细菌形态结构生理学

2.特殊组分
G+菌特有成分：磷壁酸
革兰阳性菌的细胞 壁较厚(20 nm80nm) ，除含有1550层结构 外，尚有大量穿插于 肽聚糖层中的磷壁酸 (teichoic acid)
壁磷壁酸
膜磷壁酸
细 胞 壁
肽 聚 糖
细 胞 膜
意义：①磷壁酸的抗原性很强，是G+菌的重 要表面抗原，与血清学分型有关。 ②某些细 菌（如A族链球菌）的LTA具有粘附宿主细胞 的功能，与细菌的致病性有关。
M N-乙酰胞壁酸
G G
M G
G M
G N-乙酰葡糖氨 四肽侧链
G 五肽桥
革兰阳性菌的肽聚糖结构
G- 菌 肽 聚 糖 结 构: 聚糖骨架：同G+ 菌（含量少） 四肽侧链：L-丙氨酸、D-谷氨酸、DAP、D-丙氨酸
肽聚糖含量少;无五肽桥;二维结构
丙 谷
丙 谷
DAP
丙
DAP
丙
( DAP-二氨基庚二酸 ）
双球菌
链球菌
葡萄球菌
四联球菌
八叠球菌
电 镜 下 细 菌 图
细菌的形态-Ⅱ：
2.杆菌（ bacillus） 外形呈杆状或近似杆 状。不同杆菌的大小、长短粗细很不一致。大 杆菌如炭疽芽胞杆菌长3μm〜l0μm，中等杆菌 如大肠埃希菌长2μm〜3μm，小杆菌如布鲁菌 长仅0.6μm〜1.5μm。
细菌的形态-Ⅲ：
与人类的关系：
记
有 益（绝大多数微生物） 通常把栖居在人 体体表及胃肠道、呼吸道等与外界相通的腔 道黏膜表面对人体无害的微生物，称为正常 菌群（normal flora)。
有 害 把能引起人类和动植物疾病的微生物 称为病原微生物（pathogenic organism)或病 原体(pathogen)。 正常菌群在机体健康或正 常情况下不致病，只是在抵抗力低下时才导
细胞壁的功能
记
维持细菌的固有形态 保护细菌抵抗低滲环境
特异性抗原与细菌的血清型分类有关
某些成分与致病有关 ：
A群链球菌膜磷壁酸 金黄色葡萄球菌A蛋白 革兰阴性菌脂多糖
抗吞噬作用 抗吞噬等作用 多种生物学效应
与细胞膜一起完成细胞内外的物质交换
1.主要成分：肽聚糖
记
肽聚糖(peptidoglycan) 是 一类复杂的多聚体，是细 ① 原核细胞特有的物质
④形成中介体，参与细菌的分裂。
中介体(mesosome)，是部分细胞膜内陷、折叠 、卷曲形成的囊状物，多见于革兰阳性细菌。
功能： 细菌分裂 细胞呼吸 生物合成
白喉杆菌 细胞膜与中介体
细 胞 膜 电 镜照片
(三) 细 胞 质
细胞质(cytoplasm) 是细胞膜包裹的 溶胶状物质，也称原生质(proto—plasm) 。是细菌新陈代谢的主要场所。其基本 成分是水、蛋白质、脂类、核酸及少量 糖和无机盐，此外尚存在多种功能性超 微结构。
医学微生物学
第一章 绪 论
第一节 微生物与病原微生物
微生物(microbe or microorganism)
定义： 是众多个体微小、结构简单、 肉眼直接看不见必须借助光学显微镜或 电子显微镜放大数千倍，甚至数万倍才 能观察到的微小生物的总称。
特点：小、简、种类多 、数量 大、分布广、繁殖快、易变异.
小结
细菌有三种基本形态
The shapes and characteristic groupings of bacterial cells
staphylococci 葡萄球菌
diplococci 双球菌
diplococci 双球菌
streptococci 链球菌
bacilli 链杆菌
tetrads 四联球菌
类 型： 记
非细胞型微生物 (acellular) 无典型的细 胞结构；仅由核心和蛋白质衣壳组成； 只有一种核酸；活细胞内寄生；以复制 的方式繁殖。----病毒
原核细胞型微生物(prokaryotic） 原始 核，无核仁核膜；细胞器不完善。---包括 细菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋 体和放线菌。
一、 细菌的大小与形态 记 细菌的大小
细菌的测量单位： 微米 (micrometer,μm)为单位。油镜 下细菌被放大1000倍。不同种类的细 菌大小不一，同一种细菌也因菌龄和 环境细因菌素为的无影色响半而透有明差的异，。常用Gram （革兰染色）法对其进行染色后才能 观察其形态和结构。
Gram（革兰染色）法简介
第一篇 细菌学基础
第一章 细菌的形态与结构
细菌概述：
细菌（bacterium）：是属于原 核生物界的一种单核细胞微生物； 它形体微小、结构简单，具有细胞 壁和原始核质，无核仁和核膜，除 核糖体外无其他细胞器。
细菌的概念有广义和狭义之分。
广义的细菌包括细菌、衣原体、支 原体、立克次体、螺旋体和放线菌等，其 特点是有细胞壁、原始的核质，以二分裂 方式繁殖和对抗生素等药物敏感等。
概念：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时，成为 细胞壁缺损细菌，但在高渗环境中仍可存活 。因其最早在Lister研究所发现，称为细菌L 型（Ｌ，formed bacteria）。
特性：
在体内、体外均可形成； 形态呈多形性，多为G— ； 在高渗、低琼脂、含人或动物血清的培养基中
医学微生物学发展简史
• 1600 • 1700 • 1800 • 1900
1676: Observed "little animals"
• Antony Leewenhoek (1632-1723)
医学微生物学 学习的目的 和发展方 向 ①病原学研究②病原体致病机制的研 究③新型疫苗的研究④特异、灵 敏、简便 、快速的微生物学诊断技术的研究,新型抗 病毒抗菌药物的研究。
致疾病 ， 这类微生物又称为 条件致病菌
（conditioned pathegen)或机会致病菌。
第二节 医学微生物学
医学微生物学（medical microbiology) 的研究内容 医学微生物学是研究病原 微生物的形态、结构、生命活动规律以 及与机体相互关系的一门重要科学，是 基础医学中的一门重要学科。
特异多糖（具有种和型特异性） 脂 多 糖 核心多糖（具有属特异性） （ LPS) 类脂 A (lipi A)
意义：LPS由类脂A、核心多糖和特异多糖 三部分组成， ① LPS 是G-菌的内毒素。类脂A 是内毒素的毒性中心， ②无种属特异性，不同 G-菌产生的内毒素毒性作用基本相同。
特异多糖
核心多糖 脂多糖 脂质A
3.螺形菌（spirillar bacteria）螺形菌菌体呈弯 曲状。有的菌体长2μm〜3μm，只有一个弯曲， 似弧形或逗点状称为弧菌，如霍乱弧菌；有的 菌体长3μm〜6μm，有数个弯曲称为螺菌，如 鼠咬热螺菌；有的菌体细长弯曲呈弧形或螺旋 形，称为螺杆菌，如幽门螺杆菌。
细菌的形态受温度、pH、培养基成分和培养 时间等因素影响很大。一般细菌在适宜的生长 条件下培养8h〜18h形态比较典型，在不利环 境或衰老时常出现多形性。因此，观察细菌的 大小和形态，应选择其适宜生长条件下的生长 旺盛期（对数期）为宜。
生长； 菌落呈油煎蛋样； 去除诱因可恢复； L型细菌仍能致病，一般为慢性感染，而常规培
养没有细菌。
细菌L型菌落类型 临床分离葡萄球菌L型 葡萄球菌L型回复后
(二)细 胞 膜
定义 功能
Baidu Nhomakorabea
中介体 如何形成 功能
白喉杆菌 细胞膜与中介体
细 胞 膜 电 镜照片
细胞膜(cell membrane) 或称胞质膜 (cytoplasmicmembrane)。 是位于细胞壁内侧， 包裹细胞质的一层半透膜。是细菌赖以生存的 重要结构之一。其结构与真核细胞相似，主要 由磷脂双层结构及镶嵌蛋白组成，但以不含胆 固醇区别于真核细胞。
结晶紫初染1'
水洗
碘液媒染1'
水洗
95%乙醇脱色30"
水洗
稀释复红复染30"
G+菌为紫色; G-菌为红色
细菌的形态：细菌形态多样，但大致可分为
球形、杆状和螺旋形三种，分别称为球菌、杆菌 和螺形菌。
球菌
杆菌
螺形菌
弧菌
螺菌
细菌的形态-Ⅰ：球菌
球菌(coccus) 菌体呈球形或近似球形,直 径0.8μm1.2μm左右，根据球菌分裂平面和 分裂后排列方式的不同可分为双球菌、链球菌 、四联球菌、八叠球菌和葡萄球菌等。
核糖体 细胞质 细胞膜
核质
荚膜 鞭毛
普通菌毛
质粒 中介体
细 菌结构示意图
细胞壁 性菌毛
主要内容
基本结构：
记
细胞壁、细胞膜、细胞质（异
染颗粒、质粒）、核质
特殊结构： 荚膜、鞭毛、芽胞、菌毛
二、细 菌 的 基 本 结 构 (一)细 胞 壁
细胞壁(cell wall)位于细菌细胞的最外层 ，包绕在细胞膜的周围，是一种坚韧而富有 弹性的膜状结构，厚度约为12 nm 30nm， 占菌体干重的10%25%。其组成较复杂， 并随不同细菌而异。用革兰染色法可将细菌 分为两大类：革兰阳性菌和革兰阴性菌。两 类细菌细胞壁的共有组分为肽聚糖，但各有 其特殊组分。
细胞膜的功能：
①渗透与物质转运作用：与细胞壁共同完 成细胞内外物质交换；
②生物合成作用：借助细胞膜上的多种酶 ，参与细菌肽聚糖、磷壁酸、磷脂、脂多 糖等的生物合成；
③呼吸作用：细胞膜上有细胞色素等多种 与呼吸有关的酶，可进行电子转运及氧化 磷酸化作用，参与细菌的呼吸过程，与细 菌能量产生、储存和利用有关；
Vibrios 弧菌
球杆菌
Spirillum 螺菌
Staphylococci （葡萄球菌）
Streptococcus pneumoniae （肺炎链球菌）
Bacilli （杆菌）
Bacillus anthracis（炭疽杆菌）
细 菌的结构
细菌的结构可分为各种细菌都具有的基 本结构和仅某些细菌才具有的特殊结构,前者 包括细胞壁、细胞膜、细胞质和核质，后者 包括鞭毛、菌毛、荚膜和芽胞。
聚糖骨架 G：N-乙酰葡萄胺 由β1、4糖苷键间隔交替组成
M：N-乙酰胞壁酸
四肽侧链 L-丙氨酸、D-谷氨酸、L-赖氨酸、D-丙氨酸 五肽交联桥 五个甘氨酸
肽聚糖含量高;有五肽桥;三维结构
β 1、4 糖苷键 溶菌酶作用点
M M
G G
M M
M G
青霉素作用点
M
G G
M
M G
G M
M
M
G
M G
G M
M G
菌细胞壁中的主要组分，
② G+菌和G-菌的共有 组分
为原核细胞所特有，又称
为 粘 肽 (mucopeptide) 、 糖 ③ G+菌多G-菌含 量少 肽 (glycopeptide) 或 胞 壁 质 ④ G-菌无五肽桥
(murein)。
G+ 菌肽聚糖结构:
革兰阳性菌的肽聚糖由聚糖骨架、四 肽侧链和五肽桥三部分组成。
脂质双层
外膜
细胞壁
脂蛋白 肽聚糖
细胞膜
G+ 菌与G- 菌细胞壁的比较
细胞壁 强度 厚度 肽聚糖层数 肽聚糖含量
磷壁酸 外膜
革兰阳性菌 较坚韧 20-80nm 可多达50层 占细胞壁干 重50%-80%
有 无
革兰阴性菌 较疏松 10-15nm 1-2层 占细胞壁干重 5%-20% 无 有
G+ 菌与G- 菌的差别及与细胞壁的关系
项
目
染色性
G+ 菌
紫色
G- 菌
红色
细胞壁的关系
细胞壁对酒精的通透性
抗 原 性 主要为磷壁酸 主要为外膜 细胞壁的化学组成不同
毒
性
对青霉素的作用
对溶菌酶的作用
无内毒素 有效 有效
有内毒素 内毒素为G-菌细胞壁成分
脂多糖
无效 无效
青霉素作用部位为肽聚糖
五肽交联桥
溶菌酶作用部位为肽聚糖
聚糖骨架
3.细菌细胞壁缺陷型---细菌的L 型
医学微生物学发展史
• 经验时期： • 实验时期：
1676年，荷兰人列文虎克，第一架显微镜，第一 次观察到各种微生物 法国微生物学家巴斯德，巴氏消毒法 德国学者郭霍，创用了固体培养基和染色技术 俄国学者伊凡诺夫斯基，首次发现了烟草花叶病毒
• 现代微生物学时期：
从分子水平和基因水平揭示了各种微生物的结构， 并发现了许多新的微生物如军团菌、人类免疫缺陷病 毒（HIV）、新型冠状病毒等。
此外，某些革兰阳性菌细胞壁表面尚有一些 特殊的表面蛋白质，如金黄色葡萄球菌的A 蛋白、A群链球菌的M蛋白等与细菌的抗原 性和致病性有关。
G-菌特有成分---外膜: 革兰阴性菌细胞壁较
薄(1015nm)，但结构复杂。除含有12层肽聚 糖结构外，尚有占细胞壁干重80％的外膜。
脂 蛋 白 连接肽聚糖层和脂质双层。 脂质双层 类似细胞膜，内镶嵌着多种蛋白质。
真核细胞型微生物(eukaryotic）真核， 有核仁、核膜，细胞器完整。---真菌
4、微生物的共同特点
①体积微小：µm/nm ②结构简单：单细胞/非细胞 ③繁殖迅速：20~30min一代， E.coli 124102489.2 kg 18841.6 ton
④数量庞大： ⑤种类繁多：至少在10万种以上 ⑥分布广泛：无时不有，无处不在 ⑦容易变异