资源描述
单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,兽医微生物学,.,2,第,1,章,细菌的形态、构造及功能,第一节 细菌的形态,第二节 细菌的结构,.,3,原核生物概述,原核生物的特征,比真核细胞小、简单,缺少膜结构的细胞核，染色体为一环状,DNA,无膜结构的细胞器，核糖体小，为,70S,原核生物种类,古细菌,细菌,蓝细菌,4,球菌,(Coccus),杆菌,(,Bacillus),弧菌,(Vibrio),螺菌,(,Spirillum),个体形态,1,5,排列方式,链球菌,6,螺旋体,(Spirochete),芽生和有附属物的细菌,丝状,(,Filamentous),形态,2,7,最大直径,500,m,最小直径,0.05m,纳米菌,(Nanobacteria),大小,1,8,Epulopiscium fishelsoni,费氏刺尾鱼菌,杆状, 0.05 x 0.5 mm,Thiomargarita namibiensis,纳米比亚嗜硫珠菌,0.3-1mm,大小,2,9,第二节 细菌的结构,基本,结构,细胞壁、细胞膜、细胞质、核体,特殊,结构,荚膜、,S,层、鞭毛、菌毛、芽胞,10,细菌细胞结构,11,一、 基本结构,细胞壁,细胞膜,细胞质,核质,12,（一）细胞壁,(cell wall),革兰阳性菌,革兰阴性菌,革兰氏染色,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。,(,高渗,特殊染色、电镜）,13,1.,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,壁磷壁酸,肽聚糖,脂磷壁酸,阳性菌特有,14,革兰氏阴性菌细胞壁,外膜,(,外壁层）：,位于肽聚糖层的外部。,脂多糖,外膜蛋白,磷脂,内壁层（周质间隙）：,紧贴胞膜,仅由,1,2,层肽聚糖分子构成。,微孔蛋白,微孔蛋白,脂蛋白,磷脂,微孔蛋白,15,16,2.,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,革兰氏阴性,厚度,厚,15-80nm,薄,10-15nm,肽聚糖,多,40%-95%,少,10%-20%,脂类,少,1%-4%,多,11%-22%,磷壁酸,有,无,外膜,无,有,脂蛋白,无,有,脂多糖,无,有,17,细胞壁的基本骨架,肽聚糖,是由,N,乙酰胞壁酸（,NAM,）和,N,乙酰葡糖胺（,NAG,）经,-1,，,4,糖苷键连接间隔排列形成的多糖支架。在,NAM,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的网状结构。,（,1,）,肽聚糖,(peptidoglycan),18,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,溶菌酶作用点,N-,乙酰葡糖胺,N-,乙酰胞壁酸,19,革兰,阴性,菌肽聚糖,聚糖骨架、四肽侧链,20,21,壁磷壁酸,(,含量多，通过共价键与,肽聚糖分子结合,并延伸到肽聚糖分,子表面,),膜磷壁酸,(,与细菌细胞膜,的脂类结合,),（,2,）磷壁酸,(teichoic acid),22,磷壁酸的功能, 形成表面抗原决定簇的主要成分；, 提高膜结合酶的能力,(,使细胞壁形成负电荷环境,以利于吸附镁离子,维持酶活,),；, 保证革兰氏阳性致病菌（如,A,族链球菌）与其寄主间的黏附 ；, 提供噬菌体的吸附位点。,23,（,3,）脂多糖,(lipopolysaccharid, LPS),O-,侧链多糖,（有种型特异性）,核心多糖,（有属特异性）,类 脂,A,（无种属特异性，内毒素的主要毒性成分）,24,脂多糖的功能,（,1,）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；,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素和肿瘤坏死因子,25,（,4,）外膜蛋白（,OMP),噬菌体吸附的受体,微孔蛋白,脂蛋白,分子筛作用,与细菌黏附和特定物质摄取有关,使肽聚糖与外膜层牢固连接,参与营养物质转运,26,维持菌体固有的形态,保护细菌抵抗不利环境（低渗、阻挡有害物质等）,参与菌体内外的物质交换,菌体表面带有多种抗原分子，可诱发机体的免疫应答,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,27,细菌细胞壁缺陷型或,L,型,(bacterial L form),：,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透压而将会涨破死亡。在高渗环境下，仍可存活。,革兰阳性菌细胞壁缺失后，原生质仅被一层细胞膜包住,原生质体,(protoplast),。,革兰阴性菌肽聚糖层受损后尚有外膜保护,原生质球,(spheroplast),。,4.,细菌细胞壁缺陷型（细菌,L,型）,28,细菌,L,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,L,型大多染成革兰阴性。,(1),形态和染色性,临床分离葡萄球菌,L,型,葡萄球菌,L,型回复后,29,细菌,L,型生长缓慢，营养要求高，必须用高渗的培养基。,细菌,L,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,丝状菌落,颗粒型菌落,油煎蛋样菌落,（典型,L,型菌落）,30,（二）细胞膜,(cell membrane),细胞膜液态镶嵌模型,细菌细胞膜的结构与真核细胞者基本相同，由磷脂和多种蛋白质组成，但不含胆固醇。,细菌细胞膜的功能与真核细胞者类似，主要有物质转运、生物合成和呼吸等作用。,31,间体：,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。,(,三）间体,(mesosome),间体,32,（四）核体,(nuclear body),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。功能是负载遗传信息。,核质由,单一密闭环状,DNA分子反复回旋卷曲盘绕组成松散网状结构。,核体,33,细胞质：,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。含有各种酶系统、核糖体、质粒、包含物等。,（五）细胞质,(cytoplasm),34,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,2/3,）和蛋白质（占,1/3,）组成。红霉素、链霉素作用靶点。,沉降系数：,70s,，由,50s,大亚基和,30s,小亚基构成。,功能：,是细胞合成蛋白质的机构。,35,2.,质粒,(plasmids),细菌染色体外的共价闭合环状双链,DNA,分子。控制细菌某些特定的遗传特性。,核体,质粒,36,3.,内含物（,inclusion),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。,脂肪滴,气泡,异染颗粒,37,二、 特殊结构,荚膜,S,层,鞭毛,菌毛,芽孢,38,（一）荚膜,(capsule),荚膜：,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。,肺炎链球菌荚膜,荚膜,39,(,大）荚膜,：,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0.2,m。,微荚膜（microcopsule),：,粘液状物质较薄，,厚度0.2,m，与细胞表面牢固结合。,粘液层(slime layer),：,粘液物质没有明显的,边缘，比荚膜松散。,荚 膜,菌胶团,(zoogloea),:,包裹在细胞群体上的胶状物质。,40,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,，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。荚膜具有抗原性，并具有种和型的特异性。,1.,荚膜的化学组成,41,抗吞噬作用：,荚膜具有抵抗宿主吞噬细胞的作用，因而荚膜是病原菌的重要毒力因子。,抗有害物质的损伤作用：,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。,营养物质的贮存场所与废物排出之地,2.,荚膜的功能,42,（,1,）荚膜的形成是微生物的遗传特征之一，是,“,种,”,的,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。,(2),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）。,细菌一般在,机体内,和,营养丰富,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（,S,型）或粘液型（,M,）菌落，失去荚膜后菌落变为粗糙型（,R,）。,3.,荚膜形成的条件,43,（二）,S,层,某些细菌的一种特殊的表层结构，完整包裹菌体，由,单一的蛋白质亚单位,组成，排列规则，呈晶格样结构,44,S,层的功能,1.,分子筛和离子通道,2.,屏障作用，保护细菌,3.,黏附宿主细胞，内化,4.,重要的表面抗原,45,（三）鞭毛,(flagellum),许多细菌在菌体上附有细长并呈波状弯曲的丝状物，称为鞭毛，是细菌的运动器官。,46,特殊鞭毛染色，在光学显微镜下观察,电子显微镜观察,半固体穿刺培养,1.,鞭毛的观察,1,：有动力,2,：无动力,47,2.,鞭毛菌分类,单毛菌,双毛菌,丛毛菌,周毛菌,48,包括,3,部分：鞭毛丝,基体,鞭毛钩,3.,鞭毛的结构,49,鞭毛是运动器官。,鞭毛有抗原性（,H,抗原）。,与致病性有关。（霍乱弧菌）,4.,鞭毛的功能,50,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，与细菌的运动无关。,菌毛蛋白具有抗原性。,菌毛在光镜下看不到，必须用电镜观察。,分为普通菌毛和性菌毛两类。,（三）菌毛,(filus/fimbriae),51,遍布菌细胞表面，每菌可达数百根。,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。,1.,普通菌毛,(ordinary pilus),52,仅见于少数革兰阴性菌。,数量少，,1-4,根。,比普通菌毛长而粗，中空呈管状。,性菌毛由致育因子（,F,）编码，故又称,F,菌毛。,F,+,菌内的质粒或,DNA,可通过性菌毛 进入,F,-,菌体内,性菌毛是某些噬菌体吸附于,菌细胞的受体。,2.,性菌毛,(sex pilus),53,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。只能在电子显微镜下观察到。,3.,菌毛与鞭毛的比较,54,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。芽胞形成后细菌即失去繁殖能力。,产生芽胞的都是革兰阳性菌。,（四）芽胞,(spore),55,芽孢是否为生殖细胞？,芽孢是否为细菌的组成结构？,芽孢是否在不良环境下形成？,56,1.,芽胞的结构,外衣,外膜,皮质,芽孢壁,内膜,芯髓,由外向内,外衣 外膜,皮质 芽孢壁,内膜 芯髓,多层而致密,57,2.,芽胞形状、位置,炭疽芽胞杆菌,肉毒梭菌,破伤风梭菌,58,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，其形成条件因菌种而异。,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,繁殖体。,3.,芽胞的形成,59,(1)对高温、干燥、辐射、化学药物有强大的抵抗力。,(2)含水量低、壁厚而致密，通透性差,不易着色，折光性强。,(3)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。,(4)不是繁殖器官，一个芽孢萌发只产生一个营养状态的细胞。,4.,芽孢的特点,60,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，才能迅速大量繁殖而致病。,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,）,是细菌分类、鉴定的重要形态学指标。,芽孢菌的长期保藏,伴胞晶体的杀虫功能,5.,研究芽胞的意义,61,第,4,节细菌形态和结构观察,1.,普通光学显微镜,最小可分辨距离,=,0.61,n sin,n,：玻片与物镜间介质的折射率（空气：,1,，水：,1.33,，香柏油：,1.52,）,：所用光源波长,： 物镜镜口角的半数,蓝光(450 nm)，油镜达最大分辨率：0.18,m,62,2.,暗视野显微镜,3.,相差显微镜,样品的折射率和厚度不同，产生相位差,配备：环状光阑和相差板,能在不染色的情况下观察样品,4.,荧光显微镜,63,6.,扫描电子显微镜,5.,透射电子显微镜,64,细菌的染色,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、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。,65,简单染色,涂片,干燥,固定,染色,镜检,革兰氏染色,结晶紫初染,1min,。,碘液媒染,1min,，水洗，吸干。,95%,乙醇脱色,30sec,。,复红或沙黄复染,1min,，水洗，风干。,细水流洗,66,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：,1.,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,3.,营养需求多种多样,4 .,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,67,细菌五大共性,：,体积小,面积大；,吸收多,转化快 ；,生长旺,繁殖快；,适应强,易变异；,分布广,种类多。,68,第一节 细菌的理化性状,细菌和其他生物细胞相似，含有多种化学成分,:,69,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，占细胞总重量的,75%,90%,；,（,2,）,无机盐,：占干重的,10%,；,（,3,）,大分子物质,：蛋白质、糖类、脂类、核酸；,（,4,）,特殊化学物质,:,肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸、,D,型氨基酸、二氨基庚二酸,(DAP),、吡啶二羧酸,(DPA),等。,70,第二节 细菌的生长繁殖,一、细菌生长的条件,1,、营养：,水、碳源、氮源、无机盐，有些细菌还需要生长因子。,2,、酸碱度：,多数致病菌的最适,pH,为,7.2-7.6,3,、温度：,多数致病菌的最适温度为,37,71,4,、气体：,(1),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,2,大类：,好氧微生物（,aerobes,）,厌氧微生物（,anaerobes,）,大类又可进一步分为,5,类：,专性好氧（,obligate or strict aerobes,）,兼性厌氧（,facultative anaerobes,）,微好氧（,microaerophilic bacteria,）,耐氧菌（,aerotolerant anaerobes,）,专性厌氧菌（,obligate anaerobes,）,好氧,厌氧,72,5,类细菌在 含有巯基乙醇的培养基中的生长和分布。,73,二、细菌的营养类型,1,、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,CO,2,、,H,2CO,3,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,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,2,、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,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,此类。前者称为无机化能营养菌；后者称为有机化能营养菌。,74,因此，细菌的营养类型分为：,（,1,）光能自养菌 （,2,）光能异养菌,（,3,）化能自养菌 （,4,）化能异养菌,75,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,76,单纯扩散,促进扩散,主动运输,基团转位,一、细菌吸收营养物质的机制,77,1.,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方式。只靠简单的分子运动进行扩散。,特点：, 无特异性,;, 不需要载体 不需要能量 速度较慢 可逆，但不能逆浓度梯度,.,不是细菌取得营养的主要方式,78,2.,促进扩散,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。,特点：, 严格的特异性， 需要载体， 不需要能量； 可逆 与被动扩散相同，也不能逆浓度梯度,79,3.,主动运输,特点：, 需要载体， 严格的特异性， 需要能量,., 不可逆，可逆浓度梯度； 胞内的基质可高于胞外,1001000,倍， 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,;,是细菌取得营养的主要方式,80,4.,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。,81,二、生物合成,将吸收的各种前体代谢物合成多种氨基酸、核苷酸、糖、脂肪酸及其它合成大分子所需物质。,1.,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,82,三、聚合作用,DNA,复制,半保留复制,转录,翻译,转 录,翻 译,DNA mRNA,蛋白质,83,四、组装,自我组装（,self-assembly,）,:,自我组装可在体外试管内完成，鞭毛及核糖体即采用此种方式。,指导组装（,guided assembly,）,:,细菌表面膜结构则只能依赖指导组装来完成。,84,第四节 细菌的生长繁殖,一、细菌个体的生长繁殖,世代时间,:,一个菌体分裂为两个菌体所需的时间 。,一般,20-30min,。,二、细菌群体的生长繁殖,生长曲线（,growth curve,）：,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,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。,85,液体培养细菌的生长曲线,86,细菌来到新环境的一个适应过程。,特点：,(1),代谢活跃，合成并积累所需酶系统,;,(2) RNA,含量明显增多，但,DNA,的量无变化,;,(3),细菌数并不增加,1.,迟缓期（,lag phase,）,87,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，生长曲线接近一条斜的直线。一般而言，该期的病原菌,致病力最强，其形态、染色特性及生理活性均较典型，对抗菌药物等的作用较为敏感。,2.,对数期（,logarithmic phase,）,88,新繁殖的活菌数与死菌数大致平衡 ，因营养的消耗、代谢产物的蓄积等，细菌繁殖速度下降。,3.,稳定期（,stationary phase,）,89,4.,衰亡期（,decline phase,）,死菌数超过活菌数,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，染色不典型，难以进行鉴定 。,90,第五节 细菌的人工培养,培养基（,culture medium,）,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，通常都要经灭菌处理。,91,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，必须掌握如下原则和要求：, 含各种营养物质 适当的水分 适宜的,pH,和渗透压 不应含有抑制细菌生长的物质 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,92,(,一,),按营养组成的差异,1.,基础培养基,:,基本营养成分,2.,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,糖、血液、血清、生长因子等,培养基的分类,普通培养基 血液培养基,93,1.,固体培养基,:,1.5%2%,琼脂，用于细菌分离纯化。,2.,半固体培养基,:,0.5%,琼脂，作穿刺试验。,3.,液体培养,:,扩增纯培养的菌体。,(,二,),按状态的差异,94,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,95,细菌在半固体培养基中的生长情况,1,：有动力,2,：无动力,96,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,97,1.,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,底物如何，从而鉴别细菌。,2.,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,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,:,专供厌氧菌的分离、培养和鉴别用,.,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。,(,三,),按功能的差异,98,麦康凯琼脂培养基,
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