第2章细菌的形态与结构

细菌的大小与形态细菌的形态学检查细菌的结构：基本结构、特殊结构【掌握】1）细菌细胞壁、荚膜、鞭毛、菌毛和芽胞的生物学特性及与医学的关系；2）革兰染色的步骤、结果及意义；【熟悉】1）细菌的大小、形态和排列；2）熟悉细菌的中介体、核糖体、质粒、异染颗粒的概念；【了解】其它内容。学习要求：学习内容：第一节细菌的大小与形态一、细菌的大小微米(μm)细菌的测量单位：炭疽芽胞杆菌3-10μm大肠埃希菌2-3μm布鲁菌0.6-1.5μm不同种类的细菌大小不一典型形态衰退型球菌:球形或近似球形杆菌：杆状或棒状螺形菌：弧形或螺旋状细菌的基本形态二、细菌的形态链球菌球菌(coccus)葡萄球菌四联球菌八叠球菌球菌(coccus)球杆菌棒状杆菌链杆菌分枝杆菌杆菌(bacillus)弧菌:螺旋不足1环螺菌：2-6环螺旋弯曲菌螺杆菌：菌体细长弯曲螺形菌(spiralbacterium)螺形菌(spiralbacterium)弧菌螺菌螺杆菌霍乱弧菌鼠咬热螺菌幽门螺杆菌第二节细菌的形态检查法（P20）二、检查方法一、观察工具不染色标本检查法染色标本检查法光学显微镜电子显微镜直接观察活菌的形态和运动情况①压滴法：将菌悬液滴于载玻片上，加盖盖玻片后立即进行显微镜观察；②悬滴法：在盖玻片中央加一小滴菌悬液后反转置于特制的凹玻载片上后进行显微镜观察。为防止液滴蒸发变干，一般还应在盖玻片四周加封凡士林；

（一）不染色标本检查法原理：细菌体积小、半透明，经染色后才能观察清楚。染色法是染色剂与细菌细胞质结合。最常用的染色剂是盐类。碱性染色剂是由有色的阳离子和无色的阴离子组成；酸性染色剂则相反。细菌细胞质富含核酸，可以与带正电荷的碱性染色剂结合；酸性染料不能使菌体染色，而使背景着色而形成反差，故称负染。（二）染色标本检查法（二）染色标本检查法观察细菌的形态、大小和排列，还能鉴别细菌。方法革兰染色的操作步骤涂片制作染色镜检革兰染色的操作步骤初染媒染脱色复染结晶紫1分钟卢戈氏碘液1分钟95%酒精30秒稀释复红30秒革兰染色细菌着色的过程革兰染色阳性球菌革兰阳性菌革兰阴性菌镜下观（实物图）第三节细菌的结构基本结构：细胞壁、细胞膜、细胞质、核质特殊结构：荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞一、细菌的基本结构细胞壁细胞膜细胞质核质细胞壁是细菌的基本结构，所有的细菌都有细胞壁吗？细胞壁大部分有细胞壁个别天生缺乏细胞壁有些在特定条件下失去细胞壁细胞壁种类分：革兰阳性菌细胞壁

革兰阴性菌细胞壁细胞壁革兰阳性菌的细胞壁细胞膜细胞质磷壁酸肽聚糖（一）细胞壁青霉素作用点溶菌酶作用点（3）五肽交联桥：五个甘氨酸（1）聚糖骨架：G：N-乙酰葡萄胺M：N-乙酰胞壁酸（2）四肽侧链：L-丙、D-谷、L-赖、D-丙1.肽聚糖(peptidoglycan)，又称粘肽/糖肽/胞壁质膜磷壁酸壁磷壁酸G+菌特有成分壁磷壁酸脂（膜）磷壁酸（LTA）2.革兰阳性菌细胞壁的特殊成分：磷壁酸磷壁酸的功能调节离子通过粘肽层中起作用；可能与某些细菌酶的活性有关；★与细胞壁的其他成分协同，起粘附作用；★抗原性强，是G+菌重要的表面抗原。肽聚糖脂多糖细胞质细胞膜脂蛋白外膜外膜蛋白周浆间隙革兰阴性菌的细胞壁（一）细胞壁聚糖骨架：

同G+菌四肽侧链：

L-丙、D-谷

DAP、D-丙

与G+菌不同无五肽桥：

与G+菌不同1.革兰阴性菌的肽聚糖外膜2.G-菌特有成分：外膜（1）孔蛋白：镶嵌外膜脂质双层中的蛋白质，是外膜蛋白（OMP）的一种。功能：有的与水溶性分子通过细胞壁有关；有的为诱导性或去阻遏蛋白质，参与特殊物质的扩散过程；有的为噬菌体、性菌毛或细菌素的受体。3.革兰阴性菌细胞壁需要关注的成分（2）脂多糖(lipopolysaccharid,LPS)3.革兰阴性菌的细胞壁需要关注的成分特异多糖1核心多糖2脂质A3特异多糖：是脂多糖的最外层，由低聚糖重复单位所构成，为革兰阴性菌的菌体抗原（O抗原），具有种特异性。特异多糖缺失，细菌从S型转变为R型。核心多糖：位于脂质A的外层。有属特异性，同一属细菌的核心多糖相同。脂质A：为一种糖磷脂。无种属特异性，不同种属细菌的脂质A骨架基本一致，为内毒素的毒性和生物学活性的主要组分，不同细菌产生的内毒素毒性均相似。G+菌与G-菌细胞壁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厚，20-80nm薄，10-15nm肽聚糖层数可多达50层1-2层肽聚糖含量（占细胞壁干重）50%-80%10%-20%磷壁酸有无外膜无有G+菌与G-菌细胞壁的比较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脂多糖即为革兰阴性菌细胞壁内毒素成分对青霉素的作用有效无效青霉素作用部位为肽聚糖五肽交联桥对溶菌酶的作用有效无效溶菌酶作用部位为肽聚糖聚糖骨架G+菌与G-菌的差别及与细胞壁的关系1、维持细菌的固有形态、保护细菌抵抗低渗环境3、特异性抗原与细菌的血清型分类有关4、某些成分与致病有关：A群链球菌膜磷壁酸金黄色葡萄球菌A蛋白革兰阴性菌脂多糖2、与细胞膜一起参与细胞内外物质交换抗吞噬等作用粘附作用多种生物学效应（一）细胞壁细胞壁的功能细胞壁的缺陷型（一）细胞壁细菌L型概念因1935年英国Lister研究院首先发现而得名，其本质是一种细胞壁缺损细菌。许多革兰阳性菌和革兰阴性菌都可以产生L型突变，严格地说，细菌L型专指那些实验室或宿主体内通过自发突变而形成的相对稳定的细胞壁缺损菌株。细胞壁缺陷细菌形成条件生物学特性细菌L型在体内或体外、人工诱导或自然情况下均可形成。细胞壁中肽聚糖结构受理化或生物因素的直接破坏或合成抑制而形成。形态多形性染色革兰阴性培养高渗低琼脂含血清培养基菌落油煎蛋样一般细菌盐的浓度为0.5%；而高渗要求盐的浓度为3%-5%，蔗糖的浓度20%-30%。一般细菌固体培养基琼脂的浓度为2%-3%，而L型的琼脂浓度为0.8%-1.0%。10%-20%的人或马血清临床分离葡萄球菌L型葡萄球菌L型回复后细菌L型菌落类型电镜照片细胞壁缺陷细菌与医学关系细菌L型仍有一定致病性，常发生在使用作用细胞壁的抗菌素治疗过程中，临床上遇有症状明显而常规细菌培养阴性者应考虑此菌感染。2、细胞膜为于细胞壁内紧包细胞质，结构与真核细胞基本相同。功能细胞膜电镜照片分泌呼吸载体蛋白脂质双层细胞膜模式结构图物质转运生物合成

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细菌细胞膜蛋白青霉素结合蛋白（PBP）：是β-内酰胺抗生素(如青霉素类和头孢菌素类等)的作用靶点，PBP与β-内酰胺抗生素结合后，使其酶功能受抑制，从而干扰细胞壁肽聚糖合成而导致细胞死亡。

蛋白分泌系统：目前已知革兰阴性（G-）细菌的分泌系统至少有5种类型，即Ⅰ～Ⅴ型。双组分信号转导系统：双组分信号转导系统广泛存在于各种原核生物中，其基本结构为一个组氨酸蛋白激酶和一个反应调节蛋白。主要功能使细菌能感应外界环境各种不同信号，调控菌体内相关基因表达，以适应不断变化的环境。3、细胞质（Cytoplasm）

（1）细胞膜包裹的溶胶状物质有水、蛋白质、脂类、核酸及少量糖和无机盐组成（2）细胞质内含有许多重要结构,常见有：核糖体质粒胞质颗粒与真核细胞不同，抗菌素作用部位(红霉素、链霉素）染色体外遗传物质，与遗传变异有关异染颗粒等，可鉴别细菌细菌核糖体异染颗粒质粒电镜照片4、核质原核细胞：无定形核，没有核膜、核仁、核基质和有丝分裂器。由一条双股环状的DNA分子组成的，无组蛋白结合。控制细菌生长发育、遗传与变异、繁殖等生命活动。荚膜：化学组成、形成条件、医学意义鞭毛：化学组成、医学意义菌毛：化学组成、种类、医学意义芽胞：形成条件、特性、医学意义二、细菌的特殊结构（一）荚膜化学组成：多糖或蛋白质的多聚物概念：某些细菌细胞壁外围绕一层较厚的粘液性物质。可用荚膜染色法观察。类型：荚膜、微荚膜、糖萼、粘液层与细胞壁牢固结合，边界明显，厚度≥0.2um与细胞壁牢固结合，厚度＜0.2um与细胞壁疏松结合，边界不明显且易洗脱者为疏松纤维网状结构（一）荚膜功能：抗吞噬作用抗损伤作用粘附作用形成条件：机体内或营养丰富的培养基（二）鞭毛化学组成：医学意义：鞭毛蛋白运动器官鉴定分类细菌与致病有关概念：许多细菌的菌体附着的细长并呈波浪状弯曲的丝状物。可用鞭毛染色法观察。鞭毛的分类学意义单毛菌双毛菌周毛菌从毛菌（三）菌毛种类与医学意义：化学组成：菌毛蛋白普通菌毛—与致病有关性菌毛—与遗传变异有关概念：

许多G-菌和少数G+菌的菌体表面有比细菌更细、更短而直的丝状物。普通菌毛遍布菌细胞表面，每菌可达数百根。致病性：为细菌的粘附结构，能与宿主细胞表面的特异性受体结合，是细菌感染的第一步。粘附的细胞有红细胞、粘膜上皮细胞。1.普通菌毛(ordinarypilus)仅见于少数革兰阴性菌。数量少，1-4根。比普通菌毛长而粗，中空呈管状。性菌毛由致育因子（F）编码，故又称F菌毛。带有性菌毛的F+菌与无性菌毛的F-菌相遇时，性菌毛与其相应受体结合，F+菌内的质粒或DNA可通过性菌毛进入F-菌体内，此过程——接合。2.性菌毛(sexpilus)（四）芽胞形成的条件：不良环境条件概念：某些G+菌在一定的环境条件下，胞浆脱水浓缩在菌体内部形成一个折光很强的圆形或卵圆形小体。繁殖体芽胞（1个）（1个）适宜条件不良环境炭疽芽胞杆菌（光镜）（四）芽胞124536芽胞的结构芽胞产生很强抗性的原因具有多层致密的膜结构，通透性低，理化因素不易透入芽胞含水量少，蛋白不易受热变性含有大量的吡啶二羧酸(DPA)，与钙结合生成盐，提高芽胞中各种酶的热稳定性。（1）对外界的抵抗力增加；（2）芽胞无直接致病作用，但其发芽形成的繁殖体有致病性；（3）有鉴别作用；芽胞形成的医学意义：由于芽孢具有高度耐热性和其他抗逆性，因此，是否能消灭一些代表菌的芽孢就成了衡量各种消毒灭菌手段最重要的指标。生产实践中是如何杀灭芽胞的？例如，若对肉类原料上的肉毒梭菌灭菌不彻底，它就会在成品罐头中生长繁殖并产生极毒的肉毒毒素，危害人体健康。已知它的芽孢在121℃下则仅需10min。这就要求食品加工厂在对肉类罐头进行灭菌时，应掌握在121℃下维持20min