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1、第三章 微生物细胞 的结构与功能,2学时,本章重点：原核微生物的细胞结构与功能，真核微生物的细胞结构与功能。,一、原核微生物二、真核微生物,第一节 原核微生物 一、相关概念：原核微生物：指一大类细胞核无核膜包裹，只有称作核区(nuclear region)的裸露DNA的原始单细胞生物，包括真细菌和古生菌两大群。,二、细胞壁：细胞壁（cell wall）:细胞最外的一层厚实坚韧的外被，主要由肽聚糖构成。1、主要功能：固定细胞外形和提高机械强度。为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需。保护细胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物质的损伤。赋予细菌特定抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。,2、细胞
2、壁的成分1）革兰氏阳性细菌的细胞壁 由90%肽聚糖和10%磷壁酸构成 肽聚糖又称粘肽(mucopeptide)、胞壁质或粘质复合物(mucocomplex)，是真细菌细胞壁中的特有成分。,磷壁酸：是结合在革兰氏阳性细菌细胞壁上的一种酸性多糖，有五种类型，主要为甘油磷酸或核糖醇磷酸。,磷壁酸结构,2）、革兰氏阴性细菌的细胞壁 由肽聚糖、外膜、外膜蛋白 和周质空间组成 A、肽聚糖 埋藏在外膜层之内，仅12层，占细胞壁总重的10%。B、外膜 由脂多糖（LPS）、磷脂和脂蛋白等若干种蛋白质组成。,C、外膜蛋白 指嵌合在LPS和磷脂层外膜上的蛋白。有20余种，其中脂蛋白和孔蛋白研究较为清楚。D、周质空间
3、 壁膜间隙，呈胶状，存在着多种周质蛋白，包括：水解酶类、合成酶类、结合蛋白、受体蛋白。,3）、古生菌的细胞壁 在古生菌中，除了热原体属(Thermoplasma)没有细胞壁外，其余都具有与真细菌类似功能的细胞壁，但成分差别甚大。其细胞壁中没有真正的肽聚糖，而是由多糖（假肽聚糖）、糖蛋白或蛋白质构成。,4）、缺壁细菌 A、L型细菌（L-form of bacteria）B、原生质体（protoplast）C、球状体(sphaeroplast)D、支原体(Mycoplasma),三、细胞壁以内的构造原生质体（一）细胞质膜(cytoplasmic membrane)又称质膜(plasma membr
4、ane)、细胞膜(cell membrane)或内膜(inner membrane)。厚约78nm，由磷脂（占20%30%）和蛋白质（占50%70%）组成的双分子层。,膜的生理功能 选择性控制细胞营养物质和代谢产物的运送。维持细胞内正常渗透压的屏障。,合成细胞壁和糖被的各种组分（肽聚糖、磷壁 酸、LPS、荚膜多糖等）的重要基地。细胞的产能场所。是鞭毛的着生部位和鞭毛旋转的供能部位。,间体（mesosome）是一种由细胞质膜内褶而形成的囊状构造，其中充满着层状或管状的泡囊。,（二）细胞质和内含物 细胞质（cytoplasm）：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。主要成分：为核
5、糖体、贮藏物、多种酶类和中间代谢物、质粒、各种营养物和大分子的单体等。内含物(inclusion body)：细胞质内形状较大的颗粒状构造物。,1、贮藏物(reserve materials)（p49）是一类由不同化学成分累积而成的不溶性沉淀颗粒，主要功能是贮存营养物。,Polyphosphate granule in a bacterial cell,2、磁小体(megnetosome)1975年勃莱克摩()在一种称为折叠螺旋体 的趋磁细菌中发现。成分：Fe3O4，外有一层磷脂、蛋白或糖蛋白膜包裹，是单磁晶体。功能：导向作用，即借鞭毛游向对该菌最有利环境处生活。应用：生产磁性定向药物或抗体，
6、以及制造生物传感器等。,a,b,c,3、羧酶体(carboxysome)又称羧化体，是存在于一些自养细菌细胞内的多角形或六角形内含物。约10nm，内含1,5-二磷酸核酮糖羧化酶，在自养细菌的CO2固定中起着关键作用。,4、气泡（gas vocuoles）存在于许多光合营养型、无鞭毛运动的水生细菌中。功能：调节细胞比重以使细胞漂浮在最适水层中获取光能、O2和营养物质。,Gas vacuoles(blue)and storage granules(red)in the cyanobacterium Microcystis,（三）、核区（nuclear region or area）无核膜结构、无固
7、定形态的原始细胞核，称核质体(nuclear body)、原核、拟核(nucleoid)。它是一个大型环状双链DNA分子。,Electron micrograph of an isolated nucleoid released from E.coli.,（四）、特殊的休眠构造芽孢 1、概念2、产芽孢细菌的种类 3、芽孢的构造,四、细胞壁以外的构造 1、糖被(glycocalyx),细菌荚膜,主要成分：多糖、多肽或蛋白质。,荚膜的功能：保护作用贮藏养料 作为透性屏障或（和）离子交换系统 表面附着作用 细菌间的信息识别作用堆积代谢废物,2、鞭毛(flagellum,复flagella),A、判断
8、有无鞭毛的方法：1）用电子显微镜 2）特殊的鞭毛染色法后用光学显微镜观察3）悬滴标本法4）半固体穿刺法5）根据菌落外形,B、鞭毛的功能:运动,C、鞭毛着生方式：单端鞭毛、端生丛毛、两端鞭毛 和周生鞭毛。,3、菌毛(fimbria，复数fimbriae)是一种长在细菌体表的蛋白质类附属物，具有使菌体附着于物体表面的功能。,4、性毛(pili,单数pilus)又称性菌毛(sex-pili或F-pili)，构造和成分与菌毛相同，但比菌毛长，数量仅一至少数几根。有的性毛还是RNA噬菌体的特异性吸附受体,F pilus,第二节 真核微生物,一、细胞壁 真菌的细胞壁 主要成分是多糖，另有少量的蛋白质和脂类
9、。其细胞壁成分的差异变化：低等真菌：纤维素为主 酵母菌：葡聚糖为主 高等陆生真菌：几丁质为主,二、鞭毛与纤毛,具有鞭毛的真核微生物：鞭毛纲的原生动物。藻类 低等水生真菌的游动孢子或配子等。,具有纤毛的真核微生物：纤毛纲 的各种原生动物，例如常见的草履虫。,三、细胞质膜 与原核的细胞膜的区别（p67）四、细胞核 构成：核被膜、染色质、核仁和核基质等,1、核被膜(nuclear envelope)由核膜和核纤层(nuclear lamina)两部分所组成，有许多核孔。,2、染色质(chromatin)由DNA、组蛋白、其他蛋白和少量RNA组成的一种线形复合构造，基本单位是核小体。因可被苏木精等碱性
10、染料染色，故名染色质。,3、核仁(nucleolus)指细胞核中一个没有膜包裹的圆形或椭圆形小体。它依附于染色体的一定位置上。每个核内有一至数个。富含蛋白质和RNA。功能：合成rRNA（核糖体RNA）和装配核糖体的部位。,4、核基质(nuclear matrix)是充满于细胞核空间由蛋白纤维组成的网状结构，具有支撑细胞核和提供染色质附着点的功能。五、细胞质和细胞器 细胞质的组成：细胞基质、细胞骨架和各种细胞器。,1、细胞基质和细胞骨架 细胞基质：除可分辨的细胞器以外的胶体状溶液。细胞骨架(cytoskeleton)：是由微管、肌动蛋白丝和中间丝三种蛋白质纤维构成的细胞支架。,2、内质网和核糖体
11、 糙面内质网(rough ER)：膜上有核糖体颗粒，具有合成和运送胞外分泌蛋白的功能。光面内质网(smooth ER)：膜上无核糖体，与脂类代谢和钙代谢等密切相关。核糖体(ribosomes)：又称核蛋白体，具有蛋白质合成功能。,3、高尔基体(Golgi apparatus,Golgi body)1）形成糖蛋白和脂蛋白。2）对合成新细胞壁和质膜提供原材料。,4、溶酶体(lysosome)是一种由单层膜包裹、内含多种酸性水解酶的囊泡状细胞器。,溶酶体形成和功能的示意图,5、微体(microbody)是单层膜包裹的球形细胞器，内中所含的酶与溶酶体不同。1）过氧化物酶体(peroxisome)。2）
12、乙醛酸循环体(glyoxisome)：主要存在于植物细胞中，其功能是使细胞中的脂类转化为糖类。,6、线粒体(mitochondria),7、叶绿体（chloroplast）,8、其他细胞器（1）液泡（vacuole）：主要含有碱性氨基酸，以及蛋白酶、酸性和碱性磷酸酯酶、纤维素酶和核酸酶等各种酶类。功能：维持细胞渗透压、贮存营养物、防止细胞损伤。（2）膜边体（lomasome）：又称边缘体、须边体或质膜外泡，为许多真菌细胞所特有。,（3）几丁质酶体（chitosome）：又称壳体。一种活跃于各种真菌菌丝顶端细胞中的微小泡囊，直径4070nm，内含几丁质合成酶。功能：是通过不断形成和向菌丝尖端移动，而把其中的几丁质合成酶源源不断地运送到细胞壁表面，通过该处几丁质微纤维的合成而使菌丝尖端不断向前延伸。,（4）氢化酶体（hydrogenosome）：一种由单层膜包裹的球状细胞器，内含氢化酶、氧化还原酶、铁氧还蛋白和丙酮酸。为运动提供能量。氢化酶体只存在于厌氧性的真菌和原生动物细胞中，有类似线粒体的作用。,
