1 微生物的形态与结构.docx

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1微生物的形态与结构

1.微生物的形态与结构

大理大学课程教案

（理论教学）

课程名称：

微生物学与人类健康

课程类型：

（2）1、必修；2、选修；3、其它

授课对象：

非医学专业（本科）14/15级

授课时间：

2016至2017学年1学期

计划学时：

24学时（其中：

理论24，实验：

0）

任课教师：

武有聪、张雷

所属学院：

基础医学院

课程管理部门（教研室）：

医学微生物学及免疫学教研室

大理学院教务处

教材：

人民卫生出版社出版（出版社），刘晶星编著，2013年第8版

讲授人：

武有聪专业技术职务：

副教授

学历：

研究生学位：

博士学位

所属章节：

第1-2章计划学时：

3h

教学目的和要求：

1.掌握：

细菌细胞壁的组成、功能；革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌细胞壁的不同点及意义；质粒的概念及其作用；核蛋白体的组成及意义；异染颗粒的意义；L-型细菌的概念及其意义；细菌的特殊结构及意义。

细菌生长繁殖的条件及方式；根据细菌对氧需要的分类及细菌厌氧生长的原理；细菌合成代谢产物的种类及意义。

2.熟悉：

细菌的大小与测量单位；细菌的基本形态；细菌的基本结构及功能；中介体的概念；常见细菌生化反应的种类；细菌生化反应的概念及其在细菌鉴别上的意义；细菌群体的生长繁殖规律。

教学重点及难点：

1.细菌的大小与形态

2.细菌的特殊结构（荚膜，鞭毛，菌毛，芽孢）

3.细菌的基本结构（细胞壁，细胞膜，细胞质）

教学方法：

讲授为主、列表法、图示法

使用教具：

多媒体

思考题：

1.细菌的基本结构有哪些它们各有什么作用

2.细菌的特殊结构有哪些它们各有什么作用

参考资料：

1.《医学微生物学》（第六版）周正任主编人民卫生出版社

2.《医学微生物学与免疫学》沈关心主编人民卫生出版社

3.《医学微生物学》中国协和医科大学、北京医科大学联合出版社

第一章微生物的形态与结构

微生物可引起各种感染性疾病。

微生物的生物学性状包括形态、染色性与结构、生长繁殖与培养、理化性状与分类等。

第一节细菌（bacterium）

广义细菌：

包括细菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体和放线菌等；

狭义：

细菌（数量最大，种类繁多，致病种类多）。

一、细菌的大小与形态

（一）大小体积微小，以微米作为测量单位

1.无色半透明

2.革兰染色法：

G+菌（紫兰色）、G-菌（红色）

（二）形态按其外形可分为

1.球菌（coccus）球形或近似球形，直径0.8~1.2μm。

如双球菌、链球菌、四联球菌和八叠球菌、葡萄球菌。

2.杆菌（bacillus）杆状，各种杆菌大小、长短与粗细差异较大。

如炭疽芽胞杆菌、大肠埃希菌、布鲁斯菌等

3.螺形菌（spiralabacterium）菌体弯曲

1）弧菌（vibrio）只有一个弯曲

2）螺菌三（pirillum）有数个弯曲较僵硬，如鼠咬热螺菌

3）也有菌体弯曲呈弧形或螺旋形，称为螺杆菌。

细菌的形态可受各种理化因素的影响，只有在生长条件适宜时其形态才较为典型。

二、细菌的基本结构

（一）细胞壁（cellwall）

细菌细胞的最外层结构，坚韧而有弹性。

一般光镜下不易看到。

主要功能：

1）维持细菌固有的外形，保护细菌抗低渗环境。

2）和细胞膜一起参与细胞内外物质的交换。

3）带有多种抗原决定簇，决定菌体的抗原性。

2.组成：

主要成分是肽聚糖

1）肽聚糖（peptidoglycan）（又称粘肽-mucopetide）G+菌和G－菌的共有组分

组成：

聚糖骨架、四肽侧链和五肽交联桥――G+菌

聚糖骨架和四肽侧链――G－菌

1聚糖骨架：

各种细菌均相同，N-乙酰胞壁酸和N-乙酰葡萄糖胺交替间隔排列。

2四肽侧链：

组成及连接方式因菌种而异，N-乙酰胞壁酸上连接四肽侧链。

3五肽桥：

五个甘氨酸组成

G+菌有：

四肽侧链间由五肽交联桥相连成三维空间结构；

G—菌：

无多数四肽侧链呈游离状态部分成二维平面结构。

凡能破坏肽聚糖结构或抑制其合成的物质，均能损伤细胞壁而使细菌变形或裂解。

溶菌酶――切断N-乙酰胞壁酸和N-乙酰葡萄糖胺的连接

青霉素――干扰甘氨酸交联桥与四肽侧链上的D-丙氨酸之间的连接

2）磷壁酸（teichoicacid）：

G+菌细胞壁的特殊组分

1组成：

核糖醇和甘油残基连接而成，穿插于肽聚糖层中

2分类：

壁磷壁酸――其长链的一端与肽聚糖上的胞壁酸连

膜磷壁酸（脂磷壁酸）――结合在细胞膜上

3作用：

调节离子通过粘肽层中起作用；与某些细菌的酶活性有关；与细菌的致病性和抗原性有关

3）外膜（outermembrane）：

G-菌细胞壁的特殊组分

1脂蛋白（lipoprotein）：

肽聚糖层与脂质双层之间。

2脂质双层：

结构类似细胞膜（有通透屏障作用），中间镶嵌有一些特殊的蛋白质（外膜蛋白）。

3脂多糖（lipopolysaccharide,LPS）：

G-菌的内毒素。

ⅰ脂类A（lipidA）：

内毒素的毒性部分和主要成分，与细菌的致病性有关。

无种属特异性

核心多糖（corepolysaccharide）：

位于脂质A的外层。

具有属特异性。

ⅲ寡糖重复单位（oligosacchariderepeatunit）：

位于脂多糖的最外层，G-菌的菌体抗原（O抗原）。

不同种G-菌的特异性寡糖的单糖种类、位置、排列顺序和空间构型不同，决定了细菌种或型的特异性。

4）细菌的L型（Lformedbteria）细菌细胞壁缺陷型

概念：

在高渗环境下仍可存活的细胞壁受损的细菌，即为细菌的L型。

特点：

①多形性，大小不一，绝大多数细菌的L型染色呈G-性。

②在高渗、低琼脂含血清的培养基中能缓慢生长，形成“油煎蛋”样细小菌落。

有的成颗粒状或丝状菌落。

③某些细菌的L型仍有致病能力，在临床上可引起慢性感染。

对于症状明显而标本常规培养为阴性时要考虑作L型检验。

④G+菌的L型又称原生质体，G-菌的L型又称原生质球。

（二）细胞膜（cellmembrane）

又称胞质膜（cytoplasmicmembrane）：

位于细胞壁的内侧，紧密包绕在细胞质的外面。

是一层半透性薄膜。

结构与功能与真核细胞的细胞膜基本相同，只是不含有胆固醇。

1.主要功能：

渗透与运输作用；细胞呼吸作用；生物合成作用，参与细菌分裂。

2.中介体（mesosome）细菌细胞膜向细胞质内陷，并折叠形成囊状物。

多见于G+菌，常位于菌体侧面或靠近中部。

在细菌分裂时，起着类似真核细胞有丝分裂时纺锤丝的作用。

中介体扩大了细胞膜的表面积，相应地增加了呼吸酶的含量，可为细菌提供大量能量。

功能类似真核细胞的线粒体，故有拟线粒体之称。

（三）细胞质（cytoplasm）

又称细胞浆，为细胞膜内侧的胶状物质，是细菌新陈代谢的重要场所。

基本成分为水、无机盐、核酸、蛋白质和脂类。

1.核糖体（ribosome）：

沉降系数为70S，由50S和30S两个亚基组成。

细菌蛋白质合成的场所。

链霉素结合核糖体30S小亚基；红霉素结合核糖体50S大亚基干扰蛋白质的合成，从而杀死细菌。

2.质粒（plasmid）：

染色体外的遗传物质，为双股闭合环状DNA；可携带遗传信息，控制细菌某些遗传性状；能独立自行复制；通过接合或转导等方式在细菌间传递。

3.胞质颗粒（cytoplasmicgranules）：

大多数为营养储藏物，包括多糖、脂类、多磷酸盐等。

这些颗粒常随菌种、菌龄及环境而异。

（四）核质（nuclearmaterial）（拟核-nuleoid）

细菌的遗传物质。

一条双股环状的DNA分子组成的，DNA分子反复回旋盘绕成超螺旋状。

具有染色体的功能，控制细菌的各种遗传性状。

三、细菌的特殊结构

（一）荚膜（capsule）

包绕在细胞壁外的一层较厚的粘液性物质（厚度200nm）。

（厚度〈200nm为微荚膜）

1.大多为多糖，少数为多肽或糖与蛋白复合物。

2.用特殊染色法可将荚膜染成与菌体不同的颜色。

3.荚膜一般在动物体内和营养丰富的培养基中才能形成。

4.荚膜具有抗原性，可有助鉴别细菌及作为分型的依据。

5.功能：

增强细菌的致病性。

具体表现为抗吞噬、抗有害物质的损伤、粘附作用。

（二）鞭毛（flagellum）

附着在菌体上的细长并呈波状弯曲的丝状物

1.是细菌的运动器官（鞭毛蛋白是一种弹性纤维蛋白）。

2.用特殊染色法染色。

3.具有特殊的抗原性（H抗原）。

4.鞭毛菌可分为4类：

周毛菌、丛毛菌、双毛菌和单毛菌

（三）菌毛（pilusorfimbria）

菌体表面的比鞭毛更细、更短而直的丝状物

1.电镜下可见。

2.化学成分为蛋白质，称菌毛蛋白。

菌毛蛋白有抗原性。

3.分类：

普通菌毛――数百根，细菌的粘附结构，与致病性有关；

性菌毛――1～4根，比普通菌毛长而粗，中空呈管状。

与细菌的接合传递有关（是由一种致育因子F质粒编码）。

（四）芽胞（spore）

某些细菌在一定的条件下，胞质脱水浓缩，在菌体内部形成一个圆形或卵圆形的小体。

该小体具多层致密的膜结构。

1.要用特殊染色法染色。

2.芽胞形成受遗传因素的控制和环境因素的影响，形成条件因菌种而异。

3.芽胞是细菌的休眠状态。

能保存细菌全部生命活动的物质。

4.芽胞的大小、形状和在菌体内的位置随菌种而异，对鉴别细菌有重要意义。

5.芽胞对热、干燥、辐射及消毒剂有很强的抵抗力（通透性低、含水量少、吡啶二羧酸）

6.高压蒸气灭菌是杀灭芽胞的最有效的方法。

（临床上将杀死芽胞作为消毒灭菌效果的判定指标）

四、细菌的理化性状与新陈代谢

大部分病原菌均属于寄生菌（从宿主体内的有机物中获得营养和能量的细菌）。

（一）细菌的理化性状

1.物理性状

（1）半透明体，细菌悬液呈浑浊状态

（2）体积微小，表面积大，有利于物质交换。

（3）细菌有带电现象，在中性或弱碱性环境中带负电荷。

（4）半透性

（5）细菌含有高浓度的营养物质和无机盐。

2.化学组成

多种化学成分包括水、无机盐类、蛋白质、糖类、脂质和核酸等。

水占细胞总重量的75%~90%。

还有碳、氢、氮、氧和少数的无机离子。

（二）细菌的新陈代谢和能量转换

1.细菌的能量代谢

发酵：

有机物为受氢体；

需氧呼吸：

无机物为受氢体；

厌氧呼吸：

2.细菌的分解代谢产物

简单介绍下列各分解代谢试验的原理及看实验结果图，如糖发酵试验、吲哚试验、甲基红试验、VP试验、枸橼酸盐利用试验、尿素酶试验、硫化氢试验。

3.细菌的合成代谢试验产物及其在医学上的意义

1）热原质（pyrogen）：

是细菌合成的一种注入人体或动物体内能引起发热反应的物质。

热原质耐高温，250℃高温干烤可破坏；吸附剂、特殊石棉滤板可除去，蒸馏效果最好。

2）毒素和侵袭性酶

毒素（toxin）：

内毒素（endotoxin）――脂类A，G-菌裂解后释放出来；外毒素（exotoxin）――G+菌和少数G-菌在代谢过程中代谢过程中分泌出有毒性作用的蛋白质。

侵袭性酶细菌产生的与致病性有关，对人体有损伤的酶。

3）色素：

有助于鉴别细菌。

水溶性色素――溶于水，培养基着色；脂溶性色素――不溶于水，培养基不着色，菌落着色

4）抗生素：

某些微生物代谢过程中产生的一类能抑制或杀死某些其它微生物的物质。

5）维生素

6）细菌素（bactercin）：

某些菌株产生的一类具有抗菌作用的蛋白质，只对有近缘关系的细菌有杀伤作用。

五、细菌的生长繁殖与培养

（一）生长繁殖的条件

必要条件是营养物质、能量和适宜的环境。

1.营养物质：

水分、无机盐类、蛋白胨（或氨基酸）和糖等。

对营养要求高的细菌还需要某些生长因子。

2.酸碱度：

pH7.0~7.6，个别细菌如霍乱弧菌在pH8.0~pH9.2中生长良好。

结核杆菌生长的最适pH为6.5~6.8。

3.温度：

最适温度随细菌的种类而不同。

嗜冷菌10~20ºC，嗜热菌50~60ºC，嗜温菌30~37ºC。

大多数病原菌生长的最适宜温度与人体的体温相同。

4.气体环境：

O2和CO2

根据细菌代谢时对氧气的需要与否分为

（1）专性需氧菌（obligateaerobe）：

需要分子氧作为受氢体

如结核杆菌、霍乱弧菌

（2）微需氧菌（microaerophilicbacerium）：

在低氧压（5%~6%）生长最好。

如空肠弯曲菌、幽门弯曲菌

（3）兼性厌氧菌（facultativeanaerobe）：

不论在有氧或无氧环境中都能生长

大多数病原菌都属此类。

（4）专性厌氧菌（obligateanaerobe）：

只能在无氧的环境中进行发酵。

5.渗透压：

一般培养基的盐浓度和渗透压对大多数细菌是安全的。

（二）生长方式与速度

1.生长方式：

二分裂法繁殖

大多数细菌的代时约20~30min，但结核杆菌代时18h。

2.生长曲线迟缓期、对数期、稳定期和衰退期。

（三）培养

人工培养要用培养基。

培养基是由适合细菌生长需要的各种营养物质配制，经灭菌后制成的。

分类、生长现象、培养方法及应用由实验课讲

六、细菌的分类和命名

种、菌种、菌属、菌株（标准菌株）

复习思考题

1.简述G+菌与G—菌细胞壁的化学组成中的共同点和不同点。

2.试述细菌细胞壁的功能。

3.简述细菌的特殊结构的种类、概念、特点或功能及临床意义。

4.细菌的合成代谢产物有哪些在医学上的意义

5.试述细菌的生长繁殖的条件和人工培养细菌的生长曲线的分期。

6.何谓L型细菌，其特点如何？

7.试解释中介体、热原质、质粒、细菌素、培养基、代时、菌落。

小结及学时分配：

1.细菌的大小与形态10分钟

2.细菌的基本结构和功能、细菌的特殊结构和功能60分钟

3.细菌的生长繁殖20分钟

4.细菌生化反应、细菌的代谢产物30分钟