《微生物学》第一章 微生物细胞形态结构

微生物细胞形态结构多种多样，不同的微生物具有不同的细胞形态结构特点。此脑图知识点详细全面，我就是靠它拿到满绩！内容详细全面，可以直接背。

第一章 微生物细胞形态结构

原核微生物的细胞结构

包括古细菌和真细菌

基本构造

所有细菌共有的，可能为生命所必需

细胞壁、细胞膜、原核、核糖体、颗粒状内含物

特殊构造

部分细菌有或在一般细菌特殊环境下才有

质粒、间体、芽胞、荚膜、鞭毛与菌毛

细胞壁

定义

包围在细胞表面，内侧紧贴细胞膜的一层较为坚韧，略有弹性的结构，占细胞干重10%-25%

功能（6）

固定细胞外形

为鞭毛提供运动支点

保护细胞免受外力的损伤

为正常细胞分裂所必需

阻挡有害物质进入

与细菌的抗原性、致病性、抗药性和对噬菌体的敏感性有关

分类

革兰氏

革兰氏阳性菌（G+）

肽聚糖

90%，原核生物特有

由组成肽聚糖的单体聚合而成的大分子网状化合物

单体：N-乙酰胞壁酸、D型氨基酸

磷壁酸（垣酸）

10%，大多数G+特有

功能

带负电荷，浓缩环境中的Mg+离子，提高细胞膜上一些合成酶的活力

增强某些致病菌（eg.A族链球菌）对宿主细胞的粘连，避免被白细胞吞噬

赋予G+特异的表面抗原

作为噬菌体特异的吸附受体

调节细胞自溶素活力，防治细胞因自溶而死亡

革兰氏阴性菌（G-）

肽聚糖

肽聚糖单体区别 四肽上第三个氨基酸不同，G+为赖氨酸；G-为内消旋二氨基庚酸（DAP） 肽间桥不同：G+为甘氨酸五肽；G-为肽键

内壁层

脂多糖（LPS）

要维持其结构的稳定性需要足量钙离子存在，若用螯合剂去除钙离子，LPS就解体，G-内壁肽聚糖就暴露出来，因而可以被溶菌酶 水解

侧链、核心多糖、类脂A（G-的毒性中心）

功能（5）

致病物质——内毒素的基础

提高细胞表面浓度离子

LPS的结构决定了G-细菌表面抗原决定簇的多样性

噬菌体的吸附受体

控制物质进出细胞的选择性屏障功能

脂蛋白

类脂

蛋白质

外壁层

G-特有，从内到外，由脂蛋白、脂质双层和脂多糖组成

细胞壁缺陷型细菌

原生质体

概念

在G+培养物中加入溶菌酶或通过青霉素阻止其细胞壁的正常合成而获得完全缺壁细胞

特征

对环境条件很敏感，特别脆弱

保留有鞭毛，但不运动，不被相应的噬菌体感染

适宜条件下可生长，可形成芽胞，可繁殖，形成菌落及形成细胞壁，生物活性不变

更容易导入外源遗传物质，研究遗传规律和进行原生质体育种的良好材料

原生质球

概念

细胞壁未全部去除的细菌细胞，呈圆球形，可人为通过溶菌酶或青霉素处理G-得到

特征

肽聚糖已被去除，脂多糖、脂蛋白仍然保留，对外界环境有一定抗性

L-型细菌

概念

细菌在某种环境条件下因基因突变而产生的无壁类型，多形态

特征

没有完整而坚韧的细胞壁，细胞呈多形态

有的可以通过细菌过滤器，称“滤过型细菌”

对渗透敏感，在营养丰富的固体培养基上形成“油煎蛋”似的小菌落

支原体

进化过程中形成的无壁原核生物

细胞质膜

定义

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、双层分子结构的单位膜，约8nm，占细胞干重约10%。

组成及结构

化学组成

脂质（磷脂）：20%-30%

甘油和脂肪酸组成的甘油磷酸

蛋白质（边缘蛋白和整合蛋白）：60%-70%

藿烷类化合物

甾醇类物质

提高膜的稳定性

真核生物一般含有胆固醇等甾醇，5%-25%

原核生物不含胆固醇，而是含有hopanoid(藿烷类化合物)

不具细胞壁的支原体在质膜中含有胆固醇

结构模型

液态镶嵌模型（图）

主体是脂质双分子层，流动性

整合蛋白可“溶”于脂质分子的疏水性内层中

功能

营养物质与代谢产物的运送与交换

维持细胞内正常渗透压

合成细胞壁各种组分和荚膜大分子的场所

许多酶和电子传递链的所在部位

进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地

鞭毛着生点并为其提供能量

周质空间

定义

也称壁膜空间，位于细胞壁和细胞膜之间的狭小空间，内含水解酶，结合蛋白和化学受体

内含酶对对细菌的营养吸收、核酸代谢、趋化性、抗药性等有作用

内膜系统

间体（拟线粒体）

定义

是细菌细胞内唯一的“细胞器”，由细胞膜局部内陷而形成的一种层状、管状、或囊状物，其结构和化学组成与细胞膜相同。

一般位于细胞分裂部位或邻近部位，常见于G+

功能

与细胞壁合成、核质分裂、细胞呼吸和芽胞形成有关

类囊体

定义

蓝细菌中存在的囊状体

光合作用场所，由单位膜组成

含有叶绿素、胡萝卜素（内） 辅助色素藻胆蛋白体（表）

载色体

定义

一些不放氧的光合细菌（eg.紫色光合细菌）的细胞膜多次折叠形成的片层状、微管状或囊状结构。

主要化学成分是蛋白质和脂质

光合作用的部位

含有菌绿素和类胡萝卜素等光合色素及光合磷酸化所需酶类和电子传递体

羧酶体（图）

定义

又称多角体，是自养细菌（eg.硫杆菌属）所特有的内膜结构

蛋白质为主的单层包围

固定CO2的场所

内含1,5-二磷酸核酮糖羧化酶，5-磷酸核酮糖激酶

核区

包括

一条很长的环状双螺旋DNA链，又称（细菌染色体、拟核、原核）

遗传信息载体

细菌的通常为环状，放线菌为线状

位于细胞质内，没有核膜、核仁

化学组成

60%双链DNA

30%RNA

10%蛋白质

没有组蛋白

但与一些碱性蛋白即类组蛋白相结合使DNA高度螺旋，具有稳定和约束细菌染色体的作用

细胞质

定义

细胞膜内除核区以外的所有物质

组成

核糖体

颗粒状蛋白质

由65%RNA和35%蛋白质组成

常以游离状态或多聚糖状态分布于细胞质中

沉降系数70S，由50S和30S两个亚基组成

50S亚基

5SrRNA

23SrRNA

32种蛋白质

30S亚基

16SrRNA

2种蛋白质

蛋白质合成的场所

质粒

定义

独立存在于细胞染色体之外或附加在染色体上的遗传物质

功能

控制细菌的某一遗传性状

通常不含初级代谢的遗传信息，含关于次级代谢的遗传信息

基因转移的载体

特点

不亲和性

可以共存于同一细胞中的质粒彼此亲和，不能共存的是不亲和的

可消除性

能自我复制、稳定遗传

没有质粒的细菌不能自发产生，可以通过转化、转导、接合作用获得质粒

可携带供体细胞的DNA转移

类型（图）

内含物

定义

细胞内一些形状较大的颗粒状构造

包括

储藏室

定义

由不同化学物质积累而成的不溶性颗粒，主要功能储藏营养物

分类

碳素储藏室

糖原体、淀粉粒、聚-β-羟丁酸

氮素储藏室

藻青素(蓝细菌)

硫素储藏室

紫色硫细菌

磷素储藏室

异染粒：降低细胞渗透压

磁小体

定义

存在于少数G-趋磁细菌中

成分为Fe3O4的晶体颗粒，外有一层磷脂、蛋白质或糖蛋白膜包裹，无毒

形状为平截八面体、平行六面体和六棱柱体

功能

导向作用,借鞭毛引导细菌游向有利环境

应用

磁性定向药物和抗体，制造生物传感器

气泡

定义

某些水生细菌、不放氧光合细菌和盐细菌细胞内储存气体的特殊结构即为气泡，蛋白质膜包裹

功能

调节细胞比重使其漂浮在最适水层中获取营养

芽胞

定义

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，壁厚，含水量极低，抗逆性极强的休眠体

恶劣环境下产生的休眠体，非繁殖体

结构

核心

芽胞壁、芽胞质膜、芽胞质（DPA-Ca）、核区

皮层

含芽胞肽聚糖和吡啶二羧酸钙盐，渗透压高，含水量大

芽胞衣

含疏水性角蛋白，抗酶解和药物

胞外壁

含脂蛋白，透性差

形成过程（图）

特点

抗逆性最强的生命体，能否消灭其是衡量消毒手段的重要指标

在适宜条件下可以转化为营养态细胞，可以保持数十年甚至上千年

产芽胞的细菌种类少，多为杆菌，主要是G+中的芽胞杆菌属和梭菌属

伴胞晶体

不溶于水，对蛋白酶不敏感，容易溶于碱性溶剂 杀虫机理：吞食-肠道溶解-肠道穿孔-碱性溶液进入血液，ph 升高-死亡

胞囊

定义

某些细菌形成的休眠体构造，在外界缺乏营养的条件下，整个细胞壁加厚，细胞失水而形成的一种抗干旱但不抗热的圆形休眠体

与芽胞比较

都是一个营养体产生一个

一个芽胞只产生一个营养体

一个胞囊产生多个幼龄细胞

糖被

定义

包被于某系细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质，大多为多糖，还有多肽、蛋白质

分类

荚膜

有一定外形，粘性较大，稳定

对人类

益处

代血浆的生产原料

石油钻井液添加剂

污水中的生物处理

害处

致病性强

污染食品

影响制糖工业生产

黏液层

较疏松、无明显形状，可悬浮于基质中，增加培养粘液度

粘液很浓时叫荚膜，很稀时叫黏液层

胶菌团

有荚膜或黏液层的细菌相互连接成较大的群体

晶状样细胞表面层S层

定义

一些真菌和古细菌的胞壁外面含有同型蛋白或糖蛋白组成的晶格网状结构覆盖在细胞表层

在古菌中广泛存在，在缺乏肽聚糖层的G-古菌中作为细胞壁

功能

保护性外被，吸附和相互识别，分子筛，捕捉分子和离子，酶的支架和毒力因子

功能

保护细菌免受干燥影响，抵抗吞噬细胞的吞噬，抗噬菌体吸附("糖衣炮弹")

贮藏养料

透性屏障或离子交换系统，免受重金属毒害

表面附着作用eg.唾液链球菌

细菌间的信息识别eg.根瘤菌属

堆积代谢废物

鞭毛和菌毛

鞭毛

生长在某些细菌体表的长丝状、波曲的蛋白质附属物

特征

长度为菌体的若干倍

主要成分为蛋白质

主要功能是运动

鞭毛蛋白是一种抗原物质，称H抗原，各细菌的组成不同可以分类鉴定

结构（图）

鞭毛丝、鞭毛钩、基体

分类

根据鞭毛着生位置

两端丛生

两端单生

一端单生

一端丛生

周生鞭毛

观察和判断方法

电镜直接观察

光学显微镜

需要染色

观察运动特性

培养特征

半固体穿刺、菌落（菌苔）形态

菌毛

定义

又称纤毛，是G-和少数G+表面比鞭毛更细更短，短而直硬的丝状蛋白质结构

由菌毛蛋白组成

比鞭毛简单，无基体等构造，直接着生于细胞质膜

不具运动性，但有助于固体粘附

分类

普通纤毛

增加吸附能力

性纤毛

一般见于雄性菌株

很少，1-4根，

传递游离基团的器官

接合时遗传物质的通道

细菌染色法

死菌

正染色

简单染色法

鉴别染色法

革兰氏染色法

步骤

结晶紫染色（初染）→碘液媒染→乙醇脱色→番红复染

1：两者均为紫色 2：碘和结晶紫形成较大络合物 3：G-无色，G+紫色 4: G-红色，G+紫色

结果

紫色

G+

壁厚，类脂含量底，乙醇脱色时细胞壁脱水，肽聚糖层的网状孔径缩小，通透性降低

结晶紫-碘复合物不易被洗脱而保留在细胞内，经脱色和复染后保留初染剂的蓝紫色

红色

G-

含有较多易被乙醇溶解的类脂物质，肽聚糖层较薄，交联度较低，乙醇脱色增加了细胞壁的通透性

初染的结晶紫-碘复合物易于渗出，被脱色，再经番红复染就成红色

抗酸性染色法

芽胞染色法

负染色

荚膜染色法等

活菌

用美蓝或TTC（氧化三苯基四氮唑）等