第一章细菌的形态与结构

1、东北农业大学 第一篇第一篇 细菌学细菌学 细菌（细菌（bacteriumbacterium）：是属原核生物界的一种）：是属原核生物界的一种单细胞微生物单细胞微生物. . 广义细菌：广义细菌： 包括细菌、放线菌、支原体、衣包括细菌、放线菌、支原体、衣 原体、立克次体、螺旋体原体、立克次体、螺旋体 狭义细菌：狭义细菌： 专指其中数量最大、种类最多、专指其中数量最大、种类最多、 具有典型代表性的细菌具有典型代表性的细菌 一、细菌的形态与大小一、细菌的形态与大小二、细菌的结构二、细菌的结构三、细菌形态学检查三、细菌形态学检查第一章第一章 细菌的形态与结构细菌的形态与结构细菌形态：球状、杆状、螺旋状。细

2、菌形态：球状、杆状、螺旋状。一、细菌形态与大小一、细菌形态与大小细菌球菌（细菌球菌（coccus）形态）形态根据分裂方向及相互间连接根据分裂方向及相互间连接方式又分为方式又分为单球菌、双球菌、单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球链球菌、四联球菌、八叠球菌、葡萄球菌等。菌、葡萄球菌等。是分类的是分类的一个依据。一个依据。 肺炎球菌肺炎球菌 链球菌链球菌病原性球菌，又称化脓性球菌，主要引起化脓性炎症病原性球菌，又称化脓性球菌，主要引起化脓性炎症细菌杆菌（细菌杆菌（bacillus）形态）形态铜绿假单胞菌（绿脓杆菌）铜绿假单胞菌（绿脓杆菌） 蜡状芽孢杆菌蜡状芽孢杆菌细菌杆菌（细菌杆菌（bacil

3、lus）形态）形态 梭状芽孢杆菌梭状芽孢杆菌破伤风梭菌破伤风梭菌多种形态的杆菌细菌螺旋菌（细菌螺旋菌（spirilla）形态）形态弧菌（弧菌（vibrio)：螺旋周数不足一圈细菌螺旋周数不足一圈细菌螺菌（螺菌（spirillum)：26圈小型、坚硬的螺旋状细菌圈小型、坚硬的螺旋状细菌螺旋体（螺旋体（spirochaeta)：螺旋周数超：螺旋周数超6周，体长柔软周，体长柔软弧菌鞭毛偏端生，螺菌鞭毛两端生弧菌鞭毛偏端生，螺菌鞭毛两端生细菌螺旋菌（细菌螺旋菌（spirilla）形态）形态梅毒密螺旋体梅毒密螺旋体 霍乱弧菌霍乱弧菌迂回螺菌迂回螺菌细菌异常形态细菌异常形态环境条件变化：环境条件变化：培养

4、时间过长，细胞衰老、营养缺乏、代谢物培养时间过长，细胞衰老、营养缺乏、代谢物积累等物理化学因子刺激，阻碍细胞正常发育等积累等物理化学因子刺激，阻碍细胞正常发育等可造成可造成细胞异常形态细胞异常形态产生。产生。细菌细胞构造模式图细菌细胞构造模式图二、细菌的结构二、细菌的结构基本结构：基本结构：CW、CM 、CP 、核质、核质特殊结构：鞭毛、菌毛、芽孢、荚膜等特殊结构：鞭毛、菌毛、芽孢、荚膜等1.细胞壁（细胞壁（cell wall）：）： 作用：作用：1）维持外形，提高机械强度）维持外形，提高机械强度 2）屏障作用，防止药物渗入）屏障作用，防止药物渗入3）抗原性、对抗生素和噬菌体的敏感性）抗原性、

5、对抗生素和噬菌体的敏感性4）致病作用）致病作用革兰氏染色与革兰氏染色与CW细菌细胞结构细菌细胞结构CW丹麦医生丹麦医生C.Gram（革兰）于（革兰）于1884年年发明的一种鉴别不同类型细菌的发明的一种鉴别不同类型细菌的染色方法。染色方法。细菌细胞结构细菌细胞结构CW革兰氏染色与革兰氏染色与CW1、初染：初染：碱性染料结晶紫初染碱性染料结晶紫初染2、媒染：媒染：加碘液。提高染料和细胞间的相互作用加碘液。提高染料和细胞间的相互作用 使二者结合得更牢固。使二者结合得更牢固。3、脱色：脱色：酒精或丙酮。脱色后将结晶紫保留在酒精或丙酮。脱色后将结晶紫保留在细胞内的为革兰氏阳性细菌，而阴性细菌的结晶紫细胞

6、内的为革兰氏阳性细菌，而阴性细菌的结晶紫被洗掉，细胞呈无色。被洗掉，细胞呈无色。4、复染：复染：用一种与结晶紫具有不同颜色的碱性染料对用一种与结晶紫具有不同颜色的碱性染料对涂片进行复染。沙黄使原来无色的革兰氏阴性细菌最后涂片进行复染。沙黄使原来无色的革兰氏阴性细菌最后呈现桃红到呈现桃红到红色红色，而革兰氏阳性细菌继续保持深，而革兰氏阳性细菌继续保持深紫色紫色 细胞壁( Cell Wall)用革兰染色法可将细菌分为两大类，即革兰用革兰染色法可将细菌分为两大类，即革兰阳性菌和革兰阴性菌阳性菌和革兰阴性菌 肽聚糖肽聚糖（peptidoglycanpeptidoglycan） 革兰阳性菌革兰阳性菌 聚

7、糖骨架、四肽侧链聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥、五肽交联桥 三维立体结构，坚固三维立体结构，坚固 15155050层层革兰阴性菌革兰阴性菌 聚糖骨架、四肽侧链聚糖骨架、四肽侧链 二维平面结构，疏松二维平面结构，疏松 1 12 2层层N-乙酰葡糖胺N-乙酰胞壁酸1，4糖苷键共有组分溶菌酶作用位点青霉素作用位点特殊组分革兰阳性菌革兰阳性菌磷壁酸磷壁酸(teichoic acid) 磷壁醛酸磷壁醛酸特殊蛋白：特殊蛋白： A蛋白、蛋白、M蛋白蛋白Wall teichoic acid(LTA)革兰阴性菌外膜（outer membrane）脂蛋白脂质双层脂多糖LPS脂多糖（lipopolysacchari

8、de，LPS） （1）脂质脂质A（lipid A） 为一种糖磷脂，由为一种糖磷脂，由D-氨基葡萄糖双糖组氨基葡萄糖双糖组成的基本骨架，不同细菌骨架一致。成的基本骨架，不同细菌骨架一致。内毒素毒性与生物学活性成分内毒素毒性与生物学活性成分 无种属特异性无种属特异性（2）核心多糖（核心多糖（core polysaccharide）位于脂质位于脂质A的外层的外层有属特异性，同一属细菌相同有属特异性，同一属细菌相同 （3）特异多糖（特异多糖（specific polysaccharide）最外层，由数个至数十个低聚糖（最外层，由数个至数十个低聚糖（35个个单糖）重复单位所构成的多糖链。单糖）重复单位所

9、构成的多糖链。是革兰阴性菌的菌体抗原（是革兰阴性菌的菌体抗原（O抗原），抗原），具具有种特异性有种特异性 缺失，细菌变为粗糙型缺失，细菌变为粗糙型脂质双层脂质双层： 类似于细胞膜结构，双层内镶嵌着多种蛋白质称为外膜蛋白类似于细胞膜结构，双层内镶嵌着多种蛋白质称为外膜蛋白 外膜蛋白外膜蛋白脂蛋白（脂蛋白（lipoprotein）共价键使外膜层牢固连接在肽聚糖内壁层。共价键使外膜层牢固连接在肽聚糖内壁层。孔蛋白：孔蛋白：36000蛋白亚基构成的三聚体，中间蛋白亚基构成的三聚体，中间1nm孔，控制抗生素进出。孔，控制抗生素进出。已知非特异孔蛋白（任何亲水分子进出）和特异孔蛋白（几种特异物质已知非特异

10、孔蛋白（任何亲水分子进出）和特异孔蛋白（几种特异物质进出）进出）细菌细胞结构细菌细胞结构 G CW细菌细胞结构细菌细胞结构 G CW孔蛋白（孔蛋白（porins）对进入外膜层的物质进行选择。对进入外膜层的物质进行选择。脂蛋白脂蛋白周质空间周质空间外膜和外膜和CM之间，之间，1215nm厚，胶状。厚，胶状。细菌细胞结构细菌细胞结构 G CW周质空间周质空间含许多含许多周质蛋白周质蛋白如：如：水解酶、水解酶、合成酶、运送合成酶、运送物质的结合蛋物质的结合蛋白、受体蛋白白、受体蛋白（与细胞趋化（与细胞趋化性有关）。性有关）。革兰阳性菌革兰阴性菌G+ 菌与G- 菌细胞壁的比较细胞壁 革兰阳性菌革兰阴性

11、菌 强度 较坚韧 较疏松 厚度 20-80nm 10-15nm肽聚糖层数可多达50层 1-2层肽聚糖含量50%-80% 5%-20% 磷壁酸 有 无 外膜 无 有G+ 菌与G- 菌的差别及与细胞壁的关系项目项目 革兰阳性菌革兰阳性菌 革兰阴性菌革兰阴性菌 细胞壁的关系细胞壁的关系染色性染色性紫色紫色 红色红色 细胞壁对酒精的通透性细胞壁对酒精的通透性抗原性抗原性 主要为磷壁酸主要为磷壁酸主要为外膜主要为外膜 细胞壁的化学组成不同细胞壁的化学组成不同毒性毒性 无内毒素无内毒素 有内毒素有内毒素 内毒素为阴性菌细胞壁成分内毒素为阴性菌细胞壁成分对青霉素的作用对青霉素的作用有效有效 无效无效 作用部

12、位为肽聚糖作用部位为肽聚糖 五肽交联桥五肽交联桥对溶菌酶的作用对溶菌酶的作用有效有效 无效无效 作用部位为肽聚糖作用部位为肽聚糖 聚糖骨架聚糖骨架细菌细胞结构细菌细胞结构 特殊细菌特殊细菌CW某些某些G的的分枝杆菌分枝杆菌和和诺卡氏菌：诺卡氏菌：细胞壁含有大量细胞壁含有大量霉菌酸霉菌酸（Mycolic acid一种一种枝链羟基脂质枝链羟基脂质） 与感染能力有关；与感染能力有关； 简单染色很难使其着色简单染色很难使其着色 抗酸性染色抗酸性染色 ：1）细胞与）细胞与碱性复红碱性复红和和苯酚苯酚的混合液一起的混合液一起加热加热； 2） 酸性酒精脱色；酸性酒精脱色； 3）美蓝复染；）美蓝复染；阳性为红

13、色，阴性为蓝色阳性为红色，阴性为蓝色细菌细胞结构细菌细胞结构 特殊细菌特殊细菌CW用抗酸性染色对宿主体内的用抗酸性染色对宿主体内的麻风麻风及及结核结核分枝杆菌病原体进行检测分枝杆菌病原体进行检测2.细胞壁缺陷菌（L型菌） 细菌细胞壁的肽聚糖结构受到理化或生物因素的直接破坏或合成被抑制，这种细胞壁受损的细菌在高渗环境下仍可存活者称为细菌细胞壁缺陷型。 形成条件：溶菌酶、青霉素、胆汁、溶葡萄球菌素、抗体、补体等形成条件：溶菌酶、青霉素、胆汁、溶葡萄球菌素、抗体、补体等 与医学的关系： 致病性，常引起慢性和反复发作的感染, 常规细菌检查阴性常规细菌检查阴性大肠杆菌、变形杆菌、葡萄球菌、链球菌、分枝杆

14、菌和霍乱弧菌等大肠杆菌、变形杆菌、葡萄球菌、链球菌、分枝杆菌和霍乱弧菌等20多种细菌中均有发现，被认为可能与针对细胞壁的抗菌治疗有关。多种细菌中均有发现，被认为可能与针对细胞壁的抗菌治疗有关。生物学特性：形态大小不一，多形性、革兰阴性、高渗培养、生长缓慢、荷包蛋样菌落、可回复 3.细胞膜（cell membrane） 或称胞质膜（cytoplasmic membrane），细胞壁内侧，包绕细胞质结构：磷脂、蛋白质结构：磷脂、蛋白质 不含胆固醇不含胆固醇功能功能: 物质转运物质转运; 呼吸作用呼吸作用 合成作用合成作用; 参与细菌分裂参与细菌分裂中介体（mesosome）是部分细胞膜内陷、折叠、

15、卷曲形成的囊状物，多见于革兰阳性细菌功能：与分裂有关；类似真核细胞线粒体。 4.细胞质（cytoplasm）细胞膜包裹的溶胶状物质，或称原生质（protoplasm），由水、蛋白质、脂类、核酸及少量糖和无机盐组成，其中含有许多重要结构。核糖体（ribosome）RNA和蛋白质 沉降系数 70s 50s+30s（真核80s 60s+40s） 链霉素链霉素红霉素质粒（plasmid）:细菌染色体外的双链环状DNA,带有遗传信息，能自我复制,控制细菌某些特定的遗传性状 2）胞质颗粒（cytoplasmic granule） 功能功能：细菌储存营养物质。如：白喉杆菌：细菌储存营养物质。如：白喉杆菌 的

16、异染颗粒，成分为的异染颗粒，成分为RNA，多偏磷，多偏磷 酸盐酸盐 。核质（nuclear material）原核细胞，不具成形的核。遗传物质称为核质或拟核（nucleoid），无核膜、核仁和有丝分裂器；因其功能与真核细胞的染色体相似，决定细菌的遗传变异，亦称细菌的染色体（chromosome）一般为单倍体，是一个共价闭合环状双链DNA 分子大肠埃希菌核质分子量约310 9Dal ，长度1.1mm，4.710 6 碱基，约30005000个基因 核质（nuclear material）1.荚膜（capsule） 某些细菌细胞壁外包绕一某些细菌细胞壁外包绕一层粘液样物质；层粘液样物质；普通染色普

17、通染色不易着色，光镜下可见透不易着色，光镜下可见透明环。明环。负染（墨汁）化学组成：化学组成： 多数细菌：多数细菌：多糖多糖 少数细菌：多肽（炭少数细菌：多肽（炭疽杆菌）、透明质酸（疽杆菌）、透明质酸（链球菌）链球菌）细菌的特殊结构荚膜的形成v营养丰富的培养基（含糖、血清）营养丰富的培养基（含糖、血清）v有荚膜菌形成粘液型（有荚膜菌形成粘液型（M）、）、光滑型光滑型（S）菌落菌落v失去荚膜后菌落变为粗糙型失去荚膜后菌落变为粗糙型（R）荚膜功能v抗吞噬作用：是病原菌的重要毒力因子v抗杀菌物质损伤：如溶酶体、补体v粘附作用：与致病性有关；形成生物膜2.鞭毛（flagellum） 伸出菌体外的细长而

18、弯曲的丝状物。伸出菌体外的细长而弯曲的丝状物。染色特性：鞭毛染色法染色特性：鞭毛染色法鞭毛种类结构从细胞膜长出，游离于胞外鞭毛功能v细菌的运动器官v某些细菌鞭毛与致病有关v鞭毛蛋白有抗原性：H抗原3.菌毛（pilus） 许多许多G菌和少数菌和少数G菌菌菌体表面存在着一种直菌体表面存在着一种直的比鞭毛更细、更短的的比鞭毛更细、更短的丝状物丝状物 与运动无关与运动无关菌毛的种类和功能普通菌毛 遍布细胞表面，每菌可达数百根，短而直，粘附结构,与宿主细胞表面特异性受体结合，与致病性密切相关。 性菌毛pilus（F菌毛）由F质粒编码 每菌14根，比普通菌毛长而粗，接合，毒力、耐药性等性状遗传物质的传递。

19、普通菌毛性菌毛F+F-F+F-F+F+F+F+ 4.芽胞（spore） 某 些某 些 革 兰阳性细菌在一定细菌在一定环境条件下，胞环境条件下，胞质脱水浓缩，在质脱水浓缩，在菌体内部形成一菌体内部形成一个圆形或卵圆形个圆形或卵圆形的小体，是细菌的小体，是细菌的休眠形式，称的休眠形式，称为芽胞。为芽胞。 芽胞杆菌属、梭菌属芽胞杆菌属、梭菌属 芽胞的形态芽胞的大小、形状、位置等随菌种而异，有重要的鉴别价值 芽胞特点v保存有细菌全部生命活性。保存有细菌全部生命活性。v是细菌的休眠状态，具有很强的抗高温、是细菌的休眠状态，具有很强的抗高温、抗干燥、抗化学消毒剂和抗射线能力。抗干燥、抗化学消毒剂和抗射线能力。v芽胞可发芽，形成新的菌体：一个细菌只芽胞可发芽，形成新的菌体：一个细菌只形成一个芽胞，一个芽胞发芽也只生成一形成一个芽胞，一个芽胞发芽