2015 第2章. 细菌的形态与结构

鞭毛的功能
• 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
• 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。（电镜观察）
• 种类及功能
由F质粒编码（F菌毛）
接合，毒力、 耐药性等性 状的遗传物 质传递。
细菌的粘附 结构 ，与宿 主细胞表面 特异性受体 结合，与致 病性密切相 关
染色法
• 最常用最重要的染色法 革兰染色法（Gram stain） • 鉴别细菌 • 选择抗菌药物 • 研究细菌致病性
Procedures of Gram Staining
复习思考题
1.列表说明革兰阳性菌和革兰阴性菌细胞壁主要不同点。 2.简述细菌的基本结构和特殊结构及各部分的生物学功能。
3.简述L型细菌的主要生物学特性及与其致病性的关系。
• 维持菌体固有的形态，并保护细菌抵抗低渗环 境 （阳性菌20~25大气压，阴性菌5~6大气压） • 参与菌体内外的物质交换 • 菌体表面带有多种抗原表位，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
缺壁细菌
• 细菌L型（bacterial L form） • 支原体
• 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 菌的休眠形式 • 芽孢杆菌属、梭菌属
形成条件：营养缺乏 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个芽孢→1个细菌 细菌——繁殖体 芽孢——休眠体 每种细菌形成一种类型芽孢
• 一般为单倍体，是一个共价闭合环状双链DNA 分子 • 大肠埃希菌核质分子量约3×10 9Dal，长度1.1mm， 4.7×10 6 碱基，约3000~5000个基因
• 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 ≥0.2μm荚膜，＜ 0.2μm 微荚膜 化学组成：多糖/多肽 形成条件：营养丰富 染色：不易着色，负染（墨汁） S型和M型
依据形态而命名 (Bacteria are Named by Shape)
球菌
coccus
三种基本形态
杆菌
bacillus 螺形菌 spirillum
球菌（coccus）
双球菌
链球菌
葡萄球菌
杆菌（bacillus）
球杆菌
链杆菌
螺形菌 （spiral bacterium） •弧菌
β1，4糖苷键
L-丙氨酸 G+葡萄球菌 D-谷氨酸 G-大肠杆菌 L-赖氨酸 D-丙氨酸
L-丙氨酸 D-谷氨酸 二氨基庚二酸 D-丙氨酸
五肽交联桥 ： G+ 五个甘氨酸 （一头接L-赖氨酸，一头接D-丙氨酸）
G- 无五肽交联桥（侧链二氨基庚二酸与D-丙氨酸连接）
四肽侧链 五肽交联桥
G+菌肽聚糖
糖---聚糖骨架：N--乙酰葡萄糖胺 N--乙酰胞壁酸 肽---四肽侧链：随不同细菌而异
β1，4糖苷键
L-丙氨酸 G+葡萄球菌 D-谷氨酸 G-大肠杆菌 L-赖氨酸 D-丙氨酸
L-丙氨酸 D-谷氨酸 二氨基庚二酸 D-丙氨酸
五肽交联桥 ： G+ 五个甘氨酸 （一头接L-赖氨酸，一头接D-丙氨酸）
G- 无五肽交联桥（侧链二氨基庚二酸与D-丙氨酸连接）
四肽侧链
N-乙酰胞壁酸 四肽侧链
N-乙酰葡萄糖胺
是革兰阴性菌的菌体抗原（O抗原），具有种特异性
细胞壁
革兰阳性菌
革兰阴性菌
G+ 菌与G- 菌的差别及与细胞壁的关系
项目
染色性 抗原性
革兰阳性菌 革兰阴性菌
紫色 红色
细胞壁的关系
细胞壁对酒精的 通透性 细胞壁的化学组 成不同
主要为磷壁酸 主要为Leabharlann 膜毒性对青霉素的作 用
无内毒素
有效
有内毒素
无效
内毒素为阴性菌 细胞壁成分
链霉素
红霉素
（三）细胞质（cytoplasm）
质粒（plasmid） 胞质颗粒
• 异染颗粒 （metachromatic granule）
RNA、多偏磷酸盐 嗜碱，亚甲蓝染色着色深 诊断价值（白喉棒状杆菌）
核质（nuclear material）
• 遗传物质称为核质或拟核（nucleoid），不 具成形的核 • 无核膜、核仁和有丝分裂器；因其功能与真 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）
细菌的形态与结构
Bacterial Morphology and Structure
size and shape of bacterium 大小: 0.1-10μm
Eukaryotes
Prokaryotes
微米(μm)
Viruses
细菌大小的测量单位：微米(micrometer, m)
葡萄球菌(staphylococcus)
功
能
• 抵抗力强。耐干燥、热、辐射、化学消毒剂 100℃数小时 最可靠方法为高压蒸气灭菌
不直接引起疾病，发芽后形成繁殖体后致病 根据芽孢位置、大小等
细菌形态与结构检查法
• • • • • •
普通光学显微镜（light microscope） 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 microscope） 共聚焦显微镜（cofocal microscope）
作用部位为肽聚 糖 五肽交联桥
分枝杆菌细胞壁结构
抗酸阳性革兰阳性菌 （acid-fast Gram-positive bacterium） 分枝菌酸 酯层
肽聚糖层
N-羟乙酰胞壁 酸替代了N-乙 酰胞壁酸
分枝杆菌细胞壁结构模式图
分枝杆菌细胞壁结构模式图 1-外脂, 2-分枝菌酸, 3-多糖层 (阿拉伯半乳聚糖), 4-肽聚糖, 5-细胞膜, 6-阿拉伯甘露聚糖脂( lipoarabinomannan， LAM), 7-磷脂酰肌醇甘露糖苷（phosphatidylinositol mannoside）, 8-细胞壁骨架
（二） 细胞膜（cell membrane）
• 中介体（mesosome） 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
（三）细胞质（cytoplasm）
细 胞 膜 包 裹 的 溶 胶 状 物 质 ， 或 称 原 生 质 （ protoplasm），由水、蛋白质、脂类、核酸及少量 糖和无机盐组成，其中含有许多重要结构。 核糖体（ribosome）RNA和蛋白质 沉降系数 70s 50s+30s（真核80s 60s+40s）
荚膜的功能
• 抗吞噬作用 • 粘附作用 肺炎链球菌 生物膜
致 病
• 抗有害物质的损伤作用
•鉴别细菌，细菌分型（抗原性） 鉴
别
• 概念：许多细菌菌体上附有细长并呈波状弯 曲的丝状物。 • 数量与部位：① 单毛菌② 双毛菌③ 丛毛菌 ④ 周毛菌 • 化学组成：鞭毛蛋白
鞭毛的结构
结构从细胞膜长出，游离于胞外
溶菌酶作 用位点
聚糖骨架、四肽侧链、 五肽交联桥 三维立体结构，坚固 15～50层 聚糖骨架、四肽侧链 二维平面结构，疏松 1 ～2 层
N-乙酰 胞壁酸
青霉素作 用位点
溶菌 酶作 用位 点
特殊组分
• 磷壁酸(teichoic acid)
• 特殊蛋白： A蛋白、M蛋白
特殊组分
• 外膜（outer membrane） • 脂蛋白 • 脂质双层 • 脂多糖LPS
•螺菌 •螺杆菌
•螺旋体
细菌的结构(Structure of Bacteria)
动物细胞结 构示意图
细菌细胞结构 示意图
细菌的结构(Structure of Bacteria)
细菌的基本结构:
cell wall cell membrane cytoplasm nuclear material
细菌的特殊结构:
G-菌肽聚糖
G+和G-菌肽聚糖结构比较
N-乙酰胞壁酸
N-乙酰葡萄糖胺
四肽侧链
五肽交联桥
N-乙酰胞壁酸 四肽侧链
N-乙酰葡萄糖胺
G+: 肽聚糖含量丰富，层厚，
15～50层，四肽侧链与五肽交 联桥相连，形成三维立体结构
G- : 肽聚糖 1～2层，无五肽交链桥
16
共有组分
N-乙酰葡糖胺
β－1，4糖 苷键
多形性、革兰阴性、高渗培养、生长缓慢、荷包蛋 样菌落、可回复
细菌L型（bacterial L form）
临床分离的葡萄球菌L型 正常的葡萄球菌菌落
与医学的关系： 致病性，常引起慢性和反复发作的感染
（二） 细胞膜（cell membrane）
• 或称胞质膜（cytoplasmic membrane），位于细 胞壁内侧，包绕细胞质 • 结构： 磷脂、蛋白质 不含胆固醇
荚膜 鞭毛 菌毛 芽孢 capsule flagella pili spore
核质
荚膜 细胞膜 鞭毛 细胞壁 细胞质
菌毛
细菌细胞结构模式图
细菌的基本结构
(一) 细胞壁( Cell Wall )
• 在细胞膜的外层 • 革兰阳性菌细胞壁和革兰阴性菌细胞壁
糖---聚糖骨架：N--乙酰葡萄糖胺 N--乙酰胞壁酸 肽---四肽侧链：随不同细菌而异
LIPID BILAYER