课件：细菌的形态与结构.ppt

微生物的 形态与结构,甘肃中医学院 病原生物与免疫学教研室,-,细菌（bacterium）：是属原核生物界的 一种单细胞微生物.,广义细菌： 包括细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体,狭义细菌： 专指其中数量最大、种类最多 具有典型代表性的细菌,-,细菌的形态与结构,-,一、大小 细菌的大小用测微尺在显微镜下进行测量，以微米(m)为单位。 繁殖方式:无性二分裂,-,细菌的形态,在良好的生长状态下 典型形态 在不适宜的环境中生长 培养时间过长（细菌的衰退型）,梨状 气球状 丝状等非典型形态,球形 杆形 不规则形,-,二、形态 1、球菌： 双球菌、链球菌、葡萄球菌等 2、杆菌 3、螺形菌 （弧菌和螺菌）,-,-,球菌细胞个体呈球形或椭圆形，不同种的球菌在细胞分裂时会形成不同的空间排列方式，常被作为分类依据。 杆状细菌的排列方式常因生长阶段和培养条件而发生变化，一般不作为分类依据。 弧菌：菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈，形似“C”字或逗号，鞭毛偏端生。 螺旋菌：菌体回转如螺旋，螺旋数目和螺距大小因种而异。鞭毛二端生。细胞壁坚韧，菌体较硬。,-,菌体呈球形或近似球形, 根据细胞分裂的方向及分裂后的各子细胞的空间排列状态不同,可将球菌分为: 双球菌 链球菌 四联球菌 八叠球菌 葡萄球菌等。,球菌(coccus),-,2019,-,10,双球菌,细胞沿一个平面分裂，新个体成对排列. 如肺炎双球菌 (Diplococcus pneumoniae),2019,-,11,链球菌,细胞沿一个平面进行分裂，新个体不但可保持成对的样子，并可连成链状. 乳链球菌（Streptococcus lactis） 无乳链球菌（Streptococcus agalactiae) 溶血链球菌 （ Streptococcus hemolyticus),2019,-,12,四联球菌,细胞分裂是沿两个相垂直的平面进行，分裂后每四个细胞特征性地连在一起，呈田字形. 如四联微球菌 （Micrococcus tetragenus）,2019,-,13,八叠球菌,细胞按三个互相垂直的平面进行分裂后，每八个球菌特征性地连在一起成立方体形. 如藤黄八叠球菌 （Sarcina ureae),2019,-,14,葡萄球菌,细胞无定向分裂，多个新个体形成一个不规则的群体，犹如一串葡萄。,金黄色葡萄球菌 （Staphylococcus aureus),2019,-,15,球菌,葡萄球菌 链球菌 双球菌,2019,-,16,杆菌(bacillus),杆菌是细菌中种类最多的类型,因菌种不同,菌体细胞的长短、粗细等都有所差异。 杆菌的形态：短杆状、长杆状、棒杆状、梭状杆状、月亮状、竹节状等； 排列方式,则有链状、栅状、“八”字状等。,短杆菌,长杆菌,梭状芽孢杆菌,2019,-,17,杆菌特征,2019,-,18,脑膜炎奈瑟菌,2019,-,19,2019,-,20,葡萄球菌(streptococcus),2019,-,21,2019,-,22,链球菌,2019,-,23,2019,-,24,不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致。,2019,-,25,2019,-,26,球杆菌,棒状杆菌,链杆菌,分枝杆菌,2019,-,27,杆菌的形态多样,2019,-,28,杆菌的形态多种多样,分支杆菌,双歧杆菌,2019,-,29,杆菌,白喉棒状杆菌 肉毒梭菌 双歧杆菌 结核分枝杆菌,2019,-,30,螺形菌,2019,-,31,弧菌,螺杆菌,2019,-,32,2019,-,33,2019,-,34,细菌形态：球状、杆状、螺旋状。 自然界中杆菌 最多，球菌次之，螺旋状最少,杆菌,球菌,螺旋状,2019,-,35,细菌的结构,2019,-,36,2019,-,37,鞭毛,荚膜,菌毛,芽胞,特殊结构,基本结构,细胞核核质,细胞质,2019,-,38,三、 细菌的结构, 细菌的基本结构 由外到内依次是： 细胞壁 细胞膜 细胞质 核质,-,1、细胞壁 主要功能 保护菌内容物、维持外形 保护细菌抵抗低渗环境 完成菌体内外物质交换 决定菌体的抗原性 某些成分与致病性有关,-,细胞壁的结构,革兰染色法（Gram stain）： 步骤： （1）细菌涂片、干燥、经火焰固定 （2）结晶紫染色l min， 水洗 （3）加碘液媒染 l min，水洗 （4）加 95乙醇脱色 30sec-l min，水洗 （5）用稀释复红或沙黄复染，l min，水洗吸干后镜检,-,结果： 革兰阳性（G）菌呈蓝紫色 革兰阴性（G）菌呈红色 原理： （1）等电点： G等电点低(2-3)，带负电荷多，与带正电荷的结晶紫结合牢固;G(4-5). （2）细胞壁结构：成分、肽聚糖层数等 临床意义： （1）对细菌的鉴别有重要意义 （2）指导临床选择药物 （3）研究细菌与致病性的关系,-,细菌的不同显色反应是由于细胞壁对乙醇的通透性和抗脱色能力的差异，主要是肽聚糖层厚度和结构决定的。经结晶紫染色的细胞用碘液处理后形成不溶性复合物，乙醇能使它溶解，所以染色的前二步结果是一样的，但在G细菌中，乙醇还能使厚的肽聚糖层脱水，导致孔隙变小，由于结晶紫和碘的复合物分子太大，不能通过细胞壁，保持着紫色。 在G细菌中，乙醇处理不但破坏了胞壁外膜，还可能损伤肽聚糖层和细胞质膜，于是被乙醇溶解的结晶紫和碘的复合物从细胞中渗漏出来，当再用衬托的染色液复染时，显现红色。红色染料虽然也能进入已染成紫色的G+细胞，但被紫色盖没，红色显示不出来。,-,用革兰(Gram)染色 可将细菌分成: 革兰阳性菌 革兰阴性菌 两类细菌细胞壁结构 有很大的差异性。,-,革兰染色法示意,-,G菌细胞壁的结构,-,G菌细胞壁的结构,肽聚糖+磷壁酸,-,细胞壁的结构,-,(LTA),-,（1）、肽聚糖（Peptidoglycan），又称粘肽。 细菌细胞壁所特有成分，为原核细胞型微生物特有的一类复杂的多聚体。 由聚糖骨架、四肽侧链和五肽交联桥三部分组成。,-,-,革兰阳性菌肽聚糖聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥,2019,-,52,革兰阳性（G）菌细胞壁较厚（约2080纳米），肽聚糖含量高，层数多（可达1550层）约占细胞壁干重的50%。,2019,-,53,（2）、磷壁酸（techoicacid） 革兰阳性菌特有成分,是由核糖醇或甘油残基经磷酸二酯键相互连接而成的多聚物。多个磷壁酸分子组成长链穿插于肽聚糖中，内端与肽聚糖上的胞壁酸共价结合的称壁磷壁酸。内端与细胞膜共价结合的称膜磷壁酸。,-,2. 革兰阳性菌细胞壁特殊组分 -磷壁酸,2019,-,55,2019,-,56,作用：,(1)调节离子通过粘肽层，有保存和 输送镁离子的作用； (2)为噬菌体的特异性受体； (3)与细菌的致病性有关； (4)具有抗原性，可用于细菌的分型。,2019,-,57,G菌细胞壁的结构,-,G菌细胞壁的结构,外膜+肽聚糖+周浆间隙,-,G菌细胞壁的结构,肽聚糖 由多糖骨架、四肽侧链两部分组成，仅有12层，占细胞壁干重的10%左右。 革兰氏阴性（G）菌的细胞壁较薄（约1015纳米）除肽聚糖外，其外是特殊组分的外膜层，占细胞壁干重的80%。,-,2019,-,61,2019,-,62,革兰阴性菌肽聚糖聚糖骨架、四肽侧链,2019,-,63,G菌细胞壁的结构,肽聚糖 革兰氏阴性（G）菌的细胞壁较薄（约1015纳米）除肽聚糖外，其外是特殊组分的外膜层，占细胞壁干重的80%。,2019,-,64,外膜 G-细菌在肽聚糖层外面还有三层结构,脂蛋白：由脂质和蛋白质构成，连接作用 外膜 脂质双层：物质交换、屏障作用 类脂A 内毒素的毒性部分,无特异性 脂多糖 核心多糖 有属或组的特异性 寡糖重复单位 由3-5个单糖组成， 有种或型的特异性 脂多糖(LPS): 即菌的内毒素（endotoxin），为的主要致病物质，类脂A无种属特异性，故不同的菌感染时，其内毒素引起的毒性作用大致相同。,2019,-,65,革兰阴性菌细胞壁特殊组分,2019,-,66,-,G+ 菌与G- 菌细胞壁的比较,细胞壁 革兰阳性菌 革兰阴性菌 强度 较坚韧 较疏松 厚度 20-80nm 10-15nm 肽聚糖层数 可多达50层 1-2层 肽聚糖含量 50%-80% 5%-20% 磷壁酸 有 无 外膜 无 有,-,G+ 菌与G- 菌的差别及与细胞壁的关系,项目 革兰阳性菌 革兰阴性菌 细胞壁的关系 染色性 紫色 红色 细胞壁对酒精的通透性 抗原性 主要为磷壁酸 主要为外膜 细胞壁的化学组成不同 毒性 无内毒素 有内毒素 内毒素为阴性菌细胞壁成分 对青霉素的作用 有效 无效 作用部位为肽聚糖 五肽交联桥 对溶菌酶的作用 有效 无效 作用部位为肽聚糖 聚糖骨架,-,青霉素、溶菌酶的杀菌机制,青霉素：能干扰甘氨酸交联桥与四肽侧链上的 D-丙氨酸之间的连接，使细菌不能合成完整的细胞壁，导致细菌死亡。 溶菌酶：能切断N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸之间的-1，4键的分子连接，破坏聚糖骨 架，引起细菌裂解。,-,-,细菌L型（bacterial L form）,概念：某些药物作用于细菌，可抑制的肽聚糖的合成或破坏细胞壁的结构，在高渗环境下，细菌仍可存活，成为细胞壁缺陷型 形成条件：溶菌酶、青霉素、胆汁、溶葡萄球菌素、抗体、补体等,-,生物学特性：多形性、革兰阴性、高渗培养、 生长缓慢、荷包蛋样菌落、可回复,-,正常霍乱弧菌,霍乱弧菌L型,-,与医学的关系： 致病性，常引起慢性和反复发作的感染,2019,-,75,2、细胞膜(cell membrane) 细胞壁与细胞质之间的半渗透性的生物膜，为脂类双层，镶有蛋白质，占细胞干重的10%-30%。 功能：渗透和运输、生物合成（肽聚糖、磷壁酸、脂多糖等）、呼吸作用、参与细菌分裂。另外，细胞膜是鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位。,-,位于细胞壁内紧包细胞质，结构与 真核细胞基本相同。,功 能,细胞膜电镜照片,分泌呼吸,载体蛋白,脂质双层,细胞膜 模式结构图,物质转运,生物合成,2019,-,77,白喉杆菌 细胞膜与中介体,中介体,细胞膜向细胞质中折叠内陷形成的囊状物。,功 能,类似真核细胞线粒体，为细菌提供大量能量。,Mesosome,2019,-,78,3、细胞质 细胞膜包裹的溶胶状物质，或称原生质（protoplasm），由水、蛋白质、脂类、核酸及少量糖和无机盐组成，其中含有许多重要结构。是细菌进行新陈代谢的主要场所,含有以下颗粒：,2019,-,79, 核糖体(ribosome)：合成蛋白质的 场所。沉降系数为70S(50S+30S),链霉素和红霉素分别与30S和50S亚基结合，干扰蛋白质的合成，从而杀菌。而真核细胞核糖体沉降系数为80S（60S+40S）,所以这些抗生素对人类核糖体无毒性作用。 沉降系数是指在离心场中颗粒的沉降速度。用s表示，单位是秒，10-13秒为一个沉降系数。,2019,-,80,核糖体（ribosome),是分散在细胞质中的颗粒状结构，由核糖体核酸（占60%）和蛋白质（占40%）组成。,细菌的核糖体 沉降系数为：70s，由50s大亚基和 30s 小亚基构成。 功能：是细胞合成蛋白质的机构。,2019,-,81,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。,-,-,（3）质粒（plasmid） ： 位于细胞质中的染色体外的遗传物质； 核质为双股环状DNA，可携带某些遗传信息，控制某些特定的遗传性状，如： R质粒: 耐药性质粒 F质粒： 致育性质粒 Vi质粒: 毒力质粒,-,-,-,4、核质(nuclear material) 为细菌的遗传物质，细菌为原核细胞，无核膜、核仁、核基质、有丝分裂器，故称为核质或拟核。 为双股环状DNA，还有少量RNA、RNA聚合酶、蛋白质，有染色体功能，控制各种遗传性状（生存所必需）,-,-,核 质 镜 下 形 态,-, 细菌的特殊结构 1、荚膜 2、芽胞 3、鞭毛 4、菌毛,-,1.荚膜(capsule)：某些细菌胞壁外围绕一层较厚（约200纳米）的粘液性物质，称为荚膜。,-,-,-,-,肺炎链球菌荚膜 负染，42 000,细菌荚膜的 相差显微照片,-,荚膜的化学组成,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。,-,-,荚膜的四个功能,抗干燥作用 抗吞噬作用 粘附作用 抗有害物质的损伤作用,-,2. 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。,-,-,2019,-,101,单毛菌和丛毛菌多做直线运动，运动速度快，有时也可轻微摆动。周毛菌常呈不规则运动，而且常伴有活跃的滚动。,2019,-,102,鞭毛形态,2019,-,103,结构 从细胞膜长出，游离于胞外,2019,-,104,鞭毛的功能,鞭毛是运动器官。 鞭毛有抗原性，可帮助鉴别细菌 有些细菌的鞭毛与致病性有关，如霍乱弧菌可以通过其鞭毛的运动穿过小肠粘液层，到达细胞表面生长繁殖，产生毒素而致病。,-,3.菌毛(fimbria or pilus) 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。 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。 化学成分：主要是蛋白质,-,2019,-,107,普通菌毛(ordinary pilus),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。,-,性菌毛(sex 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)。,-,2019,-,110,普通菌毛：细菌的粘附结构 ，与宿主细胞表面特异性受体结合，与致病性密切相关,性菌毛：接合，毒力、耐药性等性状的遗传物质传递。,2019,-,111,2019,-,112,2019,-,113,4.芽胞(spore)： 某些细菌在一定的环境条件下，胞质脱水浓缩，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。,-,-,芽胞的形成与发芽,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。总体上说受遗传因素和环境因素的共同影响如：芽胞基因；缺乏营养物质，有害代谢产物堆积,-,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)。,-,-,细菌芽胞形状、大小和位置,-,2019,-,120,-,芽胞的功能,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。 鉴别细菌：大小、形状、菌体内的位置 对细菌起保护作用：多层膜包绕，通透性降低 作为灭菌是否彻底的指标：抵抗力强,-,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DPA与钙结合的盐能提高芽胞中各种酶的稳定性。,-,芽胞抵抗力强，故应以杀灭芽胞作为可靠的灭菌指标。 （方法：高压蒸汽灭菌法）,-,-, 细菌形态与结构检查法 1.显微镜放大法 光学显微镜 电子显微镜 暗视野显微镜等 2. 染色法 单染法 革兰染色法 复染法 抗酸染色法 特殊染色法,-,普通光学显微镜（light microscop） 普通光学显微镜的分辨率为0.25um。一般细菌都大于0.25um，故可用普通光学显察。,-,电子显微镜(electron