細菌的形態(tài)與結構

關于細菌的形態(tài)與結構

細菌（bacterium）是屬原核生物界（prokaryotae）的一種單細胞微生物，有廣義和狹義兩種范疇。廣義上泛指各類原核細胞型微生物，包括細菌、放線菌、支原體、衣原體、立克次體和螺旋體。狹義上則專指其中數(shù)量最大、種類最多、具有典型代表性的細菌，是本章討論的對象。它們形態(tài)微小，結構簡單，具有細胞壁和原始核質，無核仁和核膜，除核糖體外無其他細胞器。第2頁,共55頁，2024年2月25日，星期天一 細菌的大小與形態(tài)

第3頁,共55頁，2024年2月25日，星期天1、細菌的大小

一般以微米（μm）為測量單位。觀察細菌最常用的儀器是光學顯微鏡。在不同種類的細菌大小不一，同一種細菌也因菌齡和環(huán)境因素的影響而有差異。第4頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

2、細菌的形態(tài)

細菌按其外形，主要有以下三大類：球菌(coccus)桿菌(bacillus)螺形菌(spiralbacterium)第5頁,共55頁，2024年2月25日，星期天（一）球菌

多數(shù)球菌直徑在１μm左右，外觀呈圓球形或近似球形。由于繁殖時細菌分裂平面不同和分裂后菌體之間相互粘附程度不一，可形成不同的排列方式，這對一些球菌的鑒別頗有意義。1.雙球菌(diplococcus)如腦膜炎奈瑟菌、肺炎鏈球菌。2.鏈球菌(streptococcus)如乙型溶血型鏈球菌。3.葡萄球菌(staphylococcus)如金黃色葡萄球菌。4.四聯(lián)球菌(tetrad)如四聯(lián)加夫基菌。5.八疊球菌（sarcina）如藤黃八疊球菌。第6頁,共55頁，2024年2月25日，星期天第7頁,共55頁，2024年2月25日，星期天（二）桿菌

不同桿菌（bacillus）的大小、長短、粗細很不一致。大的桿菌如炭疽芽孢桿菌長３～10μm，中等的如大腸埃希菌長2～3μm，小的如布魯菌長僅０.６～１.５um。第8頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

桿菌形態(tài)多數(shù)呈直桿狀，也有的菌體稍彎；多數(shù)呈分散存在，也有的呈鏈狀排列，稱為鏈桿菌（streptobacillus）；菌體兩端大多呈鈍圓形，少數(shù)兩端平齊（如炭疽芽孢桿菌）或兩端尖細（如梭桿菌）。有的桿菌末端膨大成棒狀，稱為棒狀桿菌（corynebacterium）；有的菌體短小，近似橢圓形，稱為球桿菌（coccobacillus）；有的常呈分枝生長趨勢，稱為分枝桿菌（mycobacterium）；有的末端常呈分叉狀，稱為雙歧桿菌（bifidobacterium）。

第9頁,共55頁，2024年2月25日，星期天（三）螺形菌

螺形菌（spiralbacterium）菌體彎曲，有的菌體長2-3um，只有一個彎曲，呈弧形或逗點狀稱為弧菌（vibrio），如霍亂弧菌；有的菌體長3-6um，有數(shù)個彎曲稱為螺菌（spirillum），如鼠咬熱螺菌；也有的菌體細長彎曲呈弧形或螺旋形，稱為螺桿菌（helicobacterium），如幽門螺桿菌。第10頁,共55頁，2024年2月25日，星期天二 細菌的結構第11頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

細菌雖小，仍具有一定的細胞結構和功能。細胞壁、細胞膜、細胞質和核質等各種細菌都有，是細菌的基本結構；莢膜、鞭毛、菌毛、芽孢僅某些細菌具有，為其特殊結構。第12頁,共55頁，2024年2月25日，星期天細菌的基本結構細菌的基本結構包括：細胞壁（cellwall）細胞膜（cellmembrane）細胞質（cytoplasm）核質（nuclearmaterial）第13頁,共55頁，2024年2月25日，星期天細胞壁的功能

1、維持菌體固有的形態(tài)，2、保護細菌抵抗低滲環(huán)境。3、參與菌體內外的物質交換。4、菌體表面帶有多種抗原表位，可以誘發(fā)機體的免疫應答。5、與細菌致病性有關。如LPS。第14頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

一細胞壁

細胞壁（cellwall）位于菌細胞的最外層，包繞在細胞膜的周圍，是一種膜狀結構，組成較復雜，并隨不同細菌而異。用革蘭染色法可將細菌分為兩大類，即革蘭陽性菌（G+菌）和革蘭陰性菌G-菌）。兩類細菌細胞壁的共有組分為肽聚糖，但各自有其特性組分。第15頁,共55頁，2024年2月25日，星期天（一） 肽聚糖（peptidoglycan）

肽聚糖是一類復雜的多聚體，是細菌細胞壁中的主要成分，為原核細胞所特有，又稱為黏肽（mucopeptide）。第16頁,共55頁，2024年2月25日，星期天1、G+菌的肽聚糖組成

聚糖骨架四肽側鏈五肽交聯(lián)橋

形成堅韌的三維立體結構第17頁,共55頁，2024年2月25日，星期天2、G－菌的肽聚糖組成聚糖骨架四肽側鏈

形成疏松的二維平面結構第18頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

（二）革蘭陽性菌細胞壁特殊組分

革蘭陽性菌的細胞壁較厚（20~80nm），除含有15~50層肽聚糖結構外，大多數(shù)尚含由大量的磷壁酸（teichoicacid），約占細胞壁干重的50%。磷壁酸是由核糖醇（ribitol）或甘油殘基經(jīng)磷酸二酯鍵互相連接而成的多聚物。第19頁,共55頁，2024年2月25日，星期天磷壁酸按其結合部位不同分為：壁磷壁酸（wallteichoicacid）它的一端通過磷脂與肽聚糖上的胞壁酸共價結合，另一端伸出細胞壁游離于外。膜磷壁酸（membraneteichoicacid）,或稱脂磷壁酸（lipoteichoicacid

,LTA），一端與細胞膜外層上的糖脂共價結合，另一端穿越肽聚糖層伸出細胞壁表面呈游離狀態(tài)。第20頁,共55頁，2024年2月25日，星期天第21頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

（三）革蘭陰性細胞壁特殊組分

革蘭陰性細胞壁較?。?0~15nm），但結構較復雜。除含由1~3層的肽聚糖結構外，尚有其特殊組分外膜（outermembrane）,約占細胞壁干重的80%。第22頁,共55頁，2024年2月25日，星期天外膜由脂蛋白脂質雙層脂多糖三部分組成。第23頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

β-內酰胺抗生素是指其結構中含有β-內酰胺環(huán)的一類抗生素，包括青霉素類和頭孢菌素類，由于其抑制細胞壁肽聚糖的合成而達到殺菌作用。細菌產(chǎn)生的β-內酰胺酶（β-lactamase,BLA）可以特異性地打開藥物分子結構中的β-內酰胺環(huán)，使其完全失去活性。一般是革蘭陽性菌的BLA為胞外酶，革蘭陰性菌的BLA位于周漿間隙內，BLA的產(chǎn)生可以由細菌染色體編碼，也可以由質粒編碼。近年來，在克雷伯菌、大腸埃希菌、腸桿菌等革蘭陰性菌中又出現(xiàn)新的BLA突變體，擴大了原來的底物譜，可以水解青霉素類和一、二、三代頭孢菌素和單環(huán)類抗生素（氨曲南），稱其為超廣譜β-內酰胺酶（extendedspectrumβ-lactamase,ESBL）。β-內酰胺酶介導的耐藥性是細菌耐藥機制研究的重要內容，也是抗生素不斷改造的理論基礎。第24頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

革蘭陽性菌與陰性菌細胞壁結構比較第25頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

細菌細胞壁的肽聚糖結構受到理化或生物因素的直接破壞或合成被抑制后，這種細胞壁受損的細菌一般在普通環(huán)境中不能耐受菌體內的高滲透壓而將會脹裂死亡。但在高滲環(huán)境下，它們仍可存活。這種細胞壁受損的細菌能夠生長和分裂稱為細菌細胞壁缺陷型或L型（bacterialLform）。(四)細菌細胞壁缺陷型（細菌L型）第26頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

細胞膜或稱胞質膜（cytoplasmicmembrane）,位于細胞壁內側，緊包著細胞質。其功能也與真核細胞者類似，主要有物質轉運、生物合成、分泌和呼吸等作用。

二、細胞膜（cellmembrane）第27頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

細胞膜包裹的溶膠狀物質為細胞質（cytoplasm）或稱原生質（protoplasm）,由水、蛋白質、脂類、核酸及少量糖和無機鹽組成，其中含有許多重要結構。三、細胞質（cytoplasm）第28頁,共55頁，2024年2月25日，星期天1、核糖體（ribosome）

核糖體是細菌合成蛋白質的場所，化學組成是RNA和蛋白質。第29頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

質粒是染色體外的遺傳物質，存在于細胞質中。為閉合環(huán)狀的雙鏈DNA，帶有遺傳物質，控制細菌某些特定的遺傳性狀。質粒能獨立自行復制，隨細菌分裂轉移到子代細胞中。質粒不是細菌生長所必不可少的，失去質粒的細菌仍能正常存活。質粒除決定該菌自身的某些性狀外，還可以通過接合或轉導作用等將有關性狀傳遞給另一細菌。F質粒至育性質粒決定細菌性菌毛生成R質粒耐藥性質粒決定細菌耐藥性形成2、質粒（plasmid）第30頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

細菌細胞質中含有多種顆粒，大多為貯藏的營養(yǎng)物質，包括糖原、淀粉等多糖、脂類、磷酸鹽等。胞質顆粒中有一種主要成分是RNA和多偏磷酸鹽（polymetaphosphate）的顆粒，其嗜堿性強，用亞甲蘭染色時著色較深呈紫色，稱為異染顆粒（metachromaticgranule）。異染顆粒常見于白喉棒狀桿菌，位于菌體兩端，有助于鑒定。3、胞質顆粒第31頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

細菌是原核細胞，不具成形的核。細菌的遺傳物質稱為核質（nuclearmaterial）或擬核（nucleiod），集中于細胞質的某一區(qū)域，多在菌體中央，具有細胞核的功能，是細菌遺傳變異的物質基礎。四、核質第32頁,共55頁，2024年2月25日，星期天細菌的特殊結構莢膜（capsule）鞭毛（flagellum）菌毛（pilusorfimbriae）芽孢(spore)第33頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

某些細菌在細胞壁外包繞一層黏液性物質。凡黏液性物質牢固地與細胞壁結合，厚度≥0.2um，邊界明顯者稱為莢膜（capsule）。一、莢膜第34頁,共55頁，2024年2月25日，星期天1、莢膜的化學組成

大多數(shù)細菌的莢膜是多糖，少數(shù)菌的莢膜為多肽。莢膜對一般堿性染料親和力低，不易著色，普通染色只能見到菌體周圍有未著色的透明圈。用特殊染色法可將莢膜染成與菌體不同的顏色。第35頁,共55頁，2024年2月25日，星期天2、莢膜的功能

抗吞噬作用具有免疫原性，用于細菌鑒別和分型抗干燥第36頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

見于所有的弧菌和螺菌，約半數(shù)的桿菌和個別球菌，在菌體上附有細長并呈波狀彎曲的絲狀物，少僅1～2根，多者達數(shù)百。這些絲狀物稱為鞭毛（flagellum），是細菌的運動器官。鞭毛長達12-30nm，需用電子顯微鏡觀察，或經(jīng)特殊染色法使鞭毛增粗后才能在普通光學顯微鏡下看到。

二、鞭毛第37頁,共55頁，2024年2月25日，星期天第38頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

根據(jù)鞭毛的數(shù)量和部位，可將鞭毛菌分成四類：單毛菌，如霍亂弧菌雙毛菌，如空腸彎曲菌叢毛菌，如銅綠假單胞菌周毛菌，如傷寒沙門菌。第39頁,共55頁，2024年2月25日，星期天（1）是細菌的動力器官。（2）有些細菌的鞭毛與致病性有關。（3）根據(jù)鞭毛菌的動力和鞭毛的抗原性，可用于鑒定細菌和進行細菌分類。

2、鞭毛的功能第40頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

許多革蘭陰性菌和少數(shù)革蘭陽性菌菌體表面存在著一種比鞭毛更細、更短而直硬的絲狀物，與細菌的運動無關，稱為菌毛（pilusorfimbriae）。菌毛蛋白具有抗原性，其編碼基因位于細菌的染色體或質粒上。菌毛在普通光學顯微鏡下看不到，必須用電子顯微鏡觀察。

三、菌毛第41頁,共55頁，2024年2月25日，星期天第42頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

短而直。遍布菌細胞表面，每菌可達數(shù)百根。這類菌毛是細菌的黏附結構，能與宿主表面的特異性受體結合，是細菌感染的第一步。因此，菌毛和細菌的致病性密切相關。

1.普通菌毛（ordinarypilus）第43頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

僅見于少數(shù)革蘭陰性菌。數(shù)量少。一個菌只有1～4根。比普通菌毛長而粗，中空呈管狀。通常把有性菌毛的細菌稱為雄性菌或F+菌，無性菌毛的細菌稱為雌性菌或F-菌。當F+菌與F-菌相遇時，F(xiàn)+菌的性菌毛與F-菌相應的性菌毛受體（如OmpA）結合,F+菌體內的質粒和染色體DNA可通過中空的性菌毛進入F—菌體內，這個過程稱為接合(conjugation)。細菌的毒力、耐藥性等性狀可通過此方式傳遞。2.性菌毛（sexpilus）第44頁,共55頁，2024年2月25日，星期天第45頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

某些細菌在一定的環(huán)境條件下，能在菌體內形成一個圓形或橢圓形小體，是細胞的休眠形式，稱為芽孢(spore)，產(chǎn)生芽孢的細菌都是革蘭陽性菌，重要的有芽孢桿菌屬（炭疽芽孢桿菌屬）和梭菌屬（破傷風梭菌屬）。四、芽孢第46頁,共55頁，2024年2月25日，星期天第47頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

芽孢形成條件因菌種而異。如炭疽芽孢桿菌在有氧條件下形成，而破傷風梭菌則相反。營養(yǎng)缺乏尤其是C、N、P元素不足時，細菌生長繁殖減速、啟動芽孢形成基因；芽孢帶有完整的核質、酶系統(tǒng)和合成菌體組分的結構能保存細菌的全部生命必須物質。芽孢形成后，菌體即成空殼，有些芽孢可從菌體脫落游離。芽孢形成后，若由于機械力、干燥、熱、pH改變等刺激作用，破壞其芽孢殼，并供給水分和營養(yǎng)，芽孢可發(fā)芽，形成新的菌體。1．芽孢的形成和發(fā)芽第48頁,共55頁，2024年2月25日，星期天芽孢的大小、形狀、位置等隨菌種而異，有重要的鑒別價值芽孢對理化因素的抵抗力強大，常作為判斷滅菌效果的指標

2、芽孢的生物學意義第49頁,共55頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié) 細菌形態(tài)與結構檢查法第50頁,共55頁，2024年2月25日，星期天細菌形體微小，肉眼不能直接看到，必須藉助顯微鏡放大后才能觀察。普通光學顯微鏡（lightmicroscope，LM）電子顯微鏡（electronmicroscope，EM）暗視野顯微鏡（darkfieldmicroscope