革兰阳性菌革兰阴性菌课件

第一章 细菌的形态与结构 细菌(bacterium)是属原核生物界(prokaryotae)的 一种单细胞微生物。 第一节 细菌的大小与形态 第二节 细菌的结构 第三节 细菌形态与结构检查法 第一节 细菌的形态和结构 原核细胞型 微生物，体积微小，结构简单，以二分 裂方式反繁殖，在一定条件下有相应恒 定的形态和结构。 细菌（细菌（ bacteriumbacterium） 一 细菌的大小和形态 以微米为单位，不同时期外形不同 . 球菌 杆菌 螺形菌 大小大小 形态形态 杆菌（ bacillus） 球菌（coccus） 螺 菌 弧菌 vibrio 螺形菌spirillar bacteria 螺菌 spirillum 二、细菌的形态： 二 细菌的结构 细胞壁 细胞膜 细胞质 核质 荚膜 鞭毛 菌毛 芽孢 基本结构基本结构 特殊结构特殊结构 *7 第一章 细菌的形态和结构 观察细菌常用光学显微镜，其大小用测 微尺在显微镜下进行测量，以微米(m) 为单位。不同种类的细菌大小不一，同 一种细菌也因菌龄和环境因素的影响而 有差异。 细菌按其外形，主要有 球菌 杆菌 螺形菌 细菌细胞的大小 细胞的大小是细菌分类特征 不同细菌细胞大小不同 同一细菌的不同菌龄细胞大小不同 细菌细胞大小还与营养等因素相关 细胞大小的测量结果只是近似值或平均值 细菌电子显微镜照片 细菌细胞的大小 普通光学显微镜下用 测微尺测细菌大小 柄细菌 其他形状的细菌 柄细菌(Caulobacter bacterroides) 变形菌 Different Shapes Fig. 4.11 Different Shapes Fig. 4.11 一、球菌(coccus)：葡萄球菌、链球菌、双 球菌 葡萄球菌(streptococcus) 链球菌 (streptococcus) 球菌(coccus) 脑膜炎奈瑟菌 双球菌(diplococcus) 肺炎链球菌 球菌(coccus) 四联球菌(tetrad) 球菌(coccus) 八叠球菌 (sarcina) 二、杆菌(bacillus)：单杆菌、链杆菌 不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致 。 炭疽芽胞杆菌 3-10 m 大中 大肠埃希菌 2-3 m 小 布鲁菌 0.6-1.5 m 杆菌(bacillus) 杆菌的形态多样 两端齐平 炭疽芽胞杆菌 两端尖细 白喉棒状杆菌 杆菌(bacillus) 杆菌的形态多样 分枝杆菌 双歧杆菌 大肠杆菌 三、螺形菌(spiral bacterium) 弧菌 螺菌 螺杆菌 弧形霍乱菌淋病球菌 幽门螺旋菌 左：显微数码摄像 右：结构示意图 第二节 细菌的结构 基本 结构 细胞壁、细胞膜、细胞质、核质 特殊 结构 荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞 一. 基本结构 （一）细胞壁(cell wall) 革兰阳性菌 革兰阴性菌 革兰染色 两类细菌细胞壁的共同组分为肽聚糖，但各有其特殊组分 。 革兰染色法： 涂片 风干 固定 结晶紫 碘液 95%乙醇 复红 1min1min脱色 革兰染色法： 结晶紫 碘液 95%乙醇 复红 抗酸染色： 石炭酸复红 3%盐酸酒精 美兰 其它特殊染色 染色法 1min1min1min脱色 5min脱色 革兰阳性 革兰阴性 抗酸染色 2。1。2 细菌细胞的结构 a.细菌细胞壁（cell wall）的结构 细胞壁 革兰氏阳性菌 （G+ ） 肽聚糖： 聚糖骨架 四肽侧链 五肽交联桥 磷壁酸 表面抗原 调节离子通过 革兰氏阴性菌 （G-） 肽聚糖 ：聚糖骨架 四肽侧链 外膜 ： 脂蛋白 脂质双层 脂多糖 脂质A 核心多糖 特异多糖 （一）化学成分 M M M M G G G G M M M M G G G G M M M M G G G G M M M M G G G G 革兰阳性菌的肽聚糖结构 MN-乙酰胞壁酸 GN-乙酰葡糖氨 四肽侧链 五肽桥 1、4 糖苷键 溶菌酶作用点 青霉素作用点 G- 菌 肽 聚 糖 结 构 ( DAP-二氯基庚二酸 ） 聚糖骨架：同G+ 菌 四肽侧链：L-丙、D-谷、DAP、D-丙 革兰阳性菌的细胞壁革兰阳性菌的细胞壁 细胞膜 细胞质 磷壁酸 肽聚糖 肽聚糖 革兰阴性菌的细胞壁革兰阴性菌的细胞壁 脂多糖 细胞质 细胞膜 脂蛋白 外膜 外膜蛋白 周浆间隙 c.细胞壁化学组成 高等植物 纤维素 霉菌 几丁质 酵母 甘露聚糖，葡聚糖 细菌 肽聚糖 N乙酰葡萄糖胺 N乙酰胞壁酸 短肽 脂多糖 Cncnc-micro 磷壁酸 1. 肽聚糖(peptidoglycan) 革兰阳性菌肽聚糖聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥 青霉素作用点 溶菌酶作用点 N-乙酰葡糖胺 N-乙酰胞壁酸 革兰阴性菌肽聚糖聚糖骨架、四肽侧链 1. 肽聚糖(peptidoglycan) 2. 革兰阳性菌细胞壁特殊组分 壁磷壁酸 膜磷壁酸 3. 革兰阴性菌细胞壁特殊组分 3. 革兰阴性菌细胞壁特殊组分 脂多糖(lipopolysaccharid,LPS) 革兰阳性菌与阴性菌细胞壁结构比较 细胞壁 革兰阳性菌革兰阴性菌 强度较坚韧较疏松 厚度20-80nm10-15nm 肽聚糖层数可多达50层1-2层 肽聚糖含量占细胞壁干重50%-80%占细胞壁干重5%-20% 磷壁酸+ 外膜+ 脂蛋白+ 脂多糖+ 肽聚糖 细胞质膜 外壁层 Gram positive bacteria, G+Gram negative bacteria, G 细菌的细胞壁(粉红色以外的部分) Cell Walls of Bacteria Peptidoglycan is found only in bacteria Keeps cells from lysing, due to turgor pressure 肽聚 糖 质 膜 外壁层 周质空间革兰氏阳性革兰氏阴性 细胞壁抛面结构 b.细胞壁的功能 1.固定细胞外形 2.协助鞭毛运动 3.保护细胞免受外力的损伤 4.为正常细胞分裂所必需 5.阻拦有害物质进入细胞 6.与细菌的抗原性、致病性和对噬菌体的 敏感性密切相关 细菌细胞膜的结构与真核细胞者基本相同，由 磷脂和多种蛋白质组成，但不含胆固醇。 细菌细胞膜的功能与真核细胞者类似，主要有 物质转运、生物合成、分泌和呼吸等作用。 细菌细胞膜可形成一种特有的结构，称为中介 体。 （二）细胞膜 (cell membrane) 细菌的细胞膜 概念：位于细胞壁内侧，紧包在细胞质外的一 层有弹性、具有半透性的生物膜。 功能： 物质转运（选择性通透作用） 呼吸作用（与能量的产生储存和利用有关） 生物合成和分泌 形成中介体（细胞膜向细胞浆内陷折叠成囊状 物，具有参与细胞呼吸、生物合成及有丝分裂 的功能） 细胞膜模式结构图 载体蛋白 脂质双层 细 胞 膜 电 镜照片 白喉杆菌 细胞膜与中介体 中介体：是部分细胞膜内陷、折叠、卷曲形成的囊状物，多见于革兰 阳性菌。其功能类似于真核细胞的线粒体，故亦称为线粒体(chondroid) 。 中介体(mesosome) 中介体 ab c d e f a:内嵌蛋白;b、c:内嵌蛋白或整合蛋白 d:外周蛋白;e:多酶复合体;f:脂双分子层 1.细胞膜 f 细菌染色体DNA的复制模式 Structure of Structure of CytoplasmicCytoplasmic Membrane Membrane 核糖体(ribosome)：细菌合成蛋白质的场所，游离存 在于蛋白质中。 质粒(plasmid)：染色体外的遗传物质，存在于细胞质 中。为闭合环状的双链DNA，控制细菌某些特定的遗 传特性。 细菌细胞质中含有多种颗粒，大多为贮藏的营养物质 。其中有一种主要成分是RNA和多偏磷酸盐的颗粒， 其嗜碱性强，用亚甲蓝染色时着色较深呈紫色，称为 异染颗粒(metachromatic granule)。常见于白喉棒状 杆菌，位于菌体两端，故又称极体(polar body)，有助 于鉴定。 （三）细胞质 (cytoplasm) 细菌的细胞质 结构和功能 核糖体 蛋白质合成场所，由蛋白质和核酸组成的胞浆 颗粒，是抗菌药物选择作用的靶点。 四环素类、大环内酯类、氨基糖甙类 质粒 可以独立复制。 不是细菌生命所必须的。 可以在细菌之间相互转移。 与耐药性、基因工程有关 胞质颗粒 本质是细菌的营养物质。 与细菌诊断有关。如巴氏杆菌的异染颗粒。 核糖体亚基连在 核糖体（Ribosome) 多聚核糖体 、 核糖体亚基 释 放 质粒 染色体 质粒(circular covalently closed DNA ) 质粒功能 R因子：与抗药性有关 F因子：与有性接合有关 其他质粒：与抗生素，色素合成有关 基因工程中作为目的基因载体 一. 基本结构 （四）核质 (nuclear material) 细菌是原核细胞，不具有成形的核。细 菌的遗传物质称为核质或拟核，无核膜 、核仁和有丝分裂器。功能与真核细胞 的染色体相似。 核质由单一密闭环状DNA分子反复回旋 卷曲盘绕组成松散网状结构。 细菌的核质 拟核 原核细胞无核膜、核仁，染色体集中 于胞浆中的某一区域，由裸露的双股 DNA反复折叠形成的超螺旋结构，具 有细胞核功能，控制着细菌的遗传和 变异等生物学性状。 喹诺酮类药物靶点，磺胺类作用部位 3.核区（nuclear region or area） 又称核质体、原核、拟核、核基因组(genome） 是一个大型环状DNA分子。长度为0.25-3.00mm 每个细胞所含的核区数一般14个 细菌除在染色体复制时间内呈双倍体外,一般均 为单倍体 二. 特殊结构 （一）荚膜 (capsule) 荚膜：某些细菌在其细胞壁外包绕一层黏液性物质， 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。 肺炎链球菌荚膜 荚膜 细菌的荚膜(capsule) 概念 细菌生长过程中，合成并向细胞外分 泌的粘液性物质，多糖和多肽成分. 形成和特性 营养要求高(动物体内血清 火塘的培养基上才能生长)， 普通染色法不着 色,特殊染色可染成和菌体不同的颜色。 功能及医学意义 抗原性: 鉴别分型 抗吞噬功能 (与细菌毒力有关) 抗溶酶体补体对细菌的损伤 抗干燥 糖被(glycocalyx) 细菌负染后相差显微镜图片（示荚膜） 大多数细菌的荚膜是多糖，炭疽芽胞杆菌、鼠 疫耶氏菌等少数菌的荚膜为多肽。 多糖分子组成和构成的多样化使其结构极为复 杂，成为血清学分型的基础。 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。 1. 荚膜的化学组成 荚膜成分 多糖 纯多糖 杂多糖 多肽和多糖 蛋白质 葡聚糖 纤维素 果聚糖 多肽 海藻酸 透明质酸 聚-D-谷氨酸 抗吞噬作用：荚膜具有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。 粘附作用：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。 抗有害物质的损伤作用：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。 2. 荚膜的功能 二. 特殊结构 （一）鞭毛 (flagellum) 许多细菌在菌体上附有细长并呈波状弯曲的丝状物，称为鞭毛，是细 菌的运动器官。 鞭毛需用电子显微镜观察，或经特殊染色法使鞭毛增粗后才能在光镜下 看到。 鞭毛菌分类 单毛菌 双毛菌 丛毛菌 周毛菌 1. 鞭毛的结构 鞭毛是运动器官。 鞭毛有抗原性。 2. 鞭毛的功能 二. 特殊结构 菌毛：许多革兰阴性菌和少数革兰阳性菌菌体表面存在着一种比鞭毛 更细、更短而直硬的丝状物，与细菌的运动无关。 菌毛蛋白具有抗原性。 根据功能不同，菌毛可分为普通菌毛和性菌毛两类。 菌毛在普通光学显微镜下看不到，必须用电子显微镜观察。 （二）菌毛 (filus/fimbriae) 普通菌毛遍布菌细胞表面，每菌可达数百根。 这类菌毛是细菌的粘附结构，能与宿主细胞表面的特 异性受体结合，是细菌感染的第一部。因此，菌毛和 细菌的致病性密切相关。 菌毛的受体常为糖蛋白或糖脂，与菌毛结合的特异性 决定的宿主的易感部位。 如果红细胞表面具有菌毛受体的相似成分，不同的菌 毛引起不同类型的红细胞凝集血凝（ hemagglutination,HA) 1. 普通菌毛(ordinary pilus) 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。 性菌毛由致育因子（F）编码，故又称F菌毛。 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，F+菌内的质粒或 DNA可通过性菌毛 进入F-菌体内，此过程 接合(conjugation)。 性菌毛是某些噬菌体吸附于菌细胞的受体。 2. 性菌毛(sex pilus) 项目 鞭毛 菌毛 成 分 大 小 结 构 数 目 功 能 着生处 菌 种 鞭毛蛋白 0.010.02270um 一般由3股鞭毛蛋白链紧密绞 成绳状 1-数百根 运动 通过钩形鞘与细胞壁内的鞭毛 基体连接 许多杆菌和少数球菌 菌毛蛋白 0.007-0.0090.5- 20um 由菌毛蛋白亚基卷成中 1-数百根 空螺旋 附着，接合细胞质 许多G杆菌和球菌 细菌的鞭毛和菌毛的比较 二. 特殊结构 芽胞：某些细菌在一定的环境条件下，能在菌体内部形 成一个圆形或卵圆形小体，是细菌的休眠形式。芽胞形成 后细菌即失去繁殖能力。 产生芽胞的都是革兰阳性菌。 （三）芽胞 (spore) 细菌形成芽胞的能力是由菌体内的芽胞基因决 定的。芽胞一般只在动物体外才能形成，其形 成条件因菌种而异。 一个细菌只形成一个芽胞，一个芽胞发芽也只 生成一个菌体，细菌数量并未增加，因而芽胞 不是细菌的繁殖方式。与芽胞相比，未形成芽 胞而具有繁殖能力的菌体可称为繁殖体 (vegetative form)。 1. 芽胞的形成与发芽 细菌芽孢在光学显微镜下的形态及其在胞内的位置 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 由于一个营养细胞内仅生成一个芽孢，无繁殖功能 芽孢是生物界中抗性最强的生命体。 芽孢在普通条件下可保持几年至几十年的生活力。 4.芽孢(endospore/spore) 芽胞的大小、形状、位置等随菌种而异，有重要的鉴别意义 。 炭疽芽胞杆菌 肉毒梭菌 破伤风梭菌 芽胞的结构 芽胞的抵抗力强，可在自然界中存在多年，是重要的 传染源。但芽胞并不直接引起疾病，只有发芽成为繁 殖体后，才能迅速大量繁殖而致病。 芽胞抵抗力强，故应以杀灭芽胞作为可靠的灭菌指标 。 芽胞抵抗力强的原因： (1)芽胞含水量少，蛋白质受热 后不易变性。 (2)芽胞具有多层致密的厚膜，理化因素 不易透入。 (3)含有的DAP与钙结合的盐能提高芽胞中 各种酶的稳定性。 2. 芽胞的功能 荚膜 肺炎 细菌的鞭毛 概念 细菌表面细长而弯曲的蛋白质丝状物 。 功能 细菌的运动器官。 某些细菌的鞭毛与致病性有关。 鉴别细菌。 细菌的菌毛 概念 细菌表面比鞭毛更细，短而直，数目较多的 蛋白质丝状物。 分类和功能 普通菌毛 布满菌体，细菌的黏附器官，细菌致病 的因素。 性菌毛 主