细菌的形态与结构-PPT.ppt
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1、第一节第一节 细菌的形态与结构细菌的形态与结构 细细 菌菌(bacterium)是是 属属 原原 核核 生生 物物 界界(prokaryotae)的的一一种种单单细细胞胞微微生生物物,有有广广义义和和狭狭义义两两种种范范畴畴。广广义义上上泛泛指指各各类类原原核核细细胞胞型型微微生生物物,包包括括细细菌菌、放放线线菌菌、支支原原体体、衣衣原原体体、立立克克次次体体和和螺螺旋旋体体。狭狭义义上上则则专专指指其其中中数数量量最最大大、种种类类最最多多、具具有有典典型型代代表表性性的的细细菌菌,是是本本章章讨讨论论的的对对象象。它它们们形形态态微微小小,结结构构简简单单,具具有有细细胞胞壁壁和和原原始
2、始核核质质,无无核核仁仁和和核核膜膜,除除核糖体外无其他细胞器。核糖体外无其他细胞器。一一 细菌的大小与形态细菌的大小与形态1、细菌的大小、细菌的大小 一般以一般以微米(微米(m)为测量单位。观察为测量单位。观察细菌最常用的仪器是光学显微镜。在不同细菌最常用的仪器是光学显微镜。在不同种类的细菌大小不一,同一种细菌也因菌种类的细菌大小不一,同一种细菌也因菌龄和环境因素的影响而有差异。龄和环境因素的影响而有差异。2、细菌的形态、细菌的形态 细菌按其外形,主要有以下三大类:细菌按其外形,主要有以下三大类:球菌球菌(coccus)杆菌杆菌(bacillus)螺形菌螺形菌(spiral bacteriu
3、m)(一一)球球菌菌 多多数数球球菌菌直直径径在在m左左右右,外外观观呈呈圆圆球球形形或或近近似似球球形形。由由于于繁繁殖殖时时细细菌菌分分裂裂平平面面不不同同和和分分裂裂后后菌菌体体之之间间相相互互粘粘附附程程度度不不一一,可可形形成成不不同同的排列方式,这对一些球菌的鉴别颇有意义。的排列方式,这对一些球菌的鉴别颇有意义。1.双球菌双球菌(diplococcus)如脑膜炎奈瑟菌、肺炎链如脑膜炎奈瑟菌、肺炎链 球球 菌。菌。2.链球菌链球菌(streptococcus)如乙型溶血型链球菌。如乙型溶血型链球菌。3.葡萄球菌葡萄球菌(staphylococcus)如金黄色葡萄球菌。如金黄色葡萄球菌
4、。4.四联球菌四联球菌(tetrad)如四联加夫基菌。如四联加夫基菌。5.八叠球菌(八叠球菌(sarcina)如藤黄八叠球菌。如藤黄八叠球菌。(二二)杆杆菌菌不同同杆杆菌菌(bacillus)的的大大小小、长长短短、粗粗细细很很不不一一致致。大大的的杆杆菌菌如如炭炭疽疽芽芽孢孢杆杆菌菌长长10m,中中等等的的如如大大肠肠埃埃希希菌菌长长23m,小小的的如如布布鲁鲁菌菌长长仅仅.um。杆杆菌菌形形态态多多数数呈呈直直杆杆状状,也也有有的的菌菌体体稍稍弯弯;多多数数呈呈分分散散存存在在,也也有有的的呈呈链链状状排排列列,称称为为链链杆杆菌菌(streptobacillus);菌菌体体两两端端大大多
5、多呈呈钝钝圆圆形形,少少数数两两端端平平齐齐(如如 炭炭疽疽芽芽孢孢杆杆菌菌)或或两两端端尖尖细细(如如梭梭杆杆菌菌)。有有的的杆杆菌菌末末端端膨膨大大成成棒棒状状,称称为为棒棒状状杆杆菌菌(corynebacterium);有有的的菌菌体体短短 小小,近近 似似 椭椭 圆圆 形形,称称 为为 球球 杆杆 菌菌(coccobacillus);有有的的常常呈呈分分枝枝生生长长趋趋势势,称称为为分分枝枝杆杆菌菌(mycobacterium);有有的的末末端端常常 呈呈 分分 叉叉 状状,称称 为为 双双 歧歧 杆杆 菌菌(bifidobacterium)。(三三)螺螺形形菌菌 螺螺形形菌菌(spi
6、ral bacterium)菌菌体体弯弯曲曲,有有的的菌菌体体长长2-3 um,只只有有一一个个弯弯曲曲,呈呈弧弧形形或或逗逗 点点 状状 称称 为为 弧弧 菌菌(vibrio),如如霍霍乱乱弧弧菌菌;有有的的菌菌体体长长3-6 um,有有数数 个个 弯弯 曲曲 称称 为为 螺螺 菌菌(spirillum),如如鼠鼠咬咬热热螺螺菌菌;也也有有的的菌菌体体细细长长弯弯曲曲呈呈弧弧形形或或螺螺旋旋形形,称称为为螺螺杆杆菌菌(helicobacterium),如如幽门螺杆菌。幽门螺杆菌。二细菌的结构 细菌虽小,仍具有一定的细胞结构和功细菌虽小,仍具有一定的细胞结构和功能。细胞壁、细胞膜、细胞质和核质
7、等各种能。细胞壁、细胞膜、细胞质和核质等各种细菌都有,是细菌的细菌都有,是细菌的基本结构基本结构;荚膜、鞭毛、;荚膜、鞭毛、菌毛、芽孢仅某些细菌具有,为其菌毛、芽孢仅某些细菌具有,为其特殊结构。特殊结构。细菌的基本结构细菌的基本结构包括:细菌的基本结构包括:细胞壁(细胞壁(cell wall)细胞膜(细胞膜(cell membrane)细胞质(细胞质(cytoplasm)核质(核质(nuclear material)细胞壁的功能 1、维持菌体固有的形态,、维持菌体固有的形态,2、保护细菌抵抗低渗环境。、保护细菌抵抗低渗环境。3、参与菌体内外的物质交换。、参与菌体内外的物质交换。4、菌体表面带有
8、多种抗原表位,可以诱发机体的、菌体表面带有多种抗原表位,可以诱发机体的 免疫应答。免疫应答。5、与细菌致病性有关。如、与细菌致病性有关。如LPS。一 细胞壁细胞壁 细细胞胞壁壁(cell wall)位位于于菌菌细细胞胞的的最最外外层层,包包绕绕在在细细胞胞膜膜的的周周围围,是是一一种种膜膜状状结结构构,组组成成较较复复杂杂,并并随随不不同同细细菌菌而而异异。用用革革兰兰染染色色法法可可将将细细菌菌分分为为两两大大类类,即即革革兰兰阳阳性性菌菌(G+菌菌)和和革革兰兰阴阴性性菌菌G-菌菌)。两两类类细细菌菌细细胞胞壁壁的的共共有有组组分分为为肽肽聚聚糖糖,但但各各自自有有其特性组分。其特性组分。
9、(一)肽聚糖(peptidoglycan)肽肽聚聚糖糖是是一一类类复复杂杂的的多多聚聚体体,是是细细菌菌细细胞胞壁壁中中的的主主要要成成分分,为为原原核核细细胞胞所所特特有有,又又称称为为黏肽(黏肽(mucopeptide)。)。1、G+菌的肽聚糖组成 聚糖骨架 四肽侧链 五肽交联桥 形成坚韧的三维立体结构 2、G菌的肽聚糖组成 聚糖骨架 四肽侧链 形成疏松的二维平面结构(二)革兰阳性菌细胞壁特殊组分 革革 兰兰 阳阳 性性 菌菌 的的 细细 胞胞 壁壁 较较 厚厚(2080nm),除除含含有有1550层层肽肽聚聚糖糖结结构构 外外,大大 多多 数数 尚尚 含含 由由 大大 量量 的的 磷磷
10、壁壁 酸酸(teichoic acid),约约占占细细胞胞壁壁干干重重的的50%。磷磷壁壁酸酸是是由由核核糖糖醇醇(ribitol)或或甘甘油油残残基基经经磷磷酸酸二二酯酯键键互互相相连连接接而而成成的的多多聚聚物。物。磷壁酸按其结合部位不同分为:壁磷壁酸壁磷壁酸(wall teichoic acid)它的一端通过)它的一端通过磷脂与肽聚糖上的胞壁酸共价结合,另一端磷脂与肽聚糖上的胞壁酸共价结合,另一端伸出细胞壁游离于外。伸出细胞壁游离于外。膜磷壁酸膜磷壁酸(membrane teichoic acid),或称脂或称脂磷壁酸(磷壁酸(lipoteichoic acid,LTA),一端与细),一
11、端与细胞膜外层上的糖脂共价结合,另一端穿越肽胞膜外层上的糖脂共价结合,另一端穿越肽聚糖层伸出细胞壁表面呈游离状态。聚糖层伸出细胞壁表面呈游离状态。(三)(三)革兰阴性细胞壁特殊组分革兰阴性细胞壁特殊组分 革革兰兰阴阴性性细细胞胞壁壁较较薄薄(1015nm),但但结结构构较较复复杂杂。除除含含由由13层层的的肽肽聚聚糖糖结结构构外外,尚尚有有其其特特殊殊组组分分外外膜膜(outer membrane),约约占占细胞壁干重的细胞壁干重的80%。外膜外膜由由脂蛋白脂蛋白脂质双层脂质双层脂多糖脂多糖三部分组成三部分组成。-内酰胺抗生素是指其结构中含有-内酰胺环的一类抗生素,包括青霉素类和头孢菌素类,由
12、于其抑制细胞壁肽聚糖的合成而达到杀菌作用。细菌产生的-内酰胺酶(-lactamase,BLA)可以特异性地打开药物分子结构中的-内酰胺环,使其完全失去活性。一般是革兰阳性菌的BLA为胞外酶,革兰阴性菌的BLA位于周浆间隙内,BLA的产生可以由细菌染色体编码,也可以由质粒编码。近年来,在克雷伯菌、大肠埃希菌、肠杆菌等革兰阴性菌中又出现新的BLA突变体,扩大了原来的底物谱,可以水解青霉素类和一、二、三代头孢菌素和单环类抗生素(氨曲南),称其为超广谱-内 酰 胺 酶(extended spectrum-lactamase,ESBL)。-内酰胺酶介导的耐药性是细菌耐药机制研究的重要内容,也是抗生素不断
13、改造的理论基础。革兰阳性菌与阴性菌细胞壁结构比较 细细菌菌细细胞胞壁壁的的肽肽聚聚糖糖结结构构受受到到理理化化或或生生物物因因素素的的直直接接破破坏坏或或合合成成被被抑抑制制后后,这这种种细细胞胞壁壁受受损损的的细细菌菌一一般般在在普普通通环环境境中中不不能能耐耐受受菌菌体体内内的的高高渗渗透透压压而而将将会会胀胀裂裂死死亡亡。但但在在高高渗渗环环境境下下,它它们们仍仍可可存存活活。这这种种细细胞胞壁壁受受损损的的细细菌菌能能够够生生长长和和分分裂裂称称为为细细菌菌细细胞胞壁壁缺缺陷陷型型或或L型(型(bacterial L form)。)。(四)细菌细胞壁缺陷型(细菌L型)细细胞胞膜膜或或称
14、称胞胞质质膜膜(cytoplasmic membrane),位位于于细细胞胞壁壁内内侧侧,紧紧包包着着细细胞胞质质。其其功功能能也也与与真真核核细细胞胞者者类类似似,主主要要有有物物质质转转运运、生生物物合合成成、分分泌泌和和呼呼吸吸等等作用。作用。二、二、细胞膜(cell membrane)细细 胞胞 膜膜 包包 裹裹 的的 溶溶 胶胶 状状 物物 质质 为为 细细 胞胞 质质(cytoplasm)或或称称原原生生质质(protoplasm),由由水水、蛋蛋白白质质、脂脂类类、核核酸酸及及少少量量糖糖和和无无机机盐组成,其中含有许多重要结构。盐组成,其中含有许多重要结构。三、细胞质(三、细胞
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