第一章 微生物的细胞
刘雅婷
前言
除病毒外，微生物都具有细胞的结构
每个微生物细胞都具有生命活动的全部功能
①营养功能
②生长能力
③分化
④信号传递
⑤进化
化学物质
能量
合成转化
废物
① 营养功能
② 生长能力
第一节 细胞的化学性质
一、细胞的化学成分
二、细胞中的有机单体和多聚体
（一）碳水化合物和多糖
（二）脂肪酸和类脂
（三）核苷酸和核酸
（四）氨基酸和蛋白质
第二节 原核生物细胞的结构与功能
第三节 真核细胞与原核细胞结构的异同
干物质
10%-30%
水分,70%-90%
有机成分,99%
无机成分,1%
鞭毛
菌毛
性菌毛
芽孢
微荚膜
荚膜
粘液层
糖被
特殊构造
细胞壁
细胞膜
间体
核区
内含物
一般构造
第一节 细菌 2.细菌细胞的结构
核糖体
①
②
③
④
⑤
⑥
（ 2） 细胞壁
细菌细胞壁（ cell wall） 是位于
细胞最外的一层（一般结构）厚实、
坚韧的外被，主要成分为肽聚糖。
细菌细胞壁 可用电子显微镜直接
观察细菌的超薄切片。
细菌细胞壁绝大多数以肽聚糖为
基本成分，但不同细菌,细胞壁 在结
构和成分上各有自己的特点。
革兰氏染色
1884年，丹麦医生 C.Gram发明
程序：（ 1）初染（结晶紫 30S）
（ 2）媒染剂（碘液 30S）
（ 3）脱色（ 95%乙醇 10~20S）
（ 4）复染（蕃红 30 ~ 60S）
结果判断：菌体呈紫色的为革兰氏阳性菌（ G+）
菌体呈红色的为革兰氏阴性菌（ G-）
（教材 P10）
A
B
B
B
A
B
A
A
（ 1）初染（结晶紫 30S）革
兰
氏
染
色
程
序
和
结
果
（ 1）初染（结晶紫 30S）
（ 2）媒染剂（碘液 30S）
（ 3）脱色（ 95%乙醇 10~20S）
（ 4）复染（蕃红 30 ~ 60S）
A
B
B
B
A
B
A
A
革
兰
氏
染
色
程
序
和
结
果
（ 2）媒染剂（碘液 30S） （ 1）初染（结晶紫 30S）（ 2）媒染剂（碘液 30S）
（ 3）脱色（ 95%乙醇 10~20S）
（ 4）复染（蕃红 30 ~ 60S）
A
B
B
B
A
B
A
A
革
兰
氏
染
色
程
序
和
结
果
（ 3）脱色（ 95%乙醇 10~20S）
（ 1）初染（结晶紫 30S）
（ 2）媒染剂（碘液 30S）
（ 3）脱色（ 95%乙醇 10-20S）
（ 4）复染（蕃红 30 ~ 60S）
A
B
B
B
A
B
A
A
革
兰
氏
染
色
程
序
和
结
果
（ 4）复染（蕃红 30 ~ 60S）
A：革兰氏阳性细菌 G+
B：革兰氏
阴性细菌 G﹣
为什么？
（ 1）初染（结晶紫 30S）
（ 2）媒染剂（碘液 30S）
（ 3）脱色（ 95%乙醇 10~20S）
（ 4）复染（蕃红 30 ~ 60S）
G+细菌与 G﹣ 细菌细胞壁构造的比较
G+
G﹣
肽聚糖层肽聚糖层
壁膜间隙
外膜
细胞质膜
细胞质膜
细胞壁的结构
（ G+细菌与 G﹣ 细菌细胞壁构造的比较）
革兰氏阳性细菌（ G+） 革兰氏阴性细菌（ G﹣ ）
肽聚糖
肽聚糖
外膜
肽聚糖
肽聚糖
磷壁酸
脂磷壁酸
细胞质膜 细胞质膜
NAM,N-乙酰胞壁酸 NAG,N-乙酰葡糖胺
肽
脂多糖
类脂 A
O-特异性外链
脂蛋白
外膜
细胞壁的结构
（ G+细菌与 G﹣ 细菌细胞壁构造的比较）
革兰氏阳性细菌 （ G+） 革兰氏阴性细菌（ G﹣ ）
为什么通过革兰氏染色 G+呈兰色,G-呈红色？
① 脱色剂 ----95%乙醇为脂溶剂破坏 G﹣ 的外膜、肽聚糖层和
细胞质膜，于是被乙醇溶解的结晶紫和碘的复合物从细胞
中渗漏出来，当再用藩红复染时，显现红色。
②但在 G+细胞中，乙醇使厚的肽聚糖层脱水，导致孔隙变小，
由于结晶紫和碘的复合物分子较大，不能通过细胞壁，保
持紫色。
① 固定细胞外型和提高机械强度，使其免受渗透压
等外力的损伤；
② 鞭毛生长和运动的支点；
③ 阻止大分子有害物质（某些抗生素和水解酶）进
入细胞；
④赋予细菌特定的抗原性以及对抗生素和噬菌体的
敏感性。
细菌细胞壁功能：
（ 2）细胞质膜（ cell membrane）
主要由 磷脂双分子层 和 蛋白质 构成。
细菌细胞与真核细胞的质膜很相似，但不含胆固醇等甾醇
极性头
非极性尾
磷脂分子
极性头
非极性尾
细胞质膜的超薄切片电镜照片（标尺,0.2μm）
（ 3）间体（ mesosome）
是质膜向内延伸的膜结构，它是一种由细胞膜内褶
而形成的囊状构造，其内充满着层状或管状的泡囊。
功能（不完全清楚），推测可能有如下一些功能：
①相当于真核细胞的线粒体；
②相当于真核细胞的内质网；
③与细胞壁的合成有关；
④可能与核分裂有关。
但近年来，有的学者提出不同观点，认为间体只是电
镜制片时因脱水操作而引起的一种假象。
比较原核细胞和真核细胞
比较原核细胞的核区与真核细胞的细胞核
（ 1）核区（ nuclear region）
蓝细菌
细菌 核膜
粗面内质网
线粒体溶酶体
中心粒
高尔基体
核仁
染色质
细胞膜
大肠杆菌的拟核区域
细菌的染色体和质粒
（ 1）核区（ nuclear region）
（ 5）鞭毛（ flagella）
螺旋丝
一般构造,钩型鞘
基体
外膜 外膜
细胞质膜 细胞质膜 细胞质膜
肽聚糖肽聚糖
钩型鞘
螺旋丝
L-环
P-环
G+细菌鞭毛G
﹣ 细菌鞭毛
特殊结构
S-环
M-环
偏端单生两端单生
周生鞭毛
如：荧光假单胞
如：鼠咬热螺旋体
偏端丛生
如：丁香假单胞
两端丛生
如：红色螺菌
如：大肠杆菌
5）鞭毛（特殊结构） 根据鞭毛的数量和排列情况，
细菌分为以下五种类型：
（ 5）鞭毛（特殊结构）
如何观察鞭毛？
鞭毛纤细而具刚韧性，直径仅 20nm，长度达 15~20 μm
方法二：普通光学显微镜（银盐染色）
方法一：电子显微镜（负染的方法）
（ 5）鞭毛 (flagella)
生理功能
运动
运动方式,旋转
特殊结构
逆时针旋转向前运动
顺时针旋转翻滚转向
逆时针旋转向前游动
顺时针旋转翻滚转向
（ 6）菌毛（ pilus）
菌毛又称纤毛、伞毛、线毛或须毛，是一种长在细菌体
表的纤细、中空、短直且数量较多的蛋白质类附属物，具有
使菌体附着于物体表面上的功能。
菌毛比鞭毛简单，无基体等构造，直接着生于细胞质膜
上。直径一般为 3-10nm，每菌一般有 250-300条。
菌毛多数存在于 G﹣ 致病菌中。借助菌毛可使自己牢固
地粘附在寄主体上。
特殊结构
菌毛使菌体附着于寄主细胞表面
新附着端
受体端
菌
毛
的
功
能
(7)性菌毛（ sex-pilus）特殊结构
构造和成分与菌毛相同，但比菌
毛长，且每个细胞只有一至数根。
一般多见于 G﹣ 细菌的供体菌中，具
有向受体菌传递遗传物质的作用。
（ 8）芽孢（ endospore,spore）特殊结构
芽孢是生命世界中抗逆性最强的一种
构造，在抗热、抗化学药物和抗辐射等方
面，十分突出。
芽孢衣
皮层
芽孢壁
芽孢膜
芽孢质
芽孢核区
胞外壁
核心
枯草杆菌芽孢的超薄切片电镜照片（标尺,0.2μm）
芽孢的形成过程
细胞质膜 细胞质膜 细胞质膜 细胞质膜
细胞质膜
细胞质膜
（ 8）芽孢（ endospore,spore）特殊结构
左：端位；中：近端位；右：中央位,细菌芽孢的各种类型
哪些细胞具有细胞壁？
植物细胞细胞壁主要成分为 纤维素
细菌 细胞壁主要成分为 肽聚糖
真菌细胞壁主要成分为 几丁质
（ 9）糖被 (glycocalyx)
有些细菌在细胞壁外面存在被外多糖。如果具有
较好结构也不易洗掉，称为夹膜（ capsule）；如果薄
并且容易消失称为黏液层（ slime layer）。
糖被的成分一般为多糖，少数是蛋白质或多肽，
也有多糖与多肽复合型。
真
核
生
物
的
核
糖
体 80S
原核生物的核糖体是怎样的？
60S
40S
50S
30S
70S
原
内含物
包括气泡、羧基化体、绿色体、
磁石体、和各种储存物质。
请说出下面细菌菌体从内到外的结构
鞭毛
菌毛 拟核 细胞质
细胞质膜 细胞壁 荚膜
第一节 细菌 2.细菌细胞的结构
cytoplasm
细
菌
菌
体
结
构
模
式
第
一
节
细
菌
2.
细
菌
细
胞
的
结
构
拟核
细胞质
细胞膜
肽聚糖
荚摸 菌毛
细
菌
菌
体
的
结
构
从
内
到
外 菌
体
核区
核糖体
内含物
细胞膜
细胞壁
糖被
鞭毛间体
芽孢
菌毛
性菌毛
一般 特殊
重点回顾
原
核
生
物
的
核
糖
体 70S
内含体
包括气泡、羧基化体、绿色体、
磁石体、和各种储存物质。
单球菌
复习：细菌细胞的构造
思考：比较植物细胞和细菌细胞
在结构上的差异
预习：细菌的繁殖
细菌的群体形态
作业
查阅文献：关于间体
刘雅婷
前言
除病毒外，微生物都具有细胞的结构
每个微生物细胞都具有生命活动的全部功能
①营养功能
②生长能力
③分化
④信号传递
⑤进化
化学物质
能量
合成转化
废物
① 营养功能
② 生长能力
第一节 细胞的化学性质
一、细胞的化学成分
二、细胞中的有机单体和多聚体
（一）碳水化合物和多糖
（二）脂肪酸和类脂
（三）核苷酸和核酸
（四）氨基酸和蛋白质
第二节 原核生物细胞的结构与功能
第三节 真核细胞与原核细胞结构的异同
干物质
10%-30%
水分,70%-90%
有机成分,99%
无机成分,1%
鞭毛
菌毛
性菌毛
芽孢
微荚膜
荚膜
粘液层
糖被
特殊构造
细胞壁
细胞膜
间体
核区
内含物
一般构造
第一节 细菌 2.细菌细胞的结构
核糖体
①
②
③
④
⑤
⑥
（ 2） 细胞壁
细菌细胞壁（ cell wall） 是位于
细胞最外的一层（一般结构）厚实、
坚韧的外被，主要成分为肽聚糖。
细菌细胞壁 可用电子显微镜直接
观察细菌的超薄切片。
细菌细胞壁绝大多数以肽聚糖为
基本成分，但不同细菌,细胞壁 在结
构和成分上各有自己的特点。
革兰氏染色
1884年，丹麦医生 C.Gram发明
程序：（ 1）初染（结晶紫 30S）
（ 2）媒染剂（碘液 30S）
（ 3）脱色（ 95%乙醇 10~20S）
（ 4）复染（蕃红 30 ~ 60S）
结果判断：菌体呈紫色的为革兰氏阳性菌（ G+）
菌体呈红色的为革兰氏阴性菌（ G-）
（教材 P10）
A
B
B
B
A
B
A
A
（ 1）初染（结晶紫 30S）革
兰
氏
染
色
程
序
和
结
果
（ 1）初染（结晶紫 30S）
（ 2）媒染剂（碘液 30S）
（ 3）脱色（ 95%乙醇 10~20S）
（ 4）复染（蕃红 30 ~ 60S）
A
B
B
B
A
B
A
A
革
兰
氏
染
色
程
序
和
结
果
（ 2）媒染剂（碘液 30S） （ 1）初染（结晶紫 30S）（ 2）媒染剂（碘液 30S）
（ 3）脱色（ 95%乙醇 10~20S）
（ 4）复染（蕃红 30 ~ 60S）
A
B
B
B
A
B
A
A
革
兰
氏
染
色
程
序
和
结
果
（ 3）脱色（ 95%乙醇 10~20S）
（ 1）初染（结晶紫 30S）
（ 2）媒染剂（碘液 30S）
（ 3）脱色（ 95%乙醇 10-20S）
（ 4）复染（蕃红 30 ~ 60S）
A
B
B
B
A
B
A
A
革
兰
氏
染
色
程
序
和
结
果
（ 4）复染（蕃红 30 ~ 60S）
A：革兰氏阳性细菌 G+
B：革兰氏
阴性细菌 G﹣
为什么？
（ 1）初染（结晶紫 30S）
（ 2）媒染剂（碘液 30S）
（ 3）脱色（ 95%乙醇 10~20S）
（ 4）复染（蕃红 30 ~ 60S）
G+细菌与 G﹣ 细菌细胞壁构造的比较
G+
G﹣
肽聚糖层肽聚糖层
壁膜间隙
外膜
细胞质膜
细胞质膜
细胞壁的结构
（ G+细菌与 G﹣ 细菌细胞壁构造的比较）
革兰氏阳性细菌（ G+） 革兰氏阴性细菌（ G﹣ ）
肽聚糖
肽聚糖
外膜
肽聚糖
肽聚糖
磷壁酸
脂磷壁酸
细胞质膜 细胞质膜
NAM,N-乙酰胞壁酸 NAG,N-乙酰葡糖胺
肽
脂多糖
类脂 A
O-特异性外链
脂蛋白
外膜
细胞壁的结构
（ G+细菌与 G﹣ 细菌细胞壁构造的比较）
革兰氏阳性细菌 （ G+） 革兰氏阴性细菌（ G﹣ ）
为什么通过革兰氏染色 G+呈兰色,G-呈红色？
① 脱色剂 ----95%乙醇为脂溶剂破坏 G﹣ 的外膜、肽聚糖层和
细胞质膜，于是被乙醇溶解的结晶紫和碘的复合物从细胞
中渗漏出来，当再用藩红复染时，显现红色。
②但在 G+细胞中，乙醇使厚的肽聚糖层脱水，导致孔隙变小，
由于结晶紫和碘的复合物分子较大，不能通过细胞壁，保
持紫色。
① 固定细胞外型和提高机械强度，使其免受渗透压
等外力的损伤；
② 鞭毛生长和运动的支点；
③ 阻止大分子有害物质（某些抗生素和水解酶）进
入细胞；
④赋予细菌特定的抗原性以及对抗生素和噬菌体的
敏感性。
细菌细胞壁功能：
（ 2）细胞质膜（ cell membrane）
主要由 磷脂双分子层 和 蛋白质 构成。
细菌细胞与真核细胞的质膜很相似，但不含胆固醇等甾醇
极性头
非极性尾
磷脂分子
极性头
非极性尾
细胞质膜的超薄切片电镜照片（标尺,0.2μm）
（ 3）间体（ mesosome）
是质膜向内延伸的膜结构，它是一种由细胞膜内褶
而形成的囊状构造，其内充满着层状或管状的泡囊。
功能（不完全清楚），推测可能有如下一些功能：
①相当于真核细胞的线粒体；
②相当于真核细胞的内质网；
③与细胞壁的合成有关；
④可能与核分裂有关。
但近年来，有的学者提出不同观点，认为间体只是电
镜制片时因脱水操作而引起的一种假象。
比较原核细胞和真核细胞
比较原核细胞的核区与真核细胞的细胞核
（ 1）核区（ nuclear region）
蓝细菌
细菌 核膜
粗面内质网
线粒体溶酶体
中心粒
高尔基体
核仁
染色质
细胞膜
大肠杆菌的拟核区域
细菌的染色体和质粒
（ 1）核区（ nuclear region）
（ 5）鞭毛（ flagella）
螺旋丝
一般构造,钩型鞘
基体
外膜 外膜
细胞质膜 细胞质膜 细胞质膜
肽聚糖肽聚糖
钩型鞘
螺旋丝
L-环
P-环
G+细菌鞭毛G
﹣ 细菌鞭毛
特殊结构
S-环
M-环
偏端单生两端单生
周生鞭毛
如：荧光假单胞
如：鼠咬热螺旋体
偏端丛生
如：丁香假单胞
两端丛生
如：红色螺菌
如：大肠杆菌
5）鞭毛（特殊结构） 根据鞭毛的数量和排列情况，
细菌分为以下五种类型：
（ 5）鞭毛（特殊结构）
如何观察鞭毛？
鞭毛纤细而具刚韧性，直径仅 20nm，长度达 15~20 μm
方法二：普通光学显微镜（银盐染色）
方法一：电子显微镜（负染的方法）
（ 5）鞭毛 (flagella)
生理功能
运动
运动方式,旋转
特殊结构
逆时针旋转向前运动
顺时针旋转翻滚转向
逆时针旋转向前游动
顺时针旋转翻滚转向
（ 6）菌毛（ pilus）
菌毛又称纤毛、伞毛、线毛或须毛，是一种长在细菌体
表的纤细、中空、短直且数量较多的蛋白质类附属物，具有
使菌体附着于物体表面上的功能。
菌毛比鞭毛简单，无基体等构造，直接着生于细胞质膜
上。直径一般为 3-10nm，每菌一般有 250-300条。
菌毛多数存在于 G﹣ 致病菌中。借助菌毛可使自己牢固
地粘附在寄主体上。
特殊结构
菌毛使菌体附着于寄主细胞表面
新附着端
受体端
菌
毛
的
功
能
(7)性菌毛（ sex-pilus）特殊结构
构造和成分与菌毛相同，但比菌
毛长，且每个细胞只有一至数根。
一般多见于 G﹣ 细菌的供体菌中，具
有向受体菌传递遗传物质的作用。
（ 8）芽孢（ endospore,spore）特殊结构
芽孢是生命世界中抗逆性最强的一种
构造，在抗热、抗化学药物和抗辐射等方
面，十分突出。
芽孢衣
皮层
芽孢壁
芽孢膜
芽孢质
芽孢核区
胞外壁
核心
枯草杆菌芽孢的超薄切片电镜照片（标尺,0.2μm）
芽孢的形成过程
细胞质膜 细胞质膜 细胞质膜 细胞质膜
细胞质膜
细胞质膜
（ 8）芽孢（ endospore,spore）特殊结构
左：端位；中：近端位；右：中央位,细菌芽孢的各种类型
哪些细胞具有细胞壁？
植物细胞细胞壁主要成分为 纤维素
细菌 细胞壁主要成分为 肽聚糖
真菌细胞壁主要成分为 几丁质
（ 9）糖被 (glycocalyx)
有些细菌在细胞壁外面存在被外多糖。如果具有
较好结构也不易洗掉，称为夹膜（ capsule）；如果薄
并且容易消失称为黏液层（ slime layer）。
糖被的成分一般为多糖，少数是蛋白质或多肽，
也有多糖与多肽复合型。
真
核
生
物
的
核
糖
体 80S
原核生物的核糖体是怎样的？
60S
40S
50S
30S
70S
原
内含物
包括气泡、羧基化体、绿色体、
磁石体、和各种储存物质。
请说出下面细菌菌体从内到外的结构
鞭毛
菌毛 拟核 细胞质
细胞质膜 细胞壁 荚膜
第一节 细菌 2.细菌细胞的结构
cytoplasm
细
菌
菌
体
结
构
模
式
第
一
节
细
菌
2.
细
菌
细
胞
的
结
构
拟核
细胞质
细胞膜
肽聚糖
荚摸 菌毛
细
菌
菌
体
的
结
构
从
内
到
外 菌
体
核区
核糖体
内含物
细胞膜
细胞壁
糖被
鞭毛间体
芽孢
菌毛
性菌毛
一般 特殊
重点回顾
原
核
生
物
的
核
糖
体 70S
内含体
包括气泡、羧基化体、绿色体、
磁石体、和各种储存物质。
单球菌
复习：细菌细胞的构造
思考：比较植物细胞和细菌细胞
在结构上的差异
预习：细菌的繁殖
细菌的群体形态
作业
查阅文献：关于间体
