第八章 细菌(1-3)

细菌L型的形态和染色性
细菌L型呈高度多形性，大小不一。着色不匀，无论其原为 革兰阳性或阴性菌，形成L型后大多染成革兰阴性。
蜡样芽胞杆菌L型的镜下形态（多形性）
细菌L型的培养特性和菌落形态
细菌L型生长缓慢，营养要求高，对渗透压敏感， 普通营养基上不能生长，培养时必须用高渗的 含血清的培养基。 形成三种类型的菌落。
调节细胞内自溶素(autolysin)的活力，防止细胞因自溶而死亡。
外膜(outer membrane):由脂多糖、磷脂和脂蛋白等组成。
周质空间
(periplasmic space, periplasm)
:进出细胞的 物质的重要中 转站和反应场 所. 脂蛋白(lipoprotein)：通过共价键使外膜层牢固地连接在 肽聚糖内壁层上。 外膜蛋白(outer membrane protein)：嵌合在LPS和 磷脂层外膜上，可对进入外膜层的物质进行选择。
铜绿假单胞菌 （绿脓杆菌）
炭疽病的病原菌 -----------炭疽杆菌
破伤风梭菌
3、螺旋状 弧菌
螺旋菌
螺旋体菌
特殊形态的细菌
正常形态
异常形态
物理、化学因子的刺激 培养时间过长 阻碍细胞正常发育 细胞衰老
营养缺乏
自身代谢产物积累过多
结核杆菌的正常形态
异 常 形 态
环 境 条 件 恢 复 正 常
呈结晶紫的颜色（紫色） 呈复染液的颜色（红色） 弱 敏感 强 强 不敏感 弱
对干燥
产芽孢
抗性强
有的可产生
抗性弱
不产生
细胞壁的功能：
（1）固定细胞外形和提高机械强度； （2）为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需； （3）渗透屏障，阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物质 （分子量大于800）进入细胞，保护细胞免受溶菌酶、 消化酶和青霉素等有害物质的损伤；
负染色
三、结构
基本结构
细胞壁 细胞膜（间体） 细胞质 核 质（质粒）
特殊结构
（一）荚膜(capsule) （二）鞭毛(flagella) （三）菌毛 (fimbria，pilus) （四）芽胞(spore)
细胞壁
G+和G-细胞壁共有成份——肽聚糖 G+和G-细胞壁的主要区别 细胞壁的主要功能 细胞壁缺损型细菌
膜蛋白约占细菌细胞膜的50%～70%，比任何一种生物膜都高， 而且种类也多。--------细胞膜是一个重要的代谢活动中心。
液态镶嵌模型(fluid mosaic model)
1972年Singer和Nicolson提出的细胞膜液态镶嵌模型
认为：膜是由球形蛋 白与磷脂按照二维排 列方式构成的流体镶 嵌式，流动的脂类双 分子层构成了膜的连 续体，而蛋白质象孤 岛一样无规则地漂流 在磷脂类的海洋当中。
细胞壁的基本骨架——肽聚糖（共有成分）
肽聚糖是由N—乙酰胞壁酸（NAM）和N—乙酰葡糖胺（NAG） (以ß-1,4糖苷键交替连接)以及短肽侧链（连接于NAM上）组成的亚单 位聚合而成的大分子聚合物。相连主链上的短肽侧链通过一条 肽桥、或直接相连，从而形成网状分子结构。
内消旋二氨基庚二酸(m-DAP) （只在原核微生物细胞壁上发现）
（4）细菌特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的 敏感性的物质基础；
溶菌酶对细胞壁的作用
◆可切断NAM和NAG之间 的—1，4糖苷键，引 起细菌裂解。
青霉素对细菌细胞壁的作用
Penicillium与转肽酶结合，而使该酶失活，抑制了短肽之 间的交联，使肽聚糖的合成中断（对G+菌，抑制侧链末端的丙氨 酸与五肽桥的连接），因此， Penicillium仅对正在生长着的细菌 ，且主要是对G+菌有效。
2、细胞膜的化学组成与结构模型： 疏水的非极性端 1）磷脂 亲水的极性端
2）具运输功能的整合蛋白（integral protein）或内嵌蛋白（intrinsic protein）
（2）膜蛋白
具有酶促作用的周边蛋白（peripheral protein）或膜外蛋白(extrinsic protein)
球状 杆状
0.5 ~ 1 mm （直径）
0.2~ 1 mm （直径） X 1~ 80 mm（长度）
螺旋状
0.3~ 1 mm （直径） X 1~ 50 mm（长度是菌 体两端点之间的距离，而非实际长度)
基本形态：1、球状
金黄色葡萄球菌
淋病奈瑟氏球菌
肺炎链球菌
2、杆状
枯草芽孢杆菌
地衣芽孢杆菌
结核杆菌的异常形态
二、形态鉴定
染料
中性溶液中细菌细胞带负电荷。 碱性染料（basic dye）— 其阳离子部分为发色基团，可与细 胞中带负电的组分结合。如Crystal violet（结晶紫）, Safranin（沙黄）, Methylene blue（美兰，亚甲基蓝 ）等。
细菌染色
活菌染色
正染色 普通染色 简单染色法 复杂染色法
H2S→S→SO4-2
功能： a.好氧硫细菌的能源 b.厌氧硫细菌的电子供体
肝糖、淀粉粒、脂肪滴
淀粉粒和肝糖:都是α-1,4或α-1,6糖苷键 的葡萄糖聚合物。这些贮藏物通常较均匀地 分布在细胞质内，颗粒较小。 若这类贮藏物大量存在时，用碘使对其染色， 肝糖粒能被碘液染成红色，淀粉粒被碘成蓝 色。 脂肪粒：脂肪粒的折光性较强，它可被脂溶 性染料染色；细胞生长旺盛时，脂肪粒增多， 细胞遭破坏后，脂肪粒可游离出来。
细胞质的主要成分为核糖体、贮藏物、多种酶类和中间代谢物、 质粒、各种营养物和大分子的单体等，少数细菌还有类囊体、 羧酶体、气泡或伴孢晶体等。
2）颗粒状内含物
颗粒状内含物
气泡
储藏物
羧酶体
碳源及能源
氮源类
磷源类
聚β －羟基丁酸 硫粒
藻青素
异染粒
糖原
聚-β-羟丁酸(poly-β-hydroxybutyrate, PHB)
间体（mesosome，或中体）：
细胞质膜内褶而形成的囊状构造， 其中充满着层状或管状的泡囊。 多见于革兰氏阳性细菌。 青霉素酶分泌、DNA复制、分配以及细胞分裂（参与隔膜形成）有关
“间体”仅是电镜制片时因脱水操作而引起的一种赝像
三）细胞质和内含物
1）概念：
细胞质（cytoplasm），又称原生质（protoplasm）是细胞 质膜包围的除核区外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。含 水量约80%。
PHB于1929年被发现，至今已发现60 属以上的细菌能合成并贮藏。 PHB不溶于水,易被脂溶性染料(如苏 丹黑)着色。 许多好氧菌和光合厌氧菌都含有PHB 。
它无毒、可塑、易降解， 被认为是生产医用塑料、 生物降解塑料的良好原料。
硫粒——是硫元素的贮藏体
形成：当环境中H2S含量高时，在体 内积累S；当H2S不足时,S氧化成硫酸 盐，以提供被菌细胞生命活动所需 能量：
3、细胞膜的生理功能：
①选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送；
②是维持细胞内正常渗透压的屏障；
③合成细胞壁和糖被的各种组分（肽聚糖、磷壁酸、LPS、 荚膜多糖等）的重要基地；
④膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系， 是细胞的产能场所；
⑤是鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位；
核质：由大型环状双链DNA纤丝不规则地 折叠或缠绕而构成的无核膜、核仁的区域。
细菌DNA： 长度：一般为：1—3mm 例：大肠杆菌的 DNA 长约 1mm。 生长迅速的细菌在核分裂之 后细胞往往来不及分裂 ,所以 细胞中常有 2 — 4 个核，而生 长缓慢的细菌细胞中一般只 有 1 — 2 个核，不在染色体复 制时期一般是单倍体。 功能：负载遗传信息。
异染粒(metachromatic granules)
颗粒大小为0.5～1.0μm，是无机偏磷酸的聚合物， 一般在含磷丰富的环境下形成。 功能是贮藏磷元素和能量，并可降低细胞的渗透压。
在暗视野显微镜下看到的 迂回螺菌(Spirillum volutans)
异染粒（迂回体） 藻青素（cyanophycin）—— 一种内源性氮源贮藏物，同时还兼有贮存能源的作用。 通常存在于蓝细菌中。
死菌染色 负染色 特殊染色 芽孢染色法 荚膜染色法 鞭毛染色法
抗酸染色
革兰氏染色
简单染色
制备涂片标本→染色 涂片 干燥 固定
水洗、吸干 镜检 染色1min
Figure 1 - A Gram stain of Gram + Staphylococcus cells.
Figure 2 - Gram stain of Gram - E. coli cells
G+菌肽聚糖单体
G-菌肽聚糖单体
没有特殊的肽桥，只形成较为疏稀 、机械强度较差的肽聚糖网套
G+菌肽聚糖
G-菌肽聚糖
肽聚糖的特点
为原核生物所特有(古细菌例外)
D-型氨基酸和DAP在真核细胞中未发现
革兰氏阳性细胞： 细胞壁厚、单层 、含 特有的磷壁酸
革兰氏阴性细胞： 细胞壁薄、多层 ，含 脂多糖、脂蛋白等外膜
细胞壁 强度 革兰阳性菌 较坚韧 革兰阴性菌 较疏松
厚度
肽聚糖层数 肽聚糖含量 磷壁酸 外膜 脂蛋白 脂多糖
20-80nm
可多达50层 占细胞壁干重50%-80% + — — —
10-15nm
1-2层 占细胞壁干重5%-20% — + + +
革兰阳性菌和革兰阴性菌一些特性的比较
项 目 革兰氏染色反应 对溶菌酶抗性 对青霉素抗性 碱性染料的抑菌作用 革兰阳性菌 革兰阴性菌
（二）细胞膜（cell membrane，CM）
1、概念：又称质膜（plasma membrane）、细胞质膜（ cytoplasmic membrane），是紧贴在细胞壁内侧、包围着细胞 质的一层柔软、脆弱、富有弹性的半透性薄膜，厚约7～8nm， 由磷脂（占20%～30%）和蛋白质（占50%～70%）组成。 观察分离方法： （1)质壁分离 (2)选择性染色 (3)电镜技术 (4)溶菌酶处理油煎蛋样菌落Fra bibliotek颗粒型菌落