动物微生物

第一章微生物细胞的结构与功能第一节细菌的形态与结构第二节真菌的形态与结构第三节病毒的形态与结构第一节细菌的形态与结构一、大小及测定单位二、基本形态和排列三、细菌的基本结构和特殊结构大小及测定单位测定单位：微米μm（micrometer1μm=10-3mm）球菌1μm，杆菌0.3~0.5×2~3μm，螺菌0.4~2×1~50μm。sizecomparisonofmicroorganismsProkaryotesEukaryotesVirusesVisibilityscaleRelativesizeofMicrobesMeters基本形态和排列球状sphericalcoccus杆状Rod-shapedbacillus螺旋状spirallumcoccus球状、球形排列双球菌、链球菌、葡萄球菌、四联球菌、八叠球菌双球菌(Diplococcus):细菌细胞在一个平面上分裂,分裂后两个菌体密切关联,成对排列链球菌(Streptococcus)细菌细胞在一个平面上分裂,分裂后菌体之间藕断丝连形成长串,称为链球菌葡萄球菌(Staphylococcus)细菌细胞无规律地在多个平面上分裂,分裂后菌体不规则地堆积成团,显微镜下状如葡萄,故名。bacillus杆状或圆柱形，一般其粗细（直径）比较稳定，而长度则常因培养时间、培养条件不同而有较大变化。杆状（杆菌）炭疽杆菌BacillusanthracisGramstain棒状杆菌白喉棒状杆菌是引起人类白喉的病原菌。G+细长杆菌,美兰染色两端有异染颗粒(极体)。spirallum弧菌螺旋菌螺旋体菌弧菌（Vibrio）菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈，形似“C”字或逗号，鞭毛偏端生霍乱弧菌霍乱弧菌（V.cholerae）G-弧型或逗点状，单鞭毛，涂片中排列整齐，呈鱼群状螺旋菌菌体回转如螺旋，螺旋数目和螺距大小因种而异。鞭毛二端生，细胞壁坚韧，菌体较硬。幽门螺杆菌螺旋体菌菌体柔软，用于运动的类似鞭毛的轴丝位于细胞外鞘内。梅毒密螺旋体三、细菌的基本结构和特殊结构基本结构一般细菌都有的构造特殊结构部分细菌具有的或一般细菌在特殊环境下才有的细菌的基本结构细胞壁细胞膜细胞浆（细胞质）内含物核糖体核体细胞壁（cellwall）位于细胞表面，内侧紧贴细胞膜的一层较为坚韧，略具弹性的细胞结构。约占干重的10－25%不同细菌细胞壁的化学组成和结构不同，通过革兰氏染色法可将所有的细菌分为革兰氏阳性（G+）和革兰氏阴性（G-）。细胞壁功能保护细菌耐受低渗环境胞内渗透压约为2个大气压，相当于汽车内胎的压力，如果没有cellwall的保护，菌体就会破裂。维持细菌外形为细菌的生长、分裂和鞭毛运动所必需阻挡有害物质进入菌体，维持菌体内外离子平衡赋予细菌特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性G+菌的细胞壁成分40－95％革兰氏阳性菌的细胞壁肽聚糖(peptidoglycan)肽聚糖又称粘肽，G+菌细胞壁的主要化学成分。这是原核微生物所特有的成份，占细胞壁物质总量的40-90%，形成15～50层的聚合体。肽聚糖分子由肽和聚糖两部分组成，聚糖则是由N－乙酰葡糖胺通过β-1,4-糖苷键与另一个N-乙酰胞壁酸相连。β-1,4-糖苷键很容易被溶菌酶水解，从而引起细菌因肽聚糖细胞壁的“散架”而死亡。青霉素干扰细胞壁的形成，主要是抑制粘肽合成。肽聚糖结构磷壁酸又名垣酸，是大多数G+菌所特有的成分，约占细胞壁成分的10%。主要成分是甘油磷壁酸和核糖醇磷壁酸磷壁酸功能带负电荷，能与Mg2+结合，以维持细胞膜上一些需Mg2+的酶的活性贮藏磷元素对宿主细胞具有黏附作用（是A群链球菌的毒力因子）G+特异的表面抗原（链球菌的群特异抗原，兰氏Lancefield分类即是以此为基础进行分类的）噬菌体的特异性吸附受体调节细胞内自溶素的活力，以防止细胞因自溶而死亡。G-菌的细胞壁成分G-细胞壁的组成和结构比G+更复杂。G-肽聚糖G-有肽聚糖，仅占细胞壁干重的5-10%。肽聚糖结构与G+相同外壁层外壁层是G－细菌细胞壁所特有的结构它位于壁的最外层，化学成分为脂多糖、磷脂和若干种外蛋白脂多糖(LPS)LipopolysaccharideG-细胞壁最外层,厚约8～10nm，由三部分组成：类脂A：内毒素的主要毒性成分发热、白细胞增多、休克死亡核心多糖：具有属特异性O－侧链：菌体抗原（O）、具有种、型特异性（细菌抗原：菌体抗原O、鞭毛抗原H、荚膜抗原K、菌毛抗原）脂多糖脂多糖功能内毒素的物质基础；LPS有吸附Mg2+、Ca2+等阳离子作用；用于细菌的分类分型，核心多糖具有属特异性，侧链多糖具有种、型特异性；噬菌体的特异性吸附受体；选择性屏障功能，能阻挡溶菌酶、抗生素（青霉素）、去污剂和某些染料等较大分子进入细胞膜。G+细菌与G-细菌细胞壁的比较项目革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌1、革兰氏染色反应能阻留结晶紫而染成紫色可经脱色而复染成红色2、肽聚糖层厚，层次多薄，一般单层3、磷壁酸多数含有无4、外膜无有5、脂多糖（LPS）无有6、类脂和脂蛋白含量低（仅抗酸性细菌含类脂）高7、鞭毛结构基体上着生两个环基体上着生四个环8、产毒素以外毒素为主以内毒素为主9、对机械力的抗性强弱10、细胞壁抗溶菌酶弱强11、对青霉素和磺胺敏感不敏感革兰氏染色C.Gram（革兰）于1884年发明的一种鉴别不同类型细菌的染色方法。ProceduresofGramStainingG+细菌与G-细菌细胞壁缺陷细菌缺壁突变——L型细菌实验室或宿主体内形成基本去尽——原生质体（G+）缺壁人工去壁（炭疽杆菌的串珠试验）细菌部分去除——球状体（G-）在自然界长期进化中形成——支原体L型细菌（L-formofbacteria）细菌在某些环境条件下（实验室或宿主体内）通过自发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷变异型因英国李斯德（Lister）预防研究所首先发现而得名（1935年，念珠状链杆菌Streptobacillusmoniliformis）大肠杆菌、变形杆菌、葡萄球菌、链球菌、分枝杆菌和霍乱弧菌等20多种细菌中均有发现，被认为可能与针对细胞壁的抗菌治疗有关L型细菌特点没有完整而坚韧的细胞壁，细胞呈多形态；有些能通过细菌滤器，故又称“滤过型细菌”对渗透敏感，在固体培养基上形成“油煎蛋”似的小菌落（直径在0.1mm左右）原生质体（protoplast）在人为条件下，用溶菌酶处理或在含青霉素的培养基中培养而抑制新生细胞壁合成而形成的仅由一层细胞膜包裹的，圆球形对渗透压变化敏感的细胞，一般由革兰氏阳性细菌形成对环境条件变化敏感，低渗透压、振荡、离心甚至通气等都易引起其破裂；比正常有细胞壁的细菌更易导入外源遗传物质，是研究遗传规律和进行原生质体育种的良好实验材料球状体(sphaeroplast)采用上述同样方法，针对革兰氏阴性细菌处理后而获得的残留部分细胞壁（外壁层）的球形体。与原生质体相比，它对外界环境具有一定的抗性，可在普通培养基上生长。细胞质膜细胞质膜（cytoplasmicmembrane），又称质膜（plasmamembrane）、细胞膜（cellmembrane）或内膜（innermembrane），是紧贴在细胞壁内侧、包围着细胞质的一层柔软、脆弱、富有弹性的半透性薄膜，厚约7～8nm，由磷脂（占20%～30%）和蛋白质（占50%～70%）组成。细胞质膜Oligosaccharide低聚糖,寡糖Glycolipid醣脂类Peripheralprotein周边蛋白Integralprotein整合蛋白HydrophobicHelix蔬水螺旋细胞膜的结构模型液态镶嵌模型(fluidmosaicmodel)1972年，辛格（J.S.Singer）和尼科尔森（G.L.Nicolson）①膜的主体是脂质双分子层②脂质双分子层具有流动性③整合蛋白因其表面呈疏水性，故可“溶”于脂质双分子层的疏水性内层中④周边蛋白表面含有亲水基团，故可通过静电引力与脂质双分子层表面的极性头相连⑤脂质分子间或脂质与蛋白质分子间无共价结合；⑥脂质双分子层犹如一“海洋”，周边蛋白可在其上作“漂浮”运动，而整合蛋白则似“冰山”状沉浸在其中作横向移动细胞膜的生理功能①选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送②是维持细胞内正常渗透压的屏障③合成细胞壁和糖被的各种组分（肽聚糖、磷壁酸、LPS、荚膜多糖等）的重要基地④膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系，是细胞的产能场所⑤是鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位抗生素对细胞膜的影响多肽类抗生素如多粘菌素、短杆菌肽等具有表面活性剂作用，能降低细胞膜表面张力，因而改变膜的通透性，甚至破坏膜的结构，结果使氨基酸、单糖、核苷酸和无机盐离子等外漏，影响细胞正常代谢，致使细胞死亡。这类抗生素对人和动物细胞膜也起作用。细胞质和内含物细胞质（cytoplasm）是细胞质膜包围的除核区外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。含水量约80%。细胞质的主要成分为核糖体、贮藏物、多种酶类和中间代谢物、质粒、各种营养物和大分子的单体等，少数细菌还有类囊体、羧酶体、气泡或伴孢晶体等。核糖体(ribosomes)核糖体是细胞质中的一种核糖核蛋白的颗粒状物质，由核糖核酸（rRNA)(60%)和蛋白质(40%)组成，常以游离状态或多聚核糖状态分布于细胞质中。其沉降系数均为70s。它是蛋白质的合成场所抗菌素对核糖体的作用细菌的核糖体与人和动物细胞的核糖体的两个亚基结构不同，有些药物如红霉素、链霉素能与细菌核糖体的两个亚基结合，干扰蛋白质合成，将细菌杀死；但对人和动物的核糖体则不起作用。质粒胞浆内核体DNA外的遗传物质，闭合环状双股DNA物质，含细菌生命非必须的基因；其功能是控制产生菌毛、毒素、耐药和细菌素等遗传性状能独立复制，随宿主分裂传给子代菌体；具有与外来DNA重组功能，在基因工程中被广泛用作载体F因子（致育因子）、R因子（耐药因子）、Col因子（产生大肠杆菌素因子）核区（nuclearregionorarea）或核体（nuclearbody)原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核共价闭合环状的双链大型DNA分子，依赖促旋酶形成超螺旋结构Thebacterialchromosome(a)Opencircularform.(b)Supercoiledform.NotethatineithercasetheDNAispresentinacovalentlyclosedformtypicalofmostprokaryotes.细菌的特殊结构糖被（glycocalyx）鞭毛(flagellum,复flagella)菌毛(fimbria，复数fimbriae)性毛(pili,单数pilus)芽孢伴孢晶体（parasporalcrystal）糖被（glycocalyx）包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质。糖被按其有无固定层次、层次厚薄又可细分为荚膜（capsule或macrocapsule，大荚膜）、微荚膜(microcapsule)、粘液层(slimelayer)和菌胶团(zoogloea)。Manyprokaryoticorganismssecreteontheirsurfacesslimyorgummymaterials.Avarietyofthesestructuresconsistofpolysaccharide,andafewconsistofprotein.Thetermscapsuleandslimelayerarefrequentlyusedtodescribepolysaccharidelayers.糖被荚膜粘液层菌胶团糖被的特点主要成分是多糖、多肽或蛋白质，尤以多糖居多。经特殊的荚膜染色，特别是负染色（又称背景染色）后可在光学显微镜清楚地观察到它的存在产生糖被是微生物的一种遗传特性，其菌落特征及血清学反应是细菌分类鉴