第1章细菌的形态结构课件

BacteriologyBacteriologyBacteriologyBacteriologyBacteriologyBacteriologyBacteriologyBacteriologyBacteriology

第一篇细菌学主讲人：中华医学会临床微生物学组(1~4届)全国委员《中华医学检验全书》主编北华大学临床微生物学教授海南医学院特聘教授

李影林

2010年8月第一节细菌

一、概述1.概念:细菌(Bacterium)是原核生物界中的具有细胞壁的单细胞微生物。2.意义:有助于了解细菌的致病性有助于了解细菌的免疫性有助于感染性疾病的诊断第1章细菌的大小与形态

第二章细菌的形态与结构细菌的基本形态：螺菌细菌大小的测量单位：微米（μm）球菌杆菌螺形菌二、细菌的大小与形态形状与排列细菌的形态革兰染色法（Gram’stainning)初染——媒染——脱色——复染（结晶紫）（碘液）（95%酒精）（复红

）意义：鉴别细菌——Gram阳性（G+）和Gram阴性（G–）

染成紫色

染成红色选择药物与致病性有关方法：涂片自然干燥火焰固定

染色细菌的染色性革兰阳性菌（紫色）革兰阴性菌（红色）第二节细菌的结构基本结构特殊结构细胞壁

细胞膜与中介体细胞质与质粒核质荚膜微荚膜鞭毛菌毛芽胞细菌的结构细胞壁细胞膜核质鞭毛荚膜核蛋白体菌毛细胞质基本结构:质粒特殊结构：plasmidinclusion胞质颗粒细胞壁细胞膜细胞质核蛋白体质粒胞质颗粒核质荚膜鞭毛菌毛芽胞

一、细菌的基本结构(一)细胞壁1.含义:包在菌细胞外面的一层坚韧的膜状物质。2.功能①维持菌体的固有形态

保护细菌免受外界环境的破坏②保护作用保护菌细胞膜不受菌内高渗透压的破坏具有免疫原性可与免疫血清中的相应抗体结合③与细菌分裂有关④与菌细胞膜共同完成菌细胞内、外物质的交换⑤是重要的表面抗原⑥毒性作用:G–细胞壁的脂多糖具有内毒素的作用.

结构：特殊组分：

革兰阳性菌革兰阴性菌肽聚糖、脂多糖、脂质和脂蛋白肽聚糖、磷壁酸

肽聚糖层厚

由聚糖骨架、四肽侧链、五肽交连桥组成三维结构

肽聚糖层薄

由聚糖骨架、四肽侧链二维结构外膜结构磷壁酸结构3.结构①超微结构Ⅰ.G+菌Ⅱ.G-菌外层外层中层中层内层细胞膜胞壁孔外层(中层(磷脂)

总厚度

7.5~12nm内层(同外层)下层(粘肽含量很少)细胞膜②化学结构脂多糖内夹蛋白)总厚度15~50nmGlcNAcOMurNAcL-AlaD-GluL-LysD-AlaMurNAcOGlcNAcL-AlaD-GluL-LysD-AlaGLy5一个独立组成单位MMMGGGMMML-AlaD-GluD-GluL-LysL-LysD-AlaL-AlaD-GluL-LysD-AlaL-AlaD-GluL-LysD-AlaGLy5GLy5各重复单位又是怎样连接的呢?(以S.aureus为例）一个独立组成单位4.细菌细胞壁粘肽的生物合成三维结构金黄色葡萄球菌的粘肽结构MMMGGGMMML-AlaD-GluD-GluL-Lysm-DAPD-AlaL-AlaD-Glum-DAPD-AlaL-AlaD-Glum-DAPD-AlaGGGGMGML-AlaD-Glum-DAPD-AlaL-AlaD-Glum-DAPD-AlaL-AlaD-Glum-DAPD-AlaL-AlaD-Glum-DAPD-AlaL-AlaD-Glum-DAPD-Alam-DAP:内消旋二氨基庚二酸大肠埃希菌的粘肽结构二维结构MurNAc-P.P.lipidGlcNAC-MurNAC-P.P.lipid

L-AlaD-GluL-LysD-AlaD-Ala

GlcNAC-MurNACL-AlaD-GluL-LysD-AlaD-Ala[Gly]5L-AlaD-GluL-LysD-AlaD-Ala细胞膜上的P.P.lipidP.P.lipid转肽酶GlcNAC-MurNACL-AlaD-GluL-LysD-AlaUDP-MurNACL-AlaD-GluL-LysD-AlaD-Ala+UMPUDP-GlcNACUDP

[Gly-tRNA]55tRNANH3ATPADP+Pi-pi可溶性前体合成（胞浆内）①ATP;②.Mn2+;③D-Ala

D-Ala合成酶；④消旋酶

第二种载体分子

细菌帖醇（bactoprenol)(2)脂化反应细胞膜内侧发生形成一个独立组成单位D-丙氨酸羧肽酶催化D-Ala脱离在细胞壁的生长区形成肽交链（4）转送阶段将黏肽的独立组成单位通过膜送到细胞壁上（5）黏肽的合成（重复单位）(3)聚合反应细菌细胞壁粘肽的生物合成肽聚糖peptidoglycan聚糖骨架四肽侧链

五肽交联桥G–菌：聚糖骨架四肽侧链青霉素溶菌酶G+菌：N-乙酰胞壁酸N-乙酰葡糖胺β-1，4糖苷键转肽酶××革兰阴性菌细胞壁结构模式图

脂蛋白脂质双层外膜脂多糖（lipopolysaccharide,LPS))肽聚糖

外膜脂蛋白脂质双层脂多糖特异性多糖非特异性多糖脂质A脂多糖革兰阳性菌与阴性菌细胞壁比较革兰阳性菌革兰阴性菌组成聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥聚糖骨架、四肽侧链肽聚糖层数15~501~2强度强，坚韧弱，较疏松磷壁酸有无外膜有无周浆间隙无有结构细胞壁抗原磷壁酸特殊表面蛋白：A蛋白脂多糖（内毒素）：大量致病，小量免疫细菌细胞壁缺陷型：细菌L型1.概念: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,造成不同程度缺损的总称。2.特点:(1)形态呈明显的多形性(2)革兰染色多呈阴性(3)对渗透压敏感,需高渗环境.可形成三种菌落:油煎蛋样,颗粒型,丝状菌落.(4)繁殖方式多样化(5)滤过性(6)生化反应能力减弱.(7)抗原性改变3.意义:(1)有致病性:可引起慢性感染(单核淋巴细胞浸润的间质性炎症).(2)感染漏诊细菌细胞壁缺陷型：细菌L型细胞壁缺陷

形态呈多形性

高渗环境下培养形成典型的“荷包蛋”样菌落在适宜的条件下L型菌可恢复为正常细菌细菌L型菌落类型临床分离葡萄球菌L型葡萄球菌L型回复后第一章细菌的形态与结构

(二)细胞膜1.概念:位于细胞壁内层,紧紧围绕在细胞浆外面,是一个独立的柔软而富有弹性的薄膜。2.主要功能:①维持渗透压梯度和进行细胞内外的物质交换,维持菌细胞保持一定的渗透压.②细菌的电子转运与氧化磷酸化。（与呼吸有关）③细菌某些成分合成的场所。④细胞膜也是细菌鞭毛的基础颗粒存在部位。⑤细胞膜又是核酸复制的附着部位,以保证DNA的分配。⑥G+菌膜邻壁酸的的附着部位。⑦G-菌噬菌体作用部位。

(三)细胞质1.概念:包在细胞膜内的物质(除核质外)均称为细胞质或细胞浆。2.化学组成:随菌种、菌龄、培养基的成分不同而异。其基本成分包括：水、蛋白质、核酸、脂类、盐类、糖。3.意义：①是细菌陈代谢场所，参与菌体内物质的合成代谢和分解代谢。

②与细菌的某些重要特性（如病原性、抗原性、变异性）密切相关。

4.几种重要结构⑴核蛋白体(ribosome)它是游离在菌细胞胞浆中的微小颗粒。

①沉降系数为70S由50S和30S的两个大小亚基组成。②化学成分RNA占70%、Pr占30%，二者占细菌干重4%。用mRNA串起来，核蛋白体成串，形成多聚核糖体，为蛋白质合成场所。③易与碱性染色体结合，使细菌着色。④氯霉素可与其大亚基（50S）结合。链霉素与四环素可与其30S小亚基结合干扰细菌蛋白合成，从而杀死细菌，但对人体细胞则无损害作用。

⑵中介体（mesosome）又叫中间体①概念：由细胞膜内陷折迭而成的一簇簇泡状、管状或轮状的囊状结构叫中介体。②分型横隔中介体（ｓｅｐｔｏｌｍｅｓｏｓｏｍｅ）：与细菌分裂生成横隔有关；与ＤＮＡ复制有关。侧中介体（ｌａｔｅｒａｌｍｅｓｏｓｏｍｅ）：增大细胞膜面积，以增加酶的含量（与细菌分裂、细胞壁合成、染色体复制与分布、芽胞形成有关）；具有真核细胞线粒体的功能。脂质双层细胞膜模式结构图载体蛋白细胞膜电镜照片

白喉棒状杆菌细胞膜与中介体细胞膜中介体（拟线粒体）脂质双层⑶内含物（ｉｎｄｕｓｉｏｎｂｏｄｙ）①气泡：供氧；使细菌浮在水中，以保证更接近空气。②颗粒状内含物：储存能量（碳源），提供结构材料功能。异染颗粒（ｍｅｔａｃｈｒａｍａｔｉｃｇｌａｎｕｌｅｓ）：某些细菌用异染颗粒染色法染色时，甲苯胺蓝可同该菌细胞浆中的多聚磷酸盐颗粒结合，使颗粒染成与菌体不同的红紫色，这一现象称为异染现象。具有异染现象的颗粒叫异染颗粒。聚Ｂ-羟丁酸（ｐｏｌｙ-Ｂ-ｈｙｄｒｏｘｙｂｕｔｙｖｉｃ）：可被脂溶性染料苏丹黑染成黑色。作用为碳源和能量储存库。肝糖粒和淀粉粒：均为葡萄糖-1.4-多聚体。糖元粒+稀碘红褐色；淀粉粒+碘深蓝色脂肪小滴：脂肪小滴+苏丹黑黑色硫滴：硫细菌（如贝氏硫细菌、丝硫细菌）含有折光性强对硫滴，储存的硫可被细菌利用。细胞质：胞质颗粒（异染颗粒）由多磷酸盐、多糖构成，嗜碱性强，着色较深，显示出与菌体不同的颜色。异染颗粒常见于白喉棒状杆菌有助于鉴别细菌细胞质中着色较深的颗粒④质粒（plasmid）

A.概念:是细菌染色体外的具有独立复制能力的一种遗传物质。闭合环状双链DNA。B.功能:携带遗传信息，能独立复制，随细胞分裂转给子代，可丢失也可获得。控制细菌某些生物学特性如耐药性C.常见的质粒有：F质粒（性菌毛）、Col质粒（细菌素）、Vi质粒（毒素）、R质粒（耐药性）。

(四)核质细菌属于原核生物界的微生物。其遗传物质为核质，不具有典型的核结构，无核仁和核膜。集中于菌细胞浆中的某一区域，是裸露的无组蛋白包饶的ＤＮＡ双股环形，反复回旋盘绕而成。核质具有细胞核的功能，控制细菌的各种遗传性状。 无核膜、核仁和有丝分裂器由单一环状闭合DNA反复回旋、卷曲、盘绕而成。各类抗菌药物的作用机理溶菌酶裂解NAM与NAG之间的β1，4糖苷键，使细菌溶解青霉素竞争转肽酶，抑制四肽链和五肽桥的联结，抑制肽聚糖合成链霉素四环素红霉素与细菌核糖体30S亚基或50S亚基结合，干扰细菌蛋白质合成氟派酸利福平多黏菌素破坏细胞膜结构，抑制细胞膜上各种酶系统功能抑制细菌核酸的代谢与合成二、细菌特殊结构

(一)荚膜（Capsule)1.概念:包在菌细胞外面的一层黏液性物质叫荚膜。

2.化学组成：大多数为粘多糖，少数为多肽。

4.功能：（1）保护菌细胞壁免受损伤（2）黏附作用（3）抗吞噬作用（4）是菌体外的储藏物质。当营养缺乏时可作为氮源和能量（5）具有抗原性，可用于细菌分型（6）是鉴定细菌的依据

3.形成条件：遗传控制

优越的生长条件

侵袭力

(二)微荚膜（ｍｉｃｒｏｃapsule)１.含义：有些细菌细胞壁外面有一层类似荚膜的，但很薄的用普通光显微镜看不见得粘液性物质叫微荚膜。２.化学组成：多半为多糖。３.作用：抗吞噬。

(三)鞭毛（flagellum)1.概念：有些细菌（杆﹑螺﹑弧）由附着在菌体细胞膜里的基础颗粒生长出的穿过细胞壁伸展到体外的呈波状弯曲的长丝状物叫鞭毛。基础颗粒2.组成：基础颗粒、钩状体、丝状体3.功能：①为运动器官，使细菌做趋向性运动②协助细菌从周围环境摄取营养和逃避有害物质③有些细菌的鞭毛与其致病性有关④具有抗原性，称为“H”抗原，用以鉴别菌种钩状体丝状体细菌动力实验动力实验阴性动力实验阳性(四)菌毛（pilus)1.概念:某些细菌(主要为G-杆菌)菌体上可见有与鞭毛不同的,与运动无关的细而短的丝状物称为菌毛.2.种类

3.特点:

(1)比普通菌毛粗而长(9mm×1～2um)(2)中空呈管状(3)末端有一个疙瘩

(4)一般数量不超过4条

(5)遇酸不分解(鞭毛则分解)(6)通过接合（conjugation)

转移某些遗传物质（如抗药性、毒力因子）如可传递质粒

(7)有吸附噬菌体的作用(普通鞭毛则无)

0①普通菌毛F+菌F―菌②性菌毛（F菌毛）由F质粒编码侵袭力特点:短而直,数目多(150~500根)作用:A.牢固的粘附细胞，是细菌致病因子

B.菌毛蛋白具有抗原性,根据形态﹑数目﹑分布﹑抗原性﹑吸附等分6型.C.噬菌体吸附的位点性菌毛普通菌毛普通菌毛的作用性菌毛的作用黏附致病传递遗传物质细菌菌毛的作用

(五)芽胞1.概念:某些细菌（Ｇ+）的繁殖体,在一定条件下,由于胞浆脱水浓缩,在菌体内形成一个折光性强的圆形或卵圆形小体叫芽胞。

（含吡啶二羧酸（DPA)皮质芽胞壳２.功能：②抵抗力强：耐热、耐干燥、对辐射、化学消毒剂也有很强的抵抗力（20～30年）

。高压蒸气灭菌法才能杀灭芽胞核心①是细菌在不利环境中延续生命的形式③在适宜条件下可以发芽成为细菌（繁殖体）而致病。一个细菌只形成一个芽胞，一个芽胞只生成一个细菌。（芽胞不能繁殖）。特有成分④不易着色（经特殊染色才能着色）有助于细菌鉴别芽胞（spore)３.芽胞（spore)的形态细菌芽孢的形状、大小和位置

芽孢壳４.哪些细菌可产生芽胞？杆菌中需氧芽胞杆菌属（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）梭状芽胞杆菌属（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｕｍ）球菌中除生孢子八叠球菌属（ｓｐｏｒｅｓａｒｃｉｎａ）外均不产生螺菌属与弧菌属只有少数产生芽胞壳芽胞外壁内膜外膜芽胞膜芽胞壁皮层核心细胞浆核质芽胞外壁外膜内膜５.细菌芽胞的结构６.细菌芽胞的形成(1)芽胞形成的条件Ａ.一般在细菌对数生长期末期如培养基中缺少必需的营养料，而致生长停止。Ｂ.形成芽胞还需一定的条件，并随菌种而异。例如炭疽芽胞杆菌需有氧才形成；破伤风芽胞梭菌有在厌氧条件下才形成。Ｃ.温度、ｐＨ、某些离子（Ｋ+、Ｍｇ２+

、Ｃａ２+

）等。(2)芽胞的萌发：芽胞经某种适宜的因素激活后变回营养细胞（即繁殖体）的过程称为芽胞的萌发。激活因素：高温（８０～８５℃）Ａ.营养丰富的适宜环境机械损伤Ｂ.使荚膜破坏的因素还原剂（如含-ＳＨ-的化合物）酸性环境

表面湿润剂Ｃ.发芽过程芽胞壳蛋白二硫键的断裂

激活剂皮层发生剧烈而迅速的解聚作用，温度

芽胞通透性改变毗啶二羧酸钙和粘性复合物自芽胞渗出形成繁殖体

水和营养物质进入，使芽胞肿胀并延长，营养物