细菌学总论PPT课件.ppt

第五章细菌学总论,.,细菌是自然界分布最广、个体数量最多的一类原核生物，与人类的生存息息相关。细菌对环境，人类和动物既有危害又有用处。一些细菌成为病原体，导致了破伤风、伤寒、肺炎、梅毒、霍乱和肺结核等。感染方式包括接触、空气传播、食物、水以及带菌微生物等。腐生细菌能使食物腐败变质，不仅造成大量的损失浪费，而且由此引起人的食物中毒。,1.细菌可用于发酵食物，例如在醋的传统制造过程中，就是利用空气中的醋酸菌使酒转变成醋。其他利用细菌制造的食品如奶酪、泡菜、酱油、醋、酒等。酸奶中含有乳酸菌、双歧杆菌等，有助于消化。2.有些细菌能够分泌多种抗生素，例如链霉素即是由链霉菌所分泌的，青霉素即是由青霉菌所分泌的。,3.利用病原菌或处理后丧失毒性的病原菌可制成各种预防疾病的疫苗，如“白百破”疫苗。4.大肠杆菌产生的冬酰胺酶，可用于治疗白血病。,细菌发电：1910年，英国植物学家利用铂作为电极放进大肠杆菌的培养液里，成功地制造出世界上第一个细菌电池。1984年，美国科学家设计出一种太空飞船使用的细菌电池，到了20世纪80年代末，细菌发电有了重大突破，各种不同的细菌电池相继问世。例如有一种综合细菌电池，先由电池里的单细胞藻类利用日光将二氧化碳和水转化成糖，然后再让细菌利用这些糖来发电。,1683年，荷兰人列文虎克使用自己设计的单透镜显微镜，在一位老人的牙垢上最先观察到一些能够活动的生物。1828年，德国科学家埃伦伯格提出以拉丁文“bacteria”命名。这个词来源于希腊语，意为“活动的小棍子”。英文“germs”，翻译成中文，即“细菌”。,一、细菌的分类（一）按细菌的生活方式来分类自养菌、异养菌（腐生菌和寄生菌）需氧菌、厌氧菌（二）按细菌的形态分类棒状杆菌；球形球菌螺旋形螺旋菌,杆菌,大肠埃希菌2-3m,布鲁氏菌0.6-1.5m,球菌,链球菌,四联球菌,八叠球菌,螺形菌,弧菌,螺菌,螺杆菌,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。测量细菌大小的单位是微米，球菌直径一般为0.51微米，因此观察细菌要使用光学或电子显微镜，同时为了区分不同种类的细菌，还要进行染色。,二、细菌的染色革兰氏染色反应是细菌分类和鉴定的重要依据，1884年由丹麦医师Gram创立。,1.先用结晶紫将所有细菌都染成紫色。2.用碘液加强结晶紫与菌体的结合，再用95%的酒精来脱色2030秒钟，有些细菌仍保留紫色，有些细菌则成无色。3.用番红复染1分钟。,最后染成紫色为革兰氏阳性菌（G+菌）；染成红色的为革兰氏阴性菌（G-菌）。,革兰氏阴性菌,常见的革兰氏阳性菌有：葡萄球菌、链球菌、肺炎双球菌、炭疽杆菌、白喉杆菌、破伤风杆菌等；常见的革兰氏阴性菌有：痢疾杆菌、伤寒杆菌、大肠杆菌、变形杆菌、百日咳杆菌、霍乱弧菌等。在治疗上，大多数革兰氏阳性菌都对青霉素敏感；而革兰氏阴性菌则对链霉素、氯霉素等敏感。所以首先区分病原菌是革兰氏阳性菌还是阴性菌，在选择抗生素方面意义重大。,细胞壁、细胞膜基本结构细胞质、拟核荚膜、鞭毛特殊结构菌毛、芽胞.,三、细菌的形态结构：,（一）基本结构1细胞壁(cellwall)位于细菌细胞最外层，包绕在细胞膜周围，坚韧而富有弹性。细胞壁厚度因细菌不同而异，一般为15-30nm。细胞壁的主要成分是肽聚糖。凡能破坏肽聚糖结构或抑制其合成的物质，都有抑菌或杀菌作用，如溶菌酶、青霉素等。,细菌细胞壁的功能包括：保持细胞外形，提高机械强度；抑制机械和渗透损伤，如革兰氏阳性菌的细胞壁能耐受20kg/cm2的压力；防止大分子入侵；协助细胞运动、生长、分裂等；赋予细菌特定的抗原性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。,2.细胞膜(cellmembrane)是典型的单位膜结构，厚约810nm，外侧紧贴细胞壁，某些G-还有细胞外膜。功能与真核细胞类似，有物质转运、生物合成、分泌和呼吸等作用。某些G+菌的部分细胞膜内陷、折叠、卷曲形成的囊状物，称为中膜体或间体，扩大了细胞膜的面积，相应的增加了酶的含量和能量的产生，提高了代谢效率，有拟线粒体之称，此外还与DNA复制有关。,3.细胞质细菌和其它原核生物一样，没有成形的细胞核，只有拟核，没有核膜，遗传物质DNA分子呈“裸露”的状态，集中在细胞质中的低电子密度区，称核区或核质体。细菌一般具有1-4个核质体，多的可达20余个。核质体是环状的双链DNA分子，所含的遗传信息量可编码20003000种蛋白质。,由于没有核膜，因此细菌DNA的复制、RNA的转录与蛋白质的合成可同时进行，而不像真核细胞那样这些生化反应在时间和空间上严格分隔开来。每个细菌细胞约含5000-50000个核糖体，大部分游离于细胞质中，细菌核糖体的沉降系数为70S，由大亚单位（50S）与小亚单位（30S）组成，大亚单位含有23SrRNA，5SrRNA与30多种蛋白质，小亚单位含有16SrRNA与20多种蛋白质。30S的小亚单位对四环素与链霉素很敏感，50S的大亚单位对红霉素与氯霉素很敏感。,细菌核区DNA以外的，可进行自主复制的遗传因子，称为质粒。质粒是裸露的环状双链DNA分子，所含的遗传信息量为2-200个基因，能进行自我复制，有时可以整合到核质体中去。质粒DNA在遗传工程研究中很重要，常用作基因重组与基因转移的载体。细胞质中还有一些胞质颗粒，如多糖、脂类、多磷酸盐等，起暂时贮存营养物质的作用。,（二）细菌的特殊结构1荚膜(capsule)：许多细菌的最外表还覆盖着一层多糖类物质，边界明显的称为荚膜，如肺炎球菌，边界不明显的称为粘液层，如葡萄球菌。,荚膜,荚膜对细菌的生存具有重要意义，细菌不仅可利用荚膜抵御不良环境；保护自身不受白细胞吞噬；而且能有选择地粘附到特定细胞的表面上，表现出对靶细胞的专一攻击能力。例如，伤寒沙门杆菌能专一性地侵犯肠道淋巴组织。细菌荚膜的纤丝还能把细菌分泌的消化酶贮存起来，以备攻击靶细胞之用。另外，细菌在入侵免疫系统时，荚膜可以防止免疫系统识别细菌，从而存活下来。如肺炎球菌的荚膜。,2鞭毛鞭毛是某些细菌的运动器官，由一种称为鞭毛蛋白的弹性蛋白构成，结构上不同于真核生物的鞭毛。细菌可以通过调整鞭毛旋转的方向（顺和逆时针）来改变运动状态。需用电子显微镜观察，或经特殊染色法使鞭毛增粗后方能在光镜下看到。,1）鞭毛具有特殊的抗原性通称H抗原。根据细菌能否运动、鞭毛的数量、部位及特异的抗原性，对鉴定细菌有意义。2）鞭毛与致病性有关如霍乱弧菌、空肠弯曲菌等通过活泼的鞭毛运动，可以穿透小肠粘液层，到达细胞表面，产生毒素致病。,3、菌毛菌毛是在某些细菌表面存在着一种比鞭毛更细、更短而直硬的丝状物，须用电镜观察。特点是：细、短、直、硬、多。菌毛与细菌运动无关，（1）具有抗原性（2）普通菌毛和性菌毛前者与细菌吸附和侵染宿主有关，后者与传递遗传物质有关。,4、芽孢有些细菌在生长发育的后期，个体缩小，细胞壁增厚，形成芽孢。芽孢是细菌的休眠体，对不良环境有较强的抵抗能力。小而轻的芽孢还可以随风四处飘散，落在适当环境中，又能萌发成为细菌。细菌快速繁殖和形成芽孢的特性，使它们几乎无处不在。,某些细菌处于不利的环境，或耗尽营养时，也能形成芽孢，这是对不良环境的一种适应，由于芽孢在细菌细胞内形成，故又称为内生孢子。芽孢的生命力非常顽强，有些湖底沉积土中的芽孢杆菌经500-1000年后仍有活力，肉毒梭菌的芽孢在pH7.0时能耐受100煮沸5-9.5小时。,细菌的致病性细菌对宿主的侵犯，包括细菌吸附于体表，侵入组织或细胞，生长繁殖，产生毒素，乃至扩散蔓延以及抗拒寄主的一系列防御机能，造成机体损伤。毒素分外毒素和内毒素两类，外毒素如肉毒杆菌的毒素和葡萄球菌的肠毒素、白喉、破伤风毒素以及链球菌的红斑毒素等。内毒素可以引起微循环灌注不足，休克、弥漫性毛细血管内凝血和局部皮肤反应等。,细菌对宿主防御机能的抵抗：如链球菌的溶血素、肺炎球菌的荚膜、金黄色葡萄球菌的凝固酶、结核杆菌的抑制和抵抗溶菌酶的作用，有些致病菌还能产生某些物质杀伤吞噬细胞等，这些均能使细菌在机体内存活而致病。,细菌具有许多不同的生长方式。根据它们对氧气的反应，大部分细菌可以被分为以下三类：一些只能在氧气存在的情况下生长，称为需氧菌；另一些只能在没有氧气存在的情况下生长，称为厌氧菌；还有一些无论有氧无氧都能生长，称为兼性厌氧菌。某些细菌也能在被人类认为是极端的环境中旺盛生长，一些细菌存在于温泉中，被称为嗜热细菌；还有一些存在于酸性或碱性环境中，被称为嗜酸细菌和嗜碱细菌；另有一些存在于冰川中，被称为嗜冷细菌。,细菌的生长,细菌的繁殖,1.二分裂法：是最主要的繁殖方式，一个细菌细胞细胞壁横向分裂，形成两个子代细胞。2.细菌可以通过以下方式获得DNA，然后进行分裂，将重组的基因组传给后代。突变：细胞自身的遗传密码发生随机改变；转化：受菌直接摄取供菌游离DNA片断，将它整合到自己基因组中，获得供菌部分遗传性状。转染：DNA通过噬菌体转移到另一个细菌中；接合：一个细菌的DNA通过两细菌间特殊的蛋白质结构，如接合菌毛，转移到另一个细菌中。,细菌的繁殖力非常强大，每20-30分钟，就能够分裂一次，假设一个人的手上此刻有100个细菌，按每30分钟繁殖一代计算，在没有洗手的情况下，4小时后将达到25600个，某些细菌，即使我们用杀菌力超强的香皂洗手，它们能在几小时内“死灰复燃”。处于有利环境中时，细菌也可以形成肉眼可见的集合体，例如菌簇。,影响细菌的物理因素（消毒与灭菌）1.温度：细菌对低温的耐受性较强，大多数细菌在液态空气（-190）或液态氧（-252）下可保存多年。高温对细菌有明显的杀伤作用，大多数无芽孢菌在100煮沸时立即死亡，而有芽孢的细菌对高热有抗力，如炭疽芽孢可耐受煮沸5-15分钟，湿热灭菌比干热效果强，因为湿热灭菌渗透性大。,2.干燥：大多数细菌的繁殖体在干燥空气中很快死亡，有些菌如结核杆菌对干燥耐力强，在干痰中保存数月后仍有传染性，干燥不能作为有效的灭菌手段，只能用于保存食物，但细菌在湿度15%、真菌在湿度5%时，均不利其生长，因此干燥的食物可保持相当一段时间而不坏。,3.射线：紫外线的波长260m时作用最强，主要作用于细菌的DNA，可以杀死细菌，但在照射后3小时再用可见光照射，则部分细菌又能恢复其活力，这种现象称为光复活作用。,4.电离射线：电离射线可损伤细胞的DNA，使细菌死亡，射线穿透力强，在几秒钟内就能灭菌；射线穿透力比、射线都强，但对细菌作用弱，消毒需要的时间长；射线穿透力弱，有杀菌和抑菌作用。5.有机酸、醇、肥皂等也可使一些细菌不生长或溶解。,细菌的人工培养,1人工培养的意义（1）传染病的诊断与治疗（2）生物制品的制备（3）细菌的鉴定与研究2培养基是由适合于细菌生存的各种营养物质配制而成的营养基质。按用途可分为基础培养基、营养培养基、鉴别培养基、选择培养基和厌氧培养基等。按物理性状可分为液体、固体和半固体培养基。在液体培养基中加入一定量的凝固剂（多为琼脂）即成为固体或半固体培养基。,常用的细菌培养基牛肉膏琼脂牛肉膏0.3克，蛋白胨1.0克，氯化钠0.5克，琼脂1.5克。在烧杯内加水100毫升，放入牛肉膏、蛋白胨和氯化钠，放在火上加热。待烧杯内各组分溶解后，加入琼脂，不断搅拌以免粘底。等琼脂完全溶解后补足失水，用10%盐酸或10%的氢氧化钠调整pH值到7.27.6,分装在各个试管里，加棉花塞，用高压