第一章-細(xì)菌的形態(tài)與結(jié)構(gòu)

醫(yī)學(xué)微生物學(xué)第一章細(xì)菌的形態(tài)與結(jié)構(gòu)BacterialMorphologyandStructure

教學(xué)大綱掌握內(nèi)容細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成及功能G-菌與G+菌細(xì)胞壁的異同點及其意義特殊結(jié)構(gòu)種類熟悉內(nèi)容熟悉細(xì)菌的基本形態(tài)與排列方式；測量細(xì)菌大小的單位細(xì)菌（bacterium）概況概念：廣義：泛指各類原核細(xì)胞型微生物包括細(xì)菌、螺旋體、衣原體、支原體、立克次體、放線菌狹義：專指細(xì)菌專指數(shù)量最大、種類最多，具有代表性、典型的，即通常所說的細(xì)菌第一節(jié)細(xì)菌的大小與形態(tài)大小計量單位是微米（μm）染色革蘭染色法形態(tài)球形桿形螺形光學(xué)顯微鏡※※細(xì)菌的大小觀察細(xì)菌常用光學(xué)顯微鏡，其大小用測微尺在顯微鏡下進(jìn)行測量，以微米(μm)為測量單位。不同種類的細(xì)菌大小不一，同一種細(xì)菌也因菌齡和環(huán)境因素的影響而有差異。大多數(shù)球菌直徑約為1.0μm大多數(shù)桿菌長約2-3μm，寬0.3-0.5μm大腸埃希菌

霍亂弧菌鏈球菌

細(xì)菌的基本形態(tài)細(xì)菌按其外形，可分三大類球菌（coccus)桿菌(bacillus)螺形菌(spiralbacterium)細(xì)菌基本形態(tài)(1)雙球菌（diplococcus）沿一個平面分裂，分裂后的兩個菌體成雙排列，如：腦膜炎奈瑟菌(2)鏈球菌（streptococcus）沿一個平面分裂，分裂后多個菌體成鏈狀排列，如：化膿鏈球菌(3)葡萄球菌(staphylococcus)延多個不規(guī)則的平面分裂，分裂后菌體堆積成葡萄狀，如：金黃色葡萄球菌1.球菌：菌體呈球形或近似球形的細(xì)菌。根據(jù)其分裂方向和分裂后排列的方式不同，可分為：肺炎球菌掃描電鏡圖

（

Streptococcuspneumoniae）

球菌(coccus)腦膜炎奈瑟菌雙球菌(diplococcus)肺炎鏈球菌鏈球菌(streptococcus)鏈球菌(streptococcus),×1500鏈球菌掃描電鏡圖（呈鏈狀）葡萄球菌掃描電鏡圖（呈三維）球菌(coccus)葡萄球菌(streptococcus)①不同桿菌的大小因種類而異炭疽芽胞桿菌4-10μm，寬1-1.5μm大中大腸埃希菌2-3μm小布魯菌0.6-1.5μm2.桿菌（bacillus）:菌體呈桿狀或者近似桿狀。大腸桿菌電鏡照片（×10000）

②桿菌的形態(tài)多樣兩端齊平炭疽芽胞桿菌末端膨大呈棒狀白喉棒狀桿菌分枝桿菌雙歧桿菌腸道桿菌（掃描電鏡）（1）弧菌(vibrio)：菌體只有一個彎曲，呈弧形，如霍亂弧菌、副溶血弧菌（2）螺菌(spirillum)：菌體有數(shù)個彎曲，如鼠咬熱螺菌3.螺形菌（spirillarbacterium）菌體彎曲，分為霍亂弧菌（vibriocholerae）副溶血性弧菌（V.parahemolyticus）

螺菌(spirillum)螺桿菌(helicobacterium)第二節(jié)細(xì)菌的結(jié)構(gòu)與理化性狀基本結(jié)構(gòu)：各種細(xì)菌都具有的細(xì)胞結(jié)構(gòu)細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、核質(zhì)特殊結(jié)構(gòu)：某些細(xì)菌特有的某些結(jié)構(gòu)

莢膜、鞭毛、菌毛、芽胞細(xì)胞膜細(xì)胞壁莢膜核糖體核質(zhì)菌毛鞭毛※細(xì)菌的結(jié)構(gòu)

細(xì)胞壁

細(xì)胞膜

細(xì)胞質(zhì)：核糖體、質(zhì)粒、胞質(zhì)顆粒、中介體

核

質(zhì)

莢膜鞭毛菌毛芽胞

基本結(jié)構(gòu)特殊結(jié)構(gòu)（一）細(xì)胞壁的含義（二）細(xì)胞壁的功能（三）細(xì)胞壁的化學(xué)組成（四）細(xì)菌細(xì)胞壁缺陷型（細(xì)菌L型）一、細(xì)胞壁（cellwall)（一）細(xì)胞壁的含義細(xì)胞壁是位于細(xì)菌細(xì)胞最外層，包繞在細(xì)胞膜周圍，無色透明、堅韌而富有彈性的膜狀結(jié)構(gòu)。平均厚度為15~30nm，組成較復(fù)雜，并隨不同菌種而異。（二）細(xì)胞壁的功能細(xì)胞壁的功能:1.維持細(xì)菌固有外形，保護(hù)細(xì)菌抵抗低滲環(huán)境.2.與細(xì)胞膜共同完成胞內(nèi)外的物質(zhì)交換.3.決定菌體的抗原性.（免疫學(xué)基礎(chǔ)）（三）細(xì)胞壁的化學(xué)組成細(xì)菌細(xì)胞壁的化學(xué)組成可因細(xì)菌種類的不同而異。共同成分：肽聚糖（peptidoglycan），由聚糖鏈、四肽側(cè)鏈、交聯(lián)肽鏈三部分組成。革蘭陽性菌肽聚糖、革蘭陰性菌肽聚糖

G+菌：肽聚糖，磷壁酸；G-菌：肽聚糖，外膜。革蘭陽性菌與陰性菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)比較聚糖鏈?zhǔn)怯蓛煞N氨基糖即N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸交替間隔排列，經(jīng)β-1,4糖苷鍵聯(lián)結(jié)而成。

四肽側(cè)鏈連接在胞壁酸上。

四肽側(cè)鏈和交聯(lián)肽橋的組成及連接方式隨菌種而異。MG丙谷賴丙MG丙谷賴丙甘甘甘甘甘N-acetylglucosamineN-acetyl

muramicacid金黃色葡萄球菌肽聚糖結(jié)構(gòu)模式溶菌酶作用點青霉素作用點溶菌酶可破壞肽聚糖中N-乙酰葡萄糖胺與N-乙酰胞壁酸之間的β-1,4糖苷鍵的分子連接引起細(xì)菌死亡。

青霉素抑制五肽橋與四肽側(cè)鏈末端的D-丙氨酸之間的連接，使細(xì)菌不能合成完整的細(xì)胞壁而導(dǎo)致細(xì)菌的死亡。革蘭陽性菌肽聚糖：

聚糖骨架、四肽側(cè)鏈、五肽交聯(lián)橋（三維立體結(jié)構(gòu)）乙酰胞壁酸乙酰葡糖胺※MG丙谷DAP丙MG谷丙DAP丙DAP(二氨基庚二酸)大腸埃希菌肽聚糖結(jié)構(gòu)模式革蘭陰性菌肽聚糖：

聚糖骨架、四肽側(cè)鏈（二維平面結(jié)構(gòu)）※G+菌與G-菌肽聚糖結(jié)構(gòu)比較

步驟

革蘭氏染色法一般包括初染、媒染、脫色、復(fù)染等四個步驟，具體操作方法是：1）涂片固定。2）草酸銨結(jié)晶紫染1分鐘。（初染）3）自來水沖洗。4）加碘液覆蓋涂面染約1分鐘。（媒染：其作用是增強染料與細(xì)菌的親和力，更好地加強染料與細(xì)胞的結(jié)合。常用的媒染劑是碘液。）5）水洗，用吸水紙吸去水分。6）加95%酒精數(shù)滴，并輕輕搖動進(jìn)行脫色，20秒后水洗，吸去水分。（脫色：幫助染料從被染色的細(xì)胞中脫色。利用細(xì)菌對染料脫色的難易程度不同，而將細(xì)菌加以區(qū)分。革蘭陽性細(xì)菌不易被脫色劑脫色，而革蘭陰性細(xì)菌則易被脫色。常用的脫色劑是丙酮或乙醇，這里所用的是95%的乙醇。）7）蕃紅染色液（?。┤?分鐘后，自來水沖洗。干燥，鏡檢。（復(fù)染：也是一種堿性染料，目的是使脫色的細(xì)菌重新染上另一種顏色，以便與未脫色菌進(jìn)行比較。這里用的是蕃紅花紅溶液。）革蘭染色法（GramStain）：革蘭染色法

（Gramstain）結(jié)晶紫盧戈碘液無水乙醇酸性復(fù)紅初染：媒染：脫色：復(fù)染：革蘭陽性菌：肽聚糖，磷壁酸革蘭陰性菌：肽聚糖，外膜革蘭染色兩類細(xì)菌細(xì)胞壁的共同組分為肽聚糖，但各有其特殊組分。G--肽聚糖含量少,缺乏五肽交聯(lián)橋，而且交聯(lián)率低，故多數(shù)側(cè)鏈呈游離狀。這種肽聚糖在革蘭陰性菌中只有1-3層，占細(xì)胞壁干重的10%左右，只作為其細(xì)胞壁的組成成分之一。G+肽聚糖層數(shù)多，構(gòu)成了立體結(jié)構(gòu)，堅固而致密。這種具有高度機械強度的三維立體結(jié)構(gòu)的肽聚糖在革蘭陽性菌中高達(dá)15-20層；含量高，占細(xì)胞壁干重的50%-80%；為其細(xì)胞壁主要成分。Fig.fromLarryMckane/JudyKandel

膜磷壁酸

壁磷壁酸革蘭陽性菌細(xì)胞壁特殊組分：磷壁酸

磷壁酸為革蘭陽性菌細(xì)胞壁特有成分，是由核糖醇或甘油殘基經(jīng)磷酸二酯鍵互相連接而成的多聚物。按結(jié)合部位不同分為壁磷壁酸和膜磷壁酸兩種。與粘附有關(guān)，組成表面抗原。外膜位于肽聚糖外側(cè)，由內(nèi)向外由脂蛋白、脂質(zhì)雙層和脂多糖三部分組成。具有物質(zhì)運輸和屏障作用，能阻止抗生素等分子透過。外膜脂蛋白連接肽聚糖與脂質(zhì)雙層脂質(zhì)雙層結(jié)構(gòu)類似細(xì)胞膜，有選擇性通透作用，也可作為噬菌體、性菌毛、或細(xì)菌素的受體脂多糖（LPS）即革蘭陰性菌內(nèi)毒素，與細(xì)菌的致病性有關(guān)革蘭陰性菌細(xì)胞壁特殊組分-外膜脂多糖（由內(nèi)向外）脂質(zhì)A一種糖磷脂，是內(nèi)毒素的毒性和生物學(xué)活性的主要部分，無種屬特異性，不同G-感染時，LPS的毒性作用大致相同。核心多糖有種屬特異性，同一菌屬細(xì)菌核心多糖相同特異多糖即革蘭陰性菌的菌體抗原（O抗原），具有種的特異性，此糖如果缺失，細(xì)菌菌落將發(fā)生S—R變異脂多糖

LPS特異多糖核心多糖脂質(zhì)A脂質(zhì)雙層脂蛋白肽聚糖層薄外膜

周

漿間隙

膜蛋白磷脂G+菌與G-菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)比較細(xì)胞壁 革蘭陽性菌 革蘭陰性菌強度較堅韌較疏松厚度 厚，20-80nm薄，10-15nm肽聚糖組成

聚糖骨架、四肽側(cè)鏈、聚糖骨架、五肽交聯(lián)橋四肽側(cè)鏈肽聚糖結(jié)構(gòu)類型三維立體結(jié)構(gòu)二維平面結(jié)構(gòu)肽聚糖層數(shù)多，15-20層少，1-3層肽聚糖含量

占干重50%-80%占干重10%糖類含量多,45%

少,15-20%脂類含量少,1-4%

多,11-22%

磷壁酸有無外膜 無有 ※G+

菌與G-

菌細(xì)胞壁的比較項目革蘭陽性菌革蘭陰性菌細(xì)胞壁的關(guān)系染色性紫色紅色細(xì)胞壁對酒精的通透性抗原性主要為磷壁酸主要為外膜細(xì)胞壁的化學(xué)組成不同毒性無內(nèi)毒素有內(nèi)毒素為陰性菌細(xì)胞壁成分對青霉素的作用對溶菌酶的作用有效有效無效無效

作用于肽聚糖、五肽交聯(lián)橋作用于β-1,4糖苷鍵細(xì)菌細(xì)胞壁缺陷型或L型（bacterialLform）：細(xì)胞壁受損后仍能生長和分裂的細(xì)菌。在一般環(huán)境中不能耐受菌體內(nèi)的高滲透壓而將會漲破死亡。在高滲環(huán)境下，仍可存活。革蘭陽性菌細(xì)胞壁缺失后，原生質(zhì)僅被一層細(xì)胞膜包住——原生質(zhì)體（protoplast）。革蘭陰性菌肽聚糖層受損后尚有外膜保護(hù)——原生質(zhì)球（spheroplast）。某些L型仍有一定的致病力，通常引起慢性感染。如尿路感染。去除誘發(fā)因素后，有的L型可回復(fù)為原菌。作用于細(xì)胞壁的抗菌藥物對其感染治療無效（四）細(xì)菌細(xì)胞壁缺陷型（細(xì)菌L型）

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型大多染成革蘭陰性。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。細(xì)菌L型在高滲的含血清的培養(yǎng)基上生長后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的L型菌落二、細(xì)胞膜（cellmembrane）概念：位于細(xì)胞壁內(nèi)側(cè)，包繞在細(xì)胞質(zhì)外面的一層柔軟而具有彈性的生物膜。基本結(jié)構(gòu)：與一般細(xì)胞相同，以雙層磷脂為基礎(chǔ)，其間鑲嵌著多種蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)多為具有特殊作用的酶類和載體蛋白。但不含膽固醇。半透性薄膜功能物質(zhì)轉(zhuǎn)運，滲透和運輸作用生物合成，如肽聚糖，壁磷酸，脂多糖等磷脂呼吸作用，與能量的產(chǎn)生，貯存和利用有密切關(guān)系分泌作用，分泌水解酶參與細(xì)菌分裂細(xì)菌細(xì)胞膜可形成一種特有的結(jié)構(gòu)，稱為中介體(mesosome)。

細(xì)胞膜(cellmembrane)

中介體：是部分細(xì)胞膜內(nèi)陷、折疊、卷曲形成的囊狀物，多見于革蘭陽性菌。其功能類似于真核細(xì)胞的線粒體，故亦稱為擬線粒體，并參與細(xì)菌分裂。中介體(mesosome)中介體三、細(xì)胞質(zhì)/漿（cytoplasm）概念：細(xì)胞質(zhì)是包裹在細(xì)胞膜內(nèi)的膠狀物質(zhì)?；境煞郑核⒌鞍住⒑怂岷椭?，也含有少量的糖類和無機鹽?；瘜W(xué)性質(zhì)：細(xì)胞質(zhì)中的RNA含量較高，RNA具有較強的嗜堿性，因而細(xì)菌易被堿性染料染色。功能：細(xì)胞質(zhì)內(nèi)含有多種酶系統(tǒng)，是細(xì)菌進(jìn)行新陳代謝的主要場所。細(xì)胞質(zhì)中還含有多種重要結(jié)構(gòu)：核蛋白體，質(zhì)粒，胞質(zhì)顆粒，核質(zhì)核糖體(ribosome)：細(xì)菌合成蛋白質(zhì)的場所，游離存在于細(xì)胞質(zhì)中。化學(xué)成分為RNA何蛋白質(zhì)。沉降系數(shù)為70S，由50S和30S亞基組成。紅霉素，鏈霉素與核糖體結(jié)合，干擾細(xì)菌蛋白質(zhì)的合成，從而抑制細(xì)菌的生長繁殖。拓展:真核：80S（60S+40S）。1.核蛋白體/核糖體（ribosome）50s30s70s

概念染色體外的遺傳物質(zhì)，為閉合環(huán)狀雙鏈DNA，帶有遺傳信息，控制細(xì)菌某些特定的遺傳性狀，如：耐藥性。特點獨立自行復(fù)制可丟失、可傳遞，通過接合或其他方式將質(zhì)粒傳遞給無質(zhì)粒的細(xì)菌。編碼性狀：菌毛、毒素等2.質(zhì)粒（plasmid）細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中含有多種顆粒細(xì)菌暫時貯藏的營養(yǎng)物質(zhì)糖原、淀粉等多糖；脂類；多磷酸鹽等異染顆粒：主要成分是RNA和多偏磷酸鹽的顆粒，其嗜堿性強，用亞甲藍(lán)染色時著色較深呈紫色常見于白喉棒狀桿菌，位于菌體兩端，故又稱極體(polarbody)，有助于鑒定。3.胞質(zhì)顆粒核質(zhì)由單一密閉環(huán)狀DNA分子反復(fù)回旋卷曲盤繞組成松散網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。細(xì)菌是原核細(xì)胞，不具有成形的核。細(xì)菌的遺傳物質(zhì)稱為核質(zhì)或擬核，無核膜、核仁和有絲分裂器。功能與真核細(xì)胞的染色體相似——決定細(xì)菌各種遺傳性狀，與細(xì)菌的生長、繁殖、遺傳和變異密切相關(guān)。4.核質(zhì)（nuclearmaterial）球形、棒狀或啞鈴狀化學(xué)組成DNA，RNA和蛋白質(zhì)(一)莢膜的含義(二)莢膜的化學(xué)組成(三)莢膜的功能細(xì)菌的特殊結(jié)構(gòu)

一、莢膜（capsule）莢膜：某些細(xì)菌在其細(xì)胞壁外包繞一層粘液性物質(zhì)，其成分為多糖或蛋白質(zhì)的多聚體，用理化方法去除后并不影響細(xì)胞的生命活動。當(dāng)其厚度>=0.2μm，邊界明顯，光鏡下可見時，稱為莢膜（如肺炎球菌）。厚度<0.2μm者稱為微莢膜（如溶血性鏈球菌、傷寒桿菌和大腸桿菌）。肺炎鏈球菌莢膜莢膜(一)莢膜的含義成分是多糖或多肽?；瘜W(xué)成分因細(xì)菌種類不同而不同，如肺炎鏈球菌、腦膜炎球菌的莢膜為多糖，炭疽芽孢桿菌、鼠疫耶氏菌的莢膜為多肽，鏈球菌莢膜為透明質(zhì)酸。具有抗原性，用莢膜腫脹試驗將細(xì)菌定型。莢膜的形成與環(huán)境條件有密切關(guān)系。一般在動物體內(nèi)或含營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基中易形成莢膜，在普通培養(yǎng)基上或連續(xù)傳代則易消失。莢膜對一般堿性染料親和力低，不易著色。普通染色——菌體周圍未著色的透明圈特殊染色（莢膜染色法）——染上與菌體不同的顏色。(二)莢膜的化學(xué)組成抗吞噬作用：抗宿主吞噬細(xì)胞的作用是莢膜的重要腦膜炎球菌毒力因子。機制：表面夾膜的親水性--負(fù)電荷黏附作用：莢膜多糖可使細(xì)菌彼此之間粘連；或粘附于組織細(xì)胞或無生命物體表面，形成生物被膜，是引起感染的重要因素?？褂泻ξ镔|(zhì)的損傷作用：莢膜處于細(xì)胞的最外層，有保護(hù)菌體避免和減少受有害物質(zhì)的損傷作用。如：抗菌抗體、溶菌酶、補體、抗菌藥的作用。與細(xì)菌的致病力有密切關(guān)系?？乖裕鸿b別細(xì)菌和進(jìn)行細(xì)菌的分型儲存營養(yǎng)，堆積代謝廢物。微莢膜與莢膜具有相同的功能(三)莢膜的功能——與細(xì)菌的致病性有關(guān)（一）鞭毛的含義（二）有鞭毛細(xì)菌的分類（三）鞭毛的功能二、鞭毛（flagellum）（一）鞭毛的含義許多