Chapter 01 Morphology and Structure of Bacteria

第1章细菌的形态与结构MorphologyandStructureofBacteria1.5teachinghrsHigherEducationPressHigherEducationPress目的要求：1.掌握细菌L型、质粒、荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞、异染颗粒、外膜蛋白的定义2.掌握细菌的测量单位及细菌的基本形态和结构3.掌握革兰阳性菌与革兰阴性菌细胞壁结构的区别4.掌握细菌特殊结构的医学意义5.了解革兰染色原理，掌握革兰染色的步骤、结果、医学意义6.熟悉细胞膜、细胞质、核质的结构、功能HigherEducationPressHigherEducationPress•细菌（bacterium)属于原核细胞型微生物（prokaryotae)。细菌在原核细胞型微生物中数量最大、种类最多，具有典型的代表性。HigherEducationPressHigherEducationPress第一节细菌的大小与形态一、细菌的大小细菌（bacterium）很小，通常以微米（μm）作为测量单位。HigherEducationPressHigherEducationPress二、细菌的形态细菌按其外形，可分为三类：球菌（coccus）、杆菌（bacillus）和螺形菌（spiralbacterium）。HigherEducationPressHigherEducationPressHigherEducationPressHigherEducationPress第二节细菌的结构细菌的基本结构细菌的特殊结构细胞壁cellwall荚膜capsule细胞膜cellmembrane鞭毛flagellum细胞质cytoplasm菌毛pilus核质nuclearmaterial芽胞sporeHigherEducationPressHigherEducationPress细菌的一般结构模式图HigherEducationPressHigherEducationPress一、细菌的基本结构细菌的基本结构是指所有的细菌都有的结构，包括细胞壁、细胞膜、细胞质(核糖体及细胞质内的内容物等)、核质。HigherEducationPressHigherEducationPress1.细胞壁cellwall（1）组分成分及功能聚糖骨架肽聚糖四肽侧链G+菌五肽交联桥磷壁酸（膜磷壁酸和壁磷壁酸）青霉素作用点HigherEducationPressHigherEducationPress革兰阳性菌细胞壁结构HigherEducationPressHigherEducationPress肽聚糖（聚糖骨架和四肽侧链）G-菌脂多糖（LPS）外膜脂质双层脂蛋白HigherEducationPressHigherEducationPress革兰阴性菌细胞壁结构HigherEducationPressHigherEducationPress功能a.肽聚糖①是维持细菌形态的基础成分；②是青霉素作用的靶分子；③有致病作用。b.磷壁酸①具有免疫原性；②具有致病性，以脂磷壁酸（LTA）为主。c.外膜蛋白：与致病性和耐药性有关。HigherEducationPressHigherEducationPressd.脂多糖（LPS）：是革兰阴性细菌的重要致病物质，称内毒素。脂多糖由脂质A（lipidA）、核心多糖、特异多糖组成。其中脂质A是内毒素的主要毒性部分；核心多糖有属特异性；特异多糖有种特异性，是革兰阴性菌分类的物质基础。HigherEducationPressHigherEducationPress（2）革兰阳性菌与革兰阴性菌细胞壁的比较胞壁特征革兰阳性菌革兰阴性菌强度较坚韧较疏松厚度厚，20～80nm薄，10～15nm肽聚糖层数多，可达50层少，1～2层结构三维立体结构二维平面结构磷壁酸有无外膜无有HigherEducationPressHigherEducationPressG+与G-菌细胞壁结构不同的生理意义：革兰阳性菌革兰阴性菌染色性紫色红色抗原性磷壁酸LPS致病性外毒素内毒素药物敏感性对青霉素、溶菌酶敏感对青霉素、溶菌酶不敏感HigherEducationPressHigherEducationPress（3）细菌L型当细菌细胞壁中的肽聚糖结构受到理化或生物因素的破坏或合成被抑制时，这种细胞壁受损的细菌一般在普通环境中不能耐受菌体内部的高渗透压而破裂死亡；但若在高渗环境下，它们仍可存活而成为细菌细胞壁缺陷型，即细菌L型。原生质体（protoplast）革兰阳性菌L型原生质球（spheroplast）革兰阴性菌L型HigherEducationPressHigherEducationPress细菌L型的意义①在高渗环境中仍能生存，具有致病性，常引起慢性感染，如尿路感染、骨髓炎、心内膜炎等；②由于形态结构和特性发生变异，给临床诊断和治疗造成困难。葡萄球菌L型HigherEducationPressHigherEducationPress2.细胞膜（cellmembrane）位于细胞壁内紧包细胞质，结构与真核细胞基本相同。生物合成功能物质转运分泌、呼吸中介体（mesosome）：细胞膜向胞质内凹陷折叠形成囊状物，称为间体或中介体，多见于革兰阳性菌。HigherEducationPressHigherEducationPress3.细胞质（cytoplasm）（1）质粒（plasmid）是存在于细菌胞质中的闭合环状双链DNA，为染色体外的遗传物质。质粒带有遗传信息，控制细菌某些特定的遗传性状，如编码菌毛、细菌素、毒素和耐药性等。（2）胞质颗粒又称内含物（inclusion），大多为储藏营养物质的场所，如糖原、淀粉、脂质和磷酸盐等。HigherEducationPressHigherEducationPress抗菌药物的作用机制（3）核糖体（ribosome）沉降系数为70S，由50S和30S两个亚基组成。核糖体是某些抗生素的作用靶点，可抑制细菌蛋白质的合成。HigherEducationPressHigherEducationPress4.核质又称拟核（nucleoid），是细菌的遗传物质，是细菌存活所必需的。集中在细菌胞质的某一区域，多在菌体中部。它与真核细胞细胞核的不同点在于四周无核膜，故不成形，也无组蛋白包绕。细菌的核质是由双股DNA组成的单一的一根环状染色体反复回旋卷曲盘绕而成，细菌的染色体是裸露的DNA。HigherEducationPressHigherEducationPress二、细菌的特殊结构细菌的特殊结构是指某些细菌特有的结构，包括包括荚膜、鞭毛、菌毛和芽胞。1.荚膜（capsule）细菌胞壁外围绕一层较厚的黏性、胶冻样物质，大多数由多糖组成，少数由多肽组成。不易着色，形成与环境条件密切相关。HigherEducationPressHigherEducationPress厚度在0.2μm以上，普通显微镜可见，与四周有明显界限，称为荚膜。厚度在0.2μm以下，光学显微镜下不可见，须用电镜或免疫学方法证实其存在，称为微荚膜。HigherEducationPressHigherEducationPress特点：①可鉴别细菌和分型；②形成需要条件；③需采用特殊染色法。功能：①抗吞噬；②抗干燥；③抗有害物质损伤。HigherEducationPressHigherEducationPress2.鞭毛（flagellum）在某些细菌菌体上附有细长而波状弯曲的丝状物，称为鞭毛，是细菌的运动器官。不同的细菌其鞭毛数目、位置和排列不同。HigherEducationPressHigherEducationPress功能：①细菌的运动器官；②化学趋向性；③与某些细菌的致病性相关；④数量、分布可用以鉴别细菌；⑤鞭毛抗原有很强的免疫原性。HigherEducationPressHigherEducationPress3.菌毛（pilus）许多G-菌及少数G+菌菌体表面遍布的比鞭毛更为细、短、直、硬和多的丝状蛋白附属物。其化学组成是菌毛蛋白，须用电镜才能观察到。菌毛可分为普通菌毛和性菌毛两种。（1）普通菌毛也称纤毛（fimbriae），是细菌的粘附结构，能与宿主细胞的特异受体结合，介导细菌在局部定植，与细菌的致病性密切相关。HigherEducationPressHigherEducationPress（2）性菌毛数量少，中空呈管状。由F质粒编码产生，与细菌的遗传变异有关。通过性菌毛的接合可传递细菌的毒力和耐药性等。HigherEducationPressHigherEducationPress4.芽胞（spore）在一定环境条件下，某些革兰阳性杆菌能在菌体内形成一个折光性很强的不易着色小体，称为芽胞。芽胞并非细菌的繁殖体，而是处于代谢相对静止的休眠体。芽胞呈圆形或椭圆形，其直径和在菌体内的位置随菌种而不同。HigherEducationPressHigherEducationPress功能：芽胞对理化因素（热、干燥、辐射、化学消毒剂等）具有高强度的抵抗力。如炭疽杆菌芽胞可在草原中存活20～40年。芽胞是否被杀死或破坏是判断灭菌效果的指标。HigherEducationPressHigherEducationPress第三节细菌形态学检查一、常用染色方法1.单染色法仅采用一种染料染色，如美兰、复红等。2.鉴别染色法革兰染色、抗酸染色。3.特殊染色法荚膜染色、鞭毛染色、芽胞染色等。HigherEducationPressHigherEducationPress革兰染色（Gramstain）：由细菌学家革兰（HansChristianGram）创建的一种鉴别染色法。采用4种试剂分4步进行。甲紫碘液95%乙醇复红（初染）（媒染）（脱色）（复染）结果：革兰阳性菌呈紫色，革兰阴性菌呈红色。意义：鉴别细菌、选择用药和研究细菌的致病性。HigherEducationPressHigherEducationPress二、常用显微镜1.普通光学显微镜2.暗视野显微镜3.相差显微镜4.荧光显微镜5.电子显微镜HigherEducationPressHigherEducationPress•电子显微镜与电子显微镜铜网HigherEducationPressHigherEducationPress主要内容：1.定义：①细菌L型又称细胞壁缺陷型，是细胞壁中的肽聚糖受到理化或生物因素的破坏或抑制，致使细胞壁发生缺陷而在高渗环境下仍能存活生长的一类细菌。革兰阳性菌L型称原生质体，革兰阴性菌L型称原生质球。某些细菌L型仍可有致病力，在临床症状明显而常规的培养阴性时应考虑之。②质粒(Plasmid):存在于细菌胞质中的染色体外的遗传物质，为双股环状DNA，决定细菌的某些遗传性状，如有无菌毛、细菌素、毒素和耐药性。③荚膜(capsule)：由细菌所分泌的包绕在菌体外的一层粘液性物质，具有抗吞噬及粘附作用，与细菌的致病性有关。④鞭毛（flagellum）：由菌体伸出的细长呈波状弯曲的丝状物，是细菌运动器官。HigherEducationPressHigherEducationPress⑤菌毛（pilus）：某些菌体表面存在的纤细短直的丝状物，分为普通菌毛和性菌毛。普通菌毛是细菌的粘附器官，与细菌的致病性有关。性菌毛由F质粒编码，参与遗传物质的传递。⑥芽胞（Spore）：某些细菌在一定环境条件下，胞质脱水浓缩，在菌体内部形成的圆形小体，可用于细菌的鉴别，因其抵抗力较一般细菌繁殖体强，是判断灭菌效果的指标。⑦异染颗粒：胞质颗粒的一种，多由RNA和多偏磷酸盐组成，嗜碱性强，用亚甲兰染色着色较深。可用于细菌的鉴别。（白喉杆菌、鼠疫杆菌）⑧外膜蛋白（OMP）：革兰氏阴性菌细胞壁外膜脂质双层中镶嵌的蛋白质，参与物质扩散或为噬菌体、性菌毛或细菌素的受体。HigherEducationPressHigherEducationPress2.细菌的基本测量单位是微米（μm）。•基本形态：球菌、杆菌、螺形菌。•基本结构：细胞壁、细胞膜、细胞质、核