细菌形态结构

药学微生物课程概要主要内容微生物的认识微生物基本操作技术制药企业微生物控制学时：72学分：6考评：平时成绩+考试成绩微生物的认识状态视而不见、嗅而不闻、触而不觉、食而不察、得其益而不感其好、受其害而不感其恶。微生物的五大共性：体积小、比表面积大；吸引多、转化快；生长旺盛、繁殖快；适应强、易变异；种类多，分布广。微生物分类：结构特点原核微生物、真核微生物和非细胞型微生物微生物在药学中的应用制药：抗生素、维生素、氨基酸、酶和酶制剂、微生物菌剂微生物与药物变质：微生物体内体外抗菌实验：筛选抗菌药物、药物含量测定、药物血浓度测定、药物敏感实验等药物制剂的微生物学检查：无菌检查、细菌总数测定、霉菌、酵母菌总数测定、病原菌的检测、活螨的检测变质结果：引起感染、药物变质、产生有毒的代谢产物判断药物变质标准：有病原微生物；有微生物有毒的代谢产物；产品发生可觉察的物理化学改变；口服或外用药物微生物总数超标。无菌剂中有微生物存在。防止微生物污染药物措施：加强药品生产管理；进行微生物学检验；使用合格的防腐剂螨生活习性各异，分为自由生活和寄生生活两种类型。在土壤、池沼、江河和湖海里，动、植物体上，贮藏食品和药品中，都可能存在。药品：原料、生产过程或包装、运输、贮存、销售等条件不良，受到螨的污染。蛀坏药品，使药品变质失效，并可直接危害人体健康或传播疾病药品特别是中成药，必须进行活螨检查原核微生物细菌放线菌蓝细菌支原体衣原体立克次体没有成形的细胞核的一类单细胞生物细菌细菌的形态与结构含义：狭义细菌是指一类细胞细短、结构简单、胞壁坚韧、多以二分裂方式繁殖和水生性较强的原核生物。一、细菌的形态与大小（一）细菌的形态细菌个体的基本形态:球状、杆状和螺旋状三大类型(a)单球菌(b)双球菌(c)四联球菌(d)八叠球菌(e)葡萄球菌(f)链球菌各种不同形状的球菌各种不同形状的杆菌(a)球杆菌(b)单杆菌(c)双杆菌(d)链杆菌各种不同形状的螺旋菌(a)螺菌(b)螺旋体(c)弧菌球菌的分裂方式球菌杆菌螺旋型菌特殊形态的细菌（二）细菌大小多数细菌细胞的直径约0.5mm,长度约0.5~5mm。但已报道最小的纳米细菌(nanobacteria)直径甚至小于0.05mm；最大的球菌纳米比亚嗜硫珠菌(Thiomargaritanamibia)，其直径大小可达100-750μm！鞭毛普通菌毛性菌毛芽孢微荚膜荚膜粘液层糖被特殊构造细胞壁细胞膜间体核区内含物一般构造二、细菌细胞的结构核糖体①②③④⑤⑥(一)细胞壁（cellwall）细胞壁概念：是细胞最外的一层厚实、坚韧的外被，具有固定外形和保护细胞等多种功能。1、革兰氏阳性细菌的细胞壁结构特点：细胞壁厚度大，20~80nm；化学组分简单，一般含90%肽聚糖和10%磷壁酸。肽聚糖可达50层，质地致密。例：金黄色葡萄球菌(1)肽聚糖：肽聚糖是由多糖链经短肽相交联而形成的网络状分子，是细菌细胞壁特有的成分，构成细菌细胞壁坚硬的骨架部分。短肽交联多糖链M:N-乙酰胞壁酸G:M:N-乙酰N－乙酰葡糖胺N－乙酰胞壁酸（2）磷壁酸（teichoicacid）磷壁酸是结合在革兰氏阳性细菌细胞壁上的一种酸性多糖，是革兰氏阳性细菌所特有的成分之一。青霉素等药物的杀菌作用凡能破坏肽聚糖结构或抑制其合成的物质，都能操作细胞壁使细菌破裂或变形，因而具有抑菌或杀菌作用。亚历山大·弗莱明（1881年8月6日—1955年3月11日），英国细菌学家，生物化学家，微生物学家在美国学者麦克·哈特所著的《影响人类历史进程的100名人排行榜》，弗莱明名列第45位。2、革兰氏阴性细菌细胞壁结构特点：肽聚糖层很薄（仅2~3nm），在肽聚糖层外还有一个外膜，成分较复杂，整个壁厚度较G+菌薄，机械强度较G+菌弱。(1)肽聚糖层：特点（以大肠杆菌为例）：•肽聚糖层薄（2~3nm）只能形成较疏密、机械强度较差的肽聚糖网络,1-3层，占细胞干重的5-10%(2)外膜：a.是G-细菌细胞壁特有的结构，位于壁的最外层b.由内向外依次由脂蛋白、脂质双层、脂多糖等成分组成C.脂质双层能阻止大分子物质和青霉素、溶菌酶等药物进入细胞体内，所以G-细菌对许多抗生素比G+菌有较大的抵抗力。注射剂中的热源质热原质一般指细菌细胞壁的脂多糖，大多由G-菌产生，注入人体或动物体内可引起发热反应，所以称热原质，耐高温高压。除去的最好方法是蒸馏。6页G+细菌与G﹣细菌细胞壁构造的比较G+G﹣肽聚糖层肽聚糖层壁膜间隙外膜细胞质膜细胞质膜革兰氏阳性细菌革兰氏阴性细菌细胞膜肽聚糖磷壁酸脂磷壁酸肽聚糖周质空间细胞膜外膜脂多糖孔蛋白磷脂脂蛋白膜蛋白膜蛋白革兰氏染色1884年，丹麦医生C.Gram发明程序：（1）初染（结晶紫30S）（2）媒染剂（碘液30S）（3）脱色（95%乙醇10~20S）（4）复染（蕃红30~60S）结果判断：菌体呈紫色的为革兰氏阳性菌（G+）菌体呈红色的为革兰氏阴性菌（G-）ABBBABAA（1）初染（结晶紫30S）革兰氏染色程序和结果（1）初染（结晶紫30S）（2）媒染剂（碘液30S）（3）脱色（95%乙醇10~20S）（4）复染（蕃红30~60S）ABBBABAA革兰氏染色程序和结果（2）媒染剂（碘液30S）（1）初染（结晶紫30S）（2）媒染剂（碘液30S）（3）脱色（95%乙醇10~20S）（4）复染（蕃红30~60S）ABBBABAA革兰氏染色程序和结果（3）脱色（95%乙醇10~20S）（1）初染（结晶紫30S）（2）媒染剂（碘液30S）（3）脱色（95%乙醇10-20S）（4）复染（蕃红30~60S）ABBBABAA革兰氏染色程序和结果（4）复染（蕃红30~60S）A：革兰氏阳性细菌G+B：革兰氏阴性细菌G﹣为什么？（1）初染（结晶紫30S）（2）媒染剂（碘液30S）（3）脱色（95%乙醇10~20S）（4）复染（蕃红30~60S）(二)细胞膜（cytoplasmicmembrane）特点:主要成分为磷脂、蛋白质和糖原核微生物的细胞膜一般不含胆固醇等甾醇（支原体除外），这一点与真核生物明显不同。多烯类抗生素因可破坏含甾醇的细胞质膜，故可抑制支原体和真菌的细胞膜，但对其他的原核生物则无抑制作用。多烯类抗生素：制霉素和二性霉素B（三）细胞质和内含物7页细胞质（cytoplasm）:是细胞质膜包围的除核区外的一切半透明、胶体状、颗粒状物质的总称。原核微生物的细胞质是不流动的，这一点与真核生物明显不同。含有核蛋白体（核糖体）、质料、胞质颗粒等结构核蛋白体：合成蛋白质的场所。是许多抗菌药物选择的耙位。如链毒素、红霉素。干扰蛋白质合成。质粒：染色体外的遗传物质，1个或多个控制着细菌的致育性、抗药性等抗药性：微生物或肿瘤细胞多次与药物抚触发生敏感性降低的现象。是微生物对药物所具有的相对抗性。核区：大型环状DNA分子，无核膜结构、无固定形态大肠杆菌的拟核区域（c）（d）粘液层（a）SEM和荚膜（b）荧光显微镜照片，粘液层（c）和荚膜（d）示意图（a）（b）糖被类型：包裹在单个细胞壁上有固定层的糖被荚膜（capsule）微荚膜（microcapsule）呈松散状态、未固定的的糖被粘液层（slimelayer）糖被的主要成分：多糖、多肽或蛋白质，尤以多糖居多。糖被的功能：①保护作用：其上大量极性基团可保护菌体免受干旱损伤或防止噬菌体的吸附和裂解；一些动物致病菌的荚膜还可保护它们免受宿主白细胞的吞噬，例如肺炎克雷伯氏菌(Klebsiellapneumoniae)的荚膜既可使其粘附于人体呼吸道并定植，又可防止白细胞的吞噬；②贮藏碳源和能源养料，以备营养缺乏时重新利用；③作为透性屏障或(和)离子交换系统，可保护细菌免受重金属离子的毒害；④表面附着作用，例如引起龋齿的唾液链球菌(Streptococcussalivarius)会分泌一种己糖基转移酶，使蔗糖转变成果聚糖，从而使细菌牢牢粘附于牙齿表面，可腐蚀牙表珐琅质层并引起龋齿；⑤细菌间的信息识别作用;⑥堆积代谢废物。(六)鞭毛(flagellum,复flagella)生长在某些细菌体表的长丝状、波状弯曲的蛋白质附属物称为鞭毛，其数目为一至数十条，具有运动功能。鞭毛的长约15~20mm，直径为0.01~0.02mm。细菌鞭毛(flagellum)电镜照片（引自“FoundationsofMicrobiology）1、鞭毛在细胞表面的着生方式：一端生：一根，一束两端生：两端各生一根鞭毛，两端各生一束鞭毛周生3、鞭毛运动的机制“旋转论(rotationtheory)”4、鞭毛的功能与细菌运动有关，是原核生物实现其趋向性(taxis)的有效方式。(七)菌毛(fimbria)和性毛(pili)1、菌毛(fimbria)，是一种长在细菌体表的纤细、中空、短直、数量较多的蛋白质类附属物，具有使菌体附着于物体表面的功能。比鞭毛简单，无基体等构造，直接着生于细胞质膜上。直径一般3-10nm，每菌有250~300条。多存于G-致病菌中，参与菌体吸附于宿主粘膜上皮细胞上。大肠杆菌菌毛（fimbria）(引自“FoundationsofMicrobiology”)大肠杆菌性毛（pili）电镜照片(引自“FoundationsofMicrobiology)2、性毛又称性菌毛(pilus)，长度比菌毛长，数量少，每个细胞仅一至少数几根，其构造和成分与菌毛相同。功能：参与细菌结合作用，传递遗传物质。(八)特殊的休眠构造——芽孢某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠构造，称为芽孢或内生孢子(spore，Endospore)。主要种类：芽孢杆菌属和羧菌属芽孢（endospore，spore）芽孢是生命世界中抗逆性最强的一种构造，在抗热、抗化学药物和抗辐射等方面，十分突出。芽孢衣皮层芽孢壁芽孢膜芽孢质芽孢核区胞外壁核心枯草杆菌芽孢的超薄切片电镜照片（标尺：0.2μm）1、芽孢特点（1）芽孢是休眠构造而不是繁殖构造（2）芽孢抗逆性极强（3）芽孢休眠能力极强药物制剂、用具灭菌时，应以杀灭芽孢为标准121℃，30min三、细菌的营养、生长与繁殖细菌一般为无性繁殖。多数繁殖方式：二分裂繁殖杆菌二分裂格形暗网菌三分裂蛭弧菌复分裂(二)细菌的培养特征细菌的培养特征主要指细菌在固体、半固体和液体培养基中生长后所表现出的群体形态特征，不同的细菌有其固有的培养特征。1、细菌的固体培养特征菌落（colony）：是指在固体培养基上，由一个细菌或孢子生长、繁殖形成的肉眼可见的群体。菌落特征:湿润,较光滑，较透明，较粘稠，易挑起，质地均匀，菌落正反面及边缘与中央部位的颜色一致。生物学意义:微生物分类鉴定的指征之一。菌苔（bacteriallawn）：是指在固体培养基上由许多细菌或孢子生长、繁殖形成的肉眼可见、相互连成一片的大量菌落群体。铜绿假单孢粘质沙雷氏菌沙门氏菌费氏志贺氏菌2、细菌的半固体培养特征半固体培养基：含0.35-0.4%琼脂穿刺接种法：用途：观察细菌是否扩散生长，判断细菌运动性及是否含鞭毛。3、细菌的液体培养特征多数呈浑浊状，少数形成沉淀、菌醭、菌膜等。