1-2细菌总论-形态结构生长繁殖

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500μm最小直径0.05μm纳米菌(Nanobacteria)大小1Epulopisciumfishelsoni费氏刺尾鱼菌杆状,0.05x0.5mmThiomargaritanamibiensis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、基本结构细胞壁细胞膜细胞质核质（一）细胞壁(cellwall)革兰阳性菌革兰阴性菌革兰氏染色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外膜(外壁层）：位于肽聚糖层的外部。脂多糖外膜蛋白磷脂内壁层（周质间隙）：紧贴胞膜,仅由1—2层肽聚糖分子构成。微孔蛋白微孔蛋白脂蛋白磷脂微孔蛋白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分比较革兰氏阳性革兰氏阴性厚度厚15-80nm薄10-15nm肽聚糖多40%-95%少10%-20%脂类少1%-4%多11%-22%磷壁酸有无外膜无有脂蛋白无有脂多糖无有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β-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-乙酰胞壁酸革兰阴性菌肽聚糖—聚糖骨架、四肽侧链壁磷壁酸(含量多，通过共价键与肽聚糖分子结合,并延伸到肽聚糖分子表面)膜磷壁酸(与细菌细胞膜的脂类结合)（2）磷壁酸(teichoicacid)磷壁酸的功能①形成表面抗原决定簇的主要成分；②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)；③保证革兰氏阳性致病菌（如A族链球菌）与其寄主间的黏附；④提供噬菌体的吸附位点。（3）脂多糖(lipopolysaccharid,LPS)O-侧链多糖（有种型特异性）核心多糖（有属特异性）类脂A（无种属特异性，内毒素的主要毒性成分）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)噬菌体吸附的受体微孔蛋白脂蛋白分子筛作用与细菌黏附和特定物质摄取有关使肽聚糖与外膜层牢固连接参与营养物质转运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(bacterialLform)：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（典型L型菌落）（二）细胞膜(cellmembrane)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(nuclearbody)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)⒈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＞0.2µm。微荚膜（microcopsule)：粘液状物质较薄，厚度＜0.2µm，与细胞表面牢固结合。粘液层(slimelayer)：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.鞭毛菌分类单毛菌双毛菌丛毛菌周毛菌包括3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(ordinarypilus)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(sexpilus)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.芽胞的结构外衣外膜皮质芽孢壁内膜芯髓由外向内外衣外膜皮质芽孢壁内膜芯髓多层而致密2.芽胞形状、位置炭疽芽胞杆菌肉毒梭菌破伤风梭菌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=0.61λnsinθn：玻片与物镜间介质的折射率（空气：1，水：1.33，香柏油：1.52）Λ：所用光源波长θ：物镜镜口角的半数蓝光(450nm)，油镜达最大分辨率：0.18μm2.暗视野显微镜3.相差显微镜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：