细菌总论-形态、结构、生长繁殖课件

兽医微生物学兽医微生物学罗永文罗永文兽医微生物学罗永文1第第1章章 细菌的形态、构造及功能细菌的形态、构造及功能 第一节第一节 细菌的形态细菌的形态第二节第二节 细菌的结构细菌的结构 2原核生物概述原核生物概述n原核生物的特征原核生物的特征q比真核细胞小、简单q缺少膜结构的细胞核，染色体为一环状DNAq无膜结构的细胞器，核糖体小，为70Sn原核生物种类原核生物种类q古细菌q细菌q蓝细菌原核生物概述原核生物的特征3球菌球菌(Coccus)杆菌杆菌(Bacillus)弧菌弧菌(Vibrio)螺菌螺菌(Spirillum)个体形态个体形态1球菌(Coccus)杆菌(Bacillus)个体形4排列方式排列方式链球菌排列方式链球菌5螺旋体螺旋体(Spirochete)芽生和有附属物的芽生和有附属物的细菌细菌丝状丝状(Filamentous)形态形态 2螺旋体(Spirochete)形态 26最大直径最大直径500 m 最小直径0.05m纳米菌(Nanobacteria)大小大小1大小17Epulopiscium fishelsoni费氏刺尾鱼菌费氏刺尾鱼菌杆状杆状,0.05 x 0.5 mmThiomargarita namibiensis纳米比亚嗜硫珠菌纳米比亚嗜硫珠菌0.3-1mm大小大小2Epulopiscium fishelsoniThiomar8第二节第二节 细菌的结构细菌的结构基本基本结构结构细胞壁、细胞膜、细胞质、核体细胞壁、细胞膜、细胞质、核体特殊特殊结构结构荚膜、荚膜、S层、鞭毛、菌毛、芽胞层、鞭毛、菌毛、芽胞第二节 细菌的结构基本细胞壁、细胞膜、细胞质、核体特殊荚膜、9细菌细胞结构细菌细胞结构细菌细胞结构10一、一、基本结构基本结构细胞壁细胞壁细胞膜细胞膜细胞质细胞质核质核质一、基本结构细胞壁11（一）细胞壁（一）细胞壁(cell wall)革兰阳性菌革兰阳性菌革兰阴性菌革兰阴性菌革兰氏染色革兰氏染色 细胞壁是位于菌体的最外层，内侧紧贴细细胞壁是位于菌体的最外层，内侧紧贴细胞膜的一层无色透明，坚韧而有弹性的结构。胞膜的一层无色透明，坚韧而有弹性的结构。(高渗高渗特殊染色、电镜）特殊染色、电镜）（一）细胞壁(cell wall)革兰阳性菌革兰阴性菌革兰氏121.1.细菌细胞壁的结构细菌细胞壁的结构v革兰氏阳性菌细胞壁：革兰氏阳性菌细胞壁：由肽聚糖和磷壁酸组成由肽聚糖和磷壁酸组成 壁磷壁酸壁磷壁酸肽聚糖肽聚糖脂磷壁酸脂磷壁酸阳性菌特有阳性菌特有阳性菌特有阳性菌特有1.细菌细胞壁的结构革兰氏阳性菌细胞壁：由肽聚糖和磷壁酸组成13v革兰氏阴性菌细胞壁革兰氏阴性菌细胞壁外膜外膜(外壁层）：外壁层）：位于肽聚糖层的外部。位于肽聚糖层的外部。脂多糖脂多糖 外膜蛋白外膜蛋白 磷脂磷脂内壁层（周质间隙）：内壁层（周质间隙）：紧贴胞膜紧贴胞膜,仅由仅由1212层肽聚糖层肽聚糖分子构成。分子构成。微孔蛋白微孔蛋白微孔蛋白微孔蛋白微孔蛋白脂蛋白脂蛋白脂蛋白脂蛋白磷磷脂脂微微孔孔蛋蛋白白革兰氏阴性菌细胞壁外膜(外壁层）：内壁层（周质间隙）：紧贴胞14细菌总论-形态、结构、生长繁殖课件15 2.细胞壁的化学组成细胞壁的化学组成 革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌细胞壁成分比较革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌细胞壁成分比较 2.细胞壁的化学组成 革兰16v细胞壁的基本骨架细胞壁的基本骨架肽聚糖肽聚糖是由是由 N N乙乙酰胞壁酸（酰胞壁酸（NAMNAM）和）和NN乙酰葡糖胺（乙酰葡糖胺（NAGNAG）经经-1-1，4 4糖苷键连接间隔排列形成的多糖糖苷键连接间隔排列形成的多糖支架。在支架。在NAMNAM分子上连接四肽侧链，肽链之分子上连接四肽侧链，肽链之间由肽桥或联系起来，组成一个机械性很强间由肽桥或联系起来，组成一个机械性很强的网状结构。的网状结构。（1）肽聚糖肽聚糖(peptidoglycan)细胞壁的基本骨架肽聚糖是由 N乙酰胞壁酸（NAM）和N17革兰革兰阳性阳性菌肽聚糖菌肽聚糖聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥青霉素作用点青霉素作用点溶菌酶作用点溶菌酶作用点N-乙酰葡糖胺N-乙酰胞壁酸革兰阳性菌肽聚糖聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥青霉素作用点18革兰革兰阴性阴性菌肽聚糖菌肽聚糖聚糖骨架、四肽侧链聚糖骨架、四肽侧链革兰阴性菌肽聚糖聚糖骨架、四肽侧链19细菌总论-形态、结构、生长繁殖课件20壁磷壁酸壁磷壁酸(含量多，通过共价键与含量多，通过共价键与 肽聚糖分子结合肽聚糖分子结合,并延伸到肽聚糖分并延伸到肽聚糖分 子表面子表面)膜磷壁酸膜磷壁酸(与细菌细胞膜与细菌细胞膜的脂类结合的脂类结合)（2）磷壁酸）磷壁酸(teichoic acid)壁磷壁酸(含量多，通过共价键与 膜磷壁酸（2）磷壁酸21磷壁酸的功能磷壁酸的功能 形成表面抗原决定簇的主要成分；形成表面抗原决定簇的主要成分；提高膜结合酶的能力提高膜结合酶的能力(使细胞壁形成负电荷环境使细胞壁形成负电荷环境,以利于吸附镁离子以利于吸附镁离子,维持酶活维持酶活)；保证革兰氏阳性致病菌（如保证革兰氏阳性致病菌（如A A族链球菌）与其寄族链球菌）与其寄主间的黏附主间的黏附 ；提供噬菌体的吸附位点。提供噬菌体的吸附位点。磷壁酸的功能 形成表面抗原决定簇的主要成分；22（3）脂多糖）脂多糖(lipopolysaccharid,LPS)O-侧链多糖侧链多糖（有种型特（有种型特异性）异性）核心多糖核心多糖（有属特异性）（有属特异性）类类 脂脂 A（无种属特异性，（无种属特异性，内毒素的主要毒内毒素的主要毒性成分）性成分）（3）脂多糖(lipopolysaccharid,LPS)23脂多糖的功能脂多糖的功能（1）能够吸附钙离子、镁离子等阳离子；）能够吸附钙离子、镁离子等阳离子；（2）为噬菌体提供特异的吸附受体；）为噬菌体提供特异的吸附受体；致热，具有保护作用，对裂解酶类和寄主细胞的吞致热，具有保护作用，对裂解酶类和寄主细胞的吞噬作用有一定的抗性，也可刺激宿主细胞产生白介噬作用有一定的抗性，也可刺激宿主细胞产生白介素和肿瘤坏死因子素和肿瘤坏死因子 脂多糖的功能（1）能够吸附钙离子、镁离子等阳离子；24（4）外膜蛋白（）外膜蛋白（OMP)噬菌体吸附的受体噬菌体吸附的受体微孔微孔蛋白蛋白脂蛋白脂蛋白分子筛作用分子筛作用与细菌黏附和特定与细菌黏附和特定物质摄取有关物质摄取有关使肽聚糖与外膜使肽聚糖与外膜层牢固连接层牢固连接 参与营养物质转运参与营养物质转运（4）外膜蛋白（OMP)噬菌体吸附的受体微孔蛋白脂蛋白分子筛25n维持菌体固有的形态维持菌体固有的形态n保护细菌抵抗不利环境（低渗、阻挡有害物质等）保护细菌抵抗不利环境（低渗、阻挡有害物质等）n参与菌体内外的物质交换参与菌体内外的物质交换n菌体表面带有多种抗原分子，可诱发机体的免疫应答菌体表面带有多种抗原分子，可诱发机体的免疫应答n细菌的致病性、对噬菌体和药物敏感性等密切相关。细菌的致病性、对噬菌体和药物敏感性等密切相关。3.细胞壁的功能细胞壁的功能维持菌体固有的形态3.细胞壁的功能26n细菌细胞壁缺陷型或细菌细胞壁缺陷型或L型型(bacterial L form)：细胞壁受损后细胞壁受损后仍能生长和分裂的细菌。在一般环境中不能耐受菌体内的高渗仍能生长和分裂的细菌。在一般环境中不能耐受菌体内的高渗透压而将会涨破死亡。在高渗环境下，仍可存活。透压而将会涨破死亡。在高渗环境下，仍可存活。n革兰阳性菌细胞壁缺失后，原生质仅被一层细胞膜包住革兰阳性菌细胞壁缺失后，原生质仅被一层细胞膜包住原原生质体生质体(protoplast)。n革兰阴性菌肽聚糖层受损后尚有外膜保护革兰阴性菌肽聚糖层受损后尚有外膜保护原生质球原生质球(spheroplast)。4.4.细菌细胞壁缺陷型（细菌细菌细胞壁缺陷型（细菌L L型）型）细菌细胞壁缺陷型或L型(bacterial L form)：27 细菌细菌L L型呈高度多形性，大小不一。着色不匀，无论其原为革兰阳型呈高度多形性，大小不一。着色不匀，无论其原为革兰阳性或阴性菌，形成性或阴性菌，形成L L型大多染成革兰阴性。型大多染成革兰阴性。(1)形态和染色性形态和染色性临床分离葡萄球菌临床分离葡萄球菌L型型葡萄球菌葡萄球菌L型回复后型回复后 细菌L型呈高度多形性，大小不一。着色不匀，无论其原为革28n细菌细菌L型生长缓慢，营养要求高，必须用高渗的培养基。型生长缓慢，营养要求高，必须用高渗的培养基。n细菌细菌L型在高渗的培养基上生长后形成三种类型的菌落。型在高渗的培养基上生长后形成三种类型的菌落。（2）培养特性和菌落形态）培养特性和菌落形态 丝状菌落丝状菌落 颗粒型菌落颗粒型菌落 油煎蛋样菌落油煎蛋样菌落（典型（典型L型菌落）型菌落）细菌L型生长缓慢，营养要求高，必须用高渗的培养基。（2）培养29 （二）细胞膜（二）细胞膜(cell membrane)细胞膜液态镶嵌模型细胞膜液态镶嵌模型n细菌细胞膜的结构与真核细细菌细胞膜的结构与真核细胞者基本相同，由磷脂和多胞者基本相同，由磷脂和多种蛋白质组成，但不含胆固种蛋白质组成，但不含胆固醇。醇。n细菌细胞膜的功能与真核细细菌细胞膜的功能与真核细胞者类似，主要有物质转运、胞者类似，主要有物质转运、生物合成和呼吸等作用。生物合成和呼吸等作用。（二）细胞膜(cell membrane)细胞膜液态30 间体：间体：是部分细胞膜内陷、折叠、卷曲形成的囊状物，多是部分细胞膜内陷、折叠、卷曲形成的囊状物，多见于革兰阳性菌。其功能类似于真核细胞的线粒体。见于革兰阳性菌。其功能类似于真核细胞的线粒体。(三）间体三）间体(mesosome)间体间体 间体：是部分细胞膜内陷、折叠、卷曲形成的囊状物，多见31（四）核体（四）核体(nuclear body)细菌不具有成形的核，无核膜、细菌不具有成形的核，无核膜、核仁，遗传物质称为核质或拟核仁，遗传物质称为核质或拟核。功能是核。功能是负载遗传信息。负载遗传信息。核质由核质由单一密闭环状单一密闭环状DNA分子分子反复回旋卷曲盘绕组成松散网反复回旋卷曲盘绕组成松散网状结构。状结构。核体核体（四）核体(nuclear body)细菌不具有成形的核，32 细胞质：细胞质：细菌细胞膜内包裹的、除核体以外的所细菌细胞膜内包裹的、除核体以外的所有物质，是一种无色、透明、均质的胶体，基本成分有物质，是一种无色、透明、均质的胶体，基本成分为水、蛋白质、脂类、多糖、核糖核酸及无机盐类等，为水、蛋白质、脂类、多糖、核糖核酸及无机盐类等，是细菌进行营养物质代谢及合成核酸和蛋白质的场所。是细菌进行营养物质代谢及合成核酸和蛋白质的场所。含有各种酶系统、核糖体、质粒、包含物等。含有各种酶系统、核糖体、质粒、包含物等。（五）细胞质（五）细胞质(cytoplasm)细胞质：细菌细胞膜内包裹的、除核体以外的所有物质，是33 核糖体（核糖体（ribosome)是分散在细胞质中的颗粒状结构，由核糖体核酸（占是分散在细胞质中的颗粒状结构，由核糖体核酸（占2/32/3）和蛋白质（占）和蛋白质（占1/31/3）组成。红霉素、链霉素作用靶点。）组成。红霉素、链霉素作用靶点。沉降系数：沉降系数：70s，由，由50s大亚基和大亚基和 30s 小亚基构成。小亚基构成。功能：功能：是细胞合成蛋白质的机构。是细胞合成蛋白质的机构。核糖体（ribosome)是分散在细胞质中的342.质粒粒(plasmids)细菌染色体外的共价闭合细菌染色体外的共价闭合环状双链环状双链DNADNA分子。控制细菌某分子。控制细菌某些特定的遗传特性。些特定的遗传特性。核体核体质粒质粒2.质粒(plasmids)细菌染色体外的共价闭合环353.内含物（内含物（inclusion)贮存营养物质和其他物质的颗粒样贮存营养物质和其他物质的颗粒样结构，有脂肪滴、糖原、异染颗粒等。结构，有脂肪滴、糖原、异染颗粒等。脂肪滴脂肪滴气泡气泡气泡气泡异染颗粒异染颗粒3.内含物（inclusion)贮存营养物质和其他36二、二、特殊结构特殊结构荚膜荚膜S S层层鞭毛鞭毛菌毛菌毛芽孢芽孢二、特殊结构荚膜37（一）荚膜（一）荚膜(capsule)荚膜：荚膜：某些细菌在其细胞壁外包绕一层黏液性物质，某些细菌在其细胞壁外包绕一层黏液性物质，用理化方法去除后并不影响细胞的生命活动。用理化方法去除后并不影响细胞的生命活动。肺炎链球菌荚膜肺炎链球菌荚膜荚膜荚膜（一）荚膜(capsule)荚膜：某些细菌在其38v(大）荚膜大）荚膜：粘液状物质具有一定外形，相对粘液状物质具有一定外形，相对 稳定地附着在细胞壁外，厚度稳定地附着在细胞壁外，厚度0.2m0.2m。v微荚膜（微荚膜（microcopsule)microcopsule)：粘液状物质较薄，粘液状物质较薄，厚度厚度0.2m0.2m，与细胞表面牢固结合。，与细胞表面牢固结合。v粘液层粘液层(slime layer)(slime layer)：粘液物质没有明显的粘液物质没有明显的 边缘，比荚膜松散。边缘，比荚膜松散。荚荚 膜膜v菌胶团菌胶团(zoogloea)(zoogloea):包裹在细胞群体上的胶状物质。包裹在细胞群体上的胶状物质。(大）荚膜：粘液状物质具有一定外形，相对 荚 膜39 大多数细菌的荚膜是大多数细菌的荚膜是多糖多糖，如猪链球菌；少数菌的，如猪链球菌；少数菌的荚膜为荚膜为多肽多肽，如炭疽芽胞杆菌、鼠疫耶氏菌等；，如炭疽芽胞杆菌、鼠疫耶氏菌等；极少数二者均有，如巨大芽孢杆菌。荚膜具有抗极少数二者均有，如巨大芽孢杆菌。荚膜具有抗原性，并具有种和型的特异性。原性，并具有种和型的特异性。1.荚膜的化学组成荚膜的化学组成 大多数细菌的荚膜是多糖，如猪链球菌；少数菌的荚膜为多肽40n抗吞噬作用：抗吞噬作用：荚膜具有抵抗宿主吞噬细胞的作用，因荚膜具有抵抗宿主吞噬细胞的作用，因而荚膜是病原菌的重要毒力因子。而荚膜是病原菌的重要毒力因子。n抗有害物质的损伤作用：抗有害物质的损伤作用：荚膜处于细胞的最外层，有荚膜处于细胞的最外层，有保护菌体避免干燥和减少有害物质的损伤作用。保护菌体避免干燥和减少有害物质的损伤作用。n营养物质的贮存场所与废物排出之地营养物质的贮存场所与废物排出之地2.荚膜的功能荚膜的功能抗吞噬作用：荚膜具有抵抗宿主吞噬细胞的作用，因而荚膜是病原菌41 （1 1）荚膜的形成是微生物的遗传特征之一，是）荚膜的形成是微生物的遗传特征之一，是“种种”的的 特征。但不是细菌的必要结构，失去荚膜的菌株特征。但不是细菌的必要结构，失去荚膜的菌株 照样能够生活。照样能够生活。(2)(2)荚膜的形成与组成明显受培养基成分和培养条件的荚膜的形成与组成明显受培养基成分和培养条件的 影响（与环境密切相关）。影响（与环境密切相关）。细菌一般在细菌一般在机体内机体内和和营养丰富营养丰富的培养基中才能形成荚膜。有荚膜的的培养基中才能形成荚膜。有荚膜的细菌在固体培养基上形成光滑型（细菌在固体培养基上形成光滑型（S型）或粘液型（型）或粘液型（M）菌落，失去）菌落，失去荚膜后菌落变为粗糙型（荚膜后菌落变为粗糙型（R）。）。3.荚膜形成的条件荚膜形成的条件 （1）荚膜的形成是微生物的遗传特征之一，是“种”的 3.42（二）（二）S 层层 某些细菌的一种特殊的表层结构，完整包裹菌体，由某些细菌的一种特殊的表层结构，完整包裹菌体，由单单一的蛋白质亚单位一的蛋白质亚单位组成，排列规则，呈晶格样结构组成，排列规则，呈晶格样结构（二）S 层 某些细菌的一种特殊的表层结构，完整包裹43S 层的功能层的功能1.分子筛和离子通道分子筛和离子通道2.屏障作用，保护细菌屏障作用，保护细菌3.黏附宿主细胞，内化黏附宿主细胞，内化4.重要的表面抗原重要的表面抗原S 层的功能1.分子筛和离子通道44（三）鞭毛（三）鞭毛(flagellum)许多细菌在菌体上附许多细菌在菌体上附有细长并呈波状弯曲有细长并呈波状弯曲的丝状物，称为鞭毛，的丝状物，称为鞭毛，是细菌的运动器官。是细菌的运动器官。（三）鞭毛(flagellum)许多细菌在菌体上附有细长并45特殊鞭毛染色，在光学显微镜下观察特殊鞭毛染色，在光学显微镜下观察电子显微镜观察电子显微镜观察半固体穿刺培养半固体穿刺培养1.鞭毛的观察鞭毛的观察1：有动力：有动力2：无动力：无动力特殊鞭毛染色，在光学显微镜下观察1.鞭毛的观察1：有动力462.鞭毛菌分类鞭毛菌分类单毛菌单毛菌双毛菌双毛菌丛毛菌丛毛菌周毛菌周毛菌2.鞭毛菌分类单毛菌双毛菌丛毛菌周毛菌47包括包括3部分：鞭毛丝部分：鞭毛丝,基体基体,鞭毛钩鞭毛钩3.鞭毛的结构鞭毛的结构包括3部分：鞭毛丝,基体,鞭毛钩3.鞭毛的结48n鞭毛是运动器官。鞭毛是运动器官。n鞭毛有抗原性（鞭毛有抗原性（H抗原）。抗原）。n与致病性有关。（霍乱弧菌）与致病性有关。（霍乱弧菌）4.鞭毛的功能鞭毛的功能鞭毛是运动器官。4.鞭毛的功能49n许多革兰阴性菌和少数革兰阳性菌菌体表面存在许多革兰阴性菌和少数革兰阳性菌菌体表面存在着一种比鞭毛更细、更短而直硬的丝状物，与细着一种比鞭毛更细、更短而直硬的丝状物，与细菌的运动无关。菌的运动无关。n菌毛蛋白具有抗原性。菌毛蛋白具有抗原性。n菌毛在光镜下看不到，必须用电镜观察。菌毛在光镜下看不到，必须用电镜观察。n分为普通菌毛和性菌毛两类。分为普通菌毛和性菌毛两类。（三）菌毛（三）菌毛(filus/fimbriae)许多革兰阴性菌和少数革兰阳性菌菌体表面存在着一种比鞭毛更细、50n遍布菌细胞表面，每菌可达数百根。遍布菌细胞表面，每菌可达数百根。n是细菌的粘附结构，能与宿主细胞表面的特异性是细菌的粘附结构，能与宿主细胞表面的特异性受体结合。与细菌的致病性密切相关。受体结合。与细菌的致病性密切相关。1.普通菌毛普通菌毛(ordinary pilus)遍布菌细胞表面，每菌可达数百根。1.普通菌毛(ordina51n仅见于少数革兰阴性菌。仅见于少数革兰阴性菌。n数量少，数量少，1-4根。根。n比普通菌毛长而粗，中空呈管状。比普通菌毛长而粗，中空呈管状。n性菌毛由致育因子（性菌毛由致育因子（F）编码，故又称）编码，故又称F菌毛。菌毛。nF+菌内的质粒或菌内的质粒或DNA可通过性菌毛可通过性菌毛 进入进入F-菌体内菌体内,n性菌毛是某些噬菌体吸附于性菌毛是某些噬菌体吸附于 菌细胞的受体。菌细胞的受体。2.性菌毛性菌毛(sex pilus)仅见于少数革兰阴性菌。2.性菌毛(sex pilus)52菌毛比鞭毛更短、更细，且又直又硬。数量很多，菌毛比鞭毛更短、更细，且又直又硬。数量很多，不具有运动功能，但与菌的致病性、吸附等有关。不具有运动功能，但与菌的致病性、吸附等有关。只能在电子显微镜下观察到。只能在电子显微镜下观察到。3.菌毛与鞭毛的比较菌毛与鞭毛的比较3.菌毛与鞭毛的比较53n某些细菌在一定的环境条件下，能在菌体内部形成一个圆某些细菌在一定的环境条件下，能在菌体内部形成一个圆形或卵圆形小体，是细菌的休眠形式。芽胞形成后细菌即形或卵圆形小体，是细菌的休眠形式。芽胞形成后细菌即失去繁殖能力。失去繁殖能力。n产生芽胞的都是革兰阳性菌。产生芽胞的都是革兰阳性菌。（四）芽胞（四）芽胞(spore)某些细菌在一定的环境条件下，能在菌体内部形成一个圆形或卵圆形54n 芽孢是否为生殖细胞？芽孢是否为生殖细胞？n 芽孢是否为细菌的组成结构？芽孢是否为细菌的组成结构？n 芽孢是否在不良环境下形成？芽孢是否在不良环境下形成？芽孢是否为生殖细胞？551.芽胞的结构芽胞的结构 外衣外衣外衣外衣 外膜外膜外膜外膜 皮质皮质皮质皮质 芽孢壁芽孢壁芽孢壁芽孢壁内膜内膜内膜内膜芯髓芯髓芯髓芯髓由外向内由外向内外衣外衣 外膜外膜皮质皮质 芽孢壁芽孢壁内膜内膜 芯髓芯髓多层而致密多层而致密1.芽胞的结构 外衣 外膜 皮质 芽56 2.芽胞形状、位置芽胞形状、位置炭疽芽胞杆菌肉毒梭菌肉毒梭菌破伤风梭菌破伤风梭菌 2.芽胞形状、位置炭疽芽胞杆菌肉毒梭菌破伤风梭菌57n细菌形成芽胞的能力是由菌体内的芽胞基因决定的。细菌形成芽胞的能力是由菌体内的芽胞基因决定的。芽胞一般只在动物体外才能形成，其形成条件因菌种芽胞一般只在动物体外才能形成，其形成条件因菌种而异。而异。n一个细菌只形成一个芽胞，一个芽胞发芽也只生成一一个细菌只形成一个芽胞，一个芽胞发芽也只生成一个菌体，细菌数量并未增加，因而芽胞不是细菌的繁个菌体，细菌数量并未增加，因而芽胞不是细菌的繁殖方式。与芽胞相比，未形成芽胞而具有繁殖能力的殖方式。与芽胞相比，未形成芽胞而具有繁殖能力的菌体可称为菌体可称为繁殖体。繁殖体。3.芽胞的形成芽胞的形成细菌形成芽胞的能力是由菌体内的芽胞基因决定的。芽胞一般只在动58(1)(1)对高温、对高温、干燥、辐射、化学药物有强大的抵抗力。干燥、辐射、化学药物有强大的抵抗力。(2)(2)含水量低、壁厚而致密，通透性差含水量低、壁厚而致密，通透性差,不易着色，折不易着色，折光性强。光性强。(3)(3)芽胞内新陈代谢几乎停止，处于休眠状态，但保芽胞内新陈代谢几乎停止，处于休眠状态，但保持潜在萌发力。持潜在萌发力。(4)(4)不是繁殖器官，一个芽孢萌发只产生一个营养状不是繁殖器官，一个芽孢萌发只产生一个营养状态的细胞。态的细胞。4.芽孢的特点芽孢的特点(1)对高温、干燥、辐射、化学药物有强大的抵抗力。4.59n芽胞的抵抗力强，可在自然界中存在多年，是重要的传染源。芽胞的抵抗力强，可在自然界中存在多年，是重要的传染源。但芽胞并不直接引起疾病，只有发芽成为繁殖体后，才能迅但芽胞并不直接引起疾病，只有发芽成为繁殖体后，才能迅速大量繁殖而致病。速大量繁殖而致病。n 芽胞抵抗力强，故应以杀灭芽胞作为可靠的灭菌指标。芽胞抵抗力强，故应以杀灭芽胞作为可靠的灭菌指标。（肉罐头的肉毒梭菌、外科器材的破伤风梭菌肉罐头的肉毒梭菌、外科器材的破伤风梭菌）n 是细菌分类、鉴定的重要形态学指标。是细菌分类、鉴定的重要形态学指标。n 芽孢菌的长期保藏芽孢菌的长期保藏n 伴胞晶体的杀虫功能伴胞晶体的杀虫功能5.研究芽胞的意义研究芽胞的意义芽胞的抵抗力强，可在自然界中存在多年，是重要的传染源。但芽胞60第第4节细菌形态和结构观察节细菌形态和结构观察1.普通光学显微镜普通光学显微镜最小可分辨距离最小可分辨距离=0.61n sinn：玻片与物镜间介质的折射率（空气：玻片与物镜间介质的折射率（空气：1，水：，水：1.33，香柏油：，香柏油：1.52）：所用光源波长：所用光源波长：物镜镜口角的半数物镜镜口角的半数蓝光蓝光(450 nm)，油镜达最大分辨率：，油镜达最大分辨率：0.18m第4节细菌形态和结构观察1.普通光学显微镜0.61n si612.暗视野显微镜暗视野显微镜3.相差显微镜相差显微镜样品的折射率和厚度不同，产生相位差样品的折射率和厚度不同，产生相位差配备：环状光阑和相差板配备：环状光阑和相差板能在不染色的情况下观察样品能在不染色的情况下观察样品4.荧光显微镜荧光显微镜2.暗视野显微镜3.相差显微镜样品的折射率和厚度不同，产626.扫描电子显微镜扫描电子显微镜5.透射电子显微镜透射电子显微镜6.扫描电子显微镜5.透射电子显微镜63 细菌的染色细菌的染色单染法：美蓝染色法等单染法：美蓝染色法等鉴别染色法：革兰氏染色法、抗酸性染色法、鉴别染色法：革兰氏染色法、抗酸性染色法、芽孢染色法、姬姆萨染色法等芽孢染色法、姬姆萨染色法等特殊染色法：芽孢、荚膜、鞭毛染色等。特殊染色法：芽孢、荚膜、鞭毛染色等。细菌的染色单染法：美蓝染色法等64简单染色简单染色涂片涂片干燥干燥固定固定染色染色镜检镜检革兰氏染色革兰氏染色结晶紫初染结晶紫初染 1min。碘液媒染碘液媒染 1min，水洗，吸干。水洗，吸干。95%乙醇脱色乙醇脱色 30sec。复红或沙黄复染复红或沙黄复染 1min，水洗，风，水洗，风干。干。细水流洗细水流洗简单染色涂片革兰氏染色结晶紫初染 1min。细水流洗65第第2章章 细菌的生长繁殖和生态细菌的生长繁殖和生态细菌与真核生物新陈代谢的主要区别：细菌与真核生物新陈代谢的主要区别：1.细菌生长和繁殖速度快细菌生长和繁殖速度快 2.利用各种化合物作为能源的能力强利用各种化合物作为能源的能力强 3.营养需求多种多样营养需求多种多样 4.可利用超常流水线合成大分子物质可利用超常流水线合成大分子物质 5.细菌能产生特殊物质细菌能产生特殊物质第2章 细菌的生长繁殖和生态细菌与真核生物新陈代谢的主要区别66细菌五大共性细菌五大共性：体积小体积小,面积大；面积大；吸收多吸收多,转化快转化快；生长旺生长旺,繁殖快；繁殖快；适应强适应强,易变异；易变异；分布广分布广,种类多。种类多。细菌五大共性：67第一节第一节 细菌的理化性状细菌的理化性状细菌和其他生物细胞相似，含有多种化学成分细菌和其他生物细胞相似，含有多种化学成分:第一节 细菌的理化性状细菌和其他生物细胞相似，含有多种化学成68细菌的化学组成细菌的化学组成（1）小分子物质小分子物质：水分是菌细胞重要的组成部分，：水分是菌细胞重要的组成部分，占细胞总重量的占细胞总重量的75%90%；（2）无机盐无机盐：占干重的：占干重的10%；（3）大分子物质大分子物质：蛋白质、糖类、脂类、核酸；：蛋白质、糖类、脂类、核酸；（4）特殊化学物质特殊化学物质:肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸、肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸、D型氨基酸、二氨基庚二酸型氨基酸、二氨基庚二酸(DAP)、吡啶二羧酸、吡啶二羧酸(DPA)等。等。细菌的化学组成（1）小分子物质：水分是菌细胞重要的组成部分69第二节第二节 细菌的生长繁殖细菌的生长繁殖 一、细菌生长的条件一、细菌生长的条件1、营养：、营养：水、碳源、氮源、无机盐，有些细水、碳源、氮源、无机盐，有些细菌还需要生长因子。菌还需要生长因子。2、酸碱度：、酸碱度：多数致病菌的最适多数致病菌的最适pH为为7.2-7.63、温度：、温度：多数致病菌的最适温度为多数致病菌的最适温度为37 第二节 细菌的生长繁殖 一、细菌生长的条件704、气体：、气体：(1)氧气对微生物生长的影响氧气对微生物生长的影响按照微生物与氧的关系，可将它们分为按照微生物与氧的关系，可将它们分为2大类：大类：好氧微生物（好氧微生物（aerobes）厌氧微生物（厌氧微生物（anaerobes）大类又可进一步分为大类又可进一步分为5类：类：专性好氧（专性好氧（obligate or strict aerobes）兼性厌氧（兼性厌氧（facultative anaerobes）微好氧（微好氧（microaerophilic bacteria）耐氧菌（耐氧菌（aerotolerant anaerobes）专性厌氧菌（专性厌氧菌（obligate anaerobes）好氧好氧 厌氧厌氧4、气体：(1)氧气对微生物生长的影响好氧 厌氧71 5类细菌在类细菌在 含有巯基乙醇含有巯基乙醇的培养基中的的培养基中的生长和分布。生长和分布。5类细菌在 含有巯基乙醇的培养基中的生长和分布。72二、细菌的营养类型二、细菌的营养类型 1、根据碳素营养的区分、根据碳素营养的区分（1）自养菌：只能从无机物取得碳源的细菌。能利用无机碳（如）自养菌：只能从无机物取得碳源的细菌。能利用无机碳（如CO2、H2CO3等）合成所需要的含碳有机物，如硝化菌。等）合成所需要的含碳有机物，如硝化菌。（2）异养菌：凡能从有机物中取得碳源的细菌。不能利用无机碳，需要）异养菌：凡能从有机物中取得碳源的细菌。不能利用无机碳，需要 有机碳来合成所需要的含碳有机物；必须依赖其他生物供给现成有机碳来合成所需要的含碳有机物；必须依赖其他生物供给现成 的有机物而营寄生生活的有机物而营寄生生活 2、根据能源的区分：、根据能源的区分：（1）光能营养菌：能将光能转变为化学能的细菌；这类细菌都是属于土）光能营养菌：能将光能转变为化学能的细菌；这类细菌都是属于土 壤和水中的细菌，在病原菌中不存在此种类型的细菌。壤和水中的细菌，在病原菌中不存在此种类型的细菌。（2）化能营养菌：从无机和有机物中取得能量的细菌；大部分细菌属于）化能营养菌：从无机和有机物中取得能量的细菌；大部分细菌属于 此类。前者称为无机化能营养菌；后者称为有机化能营养菌。此类。前者称为无机化能营养菌；后者称为有机化能营养菌。二、细菌的营养类型1、根据碳素营养的区分73因此，细菌的营养类型分为：因此，细菌的营养类型分为：（1）光能自养菌）光能自养菌（2）光能异养菌）光能异养菌（3）化能自养菌）化能自养菌 （4）化能异养菌）化能异养菌因此，细菌的营养类型分为：74 物质摄取物质摄取生物合成生物合成聚合作用聚合作用组装组装第三节、细菌细胞的代谢过程第三节、细菌细胞的代谢过程 物质摄取生物合成聚合作用组装第三节、细菌细胞的代谢过程75单纯扩散单纯扩散促进扩散促进扩散主动运输主动运输基团转位基团转位一、细菌吸收营养物质的机制一、细菌吸收营养物质的机制 单纯扩散一、细菌吸收营养物质的机制 761.单纯扩散单纯扩散 也称为被动扩散，是一种最简单的细胞内外物质交换也称为被动扩散，是一种最简单的细胞内外物质交换方式。只靠简单的分子运动进行扩散。方式。只靠简单的分子运动进行扩散。特点：特点：无特异性无特异性;不需要载体不需要载体 不需要能量不需要能量 速度较慢速度较慢 可逆，但不能逆浓度梯度可逆，但不能逆浓度梯度.不是细菌取得营养的主要方式不是细菌取得营养的主要方式 1.单纯扩散772.促进扩散促进扩散 营养物质通过透酶吸收营养基质的方式称为促营养物质通过透酶吸收营养基质的方式称为促进扩散，也称为协助扩散。进扩散，也称为协助扩散。特点：特点：严格的特异性，严格的特异性，需要载体，需要载体，不需要能量；不需要能量；可逆可逆 与被动扩散相同，也不能逆浓度梯度与被动扩散相同，也不能逆浓度梯度2.促进扩散 783.主动运输主动运输 特点：特点：需要载体，需要载体，严格的特异性，严格的特异性，需要能量需要能量.不可逆，可逆浓度梯度；不可逆，可逆浓度梯度；胞内的基质可高于胞胞内的基质可高于胞外外1001000倍，倍，饱和效应：如胞外基质浓度甚高，足使载体饱饱和效应：如胞外基质浓度甚高，足使载体饱和，输送的速度达到一定高度时就无法进一步提高和，输送的速度达到一定高度时就无法进一步提高;是细菌取得营养的主要方式是细菌取得营养的主要方式3.主动运输 794.基团转移基团转移基团转移是在输送后使基质发生变化的输送过程。4.基团转移80二、生物合成二、生物合成 将吸收的各种前体代谢物合成多种氨基酸、将吸收的各种前体代谢物合成多种氨基酸、核苷酸、糖、脂肪酸及其它合成大分子所核苷酸、糖、脂肪酸及其它合成大分子所需物质。需物质。1.作为鉴别细菌的主要措施作为鉴别细菌的主要措施2.细菌生物合成环节可被药物影响细菌生物合成环节可被药物影响 二、生物合成 将吸收的各种前体代谢物合成多种氨基酸、核苷81三、聚合作用三、聚合作用DNA复制复制 半保留复制半保留复制转录转录翻译翻译转转 录录翻翻 译译DNA mRNA 蛋白质蛋白质三、聚合作用DNA复制转 录翻 译DNA 82四、组装四、组装自我组装（自我组装（self-assembly）:自我组装可在自我组装可在体外试管内完成，鞭毛及核糖体即采用此种体外试管内完成，鞭毛及核糖体即采用此种方式。方式。指导组装（指导组装（guided assembly）:细菌表面细菌表面膜结构则只能依赖指导组装来完成。膜结构则只能依赖指导组装来完成。四、组装自我组装（self-assembly）:自我组装可83 第四节第四节 细菌的生长繁殖细菌的生长繁殖一、细菌个体的生长繁殖一、细菌个体的生长繁殖 世代时间世代时间:一个菌体分裂为两个菌体所需的时间一个菌体分裂为两个菌体所需的时间。一般一般20-30min。二、细菌群体的生长繁殖二、细菌群体的生长繁殖 生长曲线（生长曲线（growth curve）：）：将细菌接种在液体将细菌接种在液体 培养基并置于适宜的温度中，定时取样检查活菌数，可发培养基并置于适宜的温度中，定时取样检查活菌数，可发 现其生长过程具有规律性。以时间为横坐标，以活菌数的现其生长过程具有规律性。以时间为横坐标，以活菌数的 对数为纵坐标，可得出一条生长曲线。对数为纵坐标，可得出一条生长曲线。第四节 细菌的生长繁殖一、细菌个体的生长繁殖84液体培养细菌的生长曲线液体培养细菌的生长曲线液体培养细菌的生长曲线85n细菌来到新环境的一个适应过程。细菌来到新环境的一个适应过程。n特点：特点：(1)代谢活跃，合成并积累所需酶系统代谢活跃，合成并积累所需酶系统;(2)RNA含量明显增多，但含量明显增多，但DNA的量无变化的量无变化;(3)细菌数并不增加细菌数并不增加1.迟缓期（迟缓期（lag phase）细菌来到新环境的一个适应过程。1.迟缓期（lag phase86 细菌此时生长迅速，以恒定速度进行分裂繁殖，活细菌此时生长迅速，以恒定速度进行分裂繁殖，活菌数以几何级数增长，达到顶峰，生长曲线接近一菌数以几何级数增长，达到顶峰，生长曲线接近一条斜的直线。一般而言，该期的病原菌条斜的直线。一般而言，该期的病原菌致病力最强，致病力最强，其形态、染色特性及生理活性均较典型，对抗菌药其形态、染色特性及生理活性均较典型，对抗菌药物等的作用较为敏感。物等的作用较为敏感。2.对数期（对数期（logarithmic phase）细菌此时生长迅速，以恒定速度进行分裂繁殖，活菌数以几何级数87 新繁殖的活菌数与死菌数大致平衡新繁殖的活菌数与死菌数大致平衡，因营养的消耗、，因营养的消耗、代谢产物的蓄积等，细菌繁殖速度下降。代谢产物的蓄积等，细菌繁殖速度下降。3.稳定期（稳定期（stationary phase）3.稳定期（stationary phase）884.衰亡期（衰亡期（decline phase）死菌数超过活菌数死菌数超过活菌数,如不移植到新的培养基，最如不移植到新的培养基，最终可全部死亡，此期细菌的菌体变形或自溶，终可全部死亡，此期细菌的菌体变形或自溶，染色不典型，难以进行鉴定染色不典型，难以进行鉴定。4.衰亡期（decline phase）死菌数超过活菌数,如89第五第五节 细菌的人工培养菌的人工培养 培养基（培养基（culture medium）是人工配制的基质，含有细菌生长繁殖是人工配制的基质，含有细菌生长繁殖必需的营养物质。培养基制成后，通常都要经必需的营养物质。培养基制成后，通常都要经灭菌处理。灭菌处理。第五节 细菌的人工培养 培养基（culture medi90配制培养基的基本要求配制培养基的基本要求依据细菌的物质代谢要求和营养需要，必须含有依据细菌的物质代谢要求和营养需要，必须含有细菌生长繁殖所需要的碳源、氮源、矿物质以及细菌生长繁殖所需要的碳源、氮源、矿物质以及生长环境条件，因此，在制作细菌培养基时，必生长环境条件，因此，在制作细菌培养基时，必须掌握如下原则和要求：须掌握如下原则和要求：含各种营养物质含各种营养物质 适当的水分适当的水分 适宜的适宜的pH和渗透压和渗透压 不应含有抑制细菌生长的物质不应含有抑制细菌生长的物质 应均质透明，应彻底灭菌应均质透明，应彻底灭菌 对某些微生物必须提供一些特殊物质对某些微生物必须提供一些特殊物质配制培养基的基本要求91 (一一)按营养组成的差异按营养组成的差异 1.基础培养基基础培养基:基本营养成分基本营养成分 2.营养培养基营养培养基:在基础培养基中添加一些其它营养物质，如葡萄在基础培养基中添加一些其它营养物质，如葡萄 糖、血液、血清、生长因子等糖、血液、血清、生长因子等 培养基的分类培养基的分类 普通培养基普通培养基 血液培养基血液培养基 培养基的分类 普通培养基 92 1.固体培养基固体培养基:1.5%2%琼脂，用于细菌分离纯化。琼脂，用于细菌分离纯化。2.半固体培养基半固体培养基:0.5%琼脂，作穿刺试验。琼脂，作穿刺试验。3.液体培养液体培养:扩增纯培养的菌体。扩增纯培养的菌体。(二二)按状态的差异按状态的差异 (二)按状态的差异93细菌在固体培养基中的生长情况细菌在固体培养基中的生长情况光滑型菌落光滑型菌落粗糙型菌落粗糙型菌落粘液型菌落粘液型菌落细菌在固体培养基中的生长情况光滑型菌落粗糙型菌落粘液型菌落94 细菌在半固体培养基中的生长情况细菌在半固体培养基中的生长情况1：有动力：有动力2：无动力：无动力 细菌在半固体培养基中的生长情况1：有动力95 细菌在液体培养基中的生长情况细菌在液体培养基中的生长情况菌膜菌膜菌沉淀菌沉淀均匀浑浊均匀浑浊对照对照 细菌在液体培养基中的生长情况菌膜菌沉淀均匀浑浊对照96 1.鉴别培养基鉴别培养基:在培养基中加入特定底物，观察细菌在其生长后分解在培养基中加入特定底物，观察细菌在其生长后分解 底物如何，从而鉴别细菌。底物如何，从而鉴别细菌。2.选择培养基选择培养基:在培养基中加入某种化学物质，使之抑制一类细菌在培养基中加入某种化学物质，使之抑制一类细菌 生长，而有利于另一类细菌生长，从而将后者选择出来。生长，而有利于另一类细菌生长，从而将后者选择出来。3.厌氧培养基厌氧培养基:专供厌氧菌的分离、培养和鉴别用专供厌氧菌的分离、培养和鉴别用.将普通培养基放在将普通培养基放在 无氧环境中培养，或者使培养基本身成为无氧的环境。无氧环境中培养，或者使培养基本身成为无氧的环境。(三三)按功能的差异按功能的差异 1.鉴别培养基:在培养基中加入特定底物，观察97麦康凯琼脂培养基麦康凯琼脂培养基麦康凯琼脂培养基98