细菌的形态与结构

第一章细菌（bacteria）

第一章细菌（bacteria）

细菌:一种具有细胞壁的单细胞原核型微生物。原核微生物细菌的主要特点是：①细胞内没有核膜和核仁,故叫核区或核体；核区内含有一条双链DNA构成的细菌染色体；②无线粒体和内质网,能量代谢和氧化还原反应均在细胞膜上进行；③70S核糖体分布在细胞质中;④二分裂法繁殖。第一节细菌的形态结构细菌的形态与排列细菌的大小细菌的结构观察细菌的方法一、细菌的形态与排列

细菌的繁殖方式是简单的二分裂法裂殖,有的细菌分裂后彼此分离,单个存在;另一些细菌则分裂后彼此仍有原浆带相连,形成一定的排列。各种细菌的个体外形和排列方式，在正常情况下是相对稳定而有特征的，可以作为细菌分类和鉴定的依据。

细菌的外形有球形,杆形和螺旋形,分别被称为:①球菌(Coccus)②杆菌(Bacillus)③螺旋菌(Spirlla)1.球菌(coccus)按球菌分裂的方向,及分裂后的排列,分为6种球菌单球菌双球菌四联球菌八叠球菌葡萄球菌链球菌螺旋菌杆菌球菌第一章细菌球菌的分裂方向及分裂后的排列.................................................单球菌（显微镜下示意图）单球菌(singlecoccus)尿素小球菌......................................................................双球菌（显微镜下示意图）双球菌(doublecoccus)

向一个平面分裂，分裂后两两相连存在，菌体为肾状或矛头状。肺炎双球菌，瓜子状，尖端向外，背端相连第一章细菌

上：示意图效果下：电镜照片

四联球菌

(tetracoccus)

先后向两个互相垂直的平面分裂，分裂后四个球菌连在一起，排列成方形。四联球菌先后向三个互相垂直的平面分裂，分裂后八个球菌立体的叠在一起，似包裹状。八叠球菌(Sarcina)八叠球菌（显微镜下示意图）八叠球菌显微镜下的金黄色葡萄球菌葡萄球菌(Staphylococcusaureus)向多个平面分裂，分裂后若干球菌不规则的堆在一起，形成葡萄串状。葡萄球菌(streptococcus)电镜下的葡萄球菌很像新疆的马奶葡萄链球菌(streptococcus)链球菌（显微镜下示意图）向一个平面连续分裂，分裂后连成三个以上的长或短链。马腺疫链球菌链球菌(肉汤培养物,革蓝氏染色)2.杆菌(bacillus)杆菌只有一个分裂方向，即与菌体长轴垂直分裂，分裂后有不同的排列：

单杆菌：大多数杆菌

双杆菌：肺炎双杆菌

链杆菌：炭疽杆菌

球杆菌：布氏杆菌

大肠杆菌

分枝杆菌：结核分枝杆菌

棒状杆菌：化脓棒状杆菌不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致。炭疽芽胞杆菌3-10μm大中大肠杆菌2-3μm小布氏杆菌0.6-1.5μm杆菌的形态多样两端齐平炭疽芽胞杆菌两端尖细白喉棒状杆菌诺维氏梭菌破伤风梭菌分枝杆菌双歧杆菌杆菌的形态多样电子显微镜细菌照片菌体呈弯曲或螺旋状的细菌统称螺旋菌或螺菌。根据弯曲螺旋的程度不同,可再分为弧菌与螺菌两种状态。弧菌:菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈，犹如“C”字(霍乱弧菌)。螺菌:菌体有两个以上的弯曲,捻转呈螺旋状(鼠咬热螺菌)。3.螺旋菌（Spirlla)弧菌霍乱弧菌，副溶血弧菌弧菌空肠弯曲菌猪痢疾螺旋体螺菌鼠咬热螺菌幽门螺旋菌衰老型和多形性在正常情况下，细菌的个体形状和排列是规则和一致的，在不适宜的培养条件下（老龄培养物中），形态会发生一些不规则的变化甚至会出现细胞壁缺少的现象，这就是衰老型或退化型。当这些衰老型的培养物，重新处于正常的培养环境中，可恢复正常形状（慢性猪丹毒杆菌）。但有些细菌，即使在正常环境中生长，其形状也很不一致，这种现象称多形性（溶血巴氏杆菌,支原体,L型细菌）。

猪丹毒杆菌（纯培养）猪丹毒杆菌（组织）细菌多形性示例：二、细菌的大小光学显微镜下用目镜测微尺测细菌大小细菌个体很小,一般需用显微镜放大几百倍乃至上千倍才能看到。通常以微米(um)作为测量单位,1微米(um)=1/1000毫米(mm)；1微米=1000纳米（nm），nm为病毒的测量单位。球菌平均直径为1um,小杆菌0、2～0、4um×0、7～1、5um；大杆菌为1～1、25um×3～8um；螺形菌一般为0、4～2um×2～20um。细菌细胞的大小的意义细胞的大小是细菌分类特征不同细菌细胞大小不同同一细菌的不同菌龄细胞大小不同细菌细胞大小还与营养等因素相关掌握细菌大小的特点，便于去鉴定它们

三、细菌的结构

基本结构：细胞壁细胞膜细胞质核体特殊结构：荚膜鞭毛芽胞菌毛

细菌结构示意图细胞质核糖体核体细胞膜肽聚糖外膜荚膜细菌细胞①细胞壁（cellwall)

是在细菌细胞膜的外面一层无色透明、坚韧而有弹性的膜；细胞壁折光性强、对染料亲和力低，故在显微镜下很难看到。A、细胞壁的结构B、细胞壁的化学组成C、细胞壁与革兰氏染色D、细胞壁的功能E、无壁细胞与原生质体1.一般结构：肽聚糖质膜外壁层周质空间革兰氏阳性革兰氏阴性细胞壁剖面结构电镜观察和化学分析，G+菌和G—菌细胞壁不同。A、细胞壁的结构细菌细胞壁示意图（CellWallsofBacteria）G+菌G-菌肽聚糖（脂多糖和脂蛋白）

B、细菌细胞壁的化学组成肽聚糖N－乙酰葡萄糖胺N－乙酰胞壁酸短肽脂多糖磷壁酸G＋`G－细胞壁成分的区别成分肽聚糖磷壁酸脂多糖蛋白质占细胞壁干重的%含量很高（30-95）含量较高（<50）一般无（<2）0含量很低（5-20）0含量较高（10-20）含量较高G＋

G－G＋的肽聚糖是由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸以β-1、4糖苷键相连，然后再与四肽侧链和五肽交联桥连接成三维空间网格结构，故细胞壁坚韧。青霉素作用点溶菌酶作用点N-乙酰葡糖胺N-乙酰胞壁酸G-性菌：聚糖骨架、四肽侧链，二维平面结构，疏松。1～2层

革兰阳性菌细胞壁特殊组分壁磷壁酸膜磷壁酸磷壁酸肽聚糖细胞膜脂磷壁酸

革兰阳性菌细胞壁特殊组分

革兰阴性菌细胞壁特殊组分脂蛋白微孔蛋白脂多糖外膜肽聚糖脂蛋白周质间隙细胞膜

革兰阴性菌细胞壁特殊组分细胞壁G＋菌G-菌强度较坚韧较疏松厚度（nm）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－＋G+与G-细胞壁的比较草酸铵结晶紫初染碘液媒染乙醇脱色沙黄复染C、细胞壁与革兰氏染色革兰氏染色及G+菌和G-菌链球菌G+菌----紫色大肠杆菌G-菌----淡红色革兰氏染色反应的原理和意义原理：G+菌细胞壁较厚，肽聚糖含量较高，网格结构紧密，含脂量低，当它被酒精脱色时，引起了细胞壁肽聚糖层网状结构的孔径缩小以至关闭，从而阻止了不溶性结晶紫-碘复合物的逸出，还是原来的颜色；G¯细菌的细胞壁肽聚糖层较薄，含量较少，而脂类含量高，当酒精脱色时，脂类物质溶解，细胞壁透性增大，结晶紫-碘复合物也随之被抽提出来，故G¯细菌细菌菌体呈复染液的红色。染色关键步骤-酒精脱色时间长短。其次，染色结果与菌龄也有关系，老龄G+菌易被染成G¯细菌的颜色。意义：革兰氏染色意义在于，缩小了鉴别细菌的范围D、细胞壁的功能维持细菌外形调节胞内外物质交换影响细菌的染色特性对抗生素药物的敏感性不一样是菌体抗原成分，称O抗原决定G－菌的内毒素（脂多糖）参与细菌的分裂E、细胞壁缺陷型细菌原生质体：完全失去了细胞壁，只剩下细胞膜包围原生质的球状或近似于球状的个体。一般由G＋产生。球状体或圆质体：除去了细胞壁的硬质的肽聚糖成分而仍然保留细胞壁的其他成分形成的疏松的有外套的球状或近似于球状的个体。一般由G-产生。L型细菌：通过自发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺损的菌种，在固体培养基中形成油煎蛋样菌落。左侧为大肠杆菌的球状体，右侧为有胞壁的大肠杆菌

油煎蛋样菌落（典型L型菌落）细菌L型的形态和染色性

细菌L型呈高度多形性，大小不一。着色不匀，无论其原为革兰阳性或阴性菌，形成L型大多染成革兰阴性。蜡样芽胞杆菌L型的镜下形态（多形性）②细胞膜的结构细胞壁的内层，紧紧包围在细胞浆的外面，厚度5-10纳米，富于弹性，化学组成为磷脂和蛋白质。细胞膜的功能：物质转运作用；呼吸作用；分泌作用；生物合成作用。③细胞质和内含物核质（nuclearregion）质粒(circularcovalentlyclosedDNA)核糖体(ribosome)granule)内含物（inclusionbody)（异染颗粒气泡等）是细胞膜内的无色透明均匀一致的由许多微粒所组成的粘稠的胶冻样物质。主要成分是水、蛋白质、核酸、脂类，糖、无机盐。与细菌的分解、合成代谢有密切关系。A、核质原核细胞型微生物所特有的无核膜的结构，是一个大型环状DNA分子。长度为0.25-3.00mm，每个细胞所含的核质数一般1—4个，细菌的遗传物质基础在核质上。B、质粒质粒：在胞浆内细胞染色体以外的游离的一段双股环状DNA分子，大小不等，带有一些遗传信息，可以自行复制，控制细菌某些特定的遗传性状。附加体：当质粒暂时插入到染色体上成为细菌染色体的一部分，这时的质粒叫附加体。质粒功能R质粒:与抗药性有关COL因子:大肠杆菌素因子F质粒：与有性接合有关其他质粒：与抗生素，色素合成有关基因工程中作为目的基因载体C、核糖体（Ribosome)核糖体核糖体(ribosome)：细菌合成蛋白质的场所，游离存在于细胞质中。由70%核糖核酸和30%蛋白质组成。D、内含物（inclusionbody)糖颗粒、脂肪颗粒、异染颗粒、空泡。。。。。。异染颗粒:某些细菌细胞内的一种酸性小颗粒，为多聚偏磷酸盐，对碱性染料的亲和力特别强。用美蓝染色时，两极浓染，两端红紫色，菌体是蓝色。白喉(棒状)杆菌美兰染色巴氏杆菌异染颗粒聚集在菌体两端，呈两极浓染，具有诊断价值气泡（gasvocuoles）在成熟或老龄细菌细胞浆内,可见有空泡,内有液体的叫液泡,可以溶解营养物质,调节渗透压;有的细菌有气泡,可使细菌浮于培养基的表面,获取氧气和光能.荚膜（capsule）鞭毛(flage,复flaglla)菌毛（fimbria,复fimbriae）性毛（pili,单数pilus）2.特殊结构：芽胞(endospore/spore)(一)荚膜(capsule)

有些细菌在细胞壁的外面产生一种粘液样的物质包围整个菌体，用理化方法除去后并不影响菌体的生长代谢。荚膜≥0.2μm，微荚膜＜0.2μm粘液层（多糖)形成：是种的特征；营养丰富化学组成：多糖（多数）/多肽染色：不易着色

G+菌（肺炎球菌）

G-菌微荚膜细菌的荚膜(电镜)炭疽杆菌的荚膜(光镜)荚膜模式图(光镜)荚膜一般形成规律由菌落判断光滑型（S）或粘液型（M）菌落→有荚膜粗糙型（R）菌落→（丢失荚膜）荚膜功能抗吞噬具有抗原性（K抗原）抗有害物质的损伤抗干燥营养物质的储存及废物排出场所(二)S层(S-layer)

S--surface，是某些细菌的一种特殊的表层结构，它完整地包裹菌体，由单一的蛋白质亚单位组成，规则排列，呈类晶格结构。是一种最简单的生物膜。功能：作为分子筛/离子通道/类似荚膜的屏障作用。(三)鞭毛(flagellum)概念：在菌体表面附有细长并呈波状弯曲的丝状物。化学组成：鞭毛蛋白

H抗原伤寒沙门氏菌周身鞭毛结构：从细胞膜长出，游离于胞外。基体鞭毛钩鞭毛丝

L-P环（G+无）S-M环参阅教材P16图1－11按生长情况可分为：单毛菌(monotrichate)双毛菌(amphitrichate)丛毛菌(lopotrichate)周毛菌(Peritrichate)细菌鞭毛的各种形态空肠弯曲菌两端单鞭毛梅毒密螺旋体的近端多鞭毛溃蚀密螺旋体的两端多鞭毛破伤风梭菌的周身鞭毛洋葱假单胞菌一端多鞭毛拟态弧菌的一端单鞭毛电镜下的大肠杆菌（示鞭毛）鞭毛功能①运动器官②有些细菌的鞭毛与致病性有关运动的细菌运动的细菌(四)菌毛（柔毛/纤毛）pilus概念：许多G-菌和少数G+菌菌体表面存在着一种比鞭毛数量更多、更细、更短且直硬的毛发状细丝。种类及功能：普通菌毛：多，短而细；粘附，致病性菌毛（F菌毛）：由F质粒编码；少，粗、长、中空。遗传物质传递普通菌毛：细菌的粘附结构，与宿主细胞表面特异性受体结合，与致病性密切相关。性菌毛：接合，毒力、耐药性等性状的遗传物质传递。性菌毛----细菌接合F+F-F+F-F+F+F+F+F+E.coli（male）F-E.coli（female）F(fertility)factor大肠杆菌的菌毛与鞭毛细菌的菌毛与鞭毛示例某些细菌（G+菌）在一定条件下，能在菌体内形成的一个圆形或卵圆形小体。(五)芽孢(spore)1个细菌→1个芽孢→1个细菌细菌—繁殖体/营养体芽孢—芽孢体/休眠体不是细菌的繁殖方式只在动物体外才能形成体内炭疽杆菌体外炭疽杆菌芽孢性质成熟的芽孢结构1.芽孢壁(Sporecoats)

2.外膜3.皮质4.胚胞壁(Germcellwall)

5.内膜6.芯髓(核体/细胞浆)破伤风梭菌的芽孢透射电镜X21000类型：中央/偏端/末端/游离芽孢芽孢的大小、形状、位置等随菌种而异，有重要的鉴别意义。芽孢的抵抗力比其繁殖体有坚强得多的抵抗力特别能耐高温、干燥、辐射、化学消毒剂和渗透压的作用。

100℃数小时消毒灭菌是否彻底的标准最可靠方法为高压蒸气灭菌/(干热灭菌)芽孢的致病性

不直接引起疾病，发芽后形成繁殖体后致病鉴别意义

根据芽孢大小、形状、位置等芽孢的形态示例炭疽杆菌肉毒梭菌破伤风梭菌芽孢着色力

普通的染色方法不能使芽孢着色，因本身折光性强，在光学显微镜下，呈现为无色的空洞状。应用特别强化的染色方法，可使芽孢着色，一经着色却又不易脱色。芽孢形态示例一

Figure.GramstainofBacillusanthracis,thecauseofanthrax芽孢形态示例二破伤风梭菌轴丝形成

形成前芽孢

前芽孢隔膜形成

前芽孢发育成熟芽孢形成芽孢囊裂解

芽孢的形成过程四、细菌形态和结构的观察方法普通光学显微镜（lightmicroscope）电子显微镜（electronmicroscope）暗视野显微镜（darkfieldmicroscope）相差显微镜（phasecontrastmicroscope）荧光显微镜（fluorescencemicr