细菌的形态与结构细菌的生理课件.ppt

1、革兰阴性菌革兰阴性菌 外膜（外膜（outer membrane）脂蛋白 脂质双层 脂多糖(LPS)LIPID BILAYER脂多糖（脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）（1）脂质脂质A（lipid A）为一种糖磷脂，由D-氨基葡萄糖双糖组成的基本骨架，不同细菌骨架一致。内毒素毒性与生物学活性成分内毒素毒性与生物学活性成分 无种属特异性（2）核心多糖（核心多糖（core polysaccharide）位于脂质A的外层 有属特异性，同一属细菌相同（3）特异多糖（）特异多糖（specific polysaccharide）最外层，由数个至数十个低聚糖（35个单糖）重复单位所构成的多

2、糖链。是革兰阴性菌的菌体抗原（是革兰阴性菌的菌体抗原（O抗抗原）原），具有种特异性 缺失，细菌变为粗糙型革兰阳性菌革兰阳性菌革兰阴性菌革兰阴性菌G+菌与菌与G-菌细胞壁的比较菌细胞壁的比较 细胞壁细胞壁 革兰阳性菌革兰阳性菌 革兰阴性菌革兰阴性菌 强度 较坚韧 较疏松 厚度 20-80nm 10-15nm肽聚糖层数 可多达可多达5050层层 1-2层肽聚糖含量 50%-80%5%-20%磷壁酸 有有 无 外膜 无 有有青霉素作用青霉素作用 有效有效 无效无效功能功能 维持菌体固有的形态，并保护细菌抵抗低渗环境（G+菌2025大气压，G-菌56大气压）参与菌体内外的物质交换 菌体表面带有多种抗原

3、表位，可以诱发机体的免疫应答 磷壁酸：重要表面抗原，与血清型分类有关 外膜：屏障结构，与致病性相关 LPS 细菌细菌L型（型（bacterial L form）概念：概念：其主要特征是细胞壁完全或部分消失，故又命为细胞壁缺陷菌（cell wall deficient bacteria）。1935年英国Lister研究所的Klieneberger首先在念珠状链杆菌的培养物中发现一种菌落形态类似支原体的微生物，并以其所在的Lister研究所第一个字母L命名为L型细菌。自然或人为诱导，如某些药物作用于细菌，可抑制的肽聚糖的合成或破坏细胞壁的结构。形成条件：形成条件：溶菌酶、青霉素、胆汁、溶葡萄球菌素

4、、抗体、补体等生物学特性：生物学特性：多形性、革兰阴性、高渗培养、生长缓慢、荷包蛋样菌落、可回复p与医学的关系：与医学的关系：临床上遇有症状明显但常规培养隐形者需考虑细菌L型分离 细胞膜（细胞膜（cell membrane）或称胞质膜（cytoplasmic membrane），细胞壁内侧，包绕细胞质 组成：磷脂、蛋白质 不含胆固醇不含胆固醇 功能：物质转运、生物合成、分泌、呼吸、信号转导 中介体（中介体（mesosome）是部分细胞膜内陷、折叠、卷曲形成的囊状物，多见于革兰阳性细菌；青霉素结合蛋白；蛋白分泌系统；双组分信号转导系统细胞质（细胞质（cytoplasm）细胞膜包裹的溶胶状物质，或

5、称原生质（protoplasm），由水、蛋白质、脂类、核酸及少量糖和无机盐组成，其中含有核糖体等许多重要结构。核糖体（ribosome）：蛋白质合成场所；RNA和蛋白质；沉降系数为70s，50s+30s（真核80s，60s+40s）链霉素链霉素红霉素红霉素 质粒（plasmid）：染色体外遗传物质；编码菌毛，毒素，抗药性 胞质颗粒：储藏营养物的糖原、淀粉等，又称内含物；异染颗粒异染颗粒RNA、多偏磷酸盐，嗜碱，着 色深，具诊断价值（白喉棒状杆菌）核质（核质（nuclear material）原核细胞，不具成形的核。遗传物质称为核质或拟核（nucleoid），无核膜、核仁和有丝分裂器；因其功能与

6、真核细胞的染色体相似，决定细菌的遗传变异，亦称细菌的染色体（chromosome）一般为单倍体，是一个共价闭合环状双链DNA分子 大肠埃希基因组长度1.1mm，4.710 6 碱基，约30005000个基因 荚膜（荚膜（capsule）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 0.2m荚膜，0.2m 微荚膜 化学组成：多糖，少数为多肽 形成条件：营养丰富 染色：不易着色，负染（墨汁）荚膜的功能荚膜的功能 抗吞噬作用 肺炎链球菌 粘附作用 生物膜(biofilm)形成,引起感染的重要因素 抗有害物质的损伤作用 鉴别细菌及

7、细菌分型鞭毛（鞭毛（flagellum）概念：许多细菌菌体上附有细长并呈波状弯曲的丝状物。鞭毛长520m，直径1230nm 数量与部位：单毛菌 双毛菌 丛毛菌 周毛菌 化学组成：鞭毛蛋白 从细胞膜长出，游离于胞外结构结构功能功能 细菌的运动器官 有些细菌的鞭毛与致病性有关 根据鞭毛菌的动力和鞭毛的抗原性（H抗原），可用以鉴定细菌和进行细菌分类 菌毛（菌毛（pilus或或fimbriae）概念：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。须电镜观察。种类及功能 普通菌毛普通菌毛ordinary pilus 多，短而细；粘附作用，与致病有关性菌

8、毛性菌毛sex pilus（F菌毛）菌毛）少，粗、长；中空，由F质粒编码；遗传物质传递，完成接合（conjugation）过程。普通菌毛：普通菌毛：性菌毛性菌毛：接合，毒力、耐药性等性状的遗传物质传递。F+F-F+F-F+F+F+芽胞芽胞(spore）某些革兰阳性细菌在一定的环境条件下，在菌体内部形成一个圆形或卵圆形小体，是细菌处于代谢相对静止的休眠形式休眠形式 芽胞杆菌属、梭菌属 形成条件：营养缺乏条件，或氧气缺乏或充足 保存全部生命必需物质：核酸、酶、合成菌体成分的结构 休眠状态，无新陈代谢 可发芽 1个细菌1个芽胞1个细菌 细菌细菌繁殖体繁殖体 而而 芽胞芽胞休眠体休眠体 每种细菌形成一

9、种类型芽胞破伤风梭菌（光镜）破伤风梭菌（光镜）功能功能 抵抗力强：耐干燥、热、辐射、化学消毒剂 有的芽孢耐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高压蒸气灭菌 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：根据芽胞位置、大小等：细菌形态与结构检查法细菌形态与结构检查法 普通光学显微镜普通光学显微镜（light microscope）电子显微镜电子显微镜（electron microscope）暗视野显微镜（darkfield microscope）相差显微镜（phase contrast microscope）荧光显微镜（fluorescence micros

10、cope）同焦点显微镜（cofocal microscope）放大法放大法染色法染色法 细菌体小半透明，经染色放大后才能观察较清楚。可将细菌染色法分为单染色法和复染色法；方法有革兰染色法革兰染色法、抗酸染色法抗酸染色法、以及荚膜、芽胞等特殊染色法 最常用最重要的染色法最常用最重要的染色法 革兰染色法（革兰染色法（Gram stain）由丹麦细 菌学家革兰（Hans Christian Gram)于1884年创建 结晶紫碘（深紫色）结晶紫碘（深紫色）9595乙醇乙醇 复红复红p革兰染色法应用：革兰染色法应用：在鉴别细菌、选择抗菌药物、研究细菌致病性等方面都具有极其重要的意义。第第3章章 细菌生理

11、学细菌生理学 (Physiology)细菌的理化性质细菌的理化性质 细菌的化学组成细菌的化学组成 水、无机盐、蛋白质、糖类、脂质和核酸等。特有的成分：肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸、D型氨基酸等 细菌的物理性质：光学性质：半透明；比浊法或分光光度法估测数量 表面积：相对表面积大 带电现象：G+菌pI为23，G-pI为45 半透性：小分子物质通过 渗透压：G+菌渗透压为2025大气压，G-为56个细菌的营养类型细菌的营养类型 根据细菌所利用的能源和碳源的不同，将细菌分为两大营养类型。自养菌自养菌（autotroph）以简单无机物为原料合成菌体成分 化能自养菌 光能自养菌 异养菌异养菌（heterotro

12、ph）以多种有机物为原料合成菌体成分，并获得能量 腐生菌 寄生菌 大部分病原菌大部分病原菌细菌的营养物质细菌的营养物质 水 碳源 氮源 无机盐 生长因子growth factor：细菌生长必需，而自身不能合成的化合物 如维生素、某些氨基酸、嘌呤、嘧啶等 流感嗜血杆菌 X因子（高铁血红素）V因子（辅酶或）影响细菌生长的环境因素影响细菌生长的环境因素 营养物质 充足的营养物质可以为细菌的新陈代谢及生长繁殖提供必要的原料和充足的能量。氢离子浓度(pH)大多数嗜中性细菌（neutrophile）pH 6.08.0；嗜酸性细菌（acidophile）pH8.5。多数病原菌最适pH为7.27.6，在宿主体

13、内极易生存。个别细菌如霍乱弧菌在pH8.49.2生长最好，结核分枝杆菌生长的最适pH为6.56.8。温度 根据细菌对温度的要求将细菌分为嗜冷菌嗜冷菌(psychrophile)、嗜温菌嗜温菌(mesophile)和嗜热菌嗜热菌(thermophile)。病原菌在长期进化过程中适应人体环境，均为嗜温菌，最适生长温度为人的体温，即37。渗透压 大多数细菌的生长需要等渗或低渗环境。气体 根据细菌代谢时对分子氧的需要与否，可以分为四类专性厌氧菌在有氧环境中不能生长，可能由于下述原因：专性厌氧菌在有氧环境中不能生长，可能由于下述原因：1）缺乏氧化还原电势高的呼吸酶：细胞色素、细胞色素氧化酶；2）缺乏分解

14、有毒氧基团的酶：SOD、触酶、过氧化物酶细菌的生长繁殖细菌的生长繁殖个体繁殖：二分裂方式二分裂方式（binary fission）代时(generation time)：多数为2030 min；结核分枝杆菌结核分枝杆菌181820hr20hr细菌群体的生长繁殖细菌群体的生长繁殖1迟缓期迟缓期(lag phase)2对数期对数期(logarithmic phase)3稳定期稳定期(stationary phase)4衰亡期衰亡期(decline phase)细菌的生长曲线growth curve迟缓 对数期对数期 稳定期 期衰亡期 活菌数的对数培养时间迟缓 对数期对数期 稳定期 期衰亡期 细菌的

15、能量代谢细菌的能量代谢 呼吸 以无机物为受氢体 以分子氧为受氢体有氧呼吸 发酵 以有机物为受氢体细菌的分解代谢产物与生化反应细菌的分解代谢产物与生化反应 细菌的酶不一样，对营养物质的分解能力不一样细菌的生化反应试验 糖发酵试验糖发酵试验 葡萄糖 HCOOH 脱氢酶 CO2+H2 大肠埃希菌大肠埃希菌 产酸、产气产酸、产气 伤寒沙门菌伤寒沙门菌 产酸、不产气产酸、不产气 VP（Voges-Proskauer）试验试验葡萄糖丙酮酸乙酰甲基甲醇 二乙酰红色化合物 胍基化合物 产气肠杆菌产气肠杆菌葡萄糖丙酮酸 乙酰甲基甲醇 大肠埃希菌大肠埃希菌M 甲基红（甲基红（methyl red）实验实验葡萄糖丙

16、酮酸乙酰甲基甲醇 甲基红 -产气肠杆菌产气肠杆菌葡萄糖丙酮酸 甲基红 +大肠埃希菌大肠埃希菌-+C-枸橼酸盐利用（枸橼酸盐利用（citrate utilization）试验试验利用枸橼酸盐生长 +产气肠杆菌产气肠杆菌不能利用 -大肠埃希菌大肠埃希菌 -+I 吲哚（吲哚（indol）试验试验色氨酸色氨酸吲哚吲哚玫瑰吲哚玫瑰吲哚 吲哚试剂吲哚试剂 -+IMViC试验-鉴定肠道杆菌I-吲哚（indol）试验M -甲基红（methyl red）试验V -VP（Voges-Proskauer）试验C -枸橼酸盐利用（citrate utilization）试验 I M Vi C 试验 大肠埃希菌 +-产

17、气肠杆菌 -+硫化氢试验 +（FeS黑色）尿素酶试验 尿素氨氨 酚红酚红合成代谢产物合成代谢产物 热原质热原质（pyrogen）细菌合成的一种注入人体或动物体内能引起发热反应的物质 LPS 耐高温 去除方法：250干烤、蒸馏、吸附剂等 制备和使用注射药品过程无菌操作 毒素与侵袭性酶 外毒素、卵磷脂酶 色素 抗生素 某些微生物代谢过程中产生的一类能抑制或杀死某些微生物或肿瘤细胞的物质 细菌素 维生素细菌的人工培养细菌的人工培养 培养基（culture medium）由人工方法配制而成的，专供微生物生长繁殖使用的混合营养物制品 培养基的分类：基础培养基（basic medium）增菌培养基（enr

18、ichment medium）选择培养基（selective medium）鉴别培养基（differential medium）厌氧培养基（anaerobic medium）液体培养基 固体培养基 半固体培养基 细菌在培养基中的生长情况细菌在培养基中的生长情况 液体培养基：表面生长 均匀混浊生长 沉淀生长 固体培养基：菌落，菌苔 半固体培养基：无动力 有动力培养基的用途培养基的用途 液体培养基：增菌 固体培养基：纯化，增菌 半固体培养基：动力检测，保种细菌的人工培养细菌的人工培养 在医学中的应用：诊断；细菌鉴定；生物在医学中的应用：诊断；细菌鉴定；生物制品。制品。在工农业生产中的应用：在工农业

19、生产中的应用：在基因工程中的应用在基因工程中的应用 细菌的分类细菌的分类 细菌的分类层次 界、门、纲、目、科、属、种 种(species)是细菌分类的基本单位。生物学性状基本相同的细菌群体构成一个菌种；性状相近关系密切的若干菌种组成一个菌属（genus）同一菌种的各个细菌，虽性状基本相同，但在某些方面仍有一定差异，差异较明显的称亚种(subspecies,subsp.)，差异小的则为型(type)。血清型(serotype)噬菌体型(phage-type)细菌素型(bacteriocin-type)生物型(biotype)菌株菌株(strain)对不同来源的同一菌种的细菌称为该菌的不同菌株(strain)。标准菌株(standard strain)或模式菌株(type strain）：具有某种细菌典型特征的菌株。细菌的命名细菌的命名 拉丁双名法 Escherichia coli （E.coli）属名 种名 中文：大肠埃希菌 种名 属名