微生物学第一章 细菌的形态与结构

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形态与结构
一、细胞壁 (cell wall)
细胞壁在细菌细胞的外围，是一层坚 韧而具有一定弹性的膜。将细菌经高渗溶 液处理后染色，或用特殊方法染色，在光 学显微镜下观察，可见细胞壁。或将细菌 制作超薄切片，用电镜观察。用革兰氏 (Gram)染色法染色，可以把细菌分为革 兰氏阳性菌（G+）和革兰氏阴性菌（G）两大类。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3、四联球菌 沿着两个分裂面分裂，分 裂后4个球菌连在一起，呈田字型。 四联球菌 (Micrococcus lactis)
上：模式图 右：电镜照片
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4、八叠球菌 沿着三个分裂面分裂，分裂 后8个球菌连在一起，呈八球捆扎状。如藤 黄八叠球菌，尿素八叠球菌。
八叠球菌（示意图）
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八叠球菌
5、葡萄球菌
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四、细菌的排列
（一）球菌(coccus) 多数球菌呈正球 形，有的呈肾形、豆形等。按其分裂方向 及分裂后的排列情况，又可分为几种。
1 双球菌—如肺炎双球菌 2 链球菌—如化脓链球菌 3 四联球菌—如绿色四联球菌，多为非致病性球菌 4 八叠球菌—如黄色八叠球菌，多为非致病性球菌 5 葡萄球菌—如金黄色葡萄球菌
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第一节 细菌的形态
一、细菌的基本形态及变化
杆状
球状 螺旋状
其他形态
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细菌的形态
细菌的外形有三种，即球状、杆状和螺 旋状，据此将细菌分为： 球菌 杆菌 螺旋状菌
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三大类。
二、细菌的大小
细菌个体微小，要经染色后在光学显微 镜下才能看见。测定细菌大小的单位是 微米 (um)；
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1微米(μm)＝10－3毫米(mm)=10－6米(m)
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革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的细胞壁
革兰氏阳性菌的
细胞壁无分化结构， 壁较厚其化学成分 主要是粘肽[肽聚 糖 ]。 革兰氏阴性菌的 细胞壁有多层构造。 [外胞壁、内胞壁] 其主要成分为脂多 糖。
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图 1-5 细菌细胞壁模式图 图 1-5 细菌细胞壁模式图 （一）革兰氏阳性菌： 1．细胞壁 2．胞浆膜 （一）革兰氏阳性菌：a 1．细胞壁 （二）革兰氏阴性菌： ．外胞壁2．胞浆膜 b．内胞壁
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3、参与细菌的正常分裂。 4 、与细菌的致病性、抗原性、对 噬菌体的敏感性及革兰氏染色特性 等密切相关。 5 、与细菌对某些药物的敏感性也 有关。
（三）螺旋状菌 (spirillum)
菌体呈弯曲或螺旋状的圆柱形，两端圆 或尖突。根据螺旋的多少又可分： 弧菌 (vibrio)：只有一个弯曲，呈弧形或逗 点状，菌体长2～3um，例如 霍乱弧菌 (Vibrio cholera)。 螺菌 (spirillum) 有两个以上的弯曲，捻转 呈螺旋状，菌体较长，约3～6um，例如鼠 咬热螺菌 (Spirillum minus)。
2、双杆菌：有些杆菌分裂后成对 存在，称为双杆菌(diplobacilli) ，如乳杆菌。
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3、链杆菌：有些杆菌分裂后两个 以上连成链状排列，称为链杆菌， 例如炭疽杆菌。
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4、球杆菌
布氏杆菌
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5. 分枝杆菌
结核分枝杆菌
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6、棒状杆菌
化脓棒状杆菌
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棒状杆菌
Rod,clubed-shaped Bacterium(causes diphtheria), Corynebacterium diphtheriae (SEM x24,000) Ss
杆菌 只有一个分裂方向， 其排列方式分为单杆 菌、双杆菌、链杆菌、栅栏状菌、“V”菌等。
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杆菌按形态分为
1. 单杆菌——多数杆菌均为此杆菌 2. 双杆菌——如乳杆菌 3. 链杆菌——如炭疽杆菌
4. 球杆菌——如布氏杆菌，大肠杆菌
5. 分枝杆菌——结核分枝杆菌
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6. 棒状杆菌——化脓棒状杆菌
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化脓性链球菌Streptococcus pyogenes
Dividing streptococci
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Coccoid-shaped Bacterium(causes respiratory infections), Streptococcus pneumoniae (SEM x35,200) Ss
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弧菌(vibrio)
霍乱弧菌
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Vibrio-shaped Bacterium(causes cholera), Vibrio cholerae (SEM x15,575) Ss
螺菌(spirillum)
鼠咬热螺菌
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幽门螺旋菌
显微数码摄像
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结构示意图
五、衰老型和多型性
细菌在适宜条件下培养，在对数繁殖期的菌形 比较典型和一致。不良环境或老龄期，会出现 和正常形状不一样的个体，称为衰老型或退化 型(involution form)。重新处于正常的培养环 境时，可恢复正常的形状。但也有些细菌，纵 使在适宜的环境中生长，其形状也很不一致， 这种现象称为多形性（pleomorphism)，如嗜血 杆菌 (Hoemophilus)。
stain of a pustular exudate
淋病奈瑟氏菌
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Neisseria gonorrhoeae
Coccoid-shaped Bacterium(causes skin infections), Enterococcus faecium (SEM x33,370) Ss
2 、链球菌 : 沿一个平面分裂，分裂 后三个以上菌体连成短链或长链。
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特殊组分：
磷壁酸
壁磷壁酸
膜磷壁酸
壁磷壁酸
膜磷壁酸
G+菌特有成分
形态与结构
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2、G--菌的细胞壁
较薄，约10～15nm，其结构和成分较复 杂，由外膜和周质间隙组成。外膜有三层结 构，内外两层为电子稠密层，中间为电子致 密层，由脂多糖、磷脂、蛋白质和脂蛋白等 复合构成，内层是一层薄的肽聚糖，约仅占 细胞壁的10%～20%。
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1、双球菌 (diplococcus) 沿一个平 面分裂，分裂后两两相连，其接触面有 时呈扁平或凹入，菌体变成肾状、扁豆 状或矛头状。例如肺炎链球菌。
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Neisseria gonorrhoeae Gram
stain of pure culture
Neisseria gonorrhoeae Gram
（二）革兰氏阴性菌：a．外胞壁 b．内胞壁
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革兰氏染色法
细菌涂片 龙胆紫染色 碘溶液助染 95%酒精脱色
稀释一品红复染
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革 兰
氏
染 色
示
意
图
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结果
红色-革兰氏阴性菌
兰紫色-革兰氏阳性菌
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1、G+细菌的细胞壁
G+细菌细胞壁 厚，约1535nm，无结 构分化，主要 由肽聚糖和磷 壁酸等组成。
1.单杆菌： 多数杆菌 分裂后单 独散在， Ss 称单杆菌。
1.单杆菌： 多数杆菌 分裂后单 独散在， 称单杆菌。
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分裂中的 大肠杆菌 0157:H7
Rod-Shaped Bacterium, hemorrhagic E. coli, strain 0157:H7 (division) (SEM x22,810) Ss
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细胞的大小是细菌分类特征 不同细菌细胞大小不同
同一细菌的不同菌龄细胞大小不同
细菌细胞大小还与营养等因素相关
细胞大小的测量结果只是近似值或平均值
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细菌的大小，以生长在适宜的温度和培 养基中的幼龄培养物为标准。
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三、细菌的繁殖方式
简单的裂殖，不同细菌裂殖后其菌体排列 方式不同。有些细菌分裂后单个存在，有 些细菌分裂后彼此仍有原浆带相连，形成 一定的排列方式，在正常情况下，各种细 菌的外形和排列方式是相对稳定而有特征 性的，可以作为分类与鉴定的一种依据。
最外面是脂多糖，即内毒素，其中的脂 类A是内毒素的主要毒性成分，多糖具有抗 原性，即O特异侧链。
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G-细 胞 壁
特殊组分
脂多糖
外 膜
脂质双层 脂 蛋 白
形态与结构
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3、外膜蛋白(OMP)
外膜蛋白是外膜层中镶嵌的多种蛋白质的 统称。按含量及功能的重要性可将OMP分为 主要及次要两类。主要外膜蛋白包括微孔蛋白 及脂蛋白等。微孔蛋白由三个相同分子量的亚 单位组成，形成跨越外膜的微小孔道，起分子 筛的作用，仅允许小分子量的营养物质如双糖 、氨基酸、二肽、三肽、无机盐等通过，大分 子物质不能通过，因此溶菌酶之类的物质不易 作用到革兰氏阴性菌的肽聚糖。
1微米(μm) =1000纳米(nm)
量度方法：测微尺测量。
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细菌电子显微镜照片
普通光学显微镜下用 测微尺测细菌大小
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球菌以直径表示，常为0.5～2.0um。 杆菌和螺旋状菌用长和宽表示，较大的 杆菌长3～8um，宽1～l.25um;中等大的 杆菌长2～3um，宽0.5～1.0um;小杆菌 长0.7～1.5um，宽0.2～0.4um。 螺旋状菌以其两端的直线距离作长度， 一般在2～2.0um之间，宽0.4～0.2um。 细菌的大小介于动物细胞与病毒之间。
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肽聚糖 (peptidoglycan)
又称黏肽 、糖肽或胞壁质，是细菌
细胞壁所特有的物质。革兰氏阳性菌细 胞壁的肽聚糖是由聚糖链支架、四肽侧 链和五肽交联桥三部分组成的复杂聚合 物， 占G+菌的40%—60%。
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G+细 胞 壁 主要成分：肽聚糖 G+ 菌肽聚糖结构
五肽交联桥 五个甘氨酸
表面粗糙的杆菌
肺炎克雷伯氏菌
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粪链球菌的巨大细胞
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脑膜炎奈瑟菌的丝状体
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双歧杆菌
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巴氏醋杆菌的异常形态
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柄杆菌
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干酪杆菌的特殊形态
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节杆菌的杆-球生活史
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第二节 细菌的基本结构
细菌细胞 均具有细胞 壁、细胞膜 、细胞质、 核体等基本 结构。
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细菌的结构
基本结构：细胞壁、细胞膜、细胞质、核质 特殊结构：荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞
四肽侧链 L-丙、D-谷、L-赖、D-丙 聚糖骨架 G：N-乙酰葡萄胺 M：N-乙酰胞壁酸 Ss
形态与结构
磷壁酸 (teichoic acid) 又名垣酸 ，是一种由核糖醇 (ribitol)或甘油 (glycerol)残基经磷酸二酯键相互联接 而成的多聚物，并带有一些氨基酸或糖 。磷壁酸是革兰氏阳性菌特有的成分， 是特异的表面抗原。
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3-6%食盐 鼠疫杆菌────→多形态性(衰残型) 琼脂培基
流感嗜血杆菌
Gram stain of Haemophilus influenzae from sputum
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Coccobacillus-shaped Bacterium(causes meningitis/pneumonia), Haemophilus influenzae (SEM x64,000) Ss
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某些特异的微孔蛋白与细菌对宿主 细胞的黏附或与某些特定物质的摄取有 关，发挥受体的作用。将OMP作电泳， 呈现一定的图谱，据此可对某些革兰氏
阴性菌及菌株进行鉴定、分型以及提供
分子流行病学的信息。
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细胞壁
项目 染色性
革兰阳性菌 革兰阴性菌 紫色 红色
细胞壁的关系 细胞壁对酒精的通透性
抗原性
毒性
沿着多个分裂面分裂 ，分裂后多个球菌不规则地堆在一 起。似一串葡萄。例如金黄色葡萄 球菌。
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（二）杆菌 (bacillus，复数bacilli)
杆菌一般呈正圆柱形，也有的近似卵圆形。菌体两端 多为钝圆，少数是平截，如炭疽杆菌。有些杆菌的菌 体短小，近似球状，称为球杆菌，如多杀性巴氏杆菌 。有些杆菌会形成侧支或分枝，称为分枝杆菌。有的 杆菌呈长丝状，如坏死梭杆菌。
第一章
细菌的形态与结构
主要内容：
细菌的形态 细菌的基本结构及功能 细菌的特殊结构及功能
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细菌是一群个体细小、形态简单、结
构略有分化、主要靠二分裂法繁殖， 属于原核生物界的单细胞微生物。
广义的细菌除细菌外，还包括立克
次氏体，衣原体，霉形体，螺旋体 及放线菌等，研究其形态与结构， 对检测和控制动物病原微生物有重 要的理论及实际意义。
主要为
磷壁酸 无内毒素
主要为
外膜 有内毒素 无效 无效
细胞壁的化学组成不同
内毒素为阴性菌细胞壁成分
对青霉素的 有效 作用 对溶菌酶的 有效 作用
脂多糖 青霉素作用部位为肽聚糖
五肽交联桥 溶菌酶作用部位为肽聚糖 聚糖骨架
4、细胞壁的功能
1、主要是维持细菌外形，保护细菌 耐受低渗环境。细菌细胞质内含有 大分子营养物质和高浓度的无机盐 ，渗透压约为50万～250万Pa，因有 细胞壁菌体不会破裂。 2、阻挡对细菌有害的物质进入菌体 ，维持菌体内外离子平衡。