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第二章 微生物的形态构造


肽聚糖 磷壁酸 类脂质 蛋白质
革兰氏阳性菌细胞壁,可用典型的金黄色 葡萄球菌代表,它的肽聚糖层厚约20-80nm, 葡萄球菌代表,它的肽聚糖层厚约20-80nm, 由40层左右的网状分子所组成,网状的肽聚糖 40层左右的网状分子所组成,网状的肽聚糖 又由大量小分子单位聚合而成,每个肽聚糖单 体含三个组分①双糖单位即N 体含三个组分①双糖单位即N-乙酰葡萄糖胺 与N-乙酰胞壁酸以β-1,4糖苷键相连②短 乙酰胞壁酸以β 肽“尾”即L-丙氨酸→D-谷氨酸→L-赖氨 丙氨酸→ 谷氨酸→ 酸→D-丙氨酸组成的四肽与N-乙酰胞壁酸相 丙氨酸组成的四肽与N 连③肽“ 连③肽“桥” 金黄色葡萄球菌的为甘氨酸五 肽,其氨基端与前一肽聚糖的短肽尾第四个D 肽,其氨基端与前一肽聚糖的短肽尾第四个D -丙氨酸的羧基相连,而肽桥的羧基端与后一 肽聚糖单位肽尾第三个L 肽聚糖单位肽尾第三个L-赖氨酸的氨基相连, 从而使前后两个肽聚糖单体交联起来。
(4)核质体(nuclear body) 为原核生 (4)核质体(nuclear body) 物特有的无核膜结构的原始细胞核,又叫 核区、类核、拟核或核基因组,是一环状 大型DNA分子,长0.25- mm。 大型DNA分子,长0.25-3mm。
2.细菌的特殊构造 不是一切细菌都有的 2.细菌的特殊构造 构造,包括荚膜、鞭毛、菌毛核和芽孢等 四种
葡萄球菌
2.杆菌(bacillus) 短杆(球杆)菌、棒杆 2.杆菌(bacillus) 菌、梭杆菌、梭菌、弯月状、分枝状、竹 节状(两端平截)等,按杆菌的排列又有 链状、栅栏状、八字状及有鞘衣的丝状等。
球杆菌
杆菌
链杆菌
棒状杆菌
分枝杆菌
3.螺旋菌 有弧菌和螺菌(spirilla=vibrio 3.螺旋菌 有弧菌和螺菌(spirilla= +spirillum),这类菌体积小,坚硬,环 spirillum),这类菌体积小,坚硬,环 数由单环到2 数由单环到2-6环,而旋 周数在6环以 环,而旋转周数在6 上,体大而柔软的螺旋状细菌,我们称 其为螺旋体(spirochoeta) 其为螺旋体(spirochoeta) 自然界的细菌,最常见的是杆菌、其次 是球菌,螺旋状的少见。近年又发现了 三角形、方形和圆盘形的细菌。
这一方法几乎可将所有细菌分为G 这一方法几乎可将所有细菌分为G+和G- 菌两类,所以在分类鉴定上十分重要。关 于其原理与细菌细胞壁的形成结构有关, 待后述。
(二)构造 细菌细胞的构造: 所有细菌都具有的一般构造和某些细 菌特有的特殊构造
1.细胞壁; 细胞壁; 细胞壁 2.细胞膜; 细胞膜; 细胞膜 3.核质体; 核质体; 核质体 4.间体; 间体; 间体 5.贮藏物; 贮藏物; 贮藏物 6.细胞质; 细胞质; 细胞质 7.芽孢; 芽孢; 芽孢 8.鞭毛; 鞭毛; 鞭毛 9.菌毛; 菌毛; 菌毛 10.性菌毛; 性菌毛; 性菌毛 11.荚膜; 荚膜; 荚膜 12.粘液层 粘液层
第一节 细菌
细菌是一类细胞细而短(D 0.5µm 细菌是一类细胞细而短(D约0.5µm, L 为0.5-5µm),结构简单,细胞壁坚韧, 0.5-5µm),结构简单,细胞壁坚韧, 二分裂繁殖,且水生性较强的原核微生物。 细菌生存在我们周围的环境中,我们可 以通过气味、手感、视觉等察之。细菌不 都是有害的,相反多数是有益的。
革兰氏阴性菌细胞壁的肽聚糖,可以用 E.coli代表,肽聚糖占细胞壁组分不足10%, E.coli代表,肽聚糖占细胞壁组分不足10%, 一般由1 一般由1-2层网状分子构成,厚度仅2-3nm, 层网状分子构成,厚度仅2 nm, 结构单位与Gram’ (+)菌基本相同,差别仅 结构单位与Gram’s(+)菌基本相同,差别仅 在于:①肽尾的第三个氨基酸为内消旋的二氨 基庚二酸(m DAP)②无特殊的肽桥,前后两 基庚二酸(m-DAP)②无特殊的肽桥,前后两 个单位相连只是前一个肽尾的第四个D 个单位相连只是前一个肽尾的第四个D-丙氨 酸的羧基与后一个肽尾第三位的m DAP的氨基 酸的羧基与后一个肽尾第三位的m-DAP的氨基 相连。
Gram’s(- 菌特有的是脂多糖(LPS) Gram’s(-)菌特有的是脂多糖(LPS) 结构,位于细胞最外层,厚8 10nm的类 结构,位于细胞最外层,厚8-10nm的类 脂多糖类物质,它由类脂A 脂多糖类物质,它由类脂A、核心多糖和 O-特异侧链组成。功能有四:①G-菌致 特异侧链组成。功能有四:①G 病物质-内毒素的基础②类似磷壁酸的 作用能吸附 Ca2+ 、Mg2+等阳离子③决 定表面抗原(决定簇)的多样性,如沙 门氏菌属有21077种④噬菌体的吸附受体。 门氏菌属有21077种④噬菌体的吸附受体。
革兰氏染色机制(由实验课解决):是由 细胞壁的特殊化学组分决定的。初染(结晶紫) 和媒染(碘液)后,壁及膜均着上了结晶紫与 碘的大分子复合色(紫),在乙醇脱色时,G 碘的大分子复合色(紫),在乙醇脱色时,G+ 菌因细胞壁原肽聚糖含量高,交联致密,所以 经乙醇脱水而明显收缩,加之无类脂,故壁上 无孔隙,使紫色阻留于细胞壁中,而G 无孔隙,使紫色阻留于细胞壁中,而G-菌因壁 薄,肽聚糖含量少,交联散,乙醇作用后,肽 聚糖孔不易收缩,又加之类脂量高,乙醇溶出 后留有孔隙较大,使紫色复合物溶出细胞壁, 细菌此时无色,再经沙黄等红色染料复染,又 可获得新的颜色红色,而G 可获得新的颜色红色,而G+仍为紫色。
(2)细胞膜与间体 细菌细胞膜也同其它 生物膜一样,属单位膜的液态镶嵌模型, 但蛋白质种类及数量均多,而脂类较少, 功能较复杂:①控制细胞内外物质运输、 交换②维持渗透压,起屏障作用③合成细 胞壁各种成分(LPS、 胞壁各种成分(LPS、肽聚糖、磷壁酸)和 荚膜等。 荚膜等。
间体:由细胞膜内褶形成的一种管状、 层状或囊状结构,一般位于细胞分裂部位 或其临近,其功能主要是促进细胞间隔的 形成并与遗传物质的复制及其相互分离有 关
Байду номын сангаас
1.细菌细胞的一般构造 1.细菌细胞的一般构造
(1)细胞壁 是位于细胞最外的一层厚实、 坚韧的外被,主要由肽聚糖构成,功能是 固定细胞外形和保护细胞,用染色、质壁 分离及制成原生质体可在光镜下证实,或 用超薄切片在电镜下见到该层。
个别情况下细胞壁缺损或无细胞壁的细菌有: ①原生质体(protoplast) ①原生质体(protoplast) 一般由溶菌酶或 青霉素处理G 青霉素处理G+菌,制得的仅由细胞膜包裹的细 菌脆弱细胞。完全无细胞壁。 ②球状体或原生质球(sphaeroplast) ②球状体或原生质球(sphaeroplast)还残留 部分细胞壁的细菌,一般是G 部分细胞壁的细菌,一般是G-菌形成。 ③L型细菌 自发突变形成的,可稳定遗传的 细胞壁缺陷菌株。
(1)荚膜(capsule) 某些细菌细胞壁外存在着一层厚 )荚膜(capsule) 度不定的胶状物质。按其厚度又分微荚膜、荚膜和粘液层。 有的细菌会产生有一定性状的大型粘胶物,称为菌胶团 (zoogloea),其实是细菌群体共用的荚膜。 zoogloea),其实是细菌群体共用的荚膜。
第二章 原核微生物的形态构造
原核微生物主要有六大类:细菌、放线 菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣原 体。
第一节 细菌 第二节 放线菌(actinomycetes) 放线菌(actinomycetes) 第三节 蓝细菌(cyanobacteria) 蓝细菌(cyanobacteria) 第四节 支原体,立克次氏体和衣原体
螺形菌
弧菌——只有一个弯曲 只有一个弯曲 弧菌 螺菌——有若干个弯曲 有若干个弯曲 螺菌
弧菌
螺菌
细菌的大小以微米(µm,10 m)表示, -9 亚细胞构造用纳米(nm,10 m)表示。 细菌小而透光,需放大并染色才易于观察。
-6
细菌的染色方法很多,有单染色和复 染色多种,其中Gram’ 染色多种,其中Gram’s染色法最重要,该 法由丹麦G.Gram于1884年创立,简要操 法由丹麦G.Gram于1884年创立,简要操 作分初染、媒染、脱色和复染四步,最 终凡被染成紫色的称革兰氏阳性菌,用 G+表示,染成红色的称革兰氏阴性菌, 用G-表示。
Gram’s(- Gram’s(-)菌外壁层的蛋白质有三种 ①基质蛋白,可通过小分子的糖类(双 糖)、氨基酸、短肽和离子等,起分子 筛作用②外壁蛋白是受体或运输蛋白、 以运送较大分子的维生素等③脂蛋白, 作用是使外壁层附着在内壁层的肽聚糖 上。
周质空间或壁膜空间:指位于细胞 膜与细胞壁之间的狭窄间隙,G 膜与细胞壁之间的狭窄间隙,G+与G-菌 均有。
磷壁酸又分甘油型与核糖醇型两类型, 它的主要功能有①带负电,可吸Mg 它的主要功能有①带负电,可吸Mg2+等阳 离子,保证了膜上酶的活性②保证Gram’s(+) 离子,保证了膜上酶的活性②保证Gram’ 菌(A族链球菌)与宿主的粘联③G 菌(A族链球菌)与宿主的粘联③G+菌表面 的特异抗体④某些噬菌体的特异受体。
(3)细胞质 被细胞膜包围的,除核质体 以外的一切透明、胶状、颗粒状物质的总 称。
其主要成分有: 其主要成分有:
①贮藏物 聚-β-羟丁酸(PHB)许多细菌内可以经常见到的碳 聚-β 羟丁酸(PHB) 源类贮藏物、不溶于水,可贮藏能量、碳源和降低细胞内的渗透 压,PHB可制成无毒易降解的医用塑料器皿和外科用的手术针及缝 压,PHB可制成无毒易降解的医用塑料器皿和外科用的手术针及缝 线。 ②异染粒 又称迂回体或棙转菌素,是无机偏磷酸的聚合物。功 能是贮藏磷元素和能量,并可降低渗透压。 ③藻青素和藻青蛋白(一种辅助光合色素) 常见于蓝细菌,属 内源性氮源贮藏物,还有贮藏能源的作用。 ④羧化( ④羧化(酶)体 在化能自养细菌中含有的多角形细胞内含物,大小 似噬菌体,内含1,5-二磷酸核酮糖羧化酶,在自养菌中起固定 似噬菌体,内含1,5-二磷酸核酮糖羧化酶,在自养菌中起固定 CO2的作用。 ⑤气泡 许多光合营养型无鞭毛运动的水生细菌细胞内含有为数 众多的充满气体的小泡囊,具有调节细胞比重使其漂浮于合适的 水层中的作用。
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