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1、第一章 细菌的形态与结构 细菌(bacterium)是属原核生物界(prokaryotae)的 一种单细胞微生物。 n第一节 细菌的大小与形态 n第二节 细菌的结构 n第三节 细菌形态与结构检查法 第一节 细菌的大小与形态 n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。 n细菌按其外形，主要有 球菌 杆菌 螺形菌 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
2、萄球菌(streptococcus) 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) 两端齐平 炭疽芽胞杆菌 两端尖细 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、
3、菌毛、芽胞 一. 基本结构 （一）细胞壁(cell wall) 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： 涂片 风干 固定 结晶紫 碘液 95%乙醇 复红 1min1min脱色 1. 肽聚糖(peptidoglycan) 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 革兰阴性菌肽聚糖聚糖骨架、四肽侧链 1. 肽聚糖(peptidoglycan) 2. 革兰阳性菌细胞壁特殊组分 壁磷壁酸 膜磷壁酸 3. 革兰阴性菌细胞壁特殊组分 3. 革兰阴性菌细胞壁特殊组分 脂多糖(li
4、popolysaccharid,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20-80nm10-15nm 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+ 外膜+ 脂蛋白+ 脂多糖+ n维持菌体固有的形态 n保护细菌抵抗低渗环境 n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。 4. 细胞壁的功能 n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
5、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 住原生质体(protoplast)。 n革兰阴性菌肽聚糖层受损后尚有外膜保护原生质 球(spheroplast)。 n某些L型仍有一定的致病力，通常引起慢性感染。 5. 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 ） n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。 n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
6、菌落 。 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L型菌落 ） n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。 n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。 n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) 一. 基本结构 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，故亦称为线粒体(chondroid) 。 中介体(mesosome) 中介体 n核糖体(ribosome)：细菌合成蛋白质的场
7、所，游离存 在于蛋白质中。 n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。 n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。 一. 基本结构 （三）细胞质 (cytoplasm) 一. 基本结构 （四）核质 (nuclear material) 细菌是原核细胞，不具有成形的核。细 菌的
8、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。 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。 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黏液性物质， 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 n大多数细菌的荚膜是多糖，炭疽芽胞杆菌、鼠 疫耶氏菌等少数菌的荚膜为多肽。 n多糖分子组成和构成的多样化使其结构极为复 杂，成为血清学分型的基础。 n荚膜的形成需要能量，与环境条件有密切关系 。有荚膜的细菌形成粘液(M)或光滑(S)菌落， 失去荚膜后其菌落边
9、为粗糙型（R）型。 1. 荚膜的化学组成 n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。 n粘附作用：荚膜多糖可使细菌彼此之间粘连， 也可粘附于组织细胞或无生命物体表面，形成 生物膜，是引起感染的重要因素。 n抗有害物质的损伤作用：荚膜处于细胞的最外 层，有保护菌体避免和减少受有害物质的损伤 作用。 2. 荚膜的功能 二. 特殊结构 （一）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
10、1. 鞭毛的结构 n鞭毛是运动器官。 n鞭毛有抗原性。 2. 鞭毛的功能 n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。 n菌毛蛋白具有抗原性。 n根据功能不同，菌毛可分为普通菌毛和性菌毛两类。 n菌毛在普通光学显微镜下看不到，必须用电子显微镜观察。 二. 特殊结构 （二）菌毛 (filus/fimbriae) n普通菌毛遍布菌细胞表面，每菌可达数百根。 n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，是细菌感染的第一部。因此，菌毛和 细菌的致病性密切相关。 n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
11、主的易感部位。 n如果红细胞表面具有菌毛受体的相似成分，不同的菌 毛引起不同类型的红细胞凝集血凝（ hemagglutination,HA) 1. 普通菌毛(ordinary pilus) n仅见于少数革兰阴性菌。 n数量少，1-4根。 n比普通菌毛长而粗，中空呈管状。 n性菌毛由致育因子（F）编码，故又称F菌毛。 n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)。 n性菌毛是某些噬菌体吸附于菌细胞的受体。 2. 性菌毛(sex pilus) n芽胞：某些细菌在一定的环境条件下，
12、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。 n产生芽胞的都是革兰阳性菌。 二. 特殊结构 （三）芽胞 (spore) n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。 n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 芽胞的结
13、构 n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。 n芽胞抵抗力强，故应以杀灭芽胞作为可靠的灭菌指标 。 n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。 2. 芽胞的功能 n显微镜放大法细菌形体微小，肉眼不能 直接看到，必须借助显微镜（普通光学显微镜 、电子显微镜）放大后才能观察。 n染色法细菌体小半透明，经染色后才能 观察较清楚。 第三节 细菌形态与结构检查法 普通光学显微镜的分辨率为0.25um。一般细菌都大于 0.25um，故可用普通光学显微镜观察。 普通光学显微镜(light microscope) 显微镜放大法 电子显微镜的分辨率为1nm。不仅能看清细菌的外形， 内部超微结构可一览无余。 电子显微镜(electron microscope) 肺炎链球菌荚膜 荚膜 显微镜放大法 透射电镜扫描电镜 n革兰染色法： 结晶紫 碘液 95%乙醇 复红 n抗酸染色： 石炭酸复红 3%盐酸酒精 美兰 n其它特殊染色 染色法 1min1min1min脱色 5min脱色 革兰阳性 革兰阴性 抗酸染色
