细菌的形态与结构.ppt

第二章细菌的基本性状,温州医学院检验医学院杜季梅djm,2,内容,Part1细菌的大小与结构Part2细菌的生理Part3细菌的代谢与生化反应Part4消毒与灭菌,3,djm,什么是细菌？,细菌（bacterium）：一类体积微小、结构简单、以二分裂法繁殖（繁殖迅速）、对抗生素敏感的原核细胞型单细胞微生物。在适宜的环境条件下具有相对稳定的生物学特性。,4,一、细菌大小与形态二、细菌的结构和功能,Part1,5,第一节细菌的大小与形态,测量单位：微米(Micrometer,m;1m=1/1000mm)肉眼的最小分辩率为0.2mm,观察细菌要用光学显微镜放大几百倍到上千倍才能看到。不同种类的细菌因菌龄和环境因素的不同而有差异。,6,细菌的形态,按外形分类有球菌、杆菌、螺形菌三类,7,8,一、球菌（Coccus）,形态：圆球形、近似圆球形、矛头状或肾状。排列：按繁殖时细菌细胞分裂方向和分裂后细菌粘连程度及排列方式不同可分为：双球菌（Diplococcus）：如肺炎双球菌、脑膜炎双球菌链球菌（Streptococcus）：如溶血性链球菌四联球菌（Micrococcustetragenus)：如四联加夫基菌八迭球菌(Sarcina)：如尿素八叠球菌葡萄球菌（Staphylococcus）：如金黄色葡萄球菌,9,10,二、杆菌（Bacillus）,杆菌的大小、长短、弯度、粗细差异较大排列一般分散存在，无一定排列形式，偶有成对或链状，个别呈特殊的排列如栅栏状或V、Y、L字样。部分形态近似椭圆，称球杆菌；部分有分枝状生长趋势，称分枝杆菌；部分末端有分枝，称双歧杆菌。,11,12,三、螺形菌（Spirillarbacterium）,螺形菌菌体弯曲可分为：弧菌（Vibrio）菌体只有一个弯曲，呈弧状或逗点状。如霍乱弧菌。螺菌（Spirillum）菌体有数个弯曲。如梅毒螺旋体。,13,14,细菌的大小、形态和细菌细胞排列是细菌的重要生理特征之一。细菌在适宜的生长条件下培养818h时形态典型，在不利环境或菌龄老时常出现衰退型。观察细菌的大小和形态，应选择适宜生长条件下的对数期为宜。,15,细菌结构电镜图,16,第二节细菌的结构和功能,基本结构：一个细菌生存不可缺少的或一般细菌通常具有的结构。特殊结构：某些细菌在一定条件下所形成的特有结构称为。,17,按部位分为：附属结构：如鞭毛、菌毛、纤毛。表层结构：细胞壁、细胞膜、糖蕚（荚膜）。内部结构：细胞质、核蛋白体、核染色质、质粒、芽胞等。,18,细菌结构模式图,19,一、附属结构,（一）鞭毛(flagellum)许多细菌的菌体上有细长并呈波状弯曲的丝状物,少数为1-2根，多者达数百。这些丝状物称鞭毛。鞭毛的功能：鞭毛是细菌的运动器官。特点:长约5-20um,需借助电子显微镜观察，或经特殊染色后才能在光学显微镜下观察到。鞭毛的化学组成是蛋白质，鞭毛具有抗原性，称H抗原。,20,鞭毛用于细菌分类,根据鞭毛的数量和部位将细菌分为:单毛菌:如霍乱弧菌双毛菌:如空肠弯曲菌丛毛菌:如铜绿假单胞菌周毛菌:如伤寒沙门菌,21,22,1、鞭毛的结构,鞭毛自细胞膜长出,游离于菌细胞外（1）基础小体（2）钩状体（3）丝状体,23,24,（1）动力：运动器官。用悬滴或压滴法直接观察。（2）趋化性:往往有化学趋向性，常朝向有高浓度营养物质的方向移动，避开对其有害的环境。（3）抗原性：很强的抗原性，对某些细菌的鉴定、分型及分类具有重要意义。（4）致病性：部分细菌的鞭毛与致病性有关（5）鉴别细菌：鞭毛的数量、分布可用以,2、鞭毛的功能,25,鞭毛的检查(),26,鞭毛的检查(),返回,27,（二）菌毛,许多革兰阴性菌和少数革兰阳性菌菌体表面存在着一种比鞭毛更细、更短而直硬的丝状物，与细菌的运动无关，称为菌毛（pilus或fimbriae）。菌毛由结构蛋白亚单位菌毛蛋白（pilin）组成。菌毛蛋白具有抗原性，其编码基因位于细菌的染色体或质粒上。菌毛在普通光学显微镜下看不到，必须用电子显微镜观察。,28,菌毛可分为普通菌毛和性菌毛,普通菌毛（commonpilus）：遍布菌体表面，每个细菌可有数百根。普通菌毛具有粘附细胞的能力，与细菌的致病力有关。性菌毛（sexpilus）：仅见于少数革兰阴性菌，一个菌只有14根。性菌毛比普通菌毛长而粗。带有性菌毛的细菌称为F+菌或雄性菌，无性菌毛的为F-菌或雌性菌。当F+和F-菌相遇时，二者发生性接合，将质粒或染色体DNA通过性菌毛输入F-菌，这个过程称为接合。细菌的毒力，耐药性等性状可通过此方式传递。,29,30,二、表层结构,（一）糖蕚（glycocalyx）1、结构是围绕于细胞壁外层的黏性胶冻样物质。粘液层：糖蕚呈松散状，可溶于水，易被清除。荚膜（capsule）：细胞壁外某些细菌在其细胞壁外围绕一层较厚的粘性、胶冻状的糖蕚。,31,2、性质：糖蕚为疏水性多糖或蛋白质的多聚体，用理化方法去除后并不影响菌细胞的生命活动。凡粘液性物质牢固地与细胞壁结合，厚度0.2m，边界明显者称为荚膜（capsule）或大荚膜（macrocapsule）。厚度0.2m者称为微荚膜（microcapsule），伤寒沙门菌的Vi抗原，以及大肠埃希菌的K抗原等属之。若粘液性物质疏松地附着于菌细胞表面，边界不明显且易被洗脱者称为粘液层（slimelayer）。,32,荚膜对一般碱性染料亲和力低不易着色，普通染色只能见到菌体周围有未着色的透明圈。特殊染色法可将荚膜染成与菌体不同的颜色。荚膜的功能：抵抗宿主吞噬细胞的吞噬和消化作用，是病原菌重要的毒力因子。,33,34,3、糖蕚的功能（1）与细菌毒力有关（2）细菌的鉴定和分型（3）形成生物膜（biofilm）,35,（二）细胞壁（cellwall）,细胞壁位于菌细胞的最外层，包绕在细胞膜的周围。是一种网状结构，组成较复杂，并随不同细菌而异。功能：（1）维持细菌固有形态，保护细菌不受外界低渗环境的破坏；保护细菌免受有毒物质的损害。（2）与细胞膜共同完成胞内外的物质交换。（3）决定细菌的抗原性。（4）多种抗菌药物作用的靶点。,36,用革兰染色法(Gramsstain)可将细菌分为两大类，即革兰阳性菌和革兰阴性菌。两类细菌细胞壁的共有组分为肽聚糖，但各自有其特殊组分。,37,1、结构（1）肽聚糖peptidoglycan,肽聚糖：革兰阴性菌和阳性菌共有组分，是一类复杂的多聚体，是细菌细胞壁中的主要组分，为原核细胞所特有，又称为粘肽（mucopeptide）、糖肽（glycopeptide）或胞壁质（murein）。,38,破坏肽聚糖结构或抑制其合成物质都能损害细胞壁，使细菌变形或杀伤细菌。溶菌酶能水解N-乙酰胞壁酸和N-乙酰葡糖胺的-1，4糖苷键连接。-内酰胺类抗生素能与细菌竞争合成细胞壁的转肽酶。人和哺乳动物无细胞壁结构、亦无肽聚糖，故-内酰胺类抗生素对人和哺乳动物细胞无毒性作用。,39,N-乙酰胞壁酸,N-乙酰葡萄糖胺,革兰阴性菌细胞壁肽聚糖结构,二维平面结构，疏松12层,40,-1,4糖苷键,四肽侧链,聚糖骨架（N-乙酰胞壁酸与N-乙酰葡萄糖胺）,五肽交联桥,革兰阳性菌细胞壁肽聚糖结构,三维立体结构，坚固1550层,41,革兰阳性菌与革兰阴性菌肽聚糖的区别,革兰阳性菌的肽聚糖由聚糖骨架、四肽链、和五肽交联桥组成，形成三维立体结构。革兰阴性菌仅由聚糖骨架、四肽链两部分组成，形成二维平面结构。,42,(2)革兰阳性菌细胞壁成分与结构,磷壁酸（teichoicacid）：由核糖醇和甘油残基经磷酸二酯键交联而成的多聚物。磷壁酸功能：抗原性强，是阳性菌表面重要抗原（分型），并与细菌的黏附（致病）有关。表面蛋白：致病和抗原性有关。,43,G+菌特有成分,44,特殊组分外膜脂蛋白脂质双层脂多糖LPS,LIPIDBILAYER,(3)革兰阴性菌细胞壁成分与结构,45,由脂质双层向细胞外表伸出的是脂多糖（LPS）。脂多糖包括类脂A、核心多糖和特异多糖。类脂A：是内毒素的生物学活性主要组成，各种革兰阴性菌类脂A的化学结构虽有差异，但极其相似，无种属特异性。核心多糖：有属特异性，同一属细菌的核心多糖相同。O-侧链：或称O-抗原，位于脂多糖的最外层，具有种特异性，可被宿主抗体识别。,46,革兰阴性菌细胞壁特殊组成,脂蛋白（lipoprotein）：外膜最内层，连接肽聚糖和外膜层。脂质双层：结构类似细胞膜，中间镶嵌有外膜蛋白孔蛋白（porinprotein）脂多糖（lipopolysaccharides,LPS）由脂质A、核心多糖和O-特异多糖组成，又称细菌内毒素。外膜最外层周浆间隙（periplasmicspace）,47,G-菌细胞壁结构,细胞膜,磷壁酸,G菌细胞壁结构,48,革兰阴、阳性细菌细胞壁的比较,特征革兰阳性革兰阴性肽聚糖层次155012化学组成肽聚糖外膜磷壁酸肽聚糖厚度厚薄(2080nm)(1015nm)外膜无有周浆间隙存在于某些菌种存在于全部菌种孔蛋白无有分子渗透性高渗透性低渗透性,49,50,(5)细胞壁的功能,1.维持细菌细胞固有外形，保护细菌。2.和细菌细胞膜共同完成物质的交换。3.细胞壁上的多种抗原决定簇，决定了抗原性。,51,即细胞壁缺陷细菌，细胞壁部分或完全缺陷的细菌革兰阳性菌的L型细菌称为原生质体（protoplast）,必须在高渗环境中才可存活。革兰阴性菌的L型称原生质球（spheroplast）,因其肽聚糖层受损后外膜仍存在，在低渗环境中仍有一定的抵抗力。,(6)细菌L型,52,细菌L型,53,细菌L型特性,染色性发生改变，多为革兰阴性。形态发生改变，呈多形性。仅能在高渗环境中存活菌落表现为：油煎蛋样、颗粒样、丝状,细菌L型油煎蛋样菌落,54,临床分离葡萄球菌L型,葡萄球菌L型回复后,细菌L型菌落类型,电镜照片,返回,55,(三)细胞膜（cellmembrane）,56,细胞膜的结构,57,细胞膜的功能,1.渗透和运输作用（物质转运）2.呼吸作用（能量的产生、储存和利用有关）3.生物合成作用4.参与细菌分裂、呼吸（中介体）,58,白喉杆菌细胞膜与中介体,中介体,部分细胞膜折叠形成的向内陷入细胞质中的囊状物,功能,类似真核细胞线粒体，为细菌提供大量能量。,Mesosome,59,（一）细胞质Cytoplasm与胞质内含物,三、内部结构,60,细胞质和胞质内含物,细胞质化学组成1.水70%80%2.无机物3.核酸4.蛋白5.脂,胞质内含物1.核糖（蛋白）体2.质粒3.内含体,61,细菌合成蛋白质的场所。在胞质中数目可达数万，由RNA和蛋白质组成。其沉降系数为70S，常与正在转录mRNA相连，成为多聚核糖体。氨基糖苷类和大环内酯类抗生素的作用位点。与真核细胞核糖体不同，故抑制细菌蛋白合成的抗菌药物对人体是无害的。,核糖（蛋白）体（ribosome）,62,是染色体外的环状双股DNA，可携带细菌的某些遗传信息如耐药因子、细菌素、性菌毛、毒素等。能独立复制可以通过接合等方式转移，它是基因工程技术的重要工具。并非细菌生命活动所必须的。,质粒（plasmid）,63,细菌营养储存物多糖、脂类、多磷酸盐组成可作为有些细菌的鉴定依据,内含体（inclusionbodies）,64,异染颗粒,质粒,细菌核蛋白体,电镜照片,返回,细菌的基本结构与功能,65,细菌的核质,核质为细菌生命活动的关键物质,控制细菌遗传变异与分裂繁殖,66,核质（nuclearmaterial）：核质由双股DNA组成，电镜下可见由单一的一根环状DNA分子反复旋曲盘绕而成，又称拟核。无核膜，无组蛋白包绕，是细菌遗传物质，决定细菌的遗传特性。,67,细胞核,返回,68,（二）细菌的芽胞,概念：某些革兰阳性细菌在一定的环境条件下，能在菌体内部形成一个具有多层膜包裹的圆形或卵圆形小体，是细菌的休眠形式。芽胞的形成受遗传因素的控制和环境因素的影响。,69,芽胞的结构、形成和出芽,I,II,70,当营养缺乏，细菌生长繁殖减速，启动芽胞形成基因。芽胞保持着细菌的全部生命活性。其代谢处于相对静息状态，是细菌的休眠状态。当环境适宜时，芽胞发芽形成新的菌体，即繁殖体。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。芽胞的折光性强，壁厚