第1章 细菌形态与结构

（2）细胞壁的化学组成与结构

革兰染色法
细胞壁化学组成与结构
革兰染色的机理
青霉素的作用
失去细胞壁的细菌
①革兰染色法：
革兰染色法是细菌细胞的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ合染色法，由丹麦 医生Hans Christian Gram 于1884年创立。 基本步骤： 涂片固定—— 结晶紫初染1min—— 碘液媒染 1min——95%乙醇脱色0.5min—— 番红复染1min 结果: 革兰阳性菌——兰紫色； 革兰阴性菌——红色。
c 由四肽侧链上第一条第3位L-赖aa与第二条第4位D丙 aa之间形成甘氨酸五肽。青霉素作用于第 4和第 5个 甘 aa之间这三者之间构成了十分坚韧的三维立体结构。
②磷壁酸：是 G+ 菌特有成分，是一种核糖醇或甘油 的多聚物，并带有一些氨基酸或糖。约 30 个或更多 的磷壁酸分子组成长链，穿行于肽聚糖层中。 壁磷壁酸：长链的一端与肽聚糖上的胞壁酸以共
价链连接，另一端游离于细胞壁外，称
为壁磷壁酸。
膜磷壁酸：长链的一端与细胞膜外层的糖脂以共
价键相连，另一端穿过肽聚糖层到达
细胞壁表面，叫膜磷壁酸，又叫
脂磷壁酸。
壁磷壁酸(含量多，通过共价键与
肽聚糖分子结合,并延伸到肽聚糖分
子表面)
膜磷壁酸
(与细菌细胞膜 的脂类结合)
磷壁酸功能： a 是G+特有成份，是特异的表面抗原， 与血清分型有关。 b 与Mg2+结合，以维持细胞膜上一些酶 活性。 c 对宿主细胞具有粘附作用，是A群链球 菌毒力因子，或为噬菌体提供特异的 吸附受体。
双杆菌
链杆菌
杆菌(bacillus):大小及排列方式不同
炭疽杆菌 3-10 μ m
大肠杆菌 2-3 μ m
（三）螺旋菌(spirilla)
螺旋状的细菌称为螺旋菌。 根据其弯曲情况分为： 弧菌（vibrio)：螺旋不满一圈，菌体呈弧形或逗号形 例：霍乱弧菌、逗号弧菌 螺旋菌(spirillum)：螺旋满2—6环，螺旋状 例：干酪螺菌 螺旋体(spirochaeta)：旋转周数在6环以上，菌体柔 软。 例：梅毒密螺旋体
1. 单球菌：
细胞分裂沿一个平面进行， 新个体分散而单独存在.
如尿素微球菌(Micrococcus
ureae)
2. 双球菌：
细胞沿一个平面分裂，新个 体成对排列.
如肺炎双球菌 (Diplococcus pneumoniae)
3. 链球菌：
细胞沿一个平面进行分裂，新个体不 但可保持成对的样子，并可连成链状. 如： 乳链球菌 （Streptococcus lactis）
第一节 细菌的形态和大小 一、细菌细胞的形态及排列状态 二、细菌的大小
一、细菌细胞的形态
细菌按其外形，主要有
球菌 杆菌 螺旋状菌
⊕
Bacterial shape examined microscopically
（一）球菌(coccus)及其排列状态
菌体呈球形或近似球形,以典型的二分裂殖方式 繁殖,分裂后产生的新细胞常保持一定的空间排列方 式.根据细胞分裂的方向及分裂后的各子细胞的空间 排列状态不同,可将球菌分为以下几种: 单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌、葡 萄球菌等。
细胞按三个互相垂直的 平面进行分裂后，每八 个球菌特征性地连在一 起成立方体形. 如藤黄八叠球菌 （Sarcina ureae)
6. 葡萄球菌：
细胞无定向分裂，多个 新个体形成一个不规则 的群体，犹如一串葡萄。 如： 金黄色葡萄球 菌（Staphylococcus
aureus)
白色葡萄球菌 （Staphylcoccus albus)
革兰阳性或阴性菌，形成L型大多染成革兰阴性。
临床分离葡萄球菌L型
葡萄球菌L型回复后
培养特性和菌落形态

细菌L型生长缓慢，营养要求高，必须用高渗的培养基。 细菌L型在高渗的培养基上生长后形成三种类型的菌落。
油煎蛋样菌落 （典型L型菌落）
颗粒型菌落
丝状菌落
2、细胞膜 细胞膜是紧贴细胞壁内侧 包围细胞质的一层柔软、富有 弹性的半透明薄膜。
与细菌黏附和特 定物质摄取有关
使肽聚糖与外膜 层牢固连接
脂蛋白
参与营养物质转运
②内胞壁(也叫周质间隙): 比较薄，主要成分为粘肽。含有 G －特有 AA， L-二氨基庚二酸。 主要骨架和交联方式与G+菌相似，肽侧链上 的 L- 赖氨酸被 L- 二氨基庚二酸取代，且 L- 二氨基 庚二酸与D -丙氨酸之间直接相连，中间没有甘氨 酸五肽桥。
脂蛋白：交联外膜和内胞壁的肽聚糖层
脂多糖(lipopolysaccharid, LPS)
侧链多糖（有种型特
异性）
核心多糖（有属特
异性）
类脂A
（无种属特 异性，内毒 素的主要毒 性成分）
功能：（1）能够吸附钙离子、镁离子等阳离子； （2）为噬菌体提供特异的吸附受体
外膜蛋白（OMP)
分子筛作用
微孔 蛋白
④青霉素的作用
作用于肽聚糖肽桥 的联结，即抑制肽聚 糖的合成，故仅对生 长着的菌有效，主要 是G+菌。
细菌细胞壁的缺陷型
①细菌L型：细菌自发或经诱导剂诱导下， 细菌的细胞壁缺损或失去了细胞壁的细菌。 菌体呈多形态型，能长久或短暂地进行分裂 和繁殖，其菌落为“油煎蛋样”。（霉形体 菌落也为油煎蛋样）通常将细胞壁缺陷的细 菌，包括原生质体及原生质球统称为L形细 菌。
①细胞膜的化学组成
主要包括
蛋白质 磷脂 糖类 少量核酸
G－细胞壁构造（以大肠杆菌为代表）
①外胞壁（由外向内） 特异性多糖：也叫O特异性链，由3-5个低聚糖单位重 复构成的多糖链，是G－菌体抗原也叫“O ”抗 脂多糖 原有种、型特异性。
核心多糖：位于类脂A外层，由葡萄糖，半乳糖组成，与
类脂多共价联结，具有属特异性。 类脂A：是细胞内毒素的主要成分，能致使动物发热， 白C增多，直至休克死亡，G－类脂A相似，无种属特异性。 外膜：磷脂双分子层，蛋白质穿插其中。（液态镶嵌膜型）
第一篇 总 论
第一章 细 菌的形态和结构

定义：细菌是原核生物界中的一大类单细 胞微生物，它们的个体微小、形态与结构 简单、具有细胞壁、细胞膜、细胞质、核 质，无真正的细胞核、无核膜，以二等分 裂方式繁殖和普通光学显微镜下可见的一 类微小生物。

生存环境：温暖潮湿、富含有机物的地方， 都有大量细菌活动。有特殊的臭味或酸败 味，发粘、发滑。
②细胞壁的化学组成与结构 细菌细胞壁的化学组成：
革兰阳性细菌与革兰阴性细菌细胞壁成分比较 革兰阳性 厚度 肽聚糖 脂类 磷壁酸 外膜 脂蛋白
厚 15-80nm 多 40%-95% 少 1%-4% 有 无 无
革兰阴性
薄 10-15nm 少 10%-20% 多 11%-22% 无 有 有
脂多糖
无
有
②细胞壁的化学组成与结构
革兰阴性菌肽聚糖—聚糖骨架、四肽侧链
G-
G+细胞壁构造（以葡萄球菌为代表） ①肽聚糖（粘肽）粘肽的组成：
a 由 N-乙酰葡萄糖胺和 N-乙酰胞壁酸通过 β -1,4糖苷 键交联成骨架。溶菌酶可作用于 β -1,4糖苷键使之断 裂。
b 由 L-丙氨酸， D-谷 aa， L-赖 aa， D-丙 aa形成四肽侧 链，均连结于胞壁酸
②原生质体：G+菌用溶菌酶或抗生素处理后， 完全除去细胞壁，剩下的由细胞膜包裹细 胞质的球状菌体。它由人工方法形成，不 能进行分裂和繁殖。 ③圆质体（原生质球）：G－菌除去细菌壁 中的肽聚糖成分，而仍然保留细胞壁的其 他成分形成一个疏松的有“外套”的球状 体。
形态和染色性
细菌L型呈高度多形性，大小不一。着色不匀，无论其原为
菌苔:各“菌落”相互连接形成一片。 平板培养
二、细菌的大小
(1)长度单位：细菌个体微小，要经染色后在光 学显微镜下才能看见。微米(μm) (2)表示： 球菌：直径 杆菌： 宽×长 螺菌： 宽、长、螺距
通常球菌直径：0.2 — 1.5 μ m， 杆菌:长1— 5 μm, 宽0.5— 1 μm。 例如：E.coli：平均长度：2 μm ； 宽度0.5μm 1500个大肠杆菌头尾相接等于3mm; 109个大肠杆菌重1 mg.
无乳链球菌（Streptococcus
agalactiae)
溶血链球菌 （ Streptococcus
hemolyticus)
4. 四联球菌：
细胞分裂是沿两个相垂直的 平面进行，分裂后每四个细 胞特征性地连在一起，呈田 字形.
如四联微球菌
（Micrococcus tetragenus）
5. 八叠球菌：
细菌大小举例
菌名 直径或宽×长/ （μ m×μ m）
乳链球菌 金黄色葡萄球菌 大肠杆菌 枯草芽孢杆菌 霍乱弧菌
0.5 ~1 0.8 ~1 0.5 × (1 ~3) (0.8 ~1.2) ×( 1.2~3) (0.2 ~ 0.6) ×(1 ~ 3)
第二节、细菌的构造
基本结构包括： 细胞壁、细胞膜、细胞质、拟核 特殊结构包括： 荚膜、鞭毛、纤毛、芽孢。
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
▼细菌的异常形态
结核杆菌的正常形态
结核杆菌的异常形态
▼细菌特殊形态
柄细菌、肾形菌、臂微菌、网格硫细菌、 贝日阿托氏菌(丝状)、具有子实体的粘细 菌等是特殊形态的细菌。
▼细菌的群体形态
菌落：单个细菌在适当的固体培养
基表面或内部,经过一段时间培养 后，生长繁殖出数量巨大的菌体， 形成肉眼可见、有一定形态的群体。 可用于细菌的分离、纯化、计数和 鉴定。
细菌细胞壁的结构：
细胞壁的基本骨架——肽聚糖
肽聚糖：是由 N—乙酰胞壁酸（NAM）和N—乙酰葡
糖胺（NAG）以及少数氨基酸短肽链组成的亚单位聚 合而成的大分子复合体。
肽聚糖单体：是由NAG 、 NAM 、肽尾、肽桥构成。
细胞壁的基本骨架——肽聚糖
N-乙酰葡糖胺 N-乙酰胞壁酸
溶菌酶作用点
+ G
青霉素作用点
①革兰染色法
阳性菌
阴性菌
细菌细胞壁的结构

革兰阳性菌细胞壁：由肽聚糖和磷壁酸组成
壁磷壁酸 膜磷壁酸 阳性菌特有
肽聚糖

革兰阴性菌细胞壁 外膜(外壁层）：
位于肽聚糖层的外部。 脂多糖 微孔蛋白 外膜蛋白 脂蛋白 磷脂
微 微 孔孔 蛋蛋 白白 磷 脂
内壁层（周质间隙）：
紧贴胞膜,仅由1—2层肽聚糖 分子构成。
出现不同的反应。


G+ 菌：细胞壁厚，肽聚糖含量高，交联度 大，当乙醇脱色时，肽聚糖因脱水而孔径 缩小，故结晶紫-碘复合物被阻留在细胞内， 细胞不能被酒精脱色，仍呈紫色。 Gˉ菌：肽聚糖层薄，交联松散，乙醇脱色 不能使其结构收缩，因其含脂量高,乙醇将 脂溶解，缝隙加大，结晶紫-碘复合物溶出 细胞壁，酒精将细胞脱色，细胞无色，沙 黄复染后呈红色。
间体
细胞壁 细胞膜
质粒 核体 核蛋白体 内含物
细胞质
气泡
细菌结构模式图
细菌细胞结构
（一）细菌细胞的基本结构
1、细胞壁 细胞壁是位于菌体的最外层，一层无色透明，坚韧 而有弹性的膜状结构。细胞壁约占细胞干重的10%—25%。 （1）细胞壁的功能 保护细胞免受外力损伤,维持菌体外形 协助鞭毛运动 与胞膜一起完成细胞内外物质交换 为正常细胞分裂所必需 与细菌的抗原性,致病性和对噬菌体的敏感性密切相关
（二）杆菌(bacillus)及其排列状态
杆菌是细菌中种类最多的类型,因菌种不同,菌体细胞的长 短、粗细等都有所差异。
杆菌的形态：短杆状、长杆状、棒杆状、梭状杆状、月亮 状、竹节状等；按杆菌细胞繁殖后的排列方式则有链状、 栅状、“八”字状等。
梭状芽孢杆菌 短杆菌
长杆菌
杆菌(bacillus)：分裂后排列方式不同
补：▼影响细菌形态的 因素
培养时间、 培养温度、 培养基成分、 浓度、 pH值
▼细菌的衰老型和多型性
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)。
G＋` G－肽聚糖的组成不同
肽尾第三氨基酸不同 G＋ 赖氨酸
G－ 二氨基庚二酸
G，M都是ß －1，4－糖苷键连接 肽桥 G＋：5个甘氨酸 G－：肽键
③ 革兰染色原理：
第一步：结晶紫使菌体着上紫色 第二步：碘和结晶紫形成大分子复合物，分 子大，能被细胞壁阻留在细胞内。 第三步：酒精脱色，细胞壁成分和构造不同，