第十章細菌的形態(tài)與結(jié)構(gòu)

第二篇病原微生物學

第十章細菌的形態(tài)與結(jié)構(gòu)第一節(jié)細菌的大小與形態(tài)一、細菌的大小二、細菌的形態(tài)第二節(jié)細菌的結(jié)構(gòu)一、細菌的基本結(jié)構(gòu)二、細菌的特殊結(jié)構(gòu)三、細菌的L型第三節(jié)細菌的形態(tài)檢查法教學內(nèi)容教學目標1、熟悉細菌的形態(tài)與大小2、掌握細菌各種結(jié)構(gòu)名稱、化學成分、功能3、熟悉革蘭染色法的原理、步驟、意義細菌：一類具有細胞壁的單細胞原核細胞型微生物。

第一節(jié)細菌大小與形態(tài)一、大小測量：微米（μm)1μm=1/1000mm。多數(shù)球菌的直徑為1.0μm中等大小的桿菌長2.0-3.0μm，寬0.3-0.5μm二、形態(tài)基本形態(tài)：球形、桿形、螺旋形—球菌、桿菌、螺形菌痢疾桿菌

霍亂弧菌傷寒桿菌鏈球菌鏈球菌葡萄球菌一）球菌雙球菌（一）球菌：呈球形或近似球形。分類：1、雙球菌：在一個平面上分裂后兩個菌體成雙排列，如腦膜炎奈瑟菌2、鏈球菌：在一個平面上分裂后多個菌體粘連呈鏈狀。溶血性鏈球菌3、葡萄球菌：在多個平面上分裂，分裂后菌體粘附在一起呈葡萄串狀，如金黃色葡萄球菌四聯(lián)球菌：在兩個相互垂直的平面上分裂四個菌體排列成正方形。八疊球菌:在三個相互垂直平面上分裂成八個菌體排列在一起。雙球菌

鏈球菌

葡萄球菌（二）桿菌：呈桿狀。大小、長短、粗細差異較大。依大小分：大桿菌：（如炭疽芽胞桿菌）長3-10μm,寬1.0-1.5μm.中等大小桿菌：（大腸桿菌）長2-3μm,寬0.5-0.7μm.小桿菌：（布魯菌）長0.6-1.5μm,寬0.5-0.7μm.依形態(tài)分：1、棒狀桿菌：末端膨大呈棒狀----白喉棒狀桿菌2、球桿菌：菌體很短，近于橢圓形---克雷伯菌屬3、分枝桿菌：菌體呈分枝生長趨勢多數(shù)桿菌分散存在，有的呈鏈狀排列稱為鏈桿菌。桿菌菌體兩端多呈鈍圓形，少數(shù)兩端平齊（炭疽）或兩端尖細（梭桿菌）球桿菌、鏈桿菌（三）螺形菌：菌體彎曲，分：1、弧菌：菌體長2-3μm,只有一個彎曲，呈弧形或逗點狀，如霍亂弧菌2、螺菌：菌體較長，3-6μm,有數(shù)個彎曲，較僵硬，如鼠咬熱螺菌螺形菌弧菌——只有一個彎曲螺菌——有若干個彎曲弧菌螺菌細菌的形態(tài)易受溫度、pＨ、培養(yǎng)基成分和培養(yǎng)時間等環(huán)境因素影響，僅在適宜的條件下培養(yǎng)8-18小時才呈現(xiàn)典型的形態(tài)。第二節(jié)細菌的結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu):所有細菌都有的結(jié)構(gòu)，如細胞壁、細胞膜、細胞質(zhì)、核質(zhì)、核糖體、質(zhì)粒等。

特殊結(jié)構(gòu)：僅某些細菌具有，如莢膜、鞭毛、菌毛、芽胞等。細菌結(jié)構(gòu)模式圖（一）細胞壁：細胞膜外的一層堅韌膜狀結(jié)構(gòu)，平均15-30nm,占菌體干重的10-25%。1、功能（1）維持細菌固有形態(tài)，保護細菌抵抗低滲外環(huán)境。（5-25個大氣壓）（2）與細胞膜共同參與菌體內(nèi)外物質(zhì)交換。（3）決定了菌體的抗原性。細胞壁攜帶多種決定細菌抗原性的抗原決定簇。（磷壁酸、脂多糖等）（4）與細菌致病有關(guān)：G-細胞壁上的脂多糖具有內(nèi)毒素作用。一、細菌的基本結(jié)構(gòu)細胞壁的功能（一）細菌的基本結(jié)構(gòu)維持菌體固有外形與細胞內(nèi)外物質(zhì)交換相關(guān)決定了菌體的免疫原性與細菌致病性有關(guān)2、主要成分：復雜，革蘭陽性菌和革蘭陰性菌細胞壁組成有較大差異。（1）革蘭陽性菌細胞壁：肽聚糖聚糖骨架四肽側(cè)鏈五肽交聯(lián)橋磷壁酸（特有）壁磷壁酸膜磷壁酸革蘭陽性菌細胞壁成分與結(jié)構(gòu)聚糖骨架四肽側(cè)鏈五肽交聯(lián)橋磷壁酸（特殊組分）壁磷壁酸膜磷壁酸肽聚糖（共有組分）Wallteichoicacid革蘭陽性菌細胞壁成分與結(jié)構(gòu)肽聚糖磷壁酸由肽聚糖和穿插于其內(nèi)的磷壁酸組成。①肽聚糖（粘肽）：原核細胞特有。為共有成分。革蘭陽性菌：由三部分組成聚糖骨架：Ｎ-乙酰葡萄糖胺、Ｎ-乙酰胞壁酸，經(jīng)β-1、4糖苷鍵連接而成。四肽側(cè)鏈：金葡菌：連接在聚糖骨架胞壁酸上，Ｌ-丙氨酸、Ｄ-谷氨酸、Ｌ-賴氨酸和Ｄ-丙氨酸五肽交聯(lián)橋：5個甘氨酸四肽側(cè)鏈的第3位氨基酸通過五肽交聯(lián)橋連接到相鄰聚糖骨架四肽側(cè)鏈第4位氨基酸上，構(gòu)成堅韌的三維立體框架結(jié)構(gòu)。達15-50層。含量高，占G+細胞壁干重的50%。?-1,4糖苷鍵四肽側(cè)鏈聚糖骨架（N-乙酰胞壁酸與N-乙酰葡萄糖胺）五肽交聯(lián)橋革蘭氏陽性菌細胞壁成分與結(jié)構(gòu)共有組分——肽聚糖聚糖骨架四肽側(cè)鏈五肽交聯(lián)橋三維立體結(jié)構(gòu)，堅固

15～50層②磷壁酸：革蘭陽性菌特有。占細胞壁干重的50%以上。類型：（按結(jié)合部位）分壁磷壁酸：一端與細胞壁中肽聚糖的胞壁酸結(jié)合，另一端游離于細胞壁外。膜磷壁酸（脂磷壁酸）：一端與細胞膜外層磷脂結(jié)合，另一端向外穿肽聚脂糖層游離于細胞壁外。功能：粘附宿主細胞，與細菌的致病性有關(guān)?？乖詮?，是革蘭陽性菌重要的表面抗原。③其他成分：表面蛋白：鏈球菌的Ｍ蛋白，金葡菌的Ａ蛋白等，與致病性和抗原性相關(guān)。（2）革蘭陰性菌細胞壁：由肽聚糖和外膜組成。外膜為革蘭陰性菌特有成分。肽聚糖聚糖骨架四肽側(cè)鏈外膜脂蛋白脂質(zhì)雙層脂多糖脂質(zhì)A核心多糖特異多糖

肽聚糖（共有組分）聚糖支架四肽側(cè)鏈革蘭陰性菌細胞壁的成分與結(jié)構(gòu)

外膜（特殊組分）脂蛋白脂質(zhì)雙層脂多糖特異性多糖核心多糖脂質(zhì)A①肽聚糖：含1-3層，含量少，占細胞壁干重的10%左右。僅由聚糖骨架和四肽側(cè)鏈兩部分組成。如大腸埃希菌：四肽側(cè)鏈：第3位氨基酸為二氨基庚二酸，直接與相鄰四肽側(cè)鏈第4位氨基酸相連，沒有五肽交聯(lián)橋連接，只形成二維單層較疏松的結(jié)構(gòu)。N-乙酰胞壁酸N-乙酰葡萄糖胺共有組分——肽聚糖革蘭氏陰性菌細胞壁成分與結(jié)構(gòu)聚糖骨架四肽側(cè)鏈二維平面結(jié)構(gòu)，疏松

1～2層②外膜：位于細胞壁肽聚糖層的外側(cè)，包括：脂蛋白：脂質(zhì)部分與外膜的脂質(zhì)雙層連接，蛋白部分連接在肽聚層的四肽側(cè)鏈上。脂質(zhì)雙層：似細胞膜脂多糖：是內(nèi)毒素的主要成分。由三部分組成：

脂質(zhì)Ａ：內(nèi)毒素的毒性部分，無種屬特異性-不同細菌產(chǎn)生的內(nèi)毒素引起的毒性作用均相似。

核心多糖：位于脂質(zhì)Ａ的外側(cè)，具有屬的特異性。

特異多糖：在脂多糖最外層，若干寡糖—多糖鏈，是革蘭陰性菌的菌體抗原（Ｏ抗原），具有種特異性。脂質(zhì)Ａ核心多糖特異多糖G-菌細胞壁結(jié)構(gòu)

脂多糖（LPS）脂蛋白肽聚糖磷脂(外膜)細胞膜磷壁酸G＋菌細胞壁結(jié)構(gòu)

G+

菌與G-

菌細胞壁的比較細胞壁 革蘭陽性菌 革蘭陰性菌強度 較堅韌 較疏松厚度 20-80nm 10-15nm肽聚糖層數(shù) 可多達50層 1-2層肽聚糖含量 50%-80% 5%-10%

磷壁酸 有 無外膜 無 有細菌細胞壁結(jié)構(gòu)及醫(yī)學意義G+菌與G-菌細胞壁結(jié)構(gòu)差異導致它們的染色性、抗原性、致病性和免疫性以及對不同抗生素的敏感性各不相同，從而在診斷方法及防治原則方面也不相同。溶菌酶：切斷聚糖骨架的β-1，4糖苷鍵，抑制細菌細胞壁的合成。青霉素：切斷四肽側(cè)鏈與五肽交聯(lián)橋之間的連接，抑制細菌細胞壁的合成。

革蘭陽性菌聚糖骨架、四肽側(cè)鏈、五肽交聯(lián)橋三維立體結(jié)構(gòu)，堅固

15～50層革蘭陰性菌聚糖骨架、四肽側(cè)鏈二維平面結(jié)構(gòu)，疏松

1～2層共有組分肽聚糖溶菌酶作用位點青霉素作用位點N-乙酰胞壁酸N-乙酰葡萄糖胺溶菌酶作用位點青霉素作用位點3)臨床意義項目 革蘭陽性菌革蘭陰性菌細胞壁的關(guān)系藥物的敏感性

青霉素的作用

有效 無效

作用部位為肽聚糖--五肽交聯(lián)橋

溶菌酶的作用

有效 無效

作用部位為肽聚糖--聚糖骨架3)臨床意義（二）細胞膜位置：細胞壁內(nèi)側(cè)，細胞質(zhì)外側(cè)的柔軟有彈性、半滲透性的生物膜。結(jié)構(gòu)：脂質(zhì)雙層中鑲嵌多種蛋白質(zhì)。不含膽固醇（與真核細胞的區(qū)別）功能：1）選擇性滲透和物質(zhì)轉(zhuǎn)運作用2）生物合成作用：物質(zhì)合成酶、參與生物合成3）呼吸作用：有呼吸酶4）形成中介質(zhì)：細胞膜向細胞質(zhì)內(nèi)陷折疊成囊狀物。功能：似線粒體。參與細菌呼吸、生物合成及分裂繁殖、芽胞形成。多見革蘭陽性菌。（三）細胞質(zhì)無色透明膠狀物基本成分：水、蛋白質(zhì)、脂類、核酸（主要為RNA）、少量糖和無機鹽、多種酶。為新陳代謝的場所。胞質(zhì)中的超微結(jié)構(gòu)主要有：1、質(zhì)粒：染色體外的遺傳物質(zhì)，為環(huán)狀閉合雙鏈DNA分子。功能：控制細菌某些遺傳性狀，如菌毛、細菌素、毒素、耐藥性的產(chǎn)生等。特性：自我復制、傳給子代、丟失及在細胞間轉(zhuǎn)移等，與遺傳變異有關(guān)。（一）細菌的基本結(jié)構(gòu)細胞漿核糖體質(zhì)粒胞漿顆粒質(zhì)粒特點：能自行復制可丟失可傳遞2、核蛋白體（核糖體）：游離于細胞質(zhì)中的微小顆粒?；瘜W成分：RNA和蛋白質(zhì)。功能：合成蛋白質(zhì)的場所。沉降系數(shù)為70S，由50S和30S兩個亞單位組成。真核細胞為80S，由60S和40S組成。紅霉素鏈霉素干擾蛋白質(zhì)的合成致細菌死亡3、胞質(zhì)顆粒：多為儲存的營養(yǎng)物質(zhì)：多糖、脂類和多磷酸鹽等。異染顆粒：由RNA和多偏磷酸鹽為主要成分的胞質(zhì)顆粒，嗜堿性強，用亞甲藍染色時著色較深呈紫色，用特殊染色法可染成與菌體顏色不同的顆粒，常見白喉棒狀桿菌。作用：鑒別細菌。（四）核質(zhì)（擬核）遺傳物質(zhì)，無核膜、核仁和有絲分裂器。由一條雙鏈環(huán)狀DNA反復盤繞卷曲而成。1-2個，球形、啞鈴形。功能：控制細菌的生命活動，是細菌遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)。二、細菌的特殊結(jié)構(gòu)（一）莢膜概念：某些細菌在其細胞壁外包繞一層粘液性物質(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菌細胞的生命活動。)有一般染色法不易著色，在顯微鏡下看到菌體周圍有一層透明圈，用特殊染色法可染成與菌體不同的顏色?；瘜W組成：多糖、多肽、透明質(zhì)酸形成條件：在人或動物體內(nèi)或營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基中易形成。染色：不易著色，負染（墨汁）功能：1）具有特殊的抗原性：可用于細菌鑒別、分型。

2）與細菌致病性密切相關(guān)：抗吞噬作用，保護菌體免受或抑制溶菌酶、補體、及其他殺菌物質(zhì)的殺傷作用。

3）莢膜中貯存大量水分，保護細菌免受干燥，在不良環(huán)境中維持菌體代謝。（二）鞭毛概念：細菌菌體表面附有細長并呈波狀彎曲的絲狀物。鞭毛長5~20μm，直徑12~30nm類型（數(shù)量與部位）：①單毛菌②雙毛菌③叢毛菌④周毛菌化學組成：蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)：從細胞膜長出，游離于胞外功能：1）細菌的運動器官2）致病性有關(guān)（有些細菌的鞭毛與細菌的粘附有關(guān)）3）鑒定細菌和進行細菌分類（根據(jù)鞭毛菌的動力和鞭毛的抗原性（H抗原）（三）菌毛概念：大多革蘭陰性菌和少數(shù)革蘭陽性菌菌體表面存在著一種比鞭毛更細、短而直硬的絲狀物，與細菌的運動無關(guān)。（電鏡下才可見）種類及功能:普通菌毛、性菌毛（F菌毛）普通菌毛多，數(shù)百根，短而直粘附，致病性

性菌毛少，1-4根，粗、長、中空傳遞遺傳物質(zhì)

化學成分：蛋白質(zhì)F+F-F+F-F+F+F+F+雄性菌（F+菌）：有性菌毛的細菌。雌性菌（F-菌）：無性菌毛的細菌。性菌毛能將F+菌的某些遺傳物質(zhì)