病原生物學(xué)課件：02 細(xì)菌的形態(tài)與結(jié)構(gòu)

1、細(xì)菌學(xué)總論實驗課下周三開始，一班上午2-4節(jié)、二班下午6-8節(jié)，楓林校區(qū)。地點：東1號樓3樓最東面第1-4實驗室（301-308），穿工作服，查名找座；成績評定：作業(yè)、出勤10%，實驗報告10%，討論課匯報10%，期末考試70%;中文課程網(wǎng)站地址： /s/442/main.htm 重要事項告知：Example 1Example 2細(xì)菌的形態(tài)與結(jié)構(gòu)第1章 細(xì)菌（bacterium）體積微小結(jié)構(gòu)簡單二分裂方式進(jìn)行繁殖原核細(xì)胞型單細(xì)胞微生物 廣義細(xì)菌： 包括細(xì)菌、放線菌、支原體、衣原體、立克次體、螺旋體 狹義細(xì)菌： 專指其中數(shù)量最大、種類最多、具有典型特征的細(xì)菌 顯微鏡放大法細(xì)菌形體微小，肉眼不能直

2、接看到，必須借助顯微鏡（普通光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡）放大后才能觀察。染色法細(xì)菌體小半透明，經(jīng)染色后才能觀察較清楚。細(xì)菌形態(tài)與結(jié)構(gòu)檢查法 普通光學(xué)顯微鏡的分辨率為0.25 m。一般細(xì)菌都大于0.25 m , 故可用普通光學(xué)顯微鏡觀察。普通光學(xué)顯微鏡(light microscope) 電子顯微鏡的分辨率為1.0 nm。不僅能看清細(xì)菌的外形，內(nèi)部超微結(jié)構(gòu)可一覽無余。電子顯微鏡(electron microscope)革蘭染色（Gram stain）原理 細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)， 菌體等電點方法意義鑒別細(xì)菌選擇藥物與致病性有關(guān)原理細(xì)胞壁：肽聚糖、磷壁酸、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等組成差異菌體等電點G菌：pH 23G菌：pH

3、 45初染結(jié)晶紫媒染碘液脫色95%酒精水洗 水洗水洗水洗水洗復(fù)染沙黃/番紅實驗過程一. 基本結(jié)構(gòu)（一）細(xì)胞壁(cell wall)兩類細(xì)菌細(xì)胞壁的共同組分為肽聚糖，但各有其特殊組分。陰性菌陽性菌革蘭染色法Examples測量單位: 微米 （m） 基本形態(tài)三種： 球菌；桿菌；螺形菌第一節(jié) 細(xì)菌的大小與形態(tài)C、脊髓灰質(zhì)炎病毒 (30nm )葡萄球菌(1000nm） 牛痘病毒300250nmABCDEFG立克次體450nm衣原體390nmA、大腸桿菌噬菌體 ( 65 95nm )B、腺病毒 (70nm )D、乙腦病毒 ( 40nm )E、蛋白分子 (10nm )F、流感病毒 ( 100nm )G、煙

4、草花葉病毒球菌（coccus）葡萄球菌 雙球菌 鏈球菌 葡萄球菌(staphylococcus)球菌(coccus)鏈球菌(streptococcus)球菌(coccus)球菌(coccus)腦膜炎奈瑟菌雙球菌(diplococcus)肺炎鏈球菌四聯(lián)球菌(tetrad)球菌(coccus)八疊球菌(sarcina)球菌(coccus)桿菌(bacillus)不同桿菌的大小、長短、粗細(xì)很不一致。炭疽芽胞桿菌 3-10 m大中大腸埃希菌 2-3 m小布魯菌 0.6-1.5 m桿菌的形態(tài)多樣兩端齊平炭疽芽胞桿菌兩端尖細(xì)白喉棒狀桿菌桿菌(bacillus)桿菌的形態(tài)多樣分枝桿菌雙歧桿菌桿菌(bacil

5、lus) 螺形菌（spiral bacterium）弧菌螺菌螺桿菌螺形菌(spiral bacterium)弧菌螺菌第二節(jié) 細(xì)菌的結(jié)構(gòu) 動物細(xì)胞典型結(jié)構(gòu)植物細(xì)胞典型結(jié)構(gòu)第二節(jié) 細(xì)菌的結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、核質(zhì)（原核）特殊結(jié)構(gòu)莢膜、鞭毛、菌毛、芽胞革蘭陽性菌（G+）細(xì)胞壁壁磷壁酸膜磷壁酸磷壁酸(Teichoic Acid)：G菌特有的細(xì)胞壁成分：通透性屏障黏附，與致病性有關(guān)結(jié)合鎂離子基本結(jié)構(gòu)-細(xì)胞壁(Cell wall)革蘭陰性菌（G）細(xì)胞壁1. 肽聚糖(peptidoglycan)革蘭陽性菌肽聚糖聚糖骨架、四肽側(cè)鏈、五肽交聯(lián)橋青霉素作用點溶菌酶作用點N-乙酰葡萄糖胺N-乙酰胞壁酸

6、革蘭陰性菌肽聚糖聚糖骨架、四肽側(cè)鏈1. 肽聚糖(peptidoglycan)2. 革蘭陽性菌細(xì)胞壁特殊組分壁磷壁酸膜磷壁酸磷壁酸(Teichoic Acid)：G菌特有的細(xì)胞壁成分：通透性屏障黏附，與致病性有關(guān)結(jié)合鎂離子3.-菌特有成分外膜：脂多糖；脂質(zhì)雙層；脂蛋白（1）脂多糖 (lipopolysaccharid, LPS)特異性多糖（O抗原）：具抗原性核心多糖脂質(zhì)A：G-菌內(nèi)毒素主要毒性部分，無種屬特異性胞外脂質(zhì)雙層細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)（2）脂質(zhì)雙層： 類似于細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，雙層內(nèi)鑲嵌著多種蛋白質(zhì)稱為外膜蛋白 （3）脂蛋白： 位于肽聚糖和脂質(zhì)雙層之間，穩(wěn)定外膜4.細(xì)胞壁功能維持細(xì)菌形態(tài)，承受細(xì)胞內(nèi)高滲

7、透壓參與菌體內(nèi)外的物質(zhì)交換 帶有多種抗原表位，可以誘發(fā)機體的免疫應(yīng)答 細(xì)胞壁的某些成分與細(xì)菌致病性有關(guān)5.細(xì)胞壁缺陷菌（L型菌） 細(xì)菌細(xì)胞壁的肽聚糖結(jié)構(gòu)受到理化或生物因素的直接破壞或合成被抑制，這種細(xì)胞壁受損的細(xì)菌在高滲環(huán)境下仍可存活者稱為細(xì)菌細(xì)胞壁缺陷型。 細(xì)菌細(xì)胞壁缺陷型或L型(bacterial L form)：細(xì)胞壁受損后仍能生長和分裂的細(xì)菌。在一般環(huán)境中不能耐受菌體內(nèi)的高滲透壓而將會漲破死亡。在高滲環(huán)境下，仍可存活。革蘭陽性菌細(xì)胞壁缺失后，原生質(zhì)僅被一層細(xì)胞膜包住原生質(zhì)體(protoplast)。革蘭陰性菌肽聚糖層受損后尚有外膜保護(hù)原生質(zhì)球(spheroplast)。某些L型仍有一定

8、的致病力，通常引起慢性感染。5. 細(xì)菌細(xì)胞壁缺陷型（細(xì)菌L型） 細(xì)菌L型呈高度多形性，大小不一。著色不勻，無論其原為革蘭陽性或陰性菌，形成L型大多染成革蘭陰性。(1) 細(xì)菌L型的形態(tài)和染色性蠟樣芽胞桿菌L型的鏡下形態(tài)（多形性）細(xì)菌L型生長緩慢，營養(yǎng)要求高，對滲透壓敏感，普通營養(yǎng)基上不能生長，培養(yǎng)時必須用高滲的含血清的培養(yǎng)基。細(xì)菌L型在高滲的含血清的培養(yǎng)基上生長后形成三種類型的菌落。細(xì)菌L型的培養(yǎng)特性和菌落形態(tài) 絲狀菌落 顆粒型菌落 油煎蛋樣菌落（典型L型菌落）細(xì)菌細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與真核細(xì)胞者基本相同，由磷脂和多種蛋白質(zhì)組成，但不含膽固醇。細(xì)菌細(xì)胞膜的功能與真核細(xì)胞者類似，主要有物質(zhì)轉(zhuǎn)運、生物合成、

9、分泌和呼吸等作用。細(xì)菌細(xì)胞膜可形成一種特有的結(jié)構(gòu)，稱為中介體。（二）細(xì)胞膜 (Cell membrane) 中介體：是部分細(xì)胞膜內(nèi)陷、折疊、卷曲形成的囊狀物，多見于革蘭陽性菌。其功能類似于真核細(xì)胞的線粒體，故亦稱為擬線粒體(chondroid)。中介體(mesosome)中介體青霉素結(jié)合蛋白細(xì)胞膜上重要蛋白舉例雙組分信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)革蘭陰性菌的蛋白分泌系統(tǒng)核糖體(ribosome)：細(xì)菌合成蛋白質(zhì)的場所，游離存在于蛋白質(zhì)中。質(zhì)粒(plasmid)：染色體外的遺傳物質(zhì)，存在于細(xì)胞質(zhì)中。為共價、閉合、環(huán)狀的雙鏈DNA，控制細(xì)菌某些特定的遺傳特性。細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中含有多種顆粒，大多為貯藏的營養(yǎng)物質(zhì)。其中有一

10、種主要成分是RNA和多偏磷酸鹽的顆粒，其嗜堿性強，用亞甲藍(lán)染色時著色較深呈紫色，稱為異染顆粒(metachromatic granule)。常見于白喉棒狀桿菌，有助于鑒定。（三）細(xì)胞質(zhì) (cytoplasm)細(xì)菌核糖體常是抗菌藥物選擇作用的靶點：30s小亞基：鏈霉素、慶大霉素、四環(huán)素50s大亞基：氯霉素、紅霉素核質(zhì)（nuclear material） 細(xì)菌是原核生物，不具有成形的核。細(xì)菌的遺傳物質(zhì)稱為核質(zhì)或擬核，集中于細(xì)胞質(zhì)的某一區(qū)域，多在菌體中央，無核膜、核仁。 細(xì)菌的結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、核質(zhì)（原核）特殊結(jié)構(gòu)莢膜、鞭毛、菌毛、芽胞二. 特殊結(jié)構(gòu)（一）莢膜 (capsule)

11、莢膜：某些細(xì)菌在其細(xì)胞壁外包繞一層黏液性物質(zhì)，為疏水性多糖或蛋白質(zhì)的多聚體，用理化方法去除后并不影響細(xì)胞的生命活動。肺炎鏈球菌莢膜莢膜墨汁負(fù)染法大多數(shù)細(xì)菌的莢膜是多糖，炭疽芽胞桿菌、鼠疫耶氏菌等少數(shù)菌的莢膜為多肽。多糖分子組成和構(gòu)成的多樣化使其結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，成為血清學(xué)分型的基礎(chǔ)。莢膜的形成需要能量，與環(huán)境條件有密切關(guān)系。有莢膜的細(xì)菌形成粘液(M)或光滑(S)菌落，失去莢膜后其菌落邊為粗糙型（R）型。莢膜的化學(xué)組成抗吞噬作用：莢膜具有抵抗宿主吞噬細(xì)胞的作用，因而莢膜是病原菌的重要毒力因子。粘附作用：莢膜多糖可使細(xì)菌彼此之間粘連，也可粘附于組織細(xì)胞或無生命物體表面，形成生物膜，是引起感染的重要因素

12、。抗有害物質(zhì)的損傷作用：莢膜處于細(xì)胞的最外層，有保護(hù)菌體避免和減少受有害物質(zhì)的損傷作用。2. 莢膜的功能（二）鞭毛 (flagellum)許多細(xì)菌在菌體上附有細(xì)長并呈波狀彎曲的絲狀物，稱為鞭毛，是細(xì)菌的運動器官。 鞭毛需用電子顯微鏡觀察，或經(jīng)特殊染色法使鞭毛增粗后才能在光鏡下看到。1. 鞭毛的結(jié)構(gòu)和功能運動器官抗原性致病性半固體培養(yǎng)基中生長有鞭毛細(xì)菌： 擴散生長，周圍渾濁無鞭毛細(xì)菌： 沿穿刺線生長，周圍透明無動力 有動力鞭毛菌分類單毛菌雙毛菌叢毛菌周毛菌菌毛：比鞭毛更細(xì)、更短而直硬的絲狀物，與細(xì)菌的運動無關(guān)。菌毛蛋白具有抗原性。根據(jù)功能不同，菌毛可分為普通菌毛和性菌毛兩類，普通菌毛具有黏附功能

13、，與細(xì)菌致病性有關(guān)；性菌毛與細(xì)菌致育力有關(guān)。菌毛在普通光學(xué)顯微鏡下看不到，必須用電子顯微鏡觀察。（三）菌毛 (Pilus/fimbriae)凝集紅細(xì)胞接合(conjugation)是細(xì)菌通過性菌毛相互連接溝通，將遺傳物質(zhì)（主要是質(zhì)粒DNA）從供體菌轉(zhuǎn)移給受體菌。能通過接合方式轉(zhuǎn)移的質(zhì)粒稱為接合性質(zhì)粒，不能通過性菌毛在細(xì)菌間轉(zhuǎn)移的質(zhì)粒為非接合性質(zhì)粒。芽胞：不利條件下胞質(zhì)脫水濃縮，在菌體內(nèi)形成的一個圓形或橢圓性，折光性很強的結(jié)構(gòu)。是細(xì)菌的休眠形式。芽胞抵抗力很強，對熱、干燥化學(xué)消毒劑均不敏感，消毒滅菌的指標(biāo)在適宜條件下可長成繁殖體，但芽胞不是繁殖形式。產(chǎn)生芽胞的都是革蘭陽性菌。（三）芽胞 (endospore)高壓蒸汽滅菌法: 121，20-30min殺滅芽胞芽胞的大小、形狀、位置等隨菌種而異，有重要的鑒別意義。炭疽芽胞桿菌肉毒梭菌破傷風(fēng)梭菌芽胞抵抗力強的原因： (1)芽胞含水量少，蛋白質(zhì)受熱后不易變性。 (2)芽胞具有多層致密的厚膜，理化因素不易透入。 (3)含有的DAP （吡啶二羧酸）與鈣結(jié)合的鹽能提高芽胞中各種酶的穩(wěn)定性。皮質(zhì)芽孢外衣芽孢殼芽孢壁芽胞特點保存有細(xì)菌全部生命活性。是細(xì)菌的休眠狀態(tài)，具有很強的抗高溫、抗干燥、抗化學(xué)消毒劑和抗射線能力。芽胞可發(fā)芽，形成新