医学微生物学 细菌的形态和结构

细菌有广义和狭义两种范畴。狭义上的细菌专指数量最大、种类最多、具有典型代表性的细菌， 是本章讨论的对象。 它们形体微小，结构简单，具有细胞壁和原始核质，无核仁和核膜，除核糖体外无 其他细胞器。 了解细菌的形态和结构对研究细菌的生理活动、致病性和免疫性，鉴别细菌以及细菌性感染的诊 断和防治等有重要的理论和实际意义。

第一章细菌的形态和结构

• 第一节 细菌的大小和形态
  • 细菌的大小：μm，光学显微镜
  • 细菌的基本形态：球、杆、螺形
  • 细菌的多形性
    • 典型观察：适宜条件下，对数生长期
    • 细菌的衰老型或退化型：不良环境或老龄期，形状不一样的个体
    • 细菌的多形性：适宜环境，生长也不一致。如嗜血杆菌、根瘤菌和棒状杆菌。
  • 定义
    • ① 属于原核单细胞生物，有细胞壁，形体微小，结构简单； ② 无细胞核，有拟核，无核仁及核膜；除核糖体外，无其它细胞器； ③ 多数在自然界中营自养性生活，少数营严格寄生性。
• 第二节 细菌的基本结构
  • 细胞壁
    • 定义：位于细菌细胞最外层，无色透明、质地坚韧而有弹性的膜状结构
    • 特点：折光性强、对染料亲和力低
    • 革兰阳性＆阴性→ 细胞壁的化学组成和结构不同
      • 肽聚糖为二者共有。 阳性菌的肽聚糖由聚糖骨架、四肽侧链和五肽交联桥组成——为三维立体结构 阴性菌由聚糖骨架和四肽侧链组成——二维结构
      • 革兰阳性菌细胞壁：厚，大量肽聚糖、磷壁酸、多糖、蛋白质等
      • 磷壁酸： 革兰阳性菌特有成分、特异的表面抗原
        • 形成表面抗原决定簇的主要成分
        • 提高膜结合酶的能力——使细胞壁形成负电荷环境→利于吸附镁离子，维持酶活性
        • 保证革兰阳性致病菌与其宿主的黏连
        • 构成噬菌体的吸附位点
      • 革兰阴性菌细胞壁：薄，外膜、少量肽聚糖
      • 肽聚糖：少，短肽尾的三号肽上的L-Lys被其它二氨酸取代→网状结构→内壁层，仅1~2层，紧贴胞膜
      • 外膜： 革兰阴性菌特有 脂蛋白+脂多糖+脂质双层
        • 脂多糖（LPS 、内毒素) ： 脂质A （内毒素主要组分）{ 无种属特异性}+ 核心多糖 { 属特异性}+ 特意多糖 即O 抗原侧链{ 种、型特异性} 功能：
        • 吸附钙离子、镁离子等阳离子→提高膜结合酶的能力
        • 为噬菌体提供特异的吸附受体
        • 外膜蛋白（OMP)：外膜中镶嵌的多种蛋白质的统称
        • 微孔蛋白：外膜微孔→分子筛；与细菌黏附和特定物质摄取有关
        • 脂蛋白：使肽聚糖与外膜层牢固连接；噬菌体吸附的受体；参与营养物质的转运
    • 细胞壁的功能
      • 维持菌体固有的形态，保护细菌抵抗环境
      • 参与菌体内外的物质交换，维持离子平衡
      • 与致病性
      • 与耐药性有关
      • 与静电性有关
    • 细菌细胞壁缺陷型（细菌L型）
      • 定义：细菌细胞壁的肽聚糖结构受到理化或生物因素的直接破坏或抑制其合成，这种细胞壁受损的细菌在高渗环境下仍可存活，称为细菌细胞壁缺陷型
      • 高度多形性 需在高渗低琼脂含血清培养基中生长
  • 细胞膜
    • 功能
      • 进行细胞内外物质交换
      • 维持细胞内正常渗透压
      • 合成细胞壁、荚膜的各组分
      • 鞭毛着生点和提供其运动的能量
      • 许多酶类→参与细菌的氧化还原反应
    • 中介体：部分细胞膜内折、卷曲形成的一种囊状、管状或层状的结构→G+常见。
      • 与真核细胞线粒体相似，与呼吸、细胞分裂有关。
  • 细胞质
    • 细菌进行营养物代谢以及合成核酸和蛋白质的场所，含有各种酶系统及核糖体、质粒、包含物、气泡等内含物。
      • 核糖体：蛋白质+核酸，细菌合成多肽和蛋白质的场所；沉降系数—原核→70S(30S、50S),真核→80S（40S、60S)
      • 内含物：紫色硫磺菌→硫磺，磷酸盐颗粒，储藏颗粒
  • 核质
    • 质粒：游离在核体以外的小型环状DNA分子，可控制产生菌毛、毒素、耐药性和细菌素等遗传性状；可独立复制，并传给子代菌体；可与外来DNA重组。
• 第三节 细菌的特殊结构
  • 荚膜
    • 定义：某些细菌在一定营养条件下向胞外分泌的一层黏性物质，理化方法去除后不影响生命活动
    • 化学组成：大多为多糖，少数为多肽（炭疽芽孢杆菌、鼠疫耶尔森菌
    • 抗原性：K抗原，种和型特异性
    • 墨汁负染着色
    • 荚膜的功能
      • 抗吞噬作用→侵袭力和致病性
      • 黏附作用→引起感染的重要原因
      • 抗有害环境影响因素→保护
  • 鞭毛
    • 定义：菌体表面长有的一至十根细长并波状弯曲的丝状物
    • 成分：蛋白质，有收缩性，有抗原性（H抗原）
      • H抗原有型特异性→血清学鉴定
    • 分类： 单毛菌→霍乱弧菌； 双毛菌→空肠弯曲菌； 丛毛菌→铜绿假单胞菌； 周毛菌→伤寒沙门菌
      • 细菌是否产生鞭毛以及鞭毛的数目和排列方式有种特征→鉴定细菌
    • 功能：运动→趋利避害；致病性；抗原性
  • 菌毛
    • 定义：大多G+和少数G-，比鞭毛短的毛发状细丝
    • 特点：a.只能用电子显微镜看 b.与细菌运动无关； c.一种空心的蛋白质管，由菌毛素亚单位组成；d.有抗原性。
    • 分类： A.普通菌毛→细短多，黏附定居,毒力因子； B.性菌毛→粗长少，少数G-菌内，由质粒携带的致育基因（F因子）编码产生，又称F菌毛。（某些噬菌体吸附细菌细胞的受体）
  • 芽胞（spore）
    • 定义：某些细菌【G+】在一定环境下，在菌体内形成的圆形或卵圆形小体，是细菌的休眠形式。
    • 芽胞形成后即失去繁殖能力，内保存细菌的全部生命必需物质
    • 芽胞的形成
      • 其能力由基因决定，一般只能在动物体外形成
        • 芽胞大小、形状和位置因菌种而异→鉴定
      • 一个细菌仅产生一个芽胞→合适条件下形成一个菌体
    • 芽胞的抵抗力
      • 对热、干燥和消毒剂有抵抗力
      • 高压蒸汽灭菌可有效杀死芽胞
    • 研究芽胞的意义
      • 细菌分类、鉴别；指导菌种保藏；制定灭菌参数
• 第四节 细菌的形态和结构的观察方法
  • 常用显微镜
    • 光学、电子（不可看活体)、暗视野（运动）、荧光和相差等
  • 观察细菌的方法
    • 活体观察：压滴法、悬滴法和悬滴法
    • 染色观察
      • 死菌
        • 正染色
          • 简单染色法
          • 鉴别染色法：革兰、抗酸性、芽胞、姬姆萨
          • 涂片、干燥、固定；固定后用碱性染料结晶紫初染，再加碘液媒染，使之生成结晶紫-碘复合物。此时细菌均染成深紫色。然后 用95%乙醇脱色，有些细菌被脱色，有些不能。 最后用稀释复红或沙黄复染。
        • 负染色：荚膜染色法等
      • 活菌
        • 美蓝或TTC（氯化三苯基四氮唑）等