其主要步骤是:将细菌放在用Tris缓冲液配制、含EDTA的20%蔗糖溶液中保温,使其发生 质壁分离( plasmolysis),接着快速地用4℃的0.005mol/ L MgCl2溶液稀释并降温,使细 胞外膜突然破裂并释放周质蛋白。经离心即可从上清液中提取周质蛋白 革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌间由于细胞壁和其他构造的不同,就产生了一系列形 态、构造、化学组分、染色反应、生理功能和致病性等的差别,这些差别对微生物学的硏究 和实际应用都十分重要,现列表如下(表3-2)。 3、古生菌的细胞壁 在古生菌中,除了热原体属( Thermoplasma)没有细胞壁外,其余都具有与真细菌类似功 能的细胞壁。然而,从细胞壁的化学成分来看,则差别甚大。已研究过的一些古生菌,它们 细胞壁中没有真正的肽聚糖,而是由多糖(假肽聚糖)、糖蛋白或蛋白质构成的。例如: (1)假肽聚糖( (pseudopeptidoglycan)细胞壁 甲烷杄菌属( Met nanobacterium)古生菌的细胞壁是由假肽聚糖组成的(图3-9)。它 的多糖骨架是由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰塔罗糖胺糖醛酸(N- acetyltalosaminouronic acid) 以β-1,3糖苷键(不被溶菌酶水解!)交替连接而成,连在后一氨基糖上的肽尾由L-glu、 L-ala和L-lys三个L型氨基酸组成,肽桥则由L-glu一个氨基酸组成。 (2)独特多糖细胞壁 甲烷八叠球菌( We thanosarcina)的细胞壁含有独特的多糖,并可染成革兰氏阳性。这种 多糖含半乳糖胺、葡糖醛酸、葡萄糖和乙酸,不含磷酸和硫酸 (3)硫酸化多糖细胞壁 属极端嗜盐古生菌—一盐球菌属( lococoυs)的细胞壁是由硫酸化多糖组成的。其中 含葡萄糖、甘露糖、半乳糖和它们的氨基糖,以及糖醛酸和乙酸 (4)糖蛋白( glycoprotein) 细胞壁极端嗜盐的另一属古生菌—一盐杆菌属( halobacterium的细胞壁是由糖蛋白 组成的,其中包括葡萄糖、葡糖胺、甘露糖、核糖和阿拉伯糖,而它的蛋白部分则由大量酸 性氨基酸尤其是天冬氨酸组成。这种带强负电荷的细胞壁可以平衡环境中高浓度的Na',从 而使其能很好地生活在20%~25%高盐溶液中。 (5)蛋白质细胞壁 少数产甲烷菌的细胞壁是由蛋白质组成的。但有的是由几种不同蛋白组成,如甲烷球菌 ( Me thanococcus)和甲烷微菌( Methanomicrobium),而另一些则由同种蛋白的许多亚基组成 例如甲烷螺菌属( Methanospirillum)。 4、缺壁细菌 虽然细胞壁是原核生物的最基本构造,但在自然界长期进化中和在实验室菌种的自发 突变中都会发生缺细胞壁的种类;此外,在实验室中,还可用人为的方法抑制新生细胞壁的 合成或对现成细胞壁进行酶解而获得缺壁细菌。现把四类缺壁细菌归纳如下
其主要步骤是：将细菌放在用 Tris 缓冲液配制、含 EDTA 的 20%蔗糖溶液中保温，使其发生 质壁分离（plasmolysis），接着快速地用 4℃的 0.005mol/L MgCl2 溶液稀释并降温，使细 胞外膜突然破裂并释放周质蛋白。经离心即可从上清液中提取周质蛋白。 革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌间由于细胞壁和其他构造的不同，就产生了一系列形 态、构造、化学组分、染色反应、生理功能和致病性等的差别，这些差别对微生物学的研究 和实际应用都十分重要，现列表如下（表 3-2）。 3、古生菌的细胞壁 在古生菌中，除了热原体属(Thermoplasma)没有细胞壁外，其余都具有与真细菌类似功 能的细胞壁。然而，从细胞壁的化学成分来看，则差别甚大。已研究过的一些古生菌，它们 细胞壁中没有真正的肽聚糖，而是由多糖（假肽聚糖）、糖蛋白或蛋白质构成的。例如： （1）假肽聚糖(pseudopeptidoglycan)细胞壁 甲烷杆菌属(Methanobacterium)古生菌的细胞壁是由假肽聚糖组成的（图 3-9）。它 的多糖骨架是由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰塔罗糖胺糖醛酸(N-acetyltalosaminouronic acid) 以β-1,3 糖苷键（不被溶菌酶水解！）交替连接而成，连在后一氨基糖上的肽尾由 L-glu、 L-ala 和 L-lys 三个 L 型氨基酸组成，肽桥则由 L-glu 一个氨基酸组成。 （2）独特多糖细胞壁 甲烷八叠球菌(Methanosarcina)的细胞壁含有独特的多糖，并可染成革兰氏阳性。这种 多糖含半乳糖胺、葡糖醛酸、葡萄糖和乙酸，不含磷酸和硫酸。 （3）硫酸化多糖细胞壁 一属极端嗜盐古生菌——盐球菌属(Halococcus)的细胞壁是由硫酸化多糖组成的。其中 含葡萄糖、甘露糖、半乳糖和它们的氨基糖，以及糖醛酸和乙酸。 （4）糖蛋白(glycoprotein) 细胞壁 极端嗜盐的另一属古生菌——盐杆菌属(Halobacterium)的细胞壁是由糖蛋白 组成的，其中包括葡萄糖、葡糖胺、甘露糖、核糖和阿拉伯糖，而它的蛋白部分则由大量酸 性氨基酸尤其是天冬氨酸组成。这种带强负电荷的细胞壁可以平衡环境中高浓度的 Na+，从 而使其能很好地生活在 20%～25%高盐溶液中。 （5）蛋白质细胞壁 少数产甲烷菌的细胞壁是由蛋白质组成的。但有的是由几种不同蛋白组成，如甲烷球菌 (Methanococcus)和甲烷微菌(Methanomicrobium)，而另一些则由同种蛋白的许多亚基组成， 例如甲烷螺菌属(Methanospirillum)。 4、缺壁细菌 虽然细胞壁是原核生物的最基本构造，但在自然界长期进化中和在实验室菌种的自发 突变中都会发生缺细胞壁的种类；此外，在实验室中，还可用人为的方法抑制新生细胞壁的 合成或对现成细胞壁进行酶解而获得缺壁细菌。现把四类缺壁细菌归纳如下：
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(G) 人工去壁 缺壁细菌 部分去掉—球状体(G) 在自然界长期进化中形成—支原体 (1)L型细菌(L- form of bacteria) 1935年,在英国李斯德预防研究所中发现一种由自发突变而形成的细胞壁缺损细菌一 一念珠状链杆菌( Streptobacillus moniliformis),它的细胞膨大,对渗透敏感,在固体 培养基上形成“油煎蛋”似的小菌落。由于李斯德( Lister)研究所的第一字母是“L” 故称L型细菌。后来发现,许多革兰氏阳性或阴性细菌在实验室或宿主体内都可形成L型。 严格地说,L型细菌应专指那些实验室或宿主体内通过自发突变而形成的遗传性稳定的细胞 壁缺陷菌株 (2)原生质体( protoplast) 指在人为条件下,用溶菌酶除尽原有细胞壁或用青霉素抑制新生细胞壁合成后,所得 到的仅有一层细胞膜包裹着的圆球状渗透敏感细胞,一般由革兰氏阳性细菌形成。 (3)球状体( sphaeroplast 又称原生质球,指还残留着部分细胞壁,尤其是革兰氏阴性细菌外膜的原生质体。 上述原生质体和球状体的共同特点是:无完整的细胞壁,细胞呈球状,对渗透压极其敏 感,革兰氏染色阴性,即使有鞭毛也无法运动,对相应噬菌体不敏感,细胞不能分裂,等等 当然,如在形成原生质体或球状体以前已有噬菌体侵入,则它仍能正常复制、増殖和裂解 同样,如在形成原生质体前正在形成芽孢,则该芽孢也仍能正常形成。原生质体或球状体比 正常有细胞壁的细菌更易导入外源遗传物质,故是研究遗传规律和进行原生质体育种的良好 实验材料 (4)枝原体( Mycoplasma) 是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。 5、革兰氏染色的机制 通过一个多世纪的实践证明,由革兰(C.Gram)于1884年发明的革兰氏染色法是一种极 其重要的鉴别染色法,它不仅可用于鉴别真细菌,也可鉴别古生菌。60年代初,萨顿( Salton) 曾提出细胞壁在革兰氏染色中的关键作用。至1983年,彼弗里奇(T. Beveridge)等用铂代替 革兰氏染色中媒染剂碘的作用,再用电子显微镜观察到结晶紫与铂复合物可被细胞壁阻留, 这就进一步证明了革兰氏阳性和阴性菌主要由于其细胞壁化学成分的差异而引起了物理特 性(脱色能力)的不同,正是这一物理特性的不同才决定了染色反应的不同。其中细节为: 通过结晶紫初染和碘液媒染后,在细胞膜内形成了不溶于水的结晶紫与碘的复合物( Cvi dye complex)。革兰氏阳性细菌由于其细胞壁较厚、肽聚糖网层次多和交联致密,故遇乙醇或 丙酮作脱色处理时,因失水反而使网孔缩小,再加上它不含类脂,故乙醇处理不会溶出缝隙
（1）L 型细菌（L-form of bacteria） 1935 年，在英国李斯德预防研究所中发现一种由自发突变而形成的细胞壁缺损细菌— —念珠状链杆菌（Streptobacillus moniliformis），它的细胞膨大，对渗透敏感，在固体 培养基上形成“油煎蛋”似的小菌落。由于李斯德（Lister）研究所的第一字母是“L”， 故称 L 型细菌。后来发现，许多革兰氏阳性或阴性细菌在实验室或宿主体内都可形成 L 型。 严格地说，L 型细菌应专指那些实验室或宿主体内通过自发突变而形成的遗传性稳定的细胞 壁缺陷菌株。 （2）原生质体（protoplast） 指在人为条件下，用溶菌酶除尽原有细胞壁或用青霉素抑制新生细胞壁合成后，所得 到的仅有一层细胞膜包裹着的圆球状渗透敏感细胞，一般由革兰氏阳性细菌形成。 （3）球状体(sphaeroplast) 又称原生质球，指还残留着部分细胞壁，尤其是革兰氏阴性细菌外膜的原生质体。 上述原生质体和球状体的共同特点是：无完整的细胞壁，细胞呈球状，对渗透压极其敏 感，革兰氏染色阴性，即使有鞭毛也无法运动，对相应噬菌体不敏感，细胞不能分裂，等等。 当然，如在形成原生质体或球状体以前已有噬菌体侵入，则它仍能正常复制、增殖和裂解； 同样，如在形成原生质体前正在形成芽孢，则该芽孢也仍能正常形成。原生质体或球状体比 正常有细胞壁的细菌更易导入外源遗传物质，故是研究遗传规律和进行原生质体育种的良好 实验材料。 （4）枝原体(Mycoplasma) 是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。 5、革兰氏染色的机制 通过一个多世纪的实践证明，由革兰(C.Gram)于 1884 年发明的革兰氏染色法是一种极 其重要的鉴别染色法，它不仅可用于鉴别真细菌，也可鉴别古生菌。60 年代初，萨顿(Salton) 曾提出细胞壁在革兰氏染色中的关键作用。至 1983 年，彼弗里奇(T.Beveridge)等用铂代替 革兰氏染色中媒染剂碘的作用，再用电子显微镜观察到结晶紫与铂复合物可被细胞壁阻留， 这就进一步证明了革兰氏阳性和阴性菌主要由于其细胞壁化学成分的差异而引起了物理特 性（脱色能力）的不同，正是这一物理特性的不同才决定了染色反应的不同。其中细节为： 通过结晶紫初染和碘液媒染后，在细胞膜内形成了不溶于水的结晶紫与碘的复合物（CVI dye complex）。革兰氏阳性细菌由于其细胞壁较厚、肽聚糖网层次多和交联致密，故遇乙醇或 丙酮作脱色处理时，因失水反而使网孔缩小，再加上它不含类脂，故乙醇处理不会溶出缝隙
因此能把结晶紫与碘复合物牢牢留在壁内,使其仍呈紫色。反之,革兰氏阴性细菌因其细胞 壁薄、外膜层的类脂含量高、肽聚糖层薄和交联度差,在遇脱色剂后,以类脂为主的外膜迅 速溶解,薄而松散的肽聚糖网不能阻挡结晶紫与碘复合物的溶出,因此,通过乙醇脱色后细 胞退成无色。这时,再经沙黄等红色染料进行复染,就使革兰氏阴性菌呈现红色,而革兰氏 阳性菌则仍保留紫色(实为紫加红色)了。 二、细胞壁以内的构造—原生质体 1、细胞质膜( cytoplasmic membrane) 又称质膜φ plasma membrane)、细胞膜( cell membrane)或内膜( inner membrane),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,厚约7~8nm, 由磷脂(占20%~30%)和蛋白质(占50%~70%)组成。通过质壁分离、鉴别性染色或原生 质体破裂等方法可在光学显微镜下观察到:用电子显微镜观察细菌的超薄切片,则可更清楚 地观察到它的存在。电镜观察到的细胞质膜,是在上下两暗色层之间夹着一浅色中间层的双 层膜结构。这是因为,组成细胞膜主要成分的磷脂,是由两层磷脂分子按一定规律整齐地排 列而成的。其中每一个磷脂分子由一个带正电荷且能溶于水的极性头(磷酸端)和一个不带 电荷、不溶于水的非极性尾(烃端)所构成。极性头朝向内外两表面,呈亲水性,而非极性 端的疏水尾则埋入膜的内层,于是形成了一个磷脂双分子层。在极性头的甘油3C上,不同 种微生物具有不同的R基,如磷脂酸、磷脂酰甘油、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰胆碱、磷脂酰丝 氨酸或磷脂酰肌醇等(图3-10)。在原核微生物的细胞质膜上多数含磷脂酰甘油,此外, 在革兰氏阴性细菌中,多数还含磷脂酰乙醇胺,在分枝杆菌中则含磷脂酰肌醇,等等。而非 极性尾则由长链脂肪酸通过酯键连接在甘油的C1和C2位上组成,其链长和饱和度因细菌种 类和生长温度而异,通常生长温度要求越高的种,其饱和度也越高,反之则低。 有关细胞质膜的结构与功能的解释,较多的学者仍倾向于1972年由辛格(J.S. Singer) 和尼科尔森(G.L. Nicolson)所提出的液态镶嵌模型( fluid mosaic model)。其要点为:① 膜的主体是脂质双分子层;②脂质双分子层具有流动性:③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:④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;⑤脂质分子间或脂质与蛋白质分子间无共价结合;⑥ 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。有关细胞质膜的模式构造可见图3-11 细胞膜的生理功能为: ①选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送: ②是维持细胞内正常渗透压的屏障 ③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 ④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 ⑤是鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位。 原核微生物的细胞质膜上一般不含胆固醇等甾醇,这一点与真核生物明显不同。但缺乏 细胞壁的原核生物一一枝原体( Mycoplasma)则属例外。在其细胞膜上因含有 hopanoid类 甾醇而增强了坚韧性,故在一定程度上弥补了因缺壁而带来的不足。多烯类抗生素因可破坏 含甾醇的细胞质膜,故可抑制枝原体和真核生物,但对其他的原核生物则无抑制作用
因此能把结晶紫与碘复合物牢牢留在壁内，使其仍呈紫色。反之，革兰氏阴性细菌因其细胞 壁薄、外膜层的类脂含量高、肽聚糖层薄和交联度差，在遇脱色剂后，以类脂为主的外膜迅 速溶解，薄而松散的肽聚糖网不能阻挡结晶紫与碘复合物的溶出，因此，通过乙醇脱色后细 胞退成无色。这时，再经沙黄等红色染料进行复染，就使革兰氏阴性菌呈现红色，而革兰氏 阳性菌则仍保留紫色（实为紫加红色）了。 二、细胞壁以内的构造——原生质体 1、细胞质膜(cytoplasmic membrane) 又称质膜(plasma membrane)、细胞膜(cell membrane)或内膜(inner membrane)，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，厚约 7～8nm， 由磷脂（占 20%～30%）和蛋白质（占 50%～70%）组成。通过质壁分离、鉴别性染色或原生 质体破裂等方法可在光学显微镜下观察到；用电子显微镜观察细菌的超薄切片，则可更清楚 地观察到它的存在。电镜观察到的细胞质膜，是在上下两暗色层之间夹着一浅色中间层的双 层膜结构。这是因为，组成细胞膜主要成分的磷脂，是由两层磷脂分子按一定规律整齐地排 列而成的。其中每一个磷脂分子由一个带正电荷且能溶于水的极性头（磷酸端）和一个不带 电荷、不溶于水的非极性尾（烃端）所构成。极性头朝向内外两表面，呈亲水性，而非极性 端的疏水尾则埋入膜的内层，于是形成了一个磷脂双分子层。在极性头的甘油 3C 上，不同 种微生物具有不同的 R 基，如磷脂酸、磷脂酰甘油、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰胆碱、磷脂酰丝 氨酸或磷脂酰肌醇等（图 3-10）。在原核微生物的细胞质膜上多数含磷脂酰甘油，此外， 在革兰氏阴性细菌中，多数还含磷脂酰乙醇胺，在分枝杆菌中则含磷脂酰肌醇，等等。而非 极性尾则由长链脂肪酸通过酯键连接在甘油的 C1 和 C2 位上组成，其链长和饱和度因细菌种 类和生长温度而异，通常生长温度要求越高的种，其饱和度也越高，反之则低。 有关细胞质膜的结构与功能的解释，较多的学者仍倾向于 1972 年由辛格（J.S.Singer） 和尼科尔森（G.L.Nicolson）所提出的液态镶嵌模型(fluid mosaic model)。其要点为：① 膜的主体是脂质双分子层；②脂质双分子层具有流动性；③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；④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；⑤脂质分子间或脂质与蛋白质分子间无共价结合；⑥ 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。有关细胞质膜的模式构造可见图 3-11。 细胞膜的生理功能为： ①选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送； ②是维持细胞内正常渗透压的屏障； ③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； ④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； ⑤是鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位。 原核微生物的细胞质膜上一般不含胆固醇等甾醇，这一点与真核生物明显不同。但缺乏 细胞壁的原核生物——枝原体（Mycoplasma）则属例外。在其细胞膜上因含有 hopanoid 类 甾醇而增强了坚韧性，故在一定程度上弥补了因缺壁而带来的不足。多烯类抗生素因可破坏 含甾醇的细胞质膜，故可抑制枝原体和真核生物，但对其他的原核生物则无抑制作用
间体( me sosome,或中体)是一种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,前者与某些酶如青霉素酶的分泌有关,后者与DNA的复制、分配以及与细胞分裂有关 近年来也有学者提出不同的看法,认为“间体”仅是电镜制片时因脱水操作而引起的一种赝 2、细胞质和内含物 细胞质( cytoplasm)是细胞质膜包围的除核区外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的 总称。含水量约80%。原核微生物的细胞质是不流动的,这一点与真核生物明显不同。细胞 质的主要成分为核糖体(由50S大亚基和30S小亚基组成)、贮藏物、多种酶类和中间代谢 物、质粒、各种营养物和大分子的单体等,少数细菌还有类囊体、羧酶体、气泡或伴孢晶体 等。细胞质内形状较大的颗粒状构造称为内含物( inclusion body),包括各种贮臧物和羧酶 体、气泡等 (1)贮藏物( reserve materials) 贮藏物是一类由不同化学成分累积而成的不溶性沉淀颗粒,主要功能是贮存营养物。种 类很多,表解如下: 糖原:大肠杆菌、克雷伯氏菌、芽孢杆菌和蓝细菌等 碳源及能源类聚B-羟丁酸(PHB):固氮菌、产碱菌和肠杆菌等 硫粒:紫硫细菌、丝硫细菌、贝氏硫杆菌等 贮藏物 氮源类藻青素:蓝细菌 藻青蛋白:蓝细菌 磷源(异染粒):迁回螺菌、白喉棒杆菌、结核分枝杄菌 ①聚-β-羟丁酸(poly-B- hydroxybutyrate,PHB):是存在于许多细菌细胞质内属于 类脂性质的碳源类贮藏物,不溶于水,可溶于氯仿,可用尼罗蓝或苏丹黑染色,具有贮藏能 量、碳源和降低细胞内渗透压的作用。当巨大芽孢杆菌在含乙酸或丁酸的培养基中生长时, 细胞内贮藏的PHB可达其干重的60%。在棕色固氮菌的孢囊中也含PHB。 PB于1929年被发现,至今已发现60属以上的细菌能合成并贮藏。由于它无毒、可 塑、易降解,故认为是生产医用塑料、生物降解塑料的良好原料。若干产碱菌、固氮菌和 假单胞菌是主要的生产菌种。近年来,又发现在一些革兰氏阳性和阴性好氧菌、光合厌氧 细菌中,都存在PHB类化合物,它们与PHB仅是R基不同(R=CH3时即为PHB)。这类化合 物可统称为聚羟链烷酸。 ②多糖类贮藏物:包括糖原和淀粉类。在真细菌中以糖原为多。糖原可用碘液染成褐色, 在光学显微镜下可见。 ③异染粒( metachromatic granules):又称迂回体或捩转菌素( volutin granules),这 是因为它最早是在迂回螺菌被发现并可用美蓝或甲苯胺蓝染成红紫色的缘故。颗粒大小为 0.5~1.0μ皿,是无机偏磷酸的聚合物,分子呈线状,n值在2~10°间。一般在含磷丰富的 环境下形成。功能是贮藏磷元素和能量,并可降低细胞的渗透压。在白喉棒杄菌和结核分 枝杆菌中极易见到,因此可用于有关细菌的鉴定。异染粒的化学结构为:
间体（mesosome，或中体）是一种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，前者与某些酶如青霉素酶的分泌有关，后者与 DNA 的复制、分配以及与细胞分裂有关。 近年来也有学者提出不同的看法，认为“间体”仅是电镜制片时因脱水操作而引起的一种赝 像。 2、细胞质和内含物 细胞质（cytoplasm）是细胞质膜包围的除核区外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的 总称。含水量约 80%。原核微生物的细胞质是不流动的，这一点与真核生物明显不同。细胞 质的主要成分为核糖体（由 50S 大亚基和 30S 小亚基组成）、贮藏物、多种酶类和中间代谢 物、质粒、各种营养物和大分子的单体等，少数细菌还有类囊体、羧酶体、气泡或伴孢晶体 等。细胞质内形状较大的颗粒状构造称为内含物(inclusion body)，包括各种贮藏物和羧酶 体、气泡等。 （1）贮藏物(reserve materials) 贮藏物是一类由不同化学成分累积而成的不溶性沉淀颗粒，主要功能是贮存营养物。种 类很多，表解如下： ①聚-β-羟丁酸(poly-β-hydroxybutyrate, PHB)：是存在于许多细菌细胞质内属于 类脂性质的碳源类贮藏物，不溶于水，可溶于氯仿，可用尼罗蓝或苏丹黑染色，具有贮藏能 量、碳源和降低细胞内渗透压的作用。当巨大芽孢杆菌 在含乙酸或丁酸的培养基中生长时， 细胞内贮藏的 PHB 可达其干重的 60%。在棕色固氮菌 的孢囊中也含 PHB。 PHB 于 1929 年被发现，至今已发现 60 属以上的细菌能合成并贮藏。由于它无毒、可 塑、易降解，故认为是生产医用塑料、生物降解塑料的良好原料。若干产碱菌 、固氮菌 和 假单胞菌 是主要的生产菌种。近年来，又发现在一些革兰氏阳性和阴性好氧菌、光合厌氧 细菌中，都存在 PHB 类化合物，它们与 PHB 仅是 R 基不同（R=CH3 时即为 PHB）。这类化合 物可统称为聚羟链烷酸 。 ②多糖类贮藏物：包括糖原和淀粉类。在真细菌中以糖原为多。糖原可用碘液染成褐色， 在光学显微镜下可见。 ③异染粒(metachromatic granules)：又称迂回体或捩转菌素(volutin granules)，这 是因为它最早是在迂回螺菌 被发现并可用美蓝或甲苯胺蓝染成红紫色的缘故。颗粒大小为 0.5～1.0μm，是无机偏磷酸的聚合物，分子呈线状，n 值在 2～106 间。一般在含磷丰富的 环境下形成。功能是贮藏磷元素和能量，并可降低细胞的渗透压。在白喉棒杆菌 和结核分 枝杆菌 中极易见到，因此可用于有关细菌的鉴定。异染粒的化学结构为：
④藻青素( cyanophycin):通常存在于蓝细菌中,是一种内源性氮源贮藏物,同 时还兼有贮存能源的作用。一般呈颗粒状,由含精氨酸和天冬氨酸残基(1:1)的分枝多肽 所构成,分子量在25,000~125,000范围内。 (2)磁小体( magnetosome)197 勃莱克摩(R.P. Blakemore)在一种称为折叠螺旋体的趋磁细菌中发现。目前所知的趋 磁细菌主要为水生螺菌属和嗜胆球菌属中。这些细菌细胞中含有大小均匀、数目不等的磁 小体,其成分为Fe30,外有一层磷脂、蛋白或糖蛋白膜包裹,是单磁畴晶体,无毒,大小 均匀(20~100nm),每个细胞内有2~20颗。形状为平截八面体、平行六面体或六棱柱体 等。其功能是导向作用,即借鞭毛游向对该菌最有利的泥、水界面微氧环境处生活。目前认 为趋磁菌有一定的实用前景,包括生产磁性定向药物或抗体,以及制造生物传感器等。 (3)羧酶体( carboxysome) 又称羧化体,是存在于一些自养细菌细胞内的多角形或六角形内含物。其大小与噬菌体 相仿,约10m,内含1,5-二磷酸核酮糖羧化酶,在自养细菌的CO2固定中起着关键作用 在排硫硫杆菌、那不勒斯硫杄菌、贝日阿托氏菌属、硝化细菌和一些蓝细菌中均可找到 羧酶体。 (4)气泡( gas vacuoles 是在许多光合营养型、无鞭毛运动的水生细菌中存在的充满气体的泡囊状内含物,大小 为0.2~1.0μm×75nm,内由数排柱形小空泡组成,外有2mm厚的蛋白质膜包裹,其功能是 调节细胞比重以使细胞漂浮在最适水层中获取光能、O2和营养物质。每个细胞含几个至几百 个气泡。如鱼腥蓝细菌属、顶孢蓝细菌属、盐杆菌属、暗网菌属和红假单胞菌的一些 种中都有气泡 3、核区( nuclear region or area) 又称核质体ω nuclear body)、原核、拟核( nucleoid)或核基因组( genome)。指原核生 物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核。用富尔根( Feulgen)染色法染色后,可 见到呈紫色的形态不定的核区。它是一个大型环状双链DNA分子,只有少量蛋白质与之结合, 长度一般为0.25~3.00mm,例如,大肠杆菌的核区DNA长约1.1~1.4mm,枯草芽孢杆菌的 约为1.7mm,嗜血流感杆菌约0.832mm。每个细胞所含的核区数与该细菌的生长速度有关 一般为1~4个。在快速生长的细菌中,核区DNA可占细胞总体积的20%。细菌的核区除在 染色体复制的短时间内呈双倍体外,一般均为单倍体。核区是细菌负载遗传信息的主要物质 基础 4、特殊的休眠构造—芽孢 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,偶译“内生孢子”)。每一营养细胞 内仅生成一个芽孢。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。一般细菌的营养细胞不能经受70℃以上的高温,可 是,它们的芽孢却有惊人的耐高温能力。例如,肉毒梭菌的芽孢在100℃沸水中要经过5.0 9.5h才被杀死,至121℃时,平均也要1min才杀死:热解糖梭菌的营养细胞在50℃C下经 数分钟即可杀死,但它的一群芽孢却须在132℃下经4.4min才能杀死其中的90%。芽孢的抗
④藻青素（cyanophycin）：通常存在于蓝细菌中，是一种内源性氮源贮藏物，同 时还兼有贮存能源的作用。一般呈颗粒状，由含精氨酸和天冬氨酸残基（1:1）的分枝多肽 所构成，分子量在 25,000～125,000 范围内。 （2）磁小体(megnetosome) 197 勃莱克摩(R.P.Blakemore)在一种称为折叠螺旋体 的趋磁细菌中发现。目前所知的趋 磁细菌主要为水生螺菌属 和嗜胆球菌属 中。这些细菌细胞中含有大小均匀、数目不等的磁 小体，其成分为 Fe3O4，外有一层磷脂、蛋白或糖蛋白膜包裹，是单磁畴晶体，无毒，大小 均匀（20～100nm），每个细胞内有 2～20 颗。形状为平截八面体、平行六面体或六棱柱体 等。其功能是导向作用，即借鞭毛游向对该菌最有利的泥、水界面微氧环境处生活。目前认 为趋磁菌有一定的实用前景，包括生产磁性定向药物或抗体，以及制造生物传感器等。 （3）羧酶体(carboxysome) 又称羧化体，是存在于一些自养细菌细胞内的多角形或六角形内含物。其大小与噬菌体 相仿，约 10nm，内含 1,5-二磷酸核酮糖羧化酶，在自养细菌的 CO2 固定中起着关键作用。 在排硫硫杆菌 、那不勒斯硫杆菌 、贝日阿托氏菌属 、硝化细菌和一些蓝细菌中均可找到 羧酶体。 （4）气泡（gas vocuoles） 是在许多光合营养型、无鞭毛运动的水生细菌中存在的充满气体的泡囊状内含物，大小 为 0.2～1.0μm×75nm，内由数排柱形小空泡组成，外有 2nm 厚的蛋白质膜包裹，其功能是 调节细胞比重以使细胞漂浮在最适水层中获取光能、O2 和营养物质。每个细胞含几个至几百 个气泡。如鱼腥蓝细菌属 、顶孢蓝细菌属 、盐杆菌属 、暗网菌属 和红假单胞菌 的一些 种中都有气泡。 3、核区（nuclear region or area） 又称核质体(nuclear body)、原核 、拟核(nucleoid)或核基因组(genome)。指原核生 物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核。用富尔根(Feulgen)染色法染色后，可 见到呈紫色的形态不定的核区。它是一个大型环状双链 DNA 分子，只有少量蛋白质与之结合， 长度一般为 0.25～3.00mm，例如，大肠杆菌的核区 DNA 长约 1.1～1.4mm，枯草芽孢杆菌的 约为 1.7mm，嗜血流感杆菌 约 0.832mm。每个细胞所含的核区数与该细菌的生长速度有关， 一般为 1～4 个。在快速生长的细菌中，核区 DNA 可占细胞总体积的 20%。细菌的核区除在 染色体复制的短时间内呈双倍体外，一般均为单倍体。核区是细菌负载遗传信息的主要物质 基础。 4、特殊的休眠构造——芽孢 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，偶译“内生孢子”）。每一营养细胞 内仅生成一个芽孢。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。一般细菌的营养细胞不能经受 70℃以上的高温，可 是，它们的芽孢却有惊人的耐高温能力。例如，肉毒梭菌 的芽孢在 100℃沸水中要经过 5.0～ 9.5h 才被杀死，至 121℃时，平均也要 10min 才杀死：热解糖梭菌 的营养细胞在 50℃下经 数分钟即可杀死，但它的一群芽孢却须在 132℃下经 4.4min 才能杀死其中的 90%。芽孢的抗