细菌的形态

细菌是一种形体微小,结构简单,无成形细胞核,亦无核仁和核膜,仅有蛋白体的原核细胞型微生物


  • 细菌的大小光学显微镜,测量单位:微米
  • 细菌的观察:细菌本身为无色半透明,需经过染色才能观察到细菌的形态及其结构
  • 细菌的形态:分为球形,杆状形,螺旋形三大类形态,细菌依据形态的分类:球菌、杆菌、螺旋菌

    球菌

  • 外观呈圆球形或近似球形(肾形,豆形等)根据分裂平面不同,分裂后粘附程度和排列方式不同分为:双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌、葡萄球菌

    • 双球菌:一个平面上分裂,如脑膜炎球菌,肺炎球菌。
    • 链球菌:一个平面上分裂,分裂后多个菌体粘连成链状,如溶血性链球菌
    • 葡萄球菌:多个不规则的平面上分裂,粘连成葡萄串,如金黄色葡萄球菌
    • 四联球菌、八叠球菌多存在于土壤中,是食物变质的原因(食物变质后会产生肠毒素,是食物中毒的主要原因)

      杆菌

  • 外形多数呈杆状,其大小,长短和粗细不一(最大的如炭疽杆菌)球杆菌、链杆菌、梭杆菌、棒状杆菌(如白喉杆菌)及分支杆菌(如结核分支杆菌)。

    螺旋菌

  • 弧菌只有一个弯曲(菌体长2~3微米),呈弧状或逗点状,例子如:霍乱杆菌。

  • 螺菌有数个弯曲(菌体较长如3~6微米),如:钩端螺旋体
  • 螺杆菌菌体细长,弯曲呈弧形或螺旋形,例:幽门螺杆菌


    细菌的形态受培养环境的温度,ph以及培养基的成分,培养时间等因素的影响(选择生长繁殖的对数期观察其大小和形态为宜)

    细菌的结构

    根据结构功能和分布特点分类:

  • 细菌的基本结构细胞壁、细胞膜、细胞质、核质、核蛋白体和质粒(是细菌的生命活动所在)

  • 细菌的特殊结构荚膜、鞭毛、菌毛、芽孢(特殊结构可以丢失也可以重新获得,影响细菌的致病性和对外界的抵抗力)

细菌的基本结构

细胞壁

  • 主要成分是肽聚糖(又称粘肽、糖肽或胞壁质)细菌细胞壁(原核生物细胞)所特有的物质
  • 肽聚糖的组成不同,可将细菌分为(细菌的革兰染色法分类)

    革兰阳性菌(G+菌)

  • 组成:聚糖骨架、四肽侧链、五肽交链桥

  • 结构:三维立体结构
  • 聚糖骨架中N-乙酰胞壁酸N-乙酰葡萄酸beta-1,4-糖苷键链接
  • 四肽侧链由L-丙氨酸,D-谷氨酸,L-赖氨酸,D-丙氨酸。有转肽酶(青霉素结合蛋白)作用下形成,青霉素头孢类的作用主要作用于革兰阳性菌即为作用在该酶上
  • 特殊成分:磷壁酸
    • 壁磷壁酸:通过磷脂肽聚糖的M共价连结
    • 膜磷壁酸:(又称脂磷壁酸[LTA]末端糖脂与细胞膜外层的糖脂共价连结。此外与细胞壁其他成分协同。作为粘附分子可以粘附在人体表面,与细菌的致病性有关。
  • 磷壁酸的作用

    1. G+的重要表面抗原,参与血清学分型
    2. 调节离子通过粘肽层有保存和输送镁离子的作用维持菌体离子平衡
    3. 可能与某些酶有关
    4. 噬菌体特异性受体
    5. 介导粘附于宿主上皮细胞或粘膜表面,与细菌的致病性有关

      革兰阴性菌(G-菌)

  • 组成:聚糖骨架、四肽侧链

  • 结构:二维平面结构
  • 四肽侧链上第三位氨基酸L-赖氨酸二氨基庚二酸(DAP)取代
  • 没有五肽交联桥
  • 特殊成分:外膜(化学成分),是G-菌细胞壁的主要结构,内毒素仅见于G-菌的原因,是内毒素的来源。由外而内三部分:脂多糖(LPS),脂质双层,脂蛋白。其中脂多糖即为内毒素,由外而内分三部分
    • 特异多糖G-菌的菌体抗原(O抗原)有种特异性
    • 核心多糖:有属特异性
    • 脂质A内毒素的生物活性主要组分,无种特异性
  • 外膜的功能

    • G-菌主要致病物质
    • 所带的负电荷可吸附钙、镁离子提高其浓度
    • 具有抗原性
    • 噬菌体性菌毛吸附的受体
    • 具有选择性屏障的功能

      细胞壁的主要功能

  • 维持细菌的固有形态

  • 保护细菌抵抗低渗环境
  • 屏障作用与耐药菌:防止药物渗入,对抗菌药物产生抗性
  • 完成菌体内外物质交换
  • 决定菌体的抗原性
  • 某些成分与致病性有关
  • 参与细菌的细胞分裂

  • 存在因物理、化学、生物因素作用下导致细胞壁缺失仍能存活的细菌,称为细胞壁缺陷性细菌(L型细菌)
    • 去除诱导因素后,L型可以回复为原菌(前提是L型菌是否有残存的肽聚糖作为自身合成的引物)
    • 培养特性:需要提高培养基的渗透压高渗低琼脂含血清的培养基
    • 菌落特点:需2-7天,荷包蛋样菌落(也可见颗粒型和丝状型)或在液体培养基中呈疏松的絮状颗粒沉于管底而培养基澄清

细胞膜

  • 参与物质转运、生物合成和分泌、电子传递和氧化磷酸化、并与细胞分裂有关等作用,不含胆固醇(与真核细胞的区别)
  • 中介体(是细菌部分细胞膜由于化学固定而引起的内陷、折叠、卷曲形成的囊状物,多见于革兰阳性细菌),周浆间隙
  • 近年研究深入的蛋白质:青霉素结合蛋白,蛋白分泌系统,双组分信号传导系统(TCST系统)
    • 双组分信号传导系统:含感应蛋白(组氨酸蛋白激酶HPK,为跨膜蛋白)、反应调控蛋白(RR、DNA结合蛋白,为胞质蛋白)

细胞质

核糖体/核蛋白体

  1. 细菌合成蛋白质的场所
  2. 70%RNA+30%PRO
  3. 70s(50s+30s)
  4. 红霉素链霉素作用于50s及30s亚基干扰蛋白质的合成

    1. 溶菌酶:切断聚糖支架的beta-1,4糖苷键抑制细菌细胞壁的合成
    2. 青霉素:切断四肽侧链五肽交联桥之间的连接,抑制细菌细胞细胞壁的合成
    3. 红霉素:与细菌的核糖体50s亚基结合,阻断细菌蛋白质的合成
    4. 链霉素:与细菌的核糖体30s亚基结合,阻断细菌蛋白质的合成

      质粒

  5. 染色体外的遗传物质

  6. 闭合环状双股DNA,控制细菌的某些特定遗传性状,控制的形状有:性菌毛生成、耐药性、细菌素的产生、毒素形成
  7. 能独立进行复制而分配到子代细胞中去
  8. 控制的形状非细菌生命活动所必须
  9. 分子生物学研究中的重要载体工具

    核质

细菌的特殊结构

荚膜

  • 是一层包围在细菌细胞壁外厚度≥0.2µm、边界清楚、化学性质主要是多糖的黏液性物质
  • 微荚膜,粘液层
  • 化学成分:多糖(可用于分型),少数为多肽(炭疽芽孢杆菌、鼠疫杆菌)
  • 观察较为光滑的菌落可能具有荚膜,除了菌毛以外,其他三个特殊结构均可以使用光学显微镜观察
  • 荚膜染色法染色观察
  • 产气荚膜梭菌是气性坏疽产生的原因,荚膜厚,复制速率高
  • 功能

    • 抗吞噬作用
    • 抗有害物质损伤作用
    • 抗干燥工作
    • 粘附作用:荚膜多糖可使细菌彼此相连,粘附于组织细胞或无生命物质表面,在粘膜细胞表面形成生物膜

      鞭毛

  • 细菌菌体上附有的细长并呈波状弯曲具有运动功能的丝状物(包括所有的弧菌和螺菌,半数的杆菌和个别球菌)

  • 细菌的运动器官,与致病性有关
  • 需用电子显微镜观察或特殊染色后才能在光学纤维镜下观察
  • 根据鞭毛的数量和部位,鞭毛菌分四类:单毛菌、丛毛菌、双毛菌、周毛菌
  • 功能
    • 细菌的运动器官
    • 化学趋向性
    • 与某些细菌的致病性相关
    • 数量、分布可用以鉴别细菌
    • 鞭毛抗原有很强的免疫原性

菌毛

  • 定义:是附着在菌体表面的一种比鞭毛更细、短、直与运动无关的,化学成分是蛋白质的结构称为菌毛
    • 普通菌毛:是一种粘附结,与宿主细胞(包括人与动物的红细胞和消化道、呼吸道、泌尿道的粘膜上皮细胞)表面的特异受体结合,数量多
    • 性菌毛:仅见于少量G-菌,数量少,质粒可通过性菌毛在F+和F-菌之间传递。亦或是某些噬菌体吸附于菌细胞的表面

芽孢

  • 某些细菌在一定的环境条件下,能在菌体内部形成一个圆形或卵圆形小体,称为内芽孢(内生孢子),简称芽孢
  • 芽孢呈圆形或椭圆形,其直径和在菌体的位置随菌种而不同
  • 特点
    • 都是G+菌
    • 含细菌生命活动所必须的营养物质
    • 不易着色
    • 不是细菌的繁殖方式
  • 形成条件
    • 芽孢基因决定
    • 动物体外形成
    • 营养缺乏尤其是C、N、P元素的不足,启动芽孢形成基因
  • 功能
    • 对外界环境有强大的抵抗力
    • 转变为繁殖体后可致病
    • 鉴别细菌
    • 作为判断免菌效果的指标

细菌形态与结构检查法

显微镜放大法

  • 光学显微镜
  • 电子显微镜
  • 暗视野显微镜

    染色法

  • 单染法

  • 复染法
    • 革兰染色法
    • 抗酸染色法
    • 特殊染色法