第一章细菌的形态与结构--2010.9.20.ppt

第一章第一章细菌的形态与结构细菌的形态与结构第第 一一 节节 细菌的大小与形态细菌的大小与形态 细菌的大小细菌的大小-观察仪器：观察仪器：光学显微镜光学显微镜 测量单位：测量单位：微米微米(mm)炭疽杆菌结核杆菌大肠杆菌幽门螺杆菌霍乱弧菌第第 二节二节 细菌的结构细菌的结构 细细菌菌细细胞胞结结构构模模式式图图 细胞壁细胞壁 基本结构基本结构 细胞膜细胞膜 细胞质细胞质细菌的结构细菌的结构 核质核质 荚膜荚膜 特殊结构特殊结构 鞭毛鞭毛 芽胞芽胞 菌毛菌毛基本结构一、细胞壁一、细胞壁(cell wall)-位于细菌细位于细菌细胞胞 的最外层，包绕在细胞膜的周的最外层，包绕在细胞膜的周 围，组成较复杂，并随不同细围，组成较复杂，并随不同细 菌而异。菌而异。用革兰氏染色法可将细菌分为：用革兰氏染色法可将细菌分为：革兰氏阳性菌（革兰氏阳性菌（G G+）革兰氏阴性菌（革兰氏阴性菌（G G-）革兰氏阳性菌细胞壁组分革兰氏阳性菌细胞壁组分 肽聚糖肽聚糖 磷壁酸磷壁酸 蛋蛋 白白 质质 1.1.肽聚糖肽聚糖（peptidoglycanpeptidoglycan）-多聚糖，多聚糖，细菌细胞壁中的主要成分，为原细菌细胞壁中的主要成分，为原 核细胞所特有。核细胞所特有。粘肽粘肽（mucopeptide)/糖肽糖肽(glycopeptide)/胞壁质胞壁质(murein)聚糖骨架聚糖骨架-N-N-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺肽肽 (N-acetylglucosamineN-acetylglucosamine,G G）N-N-乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸 (N-acetylmuramic acid,M)N-acetylmuramic acid,M)聚聚 四肽侧链四肽侧链-L-L-丙氨酸丙氨酸 D-D-谷氨酸谷氨酸 L-L-赖氨酸赖氨酸糖糖 D-D-丙氨酸丙氨酸 五肽交联桥五肽交联桥-甘氨酸甘氨酸 革兰氏阳性菌肽聚糖构成 MMMMMMMMMGGGGGG青霉素作用点溶菌酶作用点革兰氏阳性菌细胞壁肽聚糖结构示意图2 2.磷壁酸磷壁酸（teichoic acidteichoic acid）-由核糖由核糖 醇或甘油残基经磷酸二酯键互相醇或甘油残基经磷酸二酯键互相 连接而成的多聚物；多个磷壁酸连接而成的多聚物；多个磷壁酸 分子组成长链穿插于肽聚糖层中。分子组成长链穿插于肽聚糖层中。壁磷壁酸壁磷壁酸-通过磷脂与肽聚糖上的胞通过磷脂与肽聚糖上的胞 壁酸共价结合。壁酸共价结合。膜磷壁酸膜磷壁酸-与细胞膜外层上的糖脂共价与细胞膜外层上的糖脂共价 结合。结合。3 3.蛋白质：蛋白质：某些革兰氏阳性菌表面尚有一些特殊某些革兰氏阳性菌表面尚有一些特殊的表面蛋白质；的表面蛋白质；如：金黄色葡萄球菌如：金黄色葡萄球菌-A A蛋白（蛋白（SPASPA）A A组链球菌组链球菌-M M蛋白蛋白革兰氏阴性菌细胞壁组分：革兰氏阴性菌细胞壁组分：肽聚糖肽聚糖外外 膜膜脂脂 脂质脂质 脂脂 蛋蛋 白白 双层双层 多糖多糖1.1.肽聚糖肽聚糖-由聚糖骨架和四肽侧链组成。由聚糖骨架和四肽侧链组成。仅有仅有1 12 2层层。GGMGMG丙谷DAP丙丙DAP谷丙丙谷DAP丙L-丙氨酸D-谷氨酸二氨基庚二酸D-丙氨酸 脂蛋白脂蛋白2.2.外膜外膜 脂质双层脂质双层 脂多糖脂多糖 脂蛋白脂蛋白-外膜蛋白外膜蛋白（out membrane protein OMPout membrane protein OMP）孔蛋白孔蛋白:小分子通道小分子通道 噬菌体噬菌体 性菌毛性菌毛 受体受体 细菌素细菌素 脂质双层脂质双层-磷脂双层磷脂双层 脂多糖脂多糖(lipopolysaccharide LPS)-脂质脂质A A（Lipid A）：糖磷脂。是细菌内毒素的毒性和生糖磷脂。是细菌内毒素的毒性和生 物学活性的主要组分，无种属特异性。物学活性的主要组分，无种属特异性。核心多糖核心多糖(core polysaccharide)：位于脂质位于脂质A A的外层，的外层，由己糖、庚糖、由己糖、庚糖、2-2-酮基酮基-3-3-脱氧辛酸（脱氧辛酸（KDOKDO）、）、磷酸乙醇胺等组成。磷酸乙醇胺等组成。有属特异性。有属特异性。特异多糖特异多糖(specific polysaccharide)：由数个至数十个低聚糖重复单位由数个至数十个低聚糖重复单位 组成的多糖链。具有种特异性。组成的多糖链。具有种特异性。革兰氏阴性菌的菌体抗原（革兰氏阴性菌的菌体抗原（O O 抗原）抗原）细胞壁的功能细胞壁的功能-维持菌体形态。维持菌体形态。抵抗渗透压的影响。抵抗渗透压的影响。参与细菌体内外的物质交换。参与细菌体内外的物质交换。具有多种抗原表位，诱发机体免疫应答。具有多种抗原表位，诱发机体免疫应答。粘附宿主细胞，与细菌致病性有关。粘附宿主细胞，与细菌致病性有关。细菌细胞壁缺陷型细菌细胞壁缺陷型-细菌细菌L L型型 细菌细胞壁的肽聚糖结构受到理化或细菌细胞壁的肽聚糖结构受到理化或生物因素的作用被破坏或合成被抑制。这生物因素的作用被破坏或合成被抑制。这种细胞壁受损的细菌在高渗环境下仍可存种细胞壁受损的细菌在高渗环境下仍可存活者称为细菌细胞壁缺陷型。活者称为细菌细胞壁缺陷型。革兰氏阳性菌革兰氏阳性菌 原生质体原生质体 革兰氏阴性菌革兰氏阴性菌 原生质球原生质球细胞壁缺陷细胞壁缺陷细胞壁缺陷细胞壁缺陷细菌细菌L L型的成因型的成因：溶菌酶，溶葡萄球菌素，青霉素，胆汁，溶菌酶，溶葡萄球菌素，青霉素，胆汁，抗体，补体等。抗体，补体等。细菌细菌L L型的型的形态形态：大小不一，高度多形性。大小不一，高度多形性。革兰氏染色阴性。革兰氏染色阴性。细菌细菌L L型的培养：型的培养：高渗、低琼脂、高渗、低琼脂、10%-20%10%-20%血清、血清、3%-5%3%-5%NaClNaCl、10%-20%10%-20%蔗糖；蔗糖；生长缓慢；生长缓慢；油煎蛋样菌落；油煎蛋样菌落；细菌细菌L L型的致病性：型的致病性：引起慢性感染；引起慢性感染；二、细胞膜（二、细胞膜（cell membrane）-位于细胞壁内侧，厚约位于细胞壁内侧，厚约7.57.5mmmm，柔韧致密，富有弹性。柔韧致密，富有弹性。由磷脂和多种蛋白质组成。由磷脂和多种蛋白质组成。功能功能：参与细菌物质转运，生物合成，参与细菌物质转运，生物合成，呼吸和分泌、分裂等生物学作用。呼吸和分泌、分裂等生物学作用。中介体中介体 部分细胞膜内陷、折叠、部分细胞膜内陷、折叠、卷曲形成的囊状物。卷曲形成的囊状物。功能功能：扩大细胞膜面积；增加酶的含量和扩大细胞膜面积；增加酶的含量和 能量的产生。能量的产生。中间体中间体中间体三三、细胞质细胞质（cytoplasm）-细胞膜包裹的溶胶细胞膜包裹的溶胶 状物质。亦称状物质。亦称原生质原生质（protoplasm）由水、蛋白质、脂类、核酸及少量由水、蛋白质、脂类、核酸及少量 糖和无机盐组成。糖和无机盐组成。内含内含核糖体核糖体、质粒质粒、胞质颗粒胞质颗粒等许等许 多重要结构。多重要结构。1.1.核糖体核糖体（ribosome）:细菌合成蛋细菌合成蛋 白质的场所，游离存在于细白质的场所，游离存在于细 胞质中，每个细菌体内可达胞质中，每个细菌体内可达 数万个。数万个。沉降系数为沉降系数为70S（30S+50S）。）。由由RNA(66%)和和蛋白质蛋白质（34%）组成。组成。核糖体核糖体RNA(rRNA)-23S,16S,5SrRNA 抗生素作用位点：抗生素作用位点：链霉素；红霉素。链霉素；红霉素。2.2.质粒质粒（plasmid）：染色体外的遗传染色体外的遗传 物质，存在于细菌细胞质中。物质，存在于细菌细胞质中。为闭合环状的双链为闭合环状的双链DNA，带带 有遗传信息，控制细菌某些有遗传信息，控制细菌某些 特定的遗传性状特定的遗传性状-菌毛菌毛 细菌素细菌素 毒素毒素 耐药性耐药性 3.胞质颗粒胞质颗粒:细菌细胞质中含有多种颗粒，细菌细胞质中含有多种颗粒，大多为储藏的营养物质，大多为储藏的营养物质，包括糖原、淀粉等多糖、脂类、包括糖原、淀粉等多糖、脂类、磷酸盐等。磷酸盐等。当细菌生活环境中营养充足时当细菌生活环境中营养充足时,胞质颗粒较胞质颗粒较多多,养料和能源短缺时养料和能源短缺时,颗粒减少甚至消失。颗粒减少甚至消失。异染颗粒异染颗粒（metachromatic granule）四、四、核质核质（nuclear material）-由单一密闭环状由单一密闭环状DNA分子反复回旋分子反复回旋卷曲盘绕组成的松散网状结构。集中于卷曲盘绕组成的松散网状结构。集中于细胞质的某一区域。细胞质的某一区域。无核膜、核仁和有丝分裂器无核膜、核仁和有丝分裂器。是细菌的遗传物质是细菌的遗传物质大肠杆菌核质：大肠杆菌核质：3 3X X10109 9；4.74.7X X10106 6bp;bp;3000 3000 50005000个基因个基因 特殊结构一、一、荚膜荚膜（capsule）-细菌代谢过程细菌代谢过程 中分泌在细胞壁外的一层粘液性中分泌在细胞壁外的一层粘液性 物质，能牢固地与细胞壁结合，物质，能牢固地与细胞壁结合，厚度厚度 0.2 0.2 mm，边缘明显。边缘明显。微荚膜微荚膜(microcapsule)-厚度厚度 0.2 0.2 mm者者。粘液层粘液层(slime layer)-边界不明显且易被洗脱者。边界不明显且易被洗脱者。糖萼糖萼(glycocalyx)-介于荚膜和粘液层之间的结构。介于荚膜和粘液层之间的结构。肺炎双球菌荚膜1.1.荚膜的化学组成荚膜的化学组成：多糖；多肽；透明质酸。多糖；多肽；透明质酸。2.2.荚膜的形成荚膜的形成：在人和动物的体内或营养丰在人和动物的体内或营养丰 富的培养基中易形成。在普通培富的培养基中易形成。在普通培 养基上或连续传代则易消失。养基上或连续传代则易消失。光滑型菌落（光滑型菌落（S S）粗糙型菌落（粗糙型菌落（R R）3.3.荚膜的功能荚膜的功能：抗吞噬作用抗吞噬作用 粘附作用粘附作用 抗有害物质的损伤作用抗有害物质的损伤作用 二、鞭毛二、鞭毛(flagellum)-某些细菌表某些细菌表 面附着的细长呈波状弯曲的丝状物面附着的细长呈波状弯曲的丝状物。根据鞭毛的数量、位置可将鞭毛菌分根据鞭毛的数量、位置可将鞭毛菌分 成成四类四类:单毛菌；双毛菌；从毛菌；周毛菌。单毛菌；双毛菌；从毛菌；周毛菌。伤寒杆菌空肠弯曲菌霍乱弧菌螺旋体假单胞菌周身鞭毛单鞭毛 1 1、鞭毛的结构、鞭毛的结构:鞭毛自细胞膜长出，鞭毛自细胞膜长出，游离于细胞外，游离于细胞外，由由基础小体；基础小体；钩状体；钩状体；丝状体组成。丝状体组成。鞭毛长：鞭毛长：5-205-20mm 直径：直径：12-3012-30mm M SPL钩状体丝状体基础小体2.2.鞭毛的化学组成：鞭毛的化学组成：蛋白质蛋白质3.3.鞭毛的功能：鞭毛的功能：运动器官运动器官：有鞭毛的细菌在液体环境中：有鞭毛的细菌在液体环境中 能自由的运动。能自由的运动。具抗原性具抗原性：H H 抗原，有特异性，对细抗原，有特异性，对细 菌的鉴别、分型有一定的意义。菌的鉴别、分型有一定的意义。致病性致病性：有些细菌的鞭毛与致病性有关。有些细菌的鞭毛与致病性有关。如如:霍乱弧菌霍乱弧菌三、三、菌毛菌毛（pilus）-许多许多G-菌和少数菌和少数G+菌菌 菌体表面存在着一种比鞭毛更细、菌体表面存在着一种比鞭毛更细、更短而直硬的丝状物。更短而直硬的丝状物。与细菌的运动无关。与细菌的运动无关。1.菌毛的化学组成：菌毛的化学组成：蛋白质蛋白质 2.菌毛的种类：菌毛的种类：普通菌毛普通菌毛（ordinary pilus)性菌毛性菌毛（sex pilus)大肠杆菌大肠杆菌性性菌菌毛毛普通菌毛普通菌毛普通菌毛普通菌毛普通菌毛普通菌毛3.菌毛的功能：菌毛的功能：普通菌毛普通菌毛-粘附作用粘附作用 与细菌的致病性密切相关与细菌的致病性密切相关。如：大肠埃希氏菌的如：大肠埃希氏菌的 I 型菌毛；型菌毛；肠产毒型大肠杆菌的定植因子肠产毒型大肠杆菌的定植因子（CFA/I）性性 菌菌 毛毛-传递遗传物质。传递遗传物质。噬菌体吸附的受体。噬菌体吸附的受体。F+;F-;F+F-四、芽胞四、芽胞(endospore/spore)-某些细菌在一定环境条件下，某些细菌在一定环境条件下，能在菌体内部形成一个圆形或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。卵圆形小体，是细菌的休眠形式。产生芽胞的细菌都是产生芽胞的细菌都是G+菌。菌。不同细菌的芽胞形态、大小、位置有所不同细菌的芽胞形态、大小、位置有所差异，是鉴别细菌的指标之一。差异，是鉴别细菌的指标之一。肉毒杆菌芽胞破伤风杆菌芽胞肉毒杆菌芽胞炭疽杆菌芽胞肉毒杆菌芽胞破伤风杆菌芽胞1.芽胞的结构：具多层膜结构 芽胞外衣：脂蛋白、糖类。芽 胞 壳:疏水性蛋白质，致密。外 膜：细胞膜 皮 质：皮质肽聚糖，吡啶二羧酸（DAP）。芽胞壁：肽聚糖 内 膜：细胞膜 核 心：核质、核糖体、酶类、DAP、Ca+。2.芽胞的形成与发芽：芽胞的形成与发芽：芽胞的形成芽胞的形成-细菌形成芽胞的能力是细菌形成芽胞的能力是 由菌体内的芽胞基因决定的。由菌体内的芽胞基因决定的。芽胞一般只在动物体外才形成。芽胞一般只在动物体外才形成。营养缺乏时易形成。营养缺乏时易形成。芽胞的发芽芽胞的发芽-由于机械力、热、由于机械力、热、pHpH改变等改变等 刺激作用，破坏其芽胞壳，并供给刺激作用，破坏其芽胞壳，并供给 水分和营养，芽胞壳发芽，形成新水分和营养，芽胞壳发芽，形成新 的菌体。的菌体。细菌细菌 芽胞芽胞 细菌细菌 (1 (1个个)(1(1个个)(1 (1个个)营养缺乏水、营养丰富炭疽芽胞杆菌的芽胞：，发芽中的芽胞，芽胞壳（）已崩解；发芽的芽胞，芽胞壳和胞子囊（）均已崩解；，芽胞已释放，仅存芽胞囊碎片（）。超薄切片，28 000。芽胞发芽3.芽胞的功能：芽胞的功能：芽胞对热、干燥、辐射、化学消毒剂等理化芽胞对热、干燥、辐射、化学消毒剂等理化因素均有强大的抵抗力。因素均有强大的抵抗力。细菌繁殖体细菌繁殖体：80水中迅速死亡。水中迅速死亡。细菌芽胞细菌芽胞：100沸水中，可存活数小时。沸水中，可存活数小时。被炭疽杆菌芽胞污染的草原，传被炭疽杆菌芽胞污染的草原，传 染性可保持染性可保持2030年。年。细菌芽胞抵抗力强的原因：细菌芽胞抵抗力强的原因：芽胞含水量少，蛋白质受热后不易变性。芽胞含水量少，蛋白质受热后不易变性。芽胞具有多层致密的厚膜，理化因素不芽胞具有多层致密的厚膜，理化因素不 易进入。易进入。芽胞的核心和皮质中含有吡啶二羧酸，芽胞的核心和皮质中含有吡啶二羧酸，DAP与与Ca 2+结合生成的盐能提高芽胞中结合生成的盐能提高芽胞中 各酶的热稳定性。各酶的热稳定性。