细菌的细胞结构——细胞壁.pdf

细胞壁是位于细胞最外层的一层坚韧而略具弹性的结构它约占细胞干重的10%—25%通 过特殊染色方法或质壁分离法可在光学显微镜下看到细胞壁的存在它具有固定菌体外形和 保护菌体的作用对有鞭毛的细菌来说，它又是鞭毛运动的必需条件 细菌细胞壁的主要化学成分是肽聚糖肽聚糖是由N—乙酰葡糖胺、N—乙酰胞壁酸以 及短肽聚合而成的多层网状结构大分子化合物，其中的短肽一般由4 个氨基酸组成， 而且常 有 D 一氨基酸和二氨基庚二酸存在 不同种类细菌细胞壁中肽聚糖的结构与组成不完全相同，一般是由 N—乙酰葡糖胺与N —乙酰胞壁酸重复交替连接构成骨架短肽接在胞壁酸上，相邻的短肽又交叉相连，形成网 状结构 相邻的短肽连接方式随细菌种类不同而有差别，如在大肠杆菌中是由相邻的短肽直 接相连；在金黄色葡萄球菌中则是通过甘氨酸组成的五肽与相邻的短肽相连 各种细菌的细胞壁厚度不等，化学成分不完全相同革兰氏阳性细菌的细胞壁较厚，约 20— 80nm，肽聚糖含量高，约占壁重的40%—90%；另外还含有磷壁酸质革兰氏阴性细 菌的细胞壁较薄，约10nm壁虽薄，但结构与化学组成却比革兰氏阳性细菌复杂得多在 电子显微镜下可见紧靠细胞质膜外有2—3nm 厚的肽聚糖层，最外面还有一较厚（7—9nm） 的外壁层。

肽聚糖含量低，占5%—10%，所以肽聚糖层薄外壁层主要由脂蛋白、脂多糖 组成类脂的含量大大高于革兰氏阳性细菌，但不含磷壁酸质 革兰氏染色法可以将细菌分成两大类：革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌革兰氏染色 方法是丹麦的医生革兰氏（C.Gram）在 1884 年首创现在它是细菌学中一种重要的常用的 染色方法它的程序如下：先用草酸铵结晶紫液染色，再加碘液，使细菌着色，继而用乙醇 脱色，最后用蕃红（沙黄）复染如果用乙醇脱色后，仍保持其初染的紫色，称为革兰氏染 色反应阳性； 如果用乙醇处理后迅速脱去原来的颜色，而染上蕃红的颜色，称为革兰氏染色 反应阴性 关于革兰氏染色的原理，目前一般认为与细菌细胞壁的化学组成、结构和渗透性等有关， 主要是物理作用染色时，染料一碘复合物在细菌细胞内形成当用95%乙醇作脱色处理 时，一方面能把细胞壁中的脂质抽提出来，另一方面又使细胞壁引起脱水作用，使肽聚糖的 孔径变小 由于革兰氏阴性菌的细胞含脂质较多，被乙醇抽提出去后，细胞壁各层结构变得 松弛， 又因其肽聚糖含量较少，虽孔径也因脱水作用而缩小，但仍有足够大小的通道和较大 的通透性， 这样可使染料一碘复合物被抽提出来，形成革兰氏阴性反应。

反之，革兰氏阳性 细菌的细胞壁含脂质较少，肽聚糖含量高， 结构紧密， 经乙醇脱水后， 细胞壁孔径大为缩小， 通透性明显降低，染料一碘复合物不易被抽提出来，形成革兰氏阳性反应 青霉素的作用主要是阻碍细菌细胞壁中肽聚糖的合成，所以革兰氏阳性细菌对青霉素尤 为敏感 】细菌的大小 录入时间 :2008-10-23 14:54:39 来源：青岛海博 -------------------------------------------------------------------------------- 细菌的个体很小，通常用微米（um）作为测量单位测量球菌大小只测量其直径 一般球菌直径在0.5—5um 之间测量杆菌和螺旋菌则需测量其长度和宽度但测量螺旋 菌长度时，一般只测量其弯曲形长度，而不是测量其真正的总长度杆菌一般长1—5um， 宽为 0.5—1um 细菌的大小可用测微尺在显微镜下进行测量由于菌种不同，细菌的大小存在着较大的 差异； 染色方法不同， 同一种菌种测出的结果往往不一样；细胞的大小常随着菌龄而发生变 化，一般幼龄细菌比成熟的或老年的细菌大得多以鉴于以上的原因，有关细菌大小的记 载，常是平均值或代表性数值。

单个细菌细胞的质量为10-10—— 10-9mg，即每 g 细菌约含1012—1013 个细菌菌体 细菌的形态 录入时间 :2008-10-23 14:52:14 来源：青岛海博 -------------------------------------------------------------------------------- 细菌（ bacteria）是一种个体微小，形态简单，有细胞壁，靠二分裂法繁殖的单细胞微 生物 在自然界中，细菌分布最广，数量最多虽然有些细菌给人类带来危害，但更多的细菌 是对人类有益的，利用它们能为人类生产出许多食品和其他重要的化工产品 细菌的形态 细菌的基本形态有球状、杆状和螺旋状 1、.球菌 菌体呈球形或近似球形的细菌称为球菌（COCCUS ） 根据球菌分裂的方向及分裂 后各子细胞排列状态的不同，可以分为6 种 （1）单球菌 分裂后的细胞分散而单独存在的球菌称为单球菌，如尿素小球菌 （2）双球菌 由一个平面分裂，分裂后两个菌体成对排列的称为双球菌， 如肺炎双球菌现更名为肺 炎链球菌 （3）链球菌 由一个平面分裂，分裂后的菌体呈链状排列的称为链球菌，如乳链球菌 （4）四联球菌 由 2个互相垂直的平面分裂，分裂后每4 个菌体呈“田”字形的称为四联球菌，如四 联小球菌。

（5）八叠球菌 由 3个互相垂直的平面分裂，分裂后每8 个菌体呈立方形排列的称为八叠球菌，如 乳酪八叠球菌 （6）葡萄球菌 分裂面不规则，分裂后许多菌体无规则地堆积在一起，呈葡萄串状的称为葡萄球 菌，如金黄色葡萄球菌 2、杆菌 杆状的细菌称为杆菌（bacillus） 杆菌是细菌中种类最多的因菌种不同，菌体细 胞的长短、粗细等都有差异 根据杆菌的长短不同，可以分为长杆菌、短杆菌、球杆菌等；根据菌体某个部位是否 膨大可以分为棒状杆菌［菌体一端膨大，如北京棒杆菌和梭状杆菌［菌体中间膨大，如丙酮 丁醇梭菌；根据芽孢有无以分为无芽孢杆菌［如大肠埃希氏菌和芽孢杆菌［如枯草芽孢杆 菌；多数菌体两端钝圆，只有少数是平截的［如炭疽杆菌；多数杆菌是单独存在的，但也 有分裂后呈链状［如念珠状链杆菌］或分支状排列的［如结核分枝杆菌］ 3、螺旋菌 菌体呈弯曲状的细菌称为螺旋菌（spirilla ） 根据其弯曲情况可分为弧菌（vibrio ）和 螺菌（ spirllum ） 弧菌菌体呈弧形或逗号形，如逗号弧菌；螺菌菌体迥转成螺旋状，如干酪 螺菌 细菌的形态常受环境因素的影响，如培养温度、 培养时间、 培养基中物质的组成和浓度 等因素发生改变均可引起细菌形态的改变。

一般处于幼龄及生产条件适宜时，细菌形态正常、 整齐； 在较老的培养物中，或在不正常的培养条件下如有药物、抗生素存在时，细菌细胞常 表现出不正常形态，细胞膨大或出现梨形、丝状等不规则形态 细菌这些不正常形态，如移植到新鲜的培养基内，并在适宜条件下培养，会重新出现正 常的形态 细菌的形态常是细菌分类鉴定的指标之一 细菌的细胞结构——细胞壁内的结构——1 录入时间 :2008-10-23 15:03:53 来源：青岛海博生物 -------------------------------------------------------------------------------- 细菌细胞壁内有许多结构下面介绍其中重要的几种结构： （1）细胞膜 细胞膜是紧贴在细胞壁内的一层柔软而又富有弹性的薄膜在电子显微镜下观察，细胞 膜厚度为7—8nm其基本构造为双层磷脂，蛋白质有些穿过磷脂层，有些位于表面 细菌的细胞膜约占细胞干重的10%，含 60%— 70%的蛋白质， 20%—30%的脂质，少量的 多糖细胞膜所含的脂质均为磷脂磷脂由磷酸、甘油、脂肪酸和含氮碱组成 细胞膜具有重要的生理功能它是有高度选择性的半透性薄膜，控制营养物质及代谢产物 的进出。

细胞在细胞膜上有着丰富的酶系，如细胞色素氧化酶、氧化磷酸化酶系、电子传递 系统等，它们起着传递电子和氧化磷酸化的作用由于细胞壁、荚膜的前驱物质结合在细 胞膜的脂质上，所以又认为细胞膜与细胞壁、荚膜的生物合成有关 （2）中体 细胞膜内陷而成的层状、管状或囊状物，称为中体 革兰氏阳性细菌尤为明显中体的 化学组成与结构和细胞膜相同它的功能目前还不完全了解据推测可能与细胞壁的合成、 核质分裂、 细菌呼吸和芽孢形成有关有人认为， 它在细菌中相当于高等生物中线粒体的作 用 （3）细胞质 细胞膜内包裹着的一团胶体中，除细胞核以外均为细胞质它是无色、透明、黏稠的胶 状物质，主要成分是蛋白质、核酸、脂质、水分、多糖类及少量无机盐类由于细胞质内存 在着较多的核酸， 所以呈现较强的嗜碱性，幼龄细胞尤为明显细胞质中存在着各种内含物， 主要有以下几类： 核糖体核糖体是分散存在于细菌细中的沉降常数为70S 的亚微颗粒， 是细胞合成蛋白 质的场所它由RNA 与蛋白质组成，其中RNA 占 50%—60%，蛋白质占40%—50 质粒质粒是一种微小的染色体外的遗传物质它是一小段环形双股DNA ，能在细胞 质中自行复制它与细菌的遗传变异有关。

异染颗粒异染颗粒主要成分是多聚偏磷酸盐，是一种嗜碱性的酸性小颗粒，故易被碱 性染料着色 多糖颗粒有些细菌能积累多聚葡糖在细胞质中多糖颗粒一般以肝糖或淀粉粒的形式存 在用碘液染成红棕色的是肝糖粒，染成蓝色的是淀粉粒 聚β-羟丁酸颗粒颗粒是易被脂溶性染料着色的脂肪颗粒 硫粒硫粒存在于硫细菌中液泡和气泡有些细菌细胞中有气泡；许多细胞衰老时，出现 液泡用中性红染色时，可以显示出来它可起调节渗透压的作用 伴孢晶体有的芽孢杆菌，如苏芸金杆菌在芽孢形成过程中，能同时形成一个菱形的 伴孢晶体它是一种碱性的蛋白质，对多种昆虫有不同程度的毒杀作用 不同微生物其贮藏内含物是不同的；同一种菌种在不同的培养条件下，内含物的成分也 会不同；但同一种菌种在相同的环境条件下，内含物是一定的 （4）核质体 细菌有一个不具核膜和核仁的核质体，因不是一个结构完整的核，所以被称为原核生物 核质体的主要成分是DNA 双链DNA 分子长达1mm，形成一个连续的、环状的细菌染色 体 用富尔根染色，可使细胞中的核物质显示出来核质体一般位于细胞的中央部分，呈 球状、卵圆状、哑铃状或带状在快速分裂的细胞中，核质体常呈条状、H 状、 V 状或哑 铃状。

数目一般2—4 个，这是由于细胞分裂是在核分裂之后 核质体是细菌遗传的物质基础，与细菌的遗传变异有着密切的关系 （5）芽孢 某些细菌生长到一定的阶段，在细胞内形成一个圆形或椭圆形的、对不良环境条件具有 较强抵抗能力的休眠体称为芽孢带有芽孢的菌体外壳称芽孢囊，产生芽孢前的菌体称为营 养体用特殊的芽孢染色法可在显微镜下看到芽孢的存在 能否形成芽孢是种的特征能形成芽孢的杆菌都在芽孢杆菌科内，包括好氧性芽孢杆菌 属和厌氧性梭状芽孢杆菌属；球菌中除生孢八叠球菌外，均不产生芽孢； 螺菌属和弧菌属中 只有少数种产生芽孢 芽孢的形状、 大小和位置也是细菌分类鉴定依据之一大多数厌氧性芽孢杆菌的芽孢直 径大于菌体的宽度，且位于细胞中央，故整个菌体呈梭形，如丙酮丁醇梭菌；有些细菌的芽 孢位于菌体的一端，且直径大于细菌的宽度，使芽孢囊呈鼓槌状，如破伤风梭菌；有些芽孢 位于细胞中央，直径小于菌体的宽度，如枯草芽孢杆菌 细菌能否形成芽孢，固然与该菌的遗传特性有关，然而与外界的环境条件也有关系好 氧性芽孢杆菌形成芽孢时必须有游离氧存在；相反，厌氧性芽孢杆菌必须在充分厌氧条件下， 才会产生芽孢；营养物质的不足，温度的改变，或在培养基内加入某种物质等都会促使芽 孢形成。

当菌体缺乏营养导致生长停止时，芽孢形成开始 这是一个复杂的过程，一般可分为7 个阶段： 第 1 阶段核物质的轴丝形成； 第 2 阶段细胞膜内折，包裹部分89:，并产生前芽孢隔膜； 第 3 阶段隔膜继续生长，并将未成熟芽孢裹入第二层膜中； 第 4 阶段在两层膜间形成皮层，积累钙和2，6-吡啶二羧酸 (DPA)，其含 量高达芽孢干重的5%—15%。