细菌的形态结构

,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,*,第一章 细菌形态学,微生物（,microorganism）,包括细菌、支原体、衣原体、螺旋体、放线菌、立克次体、病毒及真菌。,微生物的生物学性状包括：,形态结构、染色特性、生长繁殖与培养、理化性状、分类等。,第一节 细 菌,细菌(,bacterium),广义,所有原核细胞型微生物（细菌、支原体衣原体、立克次体、螺旋体、放线菌）,共性：有细胞壁、原始核质、二分裂、对抗 生素敏感,狭义,专指其中的细菌,细菌的大小与形态,观察细菌常用光学显微镜，其大小用测微尺在显微镜下进行测量，以,微米(,m),为单位。不同种类的细菌大小不一，同一种细菌也因菌龄和环境因素的影响而有差异。,细菌按其外形，主要有,球菌（,coccus,）,杆菌（,bacillus,）,螺形菌（,spiral bacterium,）,球菌(,coccus,),脑膜炎奈瑟菌,双球菌(,diplococcus),肺炎链球菌,链球菌(,streptococcus),球菌(,coccus),球菌(,coccus),葡萄球菌(,straphylococcus),球菌(,coccus),四联球菌(,tetrad),球菌(,coccus),八叠球菌(,sarcina),杆菌,(,bacillus),不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致。,炭疽芽胞杆菌 3-10,m,大,中,大肠埃希菌 2-3,m,小,布鲁菌 0.6-1.5,m,杆菌的形态多样,杆菌,(,bacillus),炭疽芽胞杆菌,白喉棒状杆菌,杆菌,(,bacillus,),杆菌的形态多样,分枝杆菌,双歧杆菌,螺形菌,(,spiral bacterium),弧菌,螺菌,螺杆菌,第二节 细菌的结构,基本结构,细胞壁、细胞膜、细胞质、核质,特殊结构,荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞,一 基本结构,（一）细胞壁,(cell wall),是位于细菌细胞最外层，包绕在细胞膜周围，无色透明、坚韧而富有弹性的膜状结构。平均厚度为,1230nm,，组成较复杂，并随不同菌种而异。,革兰阳性菌,革兰阴性菌,革兰染色,两类细菌细胞壁的共同组分为肽聚糖，但各有其特殊组分。,革兰染色法（,Gram,Stain,）：,涂片 风干 固定,结晶紫 碘液 95%乙醇 复红,1,min,1,min,脱色,1,革兰阳性菌肽聚糖,(,peptidoglycan),聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥（三维立体结构）,青霉素作用点,溶菌酶作用点,N-,乙酰葡糖胺,N-,乙酰胞壁酸,革兰阳性菌细胞壁肽聚糖经这样的三级链接，构成了交叉的、机械强度相当大的空间框架结构，交联率为,75%,，坚固而致密。这种三维立体结构的肽聚糖在革兰阳性菌中高达,50,层，为其细胞壁主要成分。,2,革兰阴性菌肽聚糖,(,peptidoglycan),聚糖骨架、四肽侧链（二维平面结构）,革兰阴性菌细胞壁肽聚糖由于缺乏交联桥，只能形成二维平面结构，而且交联率低，只有,25%,，故多数侧链呈游离状。这种二维平面的肽聚糖在革兰阴性菌中只有,12,层，只作为其细胞壁的组成成分之一。,3,革兰阳性菌细胞壁特殊组分,磷壁酸,(teichoic acid),壁磷壁酸,膜磷壁酸,磷壁酸为革兰阳性菌特有成分，是由核糖醇或甘油残基经磷酸二酯键互相连接而成的多聚物。按结合部位不同分为壁磷壁酸和膜磷壁酸两种。,4,革兰阴性菌细胞壁特殊组分,外膜,(outer membrane),外膜位于肽聚糖外侧，由内向外由脂蛋白、脂质双层和脂多糖三部分组成。,外膜,脂蛋白,连接肽聚糖与脂质双层,脂质双层,结构类似细胞膜，有选择性通透作用，也可作为噬菌体、性菌毛、或细菌素的受体,脂多糖,（,LPS,）,即革兰阴性菌内毒素,脂多糖,（由内向外）,脂质,A,一种糖磷脂，是内毒素的毒性成分，无种属特异性,脂多糖由三部分组成：,核心多糖,有种属特异性，同一菌属细菌核心多糖相同,特异多糖,即革兰阴性菌的菌体抗原（,O,抗原），具有种的特异性，此糖如果缺失，细菌菌落将发生,S,R,变异,革兰阴性菌细胞壁特殊组分,-,外膜,脂多糖(,lipopolysaccharid,LPS),革兰阳性菌与阴性菌细胞壁结构比较,细胞壁,革兰阳性菌,革兰阴性菌,强度,较坚韧,较疏松,厚度,20-80,nm,10-15,nm,肽聚糖层数,可多达50层,1-2层,肽聚糖含量,占细胞壁干重50%-80%,占细胞壁干重5%-20%,磷壁酸,+,脂质双层,+,脂蛋白,+,脂多糖,+,维持菌体固有的形态,保护细菌抵抗低渗环境,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。,细胞壁的功能,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),。,某些,L,型仍有一定的致病力，通常引起慢性感染。,细菌细胞壁缺陷型（细菌,L,型）,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) 细菌,L,型的形态和染色性,蜡样芽胞杆菌,L,型的镜下形态（多形性）,细菌,L,型生长缓慢，营养要求高，对渗透压敏感，普通营养基上不能生长，培养时必须用高渗的含血清的培养基。,细菌,L,型在高渗的含血清的培养基上生长后形成三种类型的菌落。,（,2,）细菌,L,型的培养特性和菌落形态,丝状菌落,颗粒型菌落,油煎蛋样菌落 典型的,L,型菌落,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、分泌和呼吸等作用。,细菌细胞膜可形成一种特有的结构，称为中介体。,（二）细胞膜 (,cell membrane),中介体：,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，故亦称为拟线粒体(,chondroid)。,中介体(,mesosome),中介体,核糖体(,ribosome)：,细菌合成蛋白质的场所，游离存在于蛋白质中。,质粒(,plasmid)：,染色体外的遗传物质，存在于细胞质中。为闭合环状的双链,DNA，,控制细菌某些特定的遗传特性。,细菌细胞质中含有多种颗粒，大多为贮藏的营养物质。其中有一种主要成分是,RNA,和多偏磷酸盐的颗粒，其嗜碱性强，用亚甲蓝染色时着色较深呈紫色，称为,异染颗粒(,metachromatic granule),。,常见于白喉棒状杆菌，位于菌体两端，故又称极体(,polar body)，,有助于鉴定。,（三）细胞质 (,cytoplasm),（四）核质 (,nuclear material),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。,细菌是原核细胞，不具有成形的核。细菌的遗传物质称为核质或拟核，无核膜、核仁和有丝分裂器。功能与真核细胞的染色体相似,决定细菌各种遗传性状。,二. 特殊结构,（一）荚膜 (,capsule),荚膜：,某些细菌在其细胞壁外包绕一层粘液性物质，当其厚度,=0.2m,，边界明显，光镜下可见时，称为荚膜。厚度,0.2,m,者称为微荚膜。其成分为疏水性多糖或蛋白质的多聚体，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,成分是多糖或多肽。,具有抗原性，用荚膜肿胀试验将细菌定型。,荚膜的形成与环境条件有密切关系。一般在动物体内或含营养丰富的培养基中易形成荚膜，在普通培养基上或连续传代则易消失。,荚膜对一般碱性染料亲和力低，不易着色。,普通染色,菌体周围未着色的透明圈,特殊染色,染上与菌体不同的颜色。,1. 荚膜的化学组成,抗吞噬作用,粘附作用,抗有害物质的损伤作用,微荚膜与荚膜具有相同的功能,2. 荚膜的功能,与细菌的致病性有关,（二）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。 鞭毛需用电子显微镜观察，或经特殊染色法使鞭毛增粗后才能在光镜下看到。,鞭毛菌分类,单毛菌,双毛菌,丛毛菌,周毛菌,鞭毛的结构,鞭毛是运动器官。有鞭毛的细菌能主动运动，可通过动力试验进行细菌鉴定；,鞭毛有抗原性。鞭毛的成分为鞭毛蛋白，并且具有高度的特异性，称为鞭毛抗原（,H,抗原），可作为细菌分类、分型的依据；,有的细菌其鞭毛与致病性有关。,鞭毛的功能,菌毛：,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。,根据功能不同，菌毛可分为普通菌毛和性菌毛两类。,菌毛在普通光学显微镜下看不到，必须用电子显微镜观察。,（三）菌毛 (,filus/fimbriae),普通菌毛遍布菌细胞表面，每菌可达数百根。,这类菌毛是细菌的粘附结构，能与宿主细胞表面的特异性受体结合，是细菌感染的第一步。,菌毛的受体常为糖蛋白或糖脂，与菌毛结合的特异性决定的宿主的易感部位。,1. 普通菌毛(,ordinary pilus),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,质粒编码，故又称,F,菌毛。,带有性菌毛的,F,+,菌与无性菌毛的,F,-,菌相遇时，性菌毛与其相应受体结合，,F,+,菌内的质粒或,DNA,可通过性菌毛 进入,F,-,菌体内，此过程接合(,conjugation)。,性菌毛是某些噬菌体吸附于菌细胞的受体。,2. 性菌毛(,sex pilus),芽胞：,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。,芽孢折光性强、壁厚、不易着色，经特殊染色光镜下可见,（四）芽胞 (,spore),细菌形成芽胞的能力是由菌体内的芽胞基因决定的。其形成条件因菌种而异。当营养物质缺乏时易形成芽孢，即为细菌维持生命的特殊形式；,芽孢由多层膜结构组成，带有完整的核质、酶系统和合成菌体组分的结构，能保存细菌的全部生命活动的物质。芽孢形成后，细菌即失去繁殖能力，菌体崩解，芽孢游离；,环境适宜时，芽孢则以发芽的形式发育成细菌的繁殖体；,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(,vegetative form)。,1. 芽胞的形成与发芽,芽胞的结构,芽胞的大小、形状、位置等随菌种而异，有重要的鉴别意义。,炭疽芽胞杆菌,肉毒梭菌,破伤风梭菌,芽孢的意义,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。高压蒸汽灭菌法是杀灭芽孢最有效的方法。,芽胞抵抗力强的原因：,(1)芽胞含水量少，蛋白质受热后不易变性。 (2)芽胞具有多层致密的厚膜，理化因素不易透入。 (3)含有的,DAP,与钙结合的盐能提高芽胞中各种酶的稳定性。,芽胞的意义,