第十章细菌的形态与结构

第二篇病原微生物学

第十章细菌的形态与结构第一节细菌的大小与形态一、细菌的大小二、细菌的形态第二节细菌的结构一、细菌的基本结构二、细菌的特殊结构三、细菌的L型第三节细菌的形态检查法教学内容教学目标1、熟悉细菌的形态与大小2、掌握细菌各种结构名称、化学成分、功能3、熟悉革兰染色法的原理、步骤、意义细菌：一类具有细胞壁的单细胞原核细胞型微生物。

第一节细菌大小与形态一、大小测量：微米（μm)1μm=1/1000mm。多数球菌的直径为1.0μm中等大小的杆菌长2.0-3.0μm，宽0.3-0.5μm二、形态基本形态：球形、杆形、螺旋形—球菌、杆菌、螺形菌痢疾杆菌

霍乱弧菌伤寒杆菌链球菌链球菌葡萄球菌一）球菌双球菌（一）球菌：呈球形或近似球形。分类：1、双球菌：在一个平面上分裂后两个菌体成双排列，如脑膜炎奈瑟菌2、链球菌：在一个平面上分裂后多个菌体粘连呈链状。溶血性链球菌3、葡萄球菌：在多个平面上分裂，分裂后菌体粘附在一起呈葡萄串状，如金黄色葡萄球菌四联球菌：在两个相互垂直的平面上分裂四个菌体排列成正方形。八叠球菌:在三个相互垂直平面上分裂成八个菌体排列在一起。双球菌

链球菌

葡萄球菌（二）杆菌：呈杆状。大小、长短、粗细差异较大。依大小分：大杆菌：（如炭疽芽胞杆菌）长3-10μm,宽1.0-1.5μm.中等大小杆菌：（大肠杆菌）长2-3μm,宽0.5-0.7μm.小杆菌：（布鲁菌）长0.6-1.5μm,宽0.5-0.7μm.依形态分：1、棒状杆菌：末端膨大呈棒状----白喉棒状杆菌2、球杆菌：菌体很短，近于椭圆形---克雷伯菌属3、分枝杆菌：菌体呈分枝生长趋势多数杆菌分散存在，有的呈链状排列称为链杆菌。杆菌菌体两端多呈钝圆形，少数两端平齐（炭疽）或两端尖细（梭杆菌）球杆菌、链杆菌（三）螺形菌：菌体弯曲，分：1、弧菌：菌体长2-3μm,只有一个弯曲，呈弧形或逗点状，如霍乱弧菌2、螺菌：菌体较长，3-6μm,有数个弯曲，较僵硬，如鼠咬热螺菌螺形菌弧菌——只有一个弯曲螺菌——有若干个弯曲弧菌螺菌细菌的形态易受温度、pＨ、培养基成分和培养时间等环境因素影响，仅在适宜的条件下培养8-18小时才呈现典型的形态。第二节细菌的结构

基本结构:所有细菌都有的结构，如细胞壁、细胞膜、细胞质、核质、核糖体、质粒等。

特殊结构：仅某些细菌具有，如荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞等。细菌结构模式图（一）细胞壁：细胞膜外的一层坚韧膜状结构，平均15-30nm,占菌体干重的10-25%。1、功能（1）维持细菌固有形态，保护细菌抵抗低渗外环境。（5-25个大气压）（2）与细胞膜共同参与菌体内外物质交换。（3）决定了菌体的抗原性。细胞壁携带多种决定细菌抗原性的抗原决定簇。（磷壁酸、脂多糖等）（4）与细菌致病有关：G-细胞壁上的脂多糖具有内毒素作用。一、细菌的基本结构细胞壁的功能（一）细菌的基本结构维持菌体固有外形与细胞内外物质交换相关决定了菌体的免疫原性与细菌致病性有关2、主要成分：复杂，革兰阳性菌和革兰阴性菌细胞壁组成有较大差异。（1）革兰阳性菌细胞壁：肽聚糖聚糖骨架四肽侧链五肽交联桥磷壁酸（特有）壁磷壁酸膜磷壁酸革兰阳性菌细胞壁成分与结构聚糖骨架四肽侧链五肽交联桥磷壁酸（特殊组分）壁磷壁酸膜磷壁酸肽聚糖（共有组分）Wallteichoicacid革兰阳性菌细胞壁成分与结构肽聚糖磷壁酸由肽聚糖和穿插于其内的磷壁酸组成。①肽聚糖（粘肽）：原核细胞特有。为共有成分。革兰阳性菌：由三部分组成聚糖骨架：Ｎ-乙酰葡萄糖胺、Ｎ-乙酰胞壁酸，经β-1、4糖苷键连接而成。四肽侧链：金葡菌：连接在聚糖骨架胞壁酸上，Ｌ-丙氨酸、Ｄ-谷氨酸、Ｌ-赖氨酸和Ｄ-丙氨酸五肽交联桥：5个甘氨酸四肽侧链的第3位氨基酸通过五肽交联桥连接到相邻聚糖骨架四肽侧链第4位氨基酸上，构成坚韧的三维立体框架结构。达15-50层。含量高，占G+细胞壁干重的50%。ß-1,4糖苷键四肽侧链聚糖骨架（N-乙酰胞壁酸与N-乙酰葡萄糖胺）五肽交联桥革兰氏阳性菌细胞壁成分与结构共有组分——肽聚糖聚糖骨架四肽侧链五肽交联桥三维立体结构，坚固

15～50层②磷壁酸：革兰阳性菌特有。占细胞壁干重的50%以上。类型：（按结合部位）分壁磷壁酸：一端与细胞壁中肽聚糖的胞壁酸结合，另一端游离于细胞壁外。膜磷壁酸（脂磷壁酸）：一端与细胞膜外层磷脂结合，另一端向外穿肽聚脂糖层游离于细胞壁外。功能：粘附宿主细胞，与细菌的致病性有关。抗原性强，是革兰阳性菌重要的表面抗原。③其他成分：表面蛋白：链球菌的Ｍ蛋白，金葡菌的Ａ蛋白等，与致病性和抗原性相关。（2）革兰阴性菌细胞壁：由肽聚糖和外膜组成。外膜为革兰阴性菌特有成分。肽聚糖聚糖骨架四肽侧链外膜脂蛋白脂质双层脂多糖脂质A核心多糖特异多糖

肽聚糖（共有组分）聚糖支架四肽侧链革兰阴性菌细胞壁的成分与结构

外膜（特殊组分）脂蛋白脂质双层脂多糖特异性多糖核心多糖脂质A①肽聚糖：含1-3层，含量少，占细胞壁干重的10%左右。仅由聚糖骨架和四肽侧链两部分组成。如大肠埃希菌：四肽侧链：第3位氨基酸为二氨基庚二酸，直接与相邻四肽侧链第4位氨基酸相连，没有五肽交联桥连接，只形成二维单层较疏松的结构。N-乙酰胞壁酸N-乙酰葡萄糖胺共有组分——肽聚糖革兰氏阴性菌细胞壁成分与结构聚糖骨架四肽侧链二维平面结构，疏松

1～2层②外膜：位于细胞壁肽聚糖层的外侧，包括：脂蛋白：脂质部分与外膜的脂质双层连接，蛋白部分连接在肽聚层的四肽侧链上。脂质双层：似细胞膜脂多糖：是内毒素的主要成分。由三部分组成：

脂质Ａ：内毒素的毒性部分，无种属特异性-不同细菌产生的内毒素引起的毒性作用均相似。

核心多糖：位于脂质Ａ的外侧，具有属的特异性。

特异多糖：在脂多糖最外层，若干寡糖—多糖链，是革兰阴性菌的菌体抗原（Ｏ抗原），具有种特异性。脂质Ａ核心多糖特异多糖G-菌细胞壁结构

脂多糖（LPS）脂蛋白肽聚糖磷脂(外膜)细胞膜磷壁酸G＋菌细胞壁结构

G+

菌与G-

菌细胞壁的比较细胞壁 革兰阳性菌 革兰阴性菌强度 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%-10%

磷壁酸 有 无外膜 无 有细菌细胞壁结构及医学意义G+菌与G-菌细胞壁结构差异导致它们的染色性、抗原性、致病性和免疫性以及对不同抗生素的敏感性各不相同，从而在诊断方法及防治原则方面也不相同。溶菌酶：切断聚糖骨架的β-1，4糖苷键，抑制细菌细胞壁的合成。青霉素：切断四肽侧链与五肽交联桥之间的连接，抑制细菌细胞壁的合成。

革兰阳性菌聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥三维立体结构，坚固

15～50层革兰阴性菌聚糖骨架、四肽侧链二维平面结构，疏松

1～2层共有组分肽聚糖溶菌酶作用位点青霉素作用位点N-乙酰胞壁酸N-乙酰葡萄糖胺溶菌酶作用位点青霉素作用位点3)临床意义项目 革兰阳性菌革兰阴性菌细胞壁的关系药物的敏感性

青霉素的作用

有效 无效

作用部位为肽聚糖--五肽交联桥

溶菌酶的作用

有效 无效

作用部位为肽聚糖--聚糖骨架3)临床意义（二）细胞膜位置：细胞壁内侧，细胞质外侧的柔软有弹性、半渗透性的生物膜。结构：脂质双层中镶嵌多种蛋白质。不含胆固醇（与真核细胞的区别）功能：1）选择性渗透和物质转运作用2）生物合成作用：物质合成酶、参与生物合成3）呼吸作用：有呼吸酶4）形成中介质：细胞膜向细胞质内陷折叠成囊状物。功能：似线粒体。参与细菌呼吸、生物合成及分裂繁殖、芽胞形成。多见革兰阳性菌。（三）细胞质无色透明胶状物基本成分：水、蛋白质、脂类、核酸（主要为RNA）、少量糖和无机盐、多种酶。为新陈代谢的场所。胞质中的超微结构主要有：1、质粒：染色体外的遗传物质，为环状闭合双链DNA分子。功能：控制细菌某些遗传性状，如菌毛、细菌素、毒素、耐药性的产生等。特性：自我复制、传给子代、丢失及在细胞间转移等，与遗传变异有关。（一）细菌的基本结构细胞浆核糖体质粒胞浆颗粒质粒特点：能自行复制可丢失可传递2、核蛋白体（核糖体）：游离于细胞质中的微小颗粒。化学成分：RNA和蛋白质。功能：合成蛋白质的场所。沉降系数为70S，由50S和30S两个亚单位组成。真核细胞为80S，由60S和40S组成。红霉素链霉素干扰蛋白质的合成致细菌死亡3、胞质颗粒：多为储存的营养物质：多糖、脂类和多磷酸盐等。异染颗粒：由RNA和多偏磷酸盐为主要成分的胞质颗粒，嗜碱性强，用亚甲蓝染色时着色较深呈紫色，用特殊染色法可染成与菌体颜色不同的颗粒，常见白喉棒状杆菌。作用：鉴别细菌。（四）核质（拟核）遗传物质，无核膜、核仁和有丝分裂器。由一条双链环状DNA反复盘绕卷曲而成。1-2个，球形、哑铃形。功能：控制细菌的生命活动，是细菌遗传变异的物质基础。二、细菌的特殊结构（一）荚膜概念：某些细菌在其细胞壁外包绕一层粘液性物质，(为疏水性多糖或蛋白质的多聚体，用理化方法去除后并不影响菌细胞的生命活动。)有一般染色法不易着色，在显微镜下看到菌体周围有一层透明圈，用特殊染色法可染成与菌体不同的颜色。化学组成：多糖、多肽、透明质酸形成条件：在人或动物体内或营养丰富的培养基中易形成。染色：不易着色，负染（墨汁）功能：1）具有特殊的抗原性：可用于细菌鉴别、分型。

2）与细菌致病性密切相关：抗吞噬作用，保护菌体免受或抑制溶菌酶、补体、及其他杀菌物质的杀伤作用。

3）荚膜中贮存大量水分，保护细菌免受干燥，在不良环境中维持菌体代谢。（二）鞭毛概念：细菌菌体表面附有细长并呈波状弯曲的丝状物。鞭毛长5~20μm，直径12~30nm类型（数量与部位）：①单毛菌②双毛菌③丛毛菌④周毛菌化学组成：蛋白质结构：从细胞膜长出，游离于胞外功能：1）细菌的运动器官2）致病性有关（有些细菌的鞭毛与细菌的粘附有关）3）鉴定细菌和进行细菌分类（根据鞭毛菌的动力和鞭毛的抗原性（H抗原）（三）菌毛概念：大多革兰阴性菌和少数革兰阳性菌菌体表面存在着一种比鞭毛更细、短而直硬的丝状物，与细菌的运动无关。（电镜下才可见）种类及功能:普通菌毛、性菌毛（F菌毛）普通菌毛多，数百根，短而直粘附，致病性

性菌毛少，1-4根，粗、长、中空传递遗传物质

化学成分：蛋白质F+F-F+F-F+F+F+F+雄性菌（F+菌）：有性菌毛的细菌。雌性菌（F-菌）：无性菌毛的细菌。性菌毛能将F+菌的某些遗传物质