微生物的生物学形状--中文.

第一篇微生物的基本原理第二章微生物的生物学性状第一节细菌细菌的大小------观察仪器：光学显微镜测量单位：微米(μm)球菌(coccus)细菌的形态------杆菌(bacillus)螺形菌(spiralbacterium)淋病双球菌葡萄球菌链球菌炭疽杆菌结核杆菌大肠杆菌幽门螺杆菌霍乱弧菌细菌的结构细菌细胞结构模式图细胞壁基本结构细胞膜细胞质细菌的结构核质荚膜特殊结构鞭毛芽孢菌毛基本结构一、细胞壁(cellwall)------位于细菌细胞的最外层，包绕在细胞膜的周围，组成较复杂，并随不同细菌而异。用革兰氏染色法可将细菌分为：革兰氏阳性菌（G+）革兰氏阴性菌（G-）革兰氏阳性菌细胞壁组分：肽聚糖磷壁酸蛋白质1.肽聚糖（peptidoglycan）-----多聚糖，细菌细胞壁中的主要成分，为原核细胞所特有。粘肽（mucopeptide)/糖肽(glycopeptide)/胞壁质(murein)聚糖骨架---N-乙酰葡糖胺肽(N-acetylglucosamine,G）N-乙酰胞壁酸(N-acetylmuramicacid,M)聚四肽侧链--L-丙氨酸D-谷氨酸L-赖氨酸糖D-丙氨酸五肽交联桥---甘氨酸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.磷壁酸（teichoicacid）-----由核糖醇或甘油残基经磷酸二酯键互相连接而成的多聚物；多个磷壁酸分子组成长链穿插于肽聚糖层中。壁磷壁酸---通过磷脂与肽聚糖上的胞壁酸共价结合。膜磷壁酸---与细胞膜外层上的糖脂共价结合。3.蛋白质：某些革兰氏阳性菌表面尚有一些特殊的表面蛋白质；如：金黄色葡萄球菌---A蛋白（SPA）A组链球菌---M蛋白革兰氏阴性菌细胞壁组分：肽聚糖外膜脂脂质脂蛋白双层多糖1.肽聚糖---由聚糖骨架和四肽侧链组成。仅有1~2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2.外膜脂质双层脂多糖脂蛋白---外膜蛋白（outmembraneproteinOMP）脂质双层---磷脂双层孔蛋白:小分子通道噬菌体性菌毛受体细菌素脂多糖(lipopolysaccharideLPS)---脂质A（LipidA）：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。核心多糖(corepolysaccharide)：位于脂质A的外层，由己糖、庚糖、2-酮基-3-脱氧辛酸（KDO）、磷酸乙醇胺等组成。有种属特异性。特异多糖(specificpolysaccharide)：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。革兰是阴性菌的菌体抗原（O抗原）LipopolysaccharideLipidA•Glucosaminedisaccharide•BetahydroxyfattyacidsCore•Heptoses•KetodeoxyoctonicacidO-antigenHighlyvariablen细胞壁的功能---维持菌体形态。抵抗渗透压的影响。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。粘附宿主细胞，与细菌致病性有关。细菌细胞壁缺陷型---细菌L型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后，在高渗环境下，仍可生存。革兰氏阳性菌原生质体(protoplast)革兰氏阴性菌原生质球(spheroplast)细胞壁缺陷细胞壁缺陷细菌L型的成因：溶菌酶，溶葡萄球菌素，青霉素，胆汁，抗体，补体等。细菌L型的形态：大小不一，高度多形性。革兰氏染色阴性。细菌L型的培养：高渗、低琼脂、10%-20%血清、3%-5%NaCl、10%-20%蔗糖；生长缓慢；油煎蛋样菌落；细菌L型的致病性：引起慢性感染；细菌L型的成因：溶菌酶，溶葡萄球菌素，青霉素，胆汁，抗体，补体等。细菌L型的形态：大小不一，高度多形性。革兰氏染色阴性。细菌L型的培养：高渗、低琼脂、10%-20%血清、3%-5%NaCl、10%-20%蔗糖；生长缓慢；油煎蛋样菌落；细菌L型的致病性：引起慢性感染；细菌L型的成因：溶菌酶，溶葡萄球菌素，青霉素，胆汁，抗体，补体等。细菌L型的形态：大小不一，高度多形性。革兰氏染色阴性。细菌L型的培养：高渗、低琼脂、10%-20%血清、3%-5%NaCl、10%-20%蔗糖；生长缓慢；油煎蛋样菌落；细菌L型的致病性：引起慢性感染；二、细胞膜（cellmembrane）---位于细胞壁内侧，厚约7.5nm，柔韧致密，富有弹性。由磷脂和多种蛋白质组成。功能：参与细菌物质转运，生物合成，分泌、呼吸等生物学作用。中介体部分细胞膜内陷、折叠、卷曲形成的囊状物。功能：扩大细胞膜面积；增加酶的含量和能量的产生。中间体中间体中间体三、细胞质（cytoplasm）---细胞膜包裹的溶胶状物质。亦称原生质（protoplasm）由水、蛋白质、脂类、核酸及少量糖和无机盐组成。内含核糖体、质粒、胞质颗粒等许多重要结构。1.核糖体（ribosome）:细菌合成蛋白质的场所，游离存在于细胞质中，每个细菌体内可达数万个。沉降系数为70S（30S+50S）。由RNA(66%)和蛋白质（34%）组成。核糖体RNA(rRNA)---23S,16S,5SrRNA抗生素作用位点核糖体2.质粒（plasmid）：染色体外的遗传物质，存在于细菌细胞质中。为闭合环状的双链DNA，带有遗传信息，控制细菌某些特定的遗传性状---菌毛细菌素毒素耐药性质粒3.胞质颗粒:细菌细胞质中含有多种颗粒，大多为储藏的营养物质，包括糖原、淀粉等多糖、脂类、磷酸盐等。当细菌生活环境中营养充足时,胞质颗粒较多,养料和能源短缺时,颗粒减少甚至消失。异染颗粒（metachromaticgranule）糖原四、核质（nuclearmaterial）------由单一密闭环状DNA分子反复回旋卷曲盘绕组成的网状结构。集中于细胞质的某一区域。无核膜、核仁和有丝分裂器。是细菌的遗传物质大肠杆菌核质：3X109；4.7X106bp;3000~5000个基因核质特殊结构一、荚膜（capsule）------细菌代谢过程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，厚度大于0.2μm，边缘明显。微荚膜(microcapsule)---厚度0.2μm者。粘液层(slimelayer)--边界不明显且易被洗脱者。肺炎双球菌荚膜1.荚膜的化学组成：多糖；多肽。2.荚膜的形成：在人和动物的体内或营养丰富的培养基中易形成。在普通培养基上或连续传代则易消失。光滑型菌落（S）粗糙型菌落（R）3.荚膜的功能：抗吞噬作用粘附作用抗有害物质的损伤作用二、鞭毛(flagellum)------某些细菌表面附着的细长呈波状弯曲的丝状物。根据鞭毛的数量、位置可将鞭毛菌分成四类: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、鞭毛的结构:鞭毛自细胞膜长出，游离于细胞外，由基础小体；钩状体；丝状体组成。鞭毛长：5-20μm直径：12-30nmMSPL钩状体丝状体基础小体2.鞭毛的化学组成：蛋白质3.鞭毛的功能：运动器官：有鞭毛的细菌在液体环境中能自由的运动。具抗原性：H抗原，有特异性，对细菌的鉴别、分型有一定的意义。致病性：有些细菌的鞭毛与致病性有关。如:霍乱弧菌三、菌毛（pilus）------许多G-菌和少数G+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。1.菌毛的化学组成：蛋白质2.菌毛的种类：普通菌毛（ordinarypilus)性菌毛（sexpilus)大肠杆菌大肠杆菌性菌毛普通菌毛普通菌毛普通菌毛3.菌毛的功能：普通菌毛---粘附作用与细菌的致病性密切相关。如：大肠埃希氏菌的I型菌毛；肠产毒型大肠杆菌的定植因子（CFA/I）性菌毛---传递遗传物质。噬菌体吸附的受体。F+;F-;F+F-四、芽孢(endospore/spore)------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卵圆形小体，是细菌的休眠形式。产生芽孢的细菌都是G+菌。不同细菌的芽孢形态、大小、位置有所差异，是鉴别细菌的指标之一。肉毒杆菌芽孢破伤风杆菌芽孢肉毒杆菌芽孢炭疽杆菌芽孢肉毒杆菌芽孢破伤风杆菌芽孢1.芽孢的结构：具多层膜结构芽孢外衣：脂蛋白、糖类。芽孢壳: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（DPA）。芽孢壁：肽聚糖内膜：细胞膜核心：核质、核糖体、酶类、DPA、Ca+。2.芽孢的形成与发芽：芽孢的形成---细菌形成芽孢的能力是由菌体内的芽孢基因决定的。芽孢一般只在动物体外才形成。营养缺乏时易形成。芽孢的发芽---由于机械力、热、pH改变等刺激作用，破坏其芽孢壳，并供给水分和营养，芽孢壳发芽，形成新的菌体。细菌芽孢细菌(1个)(1个)(1个)营养缺乏水、营养丰富炭疽芽孢杆菌的芽孢：Ⅰ，发芽中的芽孢，芽胞壳（↑）已崩解；Ⅱ发芽的芽胞，芽胞壳和胞子囊（↑↑）均已崩解；Ⅲ，芽孢已释放，仅存芽胞囊碎片（↑↑↑）超薄切片，×28000芽孢发芽3.芽孢的功能：芽孢对热、干燥、辐射、化学消毒剂等理化因素均有强大的抵抗力。细菌繁殖体：80℃水中迅速死亡。细菌芽孢：100℃沸水中，可存活数小时。被炭疽杆菌芽孢污染的草原，传染性可保持20~30年。是否杀死芽孢是判断灭菌效果的指标细菌芽孢抵抗力强的原因：芽孢含水量少，蛋白质受热后不易变性。芽孢具有多层致密的厚膜，理化因素不易进入。芽孢的核心和皮质中含有吡啶二羧酸，DPA与Ca2+结合生成的盐能提高芽孢中各酶的热稳定性。细菌的理化性状细菌的物理状态：１半透明体２表面积大３带电现象４高渗透压细菌的化学组成细菌的新陈代谢一、细菌的能量代谢发酵：以有机物为受氢体的生物氧化过程。EMP途径2ATP磷酸戊糖途径呼吸：以无机物为受氢体的生物氧化过程。需氧呼吸—以分子氧为受氢体38ATP厌氧呼吸—以其他无机物为受氢体2ATP二、细菌的代谢产物1.分解代谢产物和细菌的生化反应糖发酵试验：葡萄糖甲酸CO2+H2VP试验：葡萄糖丙酮酸乙酰甲基甲醇二乙酰甲基红试验：葡萄糖丙酮酸乙酰甲基甲醇枸橼酸盐利用试验：枸橼酸盐碳酸盐铵盐氨吲哚试验：色氨酸吲哚+对二甲基氨基苯甲醛红色硫化氢试验：含硫氨基酸硫化氢+Fe2+/Pb2+黑色尿素酶试验：尿素氨IMViC试验2.合成代谢产物及其在医学上的意义热原质（pyrogen）：细菌合成的注入人体或动物体内能引起发热反应的物质。G-菌细胞壁脂多糖；耐高温；121，20min不被破坏；250高温干烤才能破坏热原质。蒸馏法可除去热原质。毒素（toxin）:外毒素—G+菌、少数G-菌产生的、释放到菌体外的蛋白质。重要的致病物质。内毒素—G-菌细胞壁脂多糖，菌体死亡崩解后游离出来。重要的致病物质。色素：有助于鉴别细菌；水溶性色素；脂溶性色素。抗生素：某些微生物代谢过程中产生的一类能抑制或杀死某些其他微生物或肿瘤细胞的物质。多由放线菌和真菌产生。细菌素：某些细菌产生的具有抗菌作用的蛋白质。仅对亲缘关系近的细菌有杀伤作用。维生素：细菌能合成某些维生素除供自身需用外，还能分泌至周围环境中.维生素B,K.三、细菌的营养物质生长因子无机盐氮源碳源水四、细菌生长的环境因素营养物质：营养物质充足，比例合适。氢离子浓度（pH）：pH7.2~7.6温度：37℃。气体：不同的细菌对气体的需求有所差异。专性需氧菌微需氧菌兼性厌氧菌专性厌氧菌专性需氧菌：具有完善的呼吸系统，需要氧分子作为受氢体以完成需氧呼吸，仅能在有氧的环境下生存。如结核杆菌。微需氧菌：在低氧压（5%`6%）生长最好，氧浓度≻10%对其有抑制作用。如幽门螺杆菌。兼性厌氧菌：兼有需氧呼吸和无氧发酵两种功能，在有氧或无氧环境中都能生长，但以有氧时生长较好。如葡萄球菌。专性厌氧菌：缺乏完善的呼吸酶系统，只能在无氧环境中进行发酵。如破伤风杆菌。专性厌氧菌厌氧生长的机制1.缺乏氧化还原电势（Eh）高的呼吸酶---细胞色素和细胞色素氧化酶只能在120mV以下的Eh时生