《微生物细胞》PPT课件.ppt

第一章微生物细胞,重点和难点：原核细胞的结构与功能 原核细胞和真核细胞的区别,1.1细胞的化学性质,细胞的化学成分,有机物(99%),无机物(1%),蛋白质各种酶,类酯不溶于水的化合物,既是结构成分,也是贮藏物质,核 酸贮存遗传信息的物质，控制蛋白质的合成。,氨基酸、嘌呤、嘧啶、核苷酸以及辅酶等,碳水化合 物,1.1细胞的化学性质,1.1细胞的化学性质,1.1细胞的化学性质,细胞的有机单体和多聚体,1.1.2.1 碳水化合物和多糖,1.1.2.2 脂肪酸和类酯,1.1.2.3 核苷酸和核酸,1、碱基,2、核苷酸中的糖分子,3、核苷酸中的磷酸,下一张,1.1细胞的化学性质,返回,1.1细胞的化学性质,返回,1.1细胞的化学性质,氨基酸和蛋白质,1.2 原核生物细胞的结构与功能,1.2 原核生物细胞的结构与功能,1.2.1 细胞壁,1.2 原核生物细胞的结构与功能,细胞壁：是细胞质膜外面具有一定硬度和韧性的壁套，使细胞保持一定形状，保障其在不同渗透压条件下生长，即使在不良环境中也能防止胞溶作用。,细胞壁的基本结构和化学成分,革兰氏阳性细菌的细胞壁(G+),革兰氏阴性细菌的细胞壁(G-),细菌细胞壁的多样性,下一张,1.2.1.1 细胞壁的基本结构和化学成分,1.2 原核生物细胞的结构与功能,1.2 原核生物细胞的结构与功能,革兰氏染色法(Gram stain)：一种鉴别染色法，当用脱色剂处理时，根据保留或失去原始着色剂（结晶紫）与否，细菌被划分为革兰氏阳性或革兰氏阴性。利用这种方法可以把所有的细菌分二大类（G+&G-），革兰氏染色法是一种总结的经验染色法。,染色流程：细胞 结晶紫染色加碘液媒染丙酮、酒精脱色复红复染。,1.2 原核生物细胞的结构与功能,返回,1.2 原核生物细胞的结构与功能,革兰氏阳性细菌的细胞壁(G+),革兰氏阳性细菌结构：只有一层厚壁，30-40nm，成分是肽聚糖(占细胞壁成分的60-90%)加磷壁酸，脂类1-4%。,G+为什么会被染成紫色？因为肽聚糖含量较多，脂类物质含量较低，用丙酮或酒精（脂溶剂）处理脱水，引起壁的肽聚糖层孔径变小，通透性降低，使初染结晶紫颜色抽取不出来，也不能复染上复红颜色而保留、保持原来的紫色。,1.2 原核生物细胞的结构与功能,返回,1.2 原核生物细胞的结构与功能,革兰氏阴性细菌的细胞壁(G),革兰氏阴性细菌结构：G比G薄（15-20nm），结构较复杂，可分两层。外层壁中脂类含量高，约占胞壁干重1112%,内层壁为肽聚糖,占胞壁干重10%。,G 为什么会被染成红色？因为脂类物质较多，肽聚糖少，用丙酮或酒精(脂溶剂)溶掉脂类，使细胞壁的透性增加，从而把初染结晶紫颜色抽取出来，复染上复红颜色而被染成红色。,1.2 原核生物细胞的结构与功能,1.2 原核生物细胞的结构与功能,不同细菌为什么会被染为两种不同颜色有二种学说:,1、细胞壁渗透学说（根据细胞壁结构说明）,2、化学机制学说：某些微生物学家提出，如果细胞具有阳性酸就表现G+反应，反之G反应，认为RNA和磷酸聚甘油的组分是决定G+、G反应。,返回,1.2 原核生物细胞的结构与功能,细菌细胞壁的多样性,G G,对青霉素的敏感性 高 低,碱性染料的抑制作用 高 低,营养要求 大多数较复杂 较简单,强 弱,对物理因素破坏作用的抗性,一般G的染色反应比较稳定，而G性质常在某些条件下有变化，绝大多数为G，但有些表现为阴、阳不定。,1.2 原核生物细胞的结构与功能,细菌细胞壁的功能：,保护细胞及维持外形。,具有分子筛作用（屏障作用）。水及一些简单的化合物可以通过，大分子物质不能通过。,具有膨压作用，膨压本身有一定坚韧和弹性，在低渗环境中不会膨胀破裂，在高渗环境中防止原生质过度收缩。,为鞭毛运动提供活动之点（没有细胞壁鞭毛不能运动）。,返回,细胞质膜和内膜系统,1.2 原核生物细胞的结构与功能,细胞质膜简称质膜，是围绕细胞质外面的双层膜结构，使细胞具有选择吸收性能，控制物质的吸收与排放，也是许多生化反应的重要部位。,质膜的结构和化学成分,质膜的功能,与质膜相连的内膜系统,下一张,质膜的结构和化学成分,质膜的基本结构是磷脂双层(phospholipid bilayer)，含有高度疏水的脂肪酸和相对亲水的甘油两部分。磷脂的亲水和疏水双重性质使它具有方向性，由双层磷脂构成的质膜其疏水的两层脂肪酸链相对排列在内，亲水的两层磷酸基则相背排列在外，类似于G-细菌细胞壁外层的双层磷脂结构，称为单位膜，这种排列结构使质膜成为有效控制物质通透的屏障。,质膜很薄，约5-lOnm厚。蛋白质镶嵌在双层磷脂中，并伸向膜内外两侧。分为两类,边缘蛋白(peripheralproteins)和整合蛋白(integralproteins)。边缘蛋白的含量约为膜蛋白的20-30，它们可溶于水溶液；整合蛋白含量为7080，不容易从质膜中抽提出来，也不溶于水溶液。,1.2 原核生物细胞的结构与功能,返回,1.2 原核生物细胞的结构与功能,细胞膜生理功能,起渗透屏障作用并进行物质的运输（具有 选择性）。参与细胞壁的生物合成。（如在细菌细胞 膜上存在着载体脂类，这种脂类与细胞壁 中肽聚糖的合成有关）是合成代谢和能量代谢的场所,因细胞膜 上具有多种酶，如呼吸酶等与细菌分裂过程中DNA复制后的分离有关。与细胞的运动有关。（细菌鞭毛的基粒位 于细胞膜上）,返回,与质膜相连的内膜系统,1.2 原核生物细胞的结构与功能,1间体(mesosome)它是从质膜向内伸展的膜结构，常常同核质相联系，位于细胞分裂处。间体的功能可能同DNA的复制和细胞的分裂有关。,2光合作用内膜 光合细菌有这种内膜系统，细胞内的捕光色素存在其内。不同光合细菌的内膜结构不一样，有的只是简单地陷入细胞质中；有的则具备复杂的层状排列结构，称为类囊体(thylakoids)，如蓝细菌的光合作用膜。,3非光合作用内膜 有些需氧的、氧化无机物和一碳化合物的细菌的呼吸酶类位于复杂的内膜系统上，这些简单物质氧化时产生的能量低，为了获得强呼吸性活性，需要大量内膜以作补偿。,返回,1.2 原核生物细胞的结构与功能,细胞质和核质,细菌细胞质膜及其所包裹的全部物质称为原生质体，其中除核质外的部分为细胞质。原生质体的水分含量达70以上，其它为核酸、蛋白质、碳水化合物、无机盐离子和许多小分子化合物，构成各种功能的颗粒体和核质区。,核质区和质粒,核糖体和协助蛋白,内含体,核质区和质粒,原核生物没有典型的细胞核，但核质(脱氧核糖核酸)相对集中在一定部位，成为核质区或称为拟核(nucleoid)。它一般是一条很长的环状双螺旋DNA链，又称细菌染色体(bacterialchromosome)，是遗传信息的载体。,许多细菌细胞中还有染色体以外的DNA分子，一般以不同大小的环状双螺旋状态存在，称为质粒(plasmids)o质粒可以独立进行复制，有的质粒也能整合到染色体上。,返回,核糖体和协助蛋白,核蛋白体或核糖体是核糖核蛋白体的简称。在化学成分上核糖体的23为核糖核酸(称rRNA)，13为蛋白质。它们呈粗糙的球形，大小为17nmX20nm，由两个不等的亚单位组成。根据超速离心时的沉降速度，原核生物含70S核糖体。,由多肽链折叠形成蛋白质的不同结构并非自发完成的，新合成的多肽依靠一类特殊的协助蛋白(chaperons)进行折叠，它也能纠正错误的折叠以形成天然蛋白。所有原核和真核细胞都具有 协助蛋白，它们除促进新合成的多肽进行正确折叠外，还有保护细胞免受热损害的作用。,返回,1.2 原核生物细胞的结构与功能,异染颗粒 用染料多色美兰染色，菌体部分兰色颗粒红紫色，故称异染颗粒。,脂类颗粒细菌在代谢过程中积累起来，但不能被细菌作养料。,多糖颗粒有糖原和淀粉二类，可作为细菌的能量来源。,聚羟基丁酸,气泡部分细菌具有之，气泡吸收空气，其中可被细菌利用，气泡并使细菌具有浮力，对抗地心引力。,内含体,下一张,1.2 原核生物细胞的结构与功能,返回,1.2 原核生物细胞的结构与功能,返回,1.2 原核生物细胞的结构与功能,返回,1.2 原核生物细胞的结构与功能,返回,1.2 原核生物细胞的结构与功能,返回,1.2 原核生物细胞的结构与功能,1.2.4 细菌的特殊结构,1.2.4.1 荚膜和粘液层,某些细菌细胞壁外的一层较松厚，而且较固定的粘液性物质称之。如果粘液性物质没有明显的边缘,则叫粘液层。,如果细菌荚膜连在一起，其中包含有许多细菌叫菌胶团。,成分:多糖或多肽,1.2 原核生物细胞的结构与功能,功能:,A.保护作用：保护细菌免受干燥的影响，保护不受其它细菌吞噬作用。B.具荚膜的致病菌毒力强，失去荚膜的致病力下降。C.提供养料和堆积代谢废物的作用。D.是鉴定细菌依据之一。,1.2 原核生物细胞的结构与功能,1.2 原核生物细胞的结构与功能,1.2 原核生物细胞的结构与功能,芽胞和胞囊,1.细菌的芽胞(sper),某些细菌生长到一定阶段，在细胞内形成一个圆形、椭圆形或圆柱形的对不良环境条件具有较强抗性的休眠体叫之。细菌的芽胞都生长在细胞内，又称内生孢子(Endospora),细菌中只有少数几个属具有芽胞。,1.2 原核生物细胞的结构与功能,1.2 原核生物细胞的结构与功能,1.2 原核生物细胞的结构与功能,芽胞抗干燥（在干燥下可存活几年、几十年），抗紫外线，抗有毒化学物、热、化学药品抵抗力强，能使细菌渡过不良环境。一般芽胞能耐高温,大多数抗8010 以上，如引起人的破伤风杆菌芽胞耐10060，部分的炭疽杆菌芽胞需进行处理140180或 180 3才能被杀死。,芽胞抗性强的原因：a.含水量低。b.有厚而致密的壁。c.含与抗热性有关的吡啶二酸(营养细胞无)。d.芽胞内具有抗热性的酶。,1.2 原核生物细胞的结构与功能,1.2 原核生物细胞的结构与功能,在形成芽胞的过程中，一个细菌只能形成一个芽胞，一个芽胞萌发只能产生一个新菌体。所以芽胞不是细菌的繁殖方式，而是细菌生活吏中的一个休眠体。,1.2 原核生物细胞的结构与功能,1.2 原核生物细胞的结构与功能,2.细菌的胞囊,由营养细胞缩短变成球菌，表面形成一层厚的孔壁称之。有些细菌产生芽孢，有些细菌形成另一种休眠细胞叫孢囊。一个营养细胞产生一个孢囊，一个孢囊又能产生许多细胞，与芽孢一样具有抗性，但并不特别抗热，也不完全休眠。,1.2 原核生物细胞的结构与功能,1.2 原核生物细胞的结构与功能,3.伴孢晶体,是某些芽孢杆菌，如苏云金杆菌，在细胞内产生一种晶体状多肽类内含物称之。菱形、方形、或不规则形，一个菌只产生一个伴孢晶体。对人畜无害处或小害，对鳞翅目昆虫产生毒性的毒性晶体，可以使昆虫肠道穿孔，使昆虫全身麻痹死亡。,1.2 原核生物细胞的结构与功能,1.2 原核生物细胞的结构与功能,鞭毛,细胞表面鞭状细长的原生质突起（鞭毛不是生命所必须，而是适应的产物）。水生细菌多生1至4根鞭毛，陆生菌多生周毛菌，在潮湿下翻滚；大多数球菌不具有鞭毛，许多杆菌具有鞭毛，螺旋菌具有或不具有鞭毛。,成分：蛋白质及少量的多糖，脂类。,作用：运动器官。,1.2 原核生物细胞的结构与功能,1.2 原核生物细胞的结构与功能,根据鞭毛数目与排列情况分：,偏端单毛菌：菌体一端只有一条鞭毛。,二端单毛菌：菌体二端各有一条鞭毛。,偏端丛毛菌：菌体一端有一丛鞭毛。,二端丛毛菌：菌体二端丛生鞭毛。,周 毛 菌：在菌体四周都有鞭毛。,1.2 原核生物细胞的结构与功能,55,1.2 原核生物细胞的结构与功能,53,具有鞭毛的菌能运动，没有的不能运动。单毛、丛毛菌一般呈直线运动，周毛菌则无规则地缓慢运动或者滚动（合力不一致），二端鞭毛菌比偏端鞭毛菌快（双火车头作）。,1.2 原核生物细胞的结构与功能,1.2 原核生物细胞的结构与功能,真核细胞与原核细胞结构的异同,原核细胞和真核细胞的比较,1-1 细菌细胞的化学成分主要有哪些？1-2 细菌细胞中几种主要无机离子有何功能？1-3 根据G染色的不同，可将细菌的细胞壁分为几种 类 型？各有何结构特点？试述G染色的原理与方法。1-4 芽胞是如何形成的？有何特点？为什么说芽胞不 是细菌的繁殖方式？1-5 根据鞭毛的着生位置和数量的不同可分为几种类型？1-6 细菌鞭毛和菌毛在形态和功能上有什么不同？1-7 试述荚膜的化学组成和功能。1-8 原核和真核细胞结构有何区别？,思 考 题,