细菌的形态和结构

第一章细菌的形态和结构11/28/20231整理课件细菌(bacterium)广义：包括：细菌、支原体、衣原体、立克次体等。特点：有细胞壁、原始核质、二分裂方式繁殖和对抗生素敏感等。狭义：专指广义中的细菌。11/28/20232整理课件第一节细菌的大小和形态11/28/20233整理课件一、细菌的大小和形态一般以微米(1m=10-3mm)为测量其大小的单位，通常使用光学显微镜的油镜(1000)观察细菌。根本形态：球形〔球形菌〕、杆形〔杆形菌〕和螺形〔螺形菌〕。不同种类的细菌大小形态不一，同一种细菌的大小和形态也可因菌龄和环境因素的影响而改变。11/28/20234整理课件球菌(coccus)呈球形或近似球形，直径0.8~1.2m。据细菌分裂平面和排列方式分：双球菌(diplococcus)链球菌(streptococcus)四联(tetrad)及八叠球菌(sarcina)葡萄球菌(staphylococcus)11/28/20235整理课件双球菌(diplococcus)cocciinpairs(arrows)11/28/20236整理课件双球菌(diplococcus)ElectronMicrograph(SEM)ofNeisseriagonorrhoeae

Streptococcuspneumoniae(SEM)11/28/20237整理课件链球菌(streptococcus)Streptococcuspyogenesgram-positive(purple)cocciinchains(arrows)11/28/20238整理课件链球菌(streptococcus)Streptococcuspyogenes(SEM,x8,750)11/28/20239整理课件四联(tetrad)11/28/202310整理课件八叠球菌(sarcina)Methanosarcinamazei

SEM20,00011/28/202311整理课件八叠球菌(sarcina)11/28/202312整理课件葡萄球菌(staphylococcus)GramStainofStaphylococcusaureusgram-positive(purple)cocciinclusters

11/28/202313整理课件葡萄球菌(staphylococcus)Staphylococcusaureus(SEM,x3,025)

11/28/202314整理课件杆菌(bacillus)杆形大小、长短与粗细差异较大。菌体两端多呈钝圆形，少数平齐(如炭疽芽胞杆菌，呈竹节样)。有的菌体较短(如球杆菌)。有的末端膨大呈棒状(白喉棒状杆菌)。分枝生长的分枝杆菌。分叉状的双歧杆菌。多数呈分散排列(炭疽芽胞杆菌呈链状)。11/28/202315整理课件不同大小的杆菌炭疽芽胞杆菌3-10m大中大肠埃希菌2-3m小布鲁菌0.6-1.5m11/28/202316整理课件Bacillusanthracis11/28/202317整理课件Pseudomonasaeruginosa(SEM)11/28/202318整理课件Corynebacteriumdiphtheriae

11/28/202319整理课件Mycobacterium11/28/202320整理课件Bifidobacterium11/28/202321整理课件螺形菌(spiralbactrium)据菌体的弯曲分为两类：弧菌(vibrio)：菌体只有一个弯曲，“curvedorcomma-shapedrod〞。

如霍乱弧菌。螺菌(spirillum)：菌体有数个弯曲较僵硬，如鼠咬热螺菌；也有菌体弯曲呈弧形或螺旋形的螺杆菌，如幽门螺杆菌。11/28/202322整理课件SpiralForms11/28/202323整理课件弧菌(Vibrio)Vibriocholerae,SEM，205011/28/202324整理课件弧菌(Vibrio)Avibrioappearsasacurvedbacillus(arrows).11/28/202325整理课件螺菌(spirillum)HelicobacterpyloriSEMSpirilla11/28/202326整理课件Thethreecommontypesofbacterialmorphologycoccusbacillusspiralbactrium11/28/202327整理课件第二节细菌的结构11/28/202328整理课件目录细菌的基本结构一细菌的特殊结构二11/28/202329整理课件一、细菌的根本结构细菌的根本结构：细菌都具有的结构。包括：细胞壁、细胞膜、细胞质及核质。通过革兰染色法(Gramstain)，可将细菌分为：G+菌(purple)和G-菌(pink)。11/28/202330整理课件革兰阳性细菌的细胞结构示意图MorphologyofaGram-PositiveBacterium.11/28/202331整理课件G+菌(appearpurple)GramStainofStaphylococcusaureusgram-positive(purple)cocciinclusters

11/28/202332整理课件G-菌(appearpink)GramStainofEscherichiacoli11/28/202333整理课件细胞壁(cellwall)细菌细胞的最外层结构。坚韧有弹性，厚度随菌种而异。主要功能：维持细菌固有形态，保护细菌抵抗低渗环境，起到屏障作用。参与细胞内外物质交换。带有多种表位，决定细菌的抗原性。11/28/202334整理课件细胞壁的组分G+菌和G-菌的共同组分：肽聚糖(peptidoglycan)G+菌细胞壁的特殊组分：磷壁酸，某些特殊的外表蛋白〔M蛋白、A蛋白等〕G-菌细胞壁的特殊组分：外膜11/28/202335整理课件肽聚糖(peptidoglycan)又称黏肽(mucopeptide)，是细菌细胞壁的主要化学成分。为原核细胞所特有的物质。G+菌聚糖骨架四肽侧链五肽交联桥G-菌聚糖骨架四肽侧链11/28/202336整理课件由N-乙酰葡萄糖胺(N-acetylglucosamine,NAG)与N-乙酰胞壁酸(N-acetylmuramicacid,NAM)经β-1,4糖苷键(β-1,4linkage)连接，交替排列而成。各种细菌细胞壁中的聚糖骨架均相同。41聚糖骨架(polysaccharidechain)11/28/202337整理课件四肽侧链(tetrapeptidechain)在N-乙酰胞壁酸分子上连接四肽侧链。各四肽侧链相互平行。与聚糖骨架所组成的平面垂直。其组成排列随菌种而异(此为E.coli)。11/28/202338整理课件五肽交联桥(Pentaglycineinterbridge)五肽交联桥为五个甘氨酸组成。一条四肽侧链中3rtaa与相邻四肽侧链中4thaa以五肽交联桥相连。后图为金黄色葡萄球菌(G+菌)肽聚糖各结构连接示意图。11/28/202339整理课件G+菌肽聚糖各结构连接示意图11/28/202340整理课件G-菌肽聚糖各结构连接示意图E.colipeptidoglycanwithdirectcross-linking,typicalofmanygram-negativebacteria.11/28/202341整理课件PeptidoglycanStructure(S.aureus,G+)三维立体网状结构(G+)11/28/202342整理课件PeptidoglycanStructure(S.aureus,G+)三维立体网状结构(G+)11/28/202343整理课件二维平面网状结构G-PeptidoglycanStructure(E.coli,G-)11/28/202344整理课件PeptidoglycanStructure(E.coli,G-)二维平面网状结构G-11/28/202345整理课件溶菌酶及青霉素杀菌机制肽聚糖是保证细菌细胞壁坚韧的化学成分，凡能破坏肽聚糖结构或抑制其合成的物质，均能损伤细胞壁而使细菌变形或裂解。溶菌酶(lysozyme)能切断NAM和NAG之间的β-1,4糖苷键。青霉素能干扰甘氨酸交联桥与四肽侧链上D-丙氨酸之间的连接，干扰细胞壁合成。11/28/202346整理课件溶菌酶及青霉素杀菌机制4111/28/202347整理课件溶菌酶及青霉素杀菌机制11/28/202348整理课件Acomparisonoftheenvelopesofgram-positiveandgram-negativecells.11/28/202349整理课件G+菌细胞壁的特殊组分磷壁酸外表蛋白膜磷壁酸(脂磷壁酸)壁磷壁酸A族链球菌的M蛋白，金葡菌的A蛋白等。与致病性和抗原性有关参与调节离子通过黏肽层。可能与某些酶活性有关。参与黏附，与致病性有关。

Ag性强，与血清型分型有关。11/28/202350整理课件TheGram-PositiveEnvelope.11/28/202351整理课件TheGram-PositiveEnvelope.11/28/202352整理课件G-菌细胞壁的特殊组分肽聚糖结构少〔1~2层〕。其外为外膜(outermembrane)〔G-菌细胞壁主要成分，占细胞壁干重的80%〕，由内到外依次为：脂蛋白(lipoprotein)：脂质双层：其中外膜蛋白(OMP)功能包括：物质交换、通透性屏障作用、有的为噬菌体、细菌素和性菌毛的受体。脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)：11/28/202353整理课件脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)G-菌的内毒素。由三局部组成：脂类A(lipidA)：糖磷脂，是内毒素的毒性局部和主要成分。无种属特异性。核心多糖(corepolysaccharide)：属特异性。特异多糖(specificpolysaccharide)寡糖重复单位(oligosacchariderepeatunit)：即G-菌的菌体Ag(OAg)，位于LPS的最外层，种或型特异性。11/28/202354整理课件LPSStructure11/28/202355整理课件LPSStructure11/28/202356整理课件TheGram-NegativeEnvelope.11/28/202357整理课件G+菌和G-菌的细胞壁结构区别11/28/202358整理课件ComparisonofGram-positiveandGram-negativeCellWall11/28/202359整理课件细胞壁的功能维持细菌固有形态，保护细菌抵抗低渗环境；参与菌体内外的物质交换；菌体外表的多种表位，可诱发机体的免疫应答。G+菌的磷壁酸是重要外表抗原，与血清型分型有关；有助于维持菌体内离子的平衡；稳定和加强细胞壁；LTA介导菌体和宿主细胞的粘附。G-菌外膜的屏障作用；LPS的致病作用；LPS可增强机体非特异免疫力。11/28/202360整理课件细菌细胞壁缺陷型

(cellwalldeficientforms,L-forms)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在高渗环境下仍可存活者称为细菌细胞壁缺陷型。11/28/202361整理课件细菌细胞壁缺陷型的特点多形性，无论G+或G-成为L-form后大局部为G-，大小不一，可在高渗环境中存活；在高渗、低琼脂含血清的培养基中培养2~7d能形成“油煎蛋〞样细小菌落。某些仍可致病〔可引起尿路感染、骨髓炎等慢性感染〕。标本常规培养为阴性。假设考虑L-forms感染可能性，作L-forms的专性培养。11/28/202362整理课件蜡样芽胞杆菌L型的镜下形态〔多形性〕11/28/202363整理课件细菌L型形成的菌落形态

丝状菌落

颗粒型菌落

油煎蛋样菌落（典型菌落）11/28/202364整理课件细胞膜(cellmembrane)又称胞质膜(cytoplasmicmembrane)。紧密包绕在细胞质外的一层半透膜。主要化学成分：脂类、蛋白质及少量多糖，不含胆固醇。主要功能：渗透和运输，细胞呼吸，生物合成，参与细胞分裂。青霉素结合蛋白〔penicillin-bindingprotein,PBP〕：是参与肽聚糖合成的酶类〔转肽酶〕，也是青霉素作用的主要靶位。11/28/202365整理课件PlasmaMembraneStructure11/28/202366整理课件细胞质——核糖体(Ribosome)SitesofProteinSynthesis沉降系数为70S，由50S和30S两个亚基组成。化学成分：70%RNA，30%蛋白质。链霉素作用30S小亚基，红霉素作用50S大亚基，干扰蛋白质合成，杀死细菌。11/28/202367整理课件bacteriumBacterialchromosomeplasmid1μm质粒(plasmid)11/28/202368整理课件目录细菌的大小和形态一细菌的基本结构二细菌的特殊结构三11/28/202369整理课件细菌的结构细菌的根本结构细胞壁细胞膜细胞质核质细菌的特殊结构荚膜鞭毛菌毛芽胞11/28/202370整理课件二细菌的特殊结构荚膜鞭毛菌毛芽胞11/28/202371整理课件荚膜(capsule)名词：荚膜、微荚膜(microcapsule)、黏液层(slimelayers)形成条件：体内或营养丰富培养基，菌落的M型/S型→R型。化学组成：多糖〔多数〕，多肽或糖蛋白复合物〔少数〕。可通过光镜观察。厚薄荚膜微荚膜约200nm<200nm洗脱难易荚膜黏液层不易易11/28/202372整理课件Capsuleand

SlimelayerTheslimelayerisaloosestructurethatiseasilywashedoff.Thecapsuleisathick,structuredlayerthatisnotreadilyremoved.11/28/202373整理课件BacterialCapsulesStainingrevealsthemicroscopicappearanceofalarge,well-developedcapsule.11/28/202374整理课件荚膜(capsule)功能抗吞噬作用抗有害物质的损伤作用黏附作用11/28/202375整理课件荚膜-抗吞噬作用PhagocytosisbyEnhancedAttachment(Opsonization)CapsulesResistingUnenhancedAttachmentofPathogen-AssociatedMolecularPatternsbyEndocyticPattern-RecognitionReceptorsonPhagocytes11/28/202376整理课件荚膜-抗吞噬作用11/28/202377整理课件荚膜(capsule)功能抗吞噬作用抗有害物质的损伤作用黏附作用抗有害物质的损伤作用11/28/202378整理课件Biofilms

-TheGlueofLife11/28/202379整理课件Biofilms

-TheGlueofLife11/28/202380整理课件细菌的特殊结构荚膜鞭毛菌毛芽胞11/28/202381整理课件鞭毛(flagellum)定义：许多菌体外表附着的细长呈波状弯曲的丝物。电镜或光镜观察。化学组成：蛋白质。有特殊抗原性，通称H抗原。分类：周毛菌、丛毛菌、双毛菌、单毛菌四种。11/28/202382整理课件Flagellar

DistributionMonotrichouspolar(EM)Monotrichouspolar(Pseudomonas)(LM)11/28/202383整理课件Flagellar

DistributionAmphitrichousEMsingleflagellumateachpole(arrows),LM11/28/202384整理课件Flagellar

DistributionLophotrichousLMLophotrichousEM11/28/202385整理课件Flagellar

DistributionLophotrichousLMLophotrichousEM11/28/202386整理课件Flagellar

DistributionperitrichousflagellaEMperitrichousflagellaLM11/28/202387整理课件为细菌的运动器官。可用于细菌鉴定和分类。某些细菌的鞭毛与细菌致病性有关。鞭毛(flagellum)功能11/28/202388整理课件细菌的特殊结构荚膜鞭毛菌毛芽胞11/28/202389整理课件菌毛(pilusorfimbria)定义：许多G-菌和少数G+菌的菌体外表有比鞭毛更细、更短而直的丝状物。只能通过电镜观察。化学组成：蛋白质，菌毛蛋白有抗原性。ThelongflagellaandthenumerousshorterfimbriaeareveryevidentinthiselectronmicrographofProteusvulgaris(39,000).11/28/202390整理课件分类：普通菌毛(ordinarypilus)

性菌毛(sexpilus)数量及位置形态作用普通菌毛多，数百根遍布菌体直、细、短黏附作用性菌毛少，1～4根长、粗中空管状通过接合传递质粒普通菌毛和性菌毛的比较菌毛(pilusorfimbria)11/28/202391整理课件AdhesionBetweenFimbriaeandEpithelialCellsArowofE.colicellstightlyadheresbytheirfimbriaetothesurfaceofintestinalcells(12,000).11/28/202392整理课