第一章细菌

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多型性:有些细菌即使
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ在适宜的环境中生长, 其形态也很不一致,称 为多型性如嗜血杆菌。
细菌的群体形态
某个细菌在适合行 长的固体培养基, 在适宜的条件下, 经过一定的时间培 养,可生长繁殖大 量的菌体,形成一 个肉眼可见的、有 一定形态的独立群 体,称为菌落。
第二节 细菌的结构
细菌的基本结构
细菌的特殊结构
功能:
选择性地进行细菌的内 外物质交换
与细胞壁、荚膜的合成 有关
是鞭毛的着生部位
与细菌的呼吸有关
细胞膜电镜照片
载体蛋白
脂质双层
细胞膜 模式结构图
用高渗溶液处理细菌,胞浆膜能与细胞浆一起收 缩,与细胞壁分离,叫质壁分离。
细胞膜形成的特殊结构
中介体(Mesosome):也叫间体,
某些细菌的部分细胞膜向胞浆凹陷折叠成 囊状物,也称为间体。其中充满着层状或 管状的泡囊位置常在菌体的侧面或靠近中 央横隔处,多见于G+菌。作用与细胞的分 裂、呼吸、胞壁合成及芽胞形成有关。
细胞质(浆)
三、细胞浆(质)
指细胞膜内包围的,除核质以外的所有物质,是一 种无色透明、均质的粘稠胶体。
含有许多酶系统,是细菌进行新陈代谢的主要场所。 细胞浆中还含有核糖体、异染颗粒、间体、质粒等
内含物
质粒
是在核质DNA以外,游离的小 型双股DNA分子 ;
含细菌生命非必需的基因,控 制细菌某些特定的性状,如产 生菌毛、毒素、耐药性和细菌 素等遗传性状 ;
细菌的大小
细菌大小的测量单位: 微米(um)
细菌的大小,是以生长在适宜的温度和培养基中的青壮龄培养物(指 对数期)为标准。在一定条件下,各种细菌的大小是相对稳定的,而且 具有明显种的特征,可以作为鉴定细菌的依据之一。
细菌的形态
细菌的形态
球菌
杆菌
螺形菌
螺 菌 弧 菌
球菌
双球菌(diplococcus)
原生质体在适宜条件下同样可生长繁 殖,形成菌落,其他生物活性基本不变。 如用即将形成芽孢的营养体获得的原生质 体仍可形成芽孢。原生质体的获得,给微 生物学工作者提供了另一种类型的生物学 实体,用原生质体融合新技术,可培育新 的优良菌种。
2、原生质球 (Spheroplast)
指细胞壁未被全部去掉的细菌细胞, 它呈圆球状,可以人为地通过溶菌酶或青 霉素处理Gˉ菌而获得。该类菌细胞壁肽聚 糖虽被除去,但外壁层中脂多糖、脂蛋白 仍然保留,外壁的结构尚存。所以,原生 质球较之原生质体对外界环境具一定抗性, 并能在普通培养基上生长。
膜磷壁酸:与细胞膜外层糖脂共价连接
膜磷壁酸 壁磷壁酸
作用:G+菌的表面抗原(抗原性很强);
在调节离子通过肽聚糖层中起作用;它带 有负电荷,能与镁离子结合,以维持细胞 膜上一些酶的活性;此外,它对宿主细胞 具有黏附作用,是A群链球菌毒力因子或为 细菌提供特异的吸附受体,可能与致病性 有关。
2、G-菌细胞壁的特殊组份
④是许多噬菌体在细胞表面的吸附受体; ⑤具有控制某些物质进出细胞的部分选择性屏障功
能。
⑵外膜蛋白(Outer membrance protein,OMP)
是革兰氏阴性菌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。
$ 微孔蛋白:能形成跨越外膜的微小孔道,起分子
脑膜炎奈瑟菌
葡萄球菌(streptococcus)
肺炎链球菌
链球菌(streptococcus)
球菌
四联球菌(tetrad)
八叠球菌(sarcina)
杆菌(bacillus)
不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致。



炭疽芽胞杆菌 3-10 μm
大肠埃希菌 2-3 μm
布鲁菌 0.6-1.5 μm
细胞壁(cell wall)
荚膜(capsule)
细胞膜(cell membrane) 鞭毛(flagellum)
细胞浆(cytoplasm)
菌毛(pilus)
核质(nuclear material) 芽孢(spore)
一、细胞壁
位于细菌的最外层,坚韧而有弹性。 依据细胞壁结构的不同,通过革兰氏染色
质粒能独立复制,可随分裂传 给子代菌体,也可由性菌毛在 细菌间传递 ;
质粒具有与外来DNA重组的功 能,所以在基因工程中被广泛 应用作载体。
R质粒(resistance plasmid): 耐药性质粒
G+菌肽聚糖结构
组成
1、聚糖骨架: N-乙酰葡糖胺(G) N-乙酰胞壁酸(M)
2、四肽侧链 (L-丙、D-谷、L-赖、D-丙) 3、五肽交链桥
(5个甘氨酸组成)
N-乙酰葡糖胺 β-1,4糖苷键 N-乙酰胞壁酸
溶菌酶作 用位点
青霉素作 用位点
G-菌肽聚糖结构
聚糖骨架: N-乙酰葡糖胺(G) N-乙酰胞壁酸(M)
细胞壁 强度 厚度
革兰阳性菌
较坚韧
20-80nm
革兰阴性菌
较疏松
10-15nm
肽聚糖层数 可多达560层
1-2层
肽聚糖含量
磷壁酸 外膜
占细胞壁干重 50%-80%
有 无
占细胞壁干重5%20%
无 有
(三)革兰氏染色法
步骤 原理 结果:
G+菌: 蓝紫色 G-菌: 红色
革兰氏染色步骤
初染:草酸铵结晶紫 媒染:革兰氏碘液
细胞壁上有许多微细小孔,具有相对的通 透性,与细胞膜共同完成菌体内外物质的 交换
与细菌的致病性、抗原性、对药物及溶菌 酶的敏感性、革兰氏染色特性等密切相关。
(四)细胞壁缺陷型细菌
用溶菌酶处理细胞或在培养基中加入青霉 素、甘氨酸或丝裂霉素 C 等因子,便可破 坏或抑制细胞壁的形成,成为细胞壁缺陷 细菌,通常包括原生质体、原生质球和细 菌 L- 型。
法可将细菌分为G+菌和G-菌。
细胞壁 cell wall
1. 化学组分 肽聚糖(peptidoglycan)
G+菌 磷壁酸(teichoic acid)
聚糖骨架 四肽侧链 五肽交联桥
G- 菌
肽聚糖(peptidoglycan )
脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)
脂质双层:内有OMP
肽聚糖层薄,肽聚糖含量低和交联松散,乙醇脱 色不能使其结构收缩;其脂类含量高,乙醇将脂类溶 解,缝隙加大,结晶紫-碘复合物溶出细胞壁,复红 复染后呈红色。
Cell wall
G+ bacteria
G- bacteria
细胞膜 磷壁酸 肽聚糖
肽聚糖 外膜 细胞膜
细胞壁的功能
维持细菌的固有形态,保护菌体耐受外界 不利因素的侵害。

(一)细胞壁的组成
肽聚糖(Peptidoglycan)
又称黏肽(Mucopetide)或糖肽,是细菌细胞壁特有的 物质。与细胞壁的机械强度密切相关。是一种杂多糖的 衍生物。肽聚糖由N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸两 种氨基酸经β-1.4糖苷键连接间隔排列形成的多糖支架。 在N-乙酰胞壁酸分子上四肽侧链,肽链之间再由及桥 或肽链联系进来,组成一个机械性很强的网状结构。各 种细菌细胞壁的肽聚糖支架均相同,但四肽侧链的组成 及其连接方式随菌种而异。
第一章 细菌
细菌(bacterium)是原核
生物界中的一大类个体微小、 形态与结构简单、主要以二 分裂方式繁殖、具有细胞壁 的单细胞微生物。 细菌在一定的环境条件下具 有相对恒定的形态结构和生 理生化特性,了解这些特性, 对于细菌的分类鉴定、疾病 的诊断、细菌的致病性与抗 原性的研究,均有重要意义。
3、细菌L型:指自发突变形成的遗传性稳定 的,无细胞壁,呈多形态,且能通过细菌 滤器,能繁殖的细菌。
生物学特性
形态多形性 培养高渗培养基
染色革兰阴性 菌落油煎蛋样
细菌L型 菌落类型
颗粒型菌落 临床分离葡萄球菌L型
油煎蛋样菌落 丝状菌落
电镜照片
葡萄球菌L型回复后
二、细胞膜
细胞膜是紧贴细胞壁内侧 包围细胞浆的一层柔软, 富有弹性的半透膜。由磷 脂和多种蛋白质组成,但 不含胆固醇。
外膜(outer membrane)
外膜由脂质双层、脂蛋白、脂多糖三 部分组成,位于肽聚糖外面,是G-菌细胞 壁的主要成分。
脂多糖
外 膜
脂质双层 脂蛋白
⑴脂多糖(LPS)
G-菌细胞壁肽聚糖结构(图)
类脂A:是一种结合有多种长链脂肪酸的氨基葡萄
糖聚二糖链,较厚(8~10nm)的类脂多糖类物质。 是内毒素的主要毒性成分,发挥多种生物学效应。 各种革兰氏阴性菌类脂A的结构相似,无种属特异 性,与致病性有关。因其在细菌死后才会释放出来, 所以又称为内毒素(endotoxin)。
筛作用,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。
$ 脂蛋白:使外膜层与肽聚糖牢固地连接,可作为
噬菌体的受体或参与铁及其他营养物质的转运。
⑶脂质双层:
是G-菌细胞壁的主要结构。起转运营养 物质的作用;屏障作用-能阻止多种物质 同透过,抵抗许多化学药物的作用,所以 革兰氏阴性菌对溶菌酶、青霉素等比革兰 氏阳性具有较大的抵抗力。
脱色:95%酒精 复染:石炭酸复红
G﹢菌: 细胞壁厚,当乙醇脱色时,肽聚糖脱水而使孔隙
缩小,故保留结晶紫-碘复合物在细胞膜上,呈紫色。 肽聚糖含量较高和交联紧密,故用乙醇洗脱时,肽聚 糖层网孔会因脱水而明显收缩,再加上的G+ 细菌细 胞壁基本上不含类脂,故乙醇处理不能在壁上溶出缝 隙,因此,结晶紫与碘复合物仍牢牢阻留在其细胞壁 内,使其呈现蓝紫色。 Gˉ菌:
外膜
脂蛋白
G+菌的细胞壁
较厚,为15~80nm 主要由磷壁酸和肽聚
糖构成 肽聚糖占细胞壁物质
干重的40%~95% 磷壁酸为G+菌特有
G-菌的细胞壁
较薄,厚15~80nm 革兰氏阴性菌的细胞壁结构
较复杂,分内壁层和外壁层。 肽聚糖占细胞壁物质干重的
10%~20% 脂多糖为革兰氏阴性菌所特
布氏杆菌 大肠杆菌
巴氏杆菌

炭疽杆菌 炭疽芽胞杆菌 3-10 μm
两端齐平
两端尖细
炭疽芽胞杆菌 分枝杆菌
白喉棒状杆菌
双歧杆菌
螺旋菌的形态和排列
螺菌
弧菌
螺菌
细菌的衰老型和多形性
常菌结 形的核 态正杆 常菌结 形的核 态异杆
理化刺激
衰老型: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
LPS主要功能有:
①类脂A是G- 细菌致病性内毒素的物质基础;
②与磷壁酸相似,也有吸附Mg2+、Ca2+等阳离子 以提高这些离子在细胞表面浓度的作用;
③由于LPS结构的变化,决定了G- 细菌细胞表面抗 原决定簇的多样性。据统计(1983),国际上已 报道根据LPS的结构特性而鉴定过沙门氏菌属的 表面抗原类型多达2107个;
核心多糖:位于类脂A的外层,由葡萄糖、半乳
糖等组成,与类脂A共价联结。核心多糖具有属特 异性(同一属细菌的核心多糖相同)。
侧链多糖(特异性多糖):在LPS的最
外层,即为菌体(O)抗原,是由3~5个低 聚糖单位重复构成的多糖链,其中单糖的 种类、位置、排列和构型均不同,具有种、 型特异性(决定菌体抗原的特异性)。此 外,LPS也是噬菌体在细菌表面的特异性 吸附受体。
四肽侧链: L-丙、D-谷
二氨基庚二酸(DAP)、D-丙
(二)特殊成分
1、G+菌细胞壁的特殊组份
磷壁酸(Teichoic acid)是革兰氏阳性 菌特有的成分,约占细胞干重的50%。呈 长链穿插于肽聚糖层中,是特异的表面抗 原。是由核糖醇或甘油残基经磷酸二键互 相连接而成的多聚物。
壁磷壁酸:与肽聚糖的N-乙酰胞壁酸共价连接
白喉杆 菌中介体
中体

提胞 供线

大粒
量体类
能,似
量为真
。细核
菌细
周质间隙:又称为胞膜周围间隙
(Periplasmic space),指在G-菌的细 胞膜与细胞壁之间的空间。
此处聚集了若干种胞外酶,主要是水 解酶,与营养物质的分解、吸收和转运有 关;另外还有能破坏某些抗生素的酶(如 青霉素酶)等,与细菌的耐药性有关。
自发缺壁突变:L型细菌
实验室中形成
彻底除尽:原生质体
缺壁细菌
人工方法去壁 部分去除:原生质球
自然界长期进化中形成:支原体
1、原生质体 (protoplast)
在G﹢菌培养物中加溶菌酶或通过青霉素 阻止其细胞壁的正常合成而获得的完全缺壁细 胞称原生质体。原生质体由于没有坚韧的细胞 壁,故任何形态的菌体均呈球形。原生质体对 环境条件很敏感,而且特别脆弱,渗透压、振 荡、离心以至通气等因素都易引起其破裂。有 的原生质体还保留着鞭毛,但不能运动,也不 能被相应的噬菌体感染。
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