《园艺学专业》PPT课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一章 微生物的形态和细胞结构,第一节 细菌细胞的一般性质,第二节 原核生物细胞的结构,第三节 真核细胞和原核细胞的异同,第四节 微生物细胞形态的多样性,第一节 细菌细胞的一般性质,微生物有真核微生物和原核微生物，以及无细胞,结构的微生物,病毒。原核微生物主要是细菌。,细菌，有真细菌和古细菌，其细胞均为原核细胞，,所以都属于原核微生物。,一、细胞的形态和大小,形态：球菌、杆菌、螺旋菌；另外有一类称作螺旋体。,大小：直径为,0.52.0m,。,二、细胞的化学组成,细,胞,的,化,学,组,成,有机物：蛋白质 核酸 类脂 糖类（碳水化合物）,（,99%,干重）氨基酸 嘌呤 嘧啶 核苷酸 酶与辅酶,无机物：无机盐（灰分），另有水分（,7080%,鲜重）,（,1%,干重）,二、细胞中的有机单体和多聚体,四类重要的单体物质：,单 糖,多糖,脂肪酸,脂类与类脂,核苷酸,核酸,氨基酸,蛋白质（包括酶蛋白）,单糖有：四碳糖（,C,4,）五碳糖（,C,5,）,六碳糖（,C,6,）七碳糖（,C,7,）,多糖有：淀粉 糖原（依靠,-1.4,、,-1.6,糖苷键,）,纤维素（依靠,-1.4,糖苷键）,糖 类,甘油三脂、胆碱、糖脂、磷脂,磷脂含有亲水端和疏水端，是构成细胞膜的主要成分。,脂肪酸和脂类（类脂）,核苷酸和核酸,核苷酸由碱基、五碳糖（核糖或脱氧核糖）和磷酸构成。,碱基：嘌呤 是,1,3,7,9-,四氮杂茚（嘧啶,+,咪唑）,分：腺嘌呤（,A,）鸟嘌呤（,G,）,嘧啶 是,1,3-,二氮杂苯,分：胞嘧啶（,C,）胸腺嘧啶（,T,）尿嘧啶（,U,）,核酸有：核糖核酸（,RNA,，,Ribonucleic Acid,）,脱氧核糖核酸（,DNA,，,Deoxyribonucleic Acid,）,一、细胞结构概貌,第二节 原核生物细胞的结构,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,一般构造：一般细菌都有的构造,革兰氏染色法,由丹麦医生,Hans Christian Gram,发明，经过,一系列处理，将细菌分为两大类，紫色和红色，即,G,+,菌和,G,-,菌。,二、细胞壁和相关结构,细胞壁（,cell wall,）是位于细胞表面，内侧紧贴细胞膜的,一层较为坚韧，略具弹性的细胞结构。,固定细胞外形和提高机械强度，从而使其免受渗透压,等外力的损伤。,为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需。失去了细胞,壁的原生质体，也就丧失了这些重要功能；,阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物质（分子量大于,800,）进入细胞，保护细胞免受溶菌酶、消化酶和青,霉素等有害物质的损伤；,赋予细菌具有特定的抗原性、致病性以及对抗生素和,噬菌体的敏感性。,细胞壁的主要功能,细胞壁的基本结构和化学成分,细菌细胞壁的结构是不同的，革兰氏阳性菌的细胞壁为,一层肽聚糖层,；而革兰氏阴性菌的细胞壁有,两层,，肽聚糖层和外壁层。也有人认为是细胞外围由一层肽聚糖层和内外两层膜构成。,细菌细胞壁的化学成分主要是,肽聚糖,。革兰氏阳性菌的,细胞壁中含有,磷壁酸质,；革兰氏阴性菌的细胞壁中含有,磷脂、脂类、糖和蛋白,等。,肽聚糖的基本重复单位由三组分构成：,双糖单位，四肽尾部，肽桥,肽聚糖的结构,双糖单位中的,-1,4-,糖苷键很容易被溶菌酶,(lysozyme),所水解，从而引起细菌因肽聚糖细胞壁的“散架”而死亡。,目前所知的肽聚糖已超过,100,种，,在这一“肽聚糖的多样性”中，主,要的变化发生在肽桥上。,特点：厚度大（,2080nm,）,化学组分简单，一般只含,90%,肽聚糖和,10%,磷壁酸。,革兰氏阳性细菌的细胞壁,肽聚糖,(peptidoglycan),磷壁酸（,teichoic acid,）,革兰氏阳性菌的细胞壁,肽聚糖,又称粘肽胞壁质或粘质复合物，是真细菌细胞壁中的特有成分。,磷壁酸：,结合在革兰氏阳性细菌细胞壁上的一种酸性多糖,磷壁酸：革,兰氏阳性细菌细胞壁上特有的化学成分，主要,成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。,磷壁酸的主要生理功能,其磷酸分子上较多的负电荷可提高细胞周围,Mg,2+,的浓,度，进入细胞后就可保证细胞膜上一些需,Mg,2+,的合成,酶提高活性；,贮藏磷元素；,增强某些致病菌如,A,族链球菌,(,Streptococcus,),对宿主细,胞的粘连、避免被白细胞吞噬以及抗补体的作用；,赋予革兰氏阳性细菌以特异的表面抗原；,可作为噬菌体的特异性吸附受体；,能调节细胞内自溶素,(autolysin),的活力，借以防止细,胞因自溶而死亡。因为在细胞正常分裂时，自溶素可,使旧壁适度水解并促使新壁不断插入，而当其活力过,强时，则细菌会因细胞壁迅速水解而死亡。,革兰氏阴性菌的细胞壁,特点：厚度大（,1520nm,）,结构较复杂。一般含肽聚糖、脂多糖、脂类、糖和蛋白质。,脂多糖部分形成内毒素。,革兰氏阴性细菌的细胞壁,外：外膜层（,outer membrance,）,内：肽聚糖层（,peptidoglycan,）,外膜层：磷脂双层，含脂多糖。,周质空间：又称壁膜间隙。在革兰氏阴性细菌中，一般指其外膜与细,胞膜之间的狭窄空间（宽约,1215nm,），呈胶状。,缺壁细菌,缺壁突变,L,型细菌,实验室或宿主体内形成 基本去尽,原生质体,缺壁细菌 人工去壁,部分去除,球状体,在自然界长期进化中形成,支原体,（,1,）,L,型细菌,细菌在某些环境条件下（或宿主体内）通过自发突变（或实,验室内人工低浓度青霉素诱导）而形成的遗传性稳定的细胞,壁缺陷变异型。,特点：,没有完整而坚韧的细胞壁，细胞呈多形态；,有些能通过细菌滤器；,对渗透敏感；在固体培养基上能形成类似支原体形成的“煎蛋形”小菌落（直径在,0.1mm,左右）。,（,2,）原生质体（,protoplast,）,指在人为条件下，即用溶菌酶处理或在含青霉素的培养基中培养，抑制了新生细胞壁的合成而形成的仅由细胞质膜包裹的，圆球形、对渗透压变化敏感的原生质部分。一般由革兰氏阳性细菌形成。,采用溶菌酶处理或在含有低浓度青霉素的培养基上培养，由革兰氏阴性细菌产生的残留有部分细胞壁（外壁层）的球形细胞。与原生质体相比，它对外界环境变化具有一定的抵抗性，可在普通培养基上生长。,（,3,）球形体,（,4,）支原体,(,菌质体,),在长期进化过程中形成的、适应自然生活条件的无细胞,壁的原核生物。因它的细胞膜中含有一般原核生物所没有的,甾醇，所以即使缺乏细胞壁，其细胞膜仍有较高的机械强度。,细胞壁外的表层结构,表面层,存在于真细菌或古细菌呢的细胞壁外，由同型蛋白或糖,蛋白组成，呈网络状，分子量为,40170ku,，多为弱酸蛋白，,含,40%60%,疏水氨基酸，没有或很少有含硫氨基酸。,作用：细胞保护性外被；,细胞间识别与吸附；,分子筛作用，捕获分子与离子；,酶的支架与毒力因子。,在不同细菌中表面层的位置：,外被多糖和荚膜,-,包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质，亦称作糖被。,荚膜的功能,保护作用：其上大量极性基团可保护菌体免受干旱损伤；,防止噬菌体的吸附和裂解；,一些动物致病菌的荚膜还可保护它们免受宿主白细,胞的吞噬；,作为透性屏障或（和）离子交换系统，可保护细菌,免受重金属离子的毒害；,贮藏养料，以备营养缺乏时重新利用；,表面附着作用,细菌间的信息识别作用，如根瘤菌属；,堆积代谢废物。,三、细胞质膜和内膜系统,细胞质膜，又称质膜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。,厚度约,7,8nm,，由磷脂（占,20%,30%,）和蛋白质（占,50%,70%,）组成。,内膜系统是指细胞膜存在内摺延伸而形成的囊状、管状或层状结构,质膜的结构与功能,由双层磷脂构成，厚度约为,5-10nm,，蛋白质镶嵌于磷脂双层中，是有效控制物质通透的屏障。,膜中的蛋白质分作两种，,具有酶促作用,边缘蛋白和,具运输功能的,整合蛋白。,液态镶嵌模型,(fluid mosaic model),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。,细胞质膜的生理功能,选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送；,是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；,是鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位,.,与质膜相连的内膜系统,间体或中体（,mesosome,）,间体是由细胞质膜内褶而形成的囊状构造，其中充满着层状或管状的泡囊。多见于革兰氏阳性细菌。每个细胞含一至少数几个。着生部位可在表层或深层，表层者与某些酶如青霉素酶的分泌有关，深层者与,DNA,的复制、分配以及与细胞分裂有关。,非光合作用内膜,硝化细菌（,Nitrobacter,）中，具有复杂的内膜系统,-,细胞质膜极冠；亚硝化球菌（,Nitrosococcus,）中，丰富的内膜系统成囊状在细胞中部。认为与 无机化合物常占据 氧化区域有关。,光合作用内膜,光合细菌中，广泛存在内膜系统,-,光合膜，又称载色体，常占据细胞内的大部分，与光强成正比，光合细菌叶绿素分布在内膜上。,四、核质和细胞质,原生质体由细胞质膜与原生质构成。原生质由核质（核区）与细胞质构成。,细胞质由基质与颗粒物组成。基质是生命活动的场所，由水、无机盐、蛋白质、糖类组成，呈半透明的胶体状；颗粒物有核糖体、气泡及储藏物颗粒等。,核质区和质粒,核质区，也称作核质体,(nuclear body),、原核,(prokaryon),、拟核,(nucleoid),或核基因组,(genome),，是指原核生物细胞核物质较集中的区域，由一条环状的双链,DNA,分子构成。,质粒（,plasmid,），是细菌染色体（基因组）外的遗传物质，是小型的环状,DNA,分子，可以独立复制，也可整合到细菌基因组中。,功能：遗传信息的载体。,核糖体和协助蛋白,核糖体,结构：由,1,个大亚基和,1,个小亚基构成。,含蛋白质,40-50%,（,1/3,）,rRNA 50-60%,（,2/3,）（占细胞中,RNA,总量的,80%,以上）。组成上，古细菌的小亚基,rRAN,更接近于真核生物的。,功能：蛋白质合成场所。,协助蛋白,协助蛋白（,chaperon,）,-,为细胞中一类小分子蛋白质，,可以协助新合成的多肽链发生正确的折叠，也能纠正蛋白质,错误折叠，以得到正确的天然蛋白质。,也能保护细胞免受热损害的作用，在细胞受到高温或其,他不利因素影响时其浓度会明显增高，因此也称作,热休克蛋,白,（,heat-shock protein,）或,应激蛋白,。另外还在蛋白质的,质膜运转中有重要作用,例如：热击转化细胞中，应激蛋白浓度增加；,嗜热的隐蔽热球菌（,Pyrodictum occultum,）生,长在,110,，含有大量应急蛋白质。,内含物,包括：颗粒体（,granule,）、内含体（,inclusion,）、羧酶体、,光和色素、气泡（,vacuole,）和储藏物（硫滴、聚羟基丁酸、,糖原、多聚磷酸盐等）。,五、芽孢和孢囊,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、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体，称为芽孢（,endospore,或,spore,，“内生孢子”）。,每一营养细胞内仅生成一个芽孢，休眠体，在适宜的条件下可以重新转变成为营养态细胞；,芽孢是整个生物界中抗逆性最强的生命体，在抗热、抗化学药物、抗辐射和抗静水压等方面，更是首屈一指。,产芽孢的细菌,多为杆菌，也有一些球菌。芽孢的有无