第三章 微生物细胞的结构与功能
除病毒外，微生物都具有细胞结构。
一个细胞
营养功能 生长能力 分化（形态和功能的变化） 信号传导 进化
第一节 原核微生物细胞的结构和功能 第二节 真核微生物细胞的结构和功能 第三节 真核生物和原核生物的比较
第一节 原核微生物细胞的结构和功能
一 一般构造
（一）细胞壁 （二）细胞质膜 （三）细胞质 （四）核质 （五）内含体
周质蛋白可用“冷休克”方法释放。
（3）古生菌的细胞壁
除热原体属（Thermoplasma ）无细胞壁外。
➢假肽聚糖细胞壁（pseudopeptidoglycan）
类脂A
核心多糖 O-特异侧链（O-多糖、O-抗原）
Lipid A core polysaccharide
O-specific side chain
O-特异侧链 核心多糖 类脂A
LPS中的类脂 A即是内毒素
LPS的主要功能：
◆ 类脂A是革兰氏阴性细菌致病物质—— 内毒素的物质基础
◆ 吸附Mg 2+、Ca 2+阳离子提高在细胞表面的浓度 ◆ 革兰氏阴性菌表面抗原决定簇具多样性——
素和噬菌体的敏感性。
2 原核微生物细胞壁的多样性★
（1）革兰氏阳性细菌的细胞壁 （2）革兰氏阴性细菌的细胞壁 （3）古生菌的细胞壁 （4）缺壁细菌 （5）革兰氏染色的机制
（1）革兰氏阳性细菌的细胞壁
特点：
■厚度大（20~80nm） ■只有一层——90%肽聚糖，10%磷壁酸
❖ 肽聚糖（peptidoglycan）
稀疏、机械强度差
❖ 外膜 outer membrane
革兰氏阴性细菌细胞壁外层
外膜outer membrane
脂多糖 Lipopolysacharide，LPS 磷脂 Phospholipid
外膜蛋白 outer membrane protein
◎脂多糖（ Lipopolysacharide，LPS）
2－8nm的肽聚糖层（peptidoglycan） （不含磷壁 酸）
脂多糖 Lipopolysacharide，LPS 外膜outer membrane 磷脂 Phospholipid
外膜蛋白 outer membrane protein
❖ 肽聚糖（以大肠杆菌E.coli为例)
埋在外膜层内，厚2~3nm。1~2层网格分子。
四肽尾 tetrapeptide side chain：四个氨基酸，L-D交替连接 肽
肽桥peptide interbridge：甘氨酸五肽
以金黄色葡萄球菌 （Staphylococcus aureus）为例
革兰氏阳性菌肽聚糖 的立体结构
NAM
NAG β-1、4糖苷键 四肽尾
肽桥
40层的网格状 分子网套结构
存在多种周质蛋白（periplasmic protein）：
△水解酶类——蛋白酶、核酸酶
△合成酶类——肽聚糖合成酶 △结合蛋白——运送营养物质
周质 空间
△受体蛋白——与细胞的趋化性相关
孔蛋白 周质空间
周质空间是革兰氏阴性细菌特殊的“细胞 器”。
内有周质蛋白，包括： 合成酶 水解酶 结合蛋白 受体蛋白
脂的冻干细菌中提取。
▲ 磷壁酸的主要生理功能
✓保证细胞膜上一些需Mg2+的合成酶提高活性。 ✓储藏磷元素 ✓增强某些致病菌对宿主细胞的粘连、避免白细胞吞噬。 ✓赋予特异的表面抗原 ✓噬菌体特异性吸附受体 ✓调节细胞内自溶素（autolysin）的活力
（2）革兰氏阴性细菌的细胞壁
革兰氏阴性细菌细胞壁两层：
又叫粘肽（mucopeptide） 胞壁质（murein） 粘质复合物（mucocomplex）
磷壁酸 肽 聚 糖
革兰氏阳性菌肽聚糖的组成成分
N-乙酰葡萄糖胺（NAG）
聚糖（双糖单位） N-Acetylglucosamine N-乙酰胞壁酸（NAM）
β-1、4糖 苷键连接
N-Acetylmuramic acid
二 特殊结构
（一）芽孢 （二）糖被 （三）鞭毛 （四）菌毛 （五）性毛
一 一般构造
（一）细胞壁 （cell wall）
细胞最外层 质壁分离 电子显微镜超薄切片
1 细胞壁的主要功能 2 原核微生物细胞壁的多样性★
1 细胞壁的主要功能
❖固定细胞外形，提高机械强度 ❖细胞生长、分裂、鞭毛运动必需 ❖保护细胞免受溶菌酶、消化酶、青霉素的损害 ❖使细胞具有特定的抗原性、致病性以及对抗生
β-1、4糖苷键容 易被溶菌酶 （Lysozyme） （泪液、鼻涕、 细菌、噬菌体） 水解—— 引起细菌肽聚糖 细胞壁“散架” 死亡
金黄色葡萄球菌的细胞壁分子结构
❖ 磷壁酸 （teichoic acid）
酸性多糖
甘
油
▲ 磷壁酸主要成分： 磷 酸
甘油磷酸
核糖醇磷酸
▲磷壁酸的分类 壁磷壁酸（ teichoic acid）
O-特异侧链种类多 ◆ 噬菌体在细胞表面的吸附受体 ◆ 具选择性屏障功能——
核酸、双糖、肽、氨基酸可进入 溶菌酶、抗生素、去污剂被阻挡
◎外膜蛋白 outer membrane
protein
嵌合在LPS孔和蛋磷白脂层外膜上的蛋白 脂蛋白
脂蛋白Lipoprotein——
使外膜层连接在肽聚糖内壁层上的蛋白
膜磷壁酸（Lipoteichoic acid）
壁磷壁酸（teichoic acid）
与肽聚糖分子共价结合，含量随培养 基成分而改变。
用稀酸或稀碱可以提取。
膜磷壁酸（Lipoteichoic acid）
跨越肽聚糖层，与细胞膜交联。 含量与培养条件关系不大。 用45%热酚水提取，或用热水从脱
孔蛋白Porin——
通过孔的开闭，阻止某些抗生素进入外膜层。
脂蛋白：以共价键把外膜层连接在肽聚糖内壁 层上。
孔蛋白：三聚体跨膜蛋白，中间有孔道。通过 孔的开和闭，能够阻挡抗生素进入外 膜层。
Hale Waihona Puke ◎周质空间（periplasmic space，periplasm）
又叫壁膜间隙
外膜与细胞膜之间的狭窄空间，呈胶状
结构单体同革兰氏阳性菌不同处： ▲四肽尾的第三个氨基酸不是L-Lys，而被内消旋 二氨基庚二酸（m-DAP）代替。 ▲没有特殊的肽桥 前后两个单体间连接—— 甲四肽尾的第4个氨基酸D-Ala的羧基与 乙四肽尾的第3个氨基酸的m-DAP的氨 基连接
meso-Diaminopimelic （m-DAP）