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1、兽医微生物学,罗永文,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,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,球菌(Coccus),杆菌(Bacillus) 弧菌(Vibrio),螺菌(Spirillum),个体形态1,排列方式,链球菌,螺旋体(Spirochete) 芽生和有附属物的细菌 丝状(Filamentous),形态 2,最大直径 500 m 最小直径0.05m 纳米菌(Nanobacteria),大小1,Epulopiscium fi
2、shelsoni 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,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,细菌细胞结构,（一）细胞壁(cell wall),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）,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,革兰氏阴性菌细胞壁,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
3、分比较,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),革兰阳性菌肽聚糖聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥,革兰阴性菌肽聚糖聚糖骨架、四肽侧链,（2）磷壁酸 (teichoic acid),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。,（3
4、）脂多糖(lipopolysaccharid, LPS),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,（4）外膜蛋白（OMP),噬菌体吸附的受体,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,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
5、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）,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,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
6、型L型菌落）,（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。,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,（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,细胞质：细菌细胞膜内包裹的、除核体以外的
7、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),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。,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,3.内含物（inclusion),贮存
8、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,二、 特殊结构,荚膜 S层 鞭毛 菌毛 芽孢,（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,(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0.2m。 微荚膜（microcopsule)：粘液状物质较薄， 厚度0.2m，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。,大多数细菌的荚膜
9、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,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,（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
10、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,（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,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,（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。,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,2.鞭毛菌分类,包括3
11、部分：鞭毛丝, 基体, 鞭毛钩,3.鞭毛的结构,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,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),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),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
12、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),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,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),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？,1.芽胞的结构,由外向内,外
13、衣 外膜 皮质 芽孢壁 内膜 芯髓,多层而致密,2.芽胞形状、位置,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,(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,芽胞
14、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,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：0.18m,2. 暗视野显微镜,3. 相差显微镜
15、,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,6. 扫描电子显微镜,5. 透射电子显微镜,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。,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,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
16、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,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。,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:,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。,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37,4、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：
