课程名称：微生物学 班级：生物工程1101 (第三讲) 章节标题：第一节细菌 2.细胞质膜 3.细胞质 4.细胞核区 5.细菌细胞的特殊构造 (二)细胞外构造 目的要求：1.了解不同类细菌细胞壁的区别。 2.掌握细菌细胞质膜、细胞质、细胞核区的基本构造 3.掌握细菌芽孢的特殊构造。 4.了解细菌细胞外构造的功能 教学重点：1.细胞内构造各部分的组成及功能 2.细胞外构造的组成及功能 教学难点：芽孢的概念、构造、耐热机制及其形成和萌发 教学方法：多媒体讲授及讨论法 内容提要及课时分配： 1.古生菌细胞壁的类型 15分钟 2.细胞膜、细胞质及核区的组成 30分钟 3.芽孢的形态构造及其形成和萌发 25分钟 4.细胞外构造的功能 25分钟 5.小结 5分钟 主讲教师：赵萌萌 授课日期：2013年3月5日 兰州交通大学化学与生物工程学院
第一节细菌 2、细胞膜(cell membrane)细胞膜的基本成分是由两层磷脂分子整齐地 排列而成的磷脂双分子层内嵌蛋白、外周蛋白、液态镶嵌蛋白。 3、内膜系统：许多革兰氏阳性细菌、光合细菌、硝化细菌、甲烷氧化细菌 以及同氮菌等的细胞膜内凹延仲或折叠成为形式多样的内膜系统。如间体、载色 体、羧酶体。 (I)间体(mesosone)一由细胞膜内褶形成的一种管状、层状或囊状结构。 般位于细胞分裂部位或其邻近。 (②)载色体（常称类囊体） 在紫色光合细菌中，由细胞膜内稻形成的一种管状、层状或囊状载色体 在绿色光合细菌中，细胞膜下有许多不与细胞膜连着的膜囊一绿体 它们的膜上有光合色素和电子传递部分，是进行光合作用的场所。相当于绿 色植物的叶绿体。 (3)羧酶体(carboxysome) 4、细胞质及其内含物-细胞质(cytoplasm)是细胞膜内所含的无色透明粘稠 的胶状物质。其主要成分为水、蛋白质、核酸、脂类、糖、无机盐以及核糖体和 些颗粒状内含物。 (1)核糖体：细菌核糖体约一万个，一般5个连在一起，串联在mRNA上以 多聚体形式存在 (2)贮藏性颗粒 颗粒状内含物(granule)--这是细胞质中的颗粒性贮藏物质，其种类和数量 随环境条件而异。颗粒性贮藏物质的形成能防止细胞内渗透压或酸度过高，当环 境养料缺乏时又可被分解利用。颗粒状内含物的大小和化学性质各异，主要类型 有6种. 糖原(glycogen)和淀粉(starch):是细菌细胞内主要的碳素和能源贮存物 质。与碘液作用时，糖原呈红褐色而淀粉呈蓝色。肠道细菌常积崇糖原，而多数 其它细菌和蓝细菌则以淀粉为贮存物质。当培养环境中碳氮比高时，会促进碳素 养料颗粒体的崇积。 多聚B一羟基丁酸（B-hydroxybutyric acid,PB):是细菌特有的一种与
类脂相似的碳源和能源贮存物质。PB易被脂溶性染料（如苏丹黑）者色而不易 被普通碱性染料染色。 异染粒(metachromatic granule):是细菌特有的磷素贮藏养料。因用蓝色 染料（如亚甲蓝或甲苯胺蓝）染成紫红色而得名。主要成分是聚偏磷酸盐。 硫磺颗粒(Sulfur droplet):这是某些化能自养的硫细菌贮存的能源物质。 例如贝氏硫菌属(Beggiatoa)和发硫菌属(Thiothrix)能在氧化H2S的过程中获 得能量并在细胞内以周态硫粒的形式贮存元素硫。当环境中缺少2$时，它们能 通过进一步氧化硫来获取能量 磁粒(magnetite):是少数磁性细菌(magneticbacteria)细胞内特有的串状 F304的磁性颗粒。磁性细菌能藉以感知地球磁场并使细胞顺磁场方向排列。 气泡(Gas vesicle)大小为0.2-~1.0um×75nm,大小、形状、多少随细菌种 类而异。每个细胞中的气泡数目可有儿个到几百个。 功能：调节细胞比重，使细胞保持浮力，漂浮在最适水层中获取光能、02 和营养物质。 5、核区(nuclear region or area) 核区是原核生物所特有的无核膜包裹、无核仁、无固定形态的原始细胞核。 又称核质体、原核、拟核、核基因组(genome)化学成分是一个大型环状DA分 子，主要为DA,还有少量RNA和蛋白质，但无组蛋白。 6、鞭毛 (1)鞭毛的构造 鞭毛包括：基体(basal body)、钩形鞘(hook)、鞭毛丝(filament) 鞭毛的主要成分是蛋白质，另有少量的多糖或脂类。鞭毛蛋白占细胞蛋白的 2%,为15000~40000Da。 鞭毛蛋白是一种抗原物质，鞭毛抗原又称H抗原。由于各细菌的鞭毛蛋白的 氨基酸组成不同而抗原性质不同，通过血清学反应进行分类鉴定。 (2)鞭毛的运动 鞭毛的功能主要是运动 鞭毛推动细菌运动的特点(1)鞭毛具有很高的运动速度，一般每秒可移动 20-80um
方式：细菌以推进方式做直线运动，以翻腾形式做短促转向运动鞭毛犹如螺 旋桨，基体犹如马达，一个或（一对）环是转子，另一个（或另一对)环是定子， 两者通过彼此的相对转动，推动鞭毛旋转而使菌体运动。鞭毛蛋白分子链是有 弹性的，通过它一张一弛地产生波浪运动也能使菌体运动， (3)鞭毛与趋性 趋性一细菌对界环境刺激作出反应而做的定向运动，正趋性或负趋性 鞭毛的功能是运动，这是原核生物实现其趋性(txis)即趋向性的最有效 方式。趋光性、趋氧性、趋化性、趋磁性 7、菌毛：（曾有纤毛、散毛、伞毛、线毛或顺毛等译名） 许多革兰阴性菌和少数革兰阳性菌茵体表面存在着一种比鞭毛更细、更短而 直硬的中空、数量较多的蛋白质类丝状附属物，有使菌体附者于物体表面的功能】 与细菌的运动无关，运动细菌和不运动细菌都可以有菌毛。不是所有细茵都有菌 毛，产生南毛的能力由染色体基因所决定。 菌毛蛋白具有抗原性。 根据功能不同，南毛可分为普通菌毛和性南毛两类。 性毛一般见于革兰氏阴性细菌的雄性菌株（即供体菌）中，其功能是向雌性 南株（即受体蘭）传递遗传物质。有的性毛还是M噬菌体的特异性吸附受体。 8、荚膜 某些细菌在一定的营养条件下向细胞外分泌的、包被于细胞壁外的一层厚度 不定、透明粘性胶状物质荚膜(capsule或macrocapsule,大荚膜)、微荚膜 (microcapsule)、粘液层(slimelayer)、南胶团(zoogloea) 荚膜功能：保护作用一保护细菌免受干旱损坏、防止噬菌体的吸附和裂解 使致病菌免受宿主白细胞吞噬：贮藏养料，以备营养缺乏时重新利用：作为透性 屏障或离子交换系介质。 9、菌鞘(sheath) 由球衣菌分泌的、薄而透明、紧包在菌链外侧的管状物 意义：有助于吸收营养（其上有固者器，使菌体固着在固体基质上）：保护 作用，能抵御原生动物等捕食者的捕食或蛭弧菌等寄生者的攻击。 研究意义：常见于有机质丰富的流动淡水中，形城球衣菌菌花，给污水处理
中污泥的澄清带来因难。 10、附器—菌柄、菌丝等 分裂特点：不等分裂 附器细菌包括：柄杆菌、突柄杆菌、突柄微菌、突柄绿菌、臂微菌、绿臂菌、 红微菌、红荚单胞菌、芽生杆菌、生丝微菌、土微菌等。 附器的功能：吸附器官，增加菌体体积和表面积之比，分裂所必须 ll、芽胞(spore)、半孢晶体(parasporal crystal)与其他 概念：某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、 含水量极低、抗逆性极强的休眠体，称为芽孢(endospore或spore,.偶译“内 生孢子”)。 细菌芽孢的特点：整个生物界中抗逆性最强的生命体，是否能消灭芽孢是衡 量各种消毒灭菌手段的最重要的指标。芽孢是细菌的休眠体，在适宜的条件下可 以重新转变成为营养态细胞：产芽孢细菌的保藏多用其芽孢。产芽孢的细菌多为 杆菌，也有一些球菌。芽孢的有无、形态、大小和着生位置是细菌分类和鉴定中 的重要指标。 芽孢的形成与芽孢的萌发过程 芽孢含有营养细胞所没有的吡啶二羧酸钙盐，C2+与DPA的螯合作用会使芽 孢中的生物大分子形成一稳耐热性的凝胶，芽孢衣对多价阳离子和水分的透性很 差，皮层的离子强度很高，产生极高的渗透压夺取芽孢核心的水分，结果造成皮 层的充分膨胀。核心部分的细胞质却变得高度失水，因此，具极强的耐热性。产 芽孢的细菌当其环境中营养缺乏及有害代谢产物累积时，就开始形成芽孢 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 性蛋白晶体一6内毒素，称为伴孢晶体。伴孢晶体对200多种昆虫尤其是鳞翅目 的幼虫有毒杀作用，因而可将这类产伴孢晶体的细菌制成有利于环境保护的生物 农药一细菌杀虫剂。有些细菌产生芽孢，有些细菌形成另一种休眠细胞叫孢囊。 大多数甲烷氧化菌也有休眠状态的结构，甲基弯曲菌属的外孢子抗干旱和热，但 不含DPA。粘球菌的粘孢子对干旱、超声震荡和紫外线有较好的抗性，但抗热性 远比细菌芽孢差。还有蛭弧菌属的蛭孢囊