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1、微生物的结构与功能,原核微生物的结构功能真核微生物的结构功能,真核细胞结构示意图,原核细胞结构示意图,原核微生物的结构,原核微生物：细胞核无核膜包被，只有核区的裸露DNA的原始单细胞生物，包括：古细菌和细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次氏体等。,鞭毛,菌毛,性菌毛,芽孢,微荚膜,荚膜,粘液层,糖被,特殊构造,细胞壁,细胞膜,间体,核区,内含物,一般构造,细菌细胞的模式构造,核糖体,1、细胞壁(cell wall) 细胞最外层，无色透明，具有一定韧性和弹性，主要由肽聚糖组成。固定细胞外形和保护细胞的作用。几乎所有的原核细胞都具有细胞壁。,Gram+,Gram-,细菌细胞壁的多样性,依据细菌细胞

2、壁的特性，可将其分为革兰氏阳性和革兰氏阴性两大类（gram-positive and gram-negative）.两类划分的程序是 一种特殊的染色方法革兰氏染色 。,革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌的差别是细胞壁的物理性质不同，运用特殊的染色方法可以加以区分。,革兰氏染色,1884年，丹麦医生C.Gram发明,（1）初染（结晶紫30S） （2）媒染剂（碘液30S） （3）脱色（95%乙醇1020S） （4）复染（蕃红30 60S）,结果判断：菌体呈紫色的为革兰氏阳性菌（G+）,菌体呈红色的为革兰氏阴性菌（G-）,A,B,B,B,A,B,A,A,（1）初染（结晶紫30S）,革兰氏染色程序和结果,

3、（1）初染（结晶紫30S）（2）媒染剂（碘液30S） （3）脱色（95%乙醇1020S）（4）复染（蕃红30 60S）,A,B,B,B,A,B,A,A,革兰氏染色程序和结果,（2）媒染剂（碘液30S）,（1）初染（结晶紫30S）（2）媒染剂（碘液30S） （3）脱色（95%乙醇1020S）（4）复染（蕃红30 60S）,A,B,B,B,A,B,A,A,革兰氏染色程序和结果,（3）脱色（95%乙醇1020S）,（1）初染（结晶紫30S）（2）媒染剂（碘液30S） （3）脱色（95%乙醇10-20S）（4）复染（蕃红30 60S）,A,B,B,B,A,B,A,A,革兰氏染色程序和结果,（4）复染（

4、蕃红30 60S）,A：革兰氏阳性细菌G+,B：革兰氏阴性细菌G,为什么？,（1）初染（结晶紫30S）（2）媒染剂（碘液30S） （3）脱色（95%乙醇1020S）（4）复染（蕃红30 60S）,革兰氏染色操作方法,革兰氏染色的操作和结果判定,革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌的划分,A.革兰氏染色,结晶紫初染,碘液媒染,酒精脱色,沙黄复染,G+,G-,细胞 壁厚，20-80纳米，化学成分简单，90%肽聚糖，10%磷壁酸，肽聚糖约有40层交织成网状，覆盖于细胞表面。,革兰氏阳性细菌细胞壁,肽聚糖 结构：双糖单位、四肽尾或四肽侧链，肽桥。,肽聚糖层的连接,Teichoic acid,Lipoteic

5、hoic acid,磷壁酸：酸性多糖，主要成分为甘油磷壁酸和核糖醇磷壁酸，包括壁磷壁酸和膜磷壁酸两类。,革兰氏阴性细菌细胞壁肽聚糖层薄，仅有1-2层分子形成网状结构埋于外膜层内，约占细胞总重的10%，外膜主要由脂多糖、磷脂和脂蛋白组成，不含有磷壁酸。,B.革兰氏阴性细菌大肠杆菌结构：肽聚糖层薄，仅有1-2层分子形成网状结构埋于外膜层内，约占细胞总重的10%，外膜主要由脂多糖、磷脂和脂蛋白组成。脂多糖（LPS）：革兰氏阴性细菌细胞壁的主要成分，它是类脂多糖类物质，由类脂A、核心多糖和O-特异侧链组成。外膜蛋白：镶嵌在LPS和磷脂层外膜上的蛋白质，约有20余种。周质空间：外膜与细胞膜之间的胶状结构

6、，约有12-15纳米。,G+细菌与G细菌细胞壁构造的比较,G+,G,肽聚糖层,肽聚糖层,壁膜间隙,外膜,细胞质膜,细胞质膜,革兰氏染色原理,基于细胞壁特殊化学成分基础上的物理变化。,初染和媒染后，结晶紫-碘复合物,乙醇脱色，G+：肽聚糖层厚而交织紧密，失水空隙变小， 不含类脂，无醇溶缝隙，复合物留在壁上，故呈紫色 G-：肽聚糖层薄，疏松，类脂含量高，醇溶后形成大缝隙，复合物溶出，故呈无色,沙黄复染， G+呈紫色，G-呈红色,革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌某些特性的比较,缺壁细菌：由于某些原因形成的细胞壁缺失或不完全的细菌。,种类：,细胞壁以内的结构,1.细胞质膜： 选择透过性膜，7-8纳米，选

7、择性控制物质的进出2.细胞质和内含物： 含水80%，主要有核糖体，贮藏物，中间代谢产 物，各种营养物，大分子单体等3.核区： 一个大型环状DNA分子，无核膜。4.芽孢： 特殊的休眠构造。,细胞质膜：选择透过性膜，7-8纳米，选择性控制物质的进出，主要由磷脂和蛋白质构成，是典型的单位膜结构（液态镶嵌膜）。,1.细胞膜,细胞质膜的超薄切片电镜照片（标尺：0.2m）,原核微生物的核区，其中环状DNA分子结构可见。,电子显微镜下观察到的大肠杆菌的核区,2.核区,细胞质: 细胞质膜包围的除核区外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。其中含水80%，还有核糖体，贮藏物，中间代谢产物，各种营养物，大分子单体

8、等,3.细胞质和内含物,4.芽孢,芽孢： 某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成的圆形或椭圆形的、壁厚、含水量极低、抗逆性极强的休眠体 特性：无繁殖功能，抗逆性强（抗热、抗化学物质、抗辐射、抗静水压等），休眠力强（不能检测出代谢活力，也做隐生态），寿命长（几至几十年）,产芽孢的细菌在环境中缺少营养（碳源和氮源）及有害代谢产物积累过多时，开始形成芽孢。,芽孢的形成,1, DNA浓缩，束状染色质形成2, 前芽孢形成3,前芽孢双层膜形成4, 皮层开始形成5, 芽孢衣形成6, 皮层合成完成，抗热性出现7, 芽孢囊裂解，芽孢释放,芽孢的形成,芽孢的萌发萌发：休眠态变成营养态的过程。1. 活化 短期热处理

9、或低PH、强氧化剂处理 引起。2. 出芽 芽孢衣变化，透性增加，抗性失去，代谢活动增强。3. 生长 合成新物质，变成营养细胞。,伴孢晶体,少数芽孢杆菌在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体内毒素，称为伴孢晶体,细胞壁以外的结构特殊构造,鞭毛 菌毛和性毛 糖被,是否有鞭毛的判定方法：A半固体培养基上穿刺培养，观察穿刺线附近有无浑浊的扩散区，有则有鞭毛：B平板固体培养基培养，观察菌落外形，若菌落薄而大，边缘不规整，则有鞭毛。,许多原核微生物是可运动的，而这种功能取决于它具有的特殊结构鞭毛鞭毛(plural, flagella)是某些细菌体表的长丝状、波曲的蛋白质附属物。,

10、鞭毛,Motility allows the cell to reach different regions of its environment. In the struggle for survival, movement to a new location may mean the difference between survival and death of the cell. But, as in any physical process, cell movement is closely tied to an energy expenditure.,鞭毛存在的意义,偏端单生,两端

11、单生,周生鞭毛,如：荧光假单胞,如：鼠咬热螺旋体,偏端丛生,如：丁香假单胞,两端丛生,如：红色螺菌,如：大肠杆菌,根据鞭毛的数量和排列情况，细菌分为以下五种类型：,鞭毛的基本着生方式,a, monotrichous,b, amphitrichous,c, lophotrichous,d, peritrichous,革兰氏阴性细菌的鞭毛构造,菌毛：长在细菌体表的纤细、中空、短直、数量较多的蛋白质类附属物，具有是菌体附着于物体表面的功能。.,性毛：比菌毛长，数量仅一或少数几根，功能是向雌性菌株传递遗传物质。,F pilus,糖被：细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质。有无、薄厚与菌种和环境有关。按

12、其有无固定层次、层次薄厚分为：荚膜、微荚膜、粘液层和菌胶团。,负染色得到的荚膜,糖 被,真核微生物,定义：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的细胞器的微小生物，包括真菌和藻类。结构：细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核、细胞器、内含物、鞭毛和纤毛等。,真核细胞结构示意图,1.细胞壁 ： 多糖、少量蛋白质和脂类2.鞭毛：真核微生物细胞表面长有或长或短的毛发状细胞器，具有运动功能。,3.细胞质膜磷脂双分子层+蛋白质“流动镶嵌模型”4.细胞核核膜、核仁、核质和染色质核小体：组蛋白H2A、H2B、H3、H4、各一对组成核小体核心，核心八聚体外左旋方向缠绕2周DNA，另有一个组

13、蛋白分子H1与连接DNA结合。5.细胞质和细胞器内质网、核糖体、高尔基体、溶酶体、微体、线粒体、叶绿体、液泡等,真核微生物细胞的结构,细胞壁的主要成分 多糖、少量蛋白质和脂类。每种真菌的具体成分因真菌种类、生长阶段和生活环境等条件不同而不同。,多糖：主要构成细胞壁中有形的微纤维和无定形基质。种类不同，壁中含有的多糖的种类也不同。,酵母菌的细胞壁：厚25-70纳米，主要成分为葡聚糖、甘露聚糖、蛋白质、几丁质和少量脂类。它们在细胞壁上由外向内的分布依次为：甘露聚糖或几丁质，蛋白质，葡聚糖。,鞭毛横切面9+2型,二联体微管,核小体是染色体的基本结构单位，由DNA和组蛋白(histone)构成，是染色

14、质（染色体）的基本结构单位。由4种组蛋白H2A、H2B、H3和H4， 每一种组蛋白各二个分子，形成一个组蛋白八聚体，约200 bp的DNA分子盘绕在组蛋白八聚体构成的核心结构外面，形成了一个核小体。这时染色质的压缩包装 比(packing ratio)为6左右，即DNA由伸展状态压缩了近6倍。,1、核小体：通过组蛋白DNA长度压缩7倍，形成直径约10nm的核小体串珠结构。即染色质包装的一级结构。 2、螺线管：由核小体螺旋化形成，每6个核小体绕一圈，长度压缩6倍；即染色质包装的二级结构。 3、超螺线管：螺线管进一步螺旋化形成的直径为0.4m的圆桶状结构，长度压缩40倍。即染色体包装的三级结构。

15、4、染色单体：超螺线管进一步螺旋折叠形成长210 m的结构。即染色质包装的四级结构。,染色质包装的多级螺旋模型,总结-重点内容,原核微生物细胞壁的结构特点。革兰氏染色方法和原理。革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌的比较。缺壁细菌的种类。鞭毛有无的判定方法和着生方式。真核微生物细胞结构。细菌细胞构造。核小体的结构。,复 习 题原核微生物细胞壁的结构特点。革兰氏染色方法和原理。革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌的比较。缺壁细菌的形成。芽孢的定义、性质、形成过程。糖被、鞭毛的定义和功能。鞭毛有无的判定方法和着生方式。真核微生物细胞结构简述。真核微生物与原核微生物的区别。图示细菌芽孢构造。图示细菌细胞构造。图示并说明核小体的结构。,