細菌的形態(tài)與結構課件

1、北京大學醫(yī)學部Peking University Health Science Center細菌的形態(tài)與結構Morphology and structural of bacteria北京大學醫(yī)學部Peking University Healt細菌是單細胞型微生物，有廣義和狹義兩種范疇。廣義：泛指各類原核細胞型微生物，包括細菌、放線菌、支原體、衣原體、立克次體、螺旋體。狹義：專指數量最大、種類最多、具有典型代表性的細菌。細菌是單細胞型微生物，有廣義和狹義兩種范疇。細菌大小Measure of bacterial sizes：m = 1/1000mm細菌體積微小，相對表面積大，有利于其與外界的物質

2、交換。故細菌代謝旺盛，繁殖迅速細菌大小Measure of bacterial sizesThree typical shapes of bacteria桿菌Bacillus 球菌Coccus螺形菌Spiral-shaped bacterium Three typical shapes of bacter球菌桿菌球菌桿菌弧菌Vibrio螺菌Spirillum 螺旋體Spirochete螺形菌Spiral-shaped bacterium 弧菌螺菌 螺旋體螺形菌細菌的結構 細胞壁細胞膜核質細胞質特殊結構菌毛莢膜鞭毛芽胞基本結構細菌的結構 細胞壁細胞膜核質細胞質特殊結構菌毛莢膜鞭毛芽胞基包繞在細胞

3、膜外的一層堅韌有彈性的結構含有肽聚糖(peptidoglycan)維持形態(tài)、抵抗低滲、物質交換、具抗原性和染色性革蘭氏染色法(Gram Stain)可區(qū)分細菌細胞壁差別 革蘭氏陽性菌(Gram positive bacteria, G+ bacteria) 革蘭氏陰性菌(Gram negative bacteria, G- bacteria)細胞壁 Cell wall包繞在細胞膜外的一層堅韌有彈性的結構細胞壁 Cell wal聚糖骨架(peptidoglycan backbone) ：含N-乙酰胞壁酸和N-乙酰葡萄糖胺，兩者交替間隔排列，由-1,4 糖苷鍵相連 四肽側鏈(peptide sid

4、e chain) ：與聚糖骨架上N-乙酰胞壁酸相連 五肽交聯(lián)橋(peptide interbridge)：連接兩個相鄰的四肽側鏈細胞壁肽聚糖結構聚糖骨架(peptidoglycan backbone) ：1.肽聚糖含量豐富，層厚，2050層 2.肽聚糖=聚糖骨架+四肽側鏈+五肽交聯(lián)橋=三維立體結構3.含特有組分磷壁酸，此外，某些菌有特殊表面蛋白革蘭氏陽性菌細胞壁特點1.肽聚糖含量豐富，層厚，2050層 革蘭氏陽性菌細胞壁特(壁)磷壁酸(Teichoic acid)脂(或膜)磷壁酸(Lipoteichoicacid, LTA)如A族鏈球菌M蛋白金黃色葡萄球菌A蛋白革蘭氏陽性菌細胞壁特殊組分具抗原

5、性粘附作用(壁)磷壁酸(Teichoic acid)脂(或膜)磷壁酸如1.肽聚糖含量少，層薄，13層2.肽聚糖=聚糖骨架+四肽側鏈=二維平面結構3.肽聚糖層外具有獨特的外膜，由脂質雙層、脂蛋白 和脂多糖組成，外膜與內膜之間的間隙稱周漿間隙革蘭氏陰性菌細胞壁特點1.肽聚糖含量少，層薄，13層革蘭氏陰性菌細胞壁特點Toxic, anchors in OM脂多糖 = 內毒素Lipopolysaccharide (LPS) = EndotoxinSpecies or serotype-specific, O antigenGenus-specificToxic, 脂多糖 = 內毒素Lipopolysa

6、cch革蘭氏陰性菌細胞壁結構革蘭氏陰性菌細胞壁結構革蘭氏陽性菌與革蘭氏陰性菌細胞壁區(qū)別 G+菌細胞壁G-菌細胞壁肽聚糖含量豐富、層厚少、薄肽聚糖結構三維立體結構二維平面結構五肽交聯(lián)橋有無磷壁酸有無外膜無有革蘭氏陽性菌與革蘭氏陰性菌細胞壁區(qū)別 G+菌細胞壁G-菌細細菌細胞壁缺陷型 (細菌L型)細菌細胞壁的肽聚糖結構受到理化或生物因素的直接破壞或合成被抑制，這種細胞壁受損的細菌一般在普通環(huán)境中不能耐受菌體內的高滲透壓而脹裂死亡，但在高滲環(huán)境中仍可存活。G+菌 L型：G+菌細胞壁缺失后，原生質僅被一層細胞膜包住，稱為原生質體。G-菌 L型：G-菌肽聚糖受損后尚有外膜保護，稱為原生質球。Normalc

7、ellL-form細菌細胞壁缺陷型 (細菌L型)細菌細胞壁的肽聚糖結構受到理化PenicillinLysozymeAntibacterial mechanismsof lysozyme and penicillinTranspeptidasePenicillinLysozymeAntibacteria細胞膜 Plasma membrane 細胞膜 Plasma membrane 細胞質 cytoplasm細胞膜包裹的溶膠狀物質稱為細胞質，由水、蛋白質、脂類、核酸及少量糖和無機鹽組成。其中含許多重要物質。細胞新陳代謝的場所。核糖體、質粒胞質顆粒等等。細胞質 cytoplasm細胞膜包裹的溶膠狀物

8、質稱為細胞質，核糖體 Ribosome2 subunits 70s ribosomesProtein synthesisAntibiotics inhibit protein synthesisErythromycin(紅霉素) - 50SStreptomycin(鏈霉素) 30S核糖體 Ribosome2 subunits 質粒 Plasmid是細菌染色體外的可獨立復制的遺傳物質。由閉合的雙鏈環(huán)狀DNA組成，控制細菌某些特定的遺傳性狀，非細菌生命活動所必須 質粒 Plasmid是細菌染色體外的可獨立復制的遺傳物質 醫(yī)學上重要的質粒（1）F質粒：編碼細菌性菌毛（2）R質粒：控制細菌耐藥性（3）

9、Col質粒：編碼大腸菌素（4）Vi質粒：決定細菌的毒力 醫(yī)學上重要的質粒胞質顆粒 Intracellular granules細菌營養(yǎng)物質“倉庫” （糖原、淀粉、脂類等）白喉棒狀桿菌的異染顆粒（極體）(RNA + 多聚偏磷酸鹽，嗜堿性強）不是細菌恒定結構，不同菌有不同的胞質顆粒，同一個細菌在不同環(huán)境或生長期也不同）胞質顆粒 Intracellular granules白喉棒核質 Nucleoid細菌基因組位于單一的共價閉合環(huán)狀雙鏈DNA分 子上，DNA分子折疊盤旋成松散網狀結構，聚集 在細胞質中某一區(qū)域，稱為擬核(nucleoid)或核質 (nuclear material)或細菌染色體(ch

10、romosome) 無組蛋白成分無核膜、核仁和有絲分裂器核質 Nucleoid細菌基因組位于單一的共價閉合環(huán)狀雙鏈D莢膜：包繞在細胞壁外的一層不易著色的粘液性物質化學組成：多糖、少數為多肽(如炭疽芽孢桿菌) 功能：抗不良環(huán)境：抵抗吞噬細胞吞噬和消化、體液因子的殺菌作用、干燥粘附作用莢膜 Capsule莢膜：包繞在細胞壁外的一層不易著色的粘液性物質莢膜 Caps鞭毛 Flagella是細菌細胞表面由蛋白質構成的波狀彎曲的、細長的絲狀物功能：賦予細菌運動性和趨向性鞭毛有無、鞭毛類型、鞭毛抗原(H抗原) 特異性可用于鑒定有助于致病菌定植單毛菌雙毛菌叢毛菌周毛菌霍亂弧菌空腸彎曲菌銅綠假單胞菌傷寒沙門菌

11、基礎小體鞭毛 Flagella是細菌細胞表面由蛋白質構成的波狀彎曲的菌毛是G-細菌和少數幾種G+細菌表 面存在的一種比鞭毛更細、更短、 更直的纖絲狀蛋白質結構類型 普通菌毛：粘附宿主細胞受體 性菌毛：由F質粒編碼，可從F+菌 向F-菌轉移，同時可將F+菌部分 染色體DNA帶入F-菌 (conjugation)菌毛 Pilus, fimbriae菌毛是G-細菌和少數幾種G+細菌表菌毛 Pilus, fim是某些G+細菌在一定環(huán)境中 (特別是營養(yǎng)缺乏時)，在體內形成的圓形或卵圓形不易著色的小體，是細菌的休眠形式有多層膜結構、含水量低、含有獨特的吡啶二羧酸抗逆性強(熱、干燥、消毒劑、輻射)不是細菌繁

12、殖體，但在適宜條件下可迅速發(fā)芽轉化為繁殖體細胞 芽胞 Spore, endospore是某些G+細菌在一定環(huán)境中 (特別是營養(yǎng)缺乏時)，在體內形成Clostridium: *產氣莢膜梭菌氣性壞疽 *破傷風梭菌破傷風 *肉毒梭菌肉毒中毒Bacillus: *炭疽芽胞桿菌炭疽病 *芽胞桿菌徹底滅菌的指標醫(yī)學上重要的芽胞產生菌Clostridium:醫(yī)學上重要的芽胞產生菌細菌形態(tài)檢查法顯微鏡放大法： 普通光學顯微鏡 light microscope 暗視野顯微鏡 dark-field microscope 熒光顯微鏡 fluorescence microscope 相差顯微鏡phase-contra

13、st 原子力顯微鏡atomic force microscope 激光共聚焦顯微鏡confocal scanning laser microscope 電子顯微鏡electron microscope染色法staining：在明視野顯微鏡觀察時增加菌體和背景對比度 霍亂弧菌細菌形態(tài)檢查法顯微鏡放大法： 霍亂弧菌放大倍數：x 1000染色法：單染法、復合染色法常用染色法： 革蘭染色法、抗酸染色法普通光學顯微鏡法普通光學顯微鏡法革蘭氏染色法 Gram stain(鑒別染色法) Staphylococcus aureusEscherichia coli有助于：細菌鑒別診斷選擇抗菌藥物研究細菌致病性Developed in 1884 by Hans Christian Gram, a Danish histolog