菌、貝氏硫桿菌等

藻青素：藍細菌

藻青蛋白：藍細菌

磷源（異染粒）：迂回螺菌、白喉棒桿菌、結(jié)核分枝桿菌氮源類貯藏物①.貯藏物(reservematerials)第十九頁，共三十六頁，2022年，8月28日顆粒大小為0.5～1.0μm，是無機偏磷酸的聚合物(多聚偏磷酸鹽)，一般在含磷豐富的環(huán)境下形成。功能:

貯藏磷元素和能量，并可降低細胞的滲透壓。因用藍色染料(如美藍或甲苯胺藍)染色后不呈藍色而呈紫紅色，故而得名。

★異染顆粒(metachromaticgranules)b.貯藏物第二十頁，共三十六頁，2022年，8月28日異染顆粒存在于迂回旋螺菌(spirillumvolutans)、

結(jié)核分枝桿菌(Mycobacteriumtuberculosis

)

鼠疫桿菌(Yersiniapestis)、

白喉棒狀桿菌(Corynebacteriumdiphtheriae)

嗜酸乳桿菌(Lactobacillusacidophilus)等細胞中。根據(jù)異染顆粒的形狀、位置及染色特性等，在菌種鑒定上有一定意義。異染顆粒(metachromaticgranules)b.貯藏物第二十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日在暗視野顯微鏡下看到的迂回螺菌(Spirillumvolutans)異染顆粒（迂回體)b.貯藏物第二十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日一種內(nèi)源性氮源貯藏物，同時還兼有貯存能源的作用。通常存在于藍細菌中由含精氨酸和天冬氨基酸殘基(1:1)的分枝多肽所構(gòu)成，分子量在25000～125000藻青素（cyanophycin）b.貯藏物第二十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日多糖類貯藏物

在真細菌中以糖原為多糖原粒較小，不染色時需用電鏡觀察；用碘液可染成褐色，在光學顯微鏡下看到。糖原粒淀粉粒有的細菌積累淀粉粒，用碘液染成深藍色b.貯藏物第二十四頁，共三十六頁，2022年，8月28日糖原顆粒b.貯藏物第二十五頁，共三十六頁，2022年，8月28日

它是某些化能自養(yǎng)的硫細菌硫源和能源的貯藏物。在含有H2S的環(huán)境時，細胞內(nèi)就會積累折光性較強的硫粒貯存硫元素。當環(huán)境中缺少硫化氫時，它們能通過進一步氧化硫來獲取能量.硫細菌如貝氏硫菌屬(Beggiatoa)和絲硫菌屬(Thiotrix)、紫硫菌屬和發(fā)硫菌屬(Thiothriac)等自養(yǎng)菌。硫粒(sulfurgranules)又稱硫滴b.貯藏物第二十六頁，共三十六頁，2022年，8月28日很多真細菌在進行產(chǎn)能代謝或生物合成時，常涉及對還原性硫化物如H2S，硫代硫酸鹽等的氧化當環(huán)境中還原性硫缺乏時，可被細菌重新利用硫粒(sulfurgranules)b.貯藏物第二十七頁，共三十六頁，2022年，8月28日微生物儲藏物的特點及生理功能不同微生物其儲藏性內(nèi)含物不同例如厭氣性梭狀芽孢桿菌只含PHB，大腸桿菌只儲藏糖原，但有些光和細菌二者兼有微生物合理利用營養(yǎng)物質(zhì)的一種調(diào)節(jié)方式當環(huán)境中缺乏能源而碳源豐富時，細胞內(nèi)就儲藏較多的碳源類內(nèi)含物，甚至達到細胞干重的50%，如果把這樣的細胞移入有氮的培養(yǎng)基時，這些儲藏物將被作為碳源和能源而用于合成反應。儲藏物以多聚體的形式存在，有利于維持細胞內(nèi)環(huán)境的平衡，避免不適合pH、滲透壓等的危害（例如羥基丁酸分子呈酸性，而當其聚合成聚-β-羥丁酸（

PHB）就成為中性脂肪酸了，這樣便能維持細胞內(nèi)中性環(huán)境，避免菌體內(nèi)酸性增高。）儲藏物在細菌細胞中大量積累，還可以被人們利用。b.貯藏物第二十八頁，共三十六頁，2022年，8月28日磁小體為少數(shù)趨磁菌細胞內(nèi)特有的大小均勻、數(shù)目不等的串狀四氧化三鐵的磁性顆粒,外有一層磷脂、蛋白或糖蛋白膜包裹。功能:具有導向作用。借鞭毛游向?qū)υ摼钣欣哪?、水界面微氧環(huán)境處生活。能產(chǎn)生磁小體的細菌稱趨磁菌。目前發(fā)現(xiàn)的趨磁菌主要有水生螺菌屬和嗜膽球菌屬。目前認為趨磁菌有一定的實用前景。包括生產(chǎn)磁性定向藥物或抗體,以及制造生物傳感器等。②.磁小體(megnetosome)第二十九頁，共三十六頁，2022年，8月28日d.磁小體第三十頁，共三十六頁，2022年，8月28日（三）細胞的結(jié)構(gòu)③羧酶體(carboxysome)一些自養(yǎng)細菌細胞內(nèi)的多角形或六角形內(nèi)含物其大小與噬菌體相仿，約10nm，內(nèi)含1,5-二磷酸核酮糖羧化酶，在自養(yǎng)細菌的CO2固定中起著關(guān)鍵作用。采用免疫電鏡技術(shù)觀察藍細菌cyanobacteriumChlorogloeopsisfritischii中的羧酶體第三十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日.羧酶體(carboxysome)許多同化CO2的自養(yǎng)細菌特有的一種多角形或多面體結(jié)構(gòu)。它由以蛋白質(zhì)為主的單層膜包圍，內(nèi)含固定CO2所需的5-磷酸核酮糖激酶和1,5-二磷酸核酮糖羧化酶，它在自養(yǎng)細菌的CO2固定中起關(guān)鍵作用。存在于化能自養(yǎng)細菌中，如硫桿菌屬、貝氏硫菌屬和多數(shù)光能自養(yǎng)的藍細菌中。第三十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日許多光合營養(yǎng)型、無鞭毛運動的水生細菌中存在的充滿氣體的泡囊狀內(nèi)含物，大小為0.2～1.0μm×75nm，內(nèi)由數(shù)排柱形小空泡組成，外有2nm厚的蛋白質(zhì)膜包裹。功能：調(diào)節(jié)細胞比重，以使細胞漂浮在最適水層中獲取光能、O2和營養(yǎng)物質(zhì)藍細菌生長時依靠細胞內(nèi)的氣泡而漂浮于