细菌形态与结构课件

1、细菌形态与结构（优选）细菌形态与结构一、细菌细胞的形态及排列状态二、细菌的大小第一节 细菌的形态和大小一、细菌细胞的形态细菌按其外形，主要有球菌杆菌螺旋状菌Bacterial shape examined microscopically 菌体呈球形或近似球形,以典型的二分裂殖方式繁殖,分裂后产生的新细胞常保持一定的空间排列方式.根据细胞分裂的方向及分裂后的各子细胞的空间排列状态不同,可将球菌分为以下几种:单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌、葡萄球菌等。 （一）球菌(coccus)及其排列状态1. 单球菌：细胞分裂沿一个平面进行，新个体分散而单独存在.如尿素微球菌(Micrococcus

2、 ureae)2. 双球菌：细胞沿一个平面分裂，新个体成对排列. 如肺炎双球菌 (Diplococcus pneumoniae)3. 链球菌：细胞沿一个平面进行分裂，新个体不但可保持成对的样子，并可连成链状.如：乳链球菌 （Streptococcus lactis）无乳链球菌（Streptococcus agalactiae)溶血链球菌 （ Streptococcus hemolyticus)4. 四联球菌：细胞分裂是沿两个相垂直的平面进行，分裂后每四个细胞特征性地连在一起，呈田字形. 如四联微球菌 （Micrococcus tetragenus）5. 八叠球菌：细胞按三个互相垂直的平面进行分

3、裂后，每八个球菌特征性地连在一起成立方体形. 如藤黄八叠球菌 （Sarcina ureae)6. 葡萄球菌：细胞无定向分裂，多个新个体形成一个不规则的群体，犹如一串葡萄。 如： 金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus)白色葡萄球菌（Staphylcoccus albus)（二）杆菌(bacillus)及其排列状态杆菌是细菌中种类最多的类型,因菌种不同,菌体细胞的长短、粗细等都有所差异。杆菌的形态：短杆状、长杆状、棒杆状、梭状杆状、月亮状、竹节状等；按杆菌细胞繁殖后的排列方式则有链状、栅状、“八”字状等。短杆菌长杆菌梭状芽孢杆菌杆菌(bacillus)：分裂后排列方式不同双杆

4、菌链杆菌杆菌(bacillus):大小及排列方式不同炭疽杆菌 3-10 m大肠杆菌 2-3 m（三）螺旋菌(spirilla)螺旋状的细菌称为螺旋菌。根据其弯曲情况分为：弧菌（vibrio)：螺旋不满一圈，菌体呈弧形或逗号形 例：霍乱弧菌、逗号弧菌螺旋菌(spirillum)：螺旋满26环，螺旋状 例：干酪螺菌 螺旋体(spirochaeta)：旋转周数在6环以上，菌体柔软。 例：梅毒密螺旋体补：影响细菌形态的 因素 培养时间、培养温度、培养基成分、浓度、pH值 细菌在适宜条件下培养，在对数繁殖期的菌形比较典型和一致。不良环境或老龄期，会出现和正常形状不一样的个体，称为衰老型或退化型(invo

5、lution form)。重新处于正常的培养环境时，可恢复正常的形状。但也有些细菌，纵使在适宜的环境中生长，其形状也很不一致，这种现象称为多形性（pleomorphism)，如嗜血杆菌 (Hoemophilus)。细菌的衰老型和多型性 3-6%食盐鼠疫杆菌多形态性(衰残型)。 琼脂培基流感嗜血杆菌细菌的异常形态结核杆菌的正常形态结核杆菌的异常形态细菌特殊形态柄细菌、肾形菌、臂微菌、网格硫细菌、贝日阿托氏菌(丝状)、具有子实体的粘细菌等是特殊形态的细菌。菌落：单个细菌在适当的固体培养基表面或内部,经过一段时间培养后，生长繁殖出数量巨大的菌体，形成肉眼可见、有一定形态的群体。可用于细菌的分离、纯化

6、、计数和鉴定。平板培养细菌的群体形态菌苔:各“菌落”相互连接形成一片。二、细菌的大小(1)长度单位：细菌个体微小，要经染色后在光学显微镜下才能看见。微米(m)(2)表示： 球菌：直径 杆菌： 宽长 螺菌： 宽、长、螺距通常球菌直径：0.2 1.5 m， 杆菌:长1 5 m, 宽0.5 1 m。例如：E.coli：平均长度：2 m ； 宽度0.5m 1500个大肠杆菌头尾相接等于3mm; 109个大肠杆菌重1 mg.细菌大小举例 菌名 直径或宽长/ （ m m ）乳链球菌金黄色葡萄球菌大肠杆菌枯草芽孢杆菌霍乱弧菌 0.5 1 0.8 1 0.5 (1 3)(0.8 1.2) ( 1.23)(0.

7、2 0.6) (1 3)第二节、细菌的构造基本结构包括：细胞壁、细胞膜、细胞质、拟核特殊结构包括： 荚膜、鞭毛、纤毛、芽孢。 细胞壁细胞膜细胞质气泡间体质粒核体核蛋白体内含物细菌结构模式图细菌细胞结构 （一）细菌细胞的基本结构1、细胞壁 细胞壁是位于菌体的最外层，一层无色透明，坚韧而有弹性的膜状结构。细胞壁约占细胞干重的10%25%。（1）细胞壁的功能保护细胞免受外力损伤,维持菌体外形协助鞭毛运动与胞膜一起完成细胞内外物质交换为正常细胞分裂所必需与细菌的抗原性,致病性和对噬菌体的敏感性密切相关（2）细胞壁的化学组成与结构革兰染色法细胞壁化学组成与结构革兰染色的机理青霉素的作用失去细胞壁的细菌

8、革兰染色法是细菌细胞的复合染色法，由丹麦医生Hans Christian Gram于1884年创立。基本步骤： 涂片固定 结晶紫初染1min 碘液媒染1min95%乙醇脱色0.5min 番红复染1min 结果: 革兰阳性菌兰紫色； 革兰阴性菌红色。革兰染色法：阳性菌阴性菌革兰染色法细菌细胞壁的结构革兰阳性菌细胞壁：由肽聚糖和磷壁酸组成 壁磷壁酸肽聚糖膜磷壁酸阳性菌特有革兰阴性菌细胞壁外膜(外壁层）： 位于肽聚糖层的外部。 脂多糖 外膜蛋白 磷脂内壁层（周质间隙）：紧贴胞膜,仅由12层肽聚糖分子构成。微孔蛋白微孔蛋白脂蛋白磷脂微孔蛋白细菌细胞壁的化学组成：革兰阳性细菌与革兰阴性细菌细胞壁成分比较

9、 细胞壁的化学组成与结构革兰阳性革兰阴性厚度厚 15-80nm薄 10-15nm肽聚糖多 40%-95%少 10%-20%脂类少 1%-4%多 11%-22%磷壁酸有无外膜无有脂蛋白无有脂多糖无有细菌细胞壁的结构：细胞壁的基本骨架肽聚糖 肽聚糖：是由 N乙酰胞壁酸（NAM）和N乙酰葡糖胺（NAG）以及少数氨基酸短肽链组成的亚单位聚合而成的大分子复合体。肽聚糖单体：是由NAG 、 NAM 、肽尾、肽桥构成。 细胞壁的化学组成与结构细胞壁的基本骨架肽聚糖青霉素作用点溶菌酶作用点N-乙酰葡糖胺N-乙酰胞壁酸G+革兰阴性菌肽聚糖聚糖骨架、四肽侧链G- G+细胞壁构造（以葡萄球菌为代表）肽聚糖（粘肽）粘

10、肽的组成：a 由N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸通过-1,4糖苷键交联成骨架。溶菌酶可作用于-1,4糖苷键使之断裂。b 由L-丙氨酸，D-谷aa，L-赖aa，D-丙aa形成四肽侧链，均连结于胞壁酸c 由四肽侧链上第一条第3位L-赖aa与第二条第4位D-丙aa之间形成甘氨酸五肽。青霉素作用于第4和第5个甘aa之间这三者之间构成了十分坚韧的三维立体结构。磷壁酸：是G+菌特有成分，是一种核糖醇或甘油的多聚物，并带有一些氨基酸或糖。约30个或更多的磷壁酸分子组成长链，穿行于肽聚糖层中。 壁磷壁酸：长链的一端与肽聚糖上的胞壁酸以共 价链连接，另一端游离于细胞壁外，称 为壁磷壁酸。 膜磷壁酸：长链的一端与

11、细胞膜外层的糖脂以共 价键相连，另一端穿过肽聚糖层到达 细胞壁表面，叫膜磷壁酸，又叫 脂磷壁酸。壁磷壁酸(含量多，通过共价键与 肽聚糖分子结合,并延伸到肽聚糖分 子表面) 膜磷壁酸(与细菌细胞膜的脂类结合) 磷壁酸功能： a 是G+特有成份，是特异的表面抗原， 与血清分型有关。 b 与Mg2+结合，以维持细胞膜上一些酶 活性。 c 对宿主细胞具有粘附作用，是A群链球 菌毒力因子，或为噬菌体提供特异的 吸附受体。 G细胞壁构造（以大肠杆菌为代表）外胞壁（由外向内） 特异性多糖：也叫O特异性链，由3-5个低聚糖单位重 复构成的多糖链，是G菌体抗原也叫“O ”抗 脂多糖 原有种、型特异性。 核心多糖

12、：位于类脂A外层，由葡萄糖，半乳糖组成，与 类脂多共价联结，具有属特异性。 类脂A：是细胞内毒素的主要成分，能致使动物发热， 白C增多，直至休克死亡，G类脂A相似，无种属特异性。 外膜：磷脂双分子层，蛋白质穿插其中。（液态镶嵌膜型） 脂蛋白：交联外膜和内胞壁的肽聚糖层侧链多糖（有种型特异性）核心多糖（有属特异性）类 脂 A（无种属特异性，内毒素的主要毒性成分）脂多糖(lipopolysaccharid, LPS)功能：（1）能够吸附钙离子、镁离子等阳离子； （2）为噬菌体提供特异的吸附受体微孔蛋白脂蛋白分子筛作用与细菌黏附和特定物质摄取有关使肽聚糖与外膜层牢固连接 参与营养物质转运外膜蛋白（O

13、MP)内胞壁(也叫周质间隙): 比较薄，主要成分为粘肽。含有G特有AA， L-二氨基庚二酸。 主要骨架和交联方式与G+菌相似，肽侧链上的L-赖氨酸被L-二氨基庚二酸取代，且L-二氨基庚二酸与D -丙氨酸之间直接相连，中间没有甘氨酸五肽桥。G G肽聚糖的组成不同肽尾第三氨基酸不同G 赖氨酸G 二氨基庚二酸G，M都是1，4糖苷键连接肽桥G：5个甘氨酸G：肽键 革兰染色原理：第一步：结晶紫使菌体着上紫色第二步：碘和结晶紫形成大分子复合物，分子大，能被细胞壁阻留在细胞内。第三步：酒精脱色，细胞壁成分和构造不同，出现不同的反应。G+ 菌：细胞壁厚，肽聚糖含量高，交联度大，当乙醇脱色时，肽聚糖因脱水而孔径

14、缩小，故结晶紫-碘复合物被阻留在细胞内，细胞不能被酒精脱色，仍呈紫色。G菌：肽聚糖层薄，交联松散，乙醇脱色不能使其结构收缩，因其含脂量高,乙醇将脂溶解，缝隙加大，结晶紫-碘复合物溶出细胞壁，酒精将细胞脱色，细胞无色，沙黄复染后呈红色。青霉素的作用 作用于肽聚糖肽桥的联结，即抑制肽聚糖的合成，故仅对生长着的菌有效，主要是G+菌。波曲、毛发状的结构。109个大肠杆菌重1 mg.对于攀登者来说，失掉往昔的足迹并不可惜，迷失了继续前时的方向却很危险。菌名（三）螺旋菌(spirilla)2、鞭毛：某些细菌表面由细胞内生出的细长、沉湎于希望的人和守株待兔的樵夫没有什么两样。主要有：异染粒、聚羟丁酸、肝糖粒

15、、淀粉粒、脂肪粒、硫粒和液泡等等。生长迅速的细菌在核分裂之后细胞往往来不及分裂,所以细胞中常有24个核，而生长缓慢的细菌细胞中一般只有12个核，不在染色体复制时期一般是单倍体。每天多做一点，并坚持下去。菌体呈球形或近似球形,以典型的二分裂殖方式繁殖,分裂后产生的新细胞常保持一定的空间排列方式.特异性多糖：也叫O特异性链，由3-5个低聚糖单位重细菌细胞壁的缺陷型细菌L型：细菌自发或经诱导剂诱导下，细菌的细胞壁缺损或失去了细胞壁的细菌。菌体呈多形态型，能长久或短暂地进行分裂和繁殖，其菌落为“油煎蛋样”。（霉形体菌落也为油煎蛋样）通常将细胞壁缺陷的细菌，包括原生质体及原生质球统称为L形细菌。 原生质

16、体：G+菌用溶菌酶或抗生素处理后，完全除去细胞壁，剩下的由细胞膜包裹细胞质的球状菌体。它由人工方法形成，不能进行分裂和繁殖。 圆质体（原生质球）：G菌除去细菌壁中的肽聚糖成分，而仍然保留细胞壁的其他成分形成一个疏松的有“外套”的球状体。 细菌L型呈高度多形性，大小不一。着色不匀，无论其原为革兰阳性或阴性菌，形成L型大多染成革兰阴性。形态和染色性临床分离葡萄球菌L型葡萄球菌L型回复后细菌L型生长缓慢，营养要求高，必须用高渗的培养基。细菌L型在高渗的培养基上生长后形成三种类型的菌落。培养特性和菌落形态 丝状菌落 颗粒型菌落 油煎蛋样菌落（典型L型菌落）2、细胞膜 细胞膜是紧贴细胞壁内侧包围细胞质的

17、一层柔软、富有弹性的半透明薄膜。 蛋白质主要包括 磷脂 糖类 少量核酸细胞膜的化学组成细胞膜的结构1972年Singer和Nicolson提出的细胞膜液态镶嵌模型。 认为：膜是由球形蛋白与磷脂按照二维排列方式构成的流体镶嵌式，流动的脂类双分子层构成了膜的连续体，而蛋白质象孤岛一样无规则地漂流在磷脂类的海洋当中。细胞膜液态镶嵌模型细胞膜的功能细胞内外物质交换和运送。 在原核微生物中,参与生物氧化和能量产生。 与细胞壁及荚膜的合成有关。 是鞭毛着生的位点。 3、细胞质及其内含物细胞质：是在细胞膜内除拟核以外的细胞物质。细胞质是无色、透明、粘稠状物质。主要成分为水，蛋白质，核酸，脂类、少量糖和无机盐

18、。含有核糖体、质粒、间体及各种内含物。 细胞质功能：细胞质中含有丰富的酶系，是营养物质合成、转化、代谢的场所。核糖体： 是分散在细胞质中的颗粒状结构，由核糖体核酸（占60%）和蛋白质（占40%）组成。细菌的核糖体沉降系数为：70s，由50s大亚基和 30s 小亚基构成。功能：是细胞合成蛋白质的机构。5S rRNA, 16S rRNA, 23S rRNA。质粒：细菌染色体外的遗传物质，由共价闭合环状双链DNA分子组成分子量约为100 106 D或u.携带1100个基因, 一个菌细胞可有一至数个质粒。 质粒的特点：可自我复制，稳定遗传。对生存不是必要的。复制与染色体分开，但同步进行。不同质粒携带不

19、同遗传信息。无质粒细菌可通过接合、转化、转导等方式获得，不能自发产生。例：细菌抗药性因子、大肠杆菌的F因子。质粒应用:基因工程，体外重组.附加体间体：由细胞膜内褶形成的一种管状、层状或串状物，一般位于细胞分裂的部位或附近。间体间体的功能:参与隔膜形成与核分裂有关类线粒体功能（能量代谢）颗粒状内含物：细菌细胞质中含有各种颗粒状内含物，它们大多数为细胞贮藏物，颗粒状内含物的多少因细菌的种类、菌龄及培养条件不同而改变。 主要有：异染粒、聚羟丁酸、肝糖粒、淀粉粒、脂肪粒、硫粒和液泡等等。细胞质中的内含物细胞质中的内含物：气泡：由蛋白质膜构成的充满气体的泡状物。有些细菌细胞质中含有几个或多个气泡。气泡的

20、功能：调节细胞比重，以使其漂浮在合适的水层中。气泡吸收空气，空气中的氧气可供代谢需要。例：许多光合细菌和水生细菌、盐杆菌常含有气泡。3、拟核（或核质体、核区）拟核：由大型环状双链DNA纤丝不规则地折叠或缠绕而构成的无核膜、核仁的区域。 细菌DNA：长度：一般为：13mm例：大肠杆菌的DNA长约1mm。生长迅速的细菌在核分裂之后细胞往往来不及分裂,所以细胞中常有24个核，而生长缓慢的细菌细胞中一般只有12个核，不在染色体复制时期一般是单倍体。功能：负载遗传信息。 拟核 (二)、 特殊结构荚膜S层鞭毛菌毛芽孢（二）细菌细胞的特殊结构1、荚膜：某些细菌在其生活过程中可在细胞壁外周产生一层包围整个菌体

21、、边界清楚的黏液样物质。 根据荚膜的形状和厚度的不同，将荚膜分为四类：荚膜或大荚膜：黏液状物质具有一定外形，相对稳定地附着在细胞壁外，厚度：0.2m。微荚膜：黏液状物质较薄，厚度：0.2m ， 与细胞表面牢固结合。黏液层：黏液物质没有明显的边缘，比荚膜松散,可向周围环境中扩散,易于菌体脱离。糖萼：有些细菌具有介于荚膜和黏液层两者之间的结构。菌胶团： 多个细菌的荚膜融合形成一个大的胶状物，内含多个细菌。荚膜的组成：因种而异，除水外，主要是多糖（包括同型多糖和异型多糖），此外还有多肽，蛋白质，糖蛋白等。荚膜的生理功能：保护细胞，抗干燥。贮藏养料，是细胞外碳源和能源的储备物质。荚膜可以抵御外界细胞对菌体的吞噬作用。荚膜具有抗原性。与致病力有关。2、鞭毛：某些细菌表面由细胞内生出的细长、 波曲、毛发状的结