《动物微生物与免疫学》课程教学资源（讲稿）第一章 细菌的形态与结构

兽医微生物与免疫学Veterinary Microbiology and Immunology绪论一微生物与微生物学1.微生物(microorganism)：非分类学上名词，来自法语“Microbe”一词。是由大量的，极其多样的，用肉眼难于看到，必须借助光学显微镜或电子显微镜才能看清的微小生物类群的总称。请学生思考微生物在生物界中的地位。涉及生物分界的历史和基本知识。http://zhidao.baidu.com/question/18994924.html。最新说法：古菌域(Archaea)，细菌域(Bacteria)，真核生物域(Eukarya)引子：微生物作为生物就具有生物的最基本特征：（一）具有共同的物质基础和结构基础。物质基础：蛋白质和核酸结构基础：除病毒外具细胞结构（二）都有新陈代谢。生物体与外界环境之间要发生物质和能量交换。（三）都有应激性。（四）都有生长、发育和生殖（五）都有遗传和变异的特性（六都能适应和影响一定的环境（如：地衣）。2.微生物的生物学特性：个体微小（0.1mm以下），结构简单，繁殖迅速，代谢活力强（代谢旺盛），种类繁多，分布广泛，适应性强，易变异。个体微小，比表面积大。大小以um计，但比表面积（表面积/体积）大，必然有一个巨大的营养吸收，代谢废物排泄和环境信息接受面。举例：乳酸杆菌：120，000鸡蛋：1.5代谢强：单位体积表面积大，可和环境迅速进行物质交换，吸收营养排泄废物，有最大的代谢速率，比高等生物大几千（万）倍。吸收多、转化快。这一特性为高速生长繁殖和产生大量代谢物提供了充分的物质基础。高速繁殖产生大量的代谢产物---活的化工厂。举例：重量相同下：乳酸菌：1小时可分解其体重1000至10000倍乳糖。人：2.5×105小时消耗自身体重1000倍乳糖。繁殖快：如大肠杆菌20min可分裂1次，理论上可无限繁殖，实际上指数分裂速度只能维持数小时，液体培养基细菌浓度一般仅达到108~10CFU/ml。发酵工业具有重要的实践意义。生产效率高，发酵周期短。也使科学研究周期缩短，经费减少，效率提高，对致病菌来说带来麻烦。这一特性可在短时间内把大量基质转化为有用产品，缩短科研周期。1

1 兽医微生物与免疫学 Veterinary Microbiology and Immunology 绪 论 一 微生物与微生物学 1．微生物(microorganism)： 非分类学上名词，来自法语“Microbe”一词。 是由大量的，极其多样的，用肉眼难于看到，必须借助光学显微镜或电子显 微镜才能看清的微小生物类群的总称。 请学生思考微生物在生物界中的地位。涉及生物分界的历史和基本知识。 http://zhidao.baidu.com/question/18994924.html。最新说法：古菌域(Archaea) ， 细菌域(Bacteria) ， 真核生物域(Eukarya) 引子：微生物作为生物就具有生物的最基本特征：（一）具有共同的物质基础和结构基础。 物质基础：蛋白质和核酸 结构基础：除病毒外具细胞结构（二）都有新陈代谢。生物体与外界环境之间 要发生物质和能量交换。（三）都有应激性。（四）都有生长、发育和生殖（五）都有遗传和变异的特性（六） 都能适应和影响一定的环境（如：地衣）。 2．微生物的生物学特性：个体微小（0.1mm 以下），结构简单，繁殖迅速，代谢 活力强（代谢旺盛），种类繁多，分布广泛，适应性强，易变异。 个体微小，比表面积大。大小以 um 计，但比表面积（表面积/体积）大，必然有 一个巨大的营养吸收，代谢废物排泄和环境信息接受面。 举例 ：乳酸杆菌：120，000 鸡蛋：1.5 代谢强：单位体积表面积大，可和环境迅速进行物质交换，吸收营养排泄废物， 有最大的代谢速率，比高等生物大几千（万）倍。吸收多、转化快 。这一特性 为高速生长繁殖和产生大量代谢物提供了充分的物质基础。高速繁殖产生大量的 代谢产物-活的化工厂。 举例：重量相同下：乳酸菌：1 小时可分解其体 重 1000 至 10000 倍乳糖。 人：2.5×105 小时消耗自身体重 1000 倍乳糖。 繁殖快：如大肠杆菌 20min 可分裂 1 次，理论上可无限繁殖，实际上指数分裂速 度只能维持数小时，液体培养基细菌浓度一般仅达到 108~109CFU/ml。发酵工业 具有重要的实践意义。生产效率高，发酵周期短。也使科学研究周期缩短，经费 减少，效率提高，对致病菌来说带来麻烦。这一特性可在短时间内把大量基质转 化为有用产品，缩短科研周期

也有不利一面，如疾病、粮食霉变。种类繁多，分布广泛：10万种，营不同的生活方式。土壤、水域、大气，极端环境：高山、深海、冰川、沙漠、火山-以及人和动物体内外---资源极其丰富，目前为止仅开发利用了已发现微生物种类的1%。适应性强，易变异：单细胞、数量大、繁殖快，与外界直接接触，为了适应复杂的环境，产生变异后代，如形态、代谢途径、生理类型和代谢产物的质或量。菌种选育工业生产.-提高产品质量，制备弱毒苗和无毒苗-预防疾病菌种保存：致病性和优良特性退化。Ames试验：以鼠伤寒沙门氏菌为指示菌，应用于致癌物的筛选。3.微生物的种类按结构和组成分为三型8大类（3菌4体1病毒）1）非细胞型微生物最小的一类微生物。无典型的细胞结构，无产生能量的酶系统，只能在活细胞内生长增殖。核酸类型为DNA或RNA，两者不同时存在。如病毒。2）原核细胞型微生物仅有原始核体，原始核呈环状裸DNA团块结构，无核膜的包围，细胞器不完善，只有核糖体。DNA和RNA同时存在。大小为微米级。如细菌、支原体、衣原体、立克次氏体、螺旋体和放线菌等。3）真核细胞型微生物细胞核分化程度高，有核膜与核仁的分化，细胞器完整。如真菌。4．微生物学（microbiology）是生命科学的一个重要分支，是研究微生物的形态、生理、遗传变异、生态分布、分类以及与人类、动物、植物等相互关系的一门科学。广义的微生物还包括免疫学。二微生物学发展史经验时期：只是在利用发酵、酿造等，但未发现微生物的存在。三个阶段：第—阶段——形态学时期1683-1861航海——望远镜，1683年吕文虎克——Anthonyvan2

2 也有不利一面，如疾病、粮食霉变。 种类繁多，分布广泛：10 万种，营不同的生活方式。土壤、水域、大气，极端 环境：高山、深海、冰川、沙漠、火山-以及人和动物体内外-资源极其丰 富，目前为止仅开发利用了已发现微生物种类的 1%。 适应性强，易变异：单细胞、数量大、繁殖快，与外界直接接触，为了适应复杂 的环境，产生变异后代，如形态、代谢途径、生理类型和代谢产物的质或量。 菌种选育：工业生产-提高产品质量，制备弱毒苗和无毒苗-预防疾病 菌种保存：致病性和优良特性退化。 Ames 试验：以鼠伤寒沙门氏菌为指示菌，应用于致癌物的筛选。 3．微生物的种类 按结构和组成分为三型 8 大类（3 菌 4 体 1 病毒）： 1）非细胞型微生物 最小的一类微生物。无典型的细胞结构，无产生能量的酶系统，只能在活 细胞内生长增殖。核酸类型为 DNA 或 RNA，两者不同时存在。如病毒。 2）原核细胞型微生物 仅有原始核体，原始核呈环状裸 DNA 团块结构，无核膜的包围，细胞器 不完善，只有核糖体。DNA 和 RNA 同时存在。大小为微米级。如细菌、支原体、 衣原体、立克次氏体、螺旋体和放线菌等。 3）真核细胞型微生物 细胞核分化程度高，有核膜与核仁的分化，细胞器完整。如真菌。 4．微生物学 （microbiology）是生命科学的一个重要分支，是研究微生物的形 态、生理、遗传变异、生态分布、分类以及与人类、动物、植物等相互关系的一 门科学。广义的微生物还包括免疫学。 二 微生物学发展史 经验时期：只是在利用发酵、酿造等，但未发现微生物的存在。 三个阶段： 第一阶段——形态学时期 1683-1861 航海——望远镜，1683 年吕文虎克——Anthony van

Leewenhoek（荷兰，1632-1723）1675-1676年利用自制单式显微镜（放大约260倍，可分辨直径约1um物体（插入图片）。发现在水、泥巴、唾液、肠道内容物中有大量的微生物。正确地描述了微生物有球形、杆状、螺旋样等，为微生物的存在提供了有力的证据。《安东列文虎克所发现的自然界的秘密》自然发生论（即无生源论）：将近200年，上古时期人们根据现象做出了生命是自然而然的发生的结论。代表思想有"腐肉生”等。到1861年Pasteur（39岁）曲颈瓶实验证实自然发生论的荒谬。第二阶段一一生理学及免疫学奠基时期1861-1920开创了寻找病原微生物的黄金时期"，并从形态描述到生理学研究的新水平。LouisPasteur（1822-1895）及RobertKoch是两位具有时代意义的科学家。LouisPasteur：（插图）1、实验证明有机物的发酵与腐败是由特殊的微生物引起的：（曲颈瓶实验插图）2、传染病也是有特殊的微生物引起的；3、将病原菌减毒，可使其转变成疫苗（鸡霍乱、牛羊炭疽、狂犬病及白喉病疫苗)；4、为防止酒类发酵成醋创用的加温处理法就是至今沿用于酒类和乳类的巴氏消毒法；5、在巴氏德的影响下，英国外科医师JosephLister(1827-1912)创用石炭酸喷洒手术室和煮沸手术用具，以防止外科手术后继发感染，为防腐、消毒及无菌操作打下基础。RobertKoch：（插图）1905年他的肺结核菌研究工作获诺贝尔奖。建立了研究微生物的一系列重要方法，包括：1、微生物纯种的分离培养，创用了固体培养基--琼脂平板培养技术（1882）；2、分离到多种病原菌，如炭疽芽胞杆菌（1877）、结核分枝杆菌（1882）、链球菌（1882）、霍乱弧菌（1883）等。19世纪最后20年大多数传染病的病原体由他和在他的带动下发现并分离培养成功。3、创立了许多显微镜技术，如细菌鞭毛染色法、悬滴培养法和显微摄影技术等4、提出科赫法则（Koch'spostulates）科赫根据其对炭疽的研究，于1884年提出著名的科赫法则（插图）。先讲图，再讲文字，同时让学生考虑古典Koch原则的不足之处，需要完善的地方。认为：3

3 Leewenhoek（荷兰，1632-1723）1675-1676 年利用自制单式显微镜（放大约 260 倍，可分辨直径约 1um 物 体（插入图片）。发现在水、泥巴、唾液、肠道内容物中有大量的微生物。正确地描述了微生物有球形、杆 状、螺旋样等，为微生物的存在提供了有力的证据。《安东列文虎克所发现的自然界的秘密》 自然发生论（即无生源论）：将近 200 年，上古时期人们根据现象做出了生命是自然而然的发生的结论。 代表思想有“腐肉生蛆”等。到 1861 年 Pasteur（39 岁）曲颈瓶实验证实自然发生论的荒谬。 第二阶段——生理学及免疫学奠基时期 1861-1920 开创了寻找病原微生物 的“黄金时期”，并从形态描述到生理学研究的新水平。Louis Pasteur (1822-1895) 及 Robert Koch 是两位具有时代意义的科学家。 Louis Pasteur ：（插图） 1、实验证明有机物的发酵与腐败是由特殊的微生物引起的；（曲颈瓶实验插图） 2、传染病也是有特殊的微生物引起的； 3、将病原菌减毒，可使其转变成疫苗（鸡霍乱、牛羊炭疽、狂犬病及白喉 病疫苗）； 4、为防止酒类发酵成醋创用的加温处理法就是至今沿用于酒类和乳类的巴 氏消毒法； 5、在巴氏德的影响下，英国外科医师 Joseph Lister(1827-1912)创用石炭酸 喷洒手术室和煮沸手术用具，以防止外科手术后继发感染，为防腐、消毒及无菌 操作打下基础。 Robert Koch：（插图） 1905 年他的肺结核菌研究工作获诺贝尔奖。 建立了研究微生物的一系列重要方法，包括： 1、微生物纯种的分离培养，创用了固体培养基-琼脂平板培养技术（1882）； 2、分离到多种病原菌，如炭疽芽胞杆菌（1877）、结核分枝杆菌（1882）、 链球菌（1882）、霍乱弧菌（1883）等。19 世纪最后 20 年大多数传染病的病原 体由他和在他的带动下发现并分离培养成功。 3、创立了许多显微镜技术，如细菌鞭毛染色法、悬滴培养法和显微摄影 技术等 4、提出科赫法则（Koch’s postulates） 科赫根据其对炭疽的研究，于 1884 年提出著名的科赫法则（插图）。先讲图，再讲文字，同时让学生考虑古典 Koch 原则的不足之处，需要完善的地方。认为：

(1)特定的病原菌应在同一种疾病中能够观察到，在健康者中不存在；(2)此特殊病原菌能被分离培养而得纯种：(3)此纯培养物接种易感动物，能发生同样病症；(4)自人工感染的实验动物体内能重新获得该病原菌纯培养。科赫法则在鉴定一种新病原体时确有重要的指导意义，但应注意到例外的情况，如健康带菌者，无法体外培养的病原体，血清中检查某病原体特异性抗体等。第三阶段一一近代及现代微生物学从1920年起1.新的病原菌和病毒不断被发现并分离到，1976年美国费城一次退伍军人会议期间发生肺炎流行，次年分离到军团菌(Legionella）、Lassa热病毒、埃波拉病毒、AIDS病毒、Hendra病毒、Nipah病毒、一系列肝炎病毒等。1967-1971年间，美国植物病毒学家Diener发现类病毒（viroid），之后又发现拟病毒（virusoid）。1982年美国科学家Prusiner从感染羊痒病鼠脑分离出粒(prion）传染性蛋白因子，人的Creutzfeldt-Jakob病、Kuru病、羊痒病、牛海绵状脑病等。2、致病机制的深入研究3、诊断技术分子生物学技术的应用、诊断试剂的商品化和诊断的自动化等4、防制措施新型疫苗的研制成功三微生物学的分支·按应用范围普通微生物学、工业微生物学、农业微生物学、医学微生物学、药学微生物学、兽医微生物学、诊断微生物学、食品微生物学等；·按研究对象、细菌学、真菌学、病毒学、菌物学等。按研究范围微生物遗传学、微生物生态学、分子微生物学、微生物分类学、微生物生理学、微生物细胞生物学等。按生态环境土壤微生物学、海洋微生物学、环境微生物学、水生微生物学、宇宙微生物学等4

4 ⑴特定的病原菌应在同一种疾病中能够观察到，在健康者中不存在； ⑵此特殊病原菌能被分离培养而得纯种； ⑶此纯培养物接种易感动物，能发生同样病症； ⑷自人工感染的实验动物体内能重新获得该病原菌纯培养。 科赫法则在鉴定一种新病原体时确有重要的指导意义，但应注意到例外的 情况，如健康带菌者，无法体外培养的病原体，血清中检查某病原体特异性抗体 等。 第三阶段——近代及现代微生物学 从 1920 年起 1. 新的病原菌和病毒不断被发现并分离到。 1976 年美国费城一次退伍军人会议期间发生肺炎流行，次年分离到军团菌 （Legionella）、Lassa 热病毒、 埃波拉病毒 、AIDS 病毒、Hendra 病毒、Nipah 病毒、一系列肝炎病毒等。 1967-1971 年间，美国植物病毒学家 Diener 发现类病毒（viroid），之后又发 现拟病毒（ virusoid）。 1982 年美国科学家 Prusiner 从感染羊痒病鼠脑分离出朊粒(prion）传染性蛋 白因子，人的 Creutzfeldt-Jakob 病 、Kuru 病、羊痒病、牛海绵状脑病等。 2、致病机制的深入研究 3、诊断技术 分子生物学技术的应用、诊断试剂的商品化和诊断的自动化等 4、防制措施 新型疫苗的研制成功 三 微生物学的分支 ⚫ 按应用范围 普通微生物学、工业微生物学、农业微生物学、医学微生物 学、药学微生物学、兽医微生物学、诊断微生物学、食品微生物学等； ⚫ 按研究对象 细菌学、真菌学、病毒学、菌物学等 ⚫ 按研究范围 微生物遗传学、微生物生态学、分子微生物学、微生物分 类学、微生物生理学、微生物细胞生物学等 ⚫ 按生态环境 土壤微生物学、海洋微生物学、环境微生物学、水生微生物 学、宇宙微生物学等

四兽医微生物学及任务兽医微生物学：是在微生物学一般理论基础上研究微生物与动物疾病的关系。任务：并利用微生物学和免疫学的知识和技能来诊断、防治动物的疾病和人畜共患病，保障人类的食品安全与卫生，保障畜牧业生产、保障动物健康和生态环境免于破坏。将对人类有益的微生物用于生产实际，对人类有害的微生物予与改造、控制和消灭，使微生物学朝着人类需要的方向发展。总结1.“微生物"的概念2.微生物学的发展历程及对微生物学发展作出重大贡献的科学家或学者。3.科赫法则(Koch'sPostulates)，随着现代微生物学、免疫学及分子生物学的发展，如何深入理解科赫法则？第一篇总论第一章细菌的形态与结构细菌（bacterium）：属原核生物界(Prokaryotae)一类具有细胞壁的单细胞微生物，由二分裂法繁殖。形体微小，结构简单，具有细胞壁结构，无成形的细胞核，只有原始的核质（染色体）不进行有丝分裂，除核蛋白体外无其它细胞器。广义上泛指各类原核细胞型微生物，包括细菌、放线菌(Actinomyces)、支原体（Mycoplasma）、衣原体（Chlamydia）、立克次体（Rickettsia）和螺旋体(Spirochaete)。第一节 细菌的形态一细菌的大小单位：微米um球菌：直径0.5~2.0um杆菌和螺旋状菌：长和宽一一大长：3~8um宽1~1.25um中长：2~3um宽0.5~lum5

5 四 兽医微生物学及任务 兽医微生物学：是在微生物学一般理论基础上研究微生物与动物疾病的关系。 任务：并利用微生物学和免疫学的知识和技能来诊断、防治动物的疾病和人 畜共患病，保障人类的食品安全与卫生，保障畜牧业生产、保障动物健康和生态 环境免于破坏。 将对人类有益的微生物用于生产实际，对人类有害的微生物予与改造、控制 和消灭，使微生物学朝着人类需要的方向发展。 总结 ⒈“微生物”的概念 ⒉微生物学的发展历程及对微生物学发展作出重大贡献的科学家或学者。 ⒊ 科赫法则(Koch’s Postulates)，随着现代微生物学、免疫学及分子生物 学的发展，如何深入理解科赫法则？ 第一篇 总论 第一章 细菌的形态与结构 细菌（bacterium）：属原核生物界(Prokaryotae)一类具有细胞壁的单细胞微生物， 由二分裂法繁殖。 形体微小，结构简单，具有细胞壁结构, 无成形的细胞核，只有原始的核质 （染色体）不进行有丝分裂，除核蛋白体外无其它细胞器。 广义上泛指各类原核细胞型微生物，包括细菌、放线菌(Actinomyces)、支原 体 (Mycoplasma) 、 衣 原 体 (Chlamydia) 、 立 克 次 体 （ Rickettsia ） 和 螺 旋 体 (Spirochaete)。 第一节 细菌的形态 一 细菌的大小 单位：微米 um 球菌：直径 0.5~2.0um 杆菌和螺旋状菌：长和宽——大 长：3~8um 宽 1~1.25um 中 长：2~3um 宽 0.5~1um

小长：0.7~1.5um宽0.2~0.4um以在适宜的温度和对数期的培养物为标准，相对稳定，可作为鉴定的一个依据。二细菌的基本形态和变化1.基本形态a.球菌(coccus)双球菌(diplococcus）链球菌（streptococcus)、葡萄球菌(staphylococcus)四联球菌(tetracoccus）八叠球菌(sarcina)b.杆菌（bacillus)直杆状或微弯，两端钝圆或平齐（炭疽杆菌），两端尖细呈梭状、棒状、分枝或菌体短小，近似球状，称球杆菌等c.螺旋状菌(spirillum)弧菌vibrio只有1个弯曲或呈逗点状，霍乱弧菌螺菌spirllum菌体较长，坚硬，有几个弯曲环境因素对细菌形态的影响培养温度、培养时间、培养基成分及浓度、pH值。2.变化：a.衰老型或退化型（involutionform）：不良环境或老龄期，出现的和正常形状不一样的个体，重新处于正常的培养环境时，可恢复正常的形状。b.多形性（pleomorphism）：有些细菌即使在适宜的环境中，其形状也很不一致。三细菌的群体形态菌落（colony）：细菌在适合生长的固体培养基表面或内部，在适宜的条件下，经过一定时间的培养，生长繁殖出大量的菌体，形成肉眼可见，有一定形态的独立群体。也称克隆（clone）。单个菌落是获得纯培养的前提。实际工作中，通过固体培养基上的菌落，进行细菌的分离、纯化、记数和鉴定。菌苔（lawn）：菌落联成一片。影响纯培养，但可获得大量的菌体。第二节细菌的结构插图说明和学生回答细胞的结构6

6 小 长：0.7~1.5um 宽 0.2~0.4um 以在适宜的温度和对数期的培养物为标准，相对稳定，可作为鉴定的一个依据。 二 细菌的基本形态和变化 1. 基本形态 a.球菌(coccus) 双球菌(diplococcus) 链球菌(streptococcus)、葡萄球菌(staphylococcus) 四联球菌(tetracoccus) 八叠球菌(sarcina) b．杆菌 (bacillus) 直杆状或微弯 ，两端钝圆或平齐（炭疽杆菌），两端尖细呈梭状 、棒状、 分枝或菌体短小，近似球状，称球杆菌等 c．螺旋状菌 (spirillum) 弧菌 vibrio 只有 1 个弯曲或呈逗点状，霍乱弧菌 螺菌 spirillum 菌体较长，坚硬，有几个弯曲 环境因素对细菌形态的影响 培养温度、培养时间、培养基成分及浓度、pH 值。 2．变化： a. 衰老型或退化型（involution form）：不良环境或老龄期，出现的和正常形 状不一样的个体，重新处于正常的培养环境时，可恢复正常的形状。 b. 多形性（pleomorphism）：有些细菌即使在适宜的环境中，其形状也很不一 致。 三 细菌的群体形态 菌落（colony）：细菌在适合生长的固体培养基表面或内部，在适宜的条件下， 经过一定时间的培养，生长繁殖出大量的菌体，形成肉眼可见，有一定形态的独 立群体。也称克隆（clone）。单个菌落是获得纯培养的前提。实际工作中，通过 固体培养基上的菌落，进行细菌的分离、纯化、记数和鉴定。 菌苔（lawn）：菌落联成一片。影响纯培养，但可获得大量的菌体。 第二节细菌的结构 插图说明和学生回答细胞的结构

基本结构（共有结构）：细胞壁、细胞膜、细胞质、核质、核蛋白体（核糖体）特殊结构（特殊结构）：荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞等一、细菌的基本结构（一）细胞壁（ce11wal1），包绕在细胞膜的周围，用革兰染色可将细菌分为革兰阳性和革兰阴性菌。1细胞壁的结构（插图）（1）革兰氏阳性菌Grampositive以金黄色葡萄球菌为例，Staphylococcusaureus细胞壁构成：一连续层，厚15-80nm，化学组成：主要是肽聚糖（peptidoglycan）（粘肽、胞壁质）和磷壁酸。（2）革兰氏阴性菌Gramnegative以大肠杆菌为例：周质间隙：厚2-3nm，单（双）分子层，由肽聚糖构成。外膜：3层组成：内层：脂蛋白层，以脂类部分与肽聚糖相连。中层：磷脂层。外层：脂多糖层，重要成分，8-10nm。2.细胞壁的主要成分（1）肽聚糖（peptidoglycan），又称粘肽（mucopeptide）、糖肽（glycopeptide）或胞壁质（murein），是细菌细胞壁所特有，也是原核微生物特有成分（古生菌没有）。由聚糖链支架、四肽侧链和五肽交联桥三部分组成（G-菌无交联桥）。聚糖链：N乙酰葡糖胺和N乙酰胞壁酸通过β-1，4糖苷键交替连接组成。四肽侧链：L丙氨酸，D谷氨酸（或D异谷氨酰胺），L赖氨酸，D丙氨酸均连接于胞壁酸。五肽交联桥：5个甘氨酸，交联于相邻两条聚糖链四肽侧链上，第一条第三位和第二条第四位之间，形成坚韧的三维立体结构。聚糖链支架与G+菌相同四肽侧链：除第三位为内消旋二氨基庚二酸外，其余与与G+菌相同。五肽交联桥：无，由四肽侧链中第三位与相邻聚糖链上四肽侧链中第四位直接连接形成二维结构，比较疏松。7

7 基本结构（共有结构）：细胞壁、细胞膜、细胞质、核质、核蛋白体（核糖体） 特殊结构（特殊结构）：荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞等 一、细菌的基本结构 （一）细胞壁 （cell wall），包绕在细胞膜的周围，用革兰染色可将细菌分为 革兰阳性和革兰阴性菌。 1 细胞壁的结构（插图） （1）革兰氏阳性菌 Gram positive 以金黄色葡萄球菌为例，Staphylococcus aureus 细胞壁构成：一连续层，厚 15-80nm，化学组成：主要是肽聚糖（peptidoglycan） (粘肽、胞壁质）和磷壁酸 。 （2）革兰氏阴性菌 Gram negative 以大肠杆菌为例： 周质间隙：厚 2-3 nm，单（双）分子层，由肽聚糖构成。 外膜：3 层组成：内层：脂蛋白层，以脂类部分与肽聚糖相连。中层：磷脂层。 外层：脂多糖层，重要成分，8-10 nm。 2.细胞壁的主要成分 （ 1 ） 肽聚 糖（ peptidoglycan ）， 又 称粘 肽（ mucopeptide ）、 糖 肽 （glycopeptide）或胞壁质（murein），是细菌细胞壁所特有，也是原核微生物 特有成分（古生菌没有）。由聚糖链支架、四肽侧链和五肽交联桥三部分组成（G- 菌无交联桥）。 聚糖链：N 乙酰葡糖胺和 N 乙酰胞壁酸通过 β-1，4 糖苷键交替连接组成。 四肽侧链：L 丙氨酸，D 谷氨酸（或 D 异谷氨酰胺）， L 赖氨酸，D 丙氨酸， 均连接于胞壁酸。 五肽交联桥：5 个甘氨酸，交联于相邻两条聚糖链四肽侧链上，第一条 第三位和第二条第四位之间，形成坚韧的三维立体结构。 聚糖链支架与 G+菌相同 四肽侧链：除第三位为内消旋二氨基庚二酸外，其余与与 G+菌相同。 五肽交联桥：无，由四肽侧链中第三位与相邻聚糖链上四肽侧链中第四 位直接连接形成二维结构，比较疏松

溶菌酶作用于β-1，4糖苷键，青霉素抑制五肽桥与四肽侧链之间的联结，使G+菌不能完成肽聚糖的合成。掌握肽聚糖层的结构，了解青霉素、溶菌酶的作用机理ULipopoleinE.coll peptidoglycanA★（2）磷壁酸（teichoicacid）：革兰氏阳性细菌的细胞壁的特殊成分是由核糖醇或甘油残基经磷酸二酯键相互连接而成的多聚物，约30个或更多的磷壁酸分子组成长链，穿插于肽聚糖层中。长链与肽聚糖上的胞壁酸共价连接：另一端游离于ce11wa11外，称壁磷壁酸；与细胞膜外层的糖脂相连称膜（脂）磷壁酸。磷壁酸是G+特有的成分，是特异的表面抗原，与血清学分型有关。功能：维持细胞膜上一些酶的活性，对宿主细胞具有黏附作用，A群链群菌的毒力因子，或为噬菌体提供特异的吸附受体。★特殊的表面蛋白质如金黄色葡萄球菌A蛋白、A群链球菌的M蛋白等（3）★外膜（outermembrane）G-菌特有，主要由脂质双层、脂蛋白、脂多糖三部分组成脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）：是内毒素的组分。从内到外包括：(1）脂质A为一种糖磷脂，是内毒素的毒性部分，发挥多种生物学效应，动物发热，白细胞增多，甚至休克死亡。与细菌致病性有关。各种G-菌脂质A的结构极相似，无种属特异性，高度保守。(2）核心多糖有葡萄糖和半乳糖等组成。有属特异性，同一属细菌的核心多糖相同。(3）特异多糖由数个至数十个低聚糖（3-5个单糖）重复单位所构成的80

8 溶菌酶作用于 β-1，4 糖苷键，青霉素抑制五肽桥与四肽侧链之间的联结， 使 G+菌不能完成肽聚糖的合成。 掌握肽聚糖层的结构，了解青霉素、溶菌酶的作用机理 ★ （2）磷壁酸(teichoic acid ): 革兰氏阳性细菌的细胞壁的特殊成 分是由核糖醇或甘油残基经磷酸二酯键相互连接而成的多聚物，约 30 个或更多 的磷壁酸分子组成长链，穿插于肽聚糖层中。长链与肽聚糖上的胞壁酸共价连接， 另一端游离于 cell wall 外，称壁磷壁酸；与细胞膜外层的糖脂相连称膜（脂） 磷壁酸。 磷壁酸是 G+特有的成分，是特异的表面抗原，与血清学分型有关。功能： 维持细胞膜上一些酶的活性，对宿主细胞具有黏附作用，A 群链群菌的毒力因子， 或为噬菌体提供特异的吸附受体。 ★特殊的表面蛋白质 如金黄色葡萄球菌 A 蛋白、A 群链球菌的 M 蛋白等 （3）★外膜（outer membrane） G-菌特有，主要由脂质双层、脂蛋白、 脂多 糖三部分组成 脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)：是内毒素的组分。从内到外包括： ⑴ 脂质 A 为一种糖磷脂，是内毒素的毒性部分，发挥多种生物学效应， 动物发热，白细胞增多，甚至休克死亡。与细菌致病性有关。各种 G-菌脂质 A 的结构极相似，无种属特异性，高度保守。 ⑵ 核心多糖有葡萄糖和半乳糖等组成。有属特异性，同一属细菌的核心 多糖相同。 ⑶ 特异多糖 由数个至数十个低聚糖（3-5 个单糖）重复单位所构成的

多糖链。G-菌的菌体抗原（O抗原），具有种特异性。原因是其多糖中单糖的种类、位置、排列和空间构型不同所致。特异性多糖如有缺损细菌的菌落即由光滑型转变为粗糙型。多糖polysaccharide：由多个单糖分子缩合、失水而成，是一类分子机构复杂且庞大的糖类物质。多糖可分为同质多糖和杂多糖两种：由一种单糖缩合去水组成的多糖，称为同质多糖，甘露聚糖、半乳聚糖等（通常在英语的单糖词干上加上an这个词尾），按照糖单元的排列，又可分为直链和支链形式：含有两种或两种以上（一般不超过3个或4个单糖单元）的不同单糖组成的多糖，称为杂多糖（heteropolysaccharide)，，它们也可以有直链型和支链型。含有氨基糖的葡糖胺葡聚糖等。（4）外膜蛋白（OMP）：是外膜层中镶嵌的多种蛋白质的统称。将OMP作电泳，呈现一定的图谱，据此可对某些G-菌及菌株进行鉴定、分型及提供分子流行病学的信息。3.革兰阳性菌与革兰阴性菌细胞壁结构比较革兰阳性菌革兰阴性菌强度较坚韧较疏松厚度20-80nm10-15nm12细胞壁层数肽聚糖层数可多达50层1-2层肽聚糖含量占CW干重50%-80%占5%-20%糖类含量约占45%15%-20%脂类含量1%-4%11%-22%+一磷壁酸+外膜-脂多糖13%+对青霉素敏感性一+溶菌酶4.细胞壁的功能（1）维持菌体固有的外形（2）保护细菌抵抗低渗而起屏障作用（3）完成细胞内外物质交换（4）与细菌的抗原性、致病性有关。9

9 多糖链。 G-菌的菌体抗原（O 抗原），具有种特异性。原因是其多糖中单糖的种 类、位置、排列和空间构型不同所致。特异性多糖如有缺损细菌的菌落即由光滑 型转变为粗糙型。 多糖 polysaccharide ：由多个单糖分子缩合、失水而成，是一类分子机构复杂且庞大的糖类物质。多糖 可分为同质多糖和杂多糖两种：由一种单糖缩合去水组成的多糖，称为同质多糖，甘露聚糖、半乳聚糖等 （通常在英语的单糖词干上加上 an 这个词尾），按照糖单元的排列，又可分为直链和支链形式；含有两种 或两种以上（ 一般不超 过 3 个或 4 个单糖单 元 ）的 不同单糖组 成的多糖 ，称为杂 多糖（hetero polysaccharide），它们也可以有直链型和支链型。含有氨基糖的葡糖胺葡聚糖等。 （4）外膜蛋白（OMP）：是外膜层中镶嵌的多种蛋白质的统称。将 OMP 作电 泳，呈现一定的图谱，据此可对某些 G-菌及菌株进行鉴定、分型及提供分子流 行病学的信息。 3.革兰阳性菌与革兰阴性菌细胞壁结构比较 革兰阳性菌 革兰阴性菌 强度 较坚韧 较疏松 厚度 20-80nm 10-15nm 细胞壁层数 1 2 肽聚糖层数 可多达 50 层 1-2 层 肽聚糖含量 占 CW 干重 50%-80% 占 5%-20% 糖类含量 约占 45% 15%-20% 脂类含量 1%-4% 11%-22% 磷壁酸 + — 外膜 — + 脂多糖 — 13% 对青霉素敏感性 + — 溶菌酶 + — 4.细胞壁的功能 （1）维持菌体固有的外形 （2）保护细菌抵抗低渗而起屏障作用 （3）完成细胞内外物质交换 （4）与细菌的抗原性、致病性有关

5.细菌细胞壁缺陷（细菌L型）细菌细胞壁缺陷型或L型(bacterialLform)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其合成受到抑制，在高渗的环境下，多数细菌仍可存活。这种细胞壁受损的细菌能够生长和分裂。原生质体（protoplast）G+菌细胞壁几乎完全缺失，原生质仅被一层细胞膜包住。原生质球（spheroplast）G-菌细胞壁中肽聚糖含量少，且有外膜保护，肽聚糖的缺失对细胞造成的损伤较小，细胞内的渗透压亦比G+菌低，故在低渗环境中仍有一定的抵抗力。6.革兰氏染色CristeinGram，1884发明（Koch实验室）染色过程：（插入）细菌革兰GramPositiveGram Negative氏染色机制：目前一般认为SSFixation一1与细胞壁的结构和组成有Crystal violet关。紫色和红色的结果。人lodine treatment.初染一一媒染一一不溶于水1Decolarization的结晶紫与碘的复合物，脱一色去脂肽聚糖少疏松，肽聚Counter stainsafranin糖多交联紧密一一细胞壁孔隙大小不同。凡是不能被乙醇脱色，呈蓝紫色，称为革兰氏阳性菌G+。凡是经乙醇脱色，呈复染剂颜色，称为革兰氏阴性菌G-结果不同主要是细胞壁组成及结构差异造成的。（二）细胞质（cytoplasm）1.质粒（Plasmid）是细菌染色体外的遗传物质，存在于细胞质中，为游离的共价闭合环状双股DNA分子，带有细菌生命非必需基因的遗传信息，控制细菌某些特定的遗传性状。功能是产生菌毛、毒素、耐药性和细菌素等遗传性状。能独立自行复制，随细菌分裂转移到子代细胞中。10

10 5. 细菌细胞壁缺陷（细菌 L 型 ） 细菌细胞壁缺陷型或 L 型 (bacterial L form)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其合成受到抑制，在高渗的环境下，多数细菌 仍可存活。这种细胞壁受损的细菌能够生长和分裂。 原生质体(protoplast) G+菌细胞壁几乎完全缺失，原生质仅被一层 细胞膜包住。 原生质球(spheroplast) G-菌细胞壁中肽聚糖含量少，且有外膜保 护，肽聚糖的缺失对细胞造成的损伤较小，细胞内的渗透压亦比 G+菌低，故在 低渗环境中仍有一定的抵抗力。 6. 革兰氏染色 Cristein Gram，1884 发明（Koch 实验室） 染色过程：(插入）细菌革兰 氏染色机制：目前一般认为 与细胞壁的结构和组成有 关。紫色和红色的结果。 初染——媒染——不溶于水 的结晶紫与碘的复合物，脱 色去脂肽聚糖少疏松，肽聚 糖多交联紧密——细胞壁孔 隙大小不同。 凡是不能被乙醇脱色，呈蓝紫色，称为革兰氏阳性菌 G+ 。凡是经乙醇脱色， 呈复染剂颜色，称为革兰氏阴性菌 G- 结果不同主要是细胞壁组成及结构差异造成的。 （二）细胞质(cytoplasm) 1．质粒（Plasmid）是细菌染色体外的遗传物质，存在于细胞质中，为 游离的共价闭合环状双股 DNA 分子，带有细菌生命非必需基因的遗传信息， 控制细菌某些特定的遗传性状。功能是产生菌毛、毒素、耐药性和细菌素等 遗传性状。能独立自行复制，随细菌分裂转移到子代细胞中