第1章細(xì)菌的形態(tài)和結(jié)構(gòu)

1、第一篇 細(xì)菌學(xué)2022-3-151第一章 細(xì)菌的形態(tài)和結(jié)構(gòu)細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-152細(xì) 菌(bacterium)S廣義：包括：細(xì)菌、支原體、衣原體、立克次體等。特點(diǎn)：有細(xì)胞壁、原始核質(zhì)、二分裂方式繁殖和對(duì)抗生素敏感等。S狹義：專指廣義中的細(xì)菌。第一篇 細(xì)菌學(xué)2022-3-153第一節(jié) 細(xì)菌的大小和形態(tài)細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-154一、細(xì)菌的大小和形態(tài)S一般以微米(1m=10-3mm)為測(cè)量其大小的單位，通常使用光學(xué)顯微鏡的油鏡(1000)觀察細(xì)菌。S基本形態(tài)：球形（球形菌）、桿形（桿形菌）和螺形（螺形菌）。S不同種類的細(xì)菌大小形態(tài)不一，同一種細(xì)菌的大小和形態(tài)也可因菌齡和環(huán)境因素的影

2、響而改變。細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-155球菌(coccus)S呈球形或近似球形，直徑0.81.2 m。S據(jù)細(xì)菌分裂平面和排列方式分： 雙球菌(diplococcus) 鏈球菌(streptococcus) 四聯(lián)(tetrad)及八疊球菌(sarcina)1.葡萄球菌(staphylococcus)細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-156雙球菌(diplococcus)cocci in pairs (arrows)細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-157雙球菌(diplococcus)Electron Micrograph (SEM) of Neisseria gonorrhoeae Streptoco

3、ccus pneumoniae (SEM) 細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-158鏈球菌(streptococcus)Streptococcus pyogenesgram-positive (purple) cocci in chains (arrows) 細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-159鏈球菌(streptococcus)Streptococcus pyogenes (SEM, x8,750) 細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1510四聯(lián)(tetrad)細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1511八疊球菌(sarcina)Methanosarcina mazei SEM 20,000 細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)202

4、2-3-1512八疊球菌(sarcina)細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1513葡萄球菌(staphylococcus)Gram Stain of Staphylococcus aureusgram-positive (purple) cocci in clusters 細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1514葡萄球菌(staphylococcus)Staphylococcus aureus (SEM, x3,025) 細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1515桿菌(bacillus)S桿形S大小、長(zhǎng)短與粗細(xì)差異較大。S菌體兩端多呈鈍圓形，少數(shù)平齊(如炭疽芽胞桿菌，呈竹節(jié)樣)。有的菌體較短(如球桿菌)。有

5、的末端膨大呈棒狀(白喉棒狀桿菌)。分枝生長(zhǎng)的分枝桿菌。分叉狀的雙歧桿菌。S多數(shù)呈分散排列(炭疽芽胞桿菌呈鏈狀)。細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1516不同大小的桿菌炭疽芽胞桿菌 3-10m大中大腸埃希菌 2-3m小布魯菌 0.6-1.5m細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1517Bacillus anthracis細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1518Pseudomonas aeruginosa (SEM) 細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1519Corynebacterium diphtheriae 細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1520Mycobacterium細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1521Bifi

6、dobacterium細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1522螺形菌(spiral bactrium)S據(jù)菌體的彎曲分為兩類：弧菌(vibrio)：菌體只有一個(gè)彎曲，“curved or comma-shaped rod”。如霍亂弧菌。1. 螺菌 (spirillum)：菌體有數(shù)個(gè)彎曲較僵硬，如鼠咬熱螺菌；也有菌體彎曲呈弧形或螺旋形的螺桿菌，如幽門螺桿菌。細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1523Spiral Forms 細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1524弧菌(Vibrio) Vibrio cholerae , SEM，2050細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1525弧菌(Vibrio) A vibrio

7、 appears as a curved bacillus (arrows). 細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1526螺菌(spirillum) Helicobacter pylori SEM Spirilla細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1527The three common types of bacterial morphology S coccusS bacillusS spiral bactrium第一篇 細(xì)菌學(xué)2022-3-1528第二節(jié) 細(xì)菌的結(jié)構(gòu)細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1529目 錄細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)一細(xì)菌的特殊結(jié)構(gòu)二細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1530一、細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)S 細(xì)菌的

8、基本結(jié)構(gòu)：細(xì)菌都具有的結(jié)構(gòu)。S 包括：細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)及核質(zhì)。S 通過(guò)革蘭染色法(Gram stain)，可將細(xì)菌分為：G+菌(purple)和G-菌(pink)。細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1531革蘭陽(yáng)性細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)示意圖Morphology of a Gram-Positive Bacterium.細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1532G+菌(appear purple)Gram Stain of Staphylococcus aureusgram-positive (purple) cocci in clusters 細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1533G-菌(appear pi

9、nk)Gram Stain of Escherichia coli細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1534細(xì)胞壁(cell wall)S細(xì)菌細(xì)胞的最外層結(jié)構(gòu)。S堅(jiān)韌有彈性，厚度隨菌種而異。S主要功能：維持細(xì)菌固有形態(tài)，保護(hù)細(xì)菌抵抗低滲環(huán)境，起到屏障作用。參與細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)交換。1. 帶有多種表位，決定細(xì)菌的抗原性。細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1535細(xì)胞壁的組分SG+菌和G-菌的共同組分：肽聚糖(peptidoglycan)SG+菌細(xì)胞壁的特殊組分：磷壁酸，某些特殊的表面蛋白（M蛋白、A蛋白等）SG-菌細(xì)胞壁的特殊組分：外膜細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1536肽聚糖(peptidoglycan)S

10、又稱黏肽(mucopeptide)，是細(xì)菌細(xì)胞壁的主要化學(xué)成分。為原核細(xì)胞所特有的物質(zhì)。G+菌菌聚糖骨架聚糖骨架四肽側(cè)鏈四肽側(cè)鏈五肽交聯(lián)橋五肽交聯(lián)橋G-菌菌聚糖骨架聚糖骨架四肽側(cè)鏈四肽側(cè)鏈細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1537S 由N-乙酰葡萄糖胺(N-acetylglucosamine, NAG)與N-乙酰胞壁酸(N-acetylmuramic acid, NAM)經(jīng)-1,4糖苷鍵(-1,4 linkage)連接，交替排列而成。各種細(xì)菌細(xì)胞壁中的聚糖骨架均相同。4 1聚糖骨架(polysaccharide chain )細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1538四肽側(cè)鏈 (tetrapeptide

11、chain)S 在N-乙酰胞壁酸分子上連接四肽側(cè)鏈。S 各四肽側(cè)鏈相互平行。與聚糖骨架所組成的平面垂直。S 其組成排列隨菌種而異(此為E. coli) 。細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1539五肽交聯(lián)橋(Pentaglycine interbridge)S五肽交聯(lián)橋?yàn)槲鍌€(gè)甘氨酸組成。S一條四肽側(cè)鏈中3rt aa與相鄰四肽側(cè)鏈中4th aa以五肽交聯(lián)橋相連。S后圖為金黃色葡萄球菌(G+菌)肽聚糖各結(jié)構(gòu)連接示意圖。細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1540G+菌肽聚糖各結(jié)構(gòu)連接示意圖細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1541G-菌肽聚糖各結(jié)構(gòu)連接示意圖S E. coli peptidoglycan with d

12、irect cross-linking, typical of many gram-negative bacteria.細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1542Peptidoglycan Structure (S. aureus, G+)三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(G+)細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1543Peptidoglycan Structure (S. aureus, G+)三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(G+)細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1544二維平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)G-Peptidoglycan Structure (E. coli, G-)細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1545Peptidoglycan Struc

13、ture (E. coli, G-)二維平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)G-細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1546溶菌酶及青霉素殺菌機(jī)制S肽聚糖是保證細(xì)菌細(xì)胞壁堅(jiān)韌的化學(xué)成分，凡能破壞肽聚糖結(jié)構(gòu)或抑制其合成的物質(zhì)，均能損傷細(xì)胞壁而使細(xì)菌變形或裂解。S溶菌酶 (lysozyme)能切斷NAM和NAG之間的-1,4糖苷鍵。S青霉素能干擾甘氨酸交聯(lián)橋與四肽側(cè)鏈上D-丙氨酸之間的連接，干擾細(xì)胞壁合成。細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1547溶菌酶及青霉素殺菌機(jī)制41細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1548溶菌酶及青霉素殺菌機(jī)制細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1549A comparison of the envelopes of gr

14、am-positive and gram-negative cells.細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1550G+菌細(xì)胞壁的特殊組分磷壁酸表面蛋白膜磷壁酸(脂磷壁酸)壁磷壁酸SA族鏈球菌的M蛋白，金葡菌的A蛋白等。S與致病性和抗原性有關(guān)S 參與調(diào)節(jié)離子通過(guò)黏肽層。S 可能與某些酶活性有關(guān)。S 參與黏附，與致病性有關(guān)。S Ag性強(qiáng)，與血清型分型有關(guān)。細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1551The Gram-Positive Envelope.細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1552The Gram-Positive Envelope.細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1553G-菌細(xì)胞壁的特殊組分S肽聚糖結(jié)構(gòu)少

15、（12層）。其外為外膜(outer membrane)（ G-菌細(xì)胞壁主要成分，占細(xì)胞壁干重的80%），由內(nèi)到外依次為：脂蛋白(lipoprotein)：脂質(zhì)雙層：其中外膜蛋白(OMP)功能包括：物質(zhì)交換、通透性屏障作用、有的為噬菌體、細(xì)菌素和性菌毛的受體。1. 脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)：細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1554脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)SG-菌的內(nèi)毒素。由三部分組成：脂類A (lipid A)：糖磷脂，是內(nèi)毒素的毒性部分和主要成分。無(wú)種屬特異性。核心多糖(core polysaccharide)：屬特異性。 特異多糖(

16、specific polysaccharide)寡糖重復(fù)單位(oligosaccharide repeat unit)：即G-菌的菌體Ag (O Ag)，位于LPS的最外層，種或型特異性。細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1555LPS Structure細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1556LPS Structure細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1557The Gram-Negative Envelope.細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1558G+菌和G-菌的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)區(qū)別細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1559Comparison of Gram-positive and Gram-negative Ce

17、ll Wall細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1560細(xì)胞壁的功能S維持細(xì)菌固有形態(tài)，保護(hù)細(xì)菌抵抗低滲環(huán)境；參與菌體內(nèi)外的物質(zhì)交換；菌體表面的多種表位，可誘發(fā)機(jī)體的免疫應(yīng)答。SG+菌的磷壁酸是重要表面抗原，與血清型分型有關(guān)；有助于維持菌體內(nèi)離子的平衡；穩(wěn)定和加強(qiáng)細(xì)胞壁；LTA介導(dǎo)菌體和宿主細(xì)胞的粘附。SG-菌外膜的屏障作用；LPS的致病作用；LPS可增強(qiáng)機(jī)體非特異免疫力。細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1561細(xì)菌細(xì)胞壁缺陷型(cell wall deficient forms, L-forms)S細(xì)菌細(xì)胞壁的肽聚糖結(jié)構(gòu)受到理化或生物因素的直接破壞或合成被抑制，這種細(xì)胞壁受損的細(xì)菌在高滲環(huán)境下仍可存活

18、者稱為細(xì)菌細(xì)胞壁缺陷型。細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1562細(xì)菌細(xì)胞壁缺陷型的特點(diǎn)S多形性，無(wú)論G+或G-成為L(zhǎng)-form后大部分為G-，大小不一，可在高滲環(huán)境中存活；在高滲、低瓊脂含血清的培養(yǎng)基中培養(yǎng)27d能形成“油煎蛋”樣細(xì)小菌落。S某些仍可致?。梢鹉蚵犯腥?、骨髓炎等慢性感染）。標(biāo)本常規(guī)培養(yǎng)為陰性。S若考慮L-forms感染可能性，作L-forms的專性培養(yǎng)。細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1563蠟樣芽胞桿菌L型的鏡下形態(tài)（多形性）細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1564細(xì)菌L型形成的菌落形態(tài) 絲狀菌落 顆粒型菌落 油煎蛋樣菌落（典型菌落）細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1565細(xì)胞膜(cell

19、 membrane)S又稱胞質(zhì)膜(cytoplasmic membrane)。緊密包繞在細(xì)胞質(zhì)外的一層半透膜。S主要化學(xué)成分：脂類、蛋白質(zhì)及少量多糖，不含膽固醇。S主要功能：滲透和運(yùn)輸，細(xì)胞呼吸，生物合成，參與細(xì)胞分裂。S青霉素結(jié)合蛋白（penicillin-binding protein, PBP）：是參與肽聚糖合成的酶類（轉(zhuǎn)肽酶），也是青霉素作用的主要靶位。細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1566Plasma Membrane Structure細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1567細(xì)胞質(zhì)核糖體(Ribosome)SSites of Protein SynthesisS沉降系數(shù)為70S，由50S

20、和30S兩個(gè)亞基組成。S化學(xué)成分：70%RNA，30%蛋白質(zhì)。S鏈霉素作用30S小亞基，紅霉素作用50S大亞基，干擾蛋白質(zhì)合成，殺死細(xì)菌。細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1568bacteriumBacterial chromosomeplasmid1m質(zhì)粒(plasmid)細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1569目 錄細(xì)菌的大小和形態(tài)一細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)二細(xì)菌的特殊結(jié)構(gòu)三細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1570細(xì)菌的結(jié)構(gòu)S 細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu) 細(xì)胞壁 細(xì)胞膜 細(xì)胞質(zhì) 核質(zhì)S 細(xì)菌的特殊結(jié)構(gòu) 莢膜 鞭毛 菌毛 芽胞細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1571二 細(xì)菌的特殊結(jié)構(gòu)細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1572莢膜(ca

21、psule)S 名詞：莢膜、微莢膜(microcapsule)、黏液層(slime layers)S 形成條件：體內(nèi)或營(yíng)養(yǎng)豐富培養(yǎng)基，菌落的M型/S型R型。S 化學(xué)組成： 多糖（多數(shù)），多肽或糖蛋白復(fù)合物（少數(shù)）。S 可通過(guò)光鏡觀察。 厚薄厚薄莢膜莢膜微莢膜微莢膜約約200nm200nm洗脫難易洗脫難易莢膜莢膜黏液層黏液層不易不易易易細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1573Capsule and Slime layer The slime layer is a loose structure that is easily washed off. The capsule is a thick, st

22、ructured layer that is not readily removed.細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1574Bacterial CapsulesStaining revealsthe microscopic appearance of a large, well-developed capsule.細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1575莢膜(capsule)功能抗吞噬作用抗有害物質(zhì)的損傷作用黏附作用細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1576莢膜-抗吞噬作用Phagocytosis by Enhanced Attachment (Opsonization)Capsules Resistin

23、g Unenhanced Attachment of Pathogen-Associated Molecular Patterns by Endocytic Pattern-Recognition Receptors on Phagocytes細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1577莢膜-抗吞噬作用細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1578莢膜(capsule)功能抗吞噬作用抗有害物質(zhì)的損傷作用黏附作用抗有害物質(zhì)的損傷作用細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1579Biofilms-The Glue of Life細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1580Biofilms-The Glue of Life細(xì)菌的基本結(jié)

24、構(gòu)2022-3-1581細(xì)菌的特殊結(jié)構(gòu)細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1582鞭毛(flagellum)S 定義：許多菌體表面附著的細(xì)長(zhǎng)呈波狀彎曲的絲物。S 電鏡或光鏡觀察。S 化學(xué)組成：蛋白質(zhì)。有特殊抗原性，通稱H抗原。S 分類：周毛菌、叢毛菌、雙毛菌、單毛菌四種。細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1583Flagellar DistributionMonotrichous polar(EM)Monotrichous polar(Pseudomonas) (LM)細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1584Flagellar DistributionAmphitrichousEMsingle flagellu

25、m at each pole (arrows), LM細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1585Flagellar DistributionLophotrichousLMLophotrichousEM細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1586Flagellar DistributionLophotrichousLMLophotrichousEM細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1587Flagellar Distributionperitrichous flagellaEMperitrichous flagellaLM細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1588 為細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)器官。 可用于細(xì)菌鑒定和分類。 某些細(xì)菌的鞭

26、毛與細(xì)菌致病性有關(guān)。鞭毛(flagellum)功能細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1589細(xì)菌的特殊結(jié)構(gòu)細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1590菌毛(pilus or fimbria)S定義：許多G-菌和少數(shù)G+菌的菌體表面有比鞭毛更細(xì)、更短而直的絲狀物。S只能通過(guò)電鏡觀察。S化學(xué)組成：蛋白質(zhì)，菌毛蛋白有抗原性。The long flagella and the numerous shorter fimbriae are very evident in this electron micrograph of Proteus vulgaris (39,000).細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1591S 分

27、類： 普通菌毛(ordinary pilus) 1. 性菌毛(sex pilus)數(shù)量及位置形 態(tài)作 用普通菌毛多，數(shù)百根遍布菌體直、細(xì)、短 黏附作用性菌毛少，14根 長(zhǎng)、粗中空管狀通過(guò)接合傳遞質(zhì)粒 普通菌毛和性菌毛的比較普通菌毛和性菌毛的比較菌毛(pilus or fimbria)細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)2022-3-1592Adhesion Between Fimbriae and Epithelial CellsA row of E. coli cells tightly adheres bytheir fimbriae to the surface of intestinal cells (12,000).細(xì)菌的