第一章原核细胞型微生物

鞭毛来自百度文库有无和着生方式具有十分重要的分类学意义
C.鞭毛的结构及其运动机制
革兰氏阴性菌的鞭毛构造
C.鞭毛的结构及其运动机制
C.鞭毛的结构及其运动机制
鞭 毛 的 生 长 方 式 是 在 其 顶 部 延 伸
结构 从细胞膜长出，游离于胞外
功能
细菌的运动器官 有些细菌的鞭毛与致病性有关 根据鞭毛菌的动力和鞭毛的抗原性（H抗
（b）外膜(outer membrane)
位于革兰氏阴性细菌细胞壁外层，由脂多糖、磷脂和脂 蛋白等若干种蛋白质组成的膜，有时也称为外壁。
周质空间（periplasmic space）
共有组分
肽聚糖（peptidoglycan） 革兰阳性菌
N-乙酰葡糖胺
β－1，4糖 苷键
N-乙酰 胞壁酸
聚糖骨架、四肽侧链、
第一篇 总 论
第一章 原核细胞微生物
原核细胞型微生物属原核生物界的生物，其 特征是：呈细胞形态，仅有原始的类核，DNA 分子盘旋在细胞浆内，无核膜和核仁，不进行 有丝分裂，无细胞器。它们包括细菌（含放线 菌），螺旋体、霉形体、衣原体和立克次氏体。
第一节 细 菌 细菌是一种个体细小，形态简单，结构
略有分化、主要靠二分裂法殖、属于原核生 物界的单细胞微生物。细菌在微生物中占有 重要的位置，拥有1500多种，数量大，分布 广，与人类有着密切的关系。
普通菌毛： 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
F+
F-
F+
F-
F+
F+
F+
F+
4.芽孢—特殊的休眠构造
G+ ❖产芽孢细菌
正常型（好氧杆菌） 杆菌 膨大型（厌氧杆菌）
球菌：脲芽孢八叠球菌
G-：脱硫肠状菌属
芽胞(spore）
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
五肽交联桥
三维立体结构，坚固
15～50层
革兰阴性菌
聚糖骨架、四肽侧链
二维平面结构，疏松
1～2层
溶菌酶作 用位点
青霉素作 用位点
特殊组分
革兰阳性菌
磷壁酸(teichoic acid) 磷壁醛酸
特殊蛋白： A蛋白、M蛋白
Wall teichoic acid
(LTA)
革兰阴性菌
外膜
（outer membrane）
磷脂分子间或磷脂与蛋白质分子间无共价结合； 磷脂双分子层犹如一“海洋”，周边蛋白可在其上作“漂 浮”运动，而整合蛋白则似“冰山”状沉浸在其中作横向移 动。
1972年，辛格（J.S.Singer）和尼科尔森（G.L.Nicolson） 提出的细胞膜液态镶嵌模型的基本内容。
结构：磷脂、蛋白质
不含胆固醇
4、核质体（nuclear body）
原核生物所特有的无核膜结构、 无固定形态的原始细胞核。
4、核质体（nuclear body）
原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞 核
有丝分裂
5.核蛋白体 6.内含物
质粒（plasmid） 胞质颗粒
异染颗粒 RNA、多偏磷酸盐 嗜碱，着色深 诊断价值（白喉棒状杆菌）
致病性 不直接引起疾病，发芽后形成 繁殖体后致病
鉴别意义 根据芽胞位置、大小等
三、细菌的观察方法
放大法
（一）显微镜的种类和用途
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） 同焦点显微镜（cofocal microscope）
在自然界所存在 的细菌中，杆菌最为常 见，球菌次之，而螺旋 状的最少。
球状杆菌
变形杆菌
大肠杆菌
大肠杆菌平板
1.球菌（coccus）
细胞个体呈球形或椭圆形，不同种的球菌在细胞 分裂时会形成不同的空间排列方式，常被作为分 类依据。
肺炎链球菌
双球菌 四联球菌
链球菌 葡萄球菌
2.杆菌（bacillus）
革兰阴性菌 红色
主要为外膜 有内毒素 无效
无效
细胞壁的关系
细胞壁对酒精的通
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
作用部位为肽聚糖 聚糖骨架
实革 验兰 结氏 果染
色
G＋ 菌细胞壁结构
G- 菌细胞壁结构
功能
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）
• 脂蛋白
LIPID BILAYER
• 脂质双层
• 脂多糖LPS
脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）
（1）脂质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
（2）核心多糖（core polysaccharide）
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
细菌L型（bacterial L form）
概念：某些药物作用于细菌，可抑制的肽 聚糖的合成或破坏细胞壁的结构，在高渗 环境下，细菌仍可存活，成为细胞壁缺陷 型
（a）肽聚糖的结构
肽桥的氨基端与前一肽聚糖单 体肽尾中的第四氨基酸—D-丙 氨酸的羧基相连接，而它的羧 基端则与后一肽聚糖单体肽尾 中的第三个氨基酸碱性氨基酸 L-赖氨酸的氨基相连接，从而 使前后两个肽聚糖单体交联起 来。
目前所知的肽聚糖已超过100种， 在这一“肽聚糖的多样性”中，主 要的变化发生在肽桥上。
一些革兰氏阴性菌和少数革兰氏阳性菌，在菌体上还着生有一 种比鞭毛数量多、形状较直、较细的毛发状细丝状，称为菌毛。
种类及功能
普通菌毛ordinary pilus 性菌毛sex pilus（F菌毛）由F质粒编码
普通菌毛 多，短而细
性菌毛
少，粗、长、中空
粘附，致病 遗传物质传递
性菌毛：接 合，毒力、 耐药性等性 状的遗传物 质传递。
芽胞杆菌属、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个芽胞→1个细菌 细菌——繁殖体 芽胞——休眠体 每种细菌形成一种类型芽胞
棒状芽孢
功能
抵抗力强。耐干燥、热、辐射、化学消毒 剂 100℃数小时 消毒灭菌是否彻底的标准 最可靠方法为高压蒸气灭菌
形成条件：溶菌酶、青霉素、胆汁、溶葡 萄球菌素、抗体、补体等
生物学特性：多形性、革兰阴性、高渗培养、生长缓
慢、荷包蛋样菌落、可回复
与医学的关系： 致病性，常引起慢性和反复发作的感染
2. 细胞膜（cell membrane）
或称胞质膜（cytoplasmic embrane）， 细菌的胞浆膜位于细胞壁内面，包围在细 胞桨的外面。其结构和化学组成基本上同 于一般生物细胞的液态镶嵌结构单位膜， 含有包括与营养、呼吸和生物合成有关的 很多酶类。
（a）肽聚糖的结构：厚约20~80nm，由40层左右网状分 子所组成，网状的肽聚糖大分子实际上是由大量小分子 聚合而成的。每一个肽聚糖单体含有双糖单位、短肽“尾” 和肽桥三部分组成。
原核生物所特有的已糖
双糖单位
双糖单位由一 个N-乙酰葡糖 胺与一个N-乙 酰胞壁酸分子 通过-1，4-糖 苷键连接而成。
常见杆菌
杆状细菌的排列方式常因生长阶段和培养条件而 发生变化，一般不作为分类依据。
结核分枝杆菌
3.螺旋状菌 （spiral bacterium）
•弧菌 •螺菌
生物学特性
形态细长，呈弧形、螺旋形、 S形或海鸥状
单鞭毛，运动活泼 微需氧 42℃能生长，营养要求高 抵抗力较弱
最适温度：37℃ 不能生长：42 ℃，25 ℃
功能
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
B.功能
促进细胞间隔的形成并与遗传物质的复制及其相互分离 有关。 青霉素酶分泌、DNA复制、分配以及细胞分裂有关
“间体”仅是电镜制片时因脱水操作而引起的一种赝像
3.细胞浆 细胞膜内包含着细胞浆。这 是一种无色透明、均质的粘稠胶体，主 要成分是水、蛋白质、类脂质、多糖类， 核糖核酸和少量无机盐类等， 4.核体 细菌的核体没有核膜与细胞浆 相隔，由均匀的核质折叠缠绕而成，主 要 成 分 为 脱 氧 核 糖 核 酸 （ DNA ） ， 形 成一个环状染色体，细菌的基因 （Gene）就在其内。细菌进行分裂繁 殖时，核体也一个分成两个。细菌的核 体是控制细菌生长繁殖遗传变异的小器 官。
用革兰染色法可将细菌分为两大类，即革兰 阳性菌和革兰阴性菌
二、细菌构造
1.细胞壁（cell wall）
细胞壁在细菌细胞的外层，是一层无色透明、坚韧 而具有一定弹性的膜。
b.革兰氏阳性细菌的细胞壁
(特a)点肽：聚厚糖度的大结（构2（0~可80用nm最)典化型学的组金分黄简色单葡，萄一球般菌只为含代90表% ） 肽聚糖和10%磷壁金酸黄。色葡萄球菌
幽门螺杆菌
（H. pylori）
螺旋菌：
菌体回转如螺旋，螺旋 数目和螺距大小因种而 异。鞭毛二端生。细胞 壁坚韧，菌体较硬。
形态与染色
• G-
• 弧形或逗点状
• 周身菌毛 ，有荚膜，无 芽胞
• 单鞭毛，运动活泼
直接染色镜检，可见排列 如“鱼群”状；
悬滴观察，可见穿梭运动
致病物质
• 鞭毛、菌毛及其他毒力因子
（二）特殊结构
1 荚膜 一部分细菌，在其生活过程中，可以在细胞 壁的外面产生一种黏液样的物质，包围整个菌体， 称为荚膜。一团荚膜内含多个细菌时则称为菌胶团 （Zoogloea）。
荚膜
粘液层 菌胶团
荚膜的主要成分为多糖、多肽或蛋白质，尤以多糖居多
荚膜的功能
抗吞噬作用 肺炎链球菌 粘附作用 导管，医院内感染 抗有害物质的损伤作用
靠鞭毛运动，穿过粘液层 粘附于肠壁上皮细胞刷状缘的
微绒毛上
• 霍乱肠毒素
螺旋体菌：
菌体柔软，用于运动的类似鞭毛的轴丝位于细胞外鞘内。
梅毒密螺旋体
细菌的结构(Structure of Bacteria)
细菌的基本结构: 细胞壁、细胞膜、细胞质、核质 细菌的特殊结构: 荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞
细菌的结构特点
鞭毛（flagellum）
概念：许多细菌菌体上附有细长并呈波状 弯曲的丝状物。鞭毛长5~20μm，直径 12~30nm
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
单端鞭毛
端生丛毛 鞭毛在实践生产中的意 义是作为菌种分类鉴定 中的重要指标
两 端 生 鞭 毛
周生鞭毛
原），可用以鉴定细菌和进行细菌分类
b.方式
细菌以推进方式做直线运 动，以翻腾形式做短促转 向运动。
3.菌毛(fimbria或pilus）
A.概念
长在细菌体表的纤细、中 空、短直、数量较多的蛋 白质类附属物。
菌毛（pilus或fimbriae）
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）
一、细菌的大小、形态与排列 （一）细菌的大小
最大和最小细菌的个体大小悬殊
（Thiomargarita namibiensis）（0.75mm）
10亿 ~ 100 亿倍 （nanobacteria）（50 nm）
（二）细菌的外形 和排列形态
细菌的形态十分简 单，基本上只有球状、 杆状和螺旋状三大类。
细胞壁
革兰阳性菌 革兰阴性菌
强度 较疏松
较坚韧
厚度 15nm 肽聚糖层数 肽聚糖含量 5%-20% 磷壁酸
20-80nm
可多达50层 50%-80%
有
101-2层
无
G+ 菌与G- 菌的差别及与细胞壁的关系
项目
革兰阳性菌
染色性 紫色
透性
抗原性 主要为磷壁酸
毒性
无内毒素
对青霉素的作用 有效
桥
对溶菌酶的作用 有效
位于脂质A的外层 有属特异性，同一属细菌相同
（3）特异多糖（specific polysaccharide）
最外层，由数个至数十个低聚糖 （3~5个单糖）重复单位所构成的 多糖链。
是革兰阴性菌的菌体抗原（O抗 原），具有种特异性
缺失，细菌变为粗糙型
革兰阳性菌
革兰阴性菌
G+ 菌与G- 菌细胞壁的比较
核质（nuclear material）
原核细胞，不具成形的核。遗传物质称为 核质或拟核（nucleoid），
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）
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