細菌的形態(tài)結構教學講義

第1章細菌的形態(tài)與解構第一節(jié)細菌第二節(jié)病毒第三節(jié)真菌9/26/20241微生物種類包括細菌、支原體、螺旋體、衣原體、立克次體、病毒及真菌。生物學性狀：形態(tài)、染色、結構、生長繁殖、培養(yǎng)、分類9/26/20242第一節(jié)細菌（bacterium）概念：廣義：泛指各類原核細胞型微生物,包括細菌、放線菌、支原體、衣原體、立克次體、螺旋體。

狹義：專指細菌指真細菌(eubacteria)，在原核細胞型微生物中數量最大、種類最多，具有典型的代表性。9/26/20243第一節(jié)細菌的大小與形態(tài)大小計量單位是微米（μm）染色革蘭染色法形態(tài)球菌(coccus)桿菌(bacillus)螺菌(spiralabacterium)9/26/20244葡萄球菌電鏡圖9/26/20246肺炎球菌（革蘭染色）9/26/20247腸道桿菌革蘭染色9/26/20248炭疽桿菌9/26/20249弧菌模式圖9/26/202410第二節(jié)細菌的結構基本結構：核質、細胞質、細胞膜、細胞壁特殊結構：鞭毛、菌毛、芽胞、莢膜9/26/202411細胞壁功能維持菌體外形抵抗低滲環(huán)境營養(yǎng)攝取和物質交換抗原性與致病性有關結構G+菌G-菌9/26/202412Basicalstructureofbacterium

細胞壁化學組分聚糖骨架肽聚糖peptidoglycan四肽側鏈G+五肽交聯(lián)橋磷壁酸t(yī)echoicacid

肽聚糖peptidoglycanGˉ脂多糖lipopolysaccharide,LPS脂質雙層：內有OMP外膜脂蛋白

9/26/202413G+菌細胞壁的肽聚糖結構9/26/202414G+菌細胞壁的肽聚糖結構9/26/202415G+菌細胞壁結構9/26/202416G-菌細胞壁的肽聚糖結構9/26/202417G+菌與G-菌肽聚糖結構比較

9/26/202418

G-菌的外膜(outermembrane)脂蛋白脂質雙層脂多糖(內毒素)LIPIDBILAYER9/26/202419G-菌細胞壁結構外膜9/26/202420G-菌細胞壁結構9/26/202421脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）脂質A（lipidA）為一種糖磷脂，由D-氨基葡萄糖雙糖組成的基本骨架，內毒素毒性與生物學活性成分,無種屬特異性。核心多糖(corepolysaccharide)位于脂質A的外層，有屬特異性。特異多糖(specificpolysaccharide)最外層，由數個至數十個寡糖(3~5個單糖)重復單位所構成的多糖鏈。是G-菌的菌體抗原(O抗原)，具有種特異性，缺失后細菌變?yōu)榇植谛汀?/26/202422G+菌與G-菌細胞壁結構比較9/26/202423G+菌與G-菌細胞壁結構比較細胞壁結構G+菌G-菌強度厚度肽聚糖層數肽聚糖含量糖類含量脂類含量磷壁酸外膜堅韌

20~80nm 15~5050%~80% 45%1%~4%+-疏松10~15nm1~210%~20%15%~20%11%~22%-+9/26/202424細菌L型（Lformbacterial）

概念：細菌細胞壁的肽聚糖結構受到理化或生物因素的直接破壞或合成被抑制，在高滲環(huán)境下，細菌仍可存活，成為細胞壁缺陷型。形成條件：溶菌酶、青霉素、膽汁、溶葡萄球菌素、抗體、補體等。9/26/202425L型細菌的特點原生質體(protoplast):革蘭陽性菌L型原生質球(spheroplast):革蘭陰性菌L型特點：1.高度多形性，生長緩慢，給臨床診斷和治療造成困難。2.油煎蛋狀菌落3.某些L型常引起慢性和反復發(fā)作的感染，如尿路感染、骨髓炎、心內膜炎等。9/26/202426葡萄球菌L型L型細菌的形態(tài)9/26/202427細胞膜（cellmembrane）半透性薄膜功能滲透和運輸作用分泌水解酶呼吸作用生物合成參與細菌分裂9/26/202428細胞膜內陷、折疊、卷曲形成的囊狀物。多見于G+菌。功能類似于紡錘絲和線粒體又稱擬線粒體(chondroid)。中介體(mesosome)9/26/202429細胞質/漿（cytoplasm）是細胞膜包裹的溶膠狀物質，或稱原生質(protoplasm)，由水、蛋白質、脂類、核酸及少量糖和無機鹽組成，其中含有許多重要結構。細胞器1.核糖體2.質粒3.胞質顆粒9/26/202430

核糖體（ribosome）

組成：70%RNA、30%蛋白質沉降系數：細菌：70s（50s+30s）真核：80s（60s+40s）鏈霉素紅霉素9/26/202431

質粒（plasmid）

概念染色體外的遺傳物質，為雙股環(huán)狀DNA，可攜帶某些遺傳信息，控制細菌某些特定的遺傳性狀。如編碼菌毛、細菌素、毒素和耐藥性等。9/26/202432胞質顆粒

（cytoplasmicgranules）貯藏營養(yǎng)物質異染顆粒(紆回體)嗜堿性強鑒別細菌依據如白喉棒狀桿菌9/26/202433核質（nuclearmaterial）雙股環(huán)狀DNA分子組成還有少量RNA和蛋白質。球形、棒狀或啞狀。集中于細胞質的某一區(qū)域，無核仁、核膜和有絲分裂器，其功能與真核細胞的染色體相似，細菌核質為單倍體。9/26/202434二、細菌的特殊結構莢膜（capsule）鞭毛（flagellum）菌毛（pilus或fimbriae）芽胞（spore）9/26/202435莢膜（capsule）概念：某些細菌在其細胞壁外包繞一層粘液性物質，為疏水性多糖或蛋白質的多聚體，用理化方法去除后并不影響菌細胞的生命活動?！?.2μm莢膜，＜0.2μm微莢膜?；瘜W組成：多糖/多肽形成條件：營養(yǎng)豐富染色：不易著色，負染（墨汁）9/26/202436莢膜的功能抗吞噬作用(肺炎鏈球菌)粘附作用(導管，醫(yī)院內感染)抗有害物質的損傷作用9/26/202437鞭毛（flagellum）從細胞膜長出，游離于胞外并呈波狀彎曲的絲狀物。鞭毛長5~20μm，直徑12~30nm?；瘜W組成：鞭毛蛋白功能在液體中能自由游動與致病性有關鑒定細菌和進行分類9/26/2024389/26/202439菌毛（pilus）許多革蘭陰性菌和少數革蘭陽性菌菌體表面存在著一種比鞭毛更細、更短而直硬的絲狀物，與細菌的運動無關。菌毛蛋白有抗原性9/26/202440菌毛的種類及功能普通菌毛：ordinarypilus。性菌毛：sexpilus（F菌毛）由F質粒編碼。普通菌毛：多，短而細，細菌的粘附結構，與宿主細胞表面特異性受體結合，與致病性密切相關。性菌毛：少，粗、長、中空，接合，毒力、耐藥性等性狀的遺傳物質傳遞。F菌毛普通菌毛9/26/202441

某些革蘭陽性細菌在一定的環(huán)境條件下，在菌體內部形成一個圓形或卵圓形小體，是細菌的休眠形式。芽胞桿菌屬、梭菌屬。

芽胞是細菌的一種特殊存活方式，而不是繁殖方式。一個細菌只能形成一個芽胞，一個芽胞也只能生成一個菌體。產芽胞的細菌在未產生芽胞時的菌體稱為繁殖體（vegetativeform）。芽胞不直接引起疾病，發(fā)芽后形成繁殖體后致病。芽胞（spore）9/26/202442芽胞特性對理化因素（熱、干燥、輻射、化學消毒劑等）具有高強度的抵抗力。炭疽桿菌芽胞可存活20~40年。芽胞是否被殺死作為判斷滅菌效果的指標。細菌芽胞的形態(tài)9/26/202443胞質顆粒核糖體菌毛擬核細胞壁細胞膜質粒鞭毛莢膜細菌結構總結9/26/202444第三節(jié)細菌形態(tài)檢查法顯微鏡放大法普通光學顯微鏡電子顯微鏡9/26/202445染色法革蘭染色法在鑒別細菌、選擇抗菌藥物、研究細菌致病性等方面有意義其他染色法單染色法、抗酸染色法、以及特殊染色法9/26/202446革蘭染色法

Gramstain----由丹麥細菌學家革蘭(HansChristianGram)創(chuàng)建的一種鑒別染色法。采用4種試劑分4步：

結晶紫碘液95%乙醇復紅（初染）（媒染）（脫色）（復染）革蘭陽性菌革蘭陰性菌（菌體為紫色）（菌體為紅色）9/26/202447革蘭染色的意義鑒別細菌選擇用藥理解細菌的致病作用

9/26/202448第二章細菌的生理9/26/202449

第一節(jié)細菌的理化性狀一.細菌的化學組成成分

水(75~90%)、無機鹽、蛋白質、糖類、脂質、核酸等。元素：碳、氫、氧、氮、磷、硫特有化學組成肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸、D型氨基酸、二氨基庚二酸、吡啶二羧酸等。9/26/202450光學性質：半透明體體積微小、表面積大帶電現(xiàn)象：G+菌pI2~3，G-菌pI4~5。在中性或堿性環(huán)境中帶負電荷。與凝集、抑殺菌有關系。半透性：細胞壁與細胞膜都有半透性。滲透壓：G+菌20～25個大氣壓，G-菌5～6個二、細菌的物理性狀9/26/202451第二節(jié)細菌的營養(yǎng)與生長繁殖根據所利用的營養(yǎng)物質的不同，將細菌分為兩大營養(yǎng)類型。自養(yǎng)菌(autotroph)：以簡單的無機物為原料，利用CO2等作為碳源，利用NH3等作為氮源，合成菌體成分。為自然界正常菌群。

異養(yǎng)菌(heterotroph)：只能以有機物為原料，如蛋白質、糖類等合成菌體成分獲得能量。腐生菌(saprophyte)：動植物尸體等腐敗物為營養(yǎng)。寄生菌(parasite)：寄生于活的宿主機體內，獲取營養(yǎng)。病原菌都是異養(yǎng)菌。9/26/202452二、細菌生長所需的營養(yǎng)物質營養(yǎng)物質營養(yǎng)成分功效作用

碳源糖類合成菌體成分；供給能量氮源氨基酸、蛋白質合成菌體成分無機鹽微量元素磷、硫、鉀、鈉、鈣、鎂、鐵、鈷、鋅、錳、銅等合成菌體成分；維持酶活性；參與能量儲存和轉運；調節(jié)滲透壓；某些元素與致病性有關生長因子維生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶、高鐵血紅素、輔酶補充細菌自身不能合成的有機營養(yǎng)成分、呼吸輔酶水營養(yǎng)物質可溶營養(yǎng)吸收和代謝9/26/202453三、細菌攝取營養(yǎng)物質的機制被動擴散簡單擴散易化擴散主動轉運系統(tǒng)依賴于周漿間隙結合蛋白的轉運系統(tǒng)化學滲透驅使轉運系統(tǒng)基團轉移9/26/202454(一)細菌生長繁殖的條件1.營養(yǎng)物質2.酸堿度：適宜中性偏堿，pH7.0~7.63.溫度：30~37℃4.氣體(CO2、O2)5.滲透壓四、影響細菌生長的環(huán)境因素9/26/202455按細菌對氧的需要分4類專性需氧菌:有完善的呼吸酶系統(tǒng)，如結核桿菌。微需氧菌:氧濃度5~6%，如幽門螺桿菌。兼性厭氧菌:大多數病原菌專性厭氧菌:如破傷風梭菌1.缺乏氧化還原電勢高的呼吸酶：細胞色素、細胞色素氧化酶。2.缺乏分解有毒氧基團的酶：SOD、觸酶、過氧化物酶。9/26/202456五、細菌的生長與繁殖無性繁殖二分裂方式(binaryfission)代時:20~30minG-菌分裂9/26/202457細菌群體的生長繁殖1．遲緩期(lagphase)2．對數期(logarithmicphase)3．穩(wěn)定期(stationaryphase)4．衰亡期(declinephase)9/26/202458細菌的生長曲線(growthcurve)活菌數的對數培養(yǎng)時間9/26/202459

遲緩期對數期穩(wěn)定期衰亡期

lagphaselogstationarydecline

適應階段快速生長速度減慢死亡增加形態(tài)染色產芽胞、形態(tài)顯著生理活性抗生素、改變典型外毒素

細菌不同生長期意義9/26/202460第三節(jié)細菌的新陳代謝與能量轉換分解代謝合成代謝復雜分子（有機物）簡單分子+ATP+[H]分解代謝酶系合成代謝酶系9/26/202461一、細菌的能量代謝發(fā)酵有機物為受氫體呼吸無機物為受氫體需氧呼吸厭氧呼吸合成能量廢棄物營養(yǎng)物質能源分解能量與代謝關系9/26/202462二、分解代謝產物和細菌的生化反應細菌生化反應或生化試驗。利用細菌對不同種類的物質分解過程中生成不同產物的特點(具有不同或不完全相同的酶)，以鑒別或區(qū)別不同的細菌。生化試驗大多利用化學指示劑以利觀察。9/26/202463常見的生化反應糖發(fā)酵試驗吲哚試驗甲基紅試驗VP試驗枸櫞酸鹽利用試驗硫化氫試驗尿素酶試驗9/26/2024641.糖發(fā)酵試驗葡萄糖HCOOH脫氫酶CO2+H29/26/202465(1)糖發(fā)酵試驗9/26/2024662.VP(Voges-Proskauer，V)試驗

葡萄糖→丙酮酸→乙酰甲基甲醇→二乙酰+胍基化合物→紅色化合物（+）9/26/202467葡萄糖→丙酮酸→乙酰甲基甲醇(pH>5.4),甲基紅-葡萄糖→丙酮酸(pH≤4.5)甲基紅+-+3.甲基紅(methylred,M)試驗9/26/2024684.枸櫞酸鹽利用(citrateutilization，C)試驗利用枸櫞酸鹽生長+不能利用--+9/26/2024695.吲哚(indol,I)試驗色氨酸→吲哚→玫瑰吲哚↑吲哚試劑

9/26/202470(6)尿素酶試驗(7)硫化氫試驗+（FeS黑色）9/26/202471IMViC試驗：

I

MViC試驗大腸埃希菌++--

產氣桿菌--++9/26/202472

（二）合成代謝產物及其在醫(yī)學上的意義1.熱原質(pyrogen)是細菌合成的一種注入人體或動物體內可引起發(fā)熱反應的物質，即脂多糖。大多由G-菌產生。特性：耐高熱，高壓蒸氣滅菌（121℃、20min)

不被破壞。250℃30min高溫干烤才能破壞。意義：熱原質在人類的生活環(huán)境中普遍存在。在制備和使用注射藥品過程中應嚴格遵守無菌操作，防止革蘭陰性細菌或熱原質污染。9/26/2024732.毒素及侵襲性酶(toxinsandinvasiveenzymes)G+菌產生外毒素，為具有毒性作用的蛋白質。G-菌裂解釋放內毒素，為脂多糖。3.色素pigment有脂溶性和水溶性色素。有助于細菌鑒別。

9/26/2024744.抗生素(antibiotics)抗菌譜廣，能抑制和殺死某些其他微生物或腫瘤細胞的物質。如多粘菌素、桿菌肽。5.維生素(vitamins)合成和釋放維生素K和B族維生素。6.細菌素(bacteriocins)具有抗菌作用的蛋白質，僅對有親緣關系的細菌有殺傷作用。9/26/202475第四節(jié)細菌的人工培養(yǎng)培養(yǎng)基(culturemedium):由人工方法配置的供微生物生長繁殖的混合營養(yǎng)物制品。按用途分類基礎培養(yǎng)基（basicmedium）增菌培養(yǎng)基(enrichmentmedium)選擇培養(yǎng)基(selectivemedium)鑒別培養(yǎng)基(differentialmedium)厭氧培養(yǎng)基(anaerobicmedium)9/26/202476按物理狀態(tài)分類

液體培養(yǎng)基固體斜面培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基9/26/202477培養(yǎng)基的用途液體培養(yǎng)基：增菌固體培養(yǎng)基：純化，增菌