细菌学概论
第一章 细菌学概论及 常见的病原性细菌,第一节 细菌的形态、结构与分类,一 细菌的大小和形态,基本形状,球状,杆状,螺旋状,一 细菌的大小和形态 1 球状 外观呈球形或近似球形，球菌分裂后，其子代细胞常保持一定的排列方式，这对球菌的分裂鉴定有重要意义。,一 细菌的大小和形态 2. 杆状 细胞呈杆状或圆柱形，一般其粗细（直径）比较稳定，而长度则因培养时间、培养条件不同有较大变化。,3 螺旋菌 菌体呈弯曲状,按弯曲程度不同,可分为弧菌,螺旋菌和螺旋体菌.,一 细菌的大小和形态 4 其他形状,环境条件的变化,物理、化学因子的刺激,阻碍细胞正常发育,培养时间过长,细胞衰老,营养缺乏,自身代谢产物积累过多,异常形态,正常形态,环境条件恢复正常,二大小,一般细菌的大小范围,0,5-1 微米 直径,0,2-1 微米 直径× 1-80 微米 长度,0,3-1 微米 直径× 1-50 微米 长度,长度是菌体两端点间距离,而非实际长度,三细胞的结构,一般构造：一般细菌都具有的构造.,特殊构造：部分细菌具有的或一般细菌在特殊环境下才有的.,三细胞的结构,1. 细胞壁 1概念 位于细菌细胞膜的外层,坚韧并且有弹性的结构.,细胞壁,三细胞的结构,1. 细胞壁 2研究证实细胞壁的方法,1细菌超薄切片的电镜直接观察,三细胞的结构,1. 细胞壁 2研究证实细胞壁的方法,1细菌超薄切片的电镜直接观察,2适当的脂、璧染色,可以在光学显微镜下看到细胞壁,巨大芽孢杆菌,三细胞的结构,1. 细胞壁 2研究证实细胞壁的方法,1细菌超薄切片的电镜直接观察,2适当的脂、璧染色,可以在光学显微镜下看到细胞壁,3机械法破碎细胞后,分离得到纯的细胞壁,三细胞的结构,1. 细胞壁 2研究证实细胞壁的方法,1细菌超薄切片的电镜直接观察,2适当的脂、璧染色,可以在光学显微镜下看到细胞壁,3机械法破碎细胞后,分离得到纯的细胞壁,4制备原生质体,观察细胞形态的改变,三细胞的结构,1. 细胞壁 3细胞壁的功能,1固定细胞外形并提高机械强度,有报道说,大肠杆菌的膨压可达两个大气压,相当于汽车内胎的压力,三细胞的结构,1. 细胞壁 3细胞壁的功能,三细胞的结构,1. 细胞壁 3细胞壁的功能,1固定细胞外形并提高机械强度,2为细菌的生长、分裂和鞭毛运动所必需.,（3）渗透屏障 阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物质（分子量大于 800）进入细胞,保护细胞免受溶菌酶,消化酶和青霉素等有害物质损伤.,（4）细菌特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性的物质基础.,三细胞的结构,1. 细胞壁 4革兰氏染色与细胞壁,细菌染色法,死菌,活菌,正染色,负染色,简单染色法,鉴别染色法,荚膜染色法,用美兰或TTC（氧化三苯基四氮唑）等作活菌染色,革兰氏染色法 抗酸性染色法 芽孢染色法 姬姆萨染色法,4）革兰氏染色与细胞壁,4）革兰氏染色与细胞壁,表一 革兰氏阳性细菌和阴性细菌细胞壁成分的比较,4）革兰氏染色与细胞壁,（2）革兰氏阳性细菌细胞壁,特点 厚度大 （20-80nm）,化学组分简单,一般只含90%肽聚糖和10%磷壁酸,4）革兰氏染色与细胞壁,（2）革兰氏阳性细菌细胞壁,A 肽聚糖 厚约20-80nm, 由40层左右的网格状分子交织成的网套覆盖在整个细胞上,肽,聚糖,肽聚糖,4）革兰氏染色与细胞壁,（2）革兰氏阳性细菌细胞壁,肽聚糖,4）革兰氏染色与细胞壁,（2）革兰氏阳性细菌细胞壁,双糖中的-1,4糖苷键很容易被溶菌酶（lysozyme）所水解,从而引起细菌因肽聚糖散架而死亡.,4）革兰氏染色与细胞壁,（2）革兰氏阳性细菌细胞壁,4）革兰氏染色与细胞壁,（2）革兰氏阳性细菌细胞壁,B 磷壁酸,主要生理功能：,细胞壁形成负电荷环境,增强细胞膜对二价阳离子的吸收. 贮藏磷元素. 增强某些致病菌对宿主细胞的粘联,避免被白细胞吞噬以及抗补体的作用. 革兰氏阳性细菌特异性表面抗原的物质基础. 噬菌体特异性吸附受体. 调节细胞内自溶素活力,防止细胞因自溶而死亡.,4）革兰氏染色与细胞壁,（3）革兰氏阴性细菌细胞壁,肽聚糖,外膜,外膜蛋白,4）革兰氏染色与细胞壁,（3）革兰氏阴性细菌细胞壁,A 肽聚糖,埋藏在外膜层之内,是仅由1-2层肽聚糖网状分子组成的薄层(2-3nm),含量约占细胞壁总重10%,故对机械强度的抵抗力较革兰氏阳性菌弱.,4）革兰氏染色与细胞壁,（3）革兰氏阴性细菌细胞壁,A 肽聚糖,埋藏在外膜层之内,是仅由1-2层肽聚糖网状分子组成的薄层(2-3nm),含量约占细胞壁总重10%,故对机械强度的抵抗力较革兰氏阳性菌弱.,内消旋二胺基庚二酸(m-DAP) (仅在原核微生物细胞壁上发现),4）革兰氏染色与细胞壁,（3）革兰氏阴性细菌细胞壁,A 肽聚糖,埋藏在外膜层之内,是仅由1-2层肽聚糖网状分子组成的薄层(2-3nm),含量约占细胞壁总重10%,故对机械强度的抵抗力较革兰氏阳性菌弱.,内消旋二胺基庚二酸(m-DAP) (仅在原核微生物细胞壁上发现),没有特殊的肽桥,只形成较为稀疏的、机械强度较差的肽聚糖网套,4）革兰氏染色与细胞壁,（3）革兰氏阴性细菌细胞壁,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组成的膜,有时也称为外壁.,4）革兰氏染色与细胞壁,（3）革兰氏阴性细菌细胞壁,B, 外膜（outer membrane）,脂多糖,位于革兰氏阴性细菌细胞壁最外层的一层较厚的（8-10nm）类脂多糖类物质，由类脂A，核心多糖（core polysacchride）和O-特异侧链（O-specific side chain）组成。,4）革兰氏染色与细胞壁,（3）革兰氏阴性细菌细胞壁,B, 外膜（outer membrane）,脂多糖的主要功能,LPS的多变，决定了革兰氏阴性细菌细胞表面抗原决定簇的多样性。,O-特异侧链种类的变化,1.躲避宿主免疫系统攻击，保持感染成功。 2.用灵敏的血清学方法对病原菌进行鉴定，在传染病的诊断中有重要意义。,4）革兰氏染色与细胞壁,（3）革兰氏阴性细菌细胞壁,B, 外膜（outer membrane）,脂多糖的主要功能,LPS的负电荷较强，与磷壁酸相似，也有吸附Ca2+和Mg2+以提高其在细胞表面浓度的作用，对细胞膜结构起稳定作用。,4）革兰氏染色与细胞壁,（3）革兰氏阴性细菌细胞壁,B, 外膜（outer membrane）,脂多糖的主要功能,类脂A是革兰氏阴性细菌致病物质内毒素的物质基础。,（3）革兰氏阴性细菌细胞壁,B, 外膜（outer membrane）,脂多糖的主要功能,具有控制某些物质进出细胞的部分选择性屏障功能。,许多噬菌体在细胞表面的吸附受体。,4）革兰氏染色与细胞壁,（3）革兰氏阴性细菌细胞壁,C, 外膜蛋白,嵌合在LPS和磷脂层外膜上的蛋白，有20多种，但多数功能尚不清楚。,4）革兰氏染色与细胞壁,（3）革兰氏阴性细菌细胞壁,D, 周脂空间（periplasmic space or pariplasm）,又称壁膜间隙，在革兰氏阴性细菌中，一般指其外膜与细胞膜之间的狭窄空间（宽约12-15nm），呈胶状。,4）革兰氏染色与细胞壁,（3）革兰氏阴性细菌细胞壁,D, 周脂空间（periplasmic space or pariplasm）,又称壁膜间隙，在革兰氏阴性细菌中，一般指其外膜与细胞膜之间的狭窄空间（宽约12-15nm），呈胶状。,4）革兰氏染色与细胞壁,（3）革兰氏阴性细菌细胞壁,D, 周脂空间（periplasmic space or pariplasm）,在周脂空间中，存在着多种周脂蛋白（periplasmic proteins）,水解酶类 合成酶类 结合蛋白 受体蛋白,4）革兰氏染色与细胞壁,（3）革兰氏阴性细菌细胞壁,D, 周脂空间,细胞壁,4）革兰氏染色与细胞壁,（4）革兰氏阳性细菌和阴性细菌的比较,4）革兰氏染色与细胞壁,（4）革兰氏阳性细菌和阴性细菌的比较,革兰氏阳性菌,肽聚糖层次多、厚,机械抗性强,对溶菌酶、青霉素敏感,不含类脂和脂蛋白,不产生内毒素,4）革兰氏染色与细胞壁,（4）革兰氏阳性细菌和阴性细菌的比较,革兰氏阴性菌,肽聚糖层次少、薄,机械抗性差,对溶菌酶、青霉素不敏感,类脂、脂蛋白组成外膜,内毒素,革兰氏染色阴性,1. 细胞壁,（5）细胞壁缺陷细菌,缺壁细胞,实验室或宿主 体内形成,在自然界中长期进化形成,缺壁突变,L型细菌,人工去壁,基本去尽,原生质体,部分去除,圆球体,支原体,（5）细胞壁缺陷细菌,1. L型细菌（L-form of bacteria）,细菌在某些环境条件下（实验室或宿主体内）通过自发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷变异型,（5）细胞壁缺陷细菌,1. L型细菌（L-form of bacteria）,细菌在某些环境条件下（实验室或宿主体内）通过自发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷变异型,因英国Lister研究所首先发现而得名 （1935年，念珠状连杆菌 Streptobacillus moniliformis）,特点,没有完整而坚韧的细胞壁，细胞呈多形性； 有些能通过细菌滤器，故又称为滤过型细菌； 对渗透敏感，在固体培养基上形成油煎蛋样的小菌落（0.1mm左右）,（5）细胞壁缺陷细菌,（2）原生质体,在人为条件下，用溶菌酶处理或在含青霉素的培养基中培养而抑制新生细 胞壁合成而形成的仅由一层细胞膜包裹的、圆球形、对渗透压变化敏感的细胞，一般由革兰氏阳性细菌形成。,（5）细胞壁缺陷细菌,（2）原生质体,在人为条件下，用溶菌酶处理或在含青霉素的培养基中培养而抑制新生细 胞壁合成而形成的仅由一层细胞膜包裹的、圆球形、对渗透压变化敏感的细胞，一般由革兰氏阳性细菌形成。,对环境变化敏感，低渗透压、震荡、离心甚至通气都能使其破裂。,（5）细胞壁缺陷细菌,（2）原生质体,在人为条件下，用溶菌酶处理或在含青霉素的培养基中培养而抑制新生细 胞壁合成而形成的仅由一层细胞膜包裹的、圆球形、对渗透压变化敏感的细胞，一般由革兰氏阳性细菌形成。,对环境变化敏感，低渗透压、震荡、离心甚至通气都能使其破裂。,有的原生质体具有鞭毛，但不能运动，也不被相应的噬菌体所感染。,在适宜的条件下（如高渗培养基），可以生长繁殖，形成菌落，形成芽孢，以及恢复成有细胞壁的正常结构。,比正常有细胞的的细菌更易导入外源遗传物质，是研究遗传规律和进行原生质体育种的良好实验材料。,（5）细胞壁缺陷细菌,（3）球状体（sphaeroplast)，又称原生质球,采用上述同样方法，针对革兰氏阴性细菌处理后而残留的有部分细胞壁（外壁层）的球形体，与原生质体相比，它对外界环境具有一定的抗性，可在普通培养基上生长。,（5）细胞壁缺陷细菌,（4）支原体（Mycoplasma),在长期进化中形成的，适应自然生活条件的无细胞壁的原核生物，因它细胞膜中含有一般原核生物所没有的甾醇，所以即使缺乏细胞壁，其细胞膜仍有较高的机械强度。,2. 细胞膜,1）概念,细胞膜,（三）细胞的结构,2. 细胞膜,2）观察方法,（三）细胞的结构,质壁分离后结合鉴别性染色在光学显微镜下观察。,原生质体破裂,2. 细胞膜,3）细胞膜的化学组成及结构模型,（三）细胞的结构,（1）磷脂,亲水的极性端,疏水的非极性端,3）细胞膜的化学组成及结构模型,（1）磷脂,3）细胞膜的化学组成及结构模型,（1）磷脂,在生理条件下，脂肪酸形成固定的晶格,不饱和脂肪酸的双键可导致膜结构的变形。当磷脂分子中两者同时存在的时候，在一定条件下就阻碍了形成晶格结构所需的有序排列。,膜的流动性很大程度上取决与不饱和脂肪酸的结构和相对含量。,细胞膜上长链脂肪酸的链长和饱
