《結(jié)構(gòu)與功能》PPT課件.ppt

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1、細(xì) 胞 質(zhì) 的 主 要 成 分 為 核 糖 體 、 貯 藏 物 、 多 種 酶 類 和 中間 代 謝 物 、 質(zhì) 粒 、 各 種 營(yíng) 養(yǎng) 物 和 大 分 子 的 單 體 等 ， 少數(shù) 細(xì) 菌 還 有 類 囊 體 、 羧 酶 體 、 氣 泡 或 伴 孢 晶 體 等 。（ P49 第 二 大 段 ）3、 細(xì) 胞 質(zhì) 和 內(nèi) 含 物1） 概 念 ： 細(xì) 胞 質(zhì) （ cytoplasm） 是 細(xì) 胞 質(zhì) 膜 包 圍 的 除 核 區(qū) 外的 一 切 半 透 明 、 膠 狀 、 顆 粒 狀 物 質(zhì) 的 總 稱 。 含 水 量 約80%。 2） 顆 粒 狀 貯 藏 物 (reserve materials)：

2、貯 藏 物 ： 不 同 化 學(xué) 成 分 累 積 而 成 的 不 溶 性 沉 淀 顆 粒 ，主 要 功 能 ： 貯 存 營(yíng) 養(yǎng) 物 。 （ P49 第 三 大 段 ）磷 源 （ 異 染 粒 ） ： 迂 回 螺 菌 、 白 喉 棒 桿 菌 、 結(jié) 核 分 枝 桿 菌氮 源 類貯藏物 碳 源 及能 源 類 糖 原 ： 大 腸 桿 菌 、 克 雷 伯 氏 菌 、 芽 孢 桿 菌 和 藍(lán) 細(xì) 菌 等聚 -羥 丁 酸 （ PH B） ： 固 氮 菌 、 產(chǎn) 堿 菌 和 腸 桿 菌 等硫 粒 ： 紫 硫 細(xì) 菌 、 絲 硫 細(xì) 菌 、 貝 氏 硫 桿 菌 等藻 青 素 ： 藍(lán) 細(xì) 菌藻 青 蛋 白 ： 藍(lán)

3、細(xì) 菌 聚 -羥 丁 酸 (poly-hydroxybutyrate, PH B)巨 大 芽 孢 桿 菌 （ Bacillus megaterium） 在 含 乙 酸 或丁 酸 的 培 養(yǎng) 基 中 生 長(zhǎng) 時(shí) ， 細(xì) 胞 內(nèi) 貯 藏 的 PH B可 達(dá)其 干 重 的 60%。類 脂 性 質(zhì) 的 碳 源 類 貯 藏 物PH B于 1929年 被 發(fā) 現(xiàn) ， 至 今 已 發(fā) 現(xiàn) 60屬 以 上 的細(xì) 菌 能 合 成 并 貯 藏 。無(wú) 毒 、 可 塑 、 易 降 解 ， 被 認(rèn) 為 是 生 產(chǎn) 醫(yī) 用 塑 料 、生 物 降 解 塑 料 的 良 好 原 料 。 多 糖 類 貯 藏 物在 真 細(xì) 菌 中

4、 以 糖 原 為 多糖 原 粒 較 小 ， 不 染 色 需 用 電 鏡 觀 察 ，用 碘 液 染 成 褐 色 ， 可 在 光 學(xué) 顯 微 鏡 下 看 到 。 （ 50 第 二 大 段 ）淀 粉 粒有 的 細(xì) 菌 積 累 淀 粉 粒 ， 用 碘 液 染 成 深 蘭 色 。糖 原 粒 異 染 粒 (metachromatic granules)顆 粒 大 小 ： 0.5 1.0m，無(wú) 機(jī) 偏 磷 酸 的 聚 合 物 ，一 般 在 含 磷 豐 富 的 環(huán) 境 下 形 成 ，功 能 ： 貯 藏 磷 元 素 和 能 量 ， 并 可 降 低 細(xì) 胞 的 滲 透 壓 。 硫 粒 （ sulfur globu

5、les）一 些 化 能 自 養(yǎng) 菌 通 過(guò) 氧 化 還 原 性 的 硫 化 物 如 H 2S， 硫代 硫 酸 鹽 等 產(chǎn) 能 。環(huán) 境 中 硫 素 豐 富 時(shí) ， 胞 內(nèi) 以 折 光 性 很 強(qiáng) 的 硫 粒 形 式 積累 硫 元 素 。環(huán) 境 中 還 原 性 硫 缺 乏 時(shí) 硫 粒 被 細(xì) 菌 重 新 利 用 。 微 生 物 儲(chǔ) 藏 物 的 特 點(diǎn) 及 生 理 功 能 ：不 同 微 生 物 其 儲(chǔ) 藏 性 內(nèi) 含 物 不 同（ 例 如 厭 氧 性 梭 狀 芽 孢 桿 菌 只 含 PH B， 大 腸 桿 菌 只儲(chǔ) 藏 糖 原 ， 但 有 些 光 合 細(xì) 菌 二 者 兼 有 ）微 生 物 合 理

6、利 用 營(yíng) 養(yǎng) 物 質(zhì) 的 一 種 調(diào) 節(jié) 方 式當(dāng) 環(huán) 境 中 缺 乏 能 源 而 碳 源 豐 富 時(shí) ， 細(xì) 胞 內(nèi) 就 儲(chǔ) 藏 較 多的 碳 源 類 內(nèi) 含 物 ， 甚 至 達(dá) 到 細(xì) 胞 干 重 的 50%， 如 果 把這 樣 的 細(xì) 胞 移 入 有 氮 的 培 養(yǎng) 基 時(shí) ， 這 些 儲(chǔ) 藏 物 將 被 作為 碳 源 和 能 源 而 用 于 合 成 反 應(yīng) 。儲(chǔ) 藏 物 以 多 聚 體 的 形 式 存 在 ， 有 利 于 維 持 細(xì) 胞 內(nèi) 環(huán)境 的 平 衡 ， 避 免 不 適 合 的 pH ， 滲 透 壓 等 的 危 害 。（ 例 如 羥 基 丁 酸 分 子 呈 酸 性 ， 而 當(dāng)

7、 其 聚 合 成 聚 -羥丁 酸 （ PH B） 就 成 為 中 性 脂 肪 酸 了 ， 這 樣 便 能 維 持細(xì) 胞 內(nèi) 中 性 環(huán) 境 ， 避 免 菌 體 內(nèi) 酸 性 增 高 。 ）儲(chǔ) 藏 物 在 細(xì) 菌 細(xì) 胞 中 大 量 積 累 ， 是 重 要 的 自 然 資 源 。 3） 磁 小 體 (megnetosome) 趨 磁 細(xì) 菌 細(xì) 胞 中 含 有 的 大 小 均 勻 、 數(shù) 目不 等 的 Fe3O4顆 粒 ， 外 有 一 層 磷 脂 、 蛋 白 或 糖蛋 白 膜 包 裹 。功 能 是 導(dǎo) 向 作 用 ， 即 借 鞭 毛 游 向 對(duì) 該 菌 最 有 利的 泥 、 水 界 面 微 氧 環(huán)

8、 境 處 生 活 。實(shí) 用 前 景 ， 包 括 生 產(chǎn) 磁 性 定 向 藥 物 或 抗 體 ， 以 及制 造 生 物 傳 感 器 等 。 4） 羧 酶 體 (carboxysome) 一 些 自 養(yǎng) 細(xì) 菌 細(xì) 胞 內(nèi) 的 多 角 形 或 六 角 形 內(nèi) 含 物其 大 小 與 噬 菌 體 相 仿 ， 約 10nm， 內(nèi) 含 1,5-二 磷酸 核 酮 糖 羧 化 酶 ， 在 自 養(yǎng) 細(xì) 菌 的 CO2固 定 中 起著 關(guān) 鍵 作 用 。 5） 氣 泡 （ gas vocuoles） 許 多 光 合 營(yíng) 養(yǎng) 型 、 無(wú) 鞭 毛 運(yùn) 動(dòng) 的 水 生 細(xì) 菌 中 存 在 的充 滿 氣 體 的 泡 囊

9、狀 內(nèi) 含 物 ， 大 小 為 0.21.0m 75nm， 內(nèi) 由 數(shù) 排 柱 形 小 空 泡 組 成 ， 外 有2nm厚 的 蛋 白 質(zhì) 膜 包 裹 。 （ P 51 第 三 段 ）功 能 ： 調(diào) 節(jié) 細(xì) 胞 比 重 以 使 細(xì) 胞 漂 浮 在 最 適 水 層 中獲 取 光 能 、 O2和 營(yíng) 養(yǎng) 物 質(zhì) 專 性 好 氧 的 鹽 桿 菌 屬 （ H alobacterium） 的 細(xì) 菌 ， 卻 生活 在 含 氧 極 少 的 飽 和 鹽 水 中 ， 它 們 細(xì) 胞 中 氣 泡 顯 著 ，其 作 用 被 認(rèn) 為 是 使 菌 體 浮 于 鹽 水 表 面 ， 以 保 證 細(xì) 胞更 接 近 空 氣

10、。有 些 厭 氧 性 光 和 細(xì) 菌 利 用 氣 泡 集 中 在 水 下 10-30米 深 處 ，這 樣 既 能 吸 收 適 宜 的 光 線 和 營(yíng) 養(yǎng) 進(jìn) 行 光 和 作 用 ， 又 可以 避 免 直 接 與 氧 接 觸 。藍(lán) 細(xì) 菌 生 長(zhǎng) 時(shí) 依 靠 細(xì) 胞 內(nèi) 的 氣 泡 而 漂 浮 于 湖 水 表 面 ，并 隨 風(fēng) 聚 集 成 塊 ， 常 使 湖 內(nèi) 出 現(xiàn) “ 水 花 ” 。 氣 泡 的 膜 只 含 蛋 白 質(zhì) 而 無(wú) 磷 脂 。 二 種 蛋 白 質(zhì) 相 互 交 連 ，形 成 一 個(gè) 堅(jiān) 硬 的 結(jié) 構(gòu) ， 可 耐 受 一 定 的 壓 力 。 膜 的 外 表面 親 水 ， 而 內(nèi)

11、側(cè) 絕 對(duì) 疏 水 ， 故 氣 泡 只 能 透 氣 而 不 能 透過(guò) 水 和 溶 質(zhì) 。 （ 三 ） 細(xì) 胞 的 結(jié) 構(gòu)6） 載 色 體 （ Chromatophore）光 和 細(xì) 菌 進(jìn) 行 光 和 作 用 的 部 位相 當(dāng) 于 綠 色 植 物 的 葉 綠 體 4、 核 區(qū) （ nuclear region or area） （ 參 見(jiàn) P51）原 核 生 物 所 特 有 的 無(wú) 核 膜 結(jié) 構(gòu) 、 無(wú) 固 定 形 態(tài) 的 原 始 細(xì) 胞 核 5、 特 殊 的 休 眠 構(gòu) 造 芽 孢 （ 參 見(jiàn) P51）1） 概 念 某 些 細(xì) 菌 在 其 生 長(zhǎng) 發(fā) 育 后 期 ， 在 細(xì) 胞 內(nèi) 形 成

12、 的 一 個(gè) 圓 形 或 橢 圓 形 、 厚 壁 、 含 水 量 極 低 、 抗 逆 性 極 強(qiáng) 的 休 眠 體 ， 稱 為 芽 孢 （ endospore或 spore， 偶 譯 “ 內(nèi) 生 孢 子 ” ） 。 （ P51 倒 數(shù) 第 一 段 ） 芽 孢 的 構(gòu) 造產(chǎn)芽孢細(xì)菌 芽 孢 囊 ： 產(chǎn) 芽 孢 菌 的 營(yíng) 養(yǎng) 細(xì) 胞 外 殼芽 孢 孢 外 壁 ： 主 要 含 脂 蛋 白 ， 透 性 差芽 孢 衣 ： 主 要 含 疏 水 性 蛋 白 ， 抗 酶 解 、抗 藥 物 ， 多 價(jià) 陽(yáng) 離 子 難 通 過(guò)皮 層 ： 主 要 含 芽 孢 肽 聚 糖 及 DPA-Ca體 積 大 、 滲 透 壓

13、高核 心 核 區(qū) ： 含 DNA芽 孢 質(zhì) ：芽 孢 膜 ： 含 磷 脂 、 蛋 白 質(zhì)芽 孢 壁 ： 含 肽 聚 糖含 DPA-Ca、 核 糖 體 、RNA和 酶 類 3） 芽 孢 的 形 成 與 芽 孢 的 萌 發(fā) 過(guò) 程 4） 芽 孢 的 耐 熱 機(jī) 制芽 孢 與 母 細(xì) 胞 相 比 不 論 化 學(xué) 組 成 、 細(xì) 微 結(jié) 構(gòu) 、 生 理 功 能等 方 面 都 完 全 不 同滲 透 調(diào) 節(jié) 皮 層 膨 脹 學(xué) 說(shuō)芽 孢 衣 對(duì) 多 價(jià) 陽(yáng) 離 子 和 水 分 的透 性 很 差皮 層 的 離 子 強(qiáng) 度 很 高 ， 產(chǎn) 生 極 高 的 滲 透 壓 奪 取芽 孢 核 心 的 水 分 ， 結(jié)

14、果 造 成 皮 層 的 充 分 膨 脹 。滲 透 壓 可 高 達(dá) 20個(gè) 大 氣 壓 左 右 ， 含 水 量 約 70%，略 低 于 營(yíng) 養(yǎng) 細(xì) 胞 （ 約 80%） ， 但 比 芽 孢 整 體 的平 均 含 水 量 （ 40%左 右 ） 高 出 許 多 。核 心 部 分 的 細(xì) 胞 質(zhì) 卻 變 得 高 度 失 水 ， 因 此 ， 具 極 強(qiáng) 的 耐 熱 性 。含 水 量 ： 10% 25%， 因 而 特 別有 利 于 抗 熱 、 抗 化 學(xué) 藥 物 （ 如 H 2O2） ，并 可 避 免 酶 的 失 活 。 5） 伴 孢 晶 體 （ parasporal crystal） 少 數(shù) 芽 孢 桿

15、 菌 ， 例 如 蘇 云 金 芽 孢 桿 菌 (Bacillus thuringiensis)在 其 形 成 芽 孢 的 同 時(shí) ， 會(huì) 在 芽 孢 旁 形 成一 顆 菱 形 或 雙 錐 形 的 堿 溶 性 蛋 白 晶 體 內(nèi) 毒 素 ，稱 為 伴 孢 晶 體 。伴 孢 晶 體 對(duì) 200多 種 昆 蟲(chóng) 尤 其 是 鱗 翅 目 的 幼 蟲(chóng) 有 毒殺 作 用 ， 因 而 可 將 這 類 產(chǎn) 伴 孢 晶 體 的 細(xì) 菌 制 成 有 利于 環(huán) 境 保 護(hù) 的 生 物 農(nóng) 藥 細(xì) 菌 殺 蟲(chóng) 劑 。特 點(diǎn) ： 不 溶 于 水 ， 對(duì) 蛋 白 酶 類 不 敏 感 ； 容 易 溶 于 堿 性 溶 劑 。

16、伴 孢 晶 體鱗 翅 目 幼 蟲(chóng) 口 服伴 孢 晶 體 在 腸 道 迅 速 溶 解 （ 中 腸 pH 為 9.0-10.5）吸 附 于 上 皮 細(xì) 胞 ， 引 起 滲 透 性 喪 失 ， 腸 道 穿 孔腸 道 中 的 堿 性 溶 液 進(jìn) 入 血 液 ， 后 者 pH 升 高 ，昆 蟲(chóng) 全 身 麻 痹 而 死 亡 蘇 云 金 芽 孢 桿 菌 殺 蟲(chóng) 劑 （ Bt 生 物 殺 蟲(chóng) 劑 ） 的 研 究 與 應(yīng) 用 ：1、 液 體 或 固 體 發(fā) 酵 生 產(chǎn) 菌 體 在 農(nóng) 田 直 接 施 用 ；2、 將 毒 蛋 白 克 隆 到 植 物 中 構(gòu) 建 基 因 工 程 抗 蟲(chóng) 作 物 ；3、 研 究 如

17、何 提 高 Bt殺 蟲(chóng) 劑 的 生 產(chǎn) 與 應(yīng) 用 水平 6、 細(xì) 菌 細(xì) 胞 壁 以 外 的 構(gòu) 造 糖 被 （ glycocalyx）1) 概 念 包 被 于 某 些 細(xì) 菌 細(xì) 胞 壁 外 的 一 層 厚 度不 定 的 膠 狀 物 質(zhì) 。 糖 被 按 其 有 無(wú) 固 定 層 次 、層 次 厚 薄 又 可 細(xì) 分 為 莢 膜 （ capsule或macrocapsule， 大 莢 膜 ） 、 微 莢 膜(microcapsule)、 粘 液 層 (slime layer)和 菌 膠團(tuán) (zoogloea)。 2） 莢 膜 的 功 能（ 1） 保 護(hù) 作 用（ 2） 貯 藏 養(yǎng) 料 ， 以

18、備 營(yíng) 養(yǎng) 缺 乏 時(shí) 重 新 利 用（ 3） 作 為 透 性 屏 障 或 （ 和 ） 離 子 交 換 系 統(tǒng) ，保 護(hù) 細(xì) 菌 免 受 重 金 屬 離 子 的 毒 害（ 6） 堆 積 代 謝 廢 物（ 5） 細(xì) 菌 間 的 信 息 識(shí) 別 作 用（ 4） 表 面 附 著 作 用 7、 細(xì) 菌 細(xì) 胞 壁 以 外 的 構(gòu) 造 鞭 毛 (flagellum,復(fù) flagella)1) 概 念 （ 參 見(jiàn) P59）某 些 細(xì) 菌 細(xì) 胞 表 面 著 生 的 一 至 數(shù) 十 條長(zhǎng) 絲 狀 、 螺 旋 形 的 附 屬 物 ， 具 有推 動(dòng) 細(xì) 菌 運(yùn) 動(dòng) 功 能 ， 為 細(xì)菌 的 “ 運(yùn) 動(dòng) 器 官

19、” 。（ P59 第 一 段 ） 單 端 鞭 毛端 生 叢 毛 兩端生鞭毛周 生 鞭 毛鞭毛的有無(wú)和著生方式具有十分重要的分類學(xué)意義 3） 鞭 毛 的 結(jié) 構(gòu) 及 其 運(yùn) 動(dòng) 機(jī) 制 問(wèn) 題 1： 鞭 毛 如 何 運(yùn) 動(dòng) ？鞭 毛 是 如 此 的 細(xì) 小 ， 根 本 無(wú) 法 對(duì) 其 運(yùn) 動(dòng) 情 況進(jìn) 行 直 接 觀 察 ！鞭 毛 運(yùn) 動(dòng) 機(jī) 制 ： “ 旋 轉(zhuǎn) 論 ” （ rotation theory） “ 揮 鞭 論 ” （ bending theory） 有 關(guān) 鞭 毛 運(yùn) 動(dòng) 的 機(jī) 制 曾 有 過(guò) “ 旋 轉(zhuǎn) 論 ” （ rotation theory） 和 “ 揮 鞭 論 ” （

20、bending theory） 的 爭(zhēng) 議 。1974年 ， 美 國(guó) 學(xué) 者 西 佛 曼 （ M.Silverman） 和 西 蒙（ M.Simon） 曾 設(shè) 計(jì) 了 一 個(gè) “ 拴 菌 ” 試 驗(yàn) (tethered-cell experiment)， 設(shè) 法 把 單 毛 菌 鞭 毛 的 游 離 端 用 相 應(yīng) 抗 體 牢牢 “ 拴 ” 在 載 玻 片 上 ， 然 后 在 光 學(xué) 顯 微 鏡 下 觀 察 細(xì) 胞 的行 為 。 結(jié) 果 發(fā) 現(xiàn) ， 該 菌 是 在 載 玻 片 上 不 斷 打 轉(zhuǎn) （ 而 非 伸縮 揮 動(dòng) ） ， 從 而 肯 定 了 “ 旋 轉(zhuǎn) 論 ” 是 正 確 的 。 問(wèn) 題

21、 2： 鞭 毛 如 何 生 長(zhǎng) ？ 鞭毛的生長(zhǎng)方式是在其頂部延伸 4） 鞭 毛 推 動(dòng) 細(xì) 菌 運(yùn) 動(dòng) 的 特 點(diǎn)（ 1） 速 度一 般 速 度 在 每 秒 20 80m范 圍 ， 最 高 可 達(dá) 每 秒100m（ 每 分 鐘 達(dá) 到 3000倍 體 長(zhǎng) ） ， 超 過(guò) 了 陸上 跑 得 最 快 的 動(dòng) 物 獵 豹 的 速 度 （ 每 分 鐘 1500倍體 長(zhǎng) 或 每 小 時(shí) 110公 里 ） 。 （ 參 見(jiàn) P60）（ 2） 方 式 細(xì) 菌 以 推 進(jìn) 方 式 做 直 線 運(yùn) 動(dòng)（ 逆 時(shí) 針 方 向 旋 轉(zhuǎn) ）以 翻 騰 形 式 做 短 促 轉(zhuǎn) 向 運(yùn) 動(dòng)（ 順 時(shí) 針 方 向 旋 轉(zhuǎn) ）

22、 8、 細(xì) 菌 細(xì) 胞 壁 以 外 的 構(gòu) 造 菌 毛 (fimbria， 復(fù) 數(shù) fimbriae)長(zhǎng) 在 細(xì) 菌 體 表 的 纖 細(xì) 、 中 空 、 短 直 、 數(shù) 量 較 多 的 蛋 白 質(zhì) 類附 屬 物 ， 具 有 使 菌 體 附 著 于 物 體 表 面 的 功 能 。 （ 參 見(jiàn) P60） （ 參 見(jiàn) P60）每 個(gè) 細(xì) 菌 約 有 250300條 菌 毛 。 有 菌 毛的 細(xì) 菌 一 般 以 革 蘭氏 陰 性 致 病 菌 居 多 ，借 助 菌 毛 可 把 它 們牢 固 地 粘 附 于 宿 主的 呼 吸 道 、 消 化 道 、泌 尿 生 殖 道 等 的 粘膜 上 ， 進(jìn) 一 步 定

23、植和 致 病 。（ P 60 ） 淋 病 奈 瑟 氏 球 菌 9、 細(xì) 菌 細(xì) 胞 壁 以 外 的 構(gòu) 造 性 毛 (pili,單 數(shù) pilus)構(gòu) 造 和 成 分 與 菌 毛 相 同 ， 但 比 菌 毛 長(zhǎng) ， 數(shù) 量 僅 一至 少 數(shù) 幾 根 。性 毛 一 般 見(jiàn) 于 革 蘭 氏 陰 性 細(xì) 菌 的 雄 性 菌 株 （ 即 供 體 菌） 中 ， 其 功 能 是 向 雌 性 菌 株 （ 即 受 體 菌 ） 傳 遞 遺 傳 物質(zhì) 。 有 的 性 毛 還 是 RNA噬 菌 體 的 特 異 性 吸 附 受 體 。 （ 參 見(jiàn) P60） 第 一 節(jié) 真 細(xì) 菌一 、 一 般 形 態(tài) 及 細(xì) 胞 結(jié)

24、 構(gòu)（ 一 ） 個(gè) 體 形 態(tài) 與 排 列（ 二 ） 大 小（ 三 ） 細(xì) 胞 的 結(jié) 構(gòu) 1、 細(xì) 胞 壁 2、 細(xì) 胞 質(zhì) 膜 3、 細(xì) 胞 質(zhì) 和 內(nèi) 含 物 4、 核 區(qū) （ nuclear region or area） 5、 特 殊 的 休 眠 構(gòu) 造 芽 孢 6、 糖 被 7、 鞭 毛 8、 菌 毛 9、 性 毛 第 一 節(jié) 真 細(xì) 菌一 、 一 般 形 態(tài) 及 細(xì) 胞 結(jié) 構(gòu)二 、 放 線 菌三 、 支 原 體 、 立 克 次 氏 體 和 衣 原 體四 、 粘 細(xì) 菌五 、 蛭 弧 菌六 、 藍(lán) 細(xì) 菌重 點(diǎn) ： 細(xì) 胞 的 結(jié) 構(gòu) 與 功 能 ， 各 種 真 細(xì) 菌 的基 本 特 性 二 、 放 線 菌（ 一 ） 概 念 （ 參 見(jiàn) P 358）（ 參 見(jiàn) P30， 圖 2-21）放 線 菌 是 具 有 菌 絲 、 以 孢 子 進(jìn) 行 繁 殖 、 革 蘭 氏 染 色 陽(yáng)性 的 一 類 原 核 微 生 物 ， 屬 于 真 細(xì) 菌 范 疇 。 （ P 358 第一 大 段 ）