细菌的形态和结构-课件

第一章 细菌的形态和结构n n原核细胞微生物指一大类呈细胞形态，仅有原始的类核，无核膜包裹，只存在裸露DNA，不进行有丝分裂，无细胞器的原始单细胞生物。n n根据外表特征把原核生物分为几种类型：细菌、蓝细菌、放线菌、螺旋体、支原体、立克次氏体、衣原体。细菌的形态和结构细菌的形态和结构一、细菌的大小一、细菌的大小1.单位-m2.各种细菌的大小 球菌:0.5-2.0m,一般1.0m 杆菌:长2-3m，宽0.5-1.0m 螺旋菌：2-20m，宽0.4-1.2m3同种细菌的大小存在一定差异细细细细菌菌菌菌的的的的大大大大小小小小，以以以以生生生生长长长长在在在在适适适适宜宜宜宜的的的的温温温温度度度度和和和和培培培培养养养养基基基基中中中中的的的的幼龄培养物为标准。幼龄培养物为标准。幼龄培养物为标准。幼龄培养物为标准。细菌的形态和结构细菌的形态和结构颤蓝菌属巨大芽孢杆菌大肠杆菌肺炎球菌嗜血流感菌纳米细菌细菌的形态和结构细菌的形态和结构二、细菌的外形和排列二、细菌的外形和排列外形：球状、杆状和螺旋状。据外形和排列分为：球菌、杆菌和螺旋菌。细菌的形态和结构细菌的形态和结构形态形态n n球形球形球形球形n n杆形杆形杆形杆形n n螺旋形螺旋形螺旋形螺旋形n n其它形状其它形状 丝状丝状 三角形三角形 方形等方形等细菌的形态和结构细菌的形态和结构球菌球菌(Sphericalcoccus)细菌的形态和结构细菌的形态和结构杆菌杆菌 (bacillus)棒状杆菌棒状杆菌细菌的形态和结构细菌的形态和结构杆菌形态杆菌形态1）长：呈丝状（猪丹毒杆菌）短：卵圆形（球杆菌）2）一端膨大，呈棒状（棒状杆菌）3）形成侧支或分支（分支杆菌）4）菌体两端：多为钝圆（巴氏杆菌）少数为平截(炭疽杆菌)极少数呈梭状（破伤风梭菌）细菌的形态和结构细菌的形态和结构杆菌形态示例杆菌形态示例 猪丹毒杆菌细菌的形态和结构细菌的形态和结构杆菌形态示例杆菌形态示例 巴氏杆菌细菌的形态和结构细菌的形态和结构杆菌形态示例杆菌形态示例 炭疽杆菌（电镜）细菌的形态和结构细菌的形态和结构杆菌形态示例杆菌形态示例 诺维氏梭菌细菌的形态和结构细菌的形态和结构杆菌形态示例杆菌形态示例 破伤风梭菌细菌的形态和结构细菌的形态和结构螺旋菌（螺旋菌（spirilla）：弧菌、螺菌细菌的形态和结构细菌的形态和结构螺旋状菌示例螺旋状菌示例弧菌螺菌细菌的形态和结构细菌的形态和结构幽门螺杆菌细菌的形态和结构细菌的形态和结构 螺旋体螺旋体是一类细长、柔软、弯曲呈螺旋状、运动活泼的单是一类细长、柔软、弯曲呈螺旋状、运动活泼的单细胞型微生物。细胞型微生物。在生物学上的位置介于细菌与原生动物之间。在生物学上的位置介于细菌与原生动物之间。细菌的形态和结构细菌的形态和结构衰老型和多形性衰老型和多形性衰衰衰衰老老老老型型型型：细细细细菌菌菌菌在在在在不不不不良良良良环环环环境境境境或或或或老老老老龄龄龄龄期期期期，会会会会出出出出现现现现和和和和正正正正常形状不一样的个体。常形状不一样的个体。常形状不一样的个体。常形状不一样的个体。多形性：在适宜的正常环境中生长，其形状也不多形性：在适宜的正常环境中生长，其形状也不多形性：在适宜的正常环境中生长，其形状也不多形性：在适宜的正常环境中生长，其形状也不一致。这种现象称为多形性，如嗜血杆菌。一致。这种现象称为多形性，如嗜血杆菌。一致。这种现象称为多形性，如嗜血杆菌。一致。这种现象称为多形性，如嗜血杆菌。细菌的形态和结构细菌的形态和结构三、细菌的构造基本构造基本构造特殊构造特殊构造细菌的形态和结构细菌的形态和结构一般构造一般构造特殊构造特殊构造细菌的形态和结构细菌的形态和结构细菌细胞结构模式图细菌细胞结构模式图细菌的形态和结构细菌的形态和结构（一）细胞壁（一）细胞壁 细菌细胞最外层坚韧且具有高度弹性的结构。组成成份：组成成份：肽聚糖、磷壁酸、脂多糖、磷脂、蛋白质和脂蛋白。主主要要功功能能：保持一定的形态和保护细菌，同时与革兰氏染色特性、抗菌药物的敏感性、细菌的致病性和抗原性有关。细菌的形态和结构细菌的形态和结构G+和和G-的细胞壁的构造不同的细胞壁的构造不同细菌的形态和结构细菌的形态和结构G G细胞壁细胞壁G G细胞壁细胞壁G G与与G G细胞壁的比较细胞壁的比较细菌的形态和结构细菌的形态和结构G+细菌和G-细菌细胞壁的比较细菌的形态和结构细菌的形态和结构G G与与G G细胞壁的比较细胞壁的比较细胞壁细胞壁细胞壁细胞壁G G菌菌菌菌G G菌菌菌菌强度强度较坚韧较坚韧较疏松较疏松厚度厚度2020808010101515肽聚糖层数肽聚糖层数多达多达5050层层1 12 2层层肽聚糖含量肽聚糖含量占细菌干重占细菌干重50-80%50-80%占细菌干重占细菌干重5-20%5-20%糖类含量糖类含量45%45%15-20%15-20%脂类含量脂类含量1-4%1-4%11-22%11-22%磷壁酸磷壁酸外膜外膜细菌的形态和结构细菌的形态和结构补充资料：革兰氏染色示例补充资料：革兰氏染色示例G GG G（大大肠肠杆杆菌菌）（链链球球菌菌）细菌的形态和结构细菌的形态和结构补充资料：革氏染色与细胞壁结构的关系补充资料：革氏染色与细胞壁结构的关系 G+菌细胞壁，其脂类含量较多，而肽聚糖较少，以95%酒精脱色时，脂类被溶解，使得细胞壁孔隙变大；肽聚糖因95%酒精处理而使之孔隙缩小，但肽聚糖含量较少，细胞壁孔隙缩小有限，故能让结晶紫与碘形成的紫色染料复合物被95%酒精洗脱出细胞壁外，而后来为红色的复染剂着色成为红色。G-菌细胞壁所含脂类少，肽聚糖多，经95%酒精脱色时其细胞壁孔隙缩小到不易让结晶紫(或龙胆紫)与碘形成的紫色染料复合物洗出细胞壁外，而被染为紫色。当细胞壁失去其结构完整性时(如自溶的、老龄的、已死的细菌或分离出来的细胞壁)，亦同时失去其渗透的完整性，革兰氏阳性菌就能染成革兰氏阴性反应。细菌的形态和结构细菌的形态和结构Gram Stain StepGram negativeGram negativeGram positiveGram positiveHeat/DryHeat/DryCrystal violet stainCrystal violet stainIodineIodine FixFixSafranin stainSafranin stainAlcoholAlcohol dede-stainstain细菌的形态和结构细菌的形态和结构补充资料：革氏染色主要步骤及呈色原理补充资料：革氏染色主要步骤及呈色原理补充资料：革氏染色主要步骤及呈色原理补充资料：革氏染色主要步骤及呈色原理G G-G G3.3.复红复红复红复红1.1.结晶紫结晶紫结晶紫结晶紫/碘液碘液碘液碘液2.2.酒精酒精酒精酒精被溶解被溶解脂类脂类细胞壁细胞壁细菌的形态和结构细菌的形态和结构补充资料：革兰氏染色主要步骤及呈色模拟补充资料：革兰氏染色主要步骤及呈色模拟补充资料：革兰氏染色主要步骤及呈色模拟补充资料：革兰氏染色主要步骤及呈色模拟脂肪颗粒G G-G G1.1.结晶紫结晶紫结晶紫结晶紫/碘液碘液碘液碘液2.2.酒精酒精酒精酒精3.3.复红复红复红复红细胞壁溶解后形成空洞溶解后形成空洞细菌的形态和结构细菌的形态和结构补充资料：青霉素的杀菌原理补充资料：青霉素的杀菌原理青霉素和先锋霉素(或头孢菌素)等抗生素，能抑制细菌细胞壁肽聚糖的合成，对某些细菌有抑菌和杀菌作用。虽然细菌细胞壁都有肽聚糖成分，但由于细胞壁结构不同，这些药物可以直接扩散入革兰氏阳性菌的细胞壁内，这类细菌对这些药物就比较敏感，而革兰氏阴性菌细胞壁的肽聚糖层，有三层外胞壁围绕，药物不易扩散入内，对这些药物就不那么敏感。霉形体和细菌的L型没有细胞壁，也就没有细胞壁上的肽聚糖成分，所以对青霉素就不敏感。这都说明细菌细胞壁的化学组成、结构与细菌的抗药性有关。细菌的形态和结构细菌的形态和结构细菌的形态和结构细菌的形态和结构（二）细胞膜（二）细胞膜cell membranecell membrane紧贴在细胞壁内侧一层由紧贴在细胞壁内侧一层由磷脂磷脂磷脂磷脂、蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质及少量多及少量多糖组成的柔软、致密、富有弹性的糖组成的柔软、致密、富有弹性的半透性薄膜；半透性薄膜；半透性薄膜；半透性薄膜；主要功能主要功能：n n选择性的吸收和运送物质选择性的吸收和运送物质n n是细菌细胞能量转换的重要场所是细菌细胞能量转换的重要场所n n传递信息传递信息n n参与细胞壁的生物合成参与细胞壁的生物合成细胞膜的结构细胞膜的结构细胞膜的结构细胞膜的结构 19721972年年SingerSinger和和NicolsonNicolson提出的液态镶嵌模型提出的液态镶嵌模型细菌的形态和结构细菌的形态和结构细菌的形态和结构细菌的形态和结构细胞膜的生理功能细胞膜的生理功能2003年美国科学家年美国科学家彼得阿格雷和和罗德里克麦金农获得了诺贝获得了诺贝尔化学奖尔化学奖表彰他们在细胞膜通道方面做出的贡献。表彰他们在细胞膜通道方面做出的贡献。细菌的形态和结构细菌的形态和结构 阿格雷阿格雷得奖是由于发现了细胞膜水通道。目前，科学家发现水通道蛋白广泛存在于动物、植物和微生物中，人体内的水通道有11种。阿格雷阿格雷 如在人的肾脏中，通常一个成年人每天要产生170升的原尿，这些原尿经肾脏肾小球中的水通道蛋白的过滤，其中大部分水分被人体循环利用，最终只有约1升的尿液排出人体。细菌的形态和结构细菌的形态和结构 麦金农麦金农的贡献主要是在细胞膜离子通道的结构和机理研究方面。1988年，他利用X射线晶体成像技术获得了世界第一张离子通道的高清晰度照片；它可以让科学家观测到离子在进入离子通道前、进入离子通道中和进入离子通道后的状态。麦金农麦金农细菌的形态和结构细菌的形态和结构n n阿格雷和和麦金农对水通道和离子通道的研究意义重大；n n很多疾病，如一些神经系统疾病和心血管疾病就是由于细胞膜通道功能紊乱造成的；n n对细胞膜通道的研究可以帮助科学家寻找具体的病因，并研制相应的药物；n n利用不同的细胞膜通道，可以调节细胞的功能，从而达到治疗疾病的目的。细菌的形态和结构细菌的形态和结构（三）间体）间体细胞膜凹入细胞浆内形成囊状结构。可能的功能：与细菌分裂及核质的复制密切相关 和细胞壁的合成有关 在芽胞的形成中起重要的作用 相当于线粒体的作用细菌的形态和结构细菌的形态和结构Morphology of a gram-positive bacterial cell由细胞膜内褶形成的一种由细胞膜内褶形成的一种由细胞膜内褶形成的一种由细胞膜内褶形成的一种囊状结构，其内充满着层囊状结构，其内充满着层囊状结构，其内充满着层囊状结构，其内充满着层状或管状的泡囊；状或管状的泡囊；状或管状的泡囊；状或管状的泡囊；多见于革兰氏阳性细菌，多见于革兰氏阳性细菌，多见于革兰氏阳性细菌，多见于革兰氏阳性细菌，每个细胞含一个至数个，每个细胞含一个至数个，每个细胞含一个至数个，每个细胞含一个至数个，革兰氏阴性细菌中不甚明革兰氏阴性细菌中不甚明革兰氏阴性细菌中不甚明革兰氏阴性细菌中不甚明显；显；显；显；着生部位可在表层或深层着生部位可在表层或深层着生部位可在表层或深层着生部位可在表层或深层表层与某些酶的分泌有关表层与某些酶的分泌有关表层与某些酶的分泌有关表层与某些酶的分泌有关;深层与深层与深层与深层与DNADNA复制及细胞分裂复制及细胞分裂复制及细胞分裂复制及细胞分裂有关。有关。有关。有关。间体间体细菌的形态和结构细菌的形态和结构间体图片间体图片细菌的形态和结构细菌的形态和结构（四）细胞质（四）细胞质（cytoplasm）被细胞膜包围着的除核区以外的一切半透明、被细胞膜包围着的除核区以外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。胶状、颗粒状物质的总称。n n主要成分主要成分主要成分主要成分 水水水水（约为（约为80%80%）核糖体核糖体核糖体核糖体 细胞内含物细胞内含物n n与真核生物不同与真核生物不同与真核生物不同与真核生物不同 细胞质不流动细胞质不流动 核糖体是核糖体是7070S S 内含物成分不同内含物成分不同细菌的形态和结构细菌的形态和结构细菌的形态和结构细菌的形态和结构贮藏物的作用n n它它是微生物合理利用营养物质的一种调节方式；n n它它 以多聚体的形式存在，有利于维持细胞内环境的平衡，避免不适合的pH，渗透压等的危害；n n它它在细菌细胞中大量积累，是重要的自然资源。细菌的形态和结构细菌的形态和结构PHBsulfur globulesPolyphosphate granule细菌的形态和结构细菌的形态和结构质粒质粒(plasmid)：存在于胞浆中的一小段闭合环状双股存在于胞浆中的一小段闭合环状双股DNADNA，是，是某些细菌染色体以外的遗传物质，能独立复制，带某些细菌染色体以外的遗传物质，能独立复制，带有遗传信息，控制细菌某些特点的遗传性状；但并有遗传信息，控制细菌某些特点的遗传性状；但并非细菌生命活动所必需。非细菌生命活动所必需。质粒的功能：与抗药性有关与抗药性有关 与有性接合有关与有性接合有关 基因工程中作为目的基因载体基因工程中作为目的基因载体细菌的形态和结构细菌的形态和结构细菌的形态和结构细菌的形态和结构（五）核体或拟核(nucleoid)一般有两种排列方式：一类是核体相当密实地处于菌体的中心或边缘区；另一类是较松散地排列细菌的形态和结构细菌的形态和结构特殊构造特殊构造(一)荚膜荚膜 有些细菌在细胞壁的外面产生一种粘液样的物质包围整个菌体，用理化方法除去后并不影响菌体的生长代谢。荚膜的有无、厚薄荚膜的有无、厚薄与菌种遗传性有关，还与环境条件（特别是营养）与菌种遗传性有关，还与环境条件（特别是营养）密切相关。密切相关。一般在动物组织中或含大量血清或糖的培养基中容易形成。大多数细菌的荚膜是多糖，少数是多肽。细菌的形态和结构细菌的形态和结构G+菌荚膜菌荚膜 G-菌微荚膜图片：细菌的荚膜(电镜)细菌的形态和结构细菌的形态和结构图片：炭疽菌的荚膜(瑞氏)细菌的形态和结构细菌的形态和结构由菌落判断形成规律：由菌落判断形成规律：n n光滑型（S）或粘液型（M）菌落-有荚膜n n粗糙型（R）菌落-（丢失荚膜）细菌的形态和结构细菌的形态和结构功能：功能：1.抗吞噬抗吞噬2.抗有害物质的损伤抗有害物质的损伤3.抗干燥抗干燥4.具有抗原性具有抗原性（K K抗原）抗原）5.营养物质的储存及废物排出场所营养物质的储存及废物排出场所细菌的形态和结构细菌的形态和结构(二二)鞭毛鞭毛鞭毛鞭毛(flagellum)(flagellum)(flagellum)(flagellum)在菌体表面附有细长并呈波状弯曲的丝状物。在菌体表面附有细长并呈波状弯曲的丝状物。鞭毛蛋白鞭毛蛋白(flagillin)(flagillin)、H H抗原抗原按生长情况可分为：按生长情况可分为：1.1.单毛菌单毛菌(monotrichate)(monotrichate)2.2.双毛菌双毛菌(amphitrichate)(amphitrichate)3.3.丛毛菌丛毛菌(lopotrichate)(lopotrichate)4.4.周毛菌周毛菌(Peritrichate(Peritrichate)细菌的形态和结构细菌的形态和结构细菌的形态和结构细菌的形态和结构细菌的形态和结构细菌的形态和结构破伤风梭菌的周身鞭毛破伤风梭菌的周身鞭毛细菌的形态和结构细菌的形态和结构(三三)菌毛（纤毛）（菌毛（纤毛）（piluspilus）许多G-菌和少数G+菌菌体表面存在着一种比鞭毛数量较多、更细、更短而直硬的毛发状细丝。功能：与致病性有关（与运动无关）细菌的形态和结构细菌的形态和结构n n粘连粘连的功能；n n以G-致病菌致病菌居多；n n无基体构造，直接生于细胞膜上性菌毛性菌毛多见于G-的雄性菌株的雄性菌株 向雌性菌株传递传递DNA片段片段；细菌的形态和结构细菌的形态和结构细菌的形态和结构细菌的形态和结构(四四)芽胞芽胞/芽孢芽孢(spore)某某些些细细菌菌（G+G+菌菌）在在一一定定条条件件下下，能能在在菌菌体体内形成的一个圆形或卵圆形小体。内形成的一个圆形或卵圆形小体。vv只只在在动动物物体体外外才才能能形形成成，芽芽胞胞不不是是细细菌菌的的繁繁殖殖方式。方式。细菌的形态和结构细菌的形态和结构抗逆性极强的休眠构造休眠构造(抗热、抗辐射、抗压等抗热、抗辐射、抗压等抗热、抗辐射、抗压等抗热、抗辐射、抗压等)；枯草芽孢杆菌，在沸水中可存活枯草芽孢杆菌，在沸水中可存活1 1小时；小时；肉毒梭状芽孢杆菌要经肉毒梭状芽孢杆菌要经5-10h5-10h才被杀死；才被杀死；芽孢的形态形态和着生位置着生位置无繁殖功能无繁殖功能；细菌的形态和结构细菌的形态和结构能形成芽孢的细菌种类能形成芽孢的细菌种类Bacillus Aerobic需氧芽孢杆菌需氧芽孢杆菌Clostridium Anaerobic梭状芽孢杆菌梭状芽孢杆菌细菌的形态和结构细菌的形态和结构Bacillus subtilis枯草杆菌枯草杆菌细菌的形态和结构细菌的形态和结构芽胞的抵抗力芽胞的抵抗力细菌的芽胞具有较厚的芽胞壁和多层芽胞膜，结构坚实，含水量少，代谢极低，折光性强。对外界不良理化环境条件，比其繁殖体有坚强得多的抵抗力，特别能耐受高温、干燥和渗透压的作用。细菌的形态和结构细菌的形态和结构芽胞着色力芽胞着色力n n使用普通的染色方法，染料不易渗透进芽胞内，使用普通的染色方法，染料不易渗透进芽胞内，不能使芽胞着色，未经着色的芽胞，因本身折光不能使芽胞着色，未经着色的芽胞，因本身折光性强，在普通显微镜下，呈现为无色的性强，在普通显微镜下，呈现为无色的空洞状空洞状。n n应用特别强化的染色方法，可使芽胞着色，一经应用特别强化的染色方法，可使芽胞着色，一经着色却又不易脱色。着色却又不易脱色。细菌的形态和结构细菌的形态和结构芽孢的形成的意义：耐高温、耐干燥、化学消毒剂、辐射等 在自然界存活时间长，成为某些传染病的重要传染来源。芽孢形成的条件 干燥 营养缺乏 气体条件细菌的形态和结构细菌的形态和结构 研究芽孢的意义n n菌种鉴定；菌种鉴定；n n提高菌种的筛选效率，有利于菌种保藏；提高菌种的筛选效率，有利于菌种保藏；n n衡量消毒灭菌手段的重要指标；衡量消毒灭菌手段的重要指标；肉类：肉毒梭菌；肉类：肉毒梭菌；肉类：肉毒梭菌；肉类：肉毒梭菌；外科器材：破伤风梭菌和产气荚膜梭菌；外科器材：破伤风梭菌和产气荚膜梭菌；外科器材：破伤风梭菌和产气荚膜梭菌；外科器材：破伤风梭菌和产气荚膜梭菌；实验室和发酵工业：嗜热脂肪芽孢杆菌；实验室和发酵工业：嗜热脂肪芽孢杆菌；实验室和发酵工业：嗜热脂肪芽孢杆菌；实验室和发酵工业：嗜热脂肪芽孢杆菌；细菌的形态和结构细菌的形态和结构