课件：2细菌的形态与结构.ppt

,广义的细菌,包括细菌、衣原体、支原体、立克次体、螺旋体和放线菌等,狭义的细菌,专指其中数量最大、种类最多、引起疾病的种类亦多、生物学性状具有代表性的细菌,第二章 细菌的形态与结构,第一节 细菌的大小和形态,无色半透明，需染色,革兰染色法Gram stain,G+菌,G-菌,细菌的大小与形态,球形,杆形,螺形,球菌,杆菌,螺形菌,直径l m左右,大：310 m 长,弧菌：23 m 长,中：23 m长,小：0.61.5 m长,螺菌：36 m 长,螺杆菌：25 m 长,（一）球菌 (coccus),1.双球菌：在一个平面上分裂成双排列，如肺炎双球菌、脑膜炎双球菌 2.链球菌：在一个平面上分裂，成链状排列，如溶血性链球菌 3.四联球菌：在两个相互垂直平面上分裂，四个球菌方形，如四联 加夫基菌 4.八迭球菌：在三个垂直平面上分裂，八个菌体重叠呈立方体状，如藤黄 八叠球菌 5.葡萄球菌：多个不规则平面上分裂，菌体无秩序堆积呈葡萄状排列，如 金葡菌,肺炎球菌,Electron Micrograph of Neisseria gonorrhoeae, a Diplococcus,双球菌的分裂,Note gram-positive (purple) cocci in chains (arrows).,Streptococcus pyogenes （酿脓链球菌）,Tetrad Arrangement,四联球菌的分裂,藤黄八叠球菌（Sarcina ureae),八叠球菌(sarcina),Gram Stain of Staphylococcus aureus,Note gram-positive (purple) cocci in clusters,葡萄球菌的分裂：,（二）杆菌 (bacillus),菌体呈园柱状。 菌体两端多呈钝圆形，少数两端平齐 ，或尖细，或未端膨大呈棒状,杆菌(bacillus),不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致。,杆菌的形态多样,杆菌(bacillus),杆菌(bacillus),杆菌的形态多样,分枝杆菌,双歧杆菌,螺形菌(spiral bacterium),梭状芽孢杆菌,有些呈链状,分裂繁殖后杆菌的排列：,白喉杆菌呈栅栏状、X, V 或 Y型,多数分散存在,Streptobacillus,Single Rod (Bacillus),杆菌端部特征,大肠杆菌(钝圆),肉毒梭菌(梭状),炭疽芽胞杆菌（平截）,（三）螺形菌（spiral bacterium）,弧菌 vibrio：菌体只有一个弯曲，呈弧状或逗 点状。如霍乱弧菌,螺菌 spirillum：菌体有数个弯曲，如鼠咬热螺菌、干酪螺菌,螺杆菌 helicobacterium，如幽门螺杆菌,(螺旋体，spirochete),1) 弧菌(vibrio)：螺旋不满一圈，菌体呈弧形或逗号形。例：霍乱弧菌,Vibrio cholerae,2) 螺菌(spirillum)：螺旋满2-6环，螺旋状;例：干酪螺菌,3）螺杆菌：弧形、 S型或海鸥状,（ Helicobacter pylori）,4) 螺旋体 (spirochaeta)：旋转周数在6环以上，菌体柔软。例: 梅毒密螺旋体,第二节 细菌的结构,Prokaryotic Cell,一、基本结构 （一）细胞壁（cell wall）,Electron Micrograph of a Gram-Positive Cell Wall,G+菌细胞壁,G+菌细胞壁结构,细胞壁由多层肽聚糖组成致密结构 特殊组分包括： 壁磷壁酸（wall teichoic acid） 膜磷壁酸（lipoteichoic acid） 特殊表面蛋白（surface proteins）,G-菌细胞壁,Electron Micrograph of a Gram-Negative Cell Wall,G-菌细胞壁结构,由较薄的肽聚糖层和外膜组成 特殊组分: 脂蛋白（lipoproteins） 脂质双层 脂多糖（lipopolysaccharides，LPS),聚糖骨架（glycan backbone ） 1，4糖苷键 N-乙酰葡糖胺（N-acetylglucosamine,NAG） N-乙酰胞壁酸 (N-acetylmuramic acid,NAM） 四肽侧链（peptide side chain ） 五肽交联桥（ peptide cross-bridge ，G-菌无）,肽聚糖Peptidoglycan,又称粘肽、糖肽、胞壁质,N-乙酰胞壁酸,NAM,N-乙酰葡糖胺,NAG,L-丙氨酸 D-谷氨酸 L-赖氨酸 D-丙氨酸,G+,G-,四肽侧链,五肽交联桥,聚糖骨架,肽聚糖,L-丙氨酸 D-谷氨酸 二氨基庚二酸(DAP) D-丙氨酸,胞壁酸 D-氨基酸 二氨基庚二酸（diaminopimelic acid ，DAP， G- ）,哺乳动物不能合成的成分,G+菌细胞壁的特殊组分,大量 磷壁酸 -壁磷壁酸 -膜磷壁酸 （脂磷壁酸） 少量 磷壁醛酸,脂蛋白连接细胞壁和外膜 脂质双层结构类似细胞膜 脂多糖G-菌的内毒素,外膜,G菌细胞壁的特殊组分,脂多糖,脂质A *内毒素的毒性部分和主要成分 *与细菌的致病性有关 *无种属特异性,核心多糖 具有属特异性,特异多糖（寡糖重复单位） 具抗原性（O抗原） 决定细菌种或型的特异性,n,Molecular Model of E.coli Lipopolysaccharide,革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌细胞壁结构的比较,细胞壁的功能,维持菌体固有的形态，并保护细菌抵抗低渗环境 （阳性菌2025大气压，阴性菌56大气压） 参与菌体内外的物质交换 菌体表面带有多种抗原决定簇，鉴定菌体的抗原性 有鞭毛的细菌，其细胞壁是鞭毛运动的支点 磷壁酸：与血清型分类有关 外膜：屏障结构，与致病性相关 LPS（ Endotoxin ）,（二）细胞膜（cell membrane）,Protein,物质纳泄渗透和运输 生物合成含有多种酶，参与肽聚糖、磷壁酸、磷脂、脂多糖等合成 呼吸作用有多种呼吸酶，能量的产生、储存和利用密切相关 形成中介体(拟线粒体)参与分裂、呼吸、胞壁合成、芽胞形成,主要功能:,中介体,中介体-细胞膜折叠形成的特殊结构,类似真核细胞线粒体 为细菌提供大量能量,（三）细胞质,核糖体：合成蛋白质的场所， 游离于细胞质 质粒（plasmid）：染色体外遗传物质 胞质颗粒：营养储藏物,是合成蛋白质的场所，每个细菌约有1万个核糖体,1. 核糖体,2. 质粒,染色体外的遗传物质 闭合环状双链DNA 携有遗传信息，控制非细菌存活所必须的某些特定性状 能自行复制、传给子代 可通过接合或转导等方式转移至受体菌 可自然丢失,异染颗粒,储存多糖、脂类、多磷酸盐等营养成分,极体,纡回体（volutin),含有储藏高能磷酸键的多聚偏磷酸盐颗粒,称为,若,亚甲蓝染色,呈紫色,称为,常位于菌体两端,又称,3. 胞质颗粒,异染颗粒,根据异染颗粒的形态及位置可以鉴别细菌,（四）核质（拟核、细菌染色体） -细菌的遗传物质,无定形，无核膜、核仁、组蛋白和有丝分裂器 一条双股环状DNA分子，含少量RNA、RNA聚合酶及蛋白质 决定细菌性状和遗传特征,二、特殊结构,荚膜（capsule） : 细胞壁外包绕的一层较厚的 黏液性物质 鞭毛（flagellum)：菌体上附有的细长并呈波 状弯曲的丝状物 菌毛（Pilus）：菌体表面比鞭毛更细更短而直 的丝状物 1普通菌毛 (ordinary pilus) 2性菌毛（sex pilus）,(一）荚膜（capsule）,荚膜：某些细菌在其细胞壁外包绕一层粘液性物质，为疏水性多糖或蛋白质的多聚体，用理化方法去除后并不影响细胞的生命活动,荚膜的形成需要能量，与环境条件有密切关系 有荚膜的细菌形成粘液(M)或光滑(S)菌落，失去荚膜后其菌落边为粗糙型（R）型,荚膜的功能,抗吞噬,粘附作用,抗有害物质损伤,抗干燥作用,营养作用,荚膜处于细胞的最外层，有保护菌体避免和减少受有害物质的损伤作用（溶菌酶作用、补体作用、抗体、抗菌药物）,具抗原性,抵抗宿主吞噬细胞的作用，因而荚膜是病原菌的重要毒力因子,荚膜多糖可使细菌彼此之间粘连，也可粘附于组织细胞或无生命物体表面，形成生物膜，是引起感染的重要因素,（二）鞭毛（Flagella）,鞭毛是由细胞质伸出的蛋白性丝状物,是细菌的运动器官,功能： 运动器官 具有抗原性H抗原 有些与致病性有关有鞭毛的病 原菌可增强毒力 穿透粘膜表面粘液层，利于细菌粘附于上皮细胞 鉴别和分类,单毛菌：只有一根鞭毛， 位于菌体一端 双毛菌：菌体两端各有一 根鞭毛 丛毛菌：菌体一端或两端 有一丛鞭毛 周毛菌：菌体周身遍布许 多鞭毛,根据鞭毛数量和部位鞭毛菌分成四类：,细菌鞭毛的结构,G,G+,(三） 菌毛（Pilus）,许多革兰阴性菌和少数革兰阳性菌菌体表面存在,它比鞭毛多、短、细、直、硬,普通菌毛 （ordinary pilus) 粘附器官 感染的第一步 性菌毛 (sex pilus) 雄性菌株14根,.普通菌毛 遍布菌体表面，细而直 作用 粘附上皮细胞，有利于细菌的定植，与致病有关,菌毛的受体常为糖蛋白或糖脂,菌毛,鞭毛,仅见于少数革兰阴性菌 数量少，1-4根 比普通菌毛长而粗，中空呈管状 化学本质为蛋白质 性菌毛由致育因子（F）编码，故又称F菌毛 有性菌毛细菌 称F+菌 雄性菌;无性菌毛细菌 称F-菌 雌性菌 带有性菌毛的F+菌与无性菌毛的F-菌相遇时，性菌毛与其相应受体结合 作用 与细菌的接合及质粒的传递有关 性菌毛是某些噬菌体吸附于菌细胞的受体,.性菌毛 （F菌毛）,三、细菌的芽胞 （内芽胞）,（1）芽胞的概念： 某些杆菌生长发育到一定阶段，由胞浆 胞质浓脱水缩后，在菌体内形成的一个折 光性强、通透性低、园形或卵园形的坚实 小体，叫细菌芽胞。带有芽胞的菌体称芽 胞体，未形成芽胞的菌体称繁殖体。,产生芽胞的为革兰阳性菌,芽胞结构模式图,芽胞的大小、形状、位置等随菌种而异，有重要的鉴别意义,破伤风梭菌,炭疽芽胞杆菌,肉毒梭菌,4.皮质,膜外,The endospore,1.芽胞外衣,2.芽胞壳,6.内膜,3.外膜,7.核心,5.芽胞壁,芽胞发芽,芽胞的意义,细菌的芽胞是迄今所知的抵抗力最强的生命单位。 一般细菌在80 水中迅速死亡，而细菌的 芽胞在100 水中能耐受2小时以上 芽胞在70乙醇中能存活20年 人类细胞勉强可以耐受500 照射，芽胞则能耐受100万 干燥对芽胞几乎无任何影响,革兰阳性菌细胞壁缺失后，原生质仅被一层细胞膜包住原生质体(protoplast) 革兰阴性菌肽聚糖层受损后尚有外膜保护原生质球(spheroplast) 某些L型仍有一定的致病力，通常引起慢性感染,四、细菌细胞壁缺陷型（细菌L型）,细菌细胞壁缺陷型或L型(bacterial L form)：细胞壁受损后仍能生长和分裂的细菌。在一般环境中不能耐受菌体内的高渗透压而将会涨破死亡。在高渗环境下，仍可存活。,溶菌酶和青霉素是细菌L型最常用的人工诱导剂 溶菌酶和溶葡萄球菌素作用相同，能裂解肽聚糖中N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸之间的-1，4糖苷键，破坏聚糖骨架，引起细菌裂解。 青霉素能与细菌竞争合成肽聚糖过程中所需的转肽酶， 抑制四肽侧链上D-丙氨酸与五肽桥之间的联结， 使细菌不能合成完整的肽聚糖， 在高渗情况下，这些细胞壁缺陷的L型仍可存活。,（一）L型的诱导,溶菌酶作用点,青霉素作用点,四肽链,五肽桥,细菌L型呈高度多形性，大小不一。着色不匀，无论其原为革兰阳性或阴性菌，形成L型大多染成革兰阴性。,(1) 细菌L型的形态和染色性,（二）L型的生物学特性,细菌L型生长缓慢，营养要求高，对渗透压敏感，普通营养基上不能生长，培养时必须用高渗的含血清的培养基 细菌L型在高渗的含血清的培养基上生长后形成三种类型的菌落:,（2）细菌L型的培养特性和菌落形态,细菌L型菌落： A 细菌型菌落 B 荷包蛋样L型菌落 C 颗粒型L型菌落 D 丝状型L型菌落,常引起慢性和反复发作的感染,（三）L型的致病性,临床分离葡萄球菌L型,葡萄球菌L型回复后,（四）L型的回复,（五） L型研究的意义,提高病原检