第一节细菌的形态与结构

第一章 细菌,第一节 细菌的形态与结构第二节 细菌的营养与繁殖第三节 细菌的新陈代谢第四节 细菌的致病性第五节 细菌的控制第六节 细菌的遗传和变异,第一节 细菌的形态与结构,细菌(bacterium)的概念,是具有细胞壁的一类单细胞原核细胞型微生物；形体微小、结构简单；有DNA和RNA；二裂法繁殖；在适宜条件下有相对稳定的形态和结构。,一、细菌的大小,细菌的测量单位：微米(m)常见的畜禽病原菌多在几个微米之间。,细菌的大小，以生长在适宜温度和培养基条件下的年青培养物为标准. （大小是相对稳定，而且具有种的特征）,二、细菌的形态,细菌的形态,球 菌,杆 菌,螺形菌,形态图片,另外：衰老型,衰老型或退化型：细菌在老龄培养物或环境发生改变(如不适宜的环境或化学药品的作用)，会出现形状不正常的个体。 多形性：由于环境条件改变而引起细菌形态的变化当重新处于正常的培养环境中，可以恢复正常形状。,三、细菌的结构,细菌虽小，但其构造亦颇复杂;细菌的结构对其生存，致病性和免疫性等均有一定作用,基本结构,特殊构造,细菌基本的生命活动过程中所必需；细胞壁、细胞膜、细胞质、核质、核糖体、质粒、间体和内含物等,与基本的生命活动没有多大关系；如：荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞等。并不是所有的细菌都有这些特殊结构,细菌结构示意图,1、基本结构,（1）细胞壁(Cell wall) 在细菌细胞的外层，是一层无色透明、坚韧而具一定弹性的网状结构，可承受细胞内强大的渗透压而不被破坏。, 革兰氏染色,由于各种细菌细胞壁所含成分不一样，1884年丹麦医生(Christian Gram)发明了一种染色方法，我们称之为革兰氏染色法。据革兰氏染色反应不同，可以把细菌分为两大类:革兰氏阳性菌 G+革兰氏阴性菌 G-,初 染：草酸铵结晶紫溶液染色1-3 min，水洗;媒 染：革兰氏碘液1min，水洗;脱 色：95酒精，脱色时间根据涂抹面的厚度灵活掌握，多在15-30s之间，水洗;复 染：沙黄水溶液染色1min，水洗;吸干或自然干燥;镜 检：G菌呈蓝紫色， G菌为红色。,“肽聚糖”(Peptidoglycan),又称“粘肽”(Mucopetide)。G+菌的细胞壁支架经四肽侧链和五肽桥形成多层坚固致密的三维立体网状结构G-菌的细胞壁支架经相邻的四肽侧链相连, 形成二维平面结构,没有五肽交联桥，且交联率低，结构疏松。, 细胞壁主要成分,溶菌酶能切断N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸的-1.4糖苷键,破坏肽聚糖支架,引起细菌裂解。,青霉素和头孢菌素能与细菌竞争合成胞壁所需的转肽酶，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细胞壁，从而导致细菌死亡。,凡能破坏肽聚糖结构或抑制其合成的物质，都能损伤细胞壁而使细菌变形或杀伤细菌例如：,除肽聚糖这一基本成分以外， G菌和 G菌还各有其特殊的成分。, G菌细胞壁特殊组份,细胞壁较厚，肽聚糖丰富，有1550层。 磷壁酸G菌表面抗原；调节离子通过粘肽层；与某些酶的活性有关；某些细菌的磷壁酸与粘附功能有关., G菌细胞壁特殊组份,细胞壁较薄，肽聚糖12层。G菌的特有成分（外膜）： 脂蛋白 脂质双层 脂多糖（简称LPS）,外膜(外壁层）： 位于肽聚糖层的外部。 脂多糖 脂蛋白 脂质双层,内壁层（周质间隙）：紧贴胞膜,仅由12层肽聚糖分子构成。,微孔蛋白,磷脂,微孔蛋白, G菌与G菌细胞壁的比较,G+ 菌与G- 菌的差别, 细胞壁的功能,维 持：维持细菌的固有形态保 护：免受外界渗透压和有害物质的损害屏 障：它具有相对通透性，对物质的进出，起着选择性分子筛的屏障作用。抗原性：带有多种抗原决定簇，特异性抗原与细菌的血清型分类有关与细菌某些染色反应和药物敏感性有关某些成分与致病有关，如：,链球菌膜磷壁酸 抗吞噬作用,金黄色葡萄球菌A蛋白 抗吞噬等作用,革兰阴性菌脂多糖 多种生物学效应, 缺陷型细菌,L型细菌：是指细菌自发或经诱导剂处理后形成的具有遗传稳定性的细胞壁缺陷菌株。具有多形态，且能通过细菌滤器，生长缓慢，具有一定的致病性。原生质体：指完全除去了细胞壁，只剩下胞浆膜包围的原生质的个体。这类细菌能生长，但不能繁殖。（如G菌失去细胞壁后易形成原生质体）原生质球：指除去了细胞壁的硬质粘肽成分，而保留细胞壁的其他成分，形成一个疏松的有“外套”的菌体。这类细菌能有限的生长和增大体积，也不能繁殖。 （如G-菌失去肽聚糖后易形成圆质体）,4) 支原体：自然界长期进化中形成。,临床分离葡萄球菌L型,葡萄球菌L型回复后,细菌L型菌落,电镜照片,（2）细胞膜(Cell membrane),位于细胞壁内侧，包绕在细菌胞浆外的具有弹性的半渗透性脂质双层生物膜。主要由磷脂及蛋白质构成，不含胆固醇（区别于真核细胞膜）,通过用高渗溶液处理细菌，胞浆膜能与细胞浆一起收缩，与细胞壁分离。,细菌胞浆膜（质壁分离）1细胞壁 2胞浆膜, 细胞膜的功能：选择性通透作用，与细胞壁共同完成内外物质交换。膜上有多种呼吸酶，参与细胞的呼吸过程。膜上有多种合成酶，参与生物合成过程。,细菌细胞膜可以形成特有的结构。,中介体(Mesosome)：细胞膜向胞浆凹陷折叠成的囊状物，也称为间体。与细菌的分裂、呼吸、胞壁合成和芽胞形成有关.多见于G+细菌胞膜周围间隙(Periplasmic space) ：指在G-菌的细胞膜与细胞壁之间的空间 。此处存在多种酶类(主要是水解酶)，与营养物质的分解、吸收和运转有关。,细菌的胞膜周围间隙1胞浆膜 2胞膜周围间隙 3细胞壁,（3）细胞质(Cytoplasm),它是细胞膜包裹的除去核质以外的胶状物。含有多种酶系统，是营养物质代谢以及合成核酸和蛋白质的场所。细胞质内含有许多重要结构，常见有：,质粒是染色体外的遗传物质，为双股环状DNA，能独立复制。分子量比染色体小，可携带某些遗传信息。 例如：耐药因子、细菌素及性菌毛的基因。可通过接合、转导作用等将有关性状传递给另一细菌。,质粒(Plasmid),核糖体(Ribosome),由1/3蛋白质和2/3RNA组成，是合成蛋白质的场所。,胞质颗粒(Cytoplasma granula),大多数为营养贮藏物，根据其形态和位置，可以鉴别细菌。,（4）核质,细菌为原核细胞，其遗传物质处于细胞浆中，相对集中在一个区域，无核膜、核仁和有丝分裂器。是细菌遗传变异的物质基础，决定细菌的遗传特性。,细菌的核体,2、特殊构造,（1）荚膜（2）鞭毛（3）菌毛（4）芽胞,与基本的生命活动没有多大关系,（1）荚 膜（Capsule）,一部分细菌在其生活过程中,可在细胞壁的外面产生一种粘液样的物质，包围整个菌体，厚度通常200nm以上，称为荚膜.通过特殊染色法可看见。微荚膜：细菌外周的一薄层荚膜样物质，厚度在200nm以下.,抗吞噬作用：与细菌的毒力有关抗干燥作用：保护细菌免受干燥和其他有害环境因素的影响储存养料：也常是营养物质的贮藏所和废物排除的地方黏附作用荚膜具有抗原性，称为K抗原。,荚膜的功能：,肺炎链球菌, 在某些细菌菌体上具有细长而弯曲的丝状物，多长于菌体若干倍，称为鞭毛。 鞭毛的功能：细菌的运动器官。鉴别细菌：具有抗原性，常称为鞭毛抗原或H抗原。与细菌的致病性有关,（2）鞭 毛 Flagellum,半固体穿刺培养,1：有动力2：无动力, 鞭毛菌分类根据鞭毛在菌体上的排列，可以将细菌分为：,一些G菌和少数G菌，菌体上生有一种比鞭毛数量多、更为纤细、短而直的丝状物，也称为纤毛。在电镜下才能看到。菌毛与运动力无关。,（3）菌 毛 Pilus或Fimbria,普通菌毛：较纤细较短，数量较多，每菌可有100500条，能使细菌黏附于动、植物细胞上，与致病性有关。性菌毛：又叫F菌毛，仅见于少数G菌；比普通菌毛粗、长略弯曲，数量较少，一般14根。是供体细菌向受体细菌传递质粒等遗传物质的通道。, 根据形态和功能不同分为：,接合作用, 某些细菌（多G菌）一定条件下胞质脱水，在菌体内形成一个圆形、椭圆形的折光性强的特殊结构. 芽孢不是细菌的繁殖器官，而是抵御外界不良环境、保存生命的一种休眠状态。抵抗力强大杀灭芽孢是灭菌彻底的指标。,（4）芽 胞 Spore, 芽胞形状、大小和位置随菌种而异，有助于细菌的鉴别：中央芽胞大于菌体，芽胞体即呈梭状（纺锤状）；在偏端形成，呈汤匙状；在末端形成，则是鼓槌状。,四、细菌形态的检查方法,细菌的形态学检查是指利用显微镜对细菌的大小、形态和排列、运动性、染色性及结构等方面进行观察和分析。,（一）不染色标本的检查法,它是将细菌直接在光学显微镜或暗视野显微镜下对活菌直接进行检查，可观察细菌的运动特性。常用的方法有压滴法、悬滴法和暗视野镜检法,普通光学显微镜(light microscope),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。,电子显微镜(electron microscope),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。,透射电镜,扫描电镜,（二）染色标本的检测法,染色标本检查法是指根据经验的方法和目的选择适宜的染料使菌体着色，加强菌体与视野背景的反差，观察细菌形态和结构的一种方法。在一般的生理条件下，细菌菌体都带负电，从而更易与带正电荷的碱性染（结晶紫、美蓝、亚甲蓝等）相结合。,根据染色过程中所用染料种类的多少分为单染色法和复染色法：,复染色法,单染色法： 美蓝染色,特殊染色法（荚膜、芽孢、鞭毛等）,革兰氏染色,抗酸染色法,（2）革兰氏染色,染色法,（1）美兰染色：,（3）抗酸染色,原理：细菌菌体蛋白质的pI多在2.05.0，而环境的pH在7.0左右；此时，细菌带负电荷，极易与碱性美蓝染料结合呈蓝色。方法：在已干燥固定好的抹片上，滴加适量的美蓝染色液，经1-2 min，水洗，干燥(可用吸水纸吸干，或自然干燥，但不能烤干)，镜检。菌体染成蓝色。,（2）革兰氏染色：,染色法,（1）美兰染色,（3）抗酸染色,原理：一般认为与细菌细胞壁的结构和成分有关。G-菌细胞壁的含较多脂类，当以95酒精脱色时,脂类被溶去，使细胞壁孔隙变大，尽管95酒精处理能使肽聚糖孔隙缩小，但因肽聚糖含量较少，细胞壁缩小有限，故能让结晶紫与碘形成的紫色染料复合物被95酒精洗脱出细胞壁之外，而被后来红色的复染剂染成红色。而G+菌细胞壁所含脂类少，肽聚糖多，经95酒精脱色时其细胞壁孔隙缩小到不易让结晶紫与碘形成的紫色染料复合物洗出细胞壁外，而被染成紫色。,（2）革兰氏染色：,染色法,（1）美兰染色,（3）抗酸染色,初 染：结晶紫溶液染色1-3 min，水洗;媒 染：革兰氏碘液1min，水洗;脱 色：95酒精，脱色时间根据涂抹面的厚度灵活掌握,多在15-30s之间，水洗;复 染：沙黄或复红溶液染色1min，水洗;吸干或自然干燥;镜 检：G菌呈蓝紫色， G菌为红色。,（2）革兰氏染色,染色法,（1）美兰染色,（3）抗酸染色：,原理：抗酸菌类一般不易着色，需用强浓染液加温或延长时间才能着色，但一旦着色后即使用强