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1、第1章 細(xì)菌的形態(tài)與結(jié)構(gòu)
教學(xué)要求
1.掌握細(xì)菌細(xì)胞壁的化學(xué)結(jié)構(gòu)、功能及革蘭陰性菌和陽(yáng)性菌細(xì)胞壁的區(qū)別。細(xì)菌特殊結(jié)構(gòu) (形態(tài)結(jié)構(gòu)、形成條件、功能及在實(shí)踐中的意義)。
2.熟悉細(xì)菌的基本形態(tài)、基本結(jié)構(gòu);L型細(xì)菌的概念及意義。革蘭染色的原理和方法。
3.了解細(xì)菌的分類。
重點(diǎn)和難點(diǎn):細(xì)菌細(xì)胞壁的化學(xué)結(jié)構(gòu)、功能及革蘭陰性菌和陽(yáng)性菌細(xì)胞壁的區(qū)別。
教學(xué)內(nèi)容
第一節(jié) 細(xì)菌的形態(tài)與結(jié)構(gòu)(size and construstion)
一、細(xì)菌的大小與形態(tài)
細(xì)菌的大小以微米(μm)為測(cè)量單位,需用普通光學(xué)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(fēng)芽孢桿菌、白喉?xiàng)U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(fēng)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(xì)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(duì)數(shù)生長(zhǎng)期形態(tài)比較典型,在環(huán)境條件不利或衰老時(shí)常出現(xiàn)多型性改變,此為衰退型(involution form)。
第二節(jié) 細(xì)菌的結(jié)構(gòu)
細(xì)菌的結(jié)構(gòu)分為以下兩類:
u 基本結(jié)構(gòu) 包括:細(xì)胞壁;細(xì)胞膜;細(xì)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(xì)菌細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)
1、
4、細(xì)胞壁(Cell Wall)
(細(xì)胞壁的化學(xué)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(xì)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(wú)
舉例:融菌酶和青霉素的殺菌機(jī)理
2) G+菌細(xì)胞壁特殊組分:
磷壁酸 壁磷壁酸----通過(guò)磷脂與肽聚糖上的胞壁酸共價(jià)結(jié)合。
膜磷壁酸---與細(xì)胞膜外層上的糖脂共價(jià)結(jié)合。
3)G-菌細(xì)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(wú)種屬特異性
特異多糖:種或群的特異性
G+菌和G-菌在細(xì)胞壁的異同點(diǎn):
結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成方面的不同,導(dǎo)致兩者在染色性、抗原性、致病性及對(duì)抗菌藥物的敏感性方面有很大差異。
G+菌和G-菌在細(xì)胞壁的比較
革蘭陽(yáng)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(qiáng)度
較堅(jiān)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(dá)50層
少,1~2層
肽聚糖含量
多,占細(xì)胞壁干重50%~80%
少,占細(xì)胞壁干重5%~20%
磷壁酸
+
-
外膜
-
+
周漿間隙
-
+
致病性
無(wú)內(nèi)毒素
有內(nèi)毒素
青霉素的作用
有效
無(wú)效
溶菌酶的作用
有效
無(wú)效
(2)細(xì)胞壁的功能:
u 維持細(xì)菌固有外形。
u 保護(hù)細(xì)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(xì)菌的抗原性和致病性。
(3)缺壁細(xì)菌--L型細(xì)菌(L-form of bacterium)
l 定義:細(xì)胞壁受損的細(xì)菌能夠生長(zhǎng)和分裂者稱為細(xì)菌細(xì)胞壁缺陷型或
7、L型
l 種類:
l 原生質(zhì)體(protoplast):革蘭氏陽(yáng)性菌細(xì)胞壁缺陷后,原生質(zhì)僅被一層細(xì)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(hù)
l 成因:溶菌酶,溶葡萄球菌素,青霉素,膽汁,抗體,補(bǔ)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(zhǎng)緩慢;油煎蛋樣菌落;
l 致病性:引起慢性感染;
2、細(xì)胞膜(Cell membrane)
磷脂
1、化學(xué)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(yùn)輸作用
n 生物合成作用
n 呼吸作用
n 參與細(xì)胞分裂
3. 細(xì)胞質(zhì)
化學(xué)組成:水、蛋白質(zhì)、脂類、核酸、少量糖及無(wú)機(jī)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(xì)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(xì)菌核質(zhì)決定和控制細(xì)菌的生物學(xué)性狀,致病性,免疫性,是細(xì)菌生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。
二、細(xì)菌的特殊結(jié)構(gòu)(Special structure)
1. 莢膜( Capsule)
(1)化學(xué)組成:是某些細(xì)菌細(xì)胞壁外周的粘液性物質(zhì),是細(xì)
9、菌重要的毒力因子。
(2)形成條件:與環(huán)境密切相關(guān)。營(yíng)養(yǎng)豐富條件。
(3)功能(function):保護(hù)細(xì)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(xué)組成:蛋白質(zhì),可用于細(xì)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(yùn)動(dòng),化學(xué)趨向性運(yùn)動(dòng)。
u 穿透作用,與致病性有關(guān)(霍亂弧菌)。
u 鑒定細(xì)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(xì)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(xì)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(xì)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(xì)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(dòng)物體外才形成。營(yíng)養(yǎng)缺乏時(shí)易形成。
l 芽孢的發(fā)芽---由于機(jī)械力、熱、pH改變等刺激作用,破壞其芽孢殼,并供給水分和營(yíng)養(yǎng),芽孢殼發(fā)芽,形成新的菌體。
結(jié)構(gòu):多層膜堅(jiān)實(shí)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(duì)理化因素有強(qiáng)大的抵抗力,醫(yī)療實(shí)踐中常以殺死芽孢作為消毒滅菌效果的指標(biāo)。
l 芽孢作為傳染源在自然界長(zhǎng)期存在,如破傷風(fēng)桿菌、炭疽桿菌等。
l 芽孢的大小位置形態(tài)隨細(xì)菌種類不同而異,因此可用于芽孢桿菌的鑒別。
l 細(xì)菌芽孢抵抗力強(qiáng)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(jìn)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(xì)菌的形態(tài),細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)和特殊結(jié)構(gòu)。細(xì)菌的基本形態(tài)包括球形、桿形和螺旋形三種,細(xì)菌的形態(tài)可隨環(huán)境不同而變化。細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)包括細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和核質(zhì),G+菌與G-菌的細(xì)胞壁在結(jié)構(gòu)、化學(xué)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(duì)某些藥物的敏感性等方面存在很大差異。細(xì)胞質(zhì)中含有許多與細(xì)菌生長(zhǎng)、代謝有關(guān)的結(jié)構(gòu)。核質(zhì)是細(xì)菌的遺傳物質(zhì)。本章主要掌握細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu);特殊結(jié)構(gòu)的功能及意義。
復(fù)習(xí)思考題
1.細(xì)菌的測(cè)量單位是什么?細(xì)菌有哪些基本形態(tài)?
2.試述細(xì)菌細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)。
3.試述革蘭陽(yáng)性菌和革蘭陰性菌細(xì)胞壁的主要區(qū)別。
4.什么是細(xì)菌L型?L型變異與醫(yī)學(xué)有何關(guān)系 ?
5.細(xì)菌有哪些特殊結(jié)構(gòu)?它們與醫(yī)學(xué)有何關(guān)系?
6.試述革蘭染色的步驟、結(jié)果及意義。