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
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)为细菌细胞壁(原核生物细胞)所特有的物质
-
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-乙酰胞壁酸和N-乙酰葡萄酸由beta-1,4-糖苷键链接
- 四肽侧链中由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,青霉素和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:通过磷脂与肽聚糖的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
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-赖氨酸被二氨基庚二酸(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
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但仍能存活的细菌,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
- 细菌合成蛋白质的场所
- 70%RNA+30%PRO
- 70s(50s+30s)
红霉素和链霉素作用于50s及30s亚基,干扰蛋白质的合成
染色体外的遗传物质
- 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
- 能独立进行复制而分配到子代细胞中去
- 控制的形状非细菌生命活动所必须
- 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
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