细菌的形态与结构
细菌的形态与结构
第十章细菌的形态与结构一、名词解释1．细菌：是一类具有细胞壁与核质的单细胞微生物。
细菌个体微小，结构简单，无成形的细胞核，无完整的细胞器。
2．荚膜：某些细菌合成并分泌到细胞外的一层粘液性多聚物，其成分为多糖或多肽。
3．鞭毛：是指菌体上附着的由细胞膜伸出的细长弯曲的丝状物，所有弧菌、螺菌、约半数的杆菌和少数的球菌附有鞭毛。
4．芽胞：是指在一定条件下菌体内的细胞质脱水浓缩，形成由多层膜包裹着的、通透性低的圆形或椭圆形小体。
5．L型细菌：是指细胞壁受损或其合成受到抑制，仍可存活的细胞壁缺陷细菌。
二、填空题1．微米(μm) 2．球菌，杆菌，螺菌3．弧菌，螺菌4．细胞壁，细胞膜，细胞质，核质，荚膜，鞭毛，芽胞，菌毛5．肽聚糖，磷壁酸，脂蛋白，外膜，脂多糖，脂多糖中的类脂A6．物质转运交换，分泌胞外酶，呼吸作用，生物合成，形成中介体7．染色体，质粒8．核糖体，质粒，胞质颗粒9．蛋白质10．细菌鉴别11．鉴别细菌，指导选择药物，了解细菌的致病性12．细菌致病性，运动13．普通菌毛，性菌毛，普通菌毛，性菌毛14．芽胞15．维持细菌外形，支持保护细菌，物质交换，具有抗原性16．聚糖骨架，短肽侧链，五肽交联桥17．结晶紫初染，碘液媒染，95％酒精脱色，稀释复红复染18．紫色，红色19．核糖体上，异染颗粒20．抗原性，抗吞噬，抗补体，使细菌具有毒力三、选择题1．A2．D 3．B 4．A5．A6．C 7．E 8．E 9．B 10．E 11．C 12．E 13．A14．E 15．C 16．A17．E 18．C 19．E 20．E 21．C 22．C四、问答题1．G＋菌与G—细胞壁的主要区别如下表：表10一1 G＋菌与G—细胞壁的主要区别2．细菌的基本结构：是指所有细菌都有的结构，从外向内分别是细胞壁、细胞膜、细胞质和核质。
(1)细胞壁：是紧贴膜外的一层坚韧富有弹性的结构，具有维持细菌故有形态、保护细菌、与细胞膜共同完成细菌细胞内外物质交换、决定细菌的免疫原性等功能。
细菌的形态与结构
细菌的形态与结构细菌，是一类微生物中最为常见的生物体，具有非常小的体积和简单的细胞结构。
了解细菌的形态与结构对于深入研究其生理生态特征和应用具有重要的意义。
本文将详细介绍细菌的形态特征和细胞结构，以加深对细菌微观世界的认识。
一、形态特征细菌的形态主要包括球菌状、棒状和螺旋状三种基本形态。
1. 球菌状：球菌是一种呈球形或近似球形的细菌。
其特点是细胞直径相对较小，一般在0.5至2微米之间，且在不同生长条件下可出现单个球菌、成对球菌、链球菌等不同排列方式。
球菌状细菌常见的代表有肺炎球菌、链球菌等。
2. 棒状：棒状细菌，即杆菌，是一类呈长棍形或短棒形的细菌。
其细胞长度相对较长，直径较小，一般在0.5至1微米之间。
棒状细菌在不同的生长环境下，可形成散生杆菌、链状杆菌或其他不同排列方式。
常见的棒状细菌有大肠杆菌、炭疽杆菌等。
3. 螺旋状：螺旋状细菌，顾名思义，呈螺旋形状。
其特点是细胞体细长且呈螺旋状，直径相对较小，一般在0.2至2微米之间。
螺旋状细菌具有较高的运动能力，可分为单螺旋、双螺旋、多螺旋等多种类型。
典型螺旋状细菌有梅毒螺旋体、弯曲菌等。
以上是细菌最基本的形态特征，不同形态的细菌在细胞结构和生理功能上存在差异，这也为研究细菌的种类和属性提供了基础。
二、细胞结构细菌的细胞结构相对简单，主要由细胞壁、细胞膜、质粒、核糖体等组成。
1. 细胞壁：细菌的细胞壁位于细胞质膜的外侧，是细菌独有的结构。
细胞壁主要由多糖、多肽等物质构成，可分为厚壁细菌和薄壁细菌两类。
细胞壁对于细菌的形态保持、抗外界环境压力和免疫反应具有重要作用。
2. 细胞膜：细菌的细胞膜位于细胞质膜的内侧，是控制物质进出和细胞呼吸代谢的关键结构。
细菌细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，与能量代谢、细胞分裂等过程密切相关。
3. 质粒：质粒是一种存在于细菌细胞质中的小型环状DNA分子。
质粒可携带一些非必需基因，如耐药性基因、毒力基因等，对细菌的适应性和传播能力起到重要作用。
细菌的形态和结构
无效
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
内毒素为阴性菌细胞壁成分 作用部位为肽聚糖 五肽交联桥 作用部位为肽聚糖 聚糖骨架
功能
1.维持细菌细胞固有外形。
2.和细菌细胞膜共同完成物质的交换。
3.细胞壁上的多种抗原决定簇、决定了抗原 性。
细菌细胞壁缺陷型（细菌L型）
细菌细胞壁缺陷型（细菌L型）
细菌细胞壁的肽聚糖结构受到理化或生物 因素的直接破坏或合成被抑制后，这种细 胞壁受损的细菌一般在普通环境下不能耐 受菌体内的高渗透压而将会胀裂死亡，但 在高渗环境下，它们仍可和存活。这种细 胞壁受损的细菌能够生长和分裂者称为细 菌细胞壁缺陷型（细菌L型）
细菌L型
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形态：多形态性, G培养：须在高渗低琼脂含血清的培 养基中生长，多呈油煎蛋状菌落 对作用于细胞壁的抗生素无效 常规细菌培养阴性 细菌L型仍有一定的致病能力
≥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）
Structure of G+
Wall teichoic acid
(LTA)
革兰阴性菌
外膜（outer membrane）
– 脂蛋白
LIPID BILAYER
– 脂质双层
– 脂多糖LPS
脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）
（1）脂质（类）A（lipid A） 为一种糖磷脂，由D-氨基葡萄糖双糖 组成的基本骨架，不同细菌骨架一致。 内毒素毒性与生物学活性成分 无种属特异性
临床分离葡萄球菌L型
葡萄球菌L型回复后
细胞膜（cell membrane）
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。
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。
细菌的形态和结构
二、细菌的特殊结构
鞭毛的功能： 1. 运动器官； 2. 与致病性有关：如霍乱弧菌穿过小肠黏液层； 3. 细菌的分类鉴定：具有抗原性，H抗原。
二、细菌的特殊结构
三、菌毛 pilus
1. 菌体表面短、细、直硬的丝状物，光学显微镜下 看不到。多见于G－菌，与运动无关。2. 化学组成：菌毛蛋白
1. 无完整的核结构、核膜、核仁和有丝分裂器等。 2. 单一闭合环状DNA，含少量蛋白质。 3. 特点：DNA量少，多为单拷贝形式，少重复序列。
二、细菌的特殊结构
一、荚膜 capsule
细胞壁外的一层较厚、黏性、胶冻样物质 ≥0.2 μm 荚膜
<0.2 μm 微荚膜 化学组成：多数为多糖，少数是多肽 形成条件：营养丰富（活体内，含血清培养基） 染色：不易着色
其中含有的一些结构：
1. 核糖体ribosome：70S（30S + 50S）
2. 质粒plasmid：染色体外的遗传物质，闭合环状DNA（以后讲）
3. 胞质颗粒：储存营养物质（如白喉杆菌的异染颗粒）
异染颗粒
质粒（EM照片）
一、细菌的基本结构
四、核质nuclear material或拟核nucleoid
第一章 细菌的形态与结构
第一节 细菌的大小与形态
一、大小
以微米(m)为测量单位，使用光镜观察。
二、形态：细菌按其外形分三类
球菌(coccus)：双球菌、链球菌、葡萄球菌、四联球菌、 八叠球菌；
杆菌(bacillus)：如大肠杆菌、炭疽杆菌、白喉杆菌等；
螺形菌(spiral bacterium)：弧菌（霍乱弧菌）、 螺菌（幽门螺杆菌）
保存全部生命必需物质：核酸、酶、合成菌体组分的结构 可发芽成繁殖体：1个细菌→1个芽胞→1个细菌 特点：壁厚，折光性强，不易着色。
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第二单元细菌的形态与结构
第一节细菌的形态
一、细菌大小的测量单位
微米（μm）1μm = 1/1000mm。
二、细菌的形态
球菌（coccus）：直径0.8~1.2μm。
呈双球状、链状、葡萄状等多种样式排列形式。
杆菌（bacillus）：长度：0.6-10μm不等，直径：0.3~1.0μm。
螺型菌（spiral bacterium）：菌体有数量不等的弯曲。
（1）弧菌（vibrio）：只有一个弯曲。
如霍乱弧菌
（2）螺菌（spirillum）：菌体有数个弯曲。
如鼠咬热螺菌
（3）螺杆菌：呈螺旋状弯曲。
如幽门螺杆菌
（4）弯曲菌：呈U型、S型等。
如空肠/结肠弯曲菌
第二节细菌的基本结构
一、细菌基本结构的构成
（一）细胞壁（cell wall）：包绕在细胞膜外一层坚韧膜状结构。
厚10~80（nm）
化学组成：肽聚糖（peptidoglycan）（粘肽）
聚糖支架：N-乙酰胞壁酸、N-乙酰葡萄糖胺借助β-1，4糖苷键相互连接组成。
四肽侧链：与聚糖支架上的胞壁酸分子连接。
五肽交联桥：连接两个相邻的四肽侧链。
肽聚糖由聚糖支架与四肽侧链及五肽交联桥共同构成。
功能：保持菌体固有形态，保护细菌不受外界的低渗环境的破坏（维持菌体内外的渗透压）。
革兰阳性菌细胞壁结构
革兰阴性菌细胞壁结构
革兰阳性细菌细胞壁特点：
1.肽聚糖含量丰富，层厚，15-50层，20~80nm
2.细胞壁中含有大量磷壁酸（teichoic acid）
3.四肽侧链与五肽交联桥相连，形成三维立体结构
革兰阴性细菌细胞壁特点：
1.肽聚糖含量少，层薄，1-3层,10~15nm
2.细胞壁中不含磷壁酸（teichoic acid）
3.缺少五肽交联桥，四肽侧链直接相链,形成二维网状结构
4.肽聚糖层外包绕外膜层：脂质双层、脂蛋白、脂多糖。
5. 脂多糖是革兰阴性细菌内毒素主要成分。
革兰阳性菌细胞壁结构
革兰阴性菌细胞壁结构
G+菌细胞壁G-菌细胞壁
肽聚糖含量丰富、层厚少、薄
磷壁酸有无
五肽交联桥有无
外膜无有
细菌细胞壁结构及医学意义
G+菌与G-菌细胞壁结构差异导致它们的染色性、抗原性、致病性和免疫性以及对不同抗生素的敏感性各不相同，从而在诊断方法及防治原则方面也不相同。
溶菌酶：切断聚糖支架的β-1，4糖苷键，抑制细菌细胞壁的合成。
青霉素：切断四肽侧链与五肽交联桥之间的连接，抑制细菌细胞壁的合成。
（二）细胞膜（cell membrane）：革兰阴性菌称为内膜。
为包绕细胞质的结构，不含胆固醇。
功能：具有细胞内外物质转运、生物合成、分泌及呼吸功能。
（三）细胞质（cytoplasm）：位于菌体内部的原生质，含核蛋白体、质粒等多种重要结构。
核糖体，沉降系数70S（50S，30S）
红霉素：与细菌核糖体大亚基结合，抑制细菌蛋白质合成
链霉素：与细菌核糖体小亚基结合，抑制细菌蛋白质合成
（四）核质（nuclear material）：裸露的双链DNA盘绕成松散的网状结构与RNA构成，无组蛋白。
（五）胞质颗粒（cytoplasm granule）：为细菌储存的营养物质。
较常见的胞质颗粒是：异染颗粒（metachromatic granule）
异染颗粒为白喉棒状杆菌、鼠疫杆菌及结核分枝杆菌体内所特有的胞质颗粒，它由RNA 和偏磷酸盐构成，美兰染色呈紫色。
具有鉴别此类细菌的意义。
（六）质粒（plasmid）：是细菌染色体外的遗传物质。
由闭合的环状双链DNA组成，控制细菌某些特定的遗传性状，非细菌生命活动所必须。
（1）F质粒（fertility）：编码细菌性菌毛
（2）R质粒（resistance）：控制细菌耐药性
第三节细菌的特殊结构
1.荚膜（capsule）：胞壁外一层不易着色的粘液性物质。
功能：具有抗原性及抵抗吞噬细胞的吞噬作用，为细菌的鉴别指征之一。
2.鞭毛（flagella）：弧菌、螺菌、占半数的杆菌及少数球菌由其细胞膜伸出菌体外细长呈波状弯曲的蛋白性丝状物。
功能：使细菌可在适宜的环境中自由运动，并且具有抗原性并与致病性有关。
3.芽胞（spore）：某些细菌在一定环境中，在体内形成厚而坚韧芽胞壁及外壳的圆形或卵圆形小体。
功能：增强细菌抵抗外界不良环境的能力。
是灭菌效果的指征。
4.菌毛（pili）：许多革兰阴性菌及少数革兰阳性菌菌体表面附着的一种细短而直硬的蛋白性丝状物。
普通菌毛（common pili）：粘附作用
性菌毛（sex pili）：1~4根，遗传物质的传递，由F质粒表达。
第四节细菌形态与结构的检查法
1.普通光学显微镜（light microscope）
2.电子显微镜（electron microscope）
3.染色法（staining）：最常用的方法是革兰染色法
步骤：
初染：结晶紫染液
媒染：卢戈氏碘液
脱色：95% 的乙醇
复染：稀释复红液
革兰阴性菌
革兰阳性菌
革兰染色法的意义
鉴别细菌、选择抗菌药物、研究细菌致病性。