第一章 细菌的形态与结构

东北农业大学,第一篇 细菌学,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,一、细菌的形态与大小二、细菌的结构三、细菌形态学检查,第一章 细菌的形态与结构,细菌形态：球状、杆状、螺旋状。,一、细菌形态与大小,细菌球菌（coccus）形态,根据分裂方向及相互间连接方式又分为单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌、葡萄球菌等。是分类的一个依据。,肺炎球菌,链球菌,病原性球菌，又称化脓性球菌，主要引起化脓性炎症,细菌杆菌（bacillus）形态,铜绿假单胞菌（绿脓杆菌）,蜡状芽孢杆菌,细菌杆菌（bacillus）形态,梭状芽孢杆菌,破伤风梭菌,多种形态的杆菌,棒状杆菌,双歧杆菌,分枝杆菌,细菌螺旋菌（spirilla）形态,弧菌（vibrio)：螺旋周数不足一圈细菌螺菌（spirillum)：26圈小型、坚硬的螺旋状细菌螺旋体（spirochaeta)：螺旋周数超6周，体长柔软,弧菌鞭毛偏端生，螺菌鞭毛两端生,细菌螺旋菌（spirilla）形态,梅毒密螺旋体,霍乱弧菌,迂回螺菌,细菌异常形态,环境条件变化：培养时间过长，细胞衰老、营养缺乏、代谢物积累等物理化学因子刺激，阻碍细胞正常发育等可造成细胞异常形态产生。,细菌细胞构造模式图,二、细菌的结构,基本结构：CW、CM 、CP 、核质特殊结构：鞭毛、菌毛、芽孢、荚膜等1.细胞壁（cell wall）： 作用：1）维持外形，提高机械强度 2）屏障作用，防止药物渗入3）抗原性、对抗生素和噬菌体的敏感性4）致病作用,革兰氏染色与CW,细菌细胞结构CW,丹麦医生C.Gram（革兰）于1884年发明的一种鉴别不同类型细菌的染色方法。,细菌细胞结构CW,革兰氏染色与CW,1、初染：碱性染料结晶紫初染,2、媒染：加碘液。提高染料和细胞间的相互作用 使二者结合得更牢固。,3、脱色：酒精或丙酮。脱色后将结晶紫保留在细胞内的为革兰氏阳性细菌，而阴性细菌的结晶紫被洗掉，细胞呈无色。,4、复染：用一种与结晶紫具有不同颜色的碱性染料对涂片进行复染。沙黄使原来无色的革兰氏阴性细菌最后呈现桃红到红色，而革兰氏阳性细菌继续保持深紫色,细胞壁( Cell Wall),用革兰染色法可将细菌分为两大类，即革兰阳性菌和革兰阴性菌,肽聚糖（peptidoglycan） 革兰阳性菌 聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥 三维立体结构，坚固 1550层革兰阴性菌 聚糖骨架、四肽侧链 二维平面结构，疏松 12层,N-乙酰葡糖胺,N-乙酰胞壁酸,1，4糖苷键,共有组分,溶菌酶作用位点,青霉素作用位点,特殊组分,革兰阳性菌磷壁酸(teichoic acid) 磷壁醛酸特殊蛋白： A蛋白、M蛋白,Wall teichoic acid,(LTA),革兰阴性菌外膜（outer membrane）脂蛋白脂质双层脂多糖LPS,脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）,（1）脂质A（lipid A） 为一种糖磷脂，由D-氨基葡萄糖双糖组成的基本骨架，不同细菌骨架一致。内毒素毒性与生物学活性成分 无种属特异性（2）核心多糖（core polysaccharide）位于脂质A的外层有属特异性，同一属细菌相同 （3）特异多糖（specific polysaccharide）最外层，由数个至数十个低聚糖（35个单糖）重复单位所构成的多糖链。是革兰阴性菌的菌体抗原（O抗原），具有种特异性 缺失，细菌变为粗糙型,脂质双层： 类似于细胞膜结构，双层内镶嵌着多种蛋白质称为外膜蛋白 外膜蛋白脂蛋白（lipoprotein）共价键使外膜层牢固连接在肽聚糖内壁层。孔蛋白：36000蛋白亚基构成的三聚体，中间1nm孔，控制抗生素进出。已知非特异孔蛋白（任何亲水分子进出）和特异孔蛋白（几种特异物质进出）,细菌细胞结构 G CW,细菌细胞结构 G CW,孔蛋白（porins）对进入外膜层的物质进行选择。,脂蛋白,周质空间外膜和CM之间，1215nm厚，胶状。,细菌细胞结构 G CW,周质空间,含许多周质蛋白如：水解酶、合成酶、运送物质的结合蛋白、受体蛋白（与细胞趋化性有关）。,革兰阳性菌,革兰阴性菌,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,细菌细胞结构 特殊细菌CW,某些G的分枝杆菌和诺卡氏菌：细胞壁含有大量霉菌酸（Mycolic acid一种枝链羟基脂质） 与感染能力有关； 简单染色很难使其着色,抗酸性染色 ：1）细胞与碱性复红和苯酚的混合液一起加热； 2） 酸性酒精脱色； 3）美蓝复染；阳性为红色，阴性为蓝色,细菌细胞结构 特殊细菌CW,用抗酸性染色对宿主体内的麻风及结核分枝杆菌病原体进行检测,2.细胞壁缺陷菌（L型菌）,细菌细胞壁的肽聚糖结构受到理化或生物因素的直接破坏或合成被抑制，这种细胞壁受损的细菌在高渗环境下仍可存活者称为细菌细胞壁缺陷型。,形成条件：溶菌酶、青霉素、胆汁、溶葡萄球菌素、抗体、补体等,与医学的关系： 致病性，常引起慢性和反复发作的感染, 常规细菌检查阴性,大肠杆菌、变形杆菌、葡萄球菌、链球菌、分枝杆菌和霍乱弧菌等20多种细菌中均有发现，被认为可能与针对细胞壁的抗菌治疗有关。,生物学特性：形态大小不一，多形性、革兰阴性、高渗培养、生长缓慢、荷包蛋样菌落、可回复,3.细胞膜（cell membrane）,或称胞质膜（cytoplasmic membrane），细胞壁内侧，包绕细胞质结构：磷脂、蛋白质 不含胆固醇,功能: 物质转运; 呼吸作用 合成作用; 参与细菌分裂,中介体（mesosome）是部分细胞膜内陷、折叠、卷曲形成的囊状物，多见于革兰阳性细菌功能：与分裂有关；类似真核细胞线粒体。,4.细胞质（cytoplasm）,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。核糖体（ribosome）RNA和蛋白质 沉降系数 70s 50s+30s（真核80s 60s+40s）,质粒（plasmid）:细菌染色体外的双链环状DNA,带有遗传信息，能自我复制,控制细菌某些特定的遗传性状,2）胞质颗粒（cytoplasmic granule）,功能：细菌储存营养物质。如：白喉杆菌 的异染颗粒，成分为RNA，多偏磷 酸盐 。,核质（nuclear material）,原核细胞，不具成形的核。遗传物质称为核质或拟核（nucleoid），无核膜、核仁和有丝分裂器；因其功能与真核细胞的染色体相似，决定细菌的遗传变异，亦称细菌的染色体（chromosome）一般为单倍体，是一个共价闭合环状双链DNA 分子大肠埃希菌核质分子量约310 9Dal ，长度1.1mm，4.710 6 碱基，约30005000个基因,核质（nuclear material）,1.荚膜（capsule）,某些细菌细胞壁外包绕一层粘液样物质；普通染色不易着色，光镜下可见透明环。负染（墨汁）化学组成： 多数细菌：多糖 少数细菌：多肽（炭疽杆菌）、透明质酸（链球菌）,细菌的特殊结构,荚膜的形成,营养丰富的培养基（含糖、血清）有荚膜菌形成粘液型（M）、光滑型（S）菌落失去荚膜后菌落变为粗糙型（R）,荚膜功能,抗吞噬作用：是病原菌的重要毒力因子抗杀菌物质损伤：如溶酶体、补体粘附作用：与致病性有关；形成生物膜,2.鞭毛（flagellum）,伸出菌体外的细长而弯曲的丝状物。染色特性：鞭毛染色法,鞭毛种类,单毛菌,双毛菌,丛毛菌,周毛菌,结构从细胞膜长出，游离于胞外,鞭毛功能,细菌的运动器官某些细菌鞭毛与致病有关鞭毛蛋白有抗原性：H抗原,3.菌毛（pilus）,许多G菌和少数G菌菌体表面存在着一种直的比鞭毛更细、更短的丝状物 与运动无关,菌毛的种类和功能,普通菌毛 遍布细胞表面，每菌可达数百根，短而直，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pilus（F菌毛）由F质粒编码 每菌14根，比普通菌毛长而粗，接合，毒力、耐药性等性状遗传物质的传递。,普通菌毛,性菌毛,4.芽胞（spore）,某些革兰阳性细菌在一定环境条件下，胞质脱水浓缩，在菌体内部形成一个圆形或卵圆形的小体，是细菌的休眠形式，称为芽胞。,芽胞杆菌属、梭菌属,芽胞的形态,芽胞的大小、形状、位置等随菌种而异，有重要的鉴别价值,芽胞特点,保存有细菌全部生命活性。是细菌的休眠状态，具有很强的抗高温、抗干燥、抗化学消毒剂和抗射线能力。芽胞可发芽，形成新的菌体：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，芽胞不是细菌的繁殖方式。芽胞是灭菌指标。,第三节细菌形态与结构检查法,普通光学显微镜（light microscope） 电子显微镜（electron microscope） 暗视野显微镜（darkfield microscope）相差显微镜（phase contrast microscope）荧光显微镜（fluorescence microscope）同焦点显微镜（cofocal microscope）,放大法,革兰染色法,步骤： 涂片固定结晶紫初染碘液媒染 95%酒精脱色复红复染结果： 菌：紫色 菌：红色革兰染色法意义： 鉴别