細(xì)菌的形態(tài)與結(jié)構(gòu)課件

1、北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部Peking University Health Science Center細(xì)菌的形態(tài)與結(jié)構(gòu)Morphology and structural of bacteria北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部Peking University Healt細(xì)菌是單細(xì)胞型微生物，有廣義和狹義兩種范疇。廣義：泛指各類(lèi)原核細(xì)胞型微生物，包括細(xì)菌、放線菌、支原體、衣原體、立克次體、螺旋體。狹義：專(zhuān)指數(shù)量最大、種類(lèi)最多、具有典型代表性的細(xì)菌。細(xì)菌是單細(xì)胞型微生物，有廣義和狹義兩種范疇。細(xì)菌大小Measure of bacterial sizes：m = 1/1000mm細(xì)菌體積微小，相對(duì)表面積大，有利于其與外界的物質(zhì)

2、交換。故細(xì)菌代謝旺盛，繁殖迅速細(xì)菌大小Measure of bacterial sizesThree typical shapes of bacteria桿菌Bacillus 球菌Coccus螺形菌Spiral-shaped bacterium Three typical shapes of bacter球菌桿菌球菌桿菌弧菌Vibrio螺菌Spirillum 螺旋體Spirochete螺形菌Spiral-shaped bacterium 弧菌螺菌 螺旋體螺形菌細(xì)菌的結(jié)構(gòu) 細(xì)胞壁細(xì)胞膜核質(zhì)細(xì)胞質(zhì)特殊結(jié)構(gòu)菌毛莢膜鞭毛芽胞基本結(jié)構(gòu)細(xì)菌的結(jié)構(gòu) 細(xì)胞壁細(xì)胞膜核質(zhì)細(xì)胞質(zhì)特殊結(jié)構(gòu)菌毛莢膜鞭毛芽胞基包繞在細(xì)胞

3、膜外的一層堅(jiān)韌有彈性的結(jié)構(gòu)含有肽聚糖(peptidoglycan)維持形態(tài)、抵抗低滲、物質(zhì)交換、具抗原性和染色性革蘭氏染色法(Gram Stain)可區(qū)分細(xì)菌細(xì)胞壁差別 革蘭氏陽(yáng)性菌(Gram positive bacteria, G+ bacteria) 革蘭氏陰性菌(Gram negative bacteria, G- bacteria)細(xì)胞壁 Cell wall包繞在細(xì)胞膜外的一層堅(jiān)韌有彈性的結(jié)構(gòu)細(xì)胞壁 Cell wal聚糖骨架(peptidoglycan backbone) ：含N-乙酰胞壁酸和N-乙酰葡萄糖胺，兩者交替間隔排列，由-1,4 糖苷鍵相連 四肽側(cè)鏈(peptide sid

4、e chain) ：與聚糖骨架上N-乙酰胞壁酸相連 五肽交聯(lián)橋(peptide interbridge)：連接兩個(gè)相鄰的四肽側(cè)鏈細(xì)胞壁肽聚糖結(jié)構(gòu)聚糖骨架(peptidoglycan backbone) ：1.肽聚糖含量豐富，層厚，2050層 2.肽聚糖=聚糖骨架+四肽側(cè)鏈+五肽交聯(lián)橋=三維立體結(jié)構(gòu)3.含特有組分磷壁酸，此外，某些菌有特殊表面蛋白革蘭氏陽(yáng)性菌細(xì)胞壁特點(diǎn)1.肽聚糖含量豐富，層厚，2050層 革蘭氏陽(yáng)性菌細(xì)胞壁特(壁)磷壁酸(Teichoic acid)脂(或膜)磷壁酸(Lipoteichoicacid, LTA)如A族鏈球菌M蛋白金黃色葡萄球菌A蛋白革蘭氏陽(yáng)性菌細(xì)胞壁特殊組分具抗原

5、性粘附作用(壁)磷壁酸(Teichoic acid)脂(或膜)磷壁酸如1.肽聚糖含量少，層薄，13層2.肽聚糖=聚糖骨架+四肽側(cè)鏈=二維平面結(jié)構(gòu)3.肽聚糖層外具有獨(dú)特的外膜，由脂質(zhì)雙層、脂蛋白 和脂多糖組成，外膜與內(nèi)膜之間的間隙稱(chēng)周漿間隙革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁特點(diǎn)1.肽聚糖含量少，層薄，13層革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁特點(diǎn)Toxic, anchors in OM脂多糖 = 內(nèi)毒素Lipopolysaccharide (LPS) = EndotoxinSpecies or serotype-specific, O antigenGenus-specificToxic, 脂多糖 = 內(nèi)毒素Lipopolysa

6、cch革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)革蘭氏陽(yáng)性菌與革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁區(qū)別 G+菌細(xì)胞壁G-菌細(xì)胞壁肽聚糖含量豐富、層厚少、薄肽聚糖結(jié)構(gòu)三維立體結(jié)構(gòu)二維平面結(jié)構(gòu)五肽交聯(lián)橋有無(wú)磷壁酸有無(wú)外膜無(wú)有革蘭氏陽(yáng)性菌與革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁區(qū)別 G+菌細(xì)胞壁G-菌細(xì)細(xì)菌細(xì)胞壁缺陷型 (細(xì)菌L型)細(xì)菌細(xì)胞壁的肽聚糖結(jié)構(gòu)受到理化或生物因素的直接破壞或合成被抑制，這種細(xì)胞壁受損的細(xì)菌一般在普通環(huán)境中不能耐受菌體內(nèi)的高滲透壓而脹裂死亡，但在高滲環(huán)境中仍可存活。G+菌 L型：G+菌細(xì)胞壁缺失后，原生質(zhì)僅被一層細(xì)胞膜包住，稱(chēng)為原生質(zhì)體。G-菌 L型：G-菌肽聚糖受損后尚有外膜保護(hù)，稱(chēng)為原生質(zhì)球。Normalc

7、ellL-form細(xì)菌細(xì)胞壁缺陷型 (細(xì)菌L型)細(xì)菌細(xì)胞壁的肽聚糖結(jié)構(gòu)受到理化PenicillinLysozymeAntibacterial mechanismsof lysozyme and penicillinTranspeptidasePenicillinLysozymeAntibacteria細(xì)胞膜 Plasma membrane 細(xì)胞膜 Plasma membrane 細(xì)胞質(zhì) cytoplasm細(xì)胞膜包裹的溶膠狀物質(zhì)稱(chēng)為細(xì)胞質(zhì)，由水、蛋白質(zhì)、脂類(lèi)、核酸及少量糖和無(wú)機(jī)鹽組成。其中含許多重要物質(zhì)。細(xì)胞新陳代謝的場(chǎng)所。核糖體、質(zhì)粒胞質(zhì)顆粒等等。細(xì)胞質(zhì) cytoplasm細(xì)胞膜包裹的溶膠狀物

8、質(zhì)稱(chēng)為細(xì)胞質(zhì)，核糖體 Ribosome2 subunits 70s ribosomesProtein synthesisAntibiotics inhibit protein synthesisErythromycin(紅霉素) - 50SStreptomycin(鏈霉素) 30S核糖體 Ribosome2 subunits 質(zhì)粒 Plasmid是細(xì)菌染色體外的可獨(dú)立復(fù)制的遺傳物質(zhì)。由閉合的雙鏈環(huán)狀DNA組成，控制細(xì)菌某些特定的遺傳性狀，非細(xì)菌生命活動(dòng)所必須 質(zhì)粒 Plasmid是細(xì)菌染色體外的可獨(dú)立復(fù)制的遺傳物質(zhì) 醫(yī)學(xué)上重要的質(zhì)粒（1）F質(zhì)粒：編碼細(xì)菌性菌毛（2）R質(zhì)粒：控制細(xì)菌耐藥性（3）

9、Col質(zhì)粒：編碼大腸菌素（4）Vi質(zhì)粒：決定細(xì)菌的毒力 醫(yī)學(xué)上重要的質(zhì)粒胞質(zhì)顆粒 Intracellular granules細(xì)菌營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)“倉(cāng)庫(kù)” （糖原、淀粉、脂類(lèi)等）白喉棒狀桿菌的異染顆粒（極體）(RNA + 多聚偏磷酸鹽，嗜堿性強(qiáng)）不是細(xì)菌恒定結(jié)構(gòu)，不同菌有不同的胞質(zhì)顆粒，同一個(gè)細(xì)菌在不同環(huán)境或生長(zhǎng)期也不同）胞質(zhì)顆粒 Intracellular granules白喉棒核質(zhì) Nucleoid細(xì)菌基因組位于單一的共價(jià)閉合環(huán)狀雙鏈DNA分 子上，DNA分子折疊盤(pán)旋成松散網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，聚集 在細(xì)胞質(zhì)中某一區(qū)域，稱(chēng)為擬核(nucleoid)或核質(zhì) (nuclear material)或細(xì)菌染色體(ch

10、romosome) 無(wú)組蛋白成分無(wú)核膜、核仁和有絲分裂器核質(zhì) Nucleoid細(xì)菌基因組位于單一的共價(jià)閉合環(huán)狀雙鏈D莢膜：包繞在細(xì)胞壁外的一層不易著色的粘液性物質(zhì)化學(xué)組成：多糖、少數(shù)為多肽(如炭疽芽孢桿菌) 功能：抗不良環(huán)境：抵抗吞噬細(xì)胞吞噬和消化、體液因子的殺菌作用、干燥粘附作用莢膜 Capsule莢膜：包繞在細(xì)胞壁外的一層不易著色的粘液性物質(zhì)莢膜 Caps鞭毛 Flagella是細(xì)菌細(xì)胞表面由蛋白質(zhì)構(gòu)成的波狀彎曲的、細(xì)長(zhǎng)的絲狀物功能：賦予細(xì)菌運(yùn)動(dòng)性和趨向性鞭毛有無(wú)、鞭毛類(lèi)型、鞭毛抗原(H抗原) 特異性可用于鑒定有助于致病菌定植單毛菌雙毛菌叢毛菌周毛菌霍亂弧菌空腸彎曲菌銅綠假單胞菌傷寒沙門(mén)菌

11、基礎(chǔ)小體鞭毛 Flagella是細(xì)菌細(xì)胞表面由蛋白質(zhì)構(gòu)成的波狀彎曲的菌毛是G-細(xì)菌和少數(shù)幾種G+細(xì)菌表 面存在的一種比鞭毛更細(xì)、更短、 更直的纖絲狀蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)類(lèi)型 普通菌毛：粘附宿主細(xì)胞受體 性菌毛：由F質(zhì)粒編碼，可從F+菌 向F-菌轉(zhuǎn)移，同時(shí)可將F+菌部分 染色體DNA帶入F-菌 (conjugation)菌毛 Pilus, fimbriae菌毛是G-細(xì)菌和少數(shù)幾種G+細(xì)菌表菌毛 Pilus, fim是某些G+細(xì)菌在一定環(huán)境中 (特別是營(yíng)養(yǎng)缺乏時(shí))，在體內(nèi)形成的圓形或卵圓形不易著色的小體，是細(xì)菌的休眠形式有多層膜結(jié)構(gòu)、含水量低、含有獨(dú)特的吡啶二羧酸抗逆性強(qiáng)(熱、干燥、消毒劑、輻射)不是細(xì)菌繁

12、殖體，但在適宜條件下可迅速發(fā)芽轉(zhuǎn)化為繁殖體細(xì)胞 芽胞 Spore, endospore是某些G+細(xì)菌在一定環(huán)境中 (特別是營(yíng)養(yǎng)缺乏時(shí))，在體內(nèi)形成Clostridium: *產(chǎn)氣莢膜梭菌氣性壞疽 *破傷風(fēng)梭菌破傷風(fēng) *肉毒梭菌肉毒中毒Bacillus: *炭疽芽胞桿菌炭疽病 *芽胞桿菌徹底滅菌的指標(biāo)醫(yī)學(xué)上重要的芽胞產(chǎn)生菌Clostridium:醫(yī)學(xué)上重要的芽胞產(chǎn)生菌細(xì)菌形態(tài)檢查法顯微鏡放大法： 普通光學(xué)顯微鏡 light microscope 暗視野顯微鏡 dark-field microscope 熒光顯微鏡 fluorescence microscope 相差顯微鏡phase-contra

13、st 原子力顯微鏡atomic force microscope 激光共聚焦顯微鏡confocal scanning laser microscope 電子顯微鏡electron microscope染色法staining：在明視野顯微鏡觀察時(shí)增加菌體和背景對(duì)比度 霍亂弧菌細(xì)菌形態(tài)檢查法顯微鏡放大法： 霍亂弧菌放大倍數(shù)：x 1000染色法：?jiǎn)稳痉?、?fù)合染色法常用染色法： 革蘭染色法、抗酸染色法普通光學(xué)顯微鏡法普通光學(xué)顯微鏡法革蘭氏染色法 Gram stain(鑒別染色法) Staphylococcus aureusEscherichia coli有助于：細(xì)菌鑒別診斷選擇抗菌藥物研究細(xì)菌致病性Developed in 1884 by Hans Christian Gram, a Danish histolog