1、第一章 细菌的形态和结构,2019/2/15,2,细 菌(bacterium),广义： 包括：细菌、支原体、衣原体、立克次体等。 特点：有细胞壁、原始核质、二分裂方式繁殖和对抗生素敏感等。 狭义： 专指广义中的细菌。,第一节 细菌的大小和形态,2019/2/15,4,一、细菌的大小和形态,一般以微米(1m=10-3mm)为测量其大小的单位，通常使用光学显微镜的油镜(1000)观察细菌。 基本形态：球形（球形菌）、杆形（杆形菌）和螺形（螺形菌）。 不同种类的细菌大小形态不一，同一种细菌的大小和形态也可因菌龄和环境因素的影响而改变。,2019/2/15,5,球菌(coccus),呈球形或近似球形，
2、直径0.81.2 m。 据细菌分裂平面和排列方式分： 双球菌(diplococcus) 链球菌(streptococcus) 四联(tetrad)及八叠球菌(sarcina) 葡萄球菌(staphylococcus),2019/2/15,6,双球菌(diplococcus),cocci in pairs (arrows),2019/2/15,7,双球菌(diplococcus),Electron Micrograph (SEM) of Neisseria gonorrhoeae,Streptococcus pneumoniae (SEM),2019/2/15,8,链球菌(streptococc
3、us),Streptococcus pyogenes gram-positive (purple) cocci in chains (arrows),2019/2/15,9,链球菌(streptococcus),Streptococcus pyogenes (SEM, x8,750),2019/2/15,10,四联(tetrad),2019/2/15,11,八叠球菌(sarcina),Methanosarcina mazei SEM 20,000,2019/2/15,12,八叠球菌(sarcina),2019/2/15,13,葡萄球菌(staphylococcus),Gram Stain of
4、 Staphylococcus aureus gram-positive (purple) cocci in clusters,2019/2/15,14,葡萄球菌(staphylococcus),Staphylococcus aureus (SEM, x3,025),2019/2/15,15,杆菌(bacillus),杆形 大小、长短与粗细差异较大。 菌体两端多呈钝圆形，少数平齐(如炭疽芽胞杆菌，呈竹节样)。有的菌体较短(如球杆菌)。有的末端膨大呈棒状(白喉棒状杆菌)。分枝生长的分枝杆菌。分叉状的双歧杆菌。 多数呈分散排列(炭疽芽胞杆菌呈链状)。,2019/2/15,16,不同大小的杆菌,20
5、19/2/15,17,Bacillus anthracis,2019/2/15,18,Pseudomonas aeruginosa (SEM),2019/2/15,19,Corynebacterium diphtheriae,2019/2/15,20,Mycobacterium,2019/2/15,21,Bifidobacterium,2019/2/15,22,螺形菌(spiral bactrium),据菌体的弯曲分为两类： 弧菌(vibrio)：菌体只有一个弯曲，“curved or comma-shaped rod”。 如霍乱弧菌。 螺菌 (spirillum)：菌体有数个弯曲较僵硬，如鼠
6、咬热螺菌；也有菌体弯曲呈弧形或螺旋形的螺杆菌，如幽门螺杆菌。,2019/2/15,23,Spiral Forms,2019/2/15,24,弧菌(Vibrio),Vibrio cholerae , SEM，2050,2019/2/15,25,弧菌(Vibrio),A vibrio appears as a curved bacillus (arrows).,2019/2/15,26,螺菌(spirillum),Helicobacter pylori SEM,Spirilla,2019/2/15,27,The three common types of bacterial morphology,
7、coccus bacillus spiral bactrium,第二节 细菌的结构,2019/2/15,29,目 录,2019/2/15,30,一、细菌的基本结构,细菌的基本结构：细菌都具有的结构。 包括：细胞壁、细胞膜、细胞质及核质。 通过革兰染色法(Gram stain)，可将细菌分为：G+菌(purple)和G-菌(pink)。,2019/2/15,31,革兰阳性细菌的细胞结构示意图,Morphology of a Gram-Positive Bacterium.,2019/2/15,32,G+菌(appear purple),Gram Stain of Staphylococcus a
8、ureus gram-positive (purple) cocci in clusters,2019/2/15,33,G-菌(appear pink),Gram Stain of Escherichia coli,2019/2/15,34,细胞壁(cell wall),细菌细胞的最外层结构。 坚韧有弹性，厚度随菌种而异。 主要功能： 维持细菌固有形态，保护细菌抵抗低渗环境，起到屏障作用。 参与细胞内外物质交换。 带有多种表位，决定细菌的抗原性。,2019/2/15,35,细胞壁的组分,G+菌和G-菌的共同组分：肽聚糖(peptidoglycan) G+菌细胞壁的特殊组分：磷壁酸，某些特殊的表
9、面蛋白（M蛋白、A蛋白等） G-菌细胞壁的特殊组分：外膜,2019/2/15,36,肽聚糖(peptidoglycan),又称黏肽(mucopeptide)，是细菌细胞壁的主要化学成分。为原核细胞所特有的物质。,G+菌,聚糖骨架,四肽侧链,五肽交联桥,G-菌,聚糖骨架,四肽侧链,2019/2/15,37,由N-乙酰葡萄糖胺(N-acetylglucosamine, NAG)与N-乙酰胞壁酸(N-acetylmuramic acid, NAM)经-1,4糖苷键(-1,4 linkage)连接，交替排列而成。各种细菌细胞壁中的聚糖骨架均相同。,聚糖骨架(polysaccharide chain )
10、,2019/2/15,38,四肽侧链 (tetrapeptide chain),在N-乙酰胞壁酸分子上连接四肽侧链。 各四肽侧链相互平行。与聚糖骨架所组成的平面垂直。 其组成排列随菌种而异(此为E. coli) 。,2019/2/15,39,五肽交联桥(Pentaglycine interbridge),五肽交联桥为五个甘氨酸组成。 一条四肽侧链中3rt aa与相邻四肽侧链中4th aa以五肽交联桥相连。 后图为金黄色葡萄球菌(G+菌)肽聚糖各结构连接示意图。,2019/2/15,40,G+菌肽聚糖各结构连接示意图,2019/2/15,41,G-菌肽聚糖各结构连接示意图,E. coli pep
11、tidoglycan with direct cross-linking, typical of many gram-negative bacteria.,2019/2/15,42,Peptidoglycan Structure (S. aureus, G+),三维立体网状结构(G+),2019/2/15,43,Peptidoglycan Structure (S. aureus, G+),三维立体网状结构(G+),2019/2/15,44,二维平面网状结构G-,Peptidoglycan Structure (E. coli, G-),2019/2/15,45,Peptidoglycan S
12、tructure (E. coli, G-),二维平面网状结构G-,2019/2/15,46,溶菌酶及青霉素杀菌机制,肽聚糖是保证细菌细胞壁坚韧的化学成分，凡能破坏肽聚糖结构或抑制其合成的物质，均能损伤细胞壁而使细菌变形或裂解。 溶菌酶 (lysozyme)能切断NAM和NAG之间的-1,4糖苷键。 青霉素能干扰甘氨酸交联桥与四肽侧链上D-丙氨酸之间的连接，干扰细胞壁合成。,2019/2/15,47,溶菌酶及青霉素杀菌机制,2019/2/15,48,溶菌酶及青霉素杀菌机制,2019/2/15,49,A comparison of the envelopes of gram-positive a
13、nd gram-negative cells.,2019/2/15,50,G+菌细胞壁的特殊组分,磷壁酸,表面蛋白,膜磷壁酸 (脂磷壁酸),壁磷壁酸,A族链球菌的M蛋白，金葡菌的A蛋白等。 与致病性和抗原性有关,参与调节离子通过黏肽层。可能与某些酶活性有关。参与黏附，与致病性有关。Ag性强，与血清型分型有关。,2019/2/15,51,The Gram-Positive Envelope.,2019/2/15,52,The Gram-Positive Envelope.,2019/2/15,53,G-菌细胞壁的特殊组分,肽聚糖结构少（12层）。其外为外膜(outer membrane)（ G-
14、菌细胞壁主要成分，占细胞壁干重的80%），由内到外依次为： 脂蛋白(lipoprotein)： 脂质双层：其中外膜蛋白(OMP)功能包括：物质交换、通透性屏障作用、有的为噬菌体、细菌素和性菌毛的受体。 脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)：,2019/2/15,54,脂多糖(lipopolysaccharide, LPS),G-菌的内毒素。由三部分组成： 脂类A (lipid A)：糖磷脂，是内毒素的毒性部分和主要成分。无种属特异性。 核心多糖(core polysaccharide)：属特异性。 特异多糖(specific polysaccharide)寡糖重复单位(ol
15、igosaccharide repeat unit)：即G-菌的菌体Ag (O Ag)，位于LPS的最外层，种或型特异性。,2019/2/15,55,LPS Structure,2019/2/15,56,LPS Structure,2019/2/15,57,The Gram-Negative Envelope.,2019/2/15,58,G+菌和G-菌的细胞壁结构区别,2019/2/15,59,Comparison of Gram-positive and Gram-negative Cell Wall,2019/2/15,60,细胞壁的功能,维持细菌固有形态，保护细菌抵抗低渗环境；参与菌体内
16、外的物质交换；菌体表面的多种表位，可诱发机体的免疫应答。 G+菌的磷壁酸是重要表面抗原，与血清型分型有关；有助于维持菌体内离子的平衡；稳定和加强细胞壁；LTA介导菌体和宿主细胞的粘附。 G-菌外膜的屏障作用；LPS的致病作用；LPS可增强机体非特异免疫力。,2019/2/15,61,细菌细胞壁缺陷型 (cell wall deficient forms, L-forms),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，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。,2019/2/15,62,细菌细胞壁缺陷型的特点,多形性，无论G+或G-成为L-form后大部
17、分为G-，大小不一，可在高渗环境中存活；在高渗、低琼脂含血清的培养基中培养27d能形成“油煎蛋”样细小菌落。 某些仍可致病（可引起尿路感染、骨髓炎等慢性感染）。标本常规培养为阴性。 若考虑L-forms感染可能性，作L-forms的专性培养。,2019/2/15,63,蜡样芽胞杆菌L型的镜下形态（多形性）,2019/2/15,64,细菌L型形成的菌落形态,丝状菌落,颗粒型菌落,油煎蛋样菌落 （典型菌落）,2019/2/15,65,细胞膜(cell membrane),又称胞质膜(cytoplasmic membrane)。紧密包绕在细胞质外的一层半透膜。 主要化学成分：脂类、蛋白质及少量多糖，
18、不含胆固醇。 主要功能：渗透和运输，细胞呼吸，生物合成，参与细胞分裂。 青霉素结合蛋白（penicillin-binding protein, PBP）：是参与肽聚糖合成的酶类（转肽酶），也是青霉素作用的主要靶位。,2019/2/15,66,Plasma Membrane Structure,2019/2/15,67,细胞质核糖体(Ribosome),Sites of Protein Synthesis 沉降系数为70S，由50S和30S两个亚基组成。 化学成分：70%RNA，30%蛋白质。 链霉素作用30S小亚基，红霉素作用50S大亚基，干扰蛋白质合成，杀死细菌。,2019/2/15,68,
19、质粒(plasmid),2019/2/15,69,目 录,2019/2/15,70,细菌的结构,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,2019/2/15,71,二 细菌的特殊结构,荚 膜,鞭 毛,菌 毛,芽 胞,2019/2/15,72,荚膜(capsule),名词：荚膜、微荚膜(microcapsule)、黏液层(slime layers) 形成条件：体内或营养丰富培养基，菌落的M型/S型R型。 化学组成： 多糖（多数），多肽或糖蛋白复合物（少数）。 可通过光镜观察。,厚薄,荚膜,微荚膜,约200nm,200nm,洗脱难易,荚膜,黏液层,不易,
20、易,2019/2/15,73,Capsule and Slime layer,The slime layer is a loose structure that is easily washed off. The capsule is a thick, structured layer that is not readily removed.,2019/2/15,74,Bacterial Capsules,Staining reveals the microscopic appearance of a large, well-developed capsule.,2019/2/15,75,荚膜
21、(capsule),功能,2019/2/15,76,荚膜-抗吞噬作用,Phagocytosis by Enhanced Attachment (Opsonization),Capsules Resisting Unenhanced Attachment of Pathogen-Associated Molecular Patterns by Endocytic Pattern-Recognition Receptors on Phagocytes,2019/2/15,77,荚膜-抗吞噬作用,2019/2/15,78,荚膜(capsule),功能,抗有害物质的损伤作用,2019/2/15,79,
22、Biofilms -The Glue of Life,2019/2/15,80,Biofilms -The Glue of Life,2019/2/15,81,细菌的特殊结构,荚 膜,鞭 毛,菌 毛,芽 胞,2019/2/15,82,鞭毛(flagellum),定义：许多菌体表面附着的细长呈波状弯曲的丝物。 电镜或光镜观察。 化学组成：蛋白质。有特殊抗原性，通称H抗原。 分类：周毛菌、丛毛菌、双毛菌、单毛菌四种。,2019/2/15,83,Flagellar Distribution,Monotrichous polar (EM),Monotrichous polar (Pseudomonas
23、) (LM),2019/2/15,84,Flagellar Distribution,Amphitrichous EM,single flagellum at each pole (arrows), LM,2019/2/15,85,Flagellar Distribution,Lophotrichous LM,Lophotrichous EM,2019/2/15,86,Flagellar Distribution,Lophotrichous LM,Lophotrichous EM,2019/2/15,87,Flagellar Distribution,peritrichous flagella
24、 EM,peritrichous flagella LM,2019/2/15,88,为细菌的运动器官。 可用于细菌鉴定和分类。 某些细菌的鞭毛与细菌致病性有关。,鞭毛(flagellum),功能,2019/2/15,89,细菌的特殊结构,荚 膜,鞭 毛,菌 毛,芽 胞,2019/2/15,90,菌毛(pilus or fimbria),定义：许多G-菌和少数G+菌的菌体表面有比鞭毛更细、更短而直的丝状物。 只能通过电镜观察。 化学组成：蛋白质，菌毛蛋白有抗原性。,The long flagella and the numerous shorter fimbriae are very evide
25、nt in this electron micrograph of Proteus vulgaris (39,000).,2019/2/15,91,分类： 普通菌毛(ordinary pilus) 性菌毛(sex pilus),普通菌毛和性菌毛的比较,菌毛(pilus or fimbria),2019/2/15,92,Adhesion Between Fimbriae and Epithelial Cells,A row of E. coli cells tightly adheres by their fimbriae to the surface of intestinal cells (
26、12,000).,2019/2/15,93,Bacterial Conjugation（细菌的接合）,An electron micrograph of two E. coli cells in an early stage of conjugation. The F+ cell to the right is covered with small pili or fimbriae, and a sex pilus connects the two cells.,2019/2/15,94,细菌的特殊结构,荚 膜,鞭 毛,菌 毛,芽 胞,2019/2/15,95,芽胞(spore or endo
27、spore),定义：某些细菌在一定条件下，在细菌内部形成的一个圆形或卵圆形小体，具有特殊的抵抗力，是细菌的休眠形式。,Clostridium botulinum LM, 600,Clostridium botulinum EM, 2,000,2019/2/15,96,芽胞(spore or endospore),形成与发芽,G+细菌,动物体外,营养缺乏,芽胞,2019/2/15,97,芽胞(spore or endospore),形成与发芽,G+细菌,动物体外,营养缺乏,芽胞,Bacillus anthracis,Clostridium botulinum,Clostridium tetani,2019/2/15,98,芽胞(spore or endospore),抵抗力极强 杀死芽胞：高压蒸汽灭菌 灭菌效果的指标,形成与发芽,芽胞的功能,Dipicolinic Acid,营养适宜,G+细菌,动物体外,营养缺乏,芽胞,动物体内,繁殖体,（1个）,（1个）,2019/2/15,99,细菌的特殊结构,荚 膜,鞭 毛,菌 毛,芽 胞,Thank you!,
