细菌的特殊结构
医学微生物学-细菌的特殊结构
复红
镜检
革兰阳性
革兰阴性
❖ 抗酸染色及其它染色法 石炭酸复红 5min 3%盐酸酒精
美蓝
复习题
❖ 细菌特殊结构的种类、功能及医学意义。 ❖ 为什么有芽胞的细菌对外界环境抵抗力强？ ❖ 细菌形态与结构常用的检查方法有哪些？
பைடு நூலகம்
提高芽胞中各种酶的稳定性。
芽胞的医学意义
❖ 鉴别细菌 ❖ 消毒灭菌指标 最可靠方法为高压蒸汽灭菌 ❖ 间接致病性
第三节 细菌形态与结构检查法
1、显微镜放大法
细菌形体微小，肉眼不能直接看到，必须借 助显微镜（普通光学显微镜、电子显微镜） 放大后才能观察。
—— 普通光学显微镜：普通光学显微镜的分辨率为
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。
菌毛的特征
存在于许多G-和少数G+菌菌体表面 与细菌的运动无关 菌毛由菌毛蛋白组成，菌毛蛋白具有抗原性 必须用电镜观察 按功能分普通菌毛和性菌毛
1. 普通菌毛(ordinary pilus)
产生芽胞的都是革兰阳性菌。 芽胞杆菌属和梭菌属是两类主要形成芽胞的
细菌。
肉毒梭菌
芽胞的主要特性
芽胞的形成受控于芽胞基因，也受外界环境的影 响
一般只在动物体外形成，营养缺乏时，启动芽胞 形成基因
带有全部生命必需的完整核质、酶系统和合成菌 体组份的结构
折光性强，壁厚，不易着色 仅是一休眠形式，一个细菌只形成一个芽胞，一
荚膜着染困难：荚膜对碱性染料的亲和力低， 不易着色
——普通染色后，只能见到菌体周围有未 着色的透明圈；
——以墨汁负染后的荚膜比较易观察；
——用特殊染色法可将荚膜染成区于菌体 的颜色，更易观察
微生物学 细菌 细菌的特殊结构
细菌的特殊结构是某些细菌在一定条 件下所形成的特有结构，包括荚膜、鞭毛、 菌毛、芽胞等。
荚膜
某些细菌生长时合成并分泌到细胞壁外的一层粘液性物附作用、与细菌致病性有关。 3.细菌鉴别与分型的依据。
鞭毛
附着在某些细菌的细胞膜上并游离于菌体外的细长且呈波 浪状弯曲的丝状物。
1.普通菌毛具有很强的粘附性，与细菌致病性有关。 2.性菌毛可以在细菌间传递质粒，进而传递耐药性等遗传 信息。
性菌毛
芽胞
某些革兰阳性菌在营养缺乏等不利条件下，胞质脱水浓缩， 在菌体内形成具有多层膜包裹，通透性低，折光性很强， 不易着色的圆形或椭圆形小体，称为芽胞。
特点：
（1）是细菌的休眠体，不能繁殖。 （2）对理化因素抵抗力强。 （3）不能直接引起疾病，但出芽转变为繁殖体，则可致病。
单毛菌
从毛菌
双毛菌
13 24
周毛菌
鞭毛的医学意义：
1.细菌的运动器官。 2.与细菌致病性有关。 3.细菌鉴别与分型的依据。
菌毛
许多革兰阴性菌与少数革兰阳性菌表面有一种细而短、多 而直硬的蛋白性丝状物，称为菌毛。必须在电子显微镜下 才能观察到。（分为普通菌毛和性菌毛）
普通菌毛
性菌毛
菌毛的医学意义：
芽胞的医学意义：
1.消毒灭菌时，要以杀死芽胞作为彻底灭菌的指标。 2.可以作为鉴别细菌的指标。
3.细菌的特殊结构
（二）细菌的分类方法 1. 形态特征 2. 生理特性及生化反应 3. 血清学试验和噬菌体分型 4. 生态 5. 细胞壁成分分析 6. 核酸分析和分子杂交
7. 数值分类法
（三）细菌的分类系统
目前有3个比较全面的细菌分类系统，一个是苏联的克拉 西里尼科夫著的《细菌和放线菌的鉴定》，第二个是美 国布瑞德（R. S. Breed）等人主持编写的《伯杰鉴定细菌 学手册》，第三个是法国的普雷沃（Pre’vot）著的《细 菌分类学》。
分
重
要
的
分
类
学
意
义
两 端 生 鞭 毛
周生鞭毛
奇异变形杆菌的周身鞭毛
幽门螺杆菌的端生鞭毛
观察和判断细菌鞭毛的方法
电子显微镜直接观察： 鞭毛长度：15～20μm；直径：10～20nm
光学显微镜下观察：鞭毛染色和暗视野显微镜。 Leifson 染色法：碱性品红染色，鞣酸媒染。
根据培养特征判断：半固体穿刺、菌落（菌苔）形态。 血清学检查：鞭毛是很好的抗原。
菌株
这是在微生物学上经常碰到的一个名词，主要是指 不同来源的同一种微生物的纯培养。我们从自然界分离 到的微生物纯培养，尽管同属一个种，但由于来源不 同，它们之间总会出现一些细微的差异，我们就把这同 种不同来源的纯培养称为不同的菌株。从自然界分离到 的每一个微生物纯培养都可称为一个菌株，一般在学名 后用数字、地名或符号来表示的。
微荚膜（microcapsule） ：厚度为20nm。电镜下可见，或 者可用血清学证明其存在。
粘液层（slime layer）：结构疏松，排列无序，边缘不清晰 ，可扩散，易被清除。
菌胶团（zoogloea）：荚膜连成片。
2 细菌的特殊结构 细菌的生理
②细胞壁的脂多糖为其组分
③耐高温,高压蒸气 121℃20分钟不被灭活;
体温上升
清除热原质方法 1.吸附剂和石棉滤板可除去大部分热原质,蒸馏法 更好;玻璃器皿需250℃高温干烤; 2.医疗过程中严格遵守无菌操作,防止细菌污染。
2）毒素和侵袭性酶 (1)外毒素:为蛋白质;生长繁殖过程中释出,多为G+菌; (2)内毒素:为脂多糖; G－菌细胞壁中,菌体死亡崩解后
（2）难着色，其大小、形态及在菌体中的位置可籍细 菌鉴别；
（3）可发芽形成新的菌体，但芽孢不是细菌的繁殖方 式。
破 伤 风 梭 菌 的 芽 孢
梭状芽孢菌 炭疽芽孢杆菌
3、功能 function： 增强细菌对热力、干燥、辐射、化
学消毒剂等理化因素的抵抗力。
第三节 细菌形态与结构检查法
一、显微镜放大法 二、染色法
毛更细、更短而直硬的丝状物，称菌毛，必需电 子显微镜观察。
普通菌毛 ordinary pilus
种类
性菌毛 sex pilus
1、普通菌毛(ordinary pilus)： ** 是细菌的粘附结构，可与宿主细胞表面受体结 合， 是细菌感染的第一步，所以与菌毛结合的特异性决 定了宿主感染的易感部位。 ** 由质粒或染色体编码。
中 介 体
功能： 1、与细菌分裂有关，类似纺锤丝作用； 2、扩大细胞膜面积，相应增加了酶的含量和
能量的产生，模拟线粒体作用。
三）细胞质(cytoplasm） 即细菌细胞的原生质（protoplasm) :细菌细胞膜 内容物，内含多种重要结构：
核蛋白体：细菌蛋白质合成场所；
质粒plasmid： 1、是染色体外的遗传物质； 2、为闭合环状的双链DNA，； 3、能独立复制并传代； 4、非细菌生命活动所必需； 5、传递遗传性状。
执业兽医资格考试微生物学细菌的特殊结构
鞭毛的化学组成和物理特性:
• 化学组成：蛋白质 • 物理特性：鞭毛的长度可因细菌种类不同而异，
一般都长于菌体本身若干倍。但很细，（直径仅 10-20nm），需在EM下可见。或用特殊染色法，使 染料沉积在鞭毛上，人为地增大其直径，才能在 光学显微镜下看见。
鞭毛的排列方式：
1.一端单毛菌（Monotrichate）：菌体一端只有一条鞭毛； 2.两端单毛菌（Amphitrichaie）：菌体两端各有一条鞭毛； 3.丛毛菌（Lophotrichate）：菌体一端或两端各有一丛鞭毛； 4.周毛菌（Peritrichate）： 菌体周身都有鞭毛。
荚膜或大荚膜 ：厚度在200nm以上、普通光镜可见、界限明 显、有一定的形状和轮廓，能与周围环境明显区分，有较一 致的密度，是细菌构造的一部分、对碱性染料亲和力弱（折 光性低，普通染色不易染，一般呈空圈） 微荚膜： 很多细菌虽无明显荚膜，但其外周却有一薄层荚膜 样物质，厚度在200nm以下，在光学显微镜下难以辨识（电 子显微镜下可看见），称为微荚膜。 粘液层：一些细菌能产生并分泌的类似荚膜的、易脱离菌体 的疏松粘液样物质。
功 能:
（1）普通菌毛的吸附性：能 使细菌牢固地附着于动、植 物和其他细胞上，与致病性 有一定的关系。
（2）普通菌毛的抗原性 （3）性纤毛的致育性：在雄
性菌（F+）和雌性菌（F-） 的结合中是重要的。
（4）性纤毛也是噬菌体吸附 受体。
四、芽孢（spore）
定义：一部分杆菌，个别球菌，在一定的环 境条件下，细胞质脱水浓缩形成一个圆形或 卵圆形的休眠体，称为芽孢。 芽胞体：带有芽胞的菌体。 繁殖体或营养体：未形成芽胞的菌体。
荚膜的化学组成：
因细菌种类和型别而异，其中水分占90%以 上。
简述细菌的特殊结构及其意义
简述细菌的特殊结构及其意义细菌是一类微小而多样化的单细胞生物，它们存在于自然界各个角落中。
细菌的特殊结构赋予了它们独特的生存和繁殖能力，对环境和人类具有重要的意义。
首先，细菌具有细小的大小。
细菌的直径通常只有1-10微米，比人类的细胞要小得多。
这一特点使得细菌能够栖息在微小的空间中、利用有限的资源进行生存。
细小的体积也使得细菌能够在干燥的环境中存活，甚至能够通过空气传播。
其次，细菌具有细胞壁。
细胞壁是细菌细胞外部的硬结构，能够保护细菌免受机械损伤和物理压力。
细菌的细胞壁由多种物质组成，最常见的是由聚糖和蛋白质构成的肽聚糖。
细菌细胞壁的结构和组成对抗生素的敏感性起着重要作用，因此对研究和治疗细菌感染具有重要意义。
另外，细菌具有鞭毛和菌毛。
鞭毛和菌毛是细菌细胞外的纤毛结构，可以用来运动和附着。
细菌的鞭毛可以使其在液体中游动，从而寻找有利的环境和资源。
菌毛能够帮助细菌附着在宿主细胞表面，从而引发感染。
细菌运动和附着的能力是其独特的特性，也给环境和人类的健康带来了挑战。
最后，细菌具有质粒和荧光素。
质粒是细菌细胞中自主复制的小环状DNA分子，可以携带重要的基因信息并传递给后代。
质粒的存在使得细菌能够迅速适应环境的变化，并传递抗药性等重要的基因。
荧光素是一种特殊的化学物质，可以使细菌发出特定的荧光信号。
这些荧光信号可以被用来追踪细菌在实验室和环境中的行为，为科学研究和生物安全提供了重要的工具和指导。
总之，细菌的特殊结构赋予了它们独特的生存和繁殖能力，在自然界和人类的生活中发挥着重要的作用。
深入了解细菌的结构与功能，可以为解决感染疾病、改善环境质量、支持农业生产等提供指导。
同时，研究细菌结构的变化和适应机制，也有助于开发新的抗生素、检测方法和治疗策略，为人类的健康和安全作出贡献。
简述细菌的特殊结构及功能
简述细菌的特殊结构及功能
细菌是微生物界中的一种常见生物,具有许多独特的结构和功能。
以下是细菌的特殊结构及功能简述:
1. 细胞壁:细菌的细胞壁是由纤维素和其他多糖构成,提供了细菌的坚韧性和保护。
2. 核仁:细菌的核仁位于细胞质中,是细菌的遗传物质储存中心。
3. 质粒:质粒是细菌的遗传物质载体,可以将DNA或RNA传递给其他细菌或细胞。
4. 鞭毛:细菌的鞭毛可以通过旋转来运动,有助于在环境中逃避捕食者或寻找食物。
5. 伪足:细菌的伪足是长而细的器官,可以移动和吸收营养物质。
6. 芽孢:芽孢是细菌的休眠体,可以保护细菌免受外部环境的影响,并且在需要时可以再复活。
7. 分泌道:细菌可以通过分泌道将化学物质或其他物质输送到其他细胞或环境中。
除了以上特殊结构外,细菌还具有许多其他功能,如合成和分解有机物质、产生抗生素、参与代谢和生物合成等。
这些功能使细菌在生态系统中扮演着重要的角色,并且在许多医学和农业领域中都有广泛的应用。
细菌的特殊结构及功能使其在微生物学、生物学和生态学等领域中具有重要意义。
了解细菌的结构和功能有助于我们更好地理解微生物的生理和行为,以及更好地应用这些知识来解决人类和社会面临的各种挑战。
细菌的四种特殊结构
细菌的四种特殊结构
细菌的四种特殊结构包括：
1. 胞鞭毛：胞鞭毛是一种细菌表面附着的纤毛结构，它们帮助细菌进行游动。
胞鞭毛通常由一个或多个蛋白质鞭毛组成，可以通过旋转来推动细菌前进。
2. 荚膜：荚膜是一种粘性的多糖或蛋白质层，包裹在细菌外围。
荚膜可以帮助细菌抵抗宿主免疫系统的攻击，还可以提供保护细菌免受环境中的化学性或物理性刺激。
3. 质体：质体是细菌细胞内的一个细胞器，它是一个小的圆形结构，内含有DNA和其他必需的基因组成。
质体独立于细菌
的染色体，可以携带一些特殊的基因，如抗药基因或代谢基因。
4. 内生质鞭毛：内生质鞭毛是一种比胞鞭毛更复杂的结构，位于细菌细胞内。
它们帮助细菌定位和运动，以及在细胞内进行物质运输。
内生质鞭毛通过细胞膜延伸到胞外，并与胞鞭毛不同，它们在某些细菌中可见。
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细菌的特殊结构5
1、特殊的休眠构造——芽孢
某些细菌在其生长发育后期，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，称为芽孢（或“内生孢子”）。
每一营养细胞内仅生成一个芽孢。
芽孢是整个生物界中抗逆性最强的生命体，在抗热、抗化学药物、抗辐射和抗静水压等方面，更是首屈一指。
（1）产芽孢细菌的种类
能产芽孢的细菌属不多，最主要的是属于革兰氏阳性杆菌的两个属——好氧性的芽孢杆菌属和厌氧性的梭菌属。
球菌中只有芽孢八叠球菌属产生芽孢。
螺菌中的孢螺菌属也产芽孢。
此外，还发现少数其他杆菌可产生芽孢，如芽孢乳杆菌属、脱硫肠状菌属、考克斯氏体属、鼠孢菌属和高温放线菌属等。
芽孢的有无、形态、大小和着生位置是细菌分类和鉴定中的重要指标。
（2）芽孢的构造
皮层：在芽孢中占有很大体积（36%～60%），内含大量为芽孢皮层所特有的芽孢肽聚糖，其特点是呈纤维束状、交联度小、负电荷强、可被溶菌酶水解。
此外，皮层中还含有占芽孢干重7%～10%的吡啶二羧酸钙盐（DPA-Ca），但不含磷壁酸。
皮层的渗透压可高达20个大气压左右，含水量约70%，略低于营养细胞（约80%），但比芽孢整体的平均含水量（40%
左右）高出许多。
芽孢的核心（core）又称芽孢原生质体，由芽孢壁、芽孢质膜、芽孢质和核区四部分组成，它的含水量极低（10%～25%），因而特别有利于抗热、抗化学药物（如H2O2），并可避免酶的失活。
除芽孢壁中不含磷壁酸以及芽孢质中含DPA-Ca外，核心中的其他成分与一般细胞相似。
产芽孢的细菌当其细胞停止生长即环境中缺乏营养及有害代谢产物积累过多时，就开始形成芽孢。
从形态上来看，芽孢形成可分七个阶段：
①DNA浓缩，束状染色质形成；
②细胞膜内陷，细胞发生不对称分裂，其中小体积部分即为前芽孢；
③前芽孢的双层隔膜形成，这时芽孢的抗辐射性提高；
④在上述两层隔膜间充填芽孢肽聚糖后，合成DPA，累积钙离子，开始形成皮层，再经
脱水，使折光率增高；
⑤芽孢衣合成结束；
⑥皮层合成完成，芽孢成熟，抗热性出现；
⑦芽孢囊裂解，芽孢游离外出。
在枯草芽孢杆菌中，芽孢形成过程约需8h，其中参与
的基因约有200个。
在芽孢形成过程中，伴随着形态变化的还有一系列化学成分和生理功能的变化。
（4）芽孢萌发
由休眠状态的芽孢变成营养状态细菌的过程，称为芽孢的萌发，它包括活化、出芽和生长三个具体阶段。
发芽的速度很快，一般仅需几分钟。
接着，芽孢衣上的蛋白质逐步降解，外界阳离子不断进入皮层，于是皮层发生膨胀、溶解和消失。
接着外界的水分不断进入芽孢的核心部位，使核心膨胀、各种酶类活化，并开始合成细胞壁。
芽孢核心部分开始迅速合成新的DNA、RNA 和蛋白质，于是出现了发芽并很快变成新的营养细胞。
（5）芽孢的耐热机制
渗透调节皮层膨胀学说。
该学说认为，芽孢的耐热性在于芽孢衣对多价阳离子和水分的透性很差和皮层的离子强度很高，从而使皮层产生极高的渗透压去夺取芽孢核心的水分，其结果造成皮层的充分膨胀，而核心部分的细胞质却变得高度失水，因此，具极强的耐热性。
芽孢有生命部位——核心部位含水量的稀少（10%～25%），才是其耐热机制的关键所在。
除皮层膨胀渗透调节学说外，还有别的学说来解释芽孢的高度耐热机制。
例如，针对在芽孢形成过程中会合成大量的为营养细胞所没有的DPA-Ca，不少学者提出Ca2+与DPA的螯合作用会使芽孢中的生物大分子形成一种稳定而耐热性强的凝胶。
（6）研究芽孢的意义
芽孢是少数几属真细菌所特有的形态构造，因此，它的存在和特点成了细菌分类、鉴定中的重要形态学指标。
由于芽孢的代谢活动基本停止，因此其休眠期特长，这就为产芽孢菌的长期保藏带来了极大的方便。
由于芽孢具有高度耐热性和其他抗逆性，因此，是否能消灭一些代表菌的芽孢就成了衡量各种消毒灭菌手段的最重要的指标。
若对肉类原料上的肉毒梭菌灭菌不彻底，它就会在成品罐头中生长繁殖并产生极毒的肉毒毒素，危害人体健康。
已知它的芽孢在pH＞7.0时在100℃下要煮沸5.0～9.5h才能杀灭，如提高到115℃下进行加压蒸汽灭菌，需10～40min才能杀灭，而在121℃下则仅需10min。
这就要求食品加工厂在对肉类罐头进行灭菌时，应掌握在121℃下维持20min以上。
另外，在外科器材灭菌中，常以有代表性的产芽孢菌——破伤风梭菌和产气荚膜梭菌这两种严重致病菌的芽孢耐热性作为灭菌程度的依据，即要在121℃灭菌10min或115℃下灭菌30min才可。
在实验室尤其在发酵工业中，灭菌要求更高。
原因是在自然界经常会遇到耐热性最强的嗜热脂肪芽孢杆菌的污染，而一旦遭其污染，则经济损失和间接后果就十分严重。
已知其芽孢在121℃下须维持12min才能杀死，由此就规定了工业培养基和发酵设备的灭菌至少要在121℃下保证维持15min以上。
若用热空气进行干热灭菌，则芽孢的耐热性更高，因此，就规定干热灭菌的温度为150～160℃下维持1～2h。
（7）伴孢晶体
少数芽孢杆菌，例如苏云金芽孢杆菌(BT)在其形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体——δ内毒素，称为伴孢晶体。
它的干重可达芽孢囊重的30%左右，由18种氨基酸组成。
由于伴孢晶体对200多种昆虫尤其是鳞翅目的幼虫有毒杀作用，因而可将这类产伴孢晶体的细菌制成有利于环境保护的生物农药——细菌杀虫剂。
苏云金芽孢杆菌除产生上述毒素外，有的还会产生3种外毒素（α、β、γ）和其他杀虫毒素。
（8）细菌的其他休眠构造
细菌的休眠构造除上述的芽孢外，还有孢囊（由固氮菌产生）、粘液孢子（由粘球菌产生）、蛭孢囊(由蛭弧菌产生)和外生孢子(由嗜甲基细菌和红微菌产生)，等等。
孢囊是固氮菌尤其是棕色固氮菌等少数细菌在缺乏营养的条件下，由营养细胞的外壁加厚、细胞失水而形成的一种抗干旱但不抗热的圆形休眠体，一个营养细胞仅形成一个孢囊，因此与芽孢一样，也没有繁殖功能。
孢囊在适宜的外界条件下，可发芽和重新进行营养生长。