【课件】2023年高中生物竞赛课件微生物之细菌的质膜及内含物.pptx

一、一般形态及细胞结构（一）个体形态与排列（二）大小（三）细胞的结构 1、细胞壁 2、细胞质膜 3、细胞质和内含物 4、核区（nuclear region or area）细菌（三）细胞的结构二、细胞质膜细胞质膜(cytoplasmic membrane)，又称质膜(plasma membrane)、细胞膜(cell membrane)，是紧贴在细胞壁内侧、包围着细胞质的一层柔软、脆弱、富有弹性的半透性薄膜，厚约78nm，由磷脂(占20%30%)和蛋白质(占50%70%)组成原核生物与真核生物细胞膜的主要差别是前者的蛋白质含量特别高，一般无甾醇(仅支原体例外)，而后者则蛋白质含量低并普遍含有甾醇(1)概念（三）细胞的结构二、细胞质膜细胞质膜(cytoplasmic membrane)，又称质膜(plasma membrane)、细胞膜(cell membrane)，是紧贴在细胞壁内侧、包围着细胞质的一层柔软、脆弱、富有弹性的半透性薄膜，厚约78nm，由磷脂(占20%30%)和蛋白质(占50%70%)组成原核生物与真核生物细胞膜的主要差别是前者的蛋白质含量特别高，一般无甾醇(仅支原体例外)，而后者则蛋白质含量低并普遍含有甾醇。

细胞膜(1)概念（三）细胞的结构二、细胞质膜(2)观察方法1)质壁分离、鉴别性染色在光学显微镜下观察（三）细胞的结构二、细胞质膜(2)观察方法1)质壁分离、鉴别性染色在光学显微镜下观察（三）细胞的结构二、细胞质膜1)质壁分离、鉴别性染色在光学显微镜下观察(2)观察方法2)原生质体破裂在光学显微镜下观察（三）细胞的结构二、细胞质膜1)质壁分离、鉴别性染色在光学显微镜下观察(2)观察方法2)原生质体破裂在光学显微镜下观察3)细菌的超薄切片用电子显微镜观察(上下两暗色层之间夹着一浅色中间层的双层膜结构)（三）细胞的结构二、细胞质膜1)质壁分离、鉴别性染色在光学显微镜下观察(2)观察方法2)原生质体破裂在光学显微镜下观察3)细菌的超薄切片用电子显微镜观察(上下两暗色层之间夹着一浅色中间层的双层膜结构)磷脂双分子层（三）细胞的结构二、细胞质膜(3)细胞膜的化学组成与结构模型两层磷脂分子按一定规律整齐地排列，每一个磷脂分子由一个带正电荷、能溶于水的极性头(磷酸端)和一个不带电荷、不溶于水的非极性尾(烃端)构成极性头分别朝向内外两表面，呈亲水性，而非极性尾则埋入膜的内层，从而形成了一个磷脂双分子层1）磷脂（三）细胞的结构二、细胞质膜(3)细胞膜的化学组成与结构模型1）磷脂Brock Biology of Microorganisms.Pearson.16th.Global Edition(2021)p75两层磷脂分子按一定规律整齐地排列，每一个磷脂分子由一个带正电荷、能溶于水的极性头(磷酸端)和一个不带电荷、不溶于水的非极性尾(烃端)构成。

极性头分别朝向内外两表面，呈亲水性，而非极性尾则埋入膜的内层，从而形成了一个磷脂双分子层极性头非极性尾(3)细胞膜的化学组成与结构模型Brock Biology of Microorganisms.Pearson.16th.Global Edition(2021)p75极性头非极性尾在极性头的甘油C3位，不同种微生物具有不同的R基，形成磷脂酸、磷脂酰甘油、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰胆碱、磷脂酰丝氨酸或磷脂酰肌醇等原核生物的细胞质膜多数含磷脂酰甘油非极性尾则由长链脂肪酸通过酯键连接在甘油的C1和C2位上组成，其链长和饱和度因细菌种类和生长温度而异通常生长温度要求越高的种，其饱和度也越高，反之则低（三）细胞的结构二、细胞质膜(3)细胞膜的化学组成与结构模型2）膜蛋白具 运 输 功 能 的 整 合 蛋 白(integral protein)或 内 嵌 蛋 白(intrinsic protein)外表面“漂浮着”具有酶促作用的周边蛋白(又称膜外蛋白)膜蛋白约占细菌细胞膜的50%70%，比任何一种生物膜都高，而且种类也多细胞膜是一个重要的代谢活动中心（三）细胞的结构二、细胞质膜(3)细胞膜的化学组成与结构模型3）液态嵌合模型1972年辛格尼科尔森模型强调：(1)膜的流动性膜蛋白和膜脂均可侧向运动(2)膜蛋白分布的不对称性（三）细胞的结构二、细胞质膜(3)细胞膜的化学组成与结构模型 膜的主体是脂质双分子层 脂质双分子层具有流动性 整合蛋白因其表面呈疏水性，故可“溶”于脂质双分子层的疏水性内层中 周边蛋白表面含有亲水基团，故可通过静电引力与脂质双分子层表面的极性头相连 脂质分子间或脂质与蛋白质分子间无共价结合 脂质双分子层犹如一“海洋”，周边蛋白可在其上作“漂浮”运动，而整合蛋白则似“冰山”状沉浸在其中作横向移动1972年 辛格和尼科尔森3）液态嵌合模型（三）细胞的结构二、细胞质膜(3)细胞膜的化学组成与结构模型4）甾醇类物质由磷脂分子形成的双分子膜中加入甾醇类物质可以提高膜的稳定性（三）细胞的结构二、细胞质膜(3)细胞膜的化学组成与结构模型4）甾醇类物质由磷脂分子形成的双分子膜中加入甾醇类物质可以提高膜的稳定性真核生物细胞膜中一般含有胆固醇等甾醇，含量为5%-25%原核生物与真核生物的最大区别就是其细胞膜中一般不含胆固醇(支 原 体 例 外)，而 是 含 有hopanoid(藿烷类化合物或类何帕烷)，具有维持膜稳定的作用菲律宾霉素、制霉菌素和杀假丝酵母菌素等多烯类抗生素因可破坏含甾醇的细胞质膜，故可抑制支原体和真核生物，但对其他的原核生物则无抑制作用（三）细胞的结构二、细胞质膜(3)细胞膜的化学组成与结构模型细胞膜的生理功能：选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送 维持细胞内正常渗透压的屏障 合成细胞壁和糖被的各种组分(肽聚糖、磷壁酸、LPS、荚膜多糖等)的重要基地 膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系，是细胞的产能场所 鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位膜上某些蛋白受体与趋化性有关（三）细胞的结构三、细胞质和内含物（1）概念细胞质(cytoplasm)是细胞质膜包围的除核区外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。

含水量约7080%原核生物的细胞质是不流动的，这点和真核生物明显不同细胞质的主要成分为核糖体(70S，大小约1415nm20nm，分子质量约2.7106Da，数量很多)、贮藏物、质粒、酶类、中间代谢物和吸入的营养物等，少数细菌还有类囊体、羧酶体、气泡、伴胞晶体或磁小体等形状较大的颗粒状或泡囊状构造，称为内含体(inclusion body)（三）细胞的结构三、细胞质和内含物（1）概念细胞质(cytoplasm)是细胞质膜包围的除核区外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称含水量约7080%原核生物的细胞质是不流动的，这点和真核生物明显不同细胞质的主要成分为核糖体(70S，大小约1415nm20nm，分子质量约2.7106Da，数量很多)、贮藏物、质粒、酶类、中间代谢物和吸入的营养物等，少数细菌还有类囊体、羧酶体、气泡、伴胞晶体或磁小体等形状较大的颗粒状或泡囊状构造，称为内含体(inclusion body)（三）细胞的结构三、细胞质和内含物(2)颗粒状贮藏物(reserve materials)贮藏物：不同化学成分累积而成的不溶性沉淀颗粒，主要功能是贮存营养物贮藏物 糖原：大肠杆菌、克雷伯氏菌、芽胞杆菌和蓝细菌等聚-羟丁酸(PHB)：固氮菌、产碱菌和肠杆菌等硫粒：紫硫细菌、丝硫细菌、贝氏硫杆菌等藻青素：蓝细菌藻青蛋白：蓝细菌磷源(异染粒)：迂回螺菌、白喉棒杆菌、结核分枝杆菌碳源及能源类氮源类（三）细胞的结构三、细胞质和内含物(2)颗粒状贮藏物(reserve materials)聚-羟丁酸(poly-hydroxybutyrate,PHB)巨大芽胞杆菌(Bacillus megaterium)在含乙酸或丁酸的培养基中生长时，细胞内贮藏的PHB可达其干重的60%1929年发现类脂性质的碳源类贮藏物作用：贮藏能量、碳源和降低细胞内渗透压（三）细胞的结构三、细胞质和内含物(2)颗粒状贮藏物(reserve materials)聚-羟丁酸(poly-hydroxybutyrate,PHB)巨大芽胞杆菌(Bacillus megaterium)在含乙酸或丁酸的培养基中生长时，细胞内贮藏的PHB可达其干重的60%1929年发现类脂性质的碳源类贮藏物作用：贮藏能量、碳源和降低细胞内渗透压（三）细胞的结构三、细胞质和内含物(2)颗粒状贮藏物(reserve materials)聚-羟丁酸(poly-hydroxybutyrate,PHB)巨大芽胞杆菌(Bacillus megaterium)在含乙酸或丁酸的培养基中生长时，细胞内贮藏的PHB可达其干重的60%1929年发现类脂性质的碳源类贮藏物作用：贮藏能量、碳源和降低细胞内渗透压应用：无毒、可塑、易降解，是生产医用塑料、生物降解塑料的良好原料(产碱菌、固氮菌和假单胞菌)（三）细胞的结构三、细胞质和内含物(2)颗粒状贮藏物(reserve materials)Brock Biology of Microorganisms.Pearson.16th.Global Edition(2021)p89近年来，又发现在一些革兰氏阳性和阴性好氧菌、光合厌氧细菌中，都存在PHB类化合物，它们与PHB仅是R基不同(R=CH3时即为PHB)。

这类化合物可通称为聚羟链烷酸(PHA)PHB化学结构 尼罗红染色的含PHA的细菌 聚-羟丁酸(poly-hydroxybutyrate,PHB)（三）细胞的结构三、细胞质和内含物(2)颗粒状贮藏物(reserve materials)多糖类贮藏物糖原粒淀粉粒在细菌中以糖原为多糖原粒较小，不染色需用电镜观察，用碘液染成褐色，可在光学显微镜下看到有的细菌积累淀粉粒，用碘液染成深蓝色（三）细胞的结构三、细胞质和内含物(2)颗粒状贮藏物(reserve materials)多糖类贮藏物糖原粒淀粉粒在细菌中以糖原为多糖原粒较小，不染色需用电镜观察，用碘液染成褐色，可在光学显微镜下看到有的细菌积累淀粉粒，用碘液染成深兰色（三）细胞的结构三、细胞质和内含物（2）颗粒状贮藏物(reserve materials)异染粒(metachromatic granules)又称迂回体，最早在迂回螺菌中发现，被亚甲蓝(美蓝)或甲苯胺蓝染成紫红色颗粒大小：0.51.0 m无机偏磷酸的聚合物，一般在含磷丰富的环境下形成功能：贮藏磷元素和能量(核酸和磷脂生物合成ATP)，并可降低细胞的渗透压常见：白喉棒杆菌，结核分枝杆菌应用：细菌鉴定Brock Biology of Microorganisms.Pearson.16th.Global Edition(2021)p89多聚磷酸盐颗粒嗜中温螺旋杆菌（三）细胞的结构三、细胞质和内含物（2）颗粒状贮藏物(reserve materials)硫粒(sulfur globules)一些化能自养菌(G-和古生菌)通过氧化还原的硫化物，如H2S，被称为“硫细菌”，由谢尔盖维诺格拉斯基发现环境中硫素丰富时，胞内以折光性很强的硫粒形式积累硫元素环境中还原性硫缺乏时硫粒被细菌重新利用Brock Biology of Microorganisms.Pearson.16th.Global Edition(2021)p89布氏红硫菌（三）细胞的结构三、细胞质和内含物（2）颗粒状贮藏物(reserve materials)硫粒(sulfur globules)一些化能自养菌（G-和古生菌）通过氧化还原的硫化物，如H2S，被称为“硫细菌”，由谢尔盖维诺格拉斯基发现环境中硫素丰富时，胞内以折光性很强的硫粒形式积累硫元素环境中还原性硫缺乏时硫粒被细菌重新利用Brock Biology of Microorganisms.Pearson.16th.Global Edition(2021)p89布氏红硫菌化能自养菌贝日阿托氏菌属（三）细胞的结构三、细胞质和内含物（2）颗粒状贮藏物(reserve。