细菌的形态与结构课件

1、北京大学医学部Peking University Health Science Center细菌的形态与结构Morphology and structural of bacteria北京大学医学部Peking University Healt细菌是单细胞型微生物，有广义和狭义两种范畴。广义：泛指各类原核细胞型微生物，包括细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体。狭义：专指数量最大、种类最多、具有典型代表性的细菌。细菌是单细胞型微生物，有广义和狭义两种范畴。细菌大小Measure of bacterial sizes：m = 1/1000mm细菌体积微小，相对表面积大，有利于其与外界的物质

2、交换。故细菌代谢旺盛，繁殖迅速细菌大小Measure of bacterial sizesThree typical shapes of bacteria杆菌Bacillus 球菌Coccus螺形菌Spiral-shaped bacterium Three typical shapes of bacter球菌杆菌球菌杆菌弧菌Vibrio螺菌Spirillum 螺旋体Spirochete螺形菌Spiral-shaped bacterium 弧菌螺菌 螺旋体螺形菌细菌的结构 细胞壁细胞膜核质细胞质特殊结构菌毛荚膜鞭毛芽胞基本结构细菌的结构 细胞壁细胞膜核质细胞质特殊结构菌毛荚膜鞭毛芽胞基包绕在细胞

3、膜外的一层坚韧有弹性的结构含有肽聚糖(peptidoglycan)维持形态、抵抗低渗、物质交换、具抗原性和染色性革兰氏染色法(Gram Stain)可区分细菌细胞壁差别 革兰氏阳性菌(Gram positive bacteria, G+ bacteria) 革兰氏阴性菌(Gram negative bacteria, G- bacteria)细胞壁 Cell wall包绕在细胞膜外的一层坚韧有弹性的结构细胞壁 Cell wal聚糖骨架(peptidoglycan backbone) ：含N-乙酰胞壁酸和N-乙酰葡萄糖胺，两者交替间隔排列，由-1,4 糖苷键相连 四肽侧链(peptide sid

4、e chain) ：与聚糖骨架上N-乙酰胞壁酸相连 五肽交联桥(peptide interbridge)：连接两个相邻的四肽侧链细胞壁肽聚糖结构聚糖骨架(peptidoglycan backbone) ：1.肽聚糖含量丰富，层厚，2050层 2.肽聚糖=聚糖骨架+四肽侧链+五肽交联桥=三维立体结构3.含特有组分磷壁酸，此外，某些菌有特殊表面蛋白革兰氏阳性菌细胞壁特点1.肽聚糖含量丰富，层厚，2050层 革兰氏阳性菌细胞壁特(壁)磷壁酸(Teichoic acid)脂(或膜)磷壁酸(Lipoteichoicacid, LTA)如A族链球菌M蛋白金黄色葡萄球菌A蛋白革兰氏阳性菌细胞壁特殊组分具抗原

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，层薄，13层2.肽聚糖=聚糖骨架+四肽侧链=二维平面结构3.肽聚糖层外具有独特的外膜，由脂质双层、脂蛋白 和脂多糖组成，外膜与内膜之间的间隙称周浆间隙革兰氏阴性菌细胞壁特点1.肽聚糖含量少，层薄，13层革兰氏阴性菌细胞壁特点Toxic, anchors in OM脂多糖 = 内毒素Lipopolysaccharide (LPS) = EndotoxinSpecies or serotype-specific, O antigenGenus-specificToxic, 脂多糖 = 内毒素Lipopolysa

6、cch革兰氏阴性菌细胞壁结构革兰氏阴性菌细胞壁结构革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌细胞壁区别 G+菌细胞壁G-菌细胞壁肽聚糖含量丰富、层厚少、薄肽聚糖结构三维立体结构二维平面结构五肽交联桥有无磷壁酸有无外膜无有革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌细胞壁区别 G+菌细胞壁G-菌细细菌细胞壁缺陷型 (细菌L型)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一般在普通环境中不能耐受菌体内的高渗透压而胀裂死亡，但在高渗环境中仍可存活。G+菌 L型：G+菌细胞壁缺失后，原生质仅被一层细胞膜包住，称为原生质体。G-菌 L型：G-菌肽聚糖受损后尚有外膜保护，称为原生质球。Normalc

7、ellL-form细菌细胞壁缺陷型 (细菌L型)细菌细胞壁的肽聚糖结构受到理化PenicillinLysozymeAntibacterial mechanismsof lysozyme and penicillinTranspeptidasePenicillinLysozymeAntibacteria细胞膜 Plasma membrane 细胞膜 Plasma membrane 细胞质 cytoplasm细胞膜包裹的溶胶状物质称为细胞质，由水、蛋白质、脂类、核酸及少量糖和无机盐组成。其中含许多重要物质。细胞新陈代谢的场所。核糖体、质粒胞质颗粒等等。细胞质 cytoplasm细胞膜包裹的溶胶状物

8、质称为细胞质，核糖体 Ribosome2 subunits 70s ribosomesProtein synthesisAntibiotics inhibit protein synthesisErythromycin(红霉素) - 50SStreptomycin(链霉素) 30S核糖体 Ribosome2 subunits 质粒 Plasmid是细菌染色体外的可独立复制的遗传物质。由闭合的双链环状DNA组成，控制细菌某些特定的遗传性状，非细菌生命活动所必须 质粒 Plasmid是细菌染色体外的可独立复制的遗传物质 医学上重要的质粒（1）F质粒：编码细菌性菌毛（2）R质粒：控制细菌耐药性（3）

9、Col质粒：编码大肠菌素（4）Vi质粒：决定细菌的毒力 医学上重要的质粒胞质颗粒 Intracellular granules细菌营养物质“仓库” （糖原、淀粉、脂类等）白喉棒状杆菌的异染颗粒（极体）(RNA + 多聚偏磷酸盐，嗜碱性强）不是细菌恒定结构，不同菌有不同的胞质颗粒，同一个细菌在不同环境或生长期也不同）胞质颗粒 Intracellular granules白喉棒核质 Nucleoid细菌基因组位于单一的共价闭合环状双链DNA分 子上，DNA分子折叠盘旋成松散网状结构，聚集 在细胞质中某一区域，称为拟核(nucleoid)或核质 (nuclear material)或细菌染色体(ch

10、romosome) 无组蛋白成分无核膜、核仁和有丝分裂器核质 Nucleoid细菌基因组位于单一的共价闭合环状双链D荚膜：包绕在细胞壁外的一层不易着色的粘液性物质化学组成：多糖、少数为多肽(如炭疽芽孢杆菌) 功能：抗不良环境：抵抗吞噬细胞吞噬和消化、体液因子的杀菌作用、干燥粘附作用荚膜 Capsule荚膜：包绕在细胞壁外的一层不易着色的粘液性物质荚膜 Caps鞭毛 Flagella是细菌细胞表面由蛋白质构成的波状弯曲的、细长的丝状物功能：赋予细菌运动性和趋向性鞭毛有无、鞭毛类型、鞭毛抗原(H抗原) 特异性可用于鉴定有助于致病菌定植单毛菌双毛菌丛毛菌周毛菌霍乱弧菌空肠弯曲菌铜绿假单胞菌伤寒沙门菌

11、基础小体鞭毛 Flagella是细菌细胞表面由蛋白质构成的波状弯曲的菌毛是G-细菌和少数几种G+细菌表 面存在的一种比鞭毛更细、更短、 更直的纤丝状蛋白质结构类型 普通菌毛：粘附宿主细胞受体 性菌毛：由F质粒编码，可从F+菌 向F-菌转移，同时可将F+菌部分 染色体DNA带入F-菌 (conjugation)菌毛 Pilus, fimbriae菌毛是G-细菌和少数几种G+细菌表菌毛 Pilus, fim是某些G+细菌在一定环境中 (特别是营养缺乏时)，在体内形成的圆形或卵圆形不易着色的小体，是细菌的休眠形式有多层膜结构、含水量低、含有独特的吡啶二羧酸抗逆性强(热、干燥、消毒剂、辐射)不是细菌繁

12、殖体，但在适宜条件下可迅速发芽转化为繁殖体细胞 芽胞 Spore, endospore是某些G+细菌在一定环境中 (特别是营养缺乏时)，在体内形成Clostridium: *产气荚膜梭菌气性坏疽 *破伤风梭菌破伤风 *肉毒梭菌肉毒中毒Bacillus: *炭疽芽胞杆菌炭疽病 *芽胞杆菌彻底灭菌的指标医学上重要的芽胞产生菌Clostridium:医学上重要的芽胞产生菌细菌形态检查法显微镜放大法： 普通光学显微镜 light microscope 暗视野显微镜 dark-field microscope 荧光显微镜 fluorescence microscope 相差显微镜phase-contra

13、st 原子力显微镜atomic force microscope 激光共聚焦显微镜confocal scanning laser microscope 电子显微镜electron microscope染色法staining：在明视野显微镜观察时增加菌体和背景对比度 霍乱弧菌细菌形态检查法显微镜放大法： 霍乱弧菌放大倍数：x 1000染色法：单染法、复合染色法常用染色法： 革兰染色法、抗酸染色法普通光学显微镜法普通光学显微镜法革兰氏染色法 Gram stain(鉴别染色法) Staphylococcus aureusEscherichia coli有助于：细菌鉴别诊断选择抗菌药物研究细菌致病性Developed in 1884 by Hans Christian Gram, a Danish histolog