Prokaryotic Cell Wall Cell Wall

2.1.1.2--(一) 细胞壁 概 念 细菌细胞壁由肽聚糖构成 概 念 细胞壁（cell wall）是细胞质膜外面具有一定硬度和韧性的一层壁套，使细胞保持一定形状，保障其在不同渗透压条件下生长，即使在不良环境中也能防止胞溶作用。 细菌细胞壁由肽聚糖构成 肽聚糖是N-乙酰氨基葡萄糖(NAG)和带有交替排列的D-型或L-型氨基酸侧链的N-乙酰胞壁酸(NAM)的多聚体。

A Peptidoglycan Monomer Structure of Peptidoglycan

Animation Illustrating the Assembly of Peptidoglycan Building Blocks Animation Illustrating the Role of Autolysin and Transpeptidase Enzymes Animation Illustrating the Assembly of Peptidoglycan Building Blocks

Animation Illustrating the Role of Vancomycin in Blocking Transpeptidase Enzymes Animation Illustrating the Role of Penicillins in Blocking Transpeptidase Enzymes

2.1.1.2--(一) 细胞壁 功 能 固定细胞外形 协助鞭毛运动 保护细胞免受外力的损伤 为正常细胞分裂所必需 阻拦有害物质进入细胞 功 能 固定细胞外形 协助鞭毛运动 保护细胞免受外力的损伤 为正常细胞分裂所必需 阻拦有害物质进入细胞 与细菌的抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性密切相关

2.1.1.2--(一) 细胞壁 革兰氏染色 (Gram Stain) 1884年革兰姆·克里斯琴(Christian Gram)发明； 细菌常被分成两类：G+和G-。 染色反应的差别是由于两类细菌的细胞壁结构的差异引起。

革兰氏染色程序 步 骤 方 法 结果 阳性(G+) 阴性(G-) 初 染 结晶紫60s 紫 色 媒染剂 碘液60s 仍为紫色 脱 色 95%乙醇10~20s 保持紫色 脱去紫色 复 染 蕃红(或复红)1~2m 仍显紫色 红 色

细胞壁与革兰氏染色 甲菌 乙菌 初 染 结晶紫 媒染 碘液 脱色 乙醇 复染 沙黄 紫色（G＋） 红色( G - )

Gram Stain of Escherichia coli Gram Stain of Staphylococcus aureus A Gram Stain of a Mixture of Gram-Positive and Gram-Negative Bacteria. Gram Stain of Escherichia coli

Schematic diagram of bacterial cell walls Bacteria can be divided into two major groups, called gram-positive and gram-negative. The original distinction between gram-positive and gram-negative was based on a special staining procedure, the Gram stain.

2.1.1.2--(一) 细胞壁 化学组成与超微结构 G+细菌细胞壁组成 革兰氏阳性细菌细胞壁具有较厚（30~40nm）而致密的肽聚糖层，多达20层，占细胞壁的成分60~90%，它同细胞膜的外层紧密相连； 有的革兰氏阳性细菌细胞壁中含有磷壁酸(teichoic-acid），即胞壁质（murein） 多糖。

Teichoic acids and lipoteichoic acids(脂磷壁酸) are arranged in the overall wall structure of gram-positive Bacteria . Lipoteichoic acid Teichoic acid

Structure of a Gram-Positive Cell Wall The Gram-positive cell wall appears as dense layer typically composed of numerous rows of peptidoglycan, and molecules of lipoteichoic acid, wall teichoic acid and surface proteins.

2.1.1.2--(一) 细胞壁 化学组成与超微结构 G-细菌细胞壁组成 G-的细胞壁较G+薄层次多，成分复杂 ，肽聚糖层很薄(2-3nm)，机械强度比G+细菌弱。 Structure of a Gram-Negative Cell Wall

2.1.1.2--(一) 细胞壁 化学组成与超微结构 G-细菌细胞壁组成 G-细菌细胞壁外膜的基本成分是脂多糖，此外还有磷脂、多糖和蛋白质。 外膜 革兰氏阴性细菌的外膜上含有许多独特的结构： 把外膜与肽聚糖层连接起来的布朗(Braun’s)脂蛋白；使营养物被动运输通过膜的[膜]孔蛋白和起保护细胞作用的脂多糖(LPS)。脂多糖也称为内毒素，对哺乳动物有高度毒性。 G-细菌细胞壁外膜的基本成分是脂多糖，此外还有磷脂、多糖和蛋白质。 外膜被分为脂多糖层（外）、磷脂层（中）、脂蛋白层（内）。

2.1.1.2--(一) 细胞壁 化学组成与超微结构 G-细菌细胞壁组成 周质空间 周质空间(periplasmic space，即壁膜间隙）是革兰氏阴性细菌细胞膜与外膜两膜之间的一个透明的区域。 周质空间含有与营养物运输和营养物进入有关的蛋白质，如营养物进入细胞的蛋白；营养物运输的酶，如蛋白[水解]酶；细胞防御有毒化合物的酶，如破坏青霉素的β-内酰胺酶。革兰氏阳性细菌以上这些酶常分泌到胞外周围，革兰氏阴性细菌则依靠它的外膜，保持这些酶与菌的紧密结合。

2.1.1.2--(一) 细胞壁 化学组成与超微结构 G+与G-细菌细胞壁的区别 占细胞壁干重的% 成 分 G＋ G－ 肽聚糖 成 分 G＋ G－ 肽聚糖 含量很高（30-95） 含量很低（5-20） 磷壁酸 含量较高（<50） 类脂质 一般无（<2） 含量较高（-20） 蛋白质 含量较高

Peptidoglycan Polymer of disaccharide N-acetylglucosamine (NAG) & N-acetylmuramic acid (NAM) Linked by polypeptides

Gram-Positive cell walls Teichoic acids: Lipoteichoic acid links to plasma membrane Wall teichoic acid links to peptidoglycan May regulate movement of cations Polysaccharides provide antigenic variation

Gram-Negative Outer Membrane

G+与G-菌的细胞壁的特征比较 特 征 G+细菌 G-细菌 肽聚糖 层厚 层薄 类脂 极少 脂多糖 外膜 缺 有 壁质间隙 很薄 较厚 特 征 G+细菌 G-细菌 肽聚糖 层厚 层薄 类脂 极少 脂多糖 外膜 缺 有 壁质间隙 很薄 较厚 细胞状态 僵硬 僵硬或柔韧 酸消化的效果 原生质体 原生质球 对染料和抗生素的敏感性 很敏感 中度敏感

(一)细胞壁 (二)细胞膜 (三)细胞质及其内含物 (四)原核和质粒 (五)鞭毛和菌毛 (六)芽孢 (七)细胞外层 基本结构 特殊结构

Structure of cytoplasmic membrane Function of cytoplasmic membrane

2.1.1.2--(二)细胞膜 概 念 细胞质膜（cytoplasmic membrane），简称质膜（plasma membrane），是围绕细胞质外的双层膜结构，使细胞具有选择吸收性能，控制物质的吸收与排放，也是许多生化反应的重要部位。 原生质膜是一个磷脂双分子层，其中埋藏着与物质运输、能量代谢和信号接收有关的整合蛋白。 另外，有通过电荷相互作用疏松附着于膜的外周蛋白。 膜中的脂类和蛋白质互相相对运动。

2.1.1.2--(二)细胞膜 成分与结构 原生质膜(细胞膜)埋藏在磷脂双分子层中的是有各种功能的蛋白，包括转运蛋白、能量代谢中的蛋白和能够对化学刺激检测和反应的受体蛋白。 整合蛋白(integral)是完全地与膜连接而且贯穿全膜的蛋白，所以这些蛋白在此区域中有疏水性氨基酸埋藏在脂中。 外周蛋白(peripheral proteins)是由于磷脂带正电荷极性头，只是通过电荷作用与膜松散连接的一类，用盐溶液洗涤可以从纯化的膜上除去。 脂类和蛋白质均在运动，而且是彼此之间相对运动。这就是液态镶嵌模式的细胞膜结构模型。

Diagram of the structure of cytoplasmic membrane

2.1.1.2--(二)细胞膜 功能 维持渗透压和物质运输 参与细胞壁、糖被合成 半渗透膜 具有选择性的渗透作用，能阻止高分子通过，并选择性地逆浓度梯度吸收某些低分子进入细胞。 膜有极性 膜上有各种与渗透有关的酶，还可使两种结构相类似的糖进入细胞的比例不同，吸收某些分子，排出某些分子。 参与细胞壁、糖被合成 细胞质膜上有合成细胞壁和形成横隔膜组分的酶。

2.1.1.2--(二)细胞膜 功能 参与呼吸作用等 参与物质代谢和能量代谢 为鞭毛提供附着点 膜内陷形成的中间体含有细胞色素，中间体与染色体和细胞的分裂有关，还为DNA提供附着点。 参与物质代谢和能量代谢 细胞质膜上有琥珀酸脱氢酶、NADH脱氢酶、细胞色素氧化酶、电子传递系统、氧化磷酸化酶及腺苷三磷酸酶(ATPase)。 为鞭毛提供附着点 细胞质膜上有鞭毛基粒，由此长出鞭毛。供能。