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1、第1章 細菌的形態(tài)與結(jié)構(gòu)
教學要求
1.掌握細菌細胞壁的化學結(jié)構(gòu)、功能及革蘭陰性菌和陽性菌細胞壁的區(qū)別。細菌特殊結(jié)構(gòu) (形態(tài)結(jié)構(gòu)、形成條件、功能及在實踐中的意義)。
2.熟悉細菌的基本形態(tài)、基本結(jié)構(gòu);L型細菌的概念及意義。革蘭染色的原理和方法。
3.了解細菌的分類。
重點和難點:細菌細胞壁的化學結(jié)構(gòu)、功能及革蘭陰性菌和陽性菌細胞壁的區(qū)別。
教學內(nèi)容
第一節(jié) 細菌的形態(tài)與結(jié)構(gòu)(size and construstion)
一、細菌的大小與形態(tài)
細菌的大小以微米(μm)為測量單位,需用普通光學顯微鏡油鏡才能觀察其形態(tài)。形態(tài)按其外形可分為:
(一)球菌(coccus)
2、
l 葡萄球菌(staphylococcus):例如:金黃色葡萄球菌
l 雙球菌(diplococcus):例如:腦膜炎雙球菌
l 鏈球菌(streptococcus):例如:乙型溶血性鏈球菌
l 四聯(lián)球菌(tetrads):例如:四聯(lián)加夫基菌
l 八疊球菌(sarcina):例如:藤黃八疊球菌
(二)桿菌(bacillus)
l 鏈桿菌(streptobacillus):炭疽芽孢桿菌
l 棒狀桿菌(corynebacterium):破傷風芽孢桿菌、白喉桿菌
l 球桿菌(coccobacillus):布魯氏菌
l 分枝桿菌(mycobacterium):結(jié)核分枝桿菌和麻風分枝
3、桿菌
(三)螺桿菌 (spiral bacterium)
弧菌(vibrio)霍亂弧菌
螺菌(spirillum):鼠咬熱螺菌
螺桿菌(helicobacterium):幽門螺桿菌
衰退型(involution form)—細菌的形態(tài)受環(huán)境因素(溫度、酸堿度、培養(yǎng)條件)影響很大,一般在對數(shù)生長期形態(tài)比較典型,在環(huán)境條件不利或衰老時常出現(xiàn)多型性改變,此為衰退型(involution form)。
第二節(jié) 細菌的結(jié)構(gòu)
細菌的結(jié)構(gòu)分為以下兩類:
u 基本結(jié)構(gòu) 包括:細胞壁;細胞膜;細胞質(zhì);核質(zhì)。
u 特殊結(jié)構(gòu) 包括:莢膜; 鞭毛;芽孢;菌毛 。
一、細菌細胞的基本結(jié)構(gòu)
1、
4、細胞壁(Cell Wall)
(細胞壁的化學組成
1)肽聚糖,又被稱為粘肽或胞壁肽
肽聚糖骨架: N-乙酰葡萄糖胺(G)
N-乙酰胞壁酸(M)交替間隔排列
注釋:由β-1,4糖苷鍵連接而成。各種細菌的聚糖骨架均相同。
四肽側(cè)鏈:L-丙氨酸,D-谷氨酸,L-賴氨酸,D-丙氨酸,其組成和連接方式隨菌不同而異
五肽交聯(lián)橋:甘氨酸,G+菌有,G-菌無
舉例:融菌酶和青霉素的殺菌機理
2) G+菌細胞壁特殊組分:
磷壁酸 壁磷壁酸----通過磷脂與肽聚糖上的胞壁酸共價結(jié)合。
膜磷壁酸---與細胞膜外層上的糖脂共價結(jié)合。
3)G-菌細胞壁特殊組分:
脂蛋白
5、
外膜 脂質(zhì)雙層 核心多糖:屬特異性
脂多糖 脂質(zhì)A:內(nèi)毒素的毒性部分,無種屬特異性
特異多糖:種或群的特異性
G+菌和G-菌在細胞壁的異同點:
結(jié)構(gòu)和化學組成方面的不同,導(dǎo)致兩者在染色性、抗原性、致病性及對抗菌藥物的敏感性方面有很大差異。
G+菌和G-菌在細胞壁的比較
革蘭陽性菌
革蘭陰性菌
主要結(jié)構(gòu)
肽聚糖,磷壁酸
外膜,肽聚糖
強度
較堅韌
較疏松
厚度
厚,20~80nm
薄,10~15nm
肽聚糖結(jié)構(gòu)
三維立體(聚糖骨架、四肽側(cè)鏈、五肽交聯(lián)橋)
二維網(wǎng)狀(聚糖骨架、四
6、肽側(cè)鏈)
肽聚糖層數(shù)
可多達50層
少,1~2層
肽聚糖含量
多,占細胞壁干重50%~80%
少,占細胞壁干重5%~20%
磷壁酸
+
-
外膜
-
+
周漿間隙
-
+
致病性
無內(nèi)毒素
有內(nèi)毒素
青霉素的作用
有效
無效
溶菌酶的作用
有效
無效
(2)細胞壁的功能:
u 維持細菌固有外形。
u 保護細菌抵抗胞外低滲的破壞作用。
u 參與菌體內(nèi)外的物質(zhì)交換。
u 決定細菌的抗原性和致病性。
(3)缺壁細菌--L型細菌(L-form of bacterium)
l 定義:細胞壁受損的細菌能夠生長和分裂者稱為細菌細胞壁缺陷型或
7、L型
l 種類:
l 原生質(zhì)體(protoplast):革蘭氏陽性菌細胞壁缺陷后,原生質(zhì)僅被一層細胞膜包住
l 原生質(zhì)球(spheroplast):革蘭氏陰性菌肽聚糖層受損后尚有外膜保護
l 成因:溶菌酶,溶葡萄球菌素,青霉素,膽汁,抗體,補體等。
l 形態(tài):大小不一,高度多形性。革蘭氏染色陰性。
l 培養(yǎng):高滲、低瓊脂、10%-20%血清、3%-5%NaCl、 10%-20%蔗糖;生長緩慢;油煎蛋樣菌落;
l 致病性:引起慢性感染;
2、細胞膜(Cell membrane)
磷脂
1、化學組成與結(jié)構(gòu): 蛋白質(zhì)
載體蛋白或其他功能蛋白。
2、功能:
n 物質(zhì)的
8、滲透和運輸作用
n 生物合成作用
n 呼吸作用
n 參與細胞分裂
3. 細胞質(zhì)
化學組成:水、蛋白質(zhì)、脂類、核酸、少量糖及無機鹽。
包含結(jié)構(gòu):
l 核糖體
l 質(zhì)粒Plasmid
l 胞質(zhì)顆粒
4. 核質(zhì)
細菌核質(zhì)染色體為單倍體,由單一密閉環(huán)狀DNA分子反復(fù)回旋卷曲盤繞而組成的松散網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),此外還有少量RNA和proteins。
細菌核質(zhì)決定和控制細菌的生物學性狀,致病性,免疫性,是細菌生命活動的基礎(chǔ)。
二、細菌的特殊結(jié)構(gòu)(Special structure)
1. 莢膜( Capsule)
(1)化學組成:是某些細菌細胞壁外周的粘液性物質(zhì),是細
9、菌重要的毒力因子。
(2)形成條件:與環(huán)境密切相關(guān)。營養(yǎng)豐富條件。
(3)功能(function):保護細菌抵抗干燥環(huán)境、抗吞噬作用、黏附作用、抗有害物質(zhì)損傷作用
2.鞭毛(Flagellum)
l 化學組成:蛋白質(zhì),可用于細菌的鑒定和分型
l 結(jié)構(gòu):基礎(chǔ)小體、鉤狀體、絲狀體
l 功能(function)
u 定向運動,化學趨向性運動。
u 穿透作用,與致病性有關(guān)(霍亂弧菌)。
u 鑒定細菌。
3 菌毛(pilus/fimbriae)
(1)性質(zhì):由菌毛蛋白組成,有抗原性,其編碼基因位于細菌染色體或質(zhì)粒上,菌毛需用電鏡觀察。
(2)種類及功能:
l 普通菌毛:
10、與細菌的致病性有關(guān)。
l 性菌毛(sex pilus):與遺傳物質(zhì)的接合傳遞有關(guān),也是某些噬菌體吸附于菌細胞的受體。
4 芽孢(spore)
l 形成與發(fā)芽(forming and buding)
l 芽孢的形成---細菌形成芽孢的能力是由菌體內(nèi)的芽孢基因決定的。芽孢一般只在動物體外才形成。營養(yǎng)缺乏時易形成。
l 芽孢的發(fā)芽---由于機械力、熱、pH改變等刺激作用,破壞其芽孢殼,并供給水分和營養(yǎng),芽孢殼發(fā)芽,形成新的菌體。
結(jié)構(gòu):多層膜堅實球體:內(nèi)膜、芽孢壁、皮質(zhì)、外膜、芽孢殼、和芽孢外衣
l 功能(function)
l 芽孢為多層膜結(jié)構(gòu),提高了芽孢中各種酶的熱穩(wěn)定性,因
11、而對理化因素有強大的抵抗力,醫(yī)療實踐中常以殺死芽孢作為消毒滅菌效果的指標。
l 芽孢作為傳染源在自然界長期存在,如破傷風桿菌、炭疽桿菌等。
l 芽孢的大小位置形態(tài)隨細菌種類不同而異,因此可用于芽孢桿菌的鑒別。
l 細菌芽孢抵抗力強的原因:
l 芽孢含水量少,蛋白質(zhì)受熱后不易變性。
l 芽孢具有多層致密的厚膜,理化因素不易進入。
l 芽孢的核心和皮質(zhì)中含有吡啶二羧酸,DAP與Ca 2+結(jié)合生成的鹽能提高芽孢中各酶的熱穩(wěn)定性。
課后小結(jié):
本節(jié)主要介紹了細菌的形態(tài),細菌的基本結(jié)構(gòu)和特殊結(jié)構(gòu)。細菌的基本形態(tài)包括球形、桿形和螺旋形三種,細菌的形態(tài)可隨環(huán)境不同而變化。細菌的基本結(jié)構(gòu)包括細胞壁、細胞膜、細胞質(zhì)和核質(zhì),G+菌與G-菌的細胞壁在結(jié)構(gòu)、化學組成上是不同的,這也決定了它們的染色性、抗原性、毒性以及對某些藥物的敏感性等方面存在很大差異。細胞質(zhì)中含有許多與細菌生長、代謝有關(guān)的結(jié)構(gòu)。核質(zhì)是細菌的遺傳物質(zhì)。本章主要掌握細菌的基本結(jié)構(gòu);特殊結(jié)構(gòu)的功能及意義。
復(fù)習思考題
1.細菌的測量單位是什么?細菌有哪些基本形態(tài)?
2.試述細菌細胞壁的結(jié)構(gòu)。
3.試述革蘭陽性菌和革蘭陰性菌細胞壁的主要區(qū)別。
4.什么是細菌L型?L型變異與醫(yī)學有何關(guān)系 ?
5.細菌有哪些特殊結(jié)構(gòu)?它們與醫(yī)學有何關(guān)系?
6.試述革蘭染色的步驟、結(jié)果及意義。