第1章 細菌和放線菌的形態(tài)與構造

第一章原核微生物 細菌和放線菌的形態(tài)與構造 原核微生物 具有細胞形態(tài) 即細胞壁 細胞膜 細胞質(zhì)和細胞核 但不具有完整的細胞核結構 無核仁和核膜 只有核物質(zhì)存在的核區(qū) 包括六大類 細菌 bacteria 放線菌 actinomyces 藍細菌 cyanobacteria 支原體 mycoplasma 衣原體 chlamydia 立克次氏體 rickettsia 細菌的形態(tài)與構造細菌菌體 細胞 形態(tài)細菌細胞構造 一般構造 細胞壁 細胞膜 細胞質(zhì) 核質(zhì)體 間體 特殊構造 莢膜 芽孢 鞭毛 菌毛 細菌繁殖特征細菌群體特征 放線菌的形態(tài)與構造放線菌的菌絲形態(tài)與構造放線菌的繁殖特征放線菌的菌落特征 本章講授內(nèi)容 第一節(jié)細菌的形態(tài)與構造 細菌 bacteria 是原核生物中的一大類群 是一類個體微小 結構簡單 細胞壁堅韌 多以二等分裂方式繁殖和水生性較強的單細胞微生物 微生物的形態(tài)與構造主要包括 個體形態(tài) 細胞形態(tài)或菌體形態(tài)或菌絲形態(tài) 細胞構造 繁殖特征 群體形態(tài) 一 細菌菌體 細胞 形態(tài) 依據(jù)細菌菌體 細胞 形態(tài)的不同 可分為三類 球菌 coccus 桿菌 bacillus 螺旋菌 spirilla 大多數(shù)細菌的大小 0 幾 幾個 m 球菌 單球菌 Micrococcus 雙球菌 Diplococcus 四聯(lián)球菌 Tetrad 八疊球菌 Sarcina 葡萄球菌 Staphylococcus 鏈球菌 Streptococcus 根據(jù)球菌在繁殖時細胞分裂方向及分裂后細胞的排列情況 又可將其分為 桿菌 螺旋菌 弧菌 vibrio 螺菌 spirillum 螺旋體 spirochaeta 大腸桿菌 Escherichiacoli或E coli 金黃色葡萄球菌 Staphylococcusaureus 葡萄球菌 四聯(lián)球菌 八疊球菌 鏈球菌 鏈桿菌 霍亂弧菌 Vibriocholerae 15 575 螺旋菌 Spirulinasp 1 280 細菌細胞構造示意圖 二 細菌細胞構造 一 一般構造 所有細菌都具有的構造 包括細胞壁 細胞膜 細胞質(zhì) 核質(zhì)體 內(nèi)含物等 革蘭氏染色法 Gramstaining 1 細胞壁 cellwall 革蘭陽性菌 G 紫色革蘭陰性菌 G 紅色 Grampositivebacteria Gramnegativebacteria G 細菌細胞壁 G 細菌細胞壁 細胞壁組成 G 細菌 金色葡萄球菌 肽聚糖結構示意圖 G N 乙酰葡糖胺M N 乙酰胞壁酸 磷壁酸 techoicacid 革蘭陽性菌特有成分 是由核糖醇或甘油殘基經(jīng)磷酸二酯鍵相互連接而成的多聚物 多個磷壁酸分子組成長鏈穿插于肽聚糖中 內(nèi)端與肽聚糖上的胞壁酸共價結合的稱壁磷壁酸 內(nèi)端與細胞膜共價結合的稱膜磷壁酸 革蘭陽性細菌細胞壁特殊組分 磷壁酸 G 細菌 大腸桿菌 肽聚糖結構示意圖 G 菌肽聚糖結構 革蘭陰性菌細胞壁特殊組分 脂多糖 G 菌與G 菌細胞壁結構比較 革蘭氏陽性菌與陰性菌細胞壁比較 維持菌體固有的形態(tài)保護細菌抵抗低滲環(huán)境參與菌體內(nèi)外的物質(zhì)交換菌體表面帶有多種抗原分子 可誘發(fā)機體的免疫應答與細菌致病性有關 細胞壁的功能 細菌細胞壁缺陷型或L型 bacterialLform 細胞壁受損后仍能生長和分裂的細菌 在一般環(huán)境中不能耐受菌體內(nèi)的高滲透壓而將會漲破死亡 在高滲環(huán)境下 仍可存活 革蘭陽性菌細胞壁缺失后 原生質(zhì)僅被一層細胞膜包裹 原生質(zhì)體 protoplast 革蘭陰性菌肽聚糖層受損后尚有外膜保護 原生質(zhì)球 spheroplast 某些L型仍有一定的致病力 通常引起慢性感染 細菌細胞壁缺陷型 細菌L型 2 細胞膜 cellmembrane 細菌細胞膜的結構與真核細胞者基本相同 由磷脂和多種蛋白質(zhì)組成 但不含膽固醇 細菌細胞膜的功能與真核細胞者類似 主要有物質(zhì)轉運 生物合成 分泌和呼吸等作用 細菌細胞膜可形成一種特有的結構 稱為中介體 細胞膜結構模式圖 3 細胞質(zhì) cytoplasm 被細胞膜包圍的除核區(qū)以外的呈溶膠狀態(tài) 半透明 顆粒狀物質(zhì)的總稱 其成分主要是水 蛋白質(zhì) 核酸 脂類 多糖 無機鹽類和多種酶系等 是細菌細胞進行合成代謝和分解代謝的主要場所 細胞質(zhì)中的RNA含量較多 可達菌體成分的15 20 生長旺盛的幼齡菌含量更高 有較強的嗜堿性 易被堿性染料著色 為異染顆粒 除此之外 細胞質(zhì)中還存在有許多內(nèi)含物 inclusionbody 顆粒 舉例如下 游離存在于細胞質(zhì)中的小顆粒 直徑約18nm 沉降系數(shù)為70s 由50s和30s兩個亞單位組成 70 為RNA 30 為蛋白質(zhì) 是細菌合成蛋白質(zhì)的場所 1 核糖體 ribosome 染色體外的遺傳物質(zhì) 存在于細胞質(zhì)中 為閉合環(huán)狀的雙鏈DNA 具有自主復制能力 控制著細菌某些特定的遺傳特性 如 R質(zhì)粒 耐藥性質(zhì)粒F質(zhì)粒 致育性質(zhì)粒Vi質(zhì)粒 毒力質(zhì)粒 2 質(zhì)粒 plasmid 3 貯藏物 reservematerials 異染顆粒 metachromaticgranule 細菌細胞質(zhì)中含有多種顆粒 大多為貯藏的營養(yǎng)物質(zhì) 其中有一種主要成分是RNA和多偏磷酸鹽的顆粒 其嗜堿性強 用亞甲藍染色時著色較深呈紫色 稱為異染顆粒 常見于白喉棒狀桿菌 位于菌體兩端 故又稱極體 polarbody 有助于鑒定 4 間體或中介體 mesosome 部分細胞膜內(nèi)陷 折疊 卷曲形成的囊狀物 與細菌細胞分裂繁殖時DNA的復制有關 5 核質(zhì)體 nuclearbody 或核質(zhì) nuclearmaterial 雙股環(huán)狀DNA分子球形 棒狀或啞鈴狀由DNA和少量RNA及蛋白質(zhì)組成 又稱核區(qū) nuclearregion 擬核 nucleoid 或核基因組 genome 細菌是原核細胞 不具有成形的核 無核膜 核仁和有絲分裂器 功能與真核細胞的染色體相似 大腸桿菌的核質(zhì)體 大腸桿菌縱切面 示啞鈴形核質(zhì)體和細胞分裂 二 特殊構造 細菌的特殊構造是指不是所有的細菌都具有的構造 常見的有莢膜 芽孢 鞭毛 菌毛等 1 莢膜 capsule 有些細菌 在一定的環(huán)境條件下 能分泌一種粘液性物質(zhì) 粘附在細胞壁外 稱為莢膜 莢膜的厚度多在0 2 m以上 周圍有清晰的界限 稱為莢膜或大莢膜 macrocapsule 厚度在0 2 m以下者 稱為微莢膜 microcapsule 有些細菌 可在細胞壁外形成一層類似莢膜的粘性物質(zhì) 結構疏松 無一定的形狀 周圍界限不清晰 密度不均勻 易于洗脫 這種結構 稱為粘液層 slimelayer 包圍多個細菌細胞的莢膜 稱為菌膠團 zoogloea 大多數(shù)細菌的莢膜是多糖 炭疽芽孢桿菌等少數(shù)菌的莢膜為多肽 多糖分子組成和構成的多樣化使其結構極為復雜 成為血清學分型的基礎 莢膜的形成與環(huán)境條件有密切關系 有莢膜的細菌形成光滑型 S 菌落 失去莢膜后其菌落變?yōu)榇植谛?R 型 莢膜的化學組成 抗吞噬作用 莢膜具有抵抗宿主吞噬細胞的作用 因而莢膜是病原菌的重要毒力因子 粘附作用 莢膜多糖可使細菌彼此之間粘連 也可粘附于組織細胞或無生命物體表面 形成生物膜 是引起感染的重要因素 抗有害物質(zhì)的損傷作用 莢膜處于細胞的最外層 有保護菌體避免和減少受有害物質(zhì)的損傷作用 貯存營養(yǎng) 莢膜的功能 細胞莢膜 印度墨汁負染色 2 芽孢 spore 某些桿菌和個別球菌在生長發(fā)育后期 在菌體內(nèi)形成一種圓形或橢圓形 壁厚 含水量低 抗逆性強 普通染色法不著色的特殊結構 稱為芽孢 或稱內(nèi)生孢子 endospore 細菌形成芽孢的能力是由菌體內(nèi)的芽孢基因決定的 其形成條件因菌種而異 一個細菌只形成一個芽孢 一個芽孢萌發(fā)也只生成一個菌體 細菌數(shù)量并未增加 因而芽孢不具有繁殖功能 不是細菌的繁殖方式 與芽孢相比 未形成芽孢而具有繁殖能力的菌體稱為繁殖體 vegetativeform 肉毒梭狀芽孢桿菌 Clostridiumbotulinum 枯草芽孢桿菌 Bacillussubtilis 細菌芽孢結構示意圖 細菌芽孢的大小 形狀 位置等隨菌種而異 有重要的鑒別意義 細菌芽孢著生部位 芽孢的抵抗力強 可在自然界中存在多年 是重要的傳染源 但芽孢并不直接引起疾病 只有發(fā)芽成為繁殖體后 才能迅速大量繁殖而致病 芽孢抵抗力強 故常以殺滅芽孢作為滅菌指標 芽孢抵抗力強的原因 1 芽孢含水量少 蛋白質(zhì)受熱后不易變性 2 芽孢具有多層致密的厚壁 理化因素不易透入 3 含有的DPA與鈣結合的鹽 吡啶二羧酸鈣鹽 calciumpicolinate DPA Ca 能提高芽孢中各種酶的穩(wěn)定性 芽孢的功能 3 鞭毛 flagellum flagella 有些細菌在菌體表面長有呈波狀彎曲的細長絲狀物稱為鞭毛 是細菌的運動器官 鞭毛的長度為菌體長度的幾倍 其直徑為10 20nm 鞭毛需用電子顯微鏡觀察 或經(jīng)特殊染色法使鞭毛增粗后才能在光鏡下看到 鞭毛具有抗原性 鞭毛的化學組成為鞭毛蛋白 細菌鞭毛形態(tài)示意圖 細菌鞭毛的著生位置等隨菌種而異 有重要的鑒別意義 G 細菌和G 細菌的鞭毛和菌毛結構比較 是細菌的運動器官 使細菌游向營養(yǎng)物質(zhì) 而逃離有害物質(zhì) 有些鞭毛與細菌的致病性密切相關 可作為鑒定細菌及對細菌分類的依據(jù) 鞭毛的功能 許多革蘭陰性菌和少數(shù)革蘭陽性菌菌體表面存在著一種比鞭毛更細 更短而直硬的絲狀物 與細菌的運動無關 菌毛蛋白具有抗原性 菌毛在普通光學顯微鏡下看不到 必須用電子顯微鏡觀察 根據(jù)功能不同 菌毛可分為普通菌毛和性菌毛兩類 4 菌毛 fimbriaeorpilus 普通菌毛遍布菌細胞表面 每菌可達數(shù)百根 這類菌毛是細菌的粘附結構 能與宿主細胞表面的特異性受體結合 是細菌感染的第一部 因此 菌毛和細菌的致病性密切相關 菌毛的受體常為糖蛋白或糖脂 與菌毛結合的特異性決定的宿主的易感部位 如果紅細胞表面具有菌毛受體的相似成分 不同的菌毛引起不同類型的紅細胞凝集 血凝 hemagglutination HA 普通菌毛 ordinarypilus 僅見于少數(shù)革蘭陰性菌 數(shù)量少 1 4根 比普通菌毛長而粗 中空呈管狀 性菌毛由致育因子Fertility F 編碼 故又稱F菌毛 帶有性菌毛的F 菌與無性菌毛的F 菌相遇時 性菌毛與其相應受體結合 F 菌內(nèi)的質(zhì)?；駾NA可通過性菌毛進入F 菌體內(nèi) 此過程 接合 conjugation 性菌毛是某些噬菌體吸附于菌細胞的受體 性菌毛 sexpilus 三 細菌繁殖特征 細菌的繁殖方式主要為無性繁殖中的裂殖 fission 中的二等分裂 binaryfission 即一個細胞通過對稱的二分裂 形成兩個形態(tài) 大小和構造完全相同的兩個子細胞 DNA的復制 滾環(huán)復制 細菌的二等分裂 將一個菌體細胞或同種的幾個菌體細胞接種在固體培養(yǎng)基上 通過生長繁殖后所形成的子代細胞堆 稱為菌落 Colony 不同種類的細菌 其菌落形狀 大小 顏色 干濕度 光滑度 凸起度 粘稠度 透明度 菌落邊緣形狀等均不同 是細菌鑒定的重要依據(jù) 細菌的菌落一般具有濕潤 較光滑 較透明 較粘稠 易挑取 質(zhì)地均勻 菌落正反面或邊緣與中央部位的顏色一致等特征 四 細菌群體特征 平板涂布培養(yǎng) 試管斜面劃線培養(yǎng) 平板劃線培養(yǎng) 放線菌 actinomyces 由于菌落呈放射狀而得名 它具有生長發(fā)育良好的菌絲體 菌絲直徑為0 2 1 2 m 革蘭氏染色呈陽性 細胞壁組成與結構與G 細菌相似 菌絲常無橫隔 內(nèi)含多個核區(qū) 一般認為放線菌是單細胞的 因此 放線菌可以定義為一類主要呈絲狀生長 以孢子繁殖的革蘭氏陽性細菌 第二節(jié)放線菌的形態(tài)與構造 一 放線菌的菌絲形態(tài)與構造 放線菌的細胞為絲狀 稱為菌絲 菌絲不斷分支纏繞形成具有一定空間形態(tài)特征的菌絲聚集體稱為菌絲體 菌絲 1 基內(nèi)菌絲 又叫營養(yǎng)菌絲 是生長在培養(yǎng)基內(nèi)部的菌絲 吸收營養(yǎng)物質(zhì) 有些無色 有些則能產(chǎn)生黃 橙 紅 紫 藍 綠 灰 褐甚至黑色等水溶性或脂溶性色素 2 氣生菌絲 由營養(yǎng)菌絲上長出并且伸展到空氣中的菌絲 顏色一般較深 直徑也較粗 是營養(yǎng)菌絲的兩倍左右 它可蓋滿整個菌落表面 呈絨毛狀 粉狀或顆粒狀 孢子絲 放線菌生長發(fā)育到一定時期 氣生菌絲頂端便會分化出孢子絲 孢子絲的形態(tài)及在氣生菌絲上的排列方式多種多樣 其形態(tài)有直桿形 波浪形 鉤狀和螺旋狀等 排列方式有互生 叢生和輪生等 孢子成熟后就飄落下來 孢子 孢子的形態(tài)極為多樣 有球形 桿形 圓柱形 瓜子形 梭形和半月形等 表面形態(tài)也多樣 有光滑 褶皺 疣 刺 毛發(fā)或鱗片狀等 孢子的顏色也十分豐富 有白色 灰色 黃色 粉紅色 淺紫色 藍色和綠色等 放線菌孢子絲和孢子的形態(tài)和顏色 常作為菌種鑒定的重要依據(jù) 放線菌的形態(tài)示意圖 放線菌菌絲及孢子絲形態(tài) 二 放線菌的繁殖特征 放線菌以無性繁殖方式進行繁殖 以菌絲繁殖 菌絲斷裂的片段即可繁殖成新的菌體 如液體發(fā)酵一般都是由菌絲體的片段繁殖的 以孢子繁殖 放線菌主要以形成孢子進行繁殖 孢子是通過橫隔分裂方式形成的 并通過兩種途徑進行 是孢子絲長到一定階段 細胞膜內(nèi)陷 再由外向內(nèi)逐漸收縮 最后形成一完整的橫隔 從而把孢子絲分割成許多分生孢子 是孢子絲長到一定階段 細胞膜和細胞壁同時內(nèi)陷 再逐步向內(nèi)縊縮 最終把孢子絲縊裂成一串分生孢子 大部分放線菌的孢子是通過后者形成的 這樣形成的孢子一般呈長圓 橢圓或球形 鏈霉菌的生活史 放線菌的生活史 鏈霉菌的各種孢子絲形態(tài) 放線菌菌落一般為圓形 光平或有許多皺褶 菌落周緣輻射狀菌絲