0203细菌的形态与结构PPT课件.ppt

细菌(bacterium)是一类具有细胞壁的单细胞原核型微生物 个体微小,结构简单,无成形的细胞核,无完整的细胞器,第一节 细菌(bacterium),一 细菌的大小与形态(Morphology of bacteria),细菌的大小(Size of Bacteria)介于0.2-几个微米(mm)之间(micrometer,mm:1mm=10-3mm),细菌的基本形态(Shape of Bacteria)球菌(coccus)杆菌(bacillus)螺形菌(spirala bacterium）,一 细菌的大小与形态(Morphology of bacteria),细菌的基本形态(Shape of Bacteria)球形细菌(coccus),双球菌(Diplococcus)链球菌(Streptococcus)葡萄球菌(Staphylococcus)四联球菌(Tetrads)八叠球菌(Sarcina),一 细菌的大小与形态(Morphology of bacteria),细菌的基本形态(Shape of Bacteria)杆菌(bacillus)螺形菌(spirala bacterium）,细菌的基本结构(Basic structures of bacteria)细胞壁（cell wall）细胞膜(cell membrane)细胞质（cytoplasm）核质（nuclear material）细菌的特殊结构(Special structure of bacteria)荚膜(capsule)菌毛(pilus)鞭毛(flagella)芽胞(spore),二 细菌的基本结构(Cell structures of bacteria),二 细菌的基本结构(Cell structures of bacteria),细胞壁（cell wall),细菌最外层结构，坚韧而有弹性细胞壁的化学组成比较复杂主要成分是:肽聚糖(peptidoglycan),又称为粘肽(mucopeptide)或胞壁质(murein)。,二 细菌的基本结构(Cell structures of bacteria),细胞壁（cell wall),1884年，丹麦病理学家革兰(Hans Christian Gram)为证实病组织切片中有细菌存在，采用初染脱色后再进行复染的差别染色法,将不同的细菌染成二种颜色，后被称为革兰染色法。,革兰阳性菌(Gram positive bacteria),革兰阴性菌(Gram negative bacteria),二 细菌的基本结构(Cell structures of bacteria),细胞壁（cell wall),革兰阳性菌(Gram positive bacteria),革兰阴性菌(Gram negative bacteria),表明：革兰阳性菌的细胞壁对于有机溶剂把染料络合物从细胞中抽出来的作用是一个障碍说明：革兰阳性菌和革兰阴性菌的细胞壁在结构上是有所不同的为了揭示革兰反应真正的化学意义,人们用电子显微镜或者用化学方法对细菌细胞壁的结构和化学组成进行了深入的研究,白喉杆菌细胞膜（M）细胞壁（W）,淋病奈瑟菌的肽聚糖层,细菌细胞壁的电镜观察,（G+）,（G-）,二 细菌的基本结构(Cell structures of bacteria),细胞壁（cell wall),二 细菌的基本结构(Cell structures of bacteria),细胞壁（cell wall),革兰阳性菌 聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥 三维立体结构，坚固 1550层革兰阴性菌 聚糖骨架、四肽侧链 二维平面结构，疏松 12层,共有组分：肽聚糖（peptidoglycan）,N-乙酰葡萄糖胺(NAG)和 N-乙酰胞壁酸(NAM)由-1,4糖苷键合的二糖;由L-丙氨酸,D-谷氨酸,L-赖氨酸和D-丙氨酸组成四肽;五聚甘氨酸桥肽。,二 细菌的基本结构(Cell structures of bacteria),细胞壁（cell wall),共有组分：肽聚糖（peptidoglycan）,溶菌酶作用点,N-乙酰葡萄糖胺N-乙酰胞壁酸b-1,4糖苷键,L-丙氨酸D-谷氨酸 L-赖氨酸D-丙氨酸,青霉素作用点,二 细菌的基本结构(Cell structures of bacteria),细胞壁（cell wall),共有组分：肽聚糖（peptidoglycan）,溶菌酶作用点,N-乙酰葡萄糖胺N-乙酰胞壁酸b-1,4糖苷键,L-丙氨酸D-谷氨酸 L-赖氨酸D-丙氨酸,青霉素作用点,DAP：diaminopimelicacid二-氨基庚二酸,二 细菌的基本结构(Cell structures of bacteria),细胞壁（cell wall),革兰阳性菌磷壁酸(teichoic acid)特殊蛋白：A蛋白、M蛋白,特殊组分,磷壁酸的主要生理作用：因带负电荷，故可与环境中的Mg2+等阳离子结合，提高这些离子的浓度，以保证细胞膜上一些合成酶维持高活性的需要；对一些革兰氏阳性致病菌(如A族链球菌)而言，可借此(主要为膜磷壁酸)与其宿主粘连；赋予革兰氏阳性菌以特异的表面抗原；是某些噬菌体特异性吸附受体。,二 细菌的基本结构(Cell structures of bacteria),二 细菌的基本结构(Cell structures of bacteria),细胞壁（cell wall),特殊组分,革兰阴性菌外膜（outer membrane）脂蛋白(lipoprotein)脂质双层脂多糖(lipopolysaccharide,LPS),脂多糖,孔蛋白,脂质双层,脂蛋白,营养结合蛋白,肽聚糖,载体蛋白,周质间隙,外膜,细胞膜,革兰阴性菌细胞壁结构模式图,二 细菌的基本结构(Cell structures of bacteria),细胞壁（cell wall),特殊组分,革兰阴性菌外膜（outer membrane）脂蛋白(lipoprotein)脂质双层脂多糖(lipopolysaccharide,LPS),二 细菌的基本结构(Cell structures of bacteria),细胞壁（cell wall),特殊组分,革兰阴性菌-(lipopolysaccharide,LPS),（1）脂质A（lipid A）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）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（35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,细胞壁结构 革兰阳性菌 革兰阴性菌 肽聚糖组成 聚糖,侧链,交联桥 聚糖,侧链 交联方式 侧链间以肽桥交联 侧链间以肽键交联 交联率 75-100%25%以下 结构类型 三维空间结构 二维网状结构 厚度 20-80nm 10-15nm 层数 可达50层 仅1-2层 含量 占胞壁干重50-80%占胞壁干重5-20%机械强度 高 差 磷壁酸+-外膜-+脂蛋白-+脂多糖-+间周隙-+,二 细菌的基本结构(Cell structures of bacteria),细胞壁（cell wall),细胞壁的功能(1)塑造各种固有形状,保持细胞的渗透压和参与细胞分裂(2)革兰阴性菌的外膜可防止溶菌酶等酶的消化,阻止抗生素透过(3)构成染色反应的差别(4)决定抗原性(5)与致病有关系(6)胞壁缺损的菌细胞：细菌L型(7)物质交换,二 细菌的基本结构(Cell structures of bacteria),细胞壁（cell wall),细菌细胞壁缺陷型细菌的L型(L formed bacteria),二 细菌的基本结构(Cell structures of bacteria),细胞壁（cell wall),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抑制、导致细胞壁缺陷，但在特殊条件下(高渗环境)仍可存活的细菌形成条件：溶菌酶、青霉素、胆汁、溶葡萄球菌素、抗体、补体等,二 细菌的基本结构(Cell structures of bacteria),细胞壁（cell wall),形态特征：生物学特性：,二 细菌的基本结构(Cell structures of bacteria),细胞壁（cell wall),与医学的关系：,致病性，常引起慢性和反复发作的感染；常规检查阴性，L型细菌的专门检验。,二 细菌的基本结构(Cell structures of bacteria),细胞膜(cell membrane)结构,或称胞质膜（cytoplasmic membrane）；细胞壁内侧，包绕细胞质；脂质双层镶嵌具有特殊功能的载体蛋白和酶蛋白。,中间体(mesosome)是由细胞膜凹进细胞质内,经扩张和折叠形成的一种特殊的囊膜 一端与细胞膜相连,一端与核质相连。膜上有许多酶系,与细胞分裂形成横隔(胞壁)、DNA复制、芽胞的形成及细胞呼吸有关。拟线粒体,白喉杆菌的中间体(*)包被()起源于细胞膜(),二 细菌的基本结构(Cell structures of bacteria),细胞膜(cell membrane)结构,物质交换作用:呼吸作用:分泌作用:生物合成:,摄取营养、排除废物 载体蛋白,膜（中介体）呼吸酶 氧化磷酸化 能量的产生、储存、利用,胞外酶 分解大分子营养物质 致病性,肽聚糖、磷壁酸、脂多糖、荚膜、鞭毛等,二 细菌的基本结构(Cell structures of bacteria),细胞膜(cell membrane)功能,二 细菌的基本结构(Cell structures of bacteria),细胞质(cytoplasm),基本成分:水,蛋白质,核酸和脂类及少量糖类和盐类,是细菌新陈代谢的场所亚微结构：核糖体、质粒、胞质颗粒,核糖体(ribosome):蛋白质合成场所 70S=50S+30S 红霉素 链霉素人类：80S=60S+40S,二 细菌的基本结构(Cell structures of bacteria),细胞质(cytoplasm),质粒(plasmid)染色体外的双股环状DNA,携有遗传信息,能控制细菌的一个或几个特殊性状(这些性状并非细菌生存所必须)。,类鼻疽假单胞菌的大质粒（）,二 细菌的基本结构(Cell structures of bacteria),细胞质(cytoplasm),白喉杆菌异染颗粒（Albert染色）,胞质颗粒(cytoplasmic granules)多为营养和能量的储存物（多糖、脂类、磷酸盐）如：异染颗粒,二 细菌的基本结构(Cell structures of bacteria),核质(nuclear material),细菌的染色体，由裸露的双股DNA盘绕而成的松散网状结构、含有少量RNA,RNA聚合酶及蛋白质,无核膜核核仁，也无组蛋白包绕，故称拟核细菌的遗传物质,决定细菌性状和遗传特征。,椰毒疽假单胞菌的拟核（*）DNA细丝（）伸入细胞质中,三 细菌的特殊结构(Special structure of bacteria),荚膜(capsule),细菌分泌到细胞壁外的粘稠性物质堆积形成一层特殊的粘液物质结构。1.化学成分:为多糖或多肽。2.生成条件:机体内或营养丰富的培养基,三 细菌的特殊结构(Special structure of bacteria),荚膜(capsule),3.荚膜功能：,抗吞噬作用：抵抗吞噬细胞的吞噬及其消化作用；抗有害物质的损伤作用：抗溶菌酶、补体、抗体及抗菌药物等黏附作用：生物膜(biomembrane)的形成,三 细菌的特殊结构(Special structure of bacteria),鞭毛(flagella),菌体胞浆内的基础颗粒长出的细长的丝状物 1.鞭毛的数目:单毛菌、丛毛菌及周毛菌 2.化学成分:由鞭毛蛋白素(flagellin)组成,霍乱弧菌的单鞭毛,椰毒假单胞菌的一端多鞭毛,伤寒沙门菌的周身鞭毛,三 细菌的特殊结构(Special structure of bacteria),鞭毛(flagellum),功能：1.鞭毛是细菌的运动器官,动力是有鞭毛细菌特征。2.有些细菌的鞭毛与致病性有关 3.根据鞭毛菌的动力和鞭毛的抗原性（H抗原），可用以鉴定细菌和进行细菌分类,三 细菌的特殊结构(Special structure of bacteria),菌毛(pilus&fimbria):,普通菌毛（common pilus）：遍布菌体表面，数百根；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；,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）,大肠埃希菌的普通菌毛和性菌毛,三 细菌的特殊结构(Special structure of bacteria),菌毛(pilus&fimbria):,性菌毛（sex pilus）：少数G-菌；数量少，14根 与细菌间遗传物质(毒力、耐药性等)的转移有关,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）,性菌毛传递遗传物质,三 细菌的特殊结构(Special structure of bacteria),细菌的芽胞(spore):,概念：某些细菌在一定的环境条件下,胞浆及核质集中并逐渐脱水浓缩,形成一个折光性很强的圆形或椭圆形小体。,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,三 细菌的特殊结构(Special structure of bacteria),细菌的芽胞(spore):,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。,第二章 细菌的生理,四 细菌的理化性状与新陈代谢,细菌的理化性状,物理性状：,光学性质,无色、半透明,体表面积,体积小、表面积大,带电现象,革兰阳性菌 pI 23革兰阴性菌 pI 45,半透性,细胞壁、膜有半透性,渗透压,中性环境带负电荷,革兰阳性菌 2025大气压革兰阴性菌 56大气压,四 细菌的理化性状与新陈代谢,细菌的理化性状,化学组成：,占细胞总重量75%-90%,碳、氢、氮、氧、磷、硫等,水,有机物,无机离子,特有成分,钾、钠、铁、镁、钙等,肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸等,营养类型,异养菌,自养菌,以简单的无机物为原料，合成菌体成分,必以多种有机物为原料，合成菌体成分并获能量,五 细菌的生长繁殖与培养,五 细菌的生长繁殖与培养,细菌的生长繁殖的条件,营养物质酸碱度温度,水 碳源 氮源 无机盐 生长因子 有些细菌需要,绝大多数细菌：pH 7.07.6；霍乱弧菌：pH 8.09.2 结核杆菌：pH 6.56.8,绝大多数细菌：37 耶尔森菌：28 弯曲菌：42,五 细菌的生长繁殖与培养,细菌的生长繁殖的条件,气体条件渗透压,O2 CO2,专性需氧菌微需氧菌兼性需氧菌专性厌氧菌,脑膜炎奈瑟菌布氏杆菌5%10%CO2,绝大多数细菌等渗培养条件嗜盐菌：3%NaCL,五 细菌的生长繁殖与培养,细菌的生长方式与速度,细菌个体的繁殖方式细菌个体的繁殖速度,以二分裂法行无性繁殖,多数20-30分钟分裂一次；少数细菌繁殖较慢,如结核杆菌18-20小时才分裂一次。,五 细菌的生长繁殖与培养,细菌的生长方式与速度,细菌群体的生长繁殖:,生长曲线：将一定的细菌接种于合适的、一定营养能源的培养基中，在适宜的温度条件下进行培养，细菌的生长呈现一定的规律性：以细菌数量的对数为纵坐标，生长时间为横坐标，绘制的曲线称为生长曲线。,细菌的群体生长繁殖可分为四期:迟缓期 对数期 稳定期 衰退期,五 细菌的生长繁殖与培养,细菌的生长方式与速度,细菌群体的生长繁殖:,根据细菌生长繁殖速率将生长曲线分四个阶段：,缓慢期 对数期 稳定期 衰亡期,四 细菌的理化性状与新陈代谢,细菌的新陈代谢与能量转换,细菌的能量代谢,发酵 需氧呼吸 厌氧呼吸,以有机物为受氢体的生物氧化,以无机氧为受氢体的生物氧化,以其他无机物为受氢体的生物氧化,四 细菌的理化性状与新陈代谢,细菌的新陈代谢与能量转换,细菌的分解代谢及其产物,根据细菌具有不完全相同的酶，分解不同营养物质的特点，用生化方法来鉴定细菌,称：细菌的生化反应,四 细菌的理化性状与新陈代谢,细菌的新陈代谢与能量转换,细菌的分解代谢及其产物常见的生化反应,四 细菌的理化性状与新陈代谢,细菌的新陈代谢与能量转换,细菌的分解代谢及其产物常见的生化反应,糖发酵试验,HCOOH 脱氢酶 CO2+H2,葡萄糖、乳糖、麦芽糖、甘露醇、蔗糖,大肠埃希菌：分解乳糖产酸产气；致病性肠道细菌：大多数不分解乳糖,IMViC试验I-吲哚（indol）试验M-甲基红（methyl red）试验V-VP（Voges-Proskauer）试验C-枸橼酸盐利用（citrate utilization）试验,四 细菌的理化性状与新陈代谢,细菌的新陈代谢与能量转换,细菌的分解代谢及其产物常见的生化反应,四 细菌的理化性状与新陈代谢,细菌的新陈代谢与能量转换,细菌的分解代谢及其产物常见的生化反应,I-吲哚（indol）试验色氨酸吲哚玫瑰吲哚 吲哚试剂,四 细菌的理化性状与新陈代谢,细菌的新陈代谢与能量转换,细菌的分解代谢及其产物常见的生化反应,M-甲基红（methyl red）实验,葡萄糖丙酮酸乙酰甲基甲醇Ph5.4 甲基红-+葡萄糖丙酮酸 Ph4.5 甲基红+,四 细菌的理化性状与新陈代谢,细菌的新陈代谢与能量转换,细菌的分解代谢及其产物常见的生化反应,VP（Voges-Proskauer）试验,葡萄糖丙酮酸乙酰甲基甲醇 二乙酰+胍基化合物葡萄糖丙酮酸(-),红色化合物(+),四 细菌的理化性状与新陈代谢,细菌的新陈代谢与能量转换,细菌的分解代谢及其产物常见的生化反应,C-枸橼酸盐利用(citrate utilization)试验,利用枸橼酸盐作为唯一碳源 产生氨 碱+不能利用 中性-,四 细菌的理化性状与新陈代谢,细菌的新陈代谢与能量转换,细菌的分解代谢及其产物常见的生化反应 IMViC,尿素酶试验,四 细菌的理化性状与新陈代谢,细菌的新陈代谢与能量转换,四 细菌的理化性状与新陈代谢,细菌的合成代谢及其在医学上的意义,热原质毒素侵袭性酶色素抗生素维生素细菌素,热原质 细菌合成的一种注入人体内引起发热反应的物质。大多数是G-菌的脂多糖。热原质耐高温，高压蒸汽灭菌不能破坏（121，20 min），250 高温干烤才能破坏。,四 细菌的理化性状与新陈代谢,细菌的合成代谢及其在医学上的意义,内毒素 G菌的脂多糖外毒素 G菌和少数G菌产生的蛋白质侵袭性酶 损伤机体组织，促进细菌侵袭和扩散，如卵磷脂酶（产气荚膜梭菌）、透明质酸酶（链球菌）。,毒素和侵袭性酶,四 细菌的理化性状与新陈代谢,细菌的合成代谢及其在医学上的意义,抗生素：多粘菌素、杆菌肽。细菌素：只能杀伤有亲缘关系的细菌，如大肠菌 素。无治疗意义，有助于细菌分型。维生素：某些肠道菌合成，如B族维生素、VK。,色素：金黄色葡萄球菌金黄色色素（脂溶性）铜绿假单胞菌-绿色色素（水溶性）可用于细菌鉴别,四 细菌的理化性状与新陈代谢,细菌的合成代谢及其在医学上的意义,五 细菌的生长繁殖与培养,细菌的培养,培养基,基础培养基 营养培养基 合成培养基 鉴别培养基 选择培养基 厌氧培养基,液体培养基：增菌半固体培养基：0.5%琼脂 动力检测，保种固体培养基：1%2%琼脂 增菌，纯培养,固体培养基中生长情况 分离培养：将标本或培养物划线接种在固体培养基的表面，因划线的分散作用，使许多原混杂的细菌在固体培养基表面上散开。菌落（colony）：单个细菌分裂繁殖成一堆肉眼可见的细菌集团。,五 细菌的生长繁殖与培养,细菌的培养,主要成分 基础营养 乳糖 指示剂 抑制剂,分解乳糖,不分解乳糖,产酸,PH,指示剂变红色,红色大菌落,大肠杆菌等,无明显变化,无色半透明小菌落,志贺菌等,五 细菌的生长繁殖与培养,细菌的培养-Salmonella-Shigella Medium,大肠杆菌,志贺菌,EMB(Eosin Methylene Blue)培养基中培养大肠杆菌，因其强烈分解乳糖而产生大量的混合酸，菌体带H+,故可染上酸性染料伊红，又因伊红与美蓝结合，使菌落呈深紫色。从菌落表面反光还可看到绿色金属闪光。而产酸弱的菌株的菌落呈棕色。不发酵乳酸的菌落无色透明。,五 细菌的生长繁殖与培养,细菌的培养,培养基-鉴别肠道细菌的伊红美蓝乳糖培养基,伊红美蓝(EMB,Eosin Methylene Blue)培养基,五 细菌的生长繁殖与培养,细菌的培养,均匀 沉淀 表面 沿穿刺 扩散 营养琼脂培养 混浊 生长 生长 线生长 生长,细菌的生长表现,细菌的生长情况,固体培养基中,菌落（S型）,菌苔,菌落（R型）,五 细菌的生长繁殖与培养,五 细菌的命名,细菌的分类方法,数值分类,细菌的分类层次,界 门 纲 目 科 属 种,依据形态、生理生化特性、遗传特性及免疫学特性进行系统分类。,传统分类,分子生物学分类,举例：大肠杆菌分类系统为:原核生物界细菌门分裂型细菌亚纲 真细菌目肠杆菌科埃希氏菌属大肠埃希氏菌种。,五 细菌的命名,细菌的命名原则,拉丁文双名法 前一字为属名，用名词，首字母大写;后一字为种名，用形容词，小写，印刷时用斜体字。中文名是种名在前属名在后:大肠埃希菌。,细菌分类属、种、株的定义,种(species)：是细菌分类的基本单位。生物学性状基本相同的细 菌群体构成一个菌种；菌属(genus)：性状相近关系密切的若干菌种组成一个菌属；型(type)：同一菌种的生物学形状仍有一定差异，以型鉴别之；菌株(strain)：对不同来源的同一菌种的细菌称为菌株；,如大肠埃希菌：学名 Escherichia(属名)coli(种名)E.coli,思考题,细菌的大小，繁殖方式，生长曲线细菌的基本结构和特殊结构，各自有何作用？革兰氏染色的原理，为何要将细菌分为G+和G-细菌的营养类型及营养物和培养基细菌的常见生化反应医学相关的一些细菌代谢物,