微生物细胞的结构与分裂.ppt
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1、第二章微生物第二章微生物细胞的结构与分裂细胞的结构与分裂2.1 2.1 微生物的细胞结构与功能微生物的细胞结构与功能2.2 2.2 细胞分裂细胞分裂2.3 2.3 真核微生物的真核微生物的生活史生活史2.1 2.1 微生物的细胞结构与功能微生物的细胞结构与功能原核微生物原核微生物无核膜包围,只有裸露无核膜包围,只有裸露DNADNA,无有丝分裂,缺少由膜包,无有丝分裂,缺少由膜包围的其他细胞器(如线粒体、围的其他细胞器(如线粒体、内质网、叶绿体等)的原始内质网、叶绿体等)的原始单细胞生物。单细胞生物。真核微生物真核微生物细胞核有核膜包围成一个细胞核有核膜包围成一个明确的核,能进行有丝分明确的核,
2、能进行有丝分裂,还具有由膜包围的其裂,还具有由膜包围的其他细胞器的生物。他细胞器的生物。细菌细胞结构与功能细菌细胞结构与功能v一般构造:一般构造:如细胞壁、细胞膜、细胞质、核质体、核糖体等,是所有细菌都有的构造v特殊构造:特殊构造:主要有鞭毛、菌毛、性菌毛、糖被和芽孢等,并非所有细菌都有的构造一般构造:一般细菌都有的构造特殊构造:部分细菌具有的或一般细菌在特殊环境下才有的构造5 5细菌细胞壁细菌细胞壁cell wall:cell wall:细胞壁的功能:细胞壁的功能:细胞壁赋予细胞以硬度和形状,为细胞细胞壁赋予细胞以硬度和形状,为细胞生长、分裂和鞭毛运动所必需,并能阻拦生长、分裂和鞭毛运动所必
3、需,并能阻拦某些大分子物质进入细胞,保护细胞免受某些大分子物质进入细胞,保护细胞免受有害物质的损伤,它还决定了细菌具有特有害物质的损伤,它还决定了细菌具有特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性等特有的生理功能。体的敏感性等特有的生理功能。G G与与GG细菌细菌cwcw的模式结构的模式结构 细胞壁是位于菌体的外层,内侧紧贴细胞膜细胞壁是位于菌体的外层,内侧紧贴细胞膜的一层无色透明,坚韧而有弹性的结构。细胞的一层无色透明,坚韧而有弹性的结构。细胞壁约占细胞干重的壁约占细胞干重的10%10%25%25%。主要由肽聚糖构主要由肽聚糖构成。成。(肽聚糖)(肽
4、聚糖)(肽聚糖)(肽聚糖)概念:肽聚糖是由概念:肽聚糖是由N N乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸(NAMNAM)和)和N N乙酰葡糖胺(乙酰葡糖胺(NAGNAG)以及短)以及短肽链(主要是四肽)组成的亚单位聚合而成肽链(主要是四肽)组成的亚单位聚合而成的大分子聚合物。的大分子聚合物。细胞壁的基本骨架细胞壁的基本骨架肽聚糖肽聚糖肽聚糖网格状结构肽聚糖网格状结构肽聚糖网格状结构肽聚糖网格状结构革兰氏阳性菌肽聚糖单体革兰氏阳性菌肽聚糖单体革兰氏阳性菌肽聚糖单体革兰氏阳性菌肽聚糖单体 NAG 与与 NAM 残基以残基以-1,4糖苷键交替连接,形成聚糖苷键交替连接,形成聚糖的骨架(主链);一组相同的短肽侧链接于糖的
5、骨架(主链);一组相同的短肽侧链接于NAM上;上;相连主链上的短肽侧链通过一条肽桥、或直接相连,从相连主链上的短肽侧链通过一条肽桥、或直接相连,从而形成网状分子结构。而形成网状分子结构。肽聚糖单体肽聚糖单体网状结构网状结构G+菌肽聚糖单体菌肽聚糖单体G菌肽聚糖单体菌肽聚糖单体溶菌酶对细胞壁的作用溶菌酶对细胞壁的作用可切断可切断NAM和和NAG之间的之间的 1,4糖苷键,糖苷键,引起细菌裂解。引起细菌裂解。对对G菌,在菌,在EDTA存在下,受溶菌酶作存在下,受溶菌酶作用。用。溶菌酶处理后的菌溶菌酶处理后的菌细胞应保存在弱高渗细胞应保存在弱高渗(0.1 0.2M)蔗糖液)蔗糖液中。中。青霉素对细菌
6、细胞壁的作用青霉素对细菌细胞壁的作用 Penicillium与转肽酶结合,而使该酶失活,抑制了侧链末端的丙氨酸与五肽桥的连接,破坏了细菌细胞壁的完整性(即抑制肽聚糖的合成),因此,Penicillium仅对正在生长着的细菌,且主要是对G+菌有效。细胞壁缺损型细菌细胞壁缺损型细菌概念:自发突变或人为得到缺壁细菌。概念:自发突变或人为得到缺壁细菌。缺壁细菌缺壁细菌实验室或宿主体内形成实验室或宿主体内形成自然界长期进化形成自然界长期进化形成支原体支原体缺壁突变缺壁突变L型细菌型细菌人工去壁人工去壁基本去尽基本去尽 原生质体(原生质体(G)部分去掉部分去掉 球状体(球状体(G-)原生质体:原生质体:人
7、为用溶菌酶除人为用溶菌酶除CW或青霉素抑制或青霉素抑制CW合成得到合成得到CM包裹的球状细胞,一般包裹的球状细胞,一般G最易形成原生质体。最易形成原生质体。球状体球状体又称原生质球,指还残留了部分细胞壁(尤其是又称原生质球,指还残留了部分细胞壁(尤其是G-细菌细菌外膜层)的原生质体。外膜层)的原生质体。共同特点:共同特点:对环境条件变化敏感;对环境条件变化敏感;即使有鞭毛,也不能运动;即使有鞭毛,也不能运动;对噬菌体不敏感;对噬菌体不敏感;外源基因容易导入,有利于遗传学基本研究;外源基因容易导入,有利于遗传学基本研究;不同菌种或菌株的原生质体间易发生细胞融合,因而可用于杂不同菌种或菌株的原生质
8、体间易发生细胞融合,因而可用于杂交育种。交育种。酵母菌的细胞结构与其酵母菌的细胞结构与其他真核生物基本相同,他真核生物基本相同,右图是电子显微镜下的右图是电子显微镜下的酿酒酵母细胞结构示意酿酒酵母细胞结构示意图。图。酵母菌细胞的构造酵母菌细胞的构造酵母细胞的细胞壁酵母细胞的细胞壁(1)(1)细胞壁结构:细胞壁结构:酵母细胞壁呈酵母细胞壁呈“三明治三明治”结构结构外层:甘露聚糖(外层:甘露聚糖(约占约占40%-45%40%-45%,以,以-糖苷键联结(并非所有酵母菌都有)糖苷键联结(并非所有酵母菌都有))内层:葡聚糖(内层:葡聚糖(约占约占30-40%30-40%,由,由D-D-葡萄糖以葡萄糖以
9、-糖苷键联结)糖苷键联结)中间层:蛋白质(含中间层:蛋白质(含5-10%5-10%,多为酶类),多为酶类)细细胞胞壁壁(2 2)壁外成分:)壁外成分:有些菌壁外含有由多糖构成的类似荚膜的结构。有些菌壁外含有由多糖构成的类似荚膜的结构。包括异多糖、甘露聚糖和淀包括异多糖、甘露聚糖和淀粉类物质。粉类物质。(3 3)细胞壁的少量组分)细胞壁的少量组分脂类脂类(3%-8%)(3%-8%)和几丁质(和几丁质(1%-2%)1%-2%)和灰分和灰分.蜗牛酶蜗牛酶 :水解酵母菌细胞壁制备原生质体或水解酵母子囊壁以释放单倍体子囊孢子。:水解酵母菌细胞壁制备原生质体或水解酵母子囊壁以释放单倍体子囊孢子。霉菌的构造
10、霉菌的构造细胞膜细胞膜液泡液泡内质网内质网细胞壁细胞壁线粒体线粒体细胞核细胞核核糖体核糖体由细胞壁、细胞膜、细胞质、由细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核、线粒体、核糖体、内细胞核、线粒体、核糖体、内质网及各种内含物(肝糖、脂质网及各种内含物(肝糖、脂肪滴、异染粒等)等组成。肪滴、异染粒等)等组成。幼龄菌往往液泡小而少,老龄幼龄菌往往液泡小而少,老龄菌具有较大的液泡。菌具有较大的液泡。除少数低等水生霉菌细胞壁含纤维素外除少数低等水生霉菌细胞壁含纤维素外,大部分霉菌细胞壁主要由几丁质组成大部分霉菌细胞壁主要由几丁质组成.霉菌细胞壁:霉菌细胞壁:霉菌的细胞壁可用蜗牛消化酶等消化霉菌的细胞壁,制备霉菌的原
11、生质体。霉菌的细胞壁可用蜗牛消化酶等消化霉菌的细胞壁,制备霉菌的原生质体。细胞壁以内的构造细胞壁以内的构造细胞壁以外的构造细胞壁以外的构造:鞭毛、菌毛、和性菌毛鞭毛、菌毛、和性菌毛荚膜、微荚膜及粘液层荚膜、微荚膜及粘液层细菌鞭毛着生方式多样:细菌鞭毛着生方式多样:端生端生:有一端生和二端生,其分别有一:有一端生和二端生,其分别有一根与一束。根与一束。周生周生:肠杆菌科、芽胞杆科。:肠杆菌科、芽胞杆科。侧生侧生:反皱月形单胞菌。:反皱月形单胞菌。鞭毛的生理功能鞭毛的生理功能-运动性:运动性:趋性趋性(Taxis):生物体对其环境中的不同理、化与生物因子有方向性的应答运动过程。鞭:生物体对其环境中
12、的不同理、化与生物因子有方向性的应答运动过程。鞭毛是原核生物实现趋性的最有效方式。毛是原核生物实现趋性的最有效方式。正、负趋性正、负趋性:若生物向着理、化与生物的高梯度向移动若生物向着理、化与生物的高梯度向移动,则称为正趋性则称为正趋性,反之为负趋性。反之为负趋性。趋化性:趋化性:(Chemotaxis)对某一化学物质对某一化学物质趋光性趋光性:(Phototaxis)对某一波长的光物质对某一波长的光物质趋氧性:趋氧性:(Oxygentaxis)对对O2物质物质趋磁性:趋磁性:(Magnetotaxis)对磁性物质对磁性物质细菌荚膜细菌荚膜定义定义:位于细胞壁外的一层厚度不等胶粘物位于细胞壁外
13、的一层厚度不等胶粘物,可分为微荚膜、荚膜、可分为微荚膜、荚膜、粘液层或菌胶团等粘液层或菌胶团等。成分成分:其富含水分的含多糖、多肽或其复合物之胶状物其富含水分的含多糖、多肽或其复合物之胶状物。荚膜的主要功能:荚膜的主要功能:保护:免受干旱损伤、抗宿主白细胞吞噬。保护:免受干旱损伤、抗宿主白细胞吞噬。储藏:储藏营养物。储藏:储藏营养物。堆积与附着:堆积代谢产物,附着于各种物体表层。堆积与附着:堆积代谢产物,附着于各种物体表层。核质体核质体(Nuclear Body;Nucleoid)细菌细菌DNA:长度:一般为:长度:一般为:0.253mm例例:大大 肠肠 杆杆 菌菌 的的 DNA长长 约约 1
14、mm。生生长长迅迅速速的的细细菌菌在在核核分分裂裂之之后后细细胞胞往往往往来来不不及及分分裂裂,所所以以细细胞胞中中常常有有24个个核核质质体体,而而生生长长缓缓慢慢的的细细菌菌细细胞胞中中一一般般只只有有12个个核核区区,不在染色体复制时期一般是单倍体。不在染色体复制时期一般是单倍体。功能:负载遗传信息。功能:负载遗传信息。又叫又叫核区核区、拟核、类核等,、拟核、类核等,由大型环状双链由大型环状双链DNA纤丝不规则地折叠或缠绕而构成的纤丝不规则地折叠或缠绕而构成的无核膜、核仁的区域无核膜、核仁的区域 质粒质粒(plasmids)细菌染色体外的共价闭合环状双链的小型细菌染色体外的共价闭合环状双
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