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1、,1,细菌的形态与结构 Bacteria Morphology and Structure 彭宜红 博士/教授 北京大学医学部病原生物学系,重 点 与 难 点,掌握细菌基本形态、大小的测量单位。 掌握细菌细胞壁化学组成及功能；革兰阳性（G+）细菌与革兰阴性（G-）细菌细胞壁 主要区别；青霉素、溶菌酶的杀菌机制。掌握细菌细胞壁缺陷型（ L型细菌）细菌的定义及生物学特性（培养特性和对抗生素敏感性），掌握脂多糖（LPS）的化学组成及其生物学作用。 掌握细菌核糖体分子特征；红霉素及链霉素的杀菌机理。,重 点 与 难 点,掌握质粒、异染颗粒的概念与意义。 掌握细菌特殊结构, 如鞭毛、菌毛、荚膜、芽孢的定
2、义、化学组成及其功能，熟悉有芽孢的主要病原菌。 了解普通光学显微镜的结构和原理,掌握油镜头的使用方法。 掌握革兰氏染色法和抗酸染色法的原理、材料、步骤、结果判断及意义。,第一节 细菌的大小与形态 （The size and shape of bacteria),属于原核单细胞生物，有细胞壁,形体微小，结构简单。 无成形的细胞核，无核仁及核膜，除核蛋白体外，无其他细胞器。 多数在自然界中自由生活，少数营严格寄生生活。,细菌的定义,细菌大小的测量单位：微米(micrometer, m),葡萄球菌(staphylococcus),6,依据形态而命名 (Bacteria are Named by Sh
3、ape),Three basic types,球菌,杆菌,螺旋菌,依据形态而命名 (Bacteria are Named by Shape),双球菌 (A),7,葡萄球菌 (C),链球菌 (B),依据形态而命名 (Bacteria are Named by Shape),杆菌 (D) 螺形菌 弧菌 (E) 螺菌 (F),8,第二节 细菌的结构 (Bacterial structure),基本结构：细胞壁、细胞膜、细胞质、核质。 Basic Structure：Cell Wall, Cell Membrane, Cytoplasm, and Nucleoid 特殊结构：荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞 S
4、pecific Structure：Capsules, Flagella, Fimbriae or pili , Spores,9,10,保护细菌和维持菌体形态 物质交换 与致病性有关 与耐药性有关 与静电性有关,（一）细胞壁 (cell wall),定义：包绕在细胞膜外的一层坚韧结构，成分 因不同细菌而异。,主要功能及相关医学意义,11,聚糖支架：N-乙酰胞壁酸、N-乙酰葡糖氨组成 四肽侧链：与聚糖支架上的胞壁酸分子连接 五肽交联桥：连接两个相邻的四肽侧链,1. 肽聚糖 (peptidoglycan),12,G+和G-菌肽聚糖结构比较,G- : 肽聚糖 12层，无五肽交链桥,G+: 肽聚糖含
5、量丰富，层厚，1550层，四肽侧链与五肽交联桥相连，形成三维立体结构,13,G+细胞壁的其他成分,磷壁酸（teichoic acid）：壁磷壁酸（wall teichoic acid） 膜磷壁酸(membrane teichoic acid, 黏附素) 蛋白质:表面特殊蛋白质(如A族链球菌M蛋白；金葡菌A蛋白),G-细胞壁的其他成分：脂蛋白、磷脂和脂多糖，总称为外膜。,G-细胞壁的主要成分,革兰阳性菌与阴性菌细胞壁结构比较,细菌细胞壁缺陷型（L-型） (cell wall-deficient bacteria),L-型细菌 细菌细胞壁的肽聚糖结构受到破坏或合成被抑制，但在高渗环境下仍可存活者
6、失去肽聚糖或脂多糖 受到理化或生物因素作用产生 高度多形性,L-型细菌,16,位于细胞壁内侧，化学组成为脂质双层 参与细胞内外的物质交换 膜上有多种酶，参与生物合成 参与细胞的呼吸过程 形成中介体,（二） 细胞膜 (cell membrane) (革兰阴性菌的细胞膜也称为内膜),17,核蛋白体：由50S和30S两个亚基组成。,（三）细胞质 (cytoplasm),50S,30S,红霉素,mRNA,蛋白质合成中断,红霉素杀菌机理：与50S亚基结合，干扰细菌蛋白质的合成。,18,作用机制 溶菌酶：切断聚糖支架的-1,4糖苷键，抑制细菌细胞壁的合成。 青霉素：切断四肽侧链与五肽交联桥之间的连接，抑制
7、细菌细胞壁的合成。 红霉素：与细菌核糖体大亚基结合，阻断细菌蛋白质的合成。 链霉素：与细菌核糖体的小亚基结合，阻断细菌蛋白质的合成。,质粒 (plasmid),染色体外的遗传物质，由闭合的环状双股DNA组成 控制细菌某些特定的遗传性状，非细菌生命活动所必需。 医学上重要的质粒 F质粒： 制造性菌毛 R质粒： 决定细菌耐药性的形成 Vi质粒： 参与细菌毒力 Col 质粒：决定大肠杆菌能否产生大肠菌素,19,20,胞质颗粒 (inclusion),胞质颗粒：由细菌储存的营养物质(多糖、脂类、磷酸盐等）堆积而成。 异染颗粒(metachromatic granules)：胞质颗粒的一种，嗜碱性强，美
8、蓝染色时呈蓝紫色，常见于白喉棒状杆菌，有助于鉴定。,（四）核质 （拟核）(nucleoid),是细菌的遗传物质，亦称细菌染色体。 大多数细菌为单一的闭合环状双股DNA分子，少有细菌为线性或有多个DNA分子。 控制细菌各种遗传性状。,21,22,荚膜 capsule 鞭毛 单数flagellum, 复数flagella 菌毛 单数fimbria, or pilus ,复数fimbriae, or pili 芽胞 spore,二、细菌的特殊结构 (special construction of bacterium),荚膜 (capsule),荚膜：包绕在细胞壁外的一层黏液性物质。 功能: 抵抗吞噬
9、细胞的吞噬和消化 抵抗体液因子的杀菌作用 必要时提供细菌代谢时所需的水分 化学组成：多糖、少数为多肽(如炭疽杆菌),肺炎球菌及其荚膜形态,鞭毛 (flagellum),鞭毛：附着在菌体上的细长呈波状弯曲的丝状物 功能：与细菌的运动有关 化学组成：主要成分是蛋白质 类型：单毛菌、丛毛菌、周毛菌,单毛菌,丛毛菌,周毛菌,菌毛 (fimbria/pilus),菌毛：菌体表面纤细的蛋白质丝状物, 包括普通菌毛和性菌毛 普通菌毛 单数fimbria，复数fimbriae：遍布菌体全身，具有黏附细胞的能力 性菌毛单数pilus,复数pili：14根，细菌通过性菌毛相互间传递遗传物质,25,性菌毛及细菌的接
10、合,普通菌毛,芽胞 (spore),定义：某些细菌在一定环境中，在体内形成的圆形或卵圆形小体，即芽胞，其功能是增强细菌抵御外界不良环境，能保存细菌全部生命所必需的物质。 芽胞的特性及医学意义：灭菌时，以杀死芽胞作为灭菌的指标。,26,芽胞,菌体,细菌芽胞,小结： 细菌特殊结构的功能及其医学意义,细菌特殊结构的功能和医学意义,29,普通光学显微镜 (light microscope) 电子显微镜 (electron microscope) 暗视野显微镜 (darkfield microscope) 相差显微镜 (phase contrast microscope) 荧光显微镜 (fluoresc
11、ence microscope) 共聚焦显微镜 (confocal microscope) 染色法 (staining)： 革兰染色法( Gram Stain) 抗酸染色法(Acid Fast Stain),第三节 细菌形态检查法 (morphological examination),30,GRAM STAINING ：Hans Christian Gram, a Danish histologist, developed in 1884. 初染和媒染：Stain with crystal violet (purple) and iodine 脱色：Destain with alcohol
12、复染：Counterstain with safranin (red),革兰染色( GRAM STAINING),G-菌,G+菌,革兰染色的意义 (significance of Gram staining),将细菌区分为革兰阳性、革兰阴性两大类，有助于细菌的鉴别诊断。 选择药物: 革兰阳性菌与革兰阴性菌对各种抗生素的敏感性不同。 研究细菌的致病性：一般革兰阳性菌外毒素致病，革兰阴性菌内（外）毒素致病。,31,抗酸细菌 (Acid Fast Bacteria),分枝杆菌属 ：结核分枝杆菌/麻风分枝杆菌 Mycobacterium (tuberculosis and leprae) 革兰染色阳性
13、，因为细胞壁中含有大量脂质 The lipid prevents stain from being washed out with acid Walls also contain murein, polysaccharide and lipids 通过抗酸染色识别 Distinguished by the acid fast stain,32,抗酸染色 (Acid Fast Stain),初染：石炭酸复红初染，加热避免沸腾 脱色：3%盐酸酒精脱色 复染：美蓝复染,33,复 习 思 考 题,列表说明革兰阳性菌和革兰阴性菌细胞壁主要不同点。 简述细菌的基本结构和特殊结构。 细胞壁的主要功能及相关的
14、医学意义。 简述L型细菌的主要生物学特性及与其致病性的关系。 细菌革兰染色的主要用途或意义。,中英文关键词,细菌（bacterium） 球菌（coccus） 螺形菌（spiral bacterium） 弧菌（vibrio) 螺菌（spirillum) 细胞壁（cell wall） 肽聚糖（peptidoglycan） 磷壁酸（teichoic acid） 膜磷壁酸（membrane teichoic acid, LTA） 脂磷壁酸（lipoteichoic acid，LTA） 脂多糖（lipopolysaccharide，LPS） 内毒素（endotoxin）,细菌L型（bacterial L
15、 form） 质粒（plasmid） 拟核（nucleoid） 荚膜（capsule） 鞭毛（flagellum） 菌毛（pilus或fimbriae） 性菌毛（sex pilus） 芽胞 (spore） 光学显微镜（light microscope） 电子显微镜（electron microscope） 革兰染色法（Gram stain） 抗酸染色（Acid Fast Stain）,课外阅读资料,1 Jawed, Melnick, & Adelbergs Medical Microbiology, 25th Edition, McGraw-Hill, June 2010 2 Lansing
16、M.Prescott, Microbiology 6th Edition, McGraw -Hill Higher Education Press, 2008 3 David White , The physiology and biochemistry of prokaryotes, 3rd Edition, Oxford Press, 2007 4 Jha, J.K., et al., Chromosome dynamics in multichromosome bacteria. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Gene Regulatory Mechanisms, 2012. 1819(7): p. 826-829. 5 Lod, T., For Quite a Few Chromosomes More: The Origin of Eukaryote. Journal of Molecular Biology, 2012. 423(2): p. 135-142.,