公开课网食品科学基础学科食品微生物学 04 第二章 细菌3.ppt

04 第二章 细菌3.ppt

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本课件沿细胞结构逐层展开:先说明青霉素抑制肽聚糖肽桥联结的作用特点与细胞膜的化学组成、液态镶嵌模型及四项功能;再介绍间体、拟核、质粒与 70S 核糖体;随后梳理气泡、异染粒、聚β-羟丁酸、硫粒、肝糖粒等贮藏性内含物;最后讲解荚膜的分类与鞭毛的运动功能。

青霉素作用机理说明,指出其抑制肽聚糖肽桥联结、仅对生长中的革兰氏阳性菌有效
细胞膜定义与化学组成说明,指出其主要成分为蛋白质与磷脂并含少量糖类和核酸
细胞膜液态镶嵌模型示意,说明流动的脂类双分子层构成连续体而蛋白质如孤岛漂浮其中
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第1页:青霉素的作用

青霉素的作用:作用于肽聚糖肽桥的联结,即抑制肽聚糖的合成,故仅对生长着的菌有效,主要作用于 G⁺ 菌。

第2页:细胞膜的定义与化学组成

细胞膜:紧贴细胞壁内侧、包围细胞质的一层柔软、富有弹性的半透明薄膜。

化学组成主要包括:

  • 蛋白质
  • 磷脂
  • 糖类
  • 少量核酸

第3页:细胞膜的液态镶嵌模型

1972 年 Singer 和 Nicolson 提出细胞膜液态镶嵌模型:膜由球形蛋白与磷脂按二维排列方式构成流体镶嵌式,流动的脂类双分子层构成膜的连续体,蛋白质像孤岛一样无规则地漂流在磷脂类的海洋当中。

第4页:细胞膜的功能

细胞膜的功能:

  • 细胞内外物质交换和运送
  • 在原核微生物中参与生物氧化和能量产生
  • 与细胞壁及荚膜的合成有关
  • 是鞭毛着生的位点

第5页:间体的结构与功能

间体
由细胞膜内褶形成的一种管状、层状或串状物,一般位于细胞分裂的部位或附近。

间体的功能:

  • 参与隔膜形成
  • 与核分裂有关
  • 类线粒体功能

第6页:拟核的结构与特点

拟核(核质体、核区)
由大型环状双链 DNA 纤丝不规则地折叠或缠绕而构成的无核膜、无核仁的区域,功能是负载遗传信息。
  • 细菌 DNA 长度一般为 1—3 mm,如大肠杆菌的 DNA 长约 1 mm
  • 生长迅速的细菌核分裂后细胞常来不及分裂,细胞中常有 2—4 个核
  • 生长缓慢的细菌细胞中一般只有 1—2 个核,不在染色体复制时期一般为单倍体

第7页:质粒的特点与应用

质粒
细菌染色体外的遗传物质,由共价闭合环状双链 DNA 分子组成,分子量约为 2—100×10⁶ D,携带 1—100 个基因,一个菌细胞可有一至数个质粒。

质粒的特点:

  • 可自我复制、稳定遗传,对生存不是必要的;复制与染色体分开但同步进行
  • 不同质粒携带不同遗传信息
  • 无质粒细菌可通过接合、转化、转导等方式获得,不能自发产生
  • 例如细菌抗药性因子、大肠杆菌的 F 因子

质粒应用:基因工程、体外重组。

第8页:核糖体的组成与功能

核糖体
分散在细胞质中的颗粒状结构,由核糖体核酸(占 60%)和蛋白质(占 40%)组成;细菌核糖体沉降系数为 70S,由 50S 大亚基和 30S 小亚基构成,是细胞合成蛋白质的机构。

第9页:细胞质及其功能

细胞质
细胞膜内除核区以外的细胞物质,为无色、透明、粘稠状物质,主要成分为水、蛋白质、核酸、脂类、少量糖和无机盐。

细胞质中含有丰富的酶系,是营养物质合成、转化、代谢的场所。

第10页:气泡的结构与功能

气泡
由蛋白质膜构成的充满气体的泡状物,有些细菌细胞质中含有几个或多个气泡。

气泡的功能:

  • 调节细胞比重,使其漂浮在合适的水层中
  • 气泡吸收空气,空气中的氧气可供代谢需要

例如许多光合细菌和水生细菌、盐杆菌常含有气泡。

第11页:颗粒状内含物的种类

细菌细胞质中含有各种颗粒状内含物,它们大多数为细胞贮藏物,其多少因细菌的种类、菌龄及培养条件不同而改变。

主要有:

  • 异染粒
  • 聚β-羟丁酸
  • 肝糖粒
  • 淀粉粒
  • 脂肪粒
  • 硫粒
  • 液泡

第12页:异染粒的组成与功能

异染粒
普遍存在的贮藏物,主要成分是多聚偏磷酸盐,大小 0.5—1 μm,分子呈线状。

功能:

  • 贮存磷元素和能量,降低渗透压

多聚偏磷酸盐对某些染料有特殊反应,产生与所用染料不同的颜色,故得名异染颗粒,如异染粒遇甲基胺蓝变紫红色;棒状杆菌和某些芽孢杆菌等含有异染粒。

第13页:聚β-羟丁酸颗粒(PHB)

聚β-羟丁酸颗粒(PHB)
许多细菌细胞质内常含有的碳源类储藏物,不溶于水,易被脂溶性染料(如苏丹黑)着色。

功能:

  • 贮存碳源、能源和降低渗透压

许多好氧菌和光合厌氧菌都含有聚β-羟丁酸颗粒。

第14页:硫粒的形成与功能

硫粒
硫元素的贮藏体。形成取决于环境硫化物含量:环境中 S 含量高时体内积累,缺 S 时氧化成硫酸被菌利用。

功能:

  • 好氧硫细菌的能源
  • 厌氧硫细菌的电子供体

第15页:肝糖粒、淀粉粒、脂肪粒与液泡

肝糖粒和淀粉粒
都是 α-1,4 或 α-1,6 糖苷键的葡萄糖聚合物,常较均匀地分布在细胞质内、颗粒较小;大量存在时用碘染色,肝糖粒被染成红色,淀粉粒被染成蓝色。
脂肪粒
折光性较强,可被脂溶性染料染色;细胞生长旺盛时增多,细胞遭破坏后可游离出来。
液泡
主要成分是水和可溶性盐类,被一层脂蛋白的膜包围,可用中性红染色使之显现;具有调节渗透压的功能,还可与细胞质进行物质交换。

第16页:荚膜的概念

荚膜
某些细菌细胞壁外的一层粘液性物质,属于细菌细胞的特殊结构。

荚膜的形状与厚度因菌种而异,可分为大荚膜、微荚膜、粘液层和菌胶团四类。

第17页:荚膜的分类

根据荚膜的形状和厚度不同,分为四类:

  • 荚膜或大荚膜:粘液状物质具有一定外形,相对稳定地附着在细胞壁外,厚度>0.2 μm
  • 微荚膜:粘液状物质较薄,厚度<0.2 μm,与细胞表面牢固结合
  • 粘液层:粘液物质没有明显的边缘,比荚膜松散,可向周围环境中扩散,增大黏性
  • 菌胶团:多个细菌共有一个荚膜

第18页:荚膜的组成与生理功能

荚膜的组成因种而异,除水外主要是多糖(包括同型多糖和异型多糖),此外还有多肽、蛋白质、糖蛋白等。

荚膜的生理功能:

  • 保护细胞,抗干燥
  • 贮藏养料,是细胞外碳源和能源的储备物质
  • 抵御外界细胞对菌体的吞噬作用
  • 具有抗原性
  • 与致病力有关

第19页:鞭毛的形态与运动功能

鞭毛
某些细菌表面由细胞内生出的细长、波曲、毛发状的结构,具有运动功能,靠鞭毛丝旋转而动,是细菌的「运动器官」。
  • 长度:一般为 15—20 μm,最长可达 70 μm
  • 直径:0.01—0.02 μm
  • 不同细菌的鞭毛数目和着生位置不同,数目一般一至数十条
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