菌的形态与结构

第一篇 微生物的基本知识,第一章 细菌第二章 病毒第三章 其他微生物第四章 微生物与外界关系第五章 病原微生物与传染,第一章 细菌,细菌(bacterium)是属原核生物界(prokaryotae)的 一种单细胞微生物。细菌的形态和结构细菌的生理 细菌的人工培养 细菌病的实验室诊断方法,第一节 细菌和结构,细菌的形态和大小基本结构与功能特殊结构与功能细菌染色方法（形态结构观察）细菌在一定的外界环境条件下具有恒定的形态结构和生理生化特性，可用以细菌的鉴定，疾病的诊断等方面的研究,一.细菌的形态和大小,不同细菌的形态可以说是千差万别，丰富多彩，但就单个有机体而言，其基本形态可分为球状、杆状与螺旋状三种。,细菌的大小,细菌大小的测定：(1)测量： 测微尺(2)长度单位：微米(m)(3)表示： 球菌：直径 杆菌： 宽长 螺菌： 宽、长、螺距,细菌的大小,通常球菌直径：0.2 1.5 m， 杆菌:长1 5 m, 宽0.5 1 m。例如：大肠杆菌：平均长度：2 m ； 宽度0.5m 1500个大肠杆菌头尾相接等于3mm;由于菌种不同，细菌的大小存在很大的差异；对于同一个菌种，细胞的大小也常随着菌龄变化。细菌的大小是以生长在培养基中的青壮龄培养物为标准的,细菌的大小,细菌的形态,球菌 杆菌 螺旋菌,（1）球菌,菌体呈球形或近似球形,以典型的二分裂殖方式繁殖,分裂后产生的新细胞常保持一定的空间排列方式.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,可将球菌分为以下几种:单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌、葡萄球菌等。,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，以四 个球菌排呈方形，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。,单球菌,(1)单球菌 分裂后的细胞分散而单独存在的球菌.如尿素微球菌(Micrococcus ureae),双球菌,(2)双球菌 分裂后两个球菌成对排列的为双球菌. 如肺炎双球菌,球菌(coccus),脑膜炎奈瑟菌,双球菌(diplococcus),链球菌,(3)链球菌 分裂是沿一个平面进行，分裂后细胞排列成链状.如乳链球菌,链球菌(streptococcus),球菌(coccus),四联球菌,(4)四联球菌 分裂是沿两个相垂直的平面进行，分裂，分裂后每四个细胞在一起呈田字形. 如四联微球菌,球菌(coccus),四联球菌(tetrad),八叠球菌,(5)八叠球菌 按三个互相垂直的平面进行分裂后，每八个球菌在一起成立方体形. 如藤黄八叠球菌,球菌(coccus),八叠球菌(sarcina),葡萄球菌,(6)葡萄球菌 分裂面不规则，多个球菌聚在一起，像一串串葡萄。 如金黄色葡萄球菌,葡萄球菌,球菌(coccus),葡萄球菌(streptococcus),（）杆菌,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。杆菌的形态：短杆状、长杆状、棒杆状、梭状、梭杆状、分枝状、竹节状等；按杆菌细胞的排列方式则有链状、栅状、“八”字状以及有鞘衣的丝状等。,杆菌(bacillus),不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致。,杆菌,棒状杆菌,球杆菌,乳酸杆菌,（）螺旋菌,螺旋状的细菌称为螺旋菌。弧菌：螺旋不满一圈，菌体呈弧形或逗号形 例：霍乱弧菌、逗号弧菌螺旋菌：螺旋满26环，螺旋状 例：干酪螺菌,螺形菌(spiral bacterium),螺旋菌,弧状菌,细菌的异常形态,结核杆菌的正常形态,结核杆菌的异常形态,细菌特殊形态,柄细菌、肾形菌、臂微菌、网格硫细菌、贝日阿托氏菌(丝状)、具有子实体的粘细菌等是特殊形态的细菌。,二.细菌的基本结构,细胞壁细胞膜 细胞浆核质,基本结构,细胞壁,细胞壁是位于菌体的最外层，内侧紧贴细胞膜的一层无色透明，坚韧而有弹性的结构。细胞壁约占细胞干重的10%25%。（1）细胞壁的功能保护细胞免受外力损伤,维持菌体外形与胞膜一起完成细胞内外物质交换与细菌的抗原性致病性和对噬菌体的敏感性密切相关。,细胞壁的化学组成,化学组成复杂，包括：糖肽（肽聚糖）、磷壁酸、脂多糖、脂质、蛋白质,革兰氏阳性菌细胞壁,主要由肽聚糖和磷壁酸组成,磷壁酸：占40%。G+菌所特有,其主链由数十个磷酸甘油或磷酸核糖醇组成,有的还有由DAla和还原糖组成的侧链。,肽聚糖:占3070% ,不同菌种中肽聚糖(肽链)组分不同。,革兰氏阴性菌细胞壁,分内壁层和外壁层。,内壁层：紧贴胞膜,仅由12层肽聚糖分子构成,占细胞壁干重5 10%,无磷壁酸。,外壁层：位于肽聚糖层的外部。 脂多糖; 脂蛋白、 包括: 蛋白质层: 基质蛋白、 外壁蛋白; 磷脂.,细菌细胞壁的化学组成：,革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌细胞壁成分比较,青霉素的作用,作用于肽聚糖肽桥的联结，即抑制肽聚糖的合成，故仅对生长着的菌有效，主要是G+菌。,2、细胞膜细胞膜是紧贴细胞壁内侧包围细胞质的一层柔软、富有弹性的半透明薄膜。 细胞膜的化学组成,蛋白质主要包括 磷脂 糖类 少量核酸,细胞膜的结构1972年Singer和Nicolson提出的细胞膜液态镶嵌模型。,认为：膜是由球形蛋白与磷脂按照二维排列方式构成的流体镶嵌式，流动的脂类双分子层构成了膜的连续体，而蛋白质象孤岛一样无规则地漂流在磷脂类的海洋当中。,细胞膜液态镶嵌模型,细胞膜的功能,细胞内外物质交换和运送。在原核微生物中,参与生物氧化和能量产生。是鞭毛着生的位点。,3.细胞质细胞质：是在细胞膜内除核区以外的细胞物质。细胞质是无色、透明、粘稠状物质。主要成分为水，蛋白质，核酸，脂类、少量糖和无机盐。,细胞质功能：细胞质中含有丰富的酶系，是营养物质合成、转化、代谢的场所。,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。,细胞浆 (cytoplasm),4. 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DNA：长度：一般为：13mm功能：负载遗传信息。,核质,三.细菌的特殊结构,鞭毛菌毛荚膜芽孢,1.荚膜,某些细菌细胞壁外的一层粘液性物质。,荚膜的组成：因种而异，除水外，主要是多糖（包括同型多糖和异型多糖），此外还有多肽，蛋白质，糖蛋白等。荚膜的生理功能：保护细胞，抗干燥。荚膜可以抵御外界细胞对菌体的吞噬作用。荚膜具有抗原性。与致病力有关。,2.鞭毛,鞭毛：某些细菌表面由细胞内生出的细长、波曲、毛发状的结构。鞭毛具有运动功能，一般认为鞭毛靠鞭毛丝旋转而动，它们是细菌的“运动器官”。鞭毛的长度：一般为1520 m，最长可达70 m 。鞭毛的直径：为0.010.02 m. 不同细菌的鞭毛数目和着生位置不同，鞭毛数目一般一至数十条。可分为单毛菌、从毛菌、周毛菌,鞭毛的着生方式：,周生,鞭毛的化学组成：主要由鞭毛蛋白构成，还含有少量的多糖、脂类和核酸等。鞭毛起源于细胞质膜内侧的基粒。细胞质区内有一个颗粒状小体，此小体为基粒，鞭毛自基粒长出穿过细胞壁延伸到细胞外部。,鞭毛是运动器官。鞭毛有抗原性。,鞭毛的功能,3.纤毛（或菌毛、伞毛）某些革兰氏阴性菌菌体表面存在的短而多的毛发样附属物。纤毛比鞭毛更短、更细，且又直又硬。数量很多，不具有运动功能，但与菌的致病性吸附等有关。,菌毛在普通光学显微镜下看不到，必须用电子显微镜观察。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。,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,（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,4.芽胞,概念：某些菌生长到一定阶段，细胞内形成一个圆形、椭圆形或卵圆形的内生孢子，是对不良环境有较强抵抗力的休眠体。,芽胞：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。,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)。,芽胞的形成与发芽,芽胞的大小、形状、位置等随菌种而异，有重要的鉴别意义。,细菌芽孢的各种类型,芽孢的特性,芽孢的特性:具有很强的抗热、抗干燥、抗辐射、抗化学药物能力。 含水量低、壁厚而致密，通透性差,不易着色。新陈代谢几乎停止，处于休眠状态。一个芽孢萌发产生一个个体。,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。,芽胞的功能,四.细菌的形态和结构观察方法,显微镜放大法细菌形体微小，肉眼不能直接看到，必须借助显微镜（普通光学显微镜、电子显微镜）放大后才能观察。染色法细菌体小半透明，经染色后才能观察较清楚。,普通光学显微镜的分辨率为0.25um。一般细菌都大于0.25um，故可用普通光学显微镜观察。,普通光学显微镜(light microscope),1显微镜放大法,电子显微镜的分辨率为1nm。不仅能看清细菌的外形，内部超微结构可一览无余。,电子显微镜(electron microscope),显微镜放大法,透射电镜,扫描电镜,2染色方法,单染色法：只用一种染色液复染色法：用两种或两种以上的染色液 1.