革兰阳性菌革兰阴性菌.ppt

1、第一章 细菌的形态与结构,细菌(bacterium)是属原核生物界(prokaryotae)的 一种单细胞微生物。 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,第一节 细菌的形态和结构,原核细胞型微生物，体积微小，结构简单，以二分裂方式反繁殖，在一定条件下有相应恒定的形态和结构。,细菌（bacterium）,一 细菌的大小和形态,以微米为单位，不同时期外形不同 . 球菌 杆菌 螺形菌,大小,形态,二、细菌的形态：,二 细菌的结构,细胞壁 细胞膜 细胞质 核质 荚膜 鞭毛 菌毛 芽孢,基本结构,特殊结构,2020/9/29,7,第一章 细菌的形态和结构,观察细菌常

2、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(m)为单位。不同种类的细菌大小不一，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，主要有,球菌 杆菌 螺形菌,细菌细胞的大小,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,细胞大小的测量结果只是近似值或平均值,细菌电子显微镜照片,细菌细胞的大小,普通光学显微镜下用测微尺测细菌大小,柄细菌,其他形状的细菌,柄细菌(Caulobacter bacterroides),变形菌,Different Shapes,Fig. 4.11,Fig. 4.11,一、球菌(coc

3、cus)：葡萄球菌、链球菌、双球菌,葡萄球菌(streptococcus),链球菌(streptococcus),球菌(coccus),脑膜炎奈瑟菌,双球菌(diplococcus),球菌(coccus),四联球菌(tetrad),球菌(coccus),八叠球菌(sarcina),二、杆菌(bacillus)：单杆菌、链杆菌,不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致。,杆菌(bacillus),杆菌的形态多样,杆菌(bacillus),杆菌的形态多样,分枝杆菌,双歧杆菌,大肠杆菌,三、螺形菌(spiral bacterium),弧形霍乱菌,淋病球菌,幽门螺旋菌,左：显微数码摄像,右：结构示意图,第二

4、节 细菌的结构,一. 基本结构,（一）细胞壁(cell wall),两类细菌细胞壁的共同组分为肽聚糖，但各有其特殊组分。,革兰染色法： 涂片 风干 固定 结晶紫 碘液 95%乙醇 复红,革兰染色法： 结晶紫 碘液 95%乙醇 复红 抗酸染色： 石炭酸复红 3%盐酸酒精 美兰 其它特殊染色,染色法,革兰阳性 革兰阴性,抗酸染色,2。1。2,细菌细胞的结构,a.细菌细胞壁（cell wall）的结构,细胞壁,革兰氏阳性菌 （G+ ） 肽聚糖： 聚糖骨架 四肽侧链 五肽交联桥 磷壁酸 表面抗原 调节离子通过 革兰氏阴性菌 （G-） 肽聚糖 ：聚糖骨架 四肽侧链 外膜 ： 脂蛋白 脂质双层 脂多糖 脂

5、质A 核心多糖 特异多糖,（一）化学成分,革兰阳性菌的肽聚糖结构,G- 菌 肽 聚 糖 结 构,( DAP-二氯基庚二酸 ）,聚糖骨架：同G+ 菌 四肽侧链：L-丙、D-谷、DAP、D-丙,革兰阳性菌的细胞壁,细胞膜,细胞质,磷壁酸,肽聚糖,肽聚糖,革兰阴性菌的细胞壁,脂多糖,细胞质,细胞膜,脂蛋白,外膜,外膜蛋白,周浆间隙,c.细胞壁化学组成,高等植物 纤维素,霉菌 几丁质,酵母 甘露聚糖，葡聚糖,细菌,肽聚糖,N乙酰葡萄糖胺 N乙酰胞壁酸 短肽,脂多糖,磷壁酸,1. 肽聚糖(peptidoglycan),革兰阳性菌肽聚糖聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥,革兰阴性菌肽聚糖聚糖骨架、四肽侧链,1

6、. 肽聚糖(peptidoglycan),2. 革兰阳性菌细胞壁特殊组分,3. 革兰阴性菌细胞壁特殊组分,3. 革兰阴性菌细胞壁特殊组分,脂多糖(lipopolysaccharid,LPS),革兰阳性菌与阴性菌细胞壁结构比较,肽聚糖,细胞质膜,外壁层,Gram positive bacteria, G+,Gram negative bacteria, G,细菌的细胞壁(粉红色以外的部分),肽聚 糖,质 膜,外壁层,周质空间,革兰氏阳性,革兰氏阴性,细胞壁抛面结构,b.细胞壁的功能,固定细胞外形 协助鞭毛运动 保护细胞免受外力的损伤 为正常细胞分裂所必需 阻拦有害物质进入细胞 与细菌的抗原性、致

7、病性和对噬菌体的敏感性密切相关,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。 细菌细胞膜的功能与真核细胞者类似，主要有物质转运、生物合成、分泌和呼吸等作用。 细菌细胞膜可形成一种特有的结构，称为中介体。,（二）细胞膜 (cell membrane),细菌的细胞膜,概念：位于细胞壁内侧，紧包在细胞质外的一层有弹性、具有半透性的生物膜。 功能： 物质转运（选择性通透作用） 呼吸作用（与能量的产生储存和利用有关） 生物合成和分泌 形成中介体（细胞膜向细胞浆内陷折叠成囊状物，具有参与细胞呼吸、生物合成及有丝分裂的功能）,中介体：是部分细胞膜内陷、折叠、卷曲形成的囊状物，

8、多见于革兰阳性菌。其功能类似于真核细胞的线粒体，故亦称为线粒体(chondroid)。,中介体(mesosome),a:内嵌蛋白;b、c:内嵌蛋白或整合蛋白 d:外周蛋白;e:多酶复合体;f:脂双分子层,1.细胞膜,f,细菌染色体DNA的复制模式,核糖体(ribosome)：细菌合成蛋白质的场所，游离存在于蛋白质中。 质粒(plasmid)：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，控制细菌某些特定的遗传特性。 细菌细胞质中含有多种颗粒，大多为贮藏的营养物质。其中有一种主要成分是RNA和多偏磷酸盐的颗粒，其嗜碱性强，用亚甲蓝染色时着色较深呈紫色，称为异染颗粒(metachro

9、matic granule)。常见于白喉棒状杆菌，位于菌体两端，故又称极体(polar body)，有助于鉴定。,（三）细胞质 (cytoplasm),细菌的细胞质,结构和功能 核糖体 蛋白质合成场所，由蛋白质和核酸组成的胞浆 颗粒，是抗菌药物选择作用的靶点。 四环素类、大环内酯类、氨基糖甙类 质粒 可以独立复制。 不是细菌生命所必须的。 可以在细菌之间相互转移。 与耐药性、基因工程有关 胞质颗粒 本质是细菌的营养物质。 与细菌诊断有关。如巴氏杆菌的异染颗粒。,核糖体亚基连在,核糖体（Ribosome),多聚核糖体,、,核糖体亚基 释 放,质粒 染色体,质粒(circular covalent

10、ly closed DNA ),质粒功能,R因子：与抗药性有关,F因子：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,一. 基本结构,（四）核质 (nuclear material),细菌是原核细胞，不具有成形的核。细菌的遗传物质称为核质或拟核，无核膜、核仁和有丝分裂器。功能与真核细胞的染色体相似。 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。,细菌的核质,拟核 原核细胞无核膜、核仁，染色体集中 于胞浆中的某一区域，由裸露的双股 DNA反复折叠形成的超螺旋结构，具 有细胞核功能，控制着细菌的遗传和 变异等生物学性状。 喹诺酮类药物靶点，磺胺类作

11、用部位,3.核区（nuclear region or area）,又称核质体、原核、拟核、核基因组(genome）,是一个大型环状DNA分子。长度为0.25-3.00mm,每个细胞所含的核区数一般14个,细菌除在染色体复制时间内呈双倍体外,一般均为单倍体,二. 特殊结构,（一）荚膜 (capsule),荚膜：某些细菌在其细胞壁外包绕一层黏液性物质，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细胞的生命活动。,细菌的荚膜(capsule),概念 细菌生长过程中，合成并向细胞外分泌的粘液性物质，多糖和多肽成分. 形成和特性 营养要求高(动物体内血清火塘的培养基上才能生长)， 普通染色法不

12、着色,特殊染色可染成和菌体不同的颜色。 功能及医学意义 抗原性: 鉴别分型 抗吞噬功能 (与细菌毒力有关) 抗溶酶体补体对细菌的损伤 抗干燥,糖被(glycocalyx),细菌负染后相差显微镜图片（示荚膜）,大多数细菌的荚膜是多糖，炭疽芽胞杆菌、鼠疫耶氏菌等少数菌的荚膜为多肽。 多糖分子组成和构成的多样化使其结构极为复杂，成为血清学分型的基础。 荚膜的形成需要能量，与环境条件有密切关系。有荚膜的细菌形成粘液(M)或光滑(S)菌落，失去荚膜后其菌落边为粗糙型（R）型。,1. 荚膜的化学组成,荚膜成分,多糖,纯多糖,杂多糖,多肽和多糖,蛋白质,葡聚糖,纤维素,果聚糖,多肽,海藻酸,透明质酸,聚-D

13、-谷氨酸,抗吞噬作用：荚膜具有抵抗宿主吞噬细胞的作用，因而荚膜是病原菌的重要毒力因子。 粘附作用：荚膜多糖可使细菌彼此之间粘连，也可粘附于组织细胞或无生命物体表面，形成生物膜，是引起感染的重要因素。 抗有害物质的损伤作用：荚膜处于细胞的最外层，有保护菌体避免和减少受有害物质的损伤作用。,2. 荚膜的功能,二. 特殊结构,（一）鞭毛 (flagellum),许多细菌在菌体上附有细长并呈波状弯曲的丝状物，称为鞭毛，是细菌的运动器官。 鞭毛需用电子显微镜观察，或经特殊染色法使鞭毛增粗后才能在光镜下看到。,鞭毛菌分类,单毛菌,双毛菌,丛毛菌,周毛菌,1. 鞭毛的结构,鞭毛是运动器官。 鞭毛有抗原性。,

14、2. 鞭毛的功能,二. 特殊结构,菌毛：许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、更短而直硬的丝状物，与细菌的运动无关。 菌毛蛋白具有抗原性。 根据功能不同，菌毛可分为普通菌毛和性菌毛两类。 菌毛在普通光学显微镜下看不到，必须用电子显微镜观察。,（二）菌毛 (filus/fimbriae),普通菌毛遍布菌细胞表面，每菌可达数百根。 这类菌毛是细菌的粘附结构，能与宿主细胞表面的特异性受体结合，是细菌感染的第一部。因此，菌毛和细菌的致病性密切相关。 菌毛的受体常为糖蛋白或糖脂，与菌毛结合的特异性决定的宿主的易感部位。 如果红细胞表面具有菌毛受体的相似成分，不同的菌毛引起不同类型的

15、红细胞凝集血凝（hemagglutination,HA),1. 普通菌毛(ordinary pilus),仅见于少数革兰阴性菌。 数量少，1-4根。 比普通菌毛长而粗，中空呈管状。 性菌毛由致育因子（F）编码，故又称F菌毛。 带有性菌毛的F+菌与无性菌毛的F-菌相遇时，性菌毛与其相应受体结合，F+菌内的质粒或DNA可通过性菌毛 进入F-菌体内，此过程接合(conjugation)。 性菌毛是某些噬菌体吸附于菌细胞的受体。,2. 性菌毛(sex pilus),菌毛,菌毛蛋白 0.007-0.0090.5-20um 由菌毛蛋白亚基卷成中 1-数百根 空螺旋 附着，接合细胞质 许多G杆菌和球菌,细菌

16、的鞭毛和菌毛的比较,二. 特殊结构,芽胞：某些细菌在一定的环境条件下，能在菌体内部形成一个圆形或卵圆形小体，是细菌的休眠形式。芽胞形成后细菌即失去繁殖能力。 产生芽胞的都是革兰阳性菌。,（三）芽胞 (spore),细菌形成芽胞的能力是由菌体内的芽胞基因决定的。芽胞一般只在动物体外才能形成，其形成条件因菌种而异。 一个细菌只形成一个芽胞，一个芽胞发芽也只生成一个菌体，细菌数量并未增加，因而芽胞不是细菌的繁殖方式。与芽胞相比，未形成芽胞而具有繁殖能力的菌体可称为繁殖体(vegetative form)。,1. 芽胞的形成与发芽,细菌芽孢在光学显微镜下的形态及其在胞内的位置,某些细菌在其生长发育后期

17、 ， 在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体,由于一个营养细胞内仅生成一个芽孢，无繁殖功能,芽孢是生物界中抗性最强的生命体。,芽孢在普通条件下可保持几年至几十年的生活力。,4.芽孢(endospore/spore),芽胞的大小、形状、位置等随菌种而异，有重要的鉴别意义。,芽胞的结构,芽胞的抵抗力强，可在自然界中存在多年，是重要的传染源。但芽胞并不直接引起疾病，只有发芽成为繁殖体后，才能迅速大量繁殖而致病。 芽胞抵抗力强，故应以杀灭芽胞作为可靠的灭菌指标。 芽胞抵抗力强的原因： (1)芽胞含水量少，蛋白质受热后不易变性。 (2)芽胞具有多层致密的厚膜，理化因素不易透入

18、。 (3)含有的DAP与钙结合的盐能提高芽胞中各种酶的稳定性。,2. 芽胞的功能,细菌的鞭毛,概念 细菌表面细长而弯曲的蛋白质丝状物 。 功能 细菌的运动器官。 某些细菌的鞭毛与致病性有关。 鉴别细菌。,细菌的菌毛,概念 细菌表面比鞭毛更细，短而直，数目较多的 蛋白质丝状物。 分类和功能 普通菌毛 布满菌体，细菌的黏附器官，细菌致病 的因素。 性菌毛 主要见于革兰氏阴性菌，数量少， 比普通长而粗，呈中空管状，由致育因子F质粒编码。参与基因物质的转移；是噬菌体吸附于菌细胞的受体。,细菌的芽孢,概念 某些细菌在一定条件下形成一个圆形或卵圆形小体， 具有完整的细菌结构，能保持细菌的生命活性。 形成和特性 1、营养缺乏的条件下形成。 2、条件恢复以后，芽孢重新发芽生成细菌。 3、是细菌的休眠形式。 功能和医学意义 1、 抵抗力强（作为消毒灭菌的指标）。 2、不直接引起疾病，但发芽成繁殖体后迅速引起疾病。 3、鉴别细菌（芽孢的大小、形态、位置）。,普通光学显微镜的分辨率为0.25um。一般细菌都大于0.25um，故可用普通光学显微镜观察。,普通光学显微镜(light microscope),显微镜放大法,电子显微镜的分辨率为1nm。不仅能看清细菌的外形，内部超微结构可一览无余。,电子显微镜(electron micr