细菌的形态与结构幻灯片.ppt

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1、细菌的形态与结构第1页，共37页，编辑于2022年，星期二2细菌的形态与结构Bacteria Morphology and Structure彭宜红 博士/教授北京大学医学部病原生物学系 第2页，共37页，编辑于2022年，星期二重重 点点 与与 难难 点点 1.掌握细菌基本形态、大小的测量单位。掌握细菌基本形态、大小的测量单位。2.掌握细菌细胞壁化学组成及功能；革兰阳性（掌握细菌细胞壁化学组成及功能；革兰阳性（G+）细菌与革兰阴）细菌与革兰阴性性（G-）细菌细胞壁细菌细胞壁 主要区别；青霉素、溶菌酶的杀菌机制。主要区别；青霉素、溶菌酶的杀菌机制。掌握细菌细胞壁缺陷型（掌握细菌细胞壁缺陷型（L

2、型细菌）细菌的定义及生物学特性型细菌）细菌的定义及生物学特性（培养特性和对抗生素敏感性），掌握脂多糖（培养特性和对抗生素敏感性），掌握脂多糖（LPS）的化学）的化学组成及其生物学作用。组成及其生物学作用。3.掌握细菌核糖体分子特征；红霉素及链霉素的杀菌机理。掌握细菌核糖体分子特征；红霉素及链霉素的杀菌机理。第3页，共37页，编辑于2022年，星期二重重 点点 与与 难难 点点 4.掌握质粒、异染颗粒的概念与意义。掌握质粒、异染颗粒的概念与意义。5.掌握细菌特殊结构掌握细菌特殊结构,如鞭毛、菌毛、荚膜、芽孢的定义、化学如鞭毛、菌毛、荚膜、芽孢的定义、化学组成及其功能，熟悉有芽孢的主要病原菌。组成

3、及其功能，熟悉有芽孢的主要病原菌。6.了解普通光学显微镜的结构和原理了解普通光学显微镜的结构和原理,掌握油镜头的使用方法。掌握油镜头的使用方法。7.掌握革兰氏染色法和抗酸染色法的原理、材料、步骤、结果判断掌握革兰氏染色法和抗酸染色法的原理、材料、步骤、结果判断及意义。及意义。第4页，共37页，编辑于2022年，星期二第一节第一节 细菌的大小与形态细菌的大小与形态 （The size and shape of bacteria)属于原核单细胞生物，有细胞壁属于原核单细胞生物，有细胞壁,形体微小，结构简单。形体微小，结构简单。无成形的细胞核，无核仁及核膜，除核蛋白体外，无其他细胞器。无成形的细胞核

4、，无核仁及核膜，除核蛋白体外，无其他细胞器。多数在自然界中自由生活，少数营严格寄生生活。多数在自然界中自由生活，少数营严格寄生生活。细菌的定义细菌的定义第5页，共37页，编辑于2022年，星期二细菌大小的测量单位：微米细菌大小的测量单位：微米(micrometer,m)葡萄球菌葡萄球菌(staphylococcus)第6页，共37页，编辑于2022年，星期二7依据形态而命名依据形态而命名(Bacteria are Named by Shape)Three basic types球菌球菌杆菌杆菌螺旋菌螺旋菌第7页，共37页，编辑于2022年，星期二依据形态而命名依据形态而命名(Bacteria

5、are Named by Shape)双球菌双球菌(A)8葡萄球菌葡萄球菌(C)链球菌球菌(B)第8页，共37页，编辑于2022年，星期二依据形态而命名依据形态而命名(Bacteria are Named by Shape)杆菌杆菌(D)螺形菌螺形菌弧菌弧菌(E)螺菌螺菌(F)9第9页，共37页，编辑于2022年，星期二 第二节第二节 细菌的结构细菌的结构 (Bacterial structure)基本结构：细胞壁、细胞膜、细胞质、核质。基本结构：细胞壁、细胞膜、细胞质、核质。Basic Structure：Cell Wall,Cell Membrane,Cytoplasm,and Nucle

6、oid特殊结构：荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞特殊结构：荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞 Specific Structure：Capsules,Flagella,Fimbriae or pili,Spores 10第10页，共37页，编辑于2022年，星期二11保护细菌和维持菌体形态保护细菌和维持菌体形态物质交换物质交换 与致病性有关与致病性有关 与耐药性有关与耐药性有关 与静电性有关与静电性有关 （一）细胞壁（一）细胞壁 (cell wall)定义：包绕在细胞膜外的一层坚韧结构，成分定义：包绕在细胞膜外的一层坚韧结构，成分 因因不同细菌而异。不同细菌而异。主要功能及相关医学意义主要功能及相关医学意义 第11

7、页，共37页，编辑于2022年，星期二12l聚糖支架：聚糖支架：N-乙酰胞壁酸、乙酰胞壁酸、N-乙酰葡糖氨组成乙酰葡糖氨组成l四肽侧链：与聚糖支架上的胞壁酸分子连接四肽侧链：与聚糖支架上的胞壁酸分子连接l五肽交联桥：连接两个相邻的四肽侧链五肽交联桥：连接两个相邻的四肽侧链 1.肽聚糖肽聚糖 (peptidoglycan)第12页，共37页，编辑于2022年，星期二13G+和和G-菌肽聚糖结构比较菌肽聚糖结构比较G-:肽聚糖 12层，无五肽交链桥G+:肽聚糖含量丰富，层厚，1550层，四肽侧链与五肽交联桥相连，形成三维立体结构N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺 N-乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸 四肽侧链四肽侧

8、链五肽交联桥五肽交联桥N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺 N-乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸 四肽侧链四肽侧链第13页，共37页，编辑于2022年，星期二14G+细胞壁的其他成分细胞壁的其他成分磷壁酸磷壁酸（teichoic acid）：壁磷壁酸壁磷壁酸（wall teichoic acid）膜磷壁酸膜磷壁酸(membrane teichoic acid,黏附素黏附素)蛋白质蛋白质:表面特殊蛋白质表面特殊蛋白质(如如A族链球菌族链球菌M蛋白；金葡菌蛋白；金葡菌A蛋白蛋白)G-细胞壁的其他成分：脂蛋白、磷脂和脂多糖，总称为外膜。细胞壁的其他成分：脂蛋白、磷脂和脂多糖，总称为外膜。G-细胞壁的主要成分细胞壁的主要

9、成分第14页，共37页，编辑于2022年，星期二革兰阳性菌与阴性菌细胞壁结构比较革兰阳性菌与阴性菌细胞壁结构比较细胞壁细胞壁革兰阳性菌革兰阳性菌革兰阴性菌革兰阴性菌强度强度较坚韧较坚韧较疏松较疏松厚度厚度厚，厚，2080nm薄，薄，1015nm肽聚糖层数肽聚糖层数多，可达多，可达50层层少，少，12层层肽聚糖含量肽聚糖含量多，占细胞壁干重多，占细胞壁干重50%80%少，占细胞壁干重少，占细胞壁干重5%20%糖类含量糖类含量多，约多，约45%少，少，15%20%脂类含量脂类含量少，少，1%4%多，多，11%22%磷壁酸磷壁酸+-外膜外膜-+第15页，共37页，编辑于2022年，星期二细菌细胞壁缺

10、陷型（细菌细胞壁缺陷型（L-型）型）(cell wall-deficient bacteria)L-型细菌型细菌细菌细胞壁的肽聚糖结构受到破坏或合成被抑制，但在高渗环境下仍可存活者 失去肽聚糖或脂多糖受到理化或生物因素作用产生 高度多形性L-型细菌型细菌第16页，共37页，编辑于2022年，星期二17位于细胞壁内侧，化学组成为脂质双层位于细胞壁内侧，化学组成为脂质双层参与细胞内外的物质交换参与细胞内外的物质交换膜上有多种酶，参与生物合成膜上有多种酶，参与生物合成参与细胞的呼吸过程参与细胞的呼吸过程形成中介体形成中介体（二）（二）细胞膜细胞膜(cell membrane)(革兰阴性菌的细胞膜也称

11、为内膜革兰阴性菌的细胞膜也称为内膜)第17页，共37页，编辑于2022年，星期二18核蛋白体：由核蛋白体：由50S和和30S两两个亚基组成。个亚基组成。（三）细胞质（三）细胞质 (cytoplasm)50S30S红霉素红霉素mRNA蛋白质合成中断蛋白质合成中断红霉素杀菌机理：与红霉素杀菌机理：与50S亚基结合，干扰细亚基结合，干扰细菌蛋白质的合成。菌蛋白质的合成。第18页，共37页，编辑于2022年，星期二19作用机制作用机制溶溶菌菌酶酶：切切断断聚聚糖糖支支架架的的-1,4糖糖苷苷键键，抑抑制制细细菌菌细细胞胞壁壁的的合成。合成。青青霉霉素素：切切断断四四肽肽侧侧链链与与五五肽肽交交联联桥桥

12、之之间间的的连连接接，抑抑制制细细菌菌细胞壁的合成。细胞壁的合成。红红霉霉素素：与与细细菌菌核核糖糖体体大大亚亚基基结结合合，阻阻断断细细菌菌蛋蛋白白质质的的合合成。成。链链霉霉素素：与与细细菌菌核核糖糖体体的的小小亚亚基基结结合合，阻阻断断细细菌菌蛋蛋白白质质的的合合成。成。第19页，共37页，编辑于2022年，星期二质粒质粒(plasmid)染色体外的遗传物质，由闭合的环状双股染色体外的遗传物质，由闭合的环状双股DNA组成组成控制细菌某些特定的遗传性状，非细菌生命活动所必需。控制细菌某些特定的遗传性状，非细菌生命活动所必需。医学上重要的质粒医学上重要的质粒F质粒：质粒：制造性菌毛制造性菌毛

13、R质粒：质粒：决定细菌耐药性的形成决定细菌耐药性的形成Vi质粒：质粒：参与细菌毒力参与细菌毒力Col 质粒：决定大肠杆菌能否产生大肠菌素质粒：决定大肠杆菌能否产生大肠菌素20第20页，共37页，编辑于2022年，星期二21胞质颗粒胞质颗粒(inclusion)胞质颗粒：由细菌储存的营养物质胞质颗粒：由细菌储存的营养物质(多糖、脂类、磷多糖、脂类、磷酸盐等）堆积而成。酸盐等）堆积而成。异染颗粒异染颗粒(metachromatic granules)：胞质颗粒的一种，：胞质颗粒的一种，嗜碱性强，美蓝染色时呈蓝紫色，常见于白喉棒状杆嗜碱性强，美蓝染色时呈蓝紫色，常见于白喉棒状杆菌，有助于鉴定。菌，有

14、助于鉴定。第21页，共37页，编辑于2022年，星期二（四）核质（四）核质（拟核）（拟核）(nucleoid)是细菌的遗传物质，亦称细菌染色体。是细菌的遗传物质，亦称细菌染色体。大多数细菌为单一的闭合环状双股大多数细菌为单一的闭合环状双股DNA分子，少分子，少有细菌为线性或有多个有细菌为线性或有多个DNA分子。分子。控制细菌各种遗传性状。控制细菌各种遗传性状。22第22页，共37页，编辑于2022年，星期二23荚膜荚膜 capsule 鞭毛鞭毛 单数单数flagellum,复数复数flagella 菌毛菌毛 单数单数fimbria,or pilus,复数复数fimbriae,or pili 芽

15、胞芽胞 spore二、细菌的特殊结构二、细菌的特殊结构(special construction of bacterium)第23页，共37页，编辑于2022年，星期二荚膜荚膜(capsule)荚膜：包绕在细胞壁外的一层黏液性荚膜：包绕在细胞壁外的一层黏液性物质。物质。功能功能:抵抗吞噬细胞的吞噬和消化抵抗吞噬细胞的吞噬和消化抵抗体液因子的杀菌作用抵抗体液因子的杀菌作用必要时提供细菌代谢时所需的水必要时提供细菌代谢时所需的水分分化学组成：多糖、少数为多肽化学组成：多糖、少数为多肽(如炭如炭疽杆菌疽杆菌)肺炎球菌及其荚膜形态肺炎球菌及其荚膜形态第24页，共37页，编辑于2022年，星期二鞭毛鞭毛

16、(flagellum)鞭毛：附着在菌体上的细长呈波状弯曲的丝状物鞭毛：附着在菌体上的细长呈波状弯曲的丝状物功能：与细菌的运动有关功能：与细菌的运动有关化学组成：主要成分是蛋白质化学组成：主要成分是蛋白质类型：单毛菌、丛毛菌、周毛菌类型：单毛菌、丛毛菌、周毛菌单毛菌单毛菌丛毛菌丛毛菌周毛菌周毛菌第25页，共37页，编辑于2022年，星期二菌毛菌毛(fimbria/pilus)菌毛：菌体表面纤细的蛋白质丝状物菌毛：菌体表面纤细的蛋白质丝状物,包括普通菌毛和包括普通菌毛和性菌毛性菌毛普通菌毛普通菌毛 单数单数fimbria，复数，复数fimbriae：遍布菌体全身，具有黏附：遍布菌体全身，具有黏附细

17、胞的能力细胞的能力性菌毛单数性菌毛单数pilus,复数复数pili：14根，细菌通过性菌毛相互间传递根，细菌通过性菌毛相互间传递遗传物质遗传物质26性菌毛及细菌的接合性菌毛及细菌的接合普通菌毛普通菌毛第26页，共37页，编辑于2022年，星期二芽胞芽胞(spore)定义：某些细菌在一定环定义：某些细菌在一定环境中，在体内形成的圆形境中，在体内形成的圆形或卵圆形小体，即芽胞，或卵圆形小体，即芽胞，其功能是增强细菌抵御外其功能是增强细菌抵御外界不良环境，能保存细菌界不良环境，能保存细菌全部生命所必需的物质。全部生命所必需的物质。芽胞的特性及医学意义：芽胞的特性及医学意义：灭菌时，以杀死芽胞作为灭菌

18、时，以杀死芽胞作为灭菌的指标。灭菌的指标。27芽胞菌体细菌芽胞细菌芽胞第27页，共37页，编辑于2022年，星期二小结：细菌特殊结构的功能及其医学意义细菌特殊结构的功能及其医学意义功能功能医学意义医学意义鞭毛鞭毛运动运动1.用用于于细细菌菌的的分分类类和和鉴鉴定定2.某某些些细细菌菌的的鞭鞭毛毛与与致致病有关病有关荚膜荚膜具具有有抗抗吞吞噬噬、黏黏附附、抵抵抗抗杀杀菌菌物物质质的的杀杀菌作用菌作用1.与细菌的致病性有关与细菌的致病性有关2.用用于于细细菌菌的的鉴鉴别别和和分分型型第28页，共37页，编辑于2022年，星期二细菌特殊结构的功能和医学意义细菌特殊结构的功能和医学意义功能功能医学意义

19、医学意义菌毛菌毛普通菌毛普通菌毛性菌毛性菌毛黏附黏附传递遗传物质传递遗传物质与细菌的致病性有关与细菌的致病性有关与与细细菌菌的的遗遗传传变变异异有有关关，传递耐药性传递耐药性芽孢芽孢保护细菌渡过不良保护细菌渡过不良外界环境外界环境1.用于细菌的鉴别用于细菌的鉴别2.作为灭菌的指标作为灭菌的指标3.参与致病参与致病第29页，共37页，编辑于2022年，星期二30 普通光学显微镜普通光学显微镜 (light microscope)电子显微镜电子显微镜 (electron microscope)暗视野显微镜暗视野显微镜(darkfield microscope)相差显微镜相差显微镜(phase co

20、ntrast microscope)荧光显微镜荧光显微镜(fluorescence microscope)共聚焦显微镜共聚焦显微镜(confocal microscope)染色法染色法(staining)：革兰染色法革兰染色法(Gram Stain)抗酸染色法抗酸染色法(Acid Fast Stain)第三节第三节 细菌形态检查法细菌形态检查法(morphological examination)第30页，共37页，编辑于2022年，星期二31GRAM STAINING：Hans Christian Gram,a Danish histologist,developed in 1884.初染和

21、媒染：初染和媒染：Stain with crystal violet(purple)and iodine 脱色：脱色：Destain with alcohol 复染：复染：Counterstain with safranin(red)革兰染色革兰染色(GRAM STAINING)G-菌菌G+菌菌第31页，共37页，编辑于2022年，星期二革兰染色的意义革兰染色的意义(significance of Gram staining)将细菌区分为革兰阳性、革兰阴性两大类，有助于细菌的鉴将细菌区分为革兰阳性、革兰阴性两大类，有助于细菌的鉴别诊断。别诊断。选择药物选择药物:革兰阳性菌与革兰阴性菌对各种抗生

22、素的敏感性革兰阳性菌与革兰阴性菌对各种抗生素的敏感性不同。不同。研究细菌的致病性：一般革兰阳性菌外毒素致病，革兰阴性菌研究细菌的致病性：一般革兰阳性菌外毒素致病，革兰阴性菌内（外）毒素致病。内（外）毒素致病。32第32页，共37页，编辑于2022年，星期二抗酸细菌抗酸细菌(Acid Fast Bacteria)分枝杆菌属分枝杆菌属 ：结核分枝杆菌：结核分枝杆菌/麻风分枝杆菌麻风分枝杆菌 Mycobacterium(tuberculosis and leprae)革兰染色阳性，因为细胞壁中含有大量脂质革兰染色阳性，因为细胞壁中含有大量脂质The lipid prevents stain from

23、 being washed out with acidWalls also contain murein,polysaccharide and lipids通过抗酸染色识别通过抗酸染色识别 Distinguished by the acid fast stain33第33页，共37页，编辑于2022年，星期二抗酸染色抗酸染色(Acid Fast Stain)初染：石炭酸复红初染，加热避免沸腾初染：石炭酸复红初染，加热避免沸腾脱色：脱色：3%盐酸酒精脱色盐酸酒精脱色复染：美蓝复染复染：美蓝复染 34第34页，共37页，编辑于2022年，星期二复复 习习 思思 考考 题题1.列表说明革兰阳性菌和革

24、兰阴性菌细胞壁主要不同点。列表说明革兰阳性菌和革兰阴性菌细胞壁主要不同点。2.简述细菌的基本结构和特殊结构。简述细菌的基本结构和特殊结构。3.细胞壁的主要功能及相关的医学意义。细胞壁的主要功能及相关的医学意义。4.简述简述L型细菌的主要生物学特性及与其致病性的关系。型细菌的主要生物学特性及与其致病性的关系。5.细菌革兰染色的主要用途或意义。细菌革兰染色的主要用途或意义。第35页，共37页，编辑于2022年，星期二中英文关键词中英文关键词 细菌（细菌（bacterium）球菌（球菌（coccus）螺形螺形菌菌（spiral bacterium）弧菌（弧菌（vibrio)螺菌（螺菌（spirill

25、um)细胞壁（细胞壁（cell wall）肽聚糖（肽聚糖（peptidoglycan）磷壁酸（磷壁酸（teichoic acid）膜磷壁酸（膜磷壁酸（membrane teichoic acid,LTA）脂磷壁酸（脂磷壁酸（lipoteichoic acid，LTA）脂多糖（脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）内毒素（内毒素（endotoxin）细菌细菌L型（型（bacterial L form）质粒（质粒（plasmid）拟核（拟核（nucleoid）荚膜（荚膜（capsule）鞭毛（鞭毛（flagellum）菌毛（菌毛（pilus或或fimbriae）性菌毛（性菌毛（se

26、x pilus）芽胞芽胞 (spore）光学显微镜（光学显微镜（light microscope）电子显微镜（电子显微镜（electron microscope）革兰染色法（革兰染色法（Gram stain）抗酸染色（抗酸染色（Acid Fast Stain）第36页，共37页，编辑于2022年，星期二课外阅读资料课外阅读资料 1 Jawed,Melnick,&Adelbergs Medical Microbiology,25th Edition,McGraw-Hill,June 20102 Lansing M.Prescott,Microbiology 6th Edition,McGraw-

27、Hill Higher Education Press,20083 David White,The physiology and biochemistry of prokaryotes,3rd Edition,Oxford Press,2007 4 Jha,J.K.,et al.,Chromosome dynamics in multichromosome bacteria.Biochimica et Biophysica Acta(BBA)-Gene Regulatory Mechanisms,2012.1819(7):p.826-829.5 Lod,T.,For Quite a Few Chromosomes More:The Origin of Eukaryote.Journal of Molecular Biology,2012.423(2):p.135-142.第37页，共37页，编辑于2022年，星期二