细菌的形态与结构

医学细菌,细菌的形态与结构,一、细菌的典型形态二、细菌非典型形态三、细菌的形态学观察,细菌的形态与观察,1、球菌2、杆菌3、螺菌4、其他形态菌（不规则菌）,细菌的典型形态,球菌,不规则菌,杆菌,球菌,双球菌链球菌四联球菌八叠球菌葡萄球菌,双球菌,四联球菌,八叠球菌,葡萄球菌,链球菌,杆菌,球杆菌链杆菌梭杆菌棒状杆菌分枝杆菌双歧杆菌,球杆菌,棒状杆菌,杆菌,球杆菌,棒状杆菌,链杆菌,分枝杆菌,螺菌,弧菌螺菌螺杆菌弯曲菌,弧菌,螺菌,弯曲菌,螺杆菌,弧菌,螺杆菌,其他形状菌,支原体立克次体衣原体螺旋体放线菌,支原体,衣原体,立克次体,螺旋体,放线菌,细菌非典型形态,1、L型菌2、生物膜细菌3、芽胞,细菌在不利生长环境或老龄时呈现的不规则多型性，称为L型。可表现为梨状、气球状、丝状等。,L型菌,L型葡萄球菌,葡萄球菌,生物膜细菌,细菌生物膜（bacterialbiofilm）是吸附于物体表面的细菌所形成的高度组织化的多细胞结构群体。,细菌生物膜,细菌生物膜,芽胞,处于恶劣生长环境下，细菌的休眠状态，具有极强的抵抗力,芽胞的结构,芽胞,破伤风梭菌,炭疽芽胞杆菌,芽胞的形成过程,芽胞的分类学意义,细菌的形态学观察,镜检1、光镜：2、电镜：染色1、染料：2、染色方法：3、革兰染色：,革兰染色法示意,革兰染色阳性球菌,革兰染色阴性杆菌,细菌的结构,一、细胞壁二、细胞膜三、细胞质四、核质,细胞壁,1、细菌细胞壁的生物学意义2、革兰阳性菌的细胞壁组成3、革兰阴性菌的细胞壁组成4、荚膜,细胞壁的生物学意义,维持形态、提供屏障参与细胞内外物质交换构成菌体抗原,革兰阳性菌的细胞壁,细胞膜,细胞质,磷壁酸,肽聚糖,侧肽链,五肽交联桥,金黄色葡萄球菌肽聚糖,聚糖骨架,青霉素作用点,溶菌酶作用点,肽聚糖,革兰阴性菌的细胞壁,脂多糖,细胞质,细胞膜,脂蛋白,外膜,外膜蛋白,周浆间隙,大肠杆菌肽聚糖,聚糖骨架,侧肽链,特异多糖,核心多糖,脂质A,脂多糖结构,革兰阳性菌与阴性菌细胞壁的比较,细胞壁G+菌G菌质地坚韧疏松厚度20-80nm10-15nm肽聚糖层数15-501-2肽聚糖含量50-80%（干重）5-20%（干重）糖类含量约45%15-20%脂类含量1-4%11-22%磷壁酸+外膜+,革兰阳性菌与阴性菌细胞壁的比较,G+菌细胞壁,G菌细胞壁,G+菌和G-菌细胞壁比较,荚膜,形态与类型化学组成生物学意义,荚膜的形态,类型：荚膜微荚膜黏液层,荚膜的化学组成,多数：多糖少数：多肽,荚膜的生物学意义,储存水分作用黏附作用抗吞噬、消化作用构成抗原作用,细胞膜,1、细菌细胞膜的生物学意义2、细胞膜特殊结构中介体3、细菌细胞膜蛋白及附属结构,细胞膜的生物学意义,选择性通透作用呼吸作用生物合成作用分泌水解酶与致病蛋白形成中介体,细胞膜特殊结构中介体,拟线粒体作用纺锤丝样作用,细菌细胞膜蛋白与附属结构,青霉素结合蛋白蛋白分泌系统双组分信号转导系统鞭毛菌毛（性菌毛、普通菌毛）,青霉素结合蛋白,蛋白分泌系统,蛋白分泌系统（型）,蛋白分泌系统（型）,双组分信号转导系统,感受器激酶,效应调控蛋白,鞭毛,鞭毛的生物学意义鞭毛的结构鞭毛的分类学作用,鞭毛,鞭毛的生物学意义,运动器官趋化性致病性,鞭毛的结构,基础小体钩状体丝状体,钩状体,丝状体,基础小体,鞭毛的结构,鞭毛的分类学作用,单毛菌,双毛菌,周毛菌,从毛菌,菌毛,1、菌毛的生物学意义2、菌毛的类型,菌毛的生物学意义,普通菌毛：定植因子性菌毛：F质粒传递,菌毛的类型,普通菌毛,性菌毛,细胞质,1、细菌细胞质的生物学意义2、细菌细胞质组成3、质粒,细胞质的生物学意义,细菌代谢的发生场所细菌蛋白质的合成场所细菌核质外DNA储存场所,细胞质的组成,胶状物质：水、无机盐、核酸、蛋白质、脂类特殊颗粒：核糖体胞质颗粒质粒,质粒,结构：环状双链DNA（含几十至几百个基因）特征：自主性、表现性、非必须性、转移性相容性与不相容性类型：致育质粒（fertilityplasmid，F质粒）耐药质粒（resistanceplasmid，R质粒）毒力质粒（virulenceplasmid，Vi质粒）细菌素质粒代谢相关质粒,R-决定子,R质粒的构成,转座子的种类与特征,转座子携带耐药或毒素基因Tn1Tn2Tn3AP（氨苄青霉素）Tn4AP、SM（链霉素）、Su（磺胺）Tn5Km（卡那霉素）Tn6Km（卡那霉素）Tn7TMP（甲氧苄氨嘧啶）、SMTn9Cm（氯霉素）Tn10Tc（四环素）Tn551Em（红霉素）Tn971Em（红霉素）Tn1681大肠埃希菌（肠毒素基因）,核质,1、细菌核质的生物学意义2、细菌核质组成3、细菌基因组,细菌核质的生物学意义,类似真核细胞的染色体，形成细菌基因组的载体。,细菌核质的组成,60%DNA30%RNA10%蛋白质,细菌基因组,类型：单倍体DNA形式：环状双链特点：排列连续性（无内含子）操纵子结构单拷贝结构基因致病岛,细菌的增殖与培养,细菌的代谢,一、代谢途径二、能量代谢三、物质代谢,代谢途径,1、发酵2、需氧呼吸3、厌氧呼吸,能量代谢与物质代谢,1、不同能量代谢方式气体需求不同2、分解代谢产物成为生化检测依据3、合成代谢产物形成有利或有害物质,细菌的营养,一、水二、碳源三、氮源四、无机盐五、生长因子,组成细胞的组成成分提供细胞代谢的介质直接参与代谢过程降低细胞内温度维持生物大分子的天然构象,合成含氮物质提供能量,合成含碳物质及细胞结构提供能量,维持细菌的代谢、繁殖,酶或辅酶的组成成分酶的调节剂维持渗透压提供能源维持生物大分子与细胞结构的稳定性,细菌生长的营养物质,细菌的增值,一、细菌生长的条件二、细菌繁殖的方式与生长曲线,细菌的生长条件,1、营养物质2、温度3、酸碱度（pH）4、气体,细菌的繁殖方式,革兰阳性菌：染色体复制与中介体相连中介体分裂，向两端移动细胞膜内陷形成横隔细胞壁长入（肽聚糖水解酶裂解肽聚糖）革兰阴性菌：染色体复制与邻近细胞膜相连细胞膜内陷分隔染色体细胞膜沿横隔内陷细胞一分为二,细菌繁殖的生长曲线,生长速度：人工培养条件下，20min/代。（培养7小时后，可达200万）生长曲线：迟缓期（LagPhase）对数期（LogPhase）稳定期（StationaryPhase）衰亡期（DeathPhase）,小时048121620,细菌总数,活细菌数,细菌生长曲线,迟缓期,对数期,稳定期,衰亡期,迟缓期：菌体增大，代谢活跃，为细菌大量繁殖作好物质准备。对数期：细菌繁殖迅速，菌数呈几何级数增长，细菌的生物学性状典型。稳定期：随有害代谢产物的增多，细菌繁殖速度减慢，死亡数增多，细菌的生物学性状发生某些改变，芽孢，抗生素等产生。衰亡期：死亡菌数增多，超过活菌数，细菌形态显著改变，生理活动趋于停止。,细菌的人工培养,一、培养基的种类二、细菌在培养基的生长现象,细菌培养基的种类,按物理状态分类：液体培养基固体培养基半固体培养基按用途分类：基础培养基增菌培养基选择培养基鉴别培养基厌氧培养基按了解之化学成分分类：合成培养基天然培养基,液体培养基,+1.5-2.5%琼脂,固体培养基,+0.3-0.5%琼脂,半固体培养基,鉴别培养基,细菌动力鉴别,细菌生化反应鉴别,血平板,巧克力平板,MacConkey平板,X.L.D平板,Sabourand平板,Mycosel平板,选择培养基,不同细菌在MacConkey平板上形成的菌落,（选择培养基的应用）,液体培养基固体培养基半固体培养基,培养基中细菌生长现象,液体培养基上的细菌生长,浑浊生长,沉淀生长,表面生长,固体培养基上的细菌菌落,R型菌落,S型菌落,培养基上的细菌菌落类型,平板划线接种,第二次划线区,第三次划线区,培养基上的菌落分离（一）,待分离标本涂布点,第一次划线区,培养基上的菌落分离（二）,有鞭毛的细菌可沿穿刺线呈羽毛状或云雾状混浊生长,无鞭毛细菌则只能沿穿刺线呈明显的线状生长,半固体培养基,细菌的遗传与变异,细菌的变异现象,一、形态结构变异二、毒力变异三、耐药性变异,有荚膜的肺炎球菌,无荚膜的肺炎球菌,细菌形态结构变异,S型菌落,R型菌落,细菌菌落形态变异,细菌变异的机制,一、基因型变异与表型变异二、基因型变异机制三、基因转移与重组方式,细菌的基因型变异与表型变异,特点基因型变异表型变异基因结构改变有无可逆性极少常见稳定性强弱出现频率低高,基因型变异机制,1、基因突变2、基因转移与重组,基因突变的特点,随机性稀有性可逆性,基因转移与重组的方式,1、转化（transformation）2、接合（conjugation）3、转导（transduction）,转化,概念：受体菌直接摄取供体菌的游离DNA形式的遗传物质转移要点：转化获取的DNA片断较小受体菌须处于感受态（competence）DNA片断以单链形式进入受体菌,供体菌游离DNA,供体菌DNA（转化因子）,转化示意图,1928年Griffith的实验,1944年Avery的实验,肺炎链球菌IIIS,肺炎链球菌IIR,肺炎链球菌IIIS（死）,+,+,肺炎链球菌IIISDNA,接合,概念：通过性菌毛在供、受体菌间进行的遗传物质转移要点：性菌毛的形成接合性质粒半保留的转移形式高频重组菌（Hfr）F质粒,细菌的“接合”状态,染色体,染色体,质粒,F+菌,F-菌,F质粒的半保留转移,F+菌,染色体,Hfr,质粒,F+菌,F质粒转移的不同结果,F质粒,转导,概念：通过溶原性噬菌体在供、受体菌间或噬菌体与宿主间进行的遗传物质转移要点：转导的本质是源于噬菌体的装配错误普遍性转导与局限性转导溶原性转换,噬菌体的结构与类型,结构：图类型：毒性噬菌体（virulentphage）溶菌性噬菌体温和噬菌体（temperatephage）溶原性噬菌体,噬菌体(电镜图）,噬菌体结构示意图,穿入,吸附,成熟释放,生物合成,噬菌体的增殖过程,吸附,穿入,生物合成,成熟、释放,毒性噬菌体的溶菌性周期,温和噬菌体的溶源性周期,前噬菌体,温和噬菌体的溶菌性周期,第一寄主菌,转导示意图,第二寄主菌,第一寄主菌,溶原性转换示意图,第二寄主菌,细菌基因转移方式的比较,类型方式介导物主要DNA来源细胞类别接合雄性菌雌性菌性菌毛染色体、质粒原核转导第1寄主菌第2寄主菌溶原性噬菌体染色体、噬菌体原核转化游离DNA感受态菌各种DNA片断真核、原核,细菌变异的医学意义,一、形态变异与诊断二、毒力变异与致病三、耐药变异与治疗,细菌的感染与免疫,细菌感染,一、细菌的致病性二、细菌感染的临床类型三、细菌感染的传播方式,细菌的致病性,1、侵袭能力2、毒性作用3、免疫损伤作用,侵袭能力,黏附素分泌系统荚膜侵袭性酶,细菌的粘附素及粘附现象,细菌粘附素及其受体,类型产生细菌靶细胞受体菌毛粘附素I型菌毛大肠埃希菌D-甘露糖CFA/I大肠埃希菌GM-神经节苷脂P菌毛大肠埃希菌P血型糖脂菌毛淋病奈瑟菌GD1神经节苷脂非菌毛粘附素LTA金黄色葡萄球菌纤维连接蛋白LTA-M蛋白复合物A群链球菌纤维连接蛋白表面蛋白质B群链球菌N-乙酰氨基葡糖P1、P2、P3苍白密螺旋体纤维连接蛋白表面血凝素衣原体N-乙酰氨基葡糖P1蛋白肺炎支原体唾液酸,细菌的侵袭性物质及侵袭作用,毒性作用,外毒素内毒素,毒素类型及特点,外毒素：分泌性致病物质具有酶活性的毒性蛋白内毒素：非分泌性致病物质多表现为溶细胞活性,延长因子1,延长因子2,延长因子1,延长因子2,白喉毒素A亚单位,免疫损伤作用,脂多糖金葡菌休克综合征毒素,特异多糖,核心多糖,脂质A,脂多糖结构,脂多糖,激活巨噬细胞,激活补体,激活凝血因子,IL-1,TNF,C3a,C5a,血浆凝血系统,发热,发热,氧化氮,降血压,降血压,水肿,趋化作用,降血压,弥漫性血管内凝血（DIC）,脂多糖的作用机制,局部感染全身感染毒血症脓毒血症败血症菌血症,细菌感染的临床类型,毒血症(toxemia)细菌外毒素经血液播散至特定靶组织、器官所出现的特征性中毒症状。脓毒血症(pyemia)化脓性细菌经血液播散至其他组织、器官，产生新化脓病灶的症状。败血症(septicemia)致病菌在血液中繁殖后，产生大量毒素所出现的全身中毒症状。菌血症(bacteremia)致病菌在局部病灶中繁殖，释放入血所出现的症状,细菌全身感染类型,细菌感染的传播方式,1、垂直传播：产道2、水平传播：呼吸道消化道（粪口）媒介皮肤性接触,抗细菌免疫,一、针对胞外菌感染的免疫机制二、针对胞内菌感染的免疫机制,针对胞外菌感染的免疫机制,1、固有免疫吞噬、补体、体液杀菌因子2、适应性免疫抗体,针对胞内菌感染的免疫机制,1、固有免疫NK细胞2、适应性免疫CD4+T细胞,医学细菌感染的检测,病原学检测,一、形态学检查二、细菌生化反应三、药物敏感试验,免疫学检测,一