细菌形态和生理.ppt

细菌学总论细菌学总论 原核细胞型微生物 狭义概念：单指细菌（如葡萄球菌、链球菌、肺炎球菌等）广义概念：所有原核细胞型微生物（细菌、支原体、立克次体、衣原体、螺旋体、放线菌）第一节第一节 细菌的形态、结构与分类细菌的形态、结构与分类 一、细菌的大小与形态一、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，以显微镜下进行测量，以微米微米(m)m)为单位。不为单位。不同种类的细菌大小不一，同一种细菌也因菌龄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。和环境因素的影响而有差异。细菌按其外形，主要有细菌按其外形，主要有 球菌（球菌（coccuscoccus）杆菌（杆菌（bacillusbacillus）螺形菌（螺形菌（spiral spiral bacteriumbacterium）形态与结构形态与结构 细菌的大小与形态 细菌的测量单位：细菌的测量单位：微米(m)细菌的形态细菌的形态 球菌球菌 杆菌杆菌 螺螺菌菌 弧弧菌菌 螺形菌螺形菌 1.球菌球菌(coccus)脑膜炎奈瑟菌脑膜炎奈瑟菌 双球菌双球菌(diplococcus)肺炎链球菌肺炎链球菌 链球菌链球菌(streptococcus)葡萄球菌葡萄球菌(straphylococcus)四联球菌四联球菌(tetrad)八叠球菌八叠球菌(sarcina)2.杆菌杆菌(bacillus)炭疽芽胞杆菌炭疽芽胞杆菌 3 3-10 10 mm 大肠埃希菌大肠埃希菌 2 2-3 3 mm 布鲁菌布鲁菌 0.60.6-1.5 1.5 mm 杆状或球杆状，不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致。多数长2-5um，宽0.5-1um 杆菌的形态多样杆菌的形态多样 炭疽芽胞杆菌炭疽芽胞杆菌 白喉棒状杆菌白喉棒状杆菌 杆菌的形态多样杆菌的形态多样 分枝杆菌分枝杆菌 双歧杆菌双歧杆菌 3.螺形菌螺形菌(spiral bacterium)弧菌，菌体呈一个弯曲弧菌，菌体呈一个弯曲 螺菌，菌体呈一个弯曲螺菌，菌体呈一个弯曲 细菌的多形性 细菌在不适宜的环境条件下，基本形态往往发生变化，常出现梨形、气球形、分枝形等不规则的形态，称为细菌的多形性。二、细菌的结构二、细菌的结构 基本结构：基本结构：细胞壁、细胞膜、细胞质、核质细胞壁、细胞膜、细胞质、核质 特殊结构特殊结构：荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞：荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞 形态与结构（一）细胞壁（一）细胞壁(cell wall)是位于细菌细胞最外层，包绕在细胞膜周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。围，无色透明、坚韧而富有弹性的膜状结构。平均厚度为平均厚度为12-30nm，组成较复杂，并随不，组成较复杂，并随不同菌种而异。同菌种而异。（一）基本结构（一）基本结构 革兰阳性菌革兰阳性菌 革兰阴性菌革兰阴性菌 革兰染色革兰染色 两类细菌细胞壁的两类细菌细胞壁的共同组分为肽聚糖共同组分为肽聚糖，但各有其特殊组分。，但各有其特殊组分。革兰染色法（革兰染色法（Gram Stain）：）：涂片涂片 风干风干 固定固定 结晶紫结晶紫 碘液碘液 95%乙醇乙醇 复红复红 1min 1min 脱色脱色 1革兰革兰阳阳性菌肽聚糖性菌肽聚糖(peptidoglycan)聚糖骨架、四肽侧链、五聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥（三维立体结构）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 革兰阳性菌肽聚糖组成 1、聚糖骨架 N-乙酰葡糖胺(G)N-乙酰胞壁酸(M)2、四肽侧链（L-丙、D-谷、L-赖、D-丙）3、五肽交链桥（5个甘氨酸组成）肽聚糖层厚，形成坚韧的三维立体网架结构 革兰阳性菌细胞壁肽聚糖经这样的三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，交联率为的空间框架结构，交联率为75%75%，坚固而，坚固而致密。这种三维立体结构的肽聚糖在革兰致密。这种三维立体结构的肽聚糖在革兰阳性菌中高达阳性菌中高达5050层，为其细胞壁主要成分。层，为其细胞壁主要成分。2革兰革兰阴阴性菌肽聚糖性菌肽聚糖(peptidoglycan)聚糖骨架、聚糖骨架、四肽侧链（二维平面结构）四肽侧链（二维平面结构）革兰阴性菌肽聚糖组成 1、聚糖骨架 N-乙酰葡糖胺(G)N-乙酰胞壁酸(M)2、四肽侧链（L-丙、D-谷、M-二氨基庚二酸DAP、D-丙）缺乏五肽交链桥 仅有二维结构，肽聚糖层少，结构松散。革兰阴性菌细胞壁肽聚糖由于缺乏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，而且交联桥，只能形成二维平面结构，而且交联率低，只有交联率低，只有25%25%，故多数侧链呈游离，故多数侧链呈游离状。这种二维平面的肽聚糖在革兰阴性状。这种二维平面的肽聚糖在革兰阴性菌中只有菌中只有1 12 2层，只作为其细胞壁的组层，只作为其细胞壁的组成成分之一。成成分之一。细菌细胞壁中基本成分:肽聚糖 革兰阳性菌、革兰阴性菌肽聚糖组成与数量不同，因此在许多理化性状、致病性、染色性上均有差异。此外，革兰阳性菌、阴性菌细胞壁中还有各自的特殊成分。革兰阳性菌：磷壁酸 革兰阴性菌：外膜 3 3革兰阳性菌细胞壁特殊组分革兰阳性菌细胞壁特殊组分磷壁酸磷壁酸(teichoic acid)(teichoic acid)化学结构：由核糖醇和甘油残基经磷酸二酯键连接组成长链，穿插于肽聚糖中 类别：壁磷壁酸-与细胞壁中肽聚糖中N-乙酰胞壁酸连接；膜磷壁酸-与细胞膜相连；作用：具有抗原性，储存磷元素；提高细胞膜酶的活性；有一定致病作用 磷壁酸为革兰阳性菌特有成分磷壁酸为革兰阳性菌特有成分 4 4革兰革兰阴性菌阴性菌细胞壁特殊组分细胞壁特殊组分 外膜外膜(outer membrane)(outer membrane)又称又称外壁层外壁层 外膜由 脂质双层、脂蛋白、脂多糖三部分组成，是G-菌细胞壁中主要成分。外膜位于肽聚糖外侧，由内向外由外膜位于肽聚糖外侧，由内向外由脂蛋白、脂质双层脂蛋白、脂质双层和脂多糖和脂多糖三部分组成。三部分组成。外膜外膜 脂蛋白脂蛋白 连接肽聚糖与脂质双层连接肽聚糖与脂质双层 脂质双层脂质双层 结构类似细胞膜，有选择性通结构类似细胞膜，有选择性通透作用，也可作为噬菌体、性透作用，也可作为噬菌体、性菌毛、或细菌素的受体菌毛、或细菌素的受体 脂多糖脂多糖（LPSLPS）即革兰阴性菌内毒素即革兰阴性菌内毒素 （内 外）脂多糖脂多糖（由内向外）（由内向外）脂质脂质A A 一种糖磷脂，是内毒素的毒性一种糖磷脂，是内毒素的毒性成分，无种属特异性成分，无种属特异性 脂多糖由三部分组成：脂多糖由三部分组成：核心多糖核心多糖 有种属特异性，同一菌属细有种属特异性，同一菌属细菌核心多糖相同菌核心多糖相同 特异多糖特异多糖 即革兰阴性菌的菌体抗原即革兰阴性菌的菌体抗原（O O抗原），具有种的特异抗原），具有种的特异性，此糖如果缺失，细菌菌性，此糖如果缺失，细菌菌落将发生落将发生S SR R变异变异 Structure of Structure of LipopolysaccharideLipopolysaccharideG+菌与G-菌细胞壁的比较 细胞壁 革兰阳性菌 革兰阴性菌 强度 较坚韧 较疏松 厚度 20-80nm 10-15nm 肽聚糖层数 可多达50层 1-2层 肽聚糖含量 50%-80%5%-20%磷壁酸 有 无 外膜 无 有 细胞壁的破坏物质 青霉素、头孢菌素和溶菌酶的杀菌作用主要作用于+菌。G-菌肽聚糖含量少，有外膜保护，青霉素 和溶菌酶对其作用微弱。项目项目 革兰阳性革兰阳性菌菌 革兰阴性菌革兰阴性菌 细胞壁的关系细胞壁的关系 染色性 紫色 红色 细胞壁对酒精的通透性 抗原性 主要为 磷壁酸 主要为 外膜 细胞壁的化学组成不同 毒性 无内毒素 有内毒素 内毒素为阴性菌细胞壁成分 脂多糖 对青霉素的作用 有效 无效 青霉素作用部位为肽聚糖 五肽交联桥 对溶菌酶的作用 有效 无效 溶菌酶作用部位为肽聚糖 聚糖骨架 细细 胞胞 壁壁 G+和和G-菌的差异及与细胞壁的关系菌的差异及与细胞壁的关系 细菌细胞壁缺陷型或细菌细胞壁缺陷型或L L型型(bacterial L form)bacterial L form)：细胞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。体内的高渗透压而将会涨破死亡。在高渗环境下，仍可存活。革兰革兰阳阳性菌细胞壁缺失后，原生质仅被一层细胞膜包住性菌细胞壁缺失后，原生质仅被一层细胞膜包住原生质体原生质体(protoplast)protoplast)。革兰革兰阴阴性菌肽聚糖层受损后尚有外膜保护性菌肽聚糖层受损后尚有外膜保护原生质球原生质球(spheroplast)spheroplast)。某些某些L L型仍有一定的致病力，通常引起慢性感染。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（细菌细菌细胞壁缺陷型（细菌L L型）型）细菌细菌L L型呈高度多形性，大小不一。着色不匀，无论其原型呈高度多形性，大小不一。着色不匀，无论其原为革兰阳性或阴性菌，形成为革兰阳性或阴性菌，形成L L型大多染成革兰阴性。型大多染成革兰阴性。(1)(1)细菌细菌L L型的形态和染色性型的形态和染色性 蜡样芽胞杆菌蜡样芽胞杆菌L L型的镜下形态（多形性）型的镜下形态（多形性）细菌细菌L L型生长缓慢，营养要求高，对渗透压敏感，普通营养基上型生长缓慢，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。不能生长，培养时必须用高渗的含血清的培养基。细菌细菌L 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。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 2）细菌）细菌L L型的培养特性和菌落形态型的培养特性和菌落形态 丝状菌落丝状菌落 颗粒型菌落颗粒型菌落 油煎蛋样菌落油煎蛋样菌落 典型的典型的L L型菌落型菌落 维持菌体固有的形态维持菌体固有的形态 保护细菌抵抗低渗环境保护细菌抵抗低渗环境 参与菌体内外的物质交换参与菌体内外的物质交换 菌体表面带有多种抗原分子，可诱菌体表面带有多种抗原分子，可诱发机体的免疫应答。发机体的免疫应答。细胞壁的功能细胞壁的功能 二、细菌的结构二、细菌的结构 基本结构：基本结构：细胞壁、细胞壁、细胞膜细胞膜、细胞质、核质、细胞质、核质 特殊结构：荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞特殊结构：荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞 形态与结构 细菌细胞膜的结构与真核细胞者基本相同，由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。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，主要细菌细胞膜的功能与真核细胞者类似，主要有有物质转运、生物合成、分泌和呼吸物质转运、生物合成、分泌和呼吸等作用。等作用。细菌细胞膜可形成一种特有的结构，称为细菌细胞膜可形成一种特有的结构，称为中介中介体。体。（二）细胞膜（二）细胞膜 (cell membrane)cell membrane)中介体：中介体：是部分细胞膜内陷、折叠、卷曲形成的囊状物，多见于是部分细胞膜内陷、折叠、卷曲形成的囊状物，多见于革兰阳性菌。革兰阳性菌。其功能类似于真核细胞的线粒体，故亦称为拟线粒体其功能类似于真核细胞的线粒体，故亦称为拟线粒体(chondroid)chondroid)。扩大了细胞膜的表面积，为细菌提供大量能量。扩大了细胞膜的表面积，为细菌提供大量能量。中介体中介体(mesosome)mesosome)中介体中介体 二、细菌的结构二、细菌的结构 基本结构：基本结构：细胞壁、细胞膜、细胞壁、细胞膜、核质、核质 特殊结构特殊结构：荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞 形态与结构 细胞质细胞质 细胞质细胞质 细胞膜包裹的溶胶状物质。