2细菌的形态与结构总结

第一章细菌的形态与结构细菌(bacterium)是属原核生物界(prokaryotae)的一种单细胞微生物。第一节细菌的大小与形态第二节细菌的结构第三节细菌形态与结构检查法第一节细菌的大小与形态观察细菌常用光学显微镜，其大小用测微尺在显微镜下进行测量，以微米(μm)为单位。不同种类的细菌大小不一，同一种细菌也因菌龄和环境因素的影响而有差异。细菌按其外形，主要有球菌杆菌螺形菌球菌(coccus)脑膜炎奈瑟菌双球菌(diplococcus)肺炎链球菌链球菌(streptococcus)球菌(coccus)球菌(coccus)葡萄球菌(streptococcus)球菌(coccus)四联球菌(tetrad)球菌(coccus)八叠球菌(sarcina)杆菌(bacillus)不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致。炭疽芽胞杆菌3-10μm大中大肠埃希菌2-3μm小布鲁菌0.6-1.5μm杆菌的形态多样杆菌(bacillus)两端齐平炭疽芽胞杆菌两端尖细白喉棒状杆菌杆菌(bacillus)杆菌的形态多样分枝杆菌双歧杆菌杆菌的分类1.棒状杆菌：因其末端膨大成棒状2.球杆菌3.分枝杆菌螺形菌(spiralbacterium)弧菌螺菌细菌的形态受环境因素的影响很大，培养细菌时的温度、培养基成分和浓度、酸碱度、气体等均可引起细菌形态的变化。一般认为幼龄细菌体型较长，细菌衰老或在陈旧培养物中，或者环境中含有不适于细菌生长的物质时，如含有抗生素、药物、过高浓度的氯化钠等，细菌可出现不规则形态，或出现梨形、球形、丝状等多种形态。由环境条件改变而引起的多形性是暂时的，细菌如果获得适宜环境，又可恢复原来的形态。一般在适宜的生长条件下，细菌经培养8-18h，其形态比较典型，故在观察细菌大小与形态时，须掌握好细菌培养的时间。第二节细菌的结构基本结构细胞壁、细胞膜、细胞质、核质特殊结构荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞一.基本结构（一）细胞壁(cellwall)革兰阳性菌革兰阴性菌革兰染色两类细菌细胞壁的共同组分为肽聚糖，但各有其特殊组分。革兰染色法：涂片风干固定结晶紫碘液95%乙醇复红1min1min脱色革兰阳性菌细胞壁壁磷壁酸膜磷壁酸肽聚糖(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细胞壁革兰阴性菌肽聚糖—聚糖骨架、四肽侧链肽聚糖(peptidoglycan)革兰阳性菌与阴性菌细胞壁结构比较细胞壁革兰阳性菌革兰阴性菌强度较坚韧较疏松厚度厚薄肽聚糖层数可多达50层1-2层肽聚糖含量多少磷壁酸+—外膜—+五肽交联桥+—维持菌体固有的形态保护细菌抵抗低渗环境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。4.细胞壁的功能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、分泌和呼吸等作用。细菌细胞膜可形成一种特有的结构，称为中介体。（二）细胞膜(cellmembrane)一.基本结构中介体：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，故亦称为线粒体(chondroid)。中介体(mesosome)中介体核糖体(ribosome)：细菌合成蛋白质的场所，游离存在于蛋白质中。细菌核糖体沉降系数为70s，由50s和30s两个亚基组成，真核细胞的核糖体系数为80s，由60s和40s两个亚基组成。链霉素能与细菌核糖体上的30s小亚基结合，红霉素能与50s大亚基结合，从而干扰蛋白质的合成而导致细菌的死亡，但对人体细胞则无影响。一.基本结构（三）细胞质(cytoplasm)质粒(plasmid)：染色体外的遗传物质，存在于细胞质中。为闭合环状的双链DNA，控制细菌某些特定的遗传特性（如毒素、耐药性、菌毛等）。胞质颗粒(cytoplasmicgranules)细菌细胞质中含有多种颗粒，大多为贮藏的营养物质。其中有一种主要成分是RNA和多偏磷酸盐的颗粒，其嗜碱性强，用亚甲蓝染色时着色较深呈紫色，称为异染颗粒(metachromaticgranule)。常见于白喉棒状杆菌，位于菌体两端，有助于鉴定。一.基本结构（四）核质(nuclearmaterial)细菌的遗传物质称为核质或拟核，无核膜、核仁和有丝分裂器。功能与真核细胞的染色体相似。控制细菌的生命活动，是细菌遗传变异的物质基础。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。二.特殊结构（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，当厚度0.2µm，边界明显，普通光学显微镜下可见时称为荚膜。为疏水性多糖或蛋白质的多聚体，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大多数细菌的荚膜是多糖，炭疽芽胞杆菌、鼠疫耶氏菌等少数菌的荚膜为多肽。荚膜的形成需要能量，与环境条件有密切关系。有荚膜的细菌形成粘液(M)或光滑(S)菌落，失去荚膜后其菌落边为粗糙型（R）型。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，有保护菌体避免和减少受有害物质（抗菌药物、溶菌酶等）的损伤作用。2.荚膜的功能粘附作用：荚膜多糖可使细菌彼此之间粘连，也可粘附于组织细胞或无生命物体表面，形成生物膜，是引起感染的重要因素。例如，引起龋齿的Streptococcussalivarius（唾液链球菌）和S．mutans（变异链球菌）等就会分泌一种已糖基转移酶，使蔗糖转变成果聚糖，它可使细菌粘附于牙齿表面，由细菌发酵糖类产生的乳酸累积后，腐蚀牙齿珐琅质表层，引起龋齿。二.特殊结构（二）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。鞭毛很细，需用电子显微镜观察，或经特殊染色法使鞭毛增粗后才能在光镜下看到。鞭毛菌分类单毛菌（霍乱弧菌）双毛菌（空肠弯曲菌）丛毛菌（铜绿假单胞菌）周毛菌（伤寒沙门菌）鞭毛是运动器官。鞭毛有抗原性。2.鞭毛的功能菌毛：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。根据功能不同，菌毛可分为普通菌毛和性菌毛两类。菌毛在普通光学显微镜下看不到，必须用电子显微镜观察。二.特殊结构（三）菌毛(filus/fimbriae)普通菌毛遍布细菌细胞表面，每菌可达数百根。这类菌毛是细菌的粘附结构，能与宿主呼吸道、消化道或泌尿道细胞表面的特异性受体结合，进而侵入细胞内，是细菌感染的第一步。无菌毛的细菌则易随黏膜的纤毛运动、肠蠕动或尿液冲洗而被排除体外。因此，菌毛和细菌的致病性密切相关。丧失菌毛，致病力随之消失。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质粒）编码，故又称F菌毛。带有性菌毛的F+菌与无性菌毛的F-菌相遇时，性菌毛与其相应受体结合，F+菌内的质粒或DNA可通过性菌毛进入F-菌体内，此过程——接合(conjugation)。后者从而获得F+菌的某些遗传特征（如耐药性、毒力等）。2.性菌毛(sexpilus)芽胞：某些细菌在一定的环境条件下，细胞质脱水浓缩，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。二.特殊结构（四）芽胞(spore)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(vegetativeform)。1.芽胞的形成与发芽芽胞的大小、形状、位置等随菌种而异，有重要的鉴别意义。炭疽芽胞杆菌肉毒梭菌破伤风梭菌芽胞的结构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，要严防芽胞污染伤口和医疗器具，因此医院内手术器械、敷料等用具的消毒灭菌效果，应以杀灭芽胞作为的灭菌指标，常用高压蒸气灭菌。芽胞抵抗力强的原因：(1)芽胞含水量少，蛋白质受热后不易变性。(2)芽胞具有多层致密的厚膜，理化因素不易透入。(3)含有的二氨基庚二酸与钙结合的盐能提高芽胞中各种酶的稳定性。2.芽胞的功能显微镜放大法——细菌形体微小，肉眼不能直接看到，必须借助显微镜（普通光学显微镜、电子显微镜）放大后才能观察。染色法——细菌体小半透明，经染色后才能观察较清楚。第三节细菌形态与结构检查法普通光学显微镜的分辨率为0.25um。一般细菌都大于0.25um，故可用普通光学显微镜观察。普通光学显微镜(lightmicroscope)显微镜放大法电子显微镜的分辨率为1nm。不仅能看清细菌的外形，内部超微结构可一览无余。电子显微镜(electronmicroscope)肺炎链球菌荚膜荚膜显微镜放大法透射电镜扫描电镜革兰染色法：结晶紫碘液95%乙醇复红抗酸染色法：酸染色：石炭酸复红3%盐酸酒精美兰其它特殊染色染色法1min1min1min脱色5min脱色革兰阳性革兰阴性抗酸染色细菌的有些结构，如芽胞（结构致密）、鞭毛（过于纤细）、荚膜（和染料的亲和力低）等，应用上述染色方法不易染色，必须用相应的特殊染色法才能显示。例如用于观察细菌荚膜的负染色法，即用墨汁或苯胺黑与细菌混合推片，待干后用美蓝或复红单染，菌体即被染色而菌体周围的荚膜不显色而成一透明空圈。肺炎链球菌荚膜荚膜•1关于革兰阳性菌的结构，错误的是•A细胞壁的基本成分是肽聚糖B有大量的磷壁酸•C有蛋白糖质外膜D对青霉素敏感E有的具有表面蛋白•2革兰阴性菌细胞壁的特点是•A较坚韧B肽聚糖含量多C有磷壁酸D无外膜E有脂多糖•3关于细菌的基本结构，错误的是•A鞭毛B细胞壁C细胞膜D胞质E核质•4不属于细菌特殊结构的是•A鞭毛B荚膜C菌毛D芽胞E质粒思考题•5普通菌毛是细菌的•A粘附结构B转导结构C融合结构•D接合结构E运动器官•6细菌结构中，最耐热的是•A芽胞B鞭毛C荚膜D繁殖体E中介体•7在细菌特殊结构中，具有抗吞噬作用的是•A芽胞B性菌毛C普通菌毛D荚膜E鞭毛•8革兰阳性菌和革兰阴性菌细胞壁结构的区别？思考题