微生物细胞..doc

第一章　微生物细胞　　　　　　　　　　　　微生物学教案　　　　　　　　　　　　　　　　　　1-1 第一章　微生物细胞 内容提要：微生物除病毒外都具有细胞结构，且一个即为独立的生活个体。而微生物细胞分原核和真核两大类，其基本化学成分相近，一般以有机物和无机物两类状态存在，由于组成成分的不同，其生理功能各异。尽管原核生物体小、形态简单，但结构复杂，使之具备了进行独立生命活动的全部功能。另外，原核和真核微生物细胞中虽然基本化学成分相近，但结构有很大区别，如细胞壁、细胞核、细胞质等。 本章重点和难点：原核细胞的结构与功能，原核细胞和真核细胞的区别。 细胞的化学性质 微生物细胞可区分原核和真核两类，它们的基本化学成分相近。 1.1.1细胞的化学成分 微生物细胞的化学成分以有机物（99%）和无机物（1%）两种状态存在。有机物包括各种大分子，它们是蛋白质、核酸、类脂和碳水化合物。 蛋白质———主要是各种酶，也有一些蛋白质存在于细胞结构成分中。 类　酯———不溶于水的化合物（其中甘油三酯是富含能量的贮藏物质，磷酯是各种膜的组分，它们的非水溶性特点同控制透过性有关） 碳水化合物———既是结构成分，也是贮藏物质 核　酸———贮存遗传信息的物质，并在蛋白质合成中有重要功能。 细胞中也存在许多较小的有机分子，如氨基酸、嘌呤、嘧啶核苷酸以及辅酶等，在细胞干物质中有机成分达99％。 各类有机成分中都有为数众多的不同种化合物，一个大肠杆菌(Escherichia coli)细胞中至少有5 000多种有机物分子(表1-1)，随着研究的深入，将不断发现新的化合物。 细胞中的无机成分包括小分子无机物和各种离子，可分为大量元素和微量元素两类。它们在细胞中的含量只约为干物质的1％,但具有重要功能。表1—2列举了细中常见的无机离子。 第一章　微生物细胞　　　　　　　　　　　　微生物学教案　　　　　　　　　　　　　　　　　　1-2 在细胞的各种组分中，水是含量最多的物质，以重量计微生物含水量为70％—90％。细胞质中一切生化反应都是在液相中进行的，水是理想的生物学溶剂。虽然纯水的电化学性质呈中性，即电子和质子数相同，但它的氢、氧两元素成分的负电性完全不同，其电荷有些不对称，因而产生极性。于是水成为很好的溶剂，易于同其它分子的氢键结合和具有黏附性，显示大的表面张力和高比热。水的极性也有利于使非极性物质团聚在一起。 1.1.2细胞的有机单体和多聚体 细胞中的各种大分子有机物都是由单体连接而成的多聚体，大多数单体是包括几个至约30个碳原子的有机物。细菌细胞中有4类重要的单体物质，它们是：糖类，构成多糖；脂肪酸，构成类脂；核苷酸，是核酸的基本单位；氨基酸，为蛋白质的基本组分。 1.1.2.1碳水化合物和多糖 生物的各种含碳物质中最重要的是含4(C4)、5(C5)、6(C6)和7(C7)个碳原子的碳水化合物(糖)。C5糖具有特殊的意义，因为它是核酸的结构主链。C6糖是构成细胞壁的多糖和能量贮藏物的基本结构。 糖的羟基能被其它基团代换而形成衍生物。多糖是含有许多单体的高分子化合物，单体之间由糖苷键进行共轭结合。只含少数几个单体的聚合物称为寡糖。糖苷链有。和p两种定向。由a—1，4-糖苷键构成的葡聚糖(糖原及淀粉)是细菌和动植物中重要的碳和能量贮藏物；由B-1，4—糖苷键连接的葡聚糖存在于细菌细胞壁中，也是植物的细胞壁组分(纤维素)。多糖也能同其它大分子化合物如蛋白质和类脂相结合，构成糖蛋白和糖脂，它们在细胞膜上作为表面受体分子而起重要作用。 1.1.2.2.脂肪酸和类酯 脂肪酸是类脂的主要组分。类脂的独特性质是既含有高度疏水区，又含有高度亲水区。简单类脂(脂肪)由脂肪酸和甘油通过酯键而形成，称为甘油三酯；复杂的类脂还含有其它成分(磷、氮、硫或小分子亲水化合物、如糖、胆胺和胆碱等)。磷脂是很复杂的重要类脂，是细胞膜的主要结构成分。 类脂的疏水和亲水的双重性质，使它成为膜的理想结构成分，决定细胞的通透性，控制细胞内外物质的转运。 1.1.2.3核苷酸和核酸 核酸是以核苷酸为单体形成的长链大分子，即多核苷酸，包括脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。DNA携带着细胞的遗传模板，RNA则是按模板转换为多肽过程的中间分子，核酸最先是从细胞核中分离获得，但也存在于细胞质中。核苷酸由3种化学结构分子组成，即碱基、核糖和磷酸。 碱基 嘧啶(pyrimidine)和嘌呤(purine)是参与构成核苷酸的是两类碱基，为含氮原子的杂环化合物。嘧啶是1，3—二氮杂苯，重要的核酸嘧啶碱基有胞嘧啶(cytosine，C)、胸腺嘧啶(thymine，T)和尿嘧啶(uracil，U)，它们都能以烯醇式和酮式两种互变异构体存在。嘌呤是由