第8章-細(xì)菌(1-3)知識點(diǎn)

1、第8章-細(xì)菌(1-3)知識點(diǎn)細(xì)菌的形態(tài)和結(jié)構(gòu)1、大小及基本形態(tài)2、形態(tài)鑒定3、細(xì)胞結(jié)構(gòu)細(xì)菌的營養(yǎng)與生長繁殖細(xì)菌的代謝與分布（自學(xué)）細(xì)菌的感染與致病性細(xì)菌（bacteria）一類有獨(dú)特細(xì)胞壁，并以無性二分裂法繁殖的單細(xì)胞原核細(xì)胞型微生物。0.5 1 mm （直徑）0.2 1 mm （直徑） X 1 80 mm（長度）0.3 1 mm （直徑） X 1 50 mm（長度是菌體兩端點(diǎn)之間的距離，而非實(shí)際長度)第一節(jié) 細(xì)菌的形態(tài)和結(jié)構(gòu)一、大小及基本形態(tài)桿狀螺旋狀球狀基本形態(tài)：1、球狀金黃色葡萄球菌淋病奈瑟氏球菌肺炎鏈球菌2、桿狀枯草芽孢桿菌地衣芽孢桿菌銅綠假單胞菌（綠膿桿菌）炭疽病的病原菌 -炭疽桿菌

2、破傷風(fēng)梭菌3、螺旋狀弧菌螺旋菌螺旋體菌特殊形態(tài)的細(xì)菌異常形態(tài)物理、化學(xué)因子的刺激培養(yǎng)時間過長阻礙細(xì)胞正常發(fā)育細(xì)胞衰老營養(yǎng)缺乏自身代謝產(chǎn)物積累過多異常形態(tài)正常形態(tài)環(huán)境條件恢復(fù)正常結(jié)核桿菌的正常形態(tài)結(jié)核桿菌的異常形態(tài)染料中性溶液中細(xì)菌細(xì)胞帶負(fù)電荷。堿性染料（basic dye） 其陽離子部分為發(fā)色基團(tuán)，可與細(xì)胞中帶負(fù)電的組分結(jié)合。如Crystal violet（結(jié)晶紫）, Safranin（沙黃）, Methylene blue（美蘭，亞甲基藍(lán) ）等。二、形態(tài)鑒定活菌染色簡單染色法抗酸染色革蘭氏染色復(fù)雜染色法普通染色芽孢染色法莢膜染色法鞭毛染色法特殊染色正染色負(fù)染色死菌染色細(xì)菌染色涂片干燥固定染色

3、1min水洗、吸干鏡檢簡單染色制備涂片標(biāo)本染色步驟： 涂片固定 酸性復(fù)紅初染 3%醋酸酒精脫色 美藍(lán)復(fù)染 鏡檢抗酸染色法結(jié)果: 抗酸菌紅色； 非抗酸菌藍(lán)色。步驟：結(jié)果: 陽性菌紫色 陰性菌紅色結(jié)晶紫初染碘液媒染乙醇脫色涂片固定由丹麥醫(yī)生Hans Christian Gram于1884年創(chuàng)立。革蘭氏染色法（Gram Stain）G菌：細(xì)胞壁厚，肽聚糖結(jié)構(gòu)致密，交聯(lián)度大，當(dāng)乙醇脫色時，肽聚糖脫水而網(wǎng)孔縮小，故保留結(jié)晶紫-碘復(fù)合物在細(xì)胞膜上,呈紫色。G菌：肽聚糖層薄，交聯(lián)松散，乙醇脫色不能使其結(jié)構(gòu)收縮，其脂含量高,乙醇將脂溶解，縫隙加大，結(jié)晶紫-碘復(fù)合物溶出細(xì)胞壁，稀釋復(fù)紅復(fù)染后呈紅色。稀釋復(fù)紅復(fù)染

4、革蘭氏染色原理Figure 1 - A Gram stain of Gram + Staphylococcus cells. Figure 2 - Gram stain of Gram - E. coli cells負(fù)染色 基本結(jié)構(gòu) 細(xì)胞壁 細(xì)胞膜（間體） 細(xì)胞質(zhì) 核 質(zhì)（質(zhì)粒）特殊結(jié)構(gòu) （一）莢膜(capsule) （二）鞭毛(flagella)（三）菌毛 (fimbria，pilus)（四）芽胞(spore)三、結(jié)構(gòu)G+和G-細(xì)胞壁共有成份肽聚糖G+和G-細(xì)胞壁的主要區(qū)別細(xì)胞壁的主要功能細(xì)胞壁缺損型細(xì)菌細(xì)胞壁 肽聚糖是由N乙酰胞壁酸（NAM）和N乙酰葡糖胺（NAG）(以-1,4糖苷鍵交替連

5、接)以及短肽側(cè)鏈（連接于NAM上）組成的亞單位聚合而成的大分子聚合物。相連主鏈上的短肽側(cè)鏈通過一條肽橋、或直接相連，從而形成網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)。細(xì)胞壁的基本骨架肽聚糖（共有成分）G+菌肽聚糖單體G-菌肽聚糖單體內(nèi)消旋二氨基庚二酸(m-DAP)（只在原核微生物細(xì)胞壁上發(fā)現(xiàn)）沒有特殊的肽橋，只形成較為疏稀、機(jī)械強(qiáng)度較差的肽聚糖網(wǎng)套G+菌肽聚糖G-菌肽聚糖肽聚糖的特點(diǎn)為原核生物所特有(古細(xì)菌例外) D-型氨基酸和DAP在真核細(xì)胞中未發(fā)現(xiàn) 革蘭氏陽性細(xì)胞： 細(xì)胞壁厚、單層 、含 特有的磷壁酸革蘭氏陰性細(xì)胞： 細(xì)胞壁薄、多層 ，含脂多糖、脂蛋白等外膜膜磷壁酸:與菌細(xì)胞原生質(zhì)膜的脂類結(jié)合。磷壁酸(teichoi

6、c acid) 革蘭氏陽性細(xì)菌細(xì)胞壁上特有的化學(xué)成分，主要成分：甘油型磷壁酸或核糖醇型磷壁酸。壁磷壁酸:含量多，通過共價鍵與肽聚糖分子結(jié)合,并延伸到肽聚糖分子表面, 帶有負(fù)電荷。主要生理功能：增強(qiáng)細(xì)胞膜對二價陽離子的吸收, 提高細(xì)胞膜表面酶的活性貯藏磷元素；增強(qiáng)某些致病菌對宿主細(xì)胞的粘連、避免被白細(xì)胞吞噬以及抗補(bǔ)體的作用；構(gòu)成細(xì)胞壁的表面抗原成分；噬菌體的特異性吸附受體；調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)自溶素(autolysin)的活力，防止細(xì)胞因自溶而死亡?？勺鳛榧?xì)菌分類、鑒定的依據(jù)外膜(outer membrane):由脂多糖、磷脂和脂蛋白等組成。脂蛋白(lipoprotein)：通過共價鍵使外膜層牢固地連接在

7、肽聚糖內(nèi)壁層上。外膜蛋白(outer membrane protein)：嵌合在LPS和磷脂層外膜上，可對進(jìn)入外膜層的物質(zhì)進(jìn)行選擇。周質(zhì)空間(periplasmic space, periplasm) :進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)的重要中轉(zhuǎn)站和反應(yīng)場所. 脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）由類脂A、核心多糖和O-特異側(cè)鏈（或稱O-多糖或O-抗原）三部分組成。脂多糖的主要功能:G細(xì)菌的表面抗原；吸附Mg2+、Ca2+等陽離子；內(nèi)毒素的物質(zhì)基礎(chǔ)（主要為類脂A ） ；噬菌體的吸附受體革蘭陽性菌與陰性菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)比較細(xì)胞壁 革蘭陽性菌革蘭陰性菌強(qiáng)度較堅(jiān)韌較疏松厚度20-80nm10-15nm

8、肽聚糖層數(shù)可多達(dá)50層1-2層肽聚糖含量占細(xì)胞壁干重50%-80%占細(xì)胞壁干重5%-20%磷壁酸+外膜+脂蛋白+脂多糖+革蘭陽性菌和革蘭陰性菌一些特性的比較項(xiàng) 目革蘭陽性菌革蘭陰性菌革蘭氏染色反應(yīng)呈結(jié)晶紫的顏色（紫色）呈復(fù)染液的顏色（紅色）對溶菌酶抗性弱強(qiáng)對青霉素抗性敏感不敏感堿性染料的抑菌作用強(qiáng)弱對干燥抗性強(qiáng)抗性弱產(chǎn)芽孢有的可產(chǎn)生不產(chǎn)生細(xì)胞壁的功能：（1）固定細(xì)胞外形和提高機(jī)械強(qiáng)度；（2）為細(xì)胞的生長、分裂和鞭毛運(yùn)動所必需；（3）滲透屏障，阻攔酶蛋白和某些抗生素等大分子物質(zhì) （分子量大于800）進(jìn)入細(xì)胞，保護(hù)細(xì)胞免受溶菌酶、 消化酶和青霉素等有害物質(zhì)的損傷；（4）細(xì)菌特定的抗原性、致病性以及

9、對抗生素和噬菌體的 敏感性的物質(zhì)基礎(chǔ)；溶菌酶對細(xì)胞壁的作用可切斷NAM和NAG之間的1，4糖苷鍵，引起細(xì)菌裂解。 青霉素對細(xì)菌細(xì)胞壁的作用 Penicillium與轉(zhuǎn)肽酶結(jié)合，而使該酶失活，抑制了短肽之間的交聯(lián)，使肽聚糖的合成中斷（對G+菌，抑制側(cè)鏈末端的丙氨酸與五肽橋的連接），因此， Penicillium僅對正在生長著的細(xì)菌，且主要是對G+菌有效。細(xì)胞壁缺陷細(xì)菌： 缺壁突變L型細(xì)菌 實(shí)驗(yàn)室或宿主體內(nèi)形成 基本去盡原生質(zhì)體（G+）缺壁細(xì)菌 人工去壁 部分去除圓球體（G-） 在自然界長期進(jìn)化中形成支原體spheroplastL-formprotoplastMycoplasma細(xì)胞壁缺損型細(xì)菌的

10、特點(diǎn)：1、對環(huán)境敏感：滲透壓、震蕩、離心，易溶菌 2、有鞭毛，而不能運(yùn)動 3、不被噬菌體感染（因?yàn)槭ノ轿稽c(diǎn)） 細(xì)菌L型呈高度多形性，大小不一。著色不勻，無論其原為革蘭陽性或陰性菌，形成L型后大多染成革蘭陰性。細(xì)菌L型的形態(tài)和染色性蠟樣芽胞桿菌L型的鏡下形態(tài)（多形性）細(xì)菌L型生長緩慢，營養(yǎng)要求高，對滲透壓敏感，普通營養(yǎng)基上不能生長，培養(yǎng)時必須用高滲的含血清的培養(yǎng)基。形成三種類型的菌落。細(xì)菌L型的培養(yǎng)特性和菌落形態(tài) 絲狀菌落 顆粒型菌落 油煎蛋樣菌落（典型L型菌落）原生質(zhì)體（protoplast）用溶菌酶或青霉素處理，形成的細(xì)胞壁完全缺陷的細(xì)胞，一般由革蘭氏陽性細(xì)菌形成。特點(diǎn)：對環(huán)境條件變化敏

11、感；在適宜條件（如高滲培養(yǎng)基）可生長繁殖、恢復(fù)成有細(xì)胞壁的正常結(jié)構(gòu);易導(dǎo)入外源遺傳物質(zhì)，是研究遺傳規(guī)律和育種的良好材料。圓球體 ( spheroplast )革蘭氏陰性細(xì)菌用溶菌酶或青霉素處理后獲得的殘留部分細(xì)胞壁的球形體。特點(diǎn)：與原生質(zhì)體相比，它對外界環(huán)境具有一定的抗性，可在普通培養(yǎng)基上生長。（二）細(xì)胞膜（cell membrane，CM）1、概念：又稱質(zhì)膜（plasma membrane）、細(xì)胞質(zhì)膜（cytoplasmic membrane），是緊貼在細(xì)胞壁內(nèi)側(cè)、包圍著細(xì)胞質(zhì)的一層柔軟、脆弱、富有彈性的半透性薄膜，厚約78nm，由磷脂（占20%30%）和蛋白質(zhì)（占50%70%）組成。觀察分

12、離方法：（1)質(zhì)壁分離 (2)選擇性染色 (3)電鏡技術(shù) (4)溶菌酶處理2、細(xì)胞膜的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)模型：1）磷脂親水的極性端疏水的非極性端（2）膜蛋白2）具運(yùn)輸功能的整合蛋白（integral protein）或內(nèi)嵌蛋白（intrinsic protein）具有酶促作用的周邊蛋白（peripheral protein）或膜外蛋白(extrinsic protein)膜蛋白約占細(xì)菌細(xì)胞膜的50%70%，比任何一種生物膜都高，而且種類也多。-細(xì)胞膜是一個重要的代謝活動中心。液態(tài)鑲嵌模型(fluid mosaic model)認(rèn)為：膜是由球形蛋白與磷脂按照二維排列方式構(gòu)成的流體鑲嵌式，流動的脂類雙

13、分子層構(gòu)成了膜的連續(xù)體，而蛋白質(zhì)象孤島一樣無規(guī)則地漂流在磷脂類的海洋當(dāng)中。1972年Singer和Nicolson提出的細(xì)胞膜液態(tài)鑲嵌模型3、細(xì)胞膜的生理功能：選擇性地控制細(xì)胞內(nèi)、外的營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物的運(yùn)送；是維持細(xì)胞內(nèi)正常滲透壓的屏障；合成細(xì)胞壁和糖被的各種組分（肽聚糖、磷壁酸、LPS、 莢膜多糖等）的重要基地；膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代謝的酶系， 是細(xì)胞的產(chǎn)能場所；是鞭毛基體的著生部位和鞭毛旋轉(zhuǎn)的供能部位；間體（mesosome，或中體）：細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)褶而形成的囊狀構(gòu)造，其中充滿著層狀或管狀的泡囊。多見于革蘭氏陽性細(xì)菌。青霉素酶分泌、DNA復(fù)制、分配以及細(xì)胞分裂（參與隔膜形成）

14、有關(guān)“間體”僅是電鏡制片時因脫水操作而引起的一種贗像細(xì)胞質(zhì)的主要成分為核糖體、貯藏物、多種酶類和中間代謝物、質(zhì)粒、各種營養(yǎng)物和大分子的單體等，少數(shù)細(xì)菌還有類囊體、羧酶體、氣泡或伴孢晶體等。三）細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)含物1）概念： 細(xì)胞質(zhì)（cytoplasm），又稱原生質(zhì)（protoplasm）是細(xì)胞質(zhì)膜包圍的除核區(qū)外的一切半透明、膠狀、顆粒狀物質(zhì)的總稱。含水量約80%。2）顆粒狀內(nèi)含物氣泡聚羥基丁酸硫粒糖原碳源及能源藻青素氮源類異染粒磷源類儲藏物羧酶體顆粒狀內(nèi)含物聚-羥丁酸(poly-hydroxybutyrate, PHB) PHB于1929年被發(fā)現(xiàn)，至今已發(fā)現(xiàn)60屬以上的細(xì)菌能合成并貯藏。 PHB不溶

15、于水,易被脂溶性染料(如蘇丹黑)著色。 許多好氧菌和光合厭氧菌都含有PHB 。它無毒、可塑、易降解，被認(rèn)為是生產(chǎn)醫(yī)用塑料、生物降解塑料的良好原料。硫粒是硫元素的貯藏體功能： a.好氧硫細(xì)菌的能源 b.厭氧硫細(xì)菌的電子供體形成：當(dāng)環(huán)境中H2S含量高時，在體內(nèi)積累S；當(dāng)H2S不足時,S氧化成硫酸鹽，以提供被菌細(xì)胞生命活動所需能量：H2SSSO4-2淀粉粒和肝糖:都是-1,4或-1,6糖苷鍵的葡萄糖聚合物。這些貯藏物通常較均勻地分布在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，顆粒較小。若這類貯藏物大量存在時，用碘使對其染色，肝糖粒能被碘液染成紅色，淀粉粒被碘成藍(lán)色。脂肪粒：脂肪粒的折光性較強(qiáng)，它可被脂溶性染料染色；細(xì)胞生長旺盛時，

16、脂肪粒增多，細(xì)胞遭破壞后，脂肪?？捎坞x出來。肝糖、淀粉粒、脂肪滴異染粒(metachromatic granules)顆粒大小為0.51.0m，是無機(jī)偏磷酸的聚合物，一般在含磷豐富的環(huán)境下形成。功能是貯藏磷元素和能量，并可降低細(xì)胞的滲透壓。在暗視野顯微鏡下看到的迂回螺菌(Spirillum volutans)異染粒（迂回體）藻青素（cyanophycin）一種內(nèi)源性氮源貯藏物，同時還兼有貯存能源的作用。通常存在于藍(lán)細(xì)菌中。氣泡 由蛋白質(zhì)膜構(gòu)成的充滿氣體的泡狀物。有些細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中含有幾個或多個氣泡。常見于光合細(xì)菌和水生細(xì)菌。氣泡的功能：調(diào)節(jié)細(xì)胞比重，加大菌體的浮力,借氣泡漂浮能力，以使其漂浮在合

17、適的水層中，使無鞭毛菌在合適的環(huán)境中生長。氣泡吸收空氣，空氣中的氧氣可供代謝需要。 例：許多光合細(xì)菌和水生細(xì)菌、鹽桿菌常含有氣泡。細(xì)菌DNA：長度：一般為：13mm例：大腸桿菌的DNA長約1mm。生長迅速的細(xì)菌在核分裂之后細(xì)胞往往來不及分裂,所以細(xì)胞中常有24個核，而生長緩慢的細(xì)菌細(xì)胞中一般只有12個核，不在染色體復(fù)制時期一般是單倍體。功能：負(fù)載遺傳信息。 核質(zhì)：由大型環(huán)狀雙鏈DNA纖絲不規(guī)則地折疊或纏繞而構(gòu)成的無核膜、核仁的區(qū)域。 質(zhì)粒細(xì)菌染色體外的共價閉合環(huán)狀雙鏈DNA分子分子量約為100 106 D.攜帶1 100個基因, 一個菌細(xì)胞可有一至數(shù)十個質(zhì)粒。質(zhì)粒的種類1、大腸桿菌的F因子2、

18、細(xì)菌抗藥質(zhì)粒（R因子）3、大腸桿菌素質(zhì)粒（Col因子）4、降解質(zhì)粒5、Vi質(zhì)粒質(zhì)粒應(yīng)用基因克隆的載體包被于某些細(xì)菌細(xì)胞壁外的一層厚度不定的粘液狀物質(zhì)稱為糖被。 糖被按其有無固定層次、層次厚薄可細(xì)分為： (大）莢膜：粘液狀物質(zhì)具有一定外形，相對穩(wěn)定地附著在細(xì)胞壁外，厚度：0.2m。微莢膜（microcopsule)：粘液狀物質(zhì)較薄，厚度：0.2m ， 與細(xì)胞表面牢固結(jié)合。粘液層(slime layer)：粘液物質(zhì)沒有明顯的邊緣，比莢膜松散,可向周圍環(huán)境中擴(kuò)散,增大黏性。菌膠團(tuán)(zoogloea):包裹在細(xì)胞群體上的膠狀物質(zhì)。 （一）莢膜(capsule)莢膜粘液層菌膠團(tuán)2）特點(diǎn)（1）主要成分是多

19、糖、多肽或蛋白質(zhì)，尤以多糖居多。 經(jīng)特殊的莢膜染色，特別是負(fù)染色（又稱背景染色） 后可在光學(xué)顯微鏡清楚地觀察到它的存在。（2）產(chǎn)生糖被是微生物的一種遺傳特性，其菌落特征及血清學(xué)反應(yīng)是細(xì)菌分類鑒定的指標(biāo)之一。（3）莢膜等并非細(xì)胞生活的必要結(jié)構(gòu)，但它對細(xì)菌在環(huán)境 中的生存有利。莢膜與生產(chǎn)實(shí)踐的關(guān)系應(yīng)用：莢膜也可以成為有價值的材料。如：Leucomostoc mesenteroides 的葡聚糖莢膜已用于生產(chǎn)代血漿的主要成分右旋糖酐和葡聚糖凝膠制劑；從油菜黃單胞菌（Xanthomonas cestris）莢膜提取黃原膠，它是優(yōu)良的食品添加劑，又是石油開采中優(yōu)良的壓漿劑；用產(chǎn)菌膠團(tuán)的菌進(jìn)行污水處理等；

20、通過莢膜的血清學(xué)反應(yīng)進(jìn)行細(xì)菌鑒定（莢膜膨脹試驗(yàn)）。危害：食品變質(zhì)發(fā)粘；增強(qiáng)致病力；造成嚴(yán)重齲齒等。3）莢膜的生理功能1、莢膜富含水分，可保護(hù)細(xì)胞免于干燥；2、能抵御吞噬細(xì)胞的吞噬，保護(hù)菌體免受噬菌體和其他物質(zhì)（溶菌酶和補(bǔ)體）的侵害；3、為主要表面抗原（K抗原），是有些病原菌的毒力因子；4、是某些病原菌必須的粘附因子；5、貯藏養(yǎng)料，是細(xì)胞外碳源和能源的儲備物質(zhì)莢膜與菌落形態(tài)光滑（Smooth,S-)型菌落產(chǎn)莢膜的細(xì)菌在固體培養(yǎng)基上形成的菌落表面濕潤、有光澤、呈粘液狀，稱S-型菌落。粗糙（Rough,R-)型菌落不產(chǎn)莢膜的細(xì)菌形成的菌落表面干燥、粗糙、稱R-型菌落。光滑型菌落粗糙型菌落粘液型菌落（

21、二）鞭毛(flagella)某些細(xì)菌細(xì)胞表面著生的一至數(shù)十條長絲狀、螺旋形的附屬物，具有推動細(xì)菌運(yùn)動的功能，為細(xì)菌的“運(yùn)動器官”。鞭毛的著生方式 鞭毛的有無和著生方式具有十分重要的分類學(xué)意義2）觀察和判斷細(xì)菌鞭毛的方法電子顯微鏡直接觀察鞭毛長度：1520m；直徑：0.010.02m光學(xué)顯微鏡下觀察：鞭毛染色和暗視野顯微鏡根據(jù)培養(yǎng)特征判斷：半固體穿刺、菌落（菌苔）形態(tài)血清學(xué)反應(yīng) 懸滴法3）鞭毛的結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動機(jī)制鞭毛的功能： 1、細(xì)菌的運(yùn)動器官； 2、與致病性有關(guān)，如穿過黏膜表面覆蓋的粘液層，易于黏附到易感細(xì)胞的表面等； 3、細(xì)菌鑒定的指標(biāo)（鞭毛蛋白的抗原性）（三）菌毛 (fimbria，復(fù)數(shù)fimbriae)長在細(xì)菌體表的纖細(xì)、中空、短直、數(shù)量較多的蛋白質(zhì)類附屬物，與細(xì)菌的致病、吸附等有關(guān)。每個細(xì)菌約有250300條菌毛。有菌毛的細(xì)菌一般以革蘭氏陰性致病菌居多，借助菌毛可把它們牢固地粘附于宿主的呼吸道、消化道、泌尿生殖道等的粘膜上，進(jìn)一步定植和致病。性毛(pili,單數(shù)pilus)構(gòu)造和成分與菌毛相同，但比菌毛長，數(shù)量僅一至少數(shù)幾根。性毛一般見于革蘭氏陰性細(xì)菌的雄性菌株（即供體菌）中，其功能是向雌性菌株（即受體菌）傳遞遺傳物質(zhì)。有的性毛還是RNA噬菌體的特異性吸附受體。芽胞(spore)1）概念：某些細(xì)菌生長到一定階段在細(xì)胞內(nèi)生成的圓形或