医学细胞生物学之细菌的形态与结构

第一篇细菌学细菌(bacterium):单细胞的原核细胞型微生物。第一节细菌的大小与形态第二节细菌的结构第三节细菌形态与结构检查法

第1章细菌的形态与结构

复习题测量单位：1.观察细菌常用光学显微镜，其大小用测微尺在显微镜下进行测量，以微米(μm)为测量单位。2.不同种类的细菌大小不一:Baterialcellsareusuallybetween0.4and1.5μminshortdiameter.同一种细菌也因菌龄和环境因素的影响而有差异。细菌按其外形，可分三大类球菌（coccus)杆菌(bacillus)螺形菌(spiralbacterium)球菌杆菌螺形菌(1)双球菌（diplococcus）(2)链球菌（streptococcus）(3)葡萄球菌(staphylococcus)(4)四联球菌(tetrad)(5)八叠球菌(sarcina)肺炎球菌扫描电镜图

（Streptococcuspneumoniae）

球菌(coccus)脑膜炎奈瑟菌双球菌(diplococcus)肺炎链球菌链球菌(streptococcus),×1500链球菌扫描电镜图（呈链状）葡萄球菌扫描电镜图（呈三维）葡萄球菌(staphylococcus)四联球菌(tetrad)，×1500不同杆菌的大小因种类而异炭疽芽胞杆菌3-10μm大中大肠埃希菌2-3μm小布鲁菌0.6-1.5μm杆菌的形态多样白喉棒状杆菌双歧杆菌霍乱弧菌（vibriocholerae）鼠咬热螺菌幽门螺杆菌基本结构细胞壁(cellwall)特殊结构荚膜(capsule)细胞膜(cellmembrane)细胞质(cytoplasm)核质(nuclearmaterial)鞭毛(flagellum)芽胞(spore)菌毛(pilus/fimbriae)(A)

ElectronmicrographofathinsectionoftheGram-positiveM.lysodeikticusshowingthethickpeptidoglycancellwall(cw),underlyingcytoplasmic(plasma)membrane(cm),mesome(m),andnucleoid(n).

(B)Freeze-fracturedBacteriodescellshowingtypicalmajorconvexfracturefacesthroughtheinner(im)andouter(om)membranes.Bars=1µm;circledarrowinFig.Bindicatesdirectionofshadowing.

一、细胞壁的结构和化学组成二、细菌细胞壁缺陷型（细菌L型）细菌革兰染色染成紫色或蓝色染成红色G+菌G-菌细菌细胞壁革兰阳性菌：1、肽聚糖：聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥

2、磷壁酸（1）壁磷壁酸（2）膜磷壁酸（脂磷壁酸）LTA革兰阴性菌：1、肽聚糖：聚糖骨架、四肽侧链

2、外膜（1）脂蛋白（2）脂质双层（3）脂多糖：脂质A核心多糖特异多糖ThepeptidoglycanlayerPeptidoglycanisacomplexpolymerconsistingofthreeparts:abackbone,composedofalternatingN-acetylglucosamineandN-acetylmuramicacid;andasetofidenticaltetrapeptidesidechainsattachedtoN-acetylmuramicacid;andasetofidenticalpeptidecrossbridges.聚糖骨架在所有的细菌种类中是相同的溶菌酶作用位点四肽侧链和肽交联桥随细菌种类不同而变化青霉素作用点例如：革兰阳性菌中的金黄色葡萄球菌G-菌肽聚糖—聚糖骨架、四肽侧链例如：革兰阴性菌中的大肠埃希菌Thefactthatallpeptidoglycanchainsarecross-linkedmeansthateachpeptidoglycanlayerisasinglegiantmolecule.

Ingram-positivebacteria,thereareasmanyas50sheetsofpeptidoglycan,comprisingupto50%ofthecellwallmaterial;ingram-negativebacteria,thereappearstobeonlyoneortwosheets,comprising5~10%ofthewallmaterial.Whosewallsarethickerandstronger?革兰阳性菌细胞壁特殊组分壁磷壁酸膜磷壁酸磷壁酸：G+菌的重要表面抗原是某些G+菌的非菌毛黏附素，与致病性有关Gram-negativecellwallscontainthreecomponentsthatlieoutsideofthepeptidoglycanlayer:

lipoprotein,

phospholipidbilayer,

andlipopolysaccharide.Outermembrane脂蛋白脂质双层：脂多糖（lipopolysaccharide,LPS）脂质A(lipidA)核心多糖(corepolysaccharide)特异多糖（O抗原）(specicpolysaccharide)

外膜OMPOMP少数：脂寡糖(LOS)(1)LipidAconsistsofphosphorylatedglucosaminedisaccharideunitstowhichareattachedanumberoflong-chainfattyacids.LipidAisthecorestructureofLPS.ThestructureandchemicalcompositionsoflipidAaresimilarinnearlyallGram-negativebacteria.SothepathophysiologiceffectsofLPS(endotoxin)aresimilarregardlessoftheirbacterialorigin.

(3)Eachspecies,however,containsauniquerepeatunit.Therepeatunitsareusuallylineartrisaccharidesorbranchedtetra-orpentasaccharides.TherepeatunitisreferredtoastheOantigen.周浆间隙：G-菌有，G+菌没有。含有多种酶。革兰阴性菌细胞壁

细菌细胞壁的肽聚糖结构受到破坏或合成被抑制，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或L型。蜡样芽胞杆菌L型的镜下形态（多形性）参考：page14,图1-7

油煎蛋样菌落（典型L型菌落）

颗粒型菌落参考：page15,图1-8高渗低琼脂含血清培养基生长缓慢典型菌落：荷包蛋样细小菌落细菌L型临床意义慢性和反复感染常规细菌培养为阴性是否为细菌L型感染？正使用作用于细胞壁的药物治疗做L型的专门培养更换抗菌药物

细菌细胞膜的结构与真核细胞者基本相同，由磷脂和多种蛋白质组成，但不含胆固醇（唯一的例外是支原体）。Thecellmembrane.Fragmentsofthecellmembrane(CM)areseenattachedtothecellwall(CW)inpreparationsmadefromEscherichiacoli.物质转运呼吸和分泌：分泌系统（Ⅰ—Ⅴ型）生物合成：青霉素结合蛋白(PBP)参与细菌分裂：中介体(mesosome)中介体：是部分细胞膜内陷、折叠、卷曲形成的囊状物，多见于革兰阳性菌。其功能类似于真核细胞的纺锤丝和线粒体。中介体(mesosome)1.核糖体(ribosome)10-20nm,tensofthousandspercell2.质粒(plasmid)3.胞质颗粒/内含物(inclusion)异染颗粒(metachromaticgranule)

细胞质（原生质）中的重要结构为什么作用于核糖体的链霉素和红霉素对人体细胞无影响？1.质粒(plasmid)

是细菌染色体外的遗传物质，存在于细胞质中，为闭合环状的双链DNA，带有遗传信息，控制细菌某些特定的遗传性状。白喉棒状杆菌的异染颗粒（极体）细菌不具有成形的核。细菌的遗传物质称为核质(nuclearmaterial)或拟核(nucleoid).核质由单一密闭环状DNA分子反复回旋卷曲盘绕组成松散网状结构。about1mmlongCaption:Bacterialcapsules.Lightmicrographofunidentifiedbacteria(blue)encasedincapsules(pink).Eachcapsuleorslimelayer(glycocalyx)isathicklayerofslimymaterialsecretedbythebacteriaontotheirsurfaces.Theycanhelpthebacteriatoattachontothehostcellstheyareinfecting.Theymayalsoservetoprotectthebacteriafromimmunecellssuchasphagocytes.Phasecontrast.Magnification:x1000at35mmsize.

荚膜：厚度≥0.2μm，光镜下可见微荚膜：厚度＜0.2μm，

只能通过电镜或血清学方法检测粘液层：无固定形状、模糊、黏液性、胶质多数为多糖少数为多肽血清学分型荚膜和黏液层含水量95％以上决定细菌的抗原特异性DemonstrationDirect:Dry-filmmethods:Staining:OrdinarymethodsSpecial