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微生物细胞的结构与功能 (2)
G+菌与G-菌肽聚糖单体的异同:
其区别为: 1、四肽上的第三个氨基酸不同,G+菌为赖氨酸;G-菌
为内消旋二氨基庚二酸。 2、肽间桥不同:G+菌为甘氨酸五肽;G-菌为肽键。
古细菌假肽聚糖的单体结构
• 磷壁酸的结构与功能 磷壁酸是G+菌细胞壁中的特有成份。磷壁酸主要
有两种:一种是甘油磷壁酸;一种是核糖醇磷壁酸。 甘油磷壁酸
核糖醇磷壁酸
磷壁酸的主要功能:
1、因带负电荷,故可与环境中Mg2+等阳离子结合,提 高这些离子的浓度,以保证细胞膜上一些合成酶维持 高活性的需要;
2、保证革兰氏阳性致病菌(如A族链球菌)与其宿主间的 粘连(主要为膜磷壁酸);
3、赋于革兰氏阳性菌以特异的表面抗原; 4、提供某些噬菌体以特异的吸附受体。
脂多糖分子结构由三部分组成:
类脂A:2个N-乙酰葡糖胺及5个长链脂肪酸
3个2-酮-3-脱氧辛糖酸(KDO)
内核心区
LPS 核心多糖区
3个 L-甘油-D-甘露(Hep)
外核心区: 5个己糖(Hex),包括葡糖胺、半乳糖、 葡萄糖
O-侧链: 多个4Hex单位, 内含半乳糖、鼠李糖、甘露糖、阿比可糖(Abq)
的渗透压,G-菌可抵御5~10个大气压的渗透压);
4、为正常细胞的分裂所必需; 5、阻挡有害物质进入; 6、与细菌的抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性关。
(二)细胞膜
细胞膜是外侧紧贴细胞壁而内侧包围原生质的一层 柔软而富有弹性的半透性膜。
脂类: 占20~30% 细胞膜的化学组成主要是
蛋白质:占60~70%
2、胞壁酸上的四肽(L - Ala - D - Glu - L - Lys - D - Ala) 3、两四肽间的肽间桥。
聚肽糖的单体分子结构:
聚肽糖的单体构成了大分子网状化合物:
G+菌的肽聚糖的分子结构交联度高,肽聚糖层厚,如 枯草杆菌网状分子有40层。而G-菌的交联度低,肽聚糖层 薄,如大肠杆菌仅由1~2
细胞质中有如下重要的内含物: 1、质粒;2、核糖体; 3、藏颗粒(碳素储藏颗粒、氮素储藏颗粒、磷素储藏颗粒)。
•质 粒
质粒是独立存在于细菌染色体外或附加在染色体 上的遗传物质。它由一共价闭合环DNA分子组成。
目前在细菌中发现的质粒有如下种类:
1、接合质粒(F因子) 2、抗性质粒(R因子) 3、降解质粒 4、细菌素质粒(col因子) 5、致瘤质粒 6、共生固氮质粒
质粒具有如下特点:
1、可以自发或用人工诱变的方法消除; 2、能自我复制,稳定的遗传; 3、没有质粒的细菌不能自发的产生质粒,但可以通过
转化、转导或接合作用的转移获得质粒; 4、质粒可以携带供体细胞的DNA转移。
质粒的功能: 1、质粒控制细菌的某一遗传状 2、可作为基因转移的载体
• 核糖体
壁磷壁酸 膜磷壁酸
肽聚糖-内壁层 脂多糖 G- 脂蛋白 类脂 蛋白质 孔蛋白
外壁蛋白
外壁层
• 肽聚糖的结构 肽聚糖是由组成肽聚糖的单体聚合而成的大分子网状化 合物。 肽聚糖的单体 结构如图:
肽聚糖的单体由 三部分组成:
1、N-乙酰葡萄糖胺(G)和N-乙酰胞壁酸(M)通过β -1.4键连接的双 糖。
微生物细胞的结构与功能 (2)
第一节 原核细胞的构造
细菌细胞的构造
基本构造: 细胞壁;细胞膜;细胞核;核糖体;颗粒状内含物 特殊构造: 质粒;间体;荚膜;芽胞;鞭毛与菌毛
(一)细胞壁
•G+细菌与G-细菌细胞壁结构如下图
G+菌:
G-菌:
• G+细菌与G-细菌细胞壁的化学组成
肽聚糖 G+ 磷壁酸
多糖
LPS结构如下图:类脂A是G-细菌的毒性中心
• 脂多糖的功能
1、是革兰氏阴性细菌致病物质—内毒素的物质基础;
2、与磷壁酸相似,也有吸附Mg2+和Ca2+等阳离子以提高 这些离子在胞表面浓度的作用;
3、由于LPS结构的变化,决定了革兰氏阴性细菌细胞表 面抗原决定簇的多样性,据统计(1983),国际上已 报道过的根据LPS的结构特性而鉴定过的Salmonella (沙门氏菌属)的表面抗原类型多达2107个;
(五)间 体
间体是细菌细胞膜内陷而成的一种层状、管状或囊 状物。一般位于细胞分裂部位或其邻近部位。常见于G+ 菌, 在有些G-细菌中不明显。
间体主要功能:促进细胞间隔的形成并参与遗传物 质的复制。
间体参与DNA的复制:
(六)细胞质及内含物
包围在细胞膜内的物质称为细胞质,由于ห้องสมุดไป่ตู้胞核是细 菌细胞的重要结构成分,因此细胞质通常是指细胞膜包围 的除细胞核以外的物质。
通过同位素放射显影技术和电子显微镜的超薄切片观 察,细菌的细胞核含有丝状物资,没有膜包围。丝状物质 由双链 DNA分子折叠缠绕而成。丝状物质拉直后,其长度 为细胞的若干倍。
如:E.coli 细胞长约2um,DNA拉直后其长为1100~1400um。
细胞核:
细菌细胞核的功能:它是细菌生长、新陈代谢、 遗传变异的控制中心。
4、是许多噬菌体在细胞表面的吸附受体。脂多糖要维持其 结构的稳定性需要足量Ca2+的存在。如果用螯合剂去除 Ca2+,LPS就解体。这时,G-细菌的内壁层肽聚糖就暴 露出来,因而就可被溶菌酶所水解。
• 细菌细胞壁的功能 1、固定细胞外形; 2、为鞭毛运动提供支点; 3、保护细胞免受外力的损伤(G+菌可抵御15~25个大气压
• 细胞膜的结构
细菌的细胞膜由两层磷脂分子组成,磷脂疏水端两两相 对,亲水的头部向外,蛋白质嵌入磷脂双分子层中或分布在 磷脂双分子层的内外表面。
真细菌细胞膜的磷脂分子结构如下图:
古细菌细胞膜的结构
古细菌细胞膜植烷基甘油醚的结构
古生菌甘油醚 醚键
•细菌细胞膜的功能
1、控制内外物质的运送、交换; 2、维持细胞内正常渗透压的屏障; 3、合成细胞壁各种组分(LPS,肽聚糖,磷壁酸)
和荚膜大分子的场所; 4、进行氧化磷酸化和光合磷酸化的产能基地; 5、许多酶和电子传递链的所在部位; 6、鞭毛着生点并为其运动提供能量。
(三)壁膜间隙 G+ 、G-壁膜间隙:
壁膜间隙的功能:含有水解酶,结合蛋白,化学受体。
(四)细胞核
细菌细胞核又称原核、拟核或细菌染色体。它位于细 胞质内,没有核膜、核仁。核没有固定的形态,细菌细胞 核的化学成分为双链DNA,没有组蛋白。