微生物学第01章 细菌的形态与结构
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
第一章 细菌的形态与结构
（二）杆菌(bacillus)及其排列状态
杆菌是细菌中种类最多的类型,因菌种不同,菌体细胞的长 短、粗细等都有所差异。 杆菌的形态：短杆状、长杆状、棒杆状、梭状杆状、分支 状等；按杆菌细胞繁殖后的排列方式则有链状、栅状、 “八”字状等。
梭状芽孢杆菌 短杆菌 长杆菌
磷壁酸 (teichoic acid) 又名垣酸，是一种由核 糖醇 (ribitol)或甘油 (glycerol)残基经磷酸二酯键 相互联接而成的多聚物，并带有一些氨基酸或糖。磷壁 酸是革兰氏阳性菌特有的成分，是特异的表面抗原。
(2)G-菌的细胞壁
较薄，约10～15nm，其结构和成分较复杂，由外膜 (outer membrane)（外胞壁）、肽聚糖层（内胞壁） 和周质间隙(periplasmic space)组成。 外膜由脂多糖、磷脂、蛋白质和脂蛋白等复合构 成，内层是一层薄的肽聚糖，约仅占细胞壁的10%～ 20%。 最外面是脂多糖，即内毒素，由类脂Ａ，核心多糖 和侧链多糖三部分组成。其中的脂类A是内毒素的主 要毒性成分，多糖具有抗原性，即O特异侧链。
革兰氏阳性杆菌
革兰氏阴性杆菌
(1) G+细菌的细胞壁
G+细菌细胞壁 厚，约2080nmБайду номын сангаас无结构分 化，主要由肽聚 糖和磷壁酸等组 成。
肽聚糖
(peptidoglycan) 又称黏肽 、糖肽或胞壁质，是细菌细胞壁所特 有的物质。革兰氏阳性菌细胞壁的肽聚糖是由聚糖 链支架、四肽侧链和五肽交联桥三部分组成的复杂 聚合物， 占G+菌的40%—60%。
第一章
第一节 第二节 第三节 第三节
微生物的形态与结构
医学微生物细菌的形态与结构
第一章细菌的形态与结构Chapter 1 第一章细菌的形态与结构细菌是形态微小，结构简单的原核细胞型微生物，有细胞壁和原始核质，无核仁和核膜，细胞器不完整，除核糖体外无其他细胞器。
在适宜条件下，细菌有相对稳定的形态和结构。
了解细菌的形态和结构对研究细菌的生理活动、致病性和免疫性以及鉴别细菌、诊断疾病和防治细菌性感染等有重要的理论和实际意义。
一、细菌的大小一、细菌的大小细菌个体很小，须用显微镜放大数百倍至上千倍才能看到，通常以微米（μm）作为测量其大小的单位。
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。
一般大多数球菌直径在1μm左右；杆菌长1～5μm，宽0．3～1μm。
二、细菌的形态二、细菌的形态细菌有球形、杆形和螺旋形3种基本形态，分别称为球菌、杆菌和螺形菌（图1－1）。
（一）球菌球菌（coccus）呈球形或近似球形（豆形、肾形、茅头形等）。
由于球菌繁殖时分裂平面以及分裂后菌体之间相互关联的程度不同，可形成不同排列方式，这对一些球菌的鉴别颇有意义。
1．双球菌（diplococcus）细菌在一个平面上分裂，分裂后两个菌体成对排列，如脑膜炎奈瑟菌、肺炎球菌等。
2．链球菌（streptococcus）细菌在一个平面上分裂，分裂后多个菌体粘连成链状，如乙型溶血性链球菌。
3．葡萄球菌（staphylococcus）细菌在多个不规则平面上分裂，分裂后菌体无规则地粘连在一起似葡萄串状，如金黄色葡萄球菌。
4．四联球菌（tetrad）细菌在两个互相垂直的平面上分裂，分裂后4个菌体排列在一起呈四方形。
5．八叠球菌（sarcina）细菌在三个互相垂直的平面上分裂，分裂后8个菌体重叠排列成立方体。
图1－1 细菌的基本形态（二）杆菌杆菌（bacillus）的形态、大小差异较大。
多数呈直杆状，有的细长或稍有弯曲；有的近似椭圆形而且菌体短小，称为球杆菌。
多数杆菌两端钝圆，少数两端平齐（如炭疽芽胞杆菌）或两端尖细（如梭杆菌）；有的杆菌末端膨大呈棒状（如白喉棒状杆菌）；有的末端常呈分叉状（如双歧杆菌）。
医学微生物学第1章细菌的形态与结构
医学微生物学第1章细菌的形态与结构细菌是一类单细胞微生物，它们广泛存在于自然界中的各个环境中，包括土壤、水体、空气、动植物体表及体内等。
细菌具有各种形态和结构，这些形态和结构的不同反映了它们在适应不同环境中生存和繁殖的特征。
一、形态特征细菌的形态有很多种类，常见的有球形、杆状、弯曲的弧杆菌和螺旋形菌。
1. 球形菌（cocci）：球形菌有三种常见的形态，分别是球形（coccus）、链状球菌（streptococcus）和成堆球菌（staphylococcus）。
球形细菌通常直径在1-5微米之间。
2. 杆状菌（bacilli）：杆状菌较长且细长，形状类似于细胞的杆状结构。
杆菌长约1-10微米，宽约0.5-2微米。
3. 弯曲的弧杆菌（vibrios）：弯曲的弧杆菌的形态介于球形菌和螺旋形菌之间，较长且呈弯曲状。
4. 螺旋形菌（spirilla）：螺旋形菌是一类细菌，其细胞呈螺旋形状，如螺旋线状、螺旋弯曲状等。
螺旋菌通常长约5-200微米。
二、结构特征细菌的结构可以分为细胞壁、细胞膜、质粒和鞭毛等部分。
1.细胞壁：细胞壁是细菌细胞的外层，具有维持细胞形态、抵抗环境应激和药物攻击等重要功能。
细菌的细胞壁主要由肽聚糖和多肽组成。
根据细菌细胞壁的结构和染色特性，细菌可以分为革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌。
革兰氏阳性细菌的细胞壁较厚，有多肽层，染色时呈紫色；革兰氏阴性细菌的细胞壁较薄，只有肽聚糖层，染色时呈红色。
2.细胞膜：细菌的细胞膜位于细胞壁内，是细菌细胞的另一层保护膜。
细菌细胞膜由脂质双层构成，其中包含着许多重要的蛋白质，如传输蛋白和受体等。
3.质粒：质粒是细菌细胞内存在的一种环状DNA分子，与细菌细胞染色体分开存在。
质粒中携带了一些细菌的遗传信息，如抗药性基因等。
质粒可以通过水平基因转移传递给其他细菌，从而使细菌产生抗药性等。
4.鞭毛：鞭毛是细菌细胞表面的一种细长的纤毛结构，可以通过收缩和运动来推动细菌细胞的游动。
医学微生物学-第01章 细菌的形态与结构
M
G
M
M
G
G
M
M
M
G
G
M M
G
M
G：N-乙酰葡萄糖胺 M：N-乙酰胞壁酸
38
G+ 肽聚糖 的结构
39
聚糖骨架
Polysaccharide backbone
五肽交连桥
Pentapeptide bridge
Tetrapeptide side chain
四肽侧链
3D structure
40
举 例 Question
链杆菌; 球杆菌; 分枝杆菌; 双岐杆菌
18
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
粗大杆菌 炭疽杆菌
Anthrax bacillus
19
大肠杆菌 Escherichia coli
20
大肠杆菌 O157 Escherichia coli
21
结核杆菌典型形态 结核分结枝核杆杆菌菌抗酸电染镜色－红色
22
SEM x 24,000
棒状杆菌
(二)、特殊结构
Particular Structures
Capsule 荚膜 Flagella 鞭毛 Spore 芽胞 Pili 菌毛
29
核糖体
中介体
胞浆颗粒
荚膜
细胞壁 细胞膜
核质
菌毛
鞭毛
细菌的基本结构与特殊结构模式图 30
1. 革兰阳性菌、革兰阴性菌
1884 年丹麦人革兰氏 (Christian Gram) 发明了一种染色法－革兰染色，通过这一简单 染色可将所有细菌分为革兰氏阳性菌和革兰氏 阴性菌两大类。这两大类细菌在细胞结构、成 分、形态、生理、生化、遗传、免疫、生态和 药物敏感性等方面都呈现出明显差异。
第一节 细菌的形态和结构
第一篇微生物的基本知识第一章细菌第一节细菌的形态和结构细菌是一类具有细胞壁的单细胞原核型微生物。
细菌在一定的环境条件下具有相对恒定的形态结构和生理生化特性，了解这些特性，对于细菌的分类鉴定、疾病的诊断、细菌的致病性与抗原性的研究，均有重要意义。
一、细菌的形态(一)细菌的大小细菌的个体微小，须用显微镜放大数百倍乃至数千倍才能看到。
通常使用显微测微尺来测量细菌的大小，以微米（μm）作为测量单位。
不同种类的细菌，大小很不一致，即使是同一种细菌在不同的生长繁殖阶段其大小也可能差别很大。
一般球菌的直径约为0.8～1.2μm；杆菌长1～10μm，宽0.2～1.0μm；螺旋菌长1～50μm，宽0.2～1.0μm。
细菌的大小，是以生长在适宜的温度和培养基中的青壮龄培养物（指对数期）为标准。
在一定条件下，各种细菌的大小是相对稳定的，而且具有明显特征，可以作为鉴定细菌的依据之一。
同种细菌在不同的生长环境（如动物体内、外）、不同的培养条件下，其大小会有所变化，测量时的制片方法、染色方法及使用的显微镜不同也会对测量结果产生一定影响，因此，测定细菌大小时，各种条件和技术操作等均应一致。
(二)细菌的基本形态和排列细菌的基本形态有球状、杆状和螺旋状三种，并据此将细菌分为球菌(图1-1，图1-2)、杆菌(图1-3，图1-4)和螺旋菌（图1-7)三种。
细菌的繁殖方式是简单的二分裂，不同细菌分裂后其菌体排列方式不同，有些细菌分裂后单个存在，有些细菌分裂后彼此仍通过原浆带相连，形成一定的排列方式。
1．球菌菌体呈球形或近似球形。
根据球菌分裂的方向和分裂后的排列状况将其分为：双球菌沿一个平面分裂，分裂后两两相连，其接触面扁平或凹入,菌体有时呈肾形，如脑膜炎双球菌；有时呈矛头状，如肺炎双球菌。
链球菌沿一个平面分裂，分裂后三个以上的菌体呈短链或长链排列，如猪链球菌。
葡萄球菌沿多个不同方向的平面分裂，分裂后排列不规则，似一串葡萄，如金黄色葡萄球菌。
第一章 细菌
医学微生物学――第一章 细菌的形态和结构
医学微生物学――第一章细菌的形态和结构1．G+菌的细胞壁的特点是____________。
a．较疏松b．无磷壁酸c．有脂多糖d．有脂蛋白e．肽聚糖含量多2．细菌细胞壁的主要成分是____________。
a．脂蛋白b．肽聚糖c．几丁质d．胆固醇e．脂多糖3．革兰阴性菌细胞壁的特殊组分是____________。
a．肽聚糖b．磷壁酸c．外膜d．脂质双层e．脂多糖4．溶菌酶溶菌作用的机制是____________。
a．切断肽聚糖的聚糖支架b．抑制四肽侧连与五肽交联桥的联结c．干扰细菌DNA的复制d．干扰细菌蛋白质的合成e．损害细胞膜5．细菌的革兰染色性不同是由于____________。
a．细胞核结构的不同b．细胞壁结构的不同c．细胞膜结构的不同d．磷壁酸的有无e．中介体的有无6．青霉素的抗菌机制是____________。
a．切断肽聚糖的聚糖支架b．抑制四肽侧连与五肽交联桥的联结c．干扰细菌DNA的复制d．干扰细菌蛋白质的合成e．损害细胞膜7．革兰染色所用染液的顺序是____________。
a．稀释复红，碘液，乙醇，结晶紫b．结晶紫，乙醇，碘液，稀释复红c．结晶紫，碘液，乙醇，稀释复红d．稀释复红，乙醇，结晶紫，碘液e．稀释复红，结晶紫，碘液，乙醇8．关于细胞壁的功能，下列哪项是错误的____________。
a．维持菌体固有的形态b．保护细菌抵抗低渗环境c．有助于维持菌体内离子的平衡d．是细菌的运动器官e．决定细菌菌体的抗原性9．关于细菌L型的特性，下列错误的是____________。
a．高度多形性b．革兰染色阴性c．去除抑制物后，可回复原有形态d．仍有一定致病力e．在低渗高琼脂培养基上生长10．下列不属于细菌特殊结构的是____________。
a．荚膜b．质粒c．鞭毛d．菌毛e．芽胞11．下列各种微生物不能通过除菌滤器的是____________。
a．麻疹病毒b．斑疹伤寒立克次体c．支原体d．L型细菌e．以上都可以通过12．质粒是细菌的____________。
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这种细胞壁受损的细菌在高渗环境下仍
可存活者称为细菌细胞壁缺陷型。
形态大小不一，G－ 临床意义：
慢性和反复感染 常 规 细 菌 检 查 阴 性 时 要考虑细菌L型感染的 可能
细菌L型的培养特性和菌落形态
• 细菌L型生长缓慢，营养要求高，对渗透压敏感，普通营养 基上不能生长，培养时必须用高渗的含血清的培养基。 • 细菌L型在高渗的含血清的培养基上生长后形成三种类型的 菌落
与运动无关
菌毛的种类和功能
普通菌毛
遍布细胞表面， 每菌可达数百根，短 而直，粘附结构。
性菌毛
仅见于G- 菌，每 菌1～4根，比普通菌 毛长而粗，传递质粒。
4.芽胞（spore）
某些细菌在 一定环境条件下， 胞质脱水浓缩，在 菌体内部形成一个 圆形或卵圆形的小 体，是细菌的休眠 形式，称为芽胞。
芽胞的形态
中介体（mesosome)
细胞膜内陷、折叠形成的囊状膜性结 构，多见于Ｇ＋菌。 功能：与分裂有关；类似真核细胞线粒体。
（三）细胞质（cytoplasm） 成分：
无色透明胶状物，由水、蛋白 质、脂类、核酸及少量无机盐组成
功能：
细菌新陈代谢的场所
1.质粒（plasmid）
细菌染色体外的遗传物质，为双链环 状DNA，能自我复制，控制细菌某些 特定的遗传性状。
双球菌
链球菌
葡萄球菌
球菌（coccus）
杆菌（bacillus）
杆菌形态多数呈直杆状
多种形态的杆菌
双歧杆菌
棒状杆菌
分枝杆菌
螺形菌（spiral bacterium）
弧菌 vibrio
螺菌 spirillum
螺杆菌 helicobacterium
第二节 细菌的结构
一、细菌的基本结构
（一）细胞壁 1.肽聚糖 peptidoglycan 革兰阳性菌肽聚糖
2.鞭毛（flagellum）
伸出菌体外的细长而弯曲的丝状物。 染色特性：鞭毛染色法
鞭毛种类
单毛菌
双毛菌
丛毛菌
周毛菌
鞭毛功能
细菌的运动器官
某些细菌鞭毛与致病有关：如霍乱弧菌
鞭毛蛋白有抗原性：H抗原
3.菌毛（pilus）
许多G － 菌和少数G ＋ 菌菌体表面存在着一 种直的比鞭毛更细、 更短的丝状物
细菌的遗传物 质称为核质或拟核， 集中于细胞质的某 一区域，多在菌体
中央，无核膜、核
仁。
荚膜的形成
营养丰富的培养基（含糖、血清） 有荚膜菌形成粘液型（M）、光滑型 （S）菌落 失去荚膜后菌落变为粗糙型（R）
荚膜功能
抗吞噬作用：是病原菌的重要毒力因子 抗有害物质的损伤：如溶酶体、补体 黏附作用：与致病性有关；形成生物膜
聚糖骨架 四肽侧链 五肽交联桥
革兰阴性菌肽聚 糖结构
骨架 四肽侧链
DAP:二氨基庚二酸
2.Ｇ＋菌特殊组分
磷壁酸，占菌 体干重50％
壁磷壁酸 膜磷壁酸
3.Ｇ-菌特殊组分 外膜：脂多糖；脂质双层；脂蛋白
（1）脂多糖(LPS) LPS是Ｇ－菌的内毒素 组成：
脂质A：毒性部分 核心多糖：属特异性 特异多糖：菌体O抗原 （种特异性）
（2）脂质双层：
类似于细胞膜结构，双层内镶嵌着 多种蛋白质称为外膜蛋白
（3）蛋白：
位于肽聚糖和脂质双层之间，稳定 外膜
4.细胞壁功能
维持细菌形态，承受细胞内高渗透压 参与菌体内外的物质交换 带有多种抗原表位，可以诱发机体的 免疫应答 细胞壁的某些成分与细菌致病性有关
5.细胞壁缺陷菌（L型菌）
油煎蛋样菌落
颗粒型菌落
丝状菌落
（典型L型菌落）
（二）细胞膜
组成：脂质双层，蛋白质（无胆固醇） 功能：
物质转运：选择性渗透，载体蛋白的作用 呼吸与分泌：细胞色素和氧化还原酶类 合成作用：如青霉素结合蛋白参与肽聚糖 的合成 信号转导作用：细胞膜上有感应器激酶， 参与细菌信号转导 参与细菌分裂：形成中介体参与细菌分裂
第一章
细菌的形态与结构
潘建平 教授 浙江大学医学院
细菌（bacterium）：是属原核生物界的 一种单细胞微生物。 广义细菌： 包括细菌、放线菌、支原体、衣
原体、立克次体、螺旋体
狭义细菌：
专指其中数量最大、种类最多、
具有典型代表性的细菌
第一节 细菌的大小与形态
测量单位 微米 （m）
基本形态三种： 球菌；杆菌；螺形菌
一、显微镜放大法
• 普通光学显微镜 • 电子显微镜
二、染色法
• 最常用Gram stain。
革兰染色法
步骤：
涂片→固定→结晶紫初染→碘液媒染 →95%酒精脱色→复红复染
结果：
Ｇ＋菌：紫色 Ｇ－菌：红色
革兰染色法意义：
鉴别细菌 选择药物 研究细菌致病性
思考题
1.细菌有哪3种形态？
2.细菌的基本结构和特殊结构有哪些？特殊结 构各有何作用？ 3.G+菌和G-菌细胞壁的结构由哪几部分组成？ 4.青霉素和溶菌酶为什么不能杀灭G-菌？ 5.细菌L型的生物学性状及其医学意义如何？
芽胞的大小、形状、位置等随菌种而 异，有重要的鉴别价值
芽胞特点
保存有细菌全部生命活性。 是细菌的休眠状态，具有很强的抗高温、
抗干燥、抗化学消毒剂和抗射线能力。
芽胞可发芽，形成新的菌体：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，芽胞不是细菌的繁殖方式。
杀灭芽胞是灭菌指标。
第三节 细菌形态与结构检查法
质粒编码的性状：菌毛、细菌素、毒 素、耐药性等。
2.胞质颗粒（cytoplasmic granule）
功能：细菌储存营养物质。如：白喉杆菌 的异染颗粒，成分为RNA，多偏磷 酸盐 。
3.核糖体（ribosome）
• 蛋白质合成场所 • 某些抗生素作用部位
（四）核质（nuclear material）