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1、医学微生物学-细菌学第一章 细菌的基本性状 Basic Characters of Bacteria大连医科大学微生物学教研室主讲人：张伟第一节 细菌的形态结构与理化性状 一、细菌的大小与形态观察仪器：常用光学显微镜测量仪器：测微尺（在显微镜下进行测量）测量单位：微米(m),1m=1/1000mm。细菌的形态，主要有：球菌（球菌（coccus）杆菌（杆菌（bacillus）螺形菌螺形菌（spiral bacterium）（一）球菌（一）球菌（coccus）脑膜炎奈瑟菌脑膜炎奈瑟菌肺炎链球菌肺炎链球菌 双球菌(diplococcus)链球菌(streptococcus)乙型溶血性链球菌乙型溶血性
2、链球菌 葡萄球菌(staphylococcus)金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌 四联球菌(tetrad)（二）杆菌（二）杆菌(Bacillus)大肠杆菌大肠杆菌(E.coli)炭疽芽胞杆菌炭疽芽胞杆菌双歧杆菌双歧杆菌（三）螺形菌（三）螺形菌(spiral bacterium)霍乱弧菌霍乱弧菌(V.cholera)弧菌 鼠咬热螺菌鼠咬热螺菌(Spirillum minor)螺菌螺杆菌 幽门螺杆菌幽门螺杆菌(Helicobacter pylori)基本基本结构结构细胞壁、细胞膜、细胞质、核质特殊特殊结构结构荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞二、细菌的结构基本结构(basic structure)（一）细胞壁（一
3、）细胞壁(cell wall)是位于细菌细胞最外层，包绕在细胞膜周围。平均厚度为1230nm，组成较复杂，并随不同菌种而异。革兰染色法（Gram Stain）：）：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共同组分为两类细菌细胞壁的共同组分为肽聚糖肽聚糖(peptidoglycanpeptidoglycan)，但各，但各有其特殊组分有其特殊组分G+菌的肽聚糖(S.aureus)：聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥(-1,4 glycosidic bond)转肽酶转肽酶催化四肽侧链与五肽交联桥催化四肽侧链与五肽交联桥之间的肽键形成之间的肽键形成,青霉素抑制转肽青霉素抑制
4、转肽酶酶,从而抑制从而抑制细胞壁细胞壁的形成。的形成。二氨基庚二酸G-菌的肽聚糖(E.coli)：聚糖骨架、四肽侧链壁磷壁酸壁磷壁酸膜磷壁酸膜磷壁酸G+菌的细胞壁特殊组分磷壁酸(teichoic acid)与粘附有关，与粘附有关，组成表面抗原组成表面抗原G-菌 的 细 胞 壁 特 殊 组 分 脂脂 蛋蛋 白白、外 膜(outer membrane)、脂多糖（脂多糖（LPS）内毒素内毒素脂多糖脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)：即：即内毒素内毒素内毒素内毒素核心多糖核心多糖特异多糖特异多糖无种属特异性无种属特异性革兰阴性菌细胞壁革兰阴性菌细胞壁革兰阳性菌细胞壁革兰阳性菌细胞壁
5、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50%-80%5%-20%糖类含量脂类含量磷壁酸多，45%少，1-4%+少，15-20%多，11-22%-肽聚糖组成聚糖、侧链、交联桥聚糖、侧链外膜-+G+菌与G-菌细胞壁结构比较l维持细菌固有外形维持细菌固有外形l 保护细菌抵抗低渗环境保护细菌抵抗低渗环境l 参与物质交换参与物质交换l决定菌体的抗原性决定菌体的抗原性 细胞壁的功能细菌细胞壁缺陷型（细菌L型）l细菌L型(bacterial L form)：细胞壁受损的细菌,在高渗环境下，仍可存活，称细菌L型。在一般环境中，因菌体
6、内的高渗透压而会涨破死亡，但在高渗环境下，仍可存活。l原生质体(protoplast)Gram+；原生质球(spheroplast)Gram-。l 某些L型仍有一定的致病力，通常引起慢性感染,如尿路感染。去除诱发因素后，有的L型可回复为原菌。细菌L型呈高度多形性，大小不一；形成L型后，大多染成革兰阴性。(1)细菌L型的形态和染色性葡萄球菌葡萄球菌L L型型(A)(A)及恢复后及恢复后(B)(B)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。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(2)细菌L型的培养特性和菌落形态（二）细胞膜
7、（二）细胞膜 (cell membrane)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、呼吸和分泌、生物合成、细菌分裂等作用。细菌细胞膜可形成一种特有的结构，称为中介体(mesosome)。多见于多见于Gram+，称为拟线粒体，称为拟线粒体，并参与细菌分裂并参与细菌分裂细胞膜上的一些重要蛋白：细胞膜上的一些重要蛋白：青霉素结合蛋白：转肽酶。蛋白分泌系统：G-菌通过该系统将蛋白分泌至胞外。III型分泌系统是细菌分泌致病性蛋白的主要途径双组分信号传导系统：是细菌对环境信号作出反应的调控系统。通过蛋白的磷酸化与去磷酸化
8、，产生调控反应。（三）细胞质（三）细胞质(cytoplasm)核糖体(ribosome)：细菌合成蛋白质的场所，游离存在于细胞质中，70S（50S+30S），分别是红霉素，链霉素的靶点；真核为80S（60S+40S）。（三）细胞质（三）细胞质(cytoplasm)质粒(plasmid)：细菌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，如：耐药性。胞质颗粒：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
9、见于白喉棒状杆菌，位于菌体两端，有助于鉴定。（四）核质（四）核质(nuclear material)核质是由单一密闭环状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。肺炎链球菌荚膜肺炎链球菌荚膜细菌的特殊结构(special structure)（一）荚膜（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，其成分为多糖或蛋白质，用理化方法去除后并不影响细胞的生命活动。当其厚度0.2m，边界明显，光镜下可见时，称为荚膜。厚度 0.2m者称
10、为微荚膜。具有抗原性，具有抗原性，可将细菌定型可将细菌定型荚膜的功能：l抗吞噬作用：荚膜本身无毒性，但是在体内可抵抗宿主细胞的吞噬及消化作用，增强细菌的侵袭力，是一种重要的毒力因子(如肺炎链球菌的荚膜为多糖，具亲水性、带负电)l黏附作用：可使细菌间粘连，或黏附于细胞表面，形成生物膜，是引起感染的重要因素(如变异链球菌黏附于牙齿表面，引起龋齿)l抗有害物质的损伤作用l抗干燥作用：含有较多水分，可在一定条件下维持存活（二）鞭毛（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。
11、单毛菌单毛菌(Vibrio choleraeVibrio cholerae)双毛菌双毛菌(Campylobacter Campylobacter jejunijejuni)丛毛菌丛毛菌(Pseudomonas aeruginosaPseudomonas aeruginosa)周毛菌周毛菌(Salmonella)(Salmonella)鞭毛的种类：鞭毛的功能：l鞭毛是运动器官。有鞭毛的细菌能主动运动，有化学趋向性，可通过动力试验进行细菌鉴定；l有的细菌，其鞭毛与致病性有关(霍乱弧菌穿过黏液层,到达肠黏膜上皮细胞；l鞭毛有抗原性。鞭毛的成分为鞭毛蛋白，与肌动蛋白相似,称为鞭毛抗原（H抗原），可作为
12、细菌分类、分型的依据。（三）菌毛（三）菌毛(pilus/fimbria)菌毛：许多G-菌和少数G+菌菌体表面存在着一种直立的、比鞭毛更细、更短的丝状物。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。在普通光学显微镜下看不到，必须用电子显微镜。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)普通菌毛普通菌毛(ordinary pilus)(2)性菌毛性菌毛(sex pilus)普通仅见于少数革兰阴性菌。数量少，1-4根。比普通菌毛长
13、而粗，中空呈管状。性菌毛由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，此过程称为接合。细菌的毒力和耐药性可通过此方式传递。炭疽芽胞杆菌炭疽芽胞杆菌(Bacillus Bacillus anthracisanthracis,Todar 2003)Todar 2003)（三）芽胞（三）芽胞(spore)某些细菌在一定的环境条件下，胞质脱水浓缩，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。其产生由芽胞基因决定。产生芽胞的都是革兰阳性菌。芽胞折光性强、壁厚、不易着色，经特殊染色光镜下可见(1
14、)芽胞的形成与发芽芽胞的形成与发芽细菌形成芽胞的能力是遗传因素的控制和环境因素的影响。当营养物质缺乏时易形成芽胞，即为细菌维持生命的特殊形式；芽胞由多层膜结构组成，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必须物质；芽胞形成后，细菌即失去繁殖能力；环境适宜时，芽胞则可发育成细菌的繁殖体(vegetative form)；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。芽胞的结构芽胞的结构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)含有的吡啶二羧
15、酸(DPA)与钙结合生成的盐能提高芽胞中各种酶的稳定性。破伤风梭菌破伤风梭菌C.tetaniC.tetani肉毒梭菌肉毒梭菌 C.botulinumC.botulinum炭疽芽胞杆菌炭疽芽胞杆菌Bacillus Bacillus anthracisanthracis(2)芽胞的功能芽胞的功能芽胞的大小、形状、位置等随菌种而异，有重要的鉴别意义。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胞最有效的方法。(2)芽胞的功能芽胞的功能三、细菌的理化性状 （一）细菌的化学组成水、无机盐、蛋白质、糖类、脂类和核酸等。其中水占细胞总重量的75%-90%特殊成分：肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸、D型氨基酸、DAP、吡啶二羧酸等。（二）细菌的物理性状光学性质细菌为半透明体；表面积细菌体积微小，相对表面积大；带电现象生理条件下均带负电；半透性细菌的细胞壁和细胞膜都有半透性，可进行物质交换；渗透压菌体内为高渗透压。