细菌的形态和结构

第一章细菌形态和结构原核细胞微生物指一大类呈细胞形态，仅有原始类核，无核膜包裹，只存在裸露DNA，不进行有丝分裂，无细胞器原始单细胞生物。依据外表特征把原核生物分为几个类型：细菌、蓝细菌、放线菌、螺旋体、支原体、立克次氏体、衣原体。细菌的形态和结构1/69一、细菌大小1.单位----μm2.各种细菌大小

球菌:0.5-2.0μm,普通1.0μm

杆菌:长2-3μm，宽0.5-1.0μm

螺旋菌：2-20μm，宽0.4-1.2μm3．同种细菌大小存在一定差异细菌大小，以生长在适宜温度和培养基中幼龄培养物为标准。细菌的形态和结构2/69颤蓝菌属巨大芽孢杆菌大肠杆菌肺炎球菌嗜血流感菌纳米细菌细菌的形态和结构3/69二、细菌外形和排列外形：球状、杆状和螺旋状。据外形和排列分为：球菌、杆菌和螺旋菌。细菌的形态和结构4/69形态球形杆形螺旋形其它形状丝状三角形方形等细菌的形态和结构5/69球菌(Sphericalcoccus)细菌的形态和结构6/69杆菌(bacillus)棒状杆菌细菌的形态和结构7/69杆菌形态1）长：呈丝状（猪丹毒杆菌）短：卵圆形（球杆菌）2）一端膨大，呈棒状（棒状杆菌）3）形成侧支或分支（分支杆菌）4）菌体两端：多为钝圆（巴氏杆菌）少数为平截(炭疽杆菌)

极少数呈梭状（破伤风梭菌）细菌的形态和结构8/69杆菌形态示例猪丹毒杆菌细菌的形态和结构9/69杆菌形态示例巴氏杆菌细菌的形态和结构10/69杆菌形态示例炭疽杆菌（电镜）细菌的形态和结构11/69杆菌形态示例诺维氏梭菌细菌的形态和结构12/69杆菌形态示例破伤风梭菌细菌的形态和结构13/69螺旋菌（spirilla）：弧菌、螺菌细菌的形态和结构14/69螺旋状菌示例弧菌螺菌细菌的形态和结构15/69幽门螺杆菌细菌的形态和结构16/69

螺旋体是一类细长、柔软、弯曲呈螺旋状、运动活泼单细胞型微生物。在生物学上位置介于细菌与原生动物之间。细菌的形态和结构17/69衰老型和多形性衰老型：细菌在不良环境或老龄期，会出现和正常形状不一样个体。多形性：在适宜正常环境中生长，其形状也不一致。这种现象称为多形性，如嗜血杆菌。细菌的形态和结构18/69三、细菌结构基本结构特殊结构细菌的形态和结构19/69普通结构特殊结构细菌的形态和结构20/69细菌细胞结构模式图细菌的形态和结构21/69（一）细胞壁细菌细胞最外层坚韧且含有高度弹性结构。组成成份：肽聚糖、磷壁酸、脂多糖、磷脂、蛋白质和脂蛋白。主要功效：保持一定形态和保护细菌，同时与革兰氏染色特征、抗菌药品敏感性、细菌致病性和抗原性相关。细菌的形态和结构22/69G+

和G-细胞壁结构不一样细菌的形态和结构23/69G＋细胞壁G－细胞壁G＋与G－细胞壁比较细菌的形态和结构24/69G+细菌和G-细菌细胞壁比较细菌的形态和结构25/69G＋与G－细胞壁比较细胞壁G＋菌G－菌强度较坚韧较疏松厚度20－8010－15肽聚糖层数多达50层1－2层肽聚糖含量占细菌干重50-80%占细菌干重5-20%糖类含量45%15-20%脂类含量1-4%11-22%磷壁酸＋－外膜－＋细菌的形态和结构26/69补充资料：革兰氏染色示例G－G＋（大肠杆菌）（链球菌）细菌的形态和结构27/69补充资料：革氏染色与细胞壁结构关系G+菌细胞壁，其脂类含量较多，而肽聚糖较少，以95%酒精脱色时，脂类被溶解，使得细胞壁孔隙变大；肽聚糖因95%酒精处理而使之孔隙缩小，但肽聚糖含量较少，细胞壁孔隙缩小有限，故能让结晶紫与碘形成紫色染料复合物被95%酒精洗脱出细胞壁外，而以后为红色复染剂着色成为红色。

G-菌细胞壁所含脂类少，肽聚糖多，经95%酒精脱色时其细胞壁孔隙缩小到不易让结晶紫(或龙胆紫)与碘形成紫色染料复合物洗出细胞壁外，而被染为紫色。当细胞壁失去其结构完整性时(如自溶、老龄、已死细菌或分离出来细胞壁)，亦同时失去其渗透完整性，革兰氏阳性菌就能染成革兰氏阴性反应。细菌的形态和结构28/69GramStainStepGramnegativeGrampositiveHeat/DryCrystalvioletstainIodine

FixSafraninstainAlcohol

de-stain细菌的形态和结构29/69补充资料：革氏染色主要步骤及呈色原理G-G＋3.复红1.结晶紫/碘液2.酒精被溶解脂类细胞壁细菌的形态和结构30/69补充资料：革兰氏染色主要步骤及呈色模拟脂肪颗粒G-G＋1.结晶紫/碘液2.酒精3.复红细胞壁溶解后形成空洞细菌的形态和结构31/69补充资料：青霉素杀菌原理青霉素和先锋霉素(或头孢菌素)等抗生素，能抑制细菌细胞壁肽聚糖合成，对一些细菌有抑菌和杀菌作用。即使细菌细胞壁都有肽聚糖成份，但因为细胞壁结构不一样，这些药品能够直接扩散入革兰氏阳性菌细胞壁内，这类细菌对这些药品就比较敏感，而革兰氏阴性菌细胞壁肽聚糖层，有三层外胞壁围绕，药品不易扩散入内，对这些药品就不那么敏感。霉形体和细菌L型没有细胞壁，也就没有细胞壁上肽聚糖成份，所以对青霉素就不敏感。这都说明细菌细胞壁化学组成、结构与细菌抗药性相关。细菌的形态和结构32/69缺壁细菌(Cellwalldeficientbacteria)缺壁细菌试验室中形成自然界长久进化中形成：支原体自发缺壁突变：L型细菌人工方法去壁彻底除尽：原生质体部分去除：球状体细菌的形态和结构33/69（二）细胞膜cellmembrane紧贴在细胞壁内侧一层由磷脂、蛋白质及少许多糖组成柔软、致密、富有弹性半透性薄膜；主要功效：选择性吸收和运输物质是细菌细胞能量转换主要场所传递信息参加细胞壁生物合成细胞膜结构

1972年Singer和Nicolson提出液态镶嵌模型细菌的形态和结构34/69整合蛋白周围蛋白周围蛋白极性头非极性尾磷脂双分子层细菌的形态和结构35/69细胞膜生理功效年美国科学家彼得·阿格雷和罗德里克·麦金农取得了诺贝尔化学奖——表彰他们在细胞膜通道方面做出贡献。细菌的形态和结构36/69

阿格雷得奖是因为发觉了细胞膜水通道。当前，科学家发觉水通道蛋白广泛存在于动物、植物和微生物中，人体内水通道有11种。阿格雷

如在人肾脏中，通常一个成年人天天要产生170升原尿，这些原尿经肾脏肾小球中水通道蛋白过滤，其中大部分水分被人体循环利用，最终只有约1升尿液排出人体。细菌的形态和结构37/69

麦金农贡献主要是在细胞膜离子通道结构和机理研究方面。

1988年，他利用X射线晶体成像技术取得了世界第一张离子通道高清楚度照片；它能够让科学家观察到离子在进入离子通道前、进入离子通道中和进入离子通道后状态。麦金农细菌的形态和结构38/69阿格雷和麦金农对水通道和离子通道研究意义重大；很多疾病，如一些神经系统疾病和心血管疾病就是因为细胞膜通道功效紊乱造成；对细胞膜通道研究能够帮助科学家寻找详细病因，并研制对应药品；利用不一样细胞膜通道，能够调整细胞功效，从而到达治疗疾病目标。细菌的形态和结构39/69（三）间体细胞膜凹入细胞浆内形成囊状结构。可能功效：与细菌分裂及核质复制亲密相关和细胞壁合成相关在芽胞形成中起主要作用相当于线粒体作用细菌的形态和结构40/69Morphologyofagram-positivebacterialcell由细胞膜内褶形成一个囊状结构，其内充满着层状或管状泡囊；多见于革兰氏阳性细菌，每个细胞含一个至数个，革兰氏阴性细菌中不甚显著；着生部位可在表层或深层表层与一些酶分泌相关;深层与DNA复制及细胞分裂相关。间体细菌的形态和结构41/69间体图片细菌的形态和结构42/69（四）细胞质（cytoplasm）被细胞膜包围着除核区以外一切半透明、胶状、颗粒状物质总称。主要成份水（约为80%）核糖体细胞内含物与真核生物不一样细胞质不流动核糖体是70S内含物成份不一样细菌的形态和结构43/69存在于少数水生螺菌属和嗜胆球菌属等趋磁细菌中，它有导向功效，即借鞭毛引导细菌游向最有利泥、水界面微氧环境处生活。细胞内含物贮藏物聚-β-羟丁酸（PHB）

碳源及能源类：氮源类磷源磁小体羧酶体气泡

藻青素

藻青蛋白

（异染粒）又叫羧化体，多存在于自养细菌中，在二氧化碳固定中起关键作用。其功效是调整细胞比重，以使其漂浮在最适水层获取光能、氧和营养物质。主要存在于蓝细菌中。细菌的形态和结构44/69贮藏物作用它是微生物合理利用营养物质一个调整方式；它以多聚体形式存在，有利于维持细胞内环境平衡，防止不适合pH，渗透压等危害；它在细菌细胞中大量积累，是主要自然资源。

细菌的形态和结构45/69PHBsulfurglobulesPolyphosphategranule细菌的形态和结构46/69质粒(plasmid)：

存在于胞浆中一小段闭合环状双股DNA，是一些细菌染色体以外遗传物质，能独立复制，带有遗传信息，控制细菌一些特点遗传性状；但并非细菌生命活动所必需。质粒功效：与抗药性相关与有性接合相关基因工程中作为目标基因载体细菌的形态和结构47/69细菌的形态和结构48/69（五）核体或拟核(nucleoid)普通有两种排列方式：一类是核体相当密实地处于菌体中心或边缘区；另一类是较涣散地排列细菌的形态和结构49/69特殊结构(一)荚膜

有些细菌在细胞壁外面产生一个粘液样物质包围整个菌体，用理化方法除去后并不影响菌体生长代谢。荚膜有没有、厚薄与菌种遗传性相关，还与环境条件（尤其是营养）亲密相关。普通在动物组织中或含大量血清或糖培养基中轻易形成。大多数细菌荚膜是多糖，少数是多肽。细菌的形态和结构50/69G+菌荚膜

G-菌微荚膜图片：细菌荚膜(电镜)细菌的形态和结构51/69图片：炭疽菌荚膜(瑞氏)细菌的形态和结构52/69由菌落判断形成规律：光滑型（S）或粘液型（M）菌落--有荚膜粗糙型（R）菌落--（丢失荚膜）细菌的形态和结构53/69功效：抗吞噬抗有害物质损伤抗干燥含有抗原性（K抗原）营养物质储存及废物排出场所细菌的形态和结构54/69(二)鞭毛(flagellum)

在菌体表面附有细长并呈波状弯曲丝状物。鞭毛蛋白(flagillin)、H抗原按生长情况可分为：单毛菌(monotrichate)双毛菌(amphitrichate)丛毛菌(lopotrichate)周毛菌(Peritrichate)细菌的形态和结构55/69鞭毛着生方式偏端单生两端单生偏端丛生两端丛生周生侧生细菌的形态和结构56/69细菌的形态和结构57/69破伤风梭菌周身鞭毛细菌的形态和结构58/69(三)菌毛（纤毛）（pilus）许多G-菌和少数G+菌菌体表面存在着一个比鞭毛数量较多、更细、更短而直硬毛发状细丝。功效：与致病性相关（与运动无关）细菌的形态和结构59/69粘连功效；以G-致病菌居多；无基体结构，直接生于细胞膜上性菌毛多见于G-雄性菌株

向雌性菌株传递DNA片段；细菌的形态和结构60/69细菌的形态和结构61/69(四)芽胞/芽孢(spore)

一些细菌（G+菌）在一定条件下，能在菌体内形成一个圆形或卵圆形小体。只在动物体外才能形成，芽胞不是细菌繁殖方式。细菌的形态和结构62/69抗逆性极强休眠结构(抗热、抗辐射、抗压等)；枯草芽孢杆菌，在沸水中可存活1小时；肉毒梭状芽孢杆菌要经5-10h才被杀死；芽孢