范文一:细菌的形态结构
细菌的形态和结构
1.细菌有哪几种基本形态,其形态是固定不变的吗,细菌大小用什么单位测量,
答:1)三种:球状、杆状和螺旋状。2)不是:一般幼龄菌或生长条件适宜时,菌体形态正常;老龄菌或在有药物等不适宜条件下,细菌出现畸形。3)微米(μm)、测微尺在显微镜下测量。
2.革兰氏阳性菌(G+)和革兰氏阴性菌(G-)的细胞壁结构有什么区别? 答:G+:单层;由肽聚糖和磷壁酸组成;肽聚糖::占30,70%,不同菌种中肽聚糖(肽链)组分不同;磷壁酸:占40%,G+菌所特有,其主链由数十个磷酸甘油或磷酸核糖醇组成。
G-:两层;分外壁层和内壁层;外层:位于肽聚糖层的外部,主要是脂多糖和脂蛋白组成,较厚;(脂类在整个细胞壁中占有的比例很高,这是与革兰氏阳性细胞明显不同的一个特征); 内层:紧贴胞膜,仅由1—2层肽聚糖分子构成,占细胞壁干重5,10%、无磷壁酸、主要结构组分是肽聚糖。
3.细菌的核质和质粒一样吗?试加以区别。
答:不一样。核质:脱氧核糖核酸(DNA)、由脱氧核糖核酸(DNA)高度折叠缠绕成裸露的核质又叫拟核体。核质的特点:无核膜、核仁 ;作用:(1)负载遗传信息(2)决定主要性状 。
质粒:是微生物染色体外或附加于染色体的携带有某种特异性遗传信息的DNA分子。
4.菌胶团、芽孢、荚膜、菌落的概念。
答:1)菌胶团:许多细菌的荚膜融合为一团胶状物,内含多个细菌(包括菌体和荚膜)。
2)芽孢:(一个芽孢只有一个菌体)某些细菌在生长发育的某一阶段在菌体内形成的圆形或椭圆形的壁厚、含水量低、抗逆性强的休眠体(部分原生质浓缩失水形成)。
3)荚膜:细胞壁表面的粘性物,有一定外形,很厚,相对稳定附着在细胞壁外,是细胞构造的一部分。(主要成分:水、多糖、多肽)
4)菌落:在固体培养基上(内)以母细胞为中心的,肉眼可见的,有一
定形态,构造特征的子细胞团。
5.如何区分新生菌胶团和老化菌胶团,
答:新生的菌胶团:颜色较浅,无色透明,有旺盛的生命力,氧化分解有机物的能力强;
老化的菌胶团:吸附了许多杂质,颜色较深,看不到细菌单体,像一团烂泥,生命力较差。
6.简单说明细菌的一般结构。细菌有哪些特殊结构?
答:一般基本结构:细胞壁和原生质两部分。原生质位于细胞壁内,包括:细胞膜(细胞质膜)、细胞质、核质和内含物。
1) 细胞壁:是包围在细菌细胞最外面的一层富有弹性的、厚实、坚韧的结构,具有固定细胞外形和保护细胞不受损伤等多种功能。细胞壁的主要功能有:?保持细胞形状和提高细胞机械强度,使其免受渗透压等外力的损伤;?为细胞的生长、分裂所必需;?作为鞭毛的支点,实现鞭毛的运动;?阻拦大分子有害物质(如某些抗生素和水解酶)进入细胞;?赋予细胞特定的抗原性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。
2) 细胞膜:又称细胞质膜、质膜或内膜,是一层紧贴着细胞壁而包围着细胞质的薄膜(厚约7,8nm),其化学组成主要是蛋白质、脂类和少量糖类。这种膜具有选择性吸收的半渗透性,膜上具有与物质渗透、吸收、转运和代谢等有关的许多蛋白质和酶类。细胞膜的主要功能为:?选择性地控制细胞内外物质(营养物质和代谢产物)的运送和交换。?维持细胞内正常渗透压。?合成细胞壁组分和荚膜的场所。?进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地。?许多代谢酶和运输酶以及电子呼吸链组成的所在地。?鞭毛的着生和生长点。
3) 细胞质:是细胞膜包围地除核区以外的一切透明、胶状、颗粒状物质的总称。其主要成分是水、蛋白质、核酸和脂类等。与真核生物不同,原核生物的细胞质是不流动的。
4)核区:又称 原核、拟核 ,指存在于细胞质内的、无核膜包裹、无固定形态的原始细胞核。
5)内含物:是细菌新陈代谢的产物,或是贮备的营养物质。常见的内含物颗粒主要有以下几种:?异染颗粒。其化学组分是多聚偏磷酸盐,是磷源和能源的
贮藏物,可降低细胞渗透压。?聚β?羟基丁酸盐。它是细菌所特有的一种碳源和能源贮藏物。?肝糖和淀粉粒,两者都是碳源和能源的贮藏物。?硫粒,它是元素硫的贮藏物。?气泡,存在于许多光能营养型、无鞭毛的运动水生细菌中的包囊状的内含物。
特殊结构:荚膜、芽孢、鞭毛、(菌毛、性毛)
1) 荚膜:或称大荚膜,其主要功能有:?保护作用。?作为通透性屏障和离子交换系统。?贮藏养料。?表面附着作用。?细菌间的信息识别作用。
2)芽孢:是某些细菌在生活史的一定阶段在细胞内形成的一个圆形或椭圆形的休眠结构。具有壁厚,水分少,不易透水,抗热、抗化学药物、抗辐射能力强等特点。
3) 鞭毛:是某些细菌表面伸出的细长、波曲的附属物。完整的一根鞭毛从形态上可分三部分:鞭毛丝、鞭毛钩和基体。鞭毛是细菌的运动器官,鞭毛运动引起菌体运动。
7.试述细菌芽孢的特征。为什么具有芽孢的细菌能够抵抗不良的环境? 答:特征:细胞壁厚,难染色 ;水分少,占40% ;不易透水;具有极强的抗热、抗化学药物、抗辐射能力;不具繁殖力。(抗性强,对高温、低温、紫外线、干燥、电离辐射和很多有毒的化学物质都有很强的抗性。并且它的休眠能力特别突出)
8.什么叫活性污泥,
答:污水生物处理构筑物曝气池内形成的污泥。
活性污泥性能的好坏,主要根据菌胶团多少、大小及结构的紧密度、性能来确定。(菌胶团是活性污泥中细菌的主要存在形式,有较强的吸附和氧化有机物的能力以及较好的沉降性能,在污水生物处理中具有重要的作用。)
9.试述细菌Gram染色原理,
答:革兰氏染色法操作过程是:结晶紫初染,碘液媒染,然后酒精脱色,最后用蕃红或沙黄复染。
革兰氏染色的机理:通过初染和媒染后,在细菌细胞的细胞壁及膜上结合了不溶于水的结晶紫与碘的大分子复合物。革兰氏阳性菌细胞壁较厚、肽聚糖含量较高和分子交联度较紧密,故在酒精脱色时,肽聚糖网孔会因脱水而发生明显收缩。
再加上它不含脂类,酒精处理也不能在胞壁上溶出大的空洞或缝隙,因此,结晶紫与碘的复合物仍阻留在细胞壁内,使其呈现出【蓝紫色】。与此相反,革兰氏阴性菌的细胞壁较薄、肽聚糖位于内层且含量低和交联松散,与酒精反应后其肽聚糖不易收缩,加上它的脂类含量高且位于外层,所以酒精作用时细胞壁上就会出现较大的空洞或缝隙,这样,结晶紫和碘的复合物就很易被溶出细胞壁,脱去了原来初染的颜色。当蕃红或沙黄复染时,细胞就会带上复染染料的【红色】。
“酒精脱色”是革兰氏染色的关键环节。
革兰氏染色法的意义在于鉴别细菌,把众多的细菌分为两大类,革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。
10.细菌的繁殖,
答:繁殖——裂殖。无性繁殖的一种,一个母细胞分裂成两个子细胞 细菌分裂过程:?核复制后分裂; ?形成横隔壁 ;?子细胞分离。
其他原核微生物
1. 简述放线菌的特点、菌落特征、作用。
答:1)一般特征:原核、革兰氏阳性菌、具分枝,无隔膜,单细胞;2)分布:土壤、堆肥、河底淤泥;3)形态:(1)营养菌丝(2)气生菌丝(3)孢子丝(4)分生孢子;4)繁殖:无性繁殖—分两类:分生孢子生殖? 、菌丝断裂成短杆状细胞;5)菌落:特征 :(1)致密、坚硬、多皱、不易用针挑起,不透明 (2)孢子成熟后,表面粉末状,干燥;6)作用: 产生抗生素;诺卡氏菌属处理含烃类、无机氰化物的污水。 诺卡氏菌形态:菌丝体极度弯曲、易断。固体培养基上生长只有基质菌丝,无气生菌丝或很薄。
2. 简述丝状细菌的主要类型,它们的代谢特点及在给水排水工程中的作用。 答:丝状细菌:铁细菌、硫细菌和球衣细菌。(处理废水作用重要独特) 共同特征:
丝状体不分枝或假分枝。
铁细菌:1)特性:丝状体不分枝生活在氧气少、有较多铁质和二氧化碳
的水中把亚铁氧化为高铁。2)作用:造成铁质水管的腐蚀、堵塞。使水呈现
颜色,影响水质。
硫磺细菌:1)特性:不分枝。贝日阿托氏菌漂浮在池塘或池沼上,不固
着。发硫细菌固着在菌胶团等物上。氧化硫化氢、硫磺等。2)作用:处理含
硫废水;贝日阿托氏菌可引起活性污泥的污泥膨胀。
球衣细菌:1)特性:具假分枝;在溶解氧小于0.1mg/L的微氧环境可生
长;分解有机物能力强。2)作用:构成生物膜的重要菌种、利于有机物的去
除、容易引起“污泥膨胀”。
*在正常运行的废水生物处理系统中,丝状细菌是生物絮体或生物膜的骨架,
其上附着菌胶团,丝状细菌与菌胶团形成互惠关系,可维持废水处理系统的
稳定性,提高抗冲击负荷能力,但过度繁殖会引起污泥膨胀。 3.什么是“污泥膨胀”,
答:丝状细菌在活性污泥中大量繁殖,使污泥结构极度松散,絮块漂浮水面,比重减轻,随水流流出。
4.简述光合细菌的特点、分类,其应用领域。
答:1)特性:革兰氏阴性菌、以光为能源进行光合作用、菌体形态多样、含有菌绿素和类胡萝卜素。2)分布:广泛分布于水田、湖泊、江河、海洋、活性污泥及土壤内。3)应用:?利用光合细菌生产单细胞蛋白和制剂、?利用光合细菌处理高浓度有机废水。
5. 什么是蓝细菌, 其与水质的关系如何,
答:1)特性:球状、杆状的单细胞;不分枝的丝状体;适应温度广,喜温暖;蓝绿色,黄褐色至红色。(1)营养细胞:光合作用 (2)静息孢子:壁厚,抗不良环境 (3)异形孢:固氮。
蓝细菌:旧名蓝藻或蓝绿藻,革兰氏染色阴性、无鞭毛、含叶绿素(但不形成叶绿体)、能进行产氧光合作用的大型原核生物。
蓝细菌大量繁殖会引起池塘“水华”和海洋“赤潮”。
古菌
1. 古菌的特点:1)在细胞结构和代谢上,接近原核生物;2)在基因转录和翻译的中心过程上,接近真核生物;3)很多古菌是生存在极端环境中的。
2.环境中常见的古菌:1)产甲烷古菌;2)硫酸盐还原古菌;3)嗜盐古菌;4)嗜热古菌;5)无细胞壁的嗜热嗜酸古菌等。
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出路出路,走出去才有路
“出路出路,走出去才有路。”这是我妈常说的一句话,每当我面临困难及有畏难情绪的时候,我妈就用这句话来鼓励我。
很多人有一样的困惑和吐槽,比如在自己的小家乡多么压抑,感觉自己的一生不甘心这样度过,自己的工作多么不满意,不知道该离开还是拔地而起去反击。你问我,我也不知道你应该怎么选择,人生都是自己的,谁也无法代替你做怎样的选择。
有一个和我熟识的快递员,我之前与他合作了三年。最开始合作的时候,他负责收件和送件,我搬家的时候,他帮我安排过两次公司的面包车,有时候他送件会顺路把我塞在他的三蹦子里当货物送回我家。他时常跟我提起在老家农村种地的生活,以及进城之前父母的担忧及村里人为他描绘的可怕的城里人的世界。那时候的他,工资不高、工作辛苦、老婆怀孕、孩子马上就要出生了,住在北京很郊区的地方。
一定有很多人想说:“这还在北京混个什么劲儿啊~”但他每天都乐呵呵的,就算把快递送错了也乐呵呵的。某天,他突然递给我一堆其他公司的快递单跟我说:“我开了家快递公司,你看得上我就用我家的吧。”我有点惊愕,有一种“哎呦喂,张老板好,今天还能三蹦子顺我吗”的感慨。之后我却很少见他来,我以为是他孩子出生了休假去了。再然后,我就只能见到单子见不到他了。
某天,我问起他们公司的快递员,小伙子说老板去上海了,在上海开了家新公司。我很杞人忧天地问他:“那上海的市场不激烈吗,新快递怎么驻足啊~”小伙子嘿嘿一笑说:“我们老板肯定有办法呗~他都过去好几个月了,据说干得很不错呢~”“那老婆孩子呢,孩子不是刚生还很小吗,”“过去了,一起去上海了~”
那个瞬间,我回头看了一眼办公室里坐着的各种愁眉苦脸的同事,并且举起手机黑屏幕照了一下我自己的脸,一股“人生已经如此的艰难,有些事情就不要拆穿”的气息冉冉升起。并不是说都跳槽出去开公司才厉害,在公司瞪着眼睛看屏幕就是没发展,我是想说,只有勇气才能让自己作出改变。
我们每个人都觉得自己越活越内向,越来越自闭,越长大越孤单,以至于滋生了“换个新环境,我这种性格估计也不会跟其他人相处融洽,所以还是待着忍忍凑合过算了”的思想感情。与其说自己自闭,其实就是懒,不想突破自己好不容易建立起来的安全区域。于是大家都活在了对别人的羡慕嫉妒恨与吐槽抱怨生活不得志中,搞得刚毕业的学生都活得跟30岁一样。
《拒绝平庸》里有一句话:很多时候我们为什么嫉妒别人的成功,正是因为知道做成一件事不容易又不愿意去做,然后又对自己的懒惰和无能产生愤怒,只能靠嫉妒和诋毁来平衡。
其实走出去不一定非要走到什么地方去,而是更强调改变自己不满意的现状。有人问我那你常说要坚持,天天跑出去怎么坚持,其实要坚持的是一种信仰,而不是一个地方,如果你觉得一个地方让你活得特别难受,工作得特别憋屈,除了吐槽和压抑没别的想法,那就要考虑走出去。就像歌词里说的:“梦想失败了,那就换一个梦想。”不能说外面都是大好前程,但肯定你会认识新的人,有新的机会,甚至改头换面重新做人。
很多人觉得在一个公司做不下去了,需要思考下是不是自己能力有问题。职场上的合适不合适,有很多可能性和干扰因素,不仅仅是能力的事,谁说他在这里干不好,去别的地方也不行呢,想想,真的是这样,职场上总能见到在一个地方呆不下去而在另一个地方就如鱼
得水的人。有时候走出去不仅仅是找到新机会,更重要的是找到合适自己的位置,树立起人生新的自信与欢乐。
别在同一个地方折磨自己太久,别跟自己长时间过不去。出路出路,走出去了都是路。
说给昨天的今天的明天的我们自己
如果有来生,要做一棵树,站成永恒,没有悲欢的姿势。一半在尘土里安详,一半的风力飞扬,一半洒落阴凉,一半沐浴阳光。如果有来生,要做一只飞鸟,飞越永恒,没有迷途的苦恼。东方有火红的希望,南方有温暖的巢床,向西逐退残阳,向北唤醒芬芳。
__三毛?《说给自己听》
我们都已走过了昨天。如果,我们都希望有这样一个如果,能够让一切重新来过,回到最初,抛弃悲伤,丢掉包袱,去完成在心中蕴藏已久的梦想,带上年少时不羁的血性,独自一人乘坐火车去遥远陌生的地方遇见另一个自己。如果还有如果,一切是否还会走到现在的地步,37度的体温,身上的每一个的疤痕都是昨天的一个的一个故事。看着电影、电视或小说里某些情节和片段,我也幻想着抛弃现在的工作,义无返顾的背起行囊去远方。昨天,我真的这样想过,直到现在,这样的幻想不止一次的出现在脑海里,可是最终还是只在心中去了远方。
谁年轻的时候没有迷茫过,最终我们也没有缺胳膊少腿,就算带来了满身的伤痕,那又能怎样,就算是无理取闹,也要跟自己说句你是对的。这就是我们大致相似却又不相同的昨天。昨天,那场没有看完的电影,没有听完的歌曲,没有写完的日志,没有来一场说走就走的旅行…这些,都已风尘仆仆的定格在了我们的昨天。今天,还在依旧鲜活的闪亮登场。人生没有如果,也无法重来,人生就是每天都在上映着没有彩排的现场直播。努力投入到今天的角色中,全情搏一个无悔的我们的明天。哪怕明天,我知道会有悲伤,我也要积极面对。有时候坚强,是我们根本别无选择的选择。
明天,明天近在咫尺,也远在天涯。因为人生充满了变数,所以,于世人而言,明天永远是谜,是未知。时光从来都不会为任何人停留,不管今天你是春风得意,还是怀才不遇;
不管今天你是一帆风顺,还是举步维艰;不管今天你是逍遥自在,还是身受束缚;不关今天你是富甲一方,还是一无所有,明天,已在路上,正向我们走来。
颓废者,会让幸福悄然远走;堕落者,会让美好戛然止步。成败不过一步之遥,同样的际遇,不一样的面对和处置,最后会有不一样的明天和结局。千里之行始于足下,明天是平淡还是出彩,是成功还是失败,都取决于你今天的选择和行动。你若盛开,清风自来。你若付出,必有收获。生活茶,品过才知甘苦;人生路,走过才知深浅,明天的一切都有待于我们的铺陈。毋庸置疑,唯有今天的耕耘才能换来明天的馈赠。
亲爱的朋友们,今天幸福不代表明天美好,今天失意不代表明天失败,人一定要经得起生活的考验,努力做事,从容做人,宠辱不惊。“海纳百川,有容乃大,壁立千仞,无欲则刚”。面对生活,不言弃,走过今天的崎岖,也许就能迎来明天的顺利;走过今天的风雨,也许就能迎来明天的晴朗;走过今天的挫败,也许就能迎来明天的辉煌。
人生里喜忧参半,生命中得失并存。纵然风沙肆虐,白杨依然选择挺立;纵然瞬间一现,昙花依然选择绽放。“虚心竹有低头叶,傲骨梅无仰面花”,为了明天,别在享福中丢了追求,别在落难时丢了自尊,别在迷茫中丢了自信。
明天是一片待垦的荒原,努力者会让它生机勃勃、美丽如画。明天,是没有尽头的时间隧道,若要明天会更好,今天的我们就必须全力以赴。哪怕自己只是尘埃里的一朵小花,也请选择做最美的绽放。不管身在何处,我们,都要把最美的诗篇写在今天留在明天,把潇洒的身影印在世界拉长在地平线。
这就是我想说给昨天的、今天的和明天的我自己的话,而且我也希望我的朋友们可以和我一起分享。然后我们一起卯足了劲儿,珍藏昨天、珍惜今天、珍重明天~我们风雨兼程、我们寒暑无休,我们且行且坚定且努力且珍惜~
冰心在她的散文中说过“今生如果美好,我又何求来世,今生若不美好,我又何求来生。”
童年的我老是被重男轻女的爸爸严厉的指责和打骂,连住在我家的邻居看到我被打骂都看不下去,还有,就是我爸爸宠着我的弟弟,很冷淡的对待我。
到了成年了,父母下岗了,父亲没有工作,母亲偷渡到法国,给在法国的中国家庭当保姆,本来是条件好了点,不幸又降临到我身上。我因为恋爱原因,我竟然疯了。送到了精神病医院住了1个半月的院。 面对人生我绝望了,不知道未来的路如何行走,看着路人的嫌弃眼光,和无意中说的“神经病”三个字,我死的心都有了。天天在家吃了睡,睡了吃。有天我一个亲戚叫我去外地打工,我父亲叫我去了,结果,我又出了问题了。我神经病发作,从摩托车上摔下来,又送到医院去,住了半个月的院,又从外地拖回了家中。第二次病发了,我又在神经病院住了1个半月的医院。 出院后,我就在想自己人生的路应该怎么走了,
我依然参加了成人高考,考取了英文系,读了2年的英文,过了四,六级。母亲给的钱,自己读的书。那年我毕业才24岁,有了大专文凭了,自己找了份工作。有工作了谈恋爱应该可以吧。于是,我每谈恋爱都告诉他我有病的事,不是吓的手机关机,就是吓的人失踪,没人踪影。偶尔,有个对你的好的吧,自己又看不上。
一下都30了,工作换了N个,男朋友也谈了N个,有次在保险公司上班,碰到个单身的客户,和他在一起后,怀孕结婚了,本以为挺幸福的。谁知,天有不测风云,我结婚当天发疯了,在婚宴上,他脸面丢尽了,把小孩打掉了,和我离婚。于是,我又送进了神经病医院。
出院后,我任然是积极向上的,找了份工作,准备读法律课程。谁知,书读多了我又送到神经病医院去了,总共在医院住了4次院。
我任然没有向老天低头,在我一个亲戚的公司当文案。我原本没机会的,听说是她们可怜我,照顾我,我才进来的。没想到是叫我写写微信,写写公司的会议稿件。这么一写,他们都说我很有才情,就这样留在了公司。
是呀,每个人的人生都是一个故事,每一个人的故事都是独一无二的,我老是记得一句话,上帝给自己关了扇门,总会留扇开着的窗户。每当自己痛苦的时候就告诉自己,忍受住苍天的考验,发疯的时候告诉自己,我是在充电休息,工作压力逼的自己要辞职的时候,告诉自己下份工作会做的更好。每当自己被人家谩骂的时候,笑着告诉自己,有什么关系,有病我一样坚强。
能支撑我走到现在,没有走上绝路的,出了自己的自强自立。还有就是社会上的关爱。
在医院的时候,医生和护士的细心照顾,让我的病情好转的很快,她们说我病是病了,但是,人还是很清醒的,可以和他们正常沟通。在工作的时候,老板和同事都对我很关照,前辈的教导和老板的叮咛,每天都不绝于耳。在感情上,有很多男士主动追求,目前,就有一位对我很好。
我还年轻,没什么人生感悟,只是写出自己的经历,勉励自己,以后再有困难,再发病送医院,我也不害怕。未来的路还长着呢,我将继续坚强,用毅力战胜病魔,用笑容面对人生的不如意,用乐观的态度接受命运的挑战,用真心真意来对待爱自己的人。
范文二:细菌的形态与结构CXL
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教材分析:
本章是细菌概述,本节课讲解的是细菌的形态与结构,在整本教材中算简单的章节,理论讲授 2 个 课时。内容包括两个部分:一、细菌的大小与形态;二、细菌的结构。通过本章内容的学习,让 学生掌握细菌基本的形态与结构。 本章重点是细菌的结构。细菌的结构有分为基本结构——所有细菌都具有的结构,及特殊结构— —某些细菌特有的结构。这就要求教师讲清每一结构特点,在教学过程中可以可运用一些相关图 片让学生更好的理解,掌握重点。 本章难点是 G+菌与 G-菌细胞壁的区别。运用表格形式更清晰,应注意培养学生自我总结归纳 的能力。
课程名称 授课类型
病原生物与免疫学基础 理论课(新课)
年级
一年
专业、层次 学时 2
护理
授课题目(章、节) 第二章第一节 教案的讨论与设计:
细菌的形态与结构
1. 通过革兰氏染色原理引入本节课重点——细菌的结构。 2. 细菌细胞壁的结构区别应重点讲解,用表格形式更清晰。 3. 讲诉细菌特殊结构应注意它们的作用。
教学目的与要求: 1、了解细菌的大小和基本形态。 2、掌握细菌的基本结构、特殊结构及医学意义。 主要内容与时间安排:
1.复习旧课:微生物的种类 5 分钟
2.细菌的大小(测量单位)与基本形态 5 分钟 3.细菌的基本结构 30 分钟 细胞壁: G + 和 G - 菌细胞壁的不同及意义;细胞壁的功能。 细胞膜:结构与功能。 细胞质:内含物(核糖体、胞浆颗粒、质粒。 ) 核质:成分与功能。 4.细菌的特殊结构:荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞及其在医学上的意义。30 分钟 5.课堂小结 10 分钟 教学重点、难点: 重点:1.G+菌与 G-菌细胞壁的区别; 2.细菌特殊结构的生物学特点及与医学的关系 难点:1.细菌细胞壁的结构及与抗生素之间的关系; 2.G +菌与 G-菌细胞壁的区别
教学方法:
理论讲授法、多媒体演示法、自主学习法、案例分析法
教学作业:
1.细菌细胞壁的结构区别? 2.哪些结构与细菌的致病性相关? 3.细菌的特殊结构与医学意义?
学生学习方法:积极配合老师的课堂活动,思维要随老师的讲解而动,适当做些课堂记录,课
后及时复习、完成习题集相应的作业。
课后记(包括教学目标的测评,教学反馈与矫正等)详见单元续页后
(续页)
教学过程:
第一节 细菌的大小与形态 1.细菌大小:计量单位是微米(μ m) 2.细菌形态: 球形、杆形、螺形 第二节 细菌的结构 细菌的基本结构: 细胞壁、细胞膜、细胞质和核质 细菌的特殊结构: 荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞 一、 细菌的基本结构 (一)细胞壁 三维空间网格结
构、坚韧、厚 N-乙酰胞壁酸 N-乙酰葡萄糖胺 1、细胞壁的功能 维持菌体固有的形态,并保护细菌抵抗低渗环境。 细胞壁上有许多小孔,参与菌体内外的物质交换。 菌体表面带有多种抗原表位,可以诱发机体的免疫应答。 2、细胞壁的成分与结构 革兰阳性菌和革兰阴性菌细胞壁的共有组分为肽聚糖,但各自有其特殊 组分。 (1)革兰阳性菌细胞壁的成分与结构: 肽聚糖 聚糖骨架 β -1,4 糖苷键 (共有成分) 四肽侧链 五肽交联桥
展示图片简 单介绍,要求 学生了解细 菌的基本形 态和大小。
展示动物细 胞的结构和 细菌结构模 式图。 探索:细菌的 结构。
展示革兰氏 阳性菌和阴 性菌细胞壁 肽聚糖结构 图解 磷壁酸:包括膜磷壁酸和壁磷壁酸。 探索:两类细 青霉素可作用于四肽侧链和五肽交联桥连接处,使细菌不能合成完整的肽聚 菌 细 胞 壁 的 糖而杀伤细菌;溶菌酶可作用于聚糖骨架的β -1,4 糖苷键上,破坏聚糖骨 异同。 架,引起细菌裂解。 重点:革兰阳 (2)革兰阳性菌细胞壁的成分与结构 性菌和革兰 肽聚糖 聚糖骨架 阴性菌肽聚 四肽侧链 糖成分的区 平面二维结构、1~2 层、疏松 脂质 A 别。 核心多糖 特异性多糖 外膜 脂蛋白 脂多糖 脂质双层
3、革兰阳性菌和阴性菌细胞壁比较重点: 革兰阳性菌细胞壁结构及革兰阴性菌细胞壁结构二者的异同点。
重点: 革兰阳性 菌细胞壁结 学生完成课外练习:列表比较两类细菌细胞壁成分与结构的不同。举例说明 构 及 革 兰 阴 其医学意义。 性菌细胞壁 下节课讨论。 结构二者的 问题:L 型细菌有何特点及医学意义 异同点。 展示 L 型细菌形成的油煎蛋菌落图片 了解细胞膜功能 学生完成课 外练习:列表 演示各种内含物图片并说明其意义。重点介绍耐药性质粒。 比较两类细 菌细胞壁成 4、两类细菌的差别及其与细胞壁的关系: 分与结构的 细菌壁成分与结构的不同,导致这两类细菌在染色性、致病性及对药物的敏 不同。举例说 感性等方面有很大差异。 明其医学意 5、细菌细胞壁缺陷型(细菌 L 型) :特点 义。 革兰阳性菌细胞壁缺失后形成, 需在高渗低琼脂含血清的培养基中生长。 生长繁殖缓慢。 某些 L 型仍有一定的致病力,常引起慢性感染,并常在使用作用于细胞 壁的抗菌药物治疗过程中发生。 (二)细胞膜 (三)细胞质 (1)核糖体:核糖体是细菌合成蛋白质的场所。 (2)质粒: 质粒是染色体外的遗传物质 控制细菌某些特定的遗传性状 能独立自行复制, 可传递给另一细菌 举例:有荚膜 (3)胞质颗粒: 与无荚膜肺 (四)核质 炎双球菌的 二、细菌的特殊结构 致病性。 1.荚膜
:某些细菌在其细胞壁外包绕一层粘液性物质,为多糖或多肽的多 探索:荚膜的 聚体。不易着色。 功能。 荚膜的功能: (1)与细菌致病性有关 抗吞噬作用;粘附作用;抗对菌有害物质的损伤作用。 展示图片,解 (2)细菌的鉴别与分开 释 2.鞭毛 成分:鞭毛蛋白,具有高度的抗原性,称为鞭毛(H)抗原。 功能:细菌的运动器官 有些细菌的鞭毛与致病性有关。
可用以鉴定细菌和进行细菌分类。 展示图片,解 3.菌毛 释 许多革兰阴性菌和少数革兰阳性菌菌体表面存在着一种比鞭毛更细、更 短而直硬的丝状物。 根据功能不同,菌毛可分为: 普通菌毛 遍布菌细胞表面,每菌可达数百根。 细菌的粘附结构,和细菌的致病性密切相关。 性菌毛 仅见于少数革兰阴性菌,一个菌只有 1~4 根。 性菌毛由 F 质粒编码,故性菌毛又称 F 菌毛。 展示图片。 可通过接合传递遗传物质 设疑后探索 4.芽胞 某些细菌在一定的环境条件下,能在菌体内部形成一个圆形或卵圆形 小体,是细菌的休眠形式,称为芽胞。 1)产生芽胞的细菌都是革兰阳性菌,重要的有芽胞杆菌属和梭菌属。 2)一个菌体(繁殖体) 一个芽胞 3)抵抗力强:细菌的芽胞对热力、干燥、辐射、化学消毒剂等理化 因素均有强大的抵抗力。 4)杀灭芽胞最可靠的方法是高压蒸气灭菌。 5)当进行消毒灭菌时,应以芽胞是否被杀死作为判断灭菌效果的指 标。 课堂小结: 本节课的重点内容是细菌的结构,运用一些形象的图片让学生更好的理解 掌握,教学过程中应注意培养学生总结归纳能力。 复习巩固:特 殊结构的种 类、结构特点 及 医 学 意 义?
范文三:细菌的形态和结构
第一章 细 菌
?1-1 细菌的形态和结构
细菌是一种具有细胞壁的单细胞原核型微生物。在一定环境下有相对恒定的形态和结构,细菌的结构与其生理功能、致病、免疫等特性有关。
一、细菌的形态
(一)细菌的形态和排列
细菌的外形有球形、杆形和螺旋形三种基本形态,分别称为球菌、杆菌、螺旋菌。细菌是以简单的横二分裂方式繁殖,细菌分裂后,有的彼此分离,单个存
在;有的则仍有原浆带相连,形成一定的排列方式。
1(球菌:
双球菌 如脑膜炎双球菌、肺炎双球菌
链球菌 如猪链球菌
葡萄球菌 如金黄色葡萄球菌
单球菌、四联球菌和八叠球菌等
2(杆菌
形状:菌体多数平直,少数微弯曲,两端多为钝圆,少数平截
有的杆菌菌体短小,两端钝圆,近似球状,称为球杆菌
有的杆菌一端较另一端膨大,使整个杆菌呈棒状,称为棒状
杆菌
有的杆菌菌体有分支,称为分支杆菌
也有的杆菌呈长丝状。
排列:单杆菌:单个散在;
双杆菌:成对排列;
链杆菌:成链状。
蜡样芽胞杆菌 球杆梭状芽孢杆菌
3(螺旋菌 据弯曲程度和弯曲数,又可分为:
弧菌:如霍乱弧菌 螺菌:如鼠咬热螺菌
细菌的衰老型:在正常情况下各种细菌的外形和排列方式是相对稳定并具
有特征性的,可作为细菌分类和鉴定的依据之一。通常在适宜环
境下细菌呈较典型的形态,但当环境条件改变或在老龄培养物
中,会出现各种与正常形态不一样的个体,称为退化型或衰老型。
这些衰老型的培养物重新处于正常的培养环境中可恢复正常形
态。
细菌的多形性:有些细菌,即使在最适宜的环境条件下,其形态也很不一
致,这种现象称为细菌的多形性。
(二)细菌的大小
通常使用显微测微尺来测量细菌的大小,以微米(μm)作为测量单位。一般球菌的直径约为0.8,1.2μm;杆菌长1,10μm,宽0.2,1.0μm;螺旋菌长1,50μm,宽0.2,1.0μm。
细菌的大小,是以生长在适宜的温度和培养基中的青壮龄培养物(指对数期)为标准。在定条件下,各种细菌的大小相对稳定,且具有明显特征,可以作为鉴定细菌的依据之一。
二、细菌的基本结构
细菌的基本结构是指各种细菌都具有的细胞结构,包括细胞壁、细胞膜、细
胞浆、核质等。
1(细胞壁
最外层,一般是由糖类、蛋白质和脂类镶嵌排列而成。其基础成分是肽聚糖。
(1)不同的细菌细胞壁的结构和成分有不同,用革兰氏染色法染色,可将
+-细菌分成革兰氏阳性菌(G菌)和革兰氏阴性菌(G菌)两大类
+G菌细胞壁 较厚,主要是肽聚糖,占细胞壁物质的40%,95%。有磷壁酸、
多糖和蛋白质等。而分支杆菌的细胞壁则含有多量的脂类,多数以分
支杆菌酸或蜡质的形式存在。
-G菌细胞壁 较薄,由外膜和周质间隙组成。外膜由脂多糖、磷脂、蛋白
质和脂蛋白等复合物构成.周质间隙是一层薄的肽聚糖,约占细胞壁
的10%,20%。
+- G菌细胞壁结构 G菌细胞壁
结构
肽聚糖 又称黏肽或糖肽,是细菌细胞壁特有的物质。
+G菌细胞壁的肽聚糖:由聚糖链支架、四肽侧链和五肽交联桥三部
分组成的复杂聚合物。聚糖链支架由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。四肽侧链由四
种氨基酸组成并与胞壁酸相连,五肽交联桥由五个甘氨酸组
成,交联于相邻两条四肽侧链之间。于是,聚糖链支架、四
肽侧链和五肽交联桥共同构成十分坚韧的三维立体结构。
-G菌细胞壁的肽聚糖:很薄,有1,2层网状分子构成,其结构单
体有与革兰氏阳性菌相同的聚糖链支架和相似的四肽侧链,
但无五肽交联桥,由相邻聚糖链支架上的四肽侧联直接连接
成二维结构,较为疏松。
溶菌酶能水解聚糖链支架的β-1,4糖苷键,故能裂解肽聚糖;青
霉素能抑制五肽交联桥和四肽侧链之间的联接,故能抑制革兰氏阳
性菌肽聚糖的合成。
革兰氏阳性菌肽聚糖结构模式图 革兰氏阴性菌肽聚糖结构模式图
+磷壁酸 G菌特有,是特异的表面抗原。
脂多糖(LPS) 为革兰氏阴性菌所特有,是内毒素的主要毒性成分
-外膜蛋白(OMP) G菌外膜层中镶嵌的多种蛋白质的统称。包括微孔蛋白及
脂蛋白
微孔蛋白:仅允许小分子量的营养物质如双糖、氨基酸、二肽、三
肽、无机盐等通过,大分子物质不能通过,因此溶菌酶之类的物质
-不易作用到G的肽聚糖。
脂蛋白:使外膜层与肽聚糖牢固地连接,可作为噬菌体的受体或参与铁及其
他营养物质的转运。
(2)细胞壁的作用: ?能维持细菌的固有形态,保护菌体耐受低渗环境
?具有相对的通透性,与细胞膜共同完成菌体内外物质的交换
?脂多糖还是内毒素的主要成分
?与革兰氏染色特性、细菌分裂、致病性、抗原性及
对噬菌体和抗菌药物的敏感性有关。
2(细胞膜
(1)结构:类似于真核细胞膜的液态镶嵌结构
细菌细胞膜的液态镶嵌结构
(2)生理功能:?可选择性地进行细菌的内外物质交换,维持细胞内正常渗透压
?与细胞壁、荚膜的合成有关,是鞭毛的着生部位
?细胞膜凹入细胞浆形成间体。间体的功能与真核细胞的
+线粒体相似,与细菌的呼吸有关,并有促进细胞分裂的作用。G菌较为多见。
3(细胞浆
是细菌进行新陈代谢的主要场所。还含有核糖体、异染颗粒、间体、质粒等内含物。
(1)核糖体:又名核蛋白体,细菌的核糖体与人和动物的核糖体不同,故某些药物如红霉素和链霉素能干扰细菌核糖体合成蛋白质,而对人和动物的核糖体不起作用。
(2)质粒:小型双股DNA分子 含细菌生命非必需的基因,控制细菌某些特定的性状。质粒能独立复制,可随分裂传给子代菌体,也可由性菌毛在细菌间传递。质粒具有与外来DNA重组的功能,所以在基因工程中被广泛用作载体。
(3)内含物:贮存营养物质或其他物质的颗粒样结构。如脂肪滴、糖原、淀粉粒及异染颗粒等。
异染颗粒是某些细菌细胞浆中特有的一种酸性小颗粒,对碱性染料的亲和性特别强,特别是用碱性美蓝染色时呈红紫色,而菌体其他部分则呈蓝色。某些细菌,如棒状杆菌的异染颗粒非常明显,常用于细菌的鉴定。
4(核质 DNA分子
作用 :含细菌的遗传基因,控制细菌几乎所有的遗传性状,与细菌的
生长、繁殖、遗传变异等有密切关系。
三、细菌的特殊结构
1(荚膜: 某些细菌(如炭疽杆菌)在生活过程中,向细胞壁表面分泌一层粘液性物质,包绕整个菌体,这层粘液性物质称为荚膜。当多个细菌和荚膜物质融合而成一团胶状物,称为菌胶团。
普通染色方法不易着色,可见菌体周围一层无色透明圈。用特殊的荚膜染色法染色,可清楚地看到荚膜的存在。
荚膜的主要成分是水(约占90,以上),固形成分随多数为多糖类,如猪链球菌;少数则是多肽,如炭疽杆菌;也有极少数二者兼有,如巨大芽孢杆菌。
荚膜的产生具有种的特征,在动物体内或营养丰富的培养基上容易形成。
荚膜作用:与细菌的毒力有关;荚膜能贮留水分,有抗干燥的作用;荚膜具有抗原性,具有种和型的特异性
2(鞭毛 经特殊的鞭毛染色法用光学显微镜可观察到。
根据鞭毛的数量和在菌体上的位置,将有鞭毛的细菌分为单毛菌、丛毛菌和周毛菌等
单毛菌 .丛毛菌 .周毛菌
成分:鞭毛蛋白,具有抗原性,称为鞭毛抗原或H抗原
作用:运动器官,鞭毛有规律的收缩,引起细菌运动;鞭毛与细菌的致病性也有关系
3(菌毛 :具有良好的抗原性,菌毛可分为普通菌毛和性菌毛。
普通菌毛:数量较多 周身都有 吸附黏膜上皮细胞上 与毒力有关
性菌毛:长而且粗 数量较少 有性菌毛的细菌为雄性菌,雄性菌和雌性菌可通过菌毛接合,发生基因转移或质粒传递。
4(芽孢
芽孢体:带有芽孢的菌体称为芽孢体。是细菌抵抗外界不良环境,保存
生命的一种休眠状态,在适宜条件下能萌发形成一个新的繁
殖体。
繁殖体:未形成芽孢的菌体称为繁殖体。
普通染色法染色不能使芽孢着色,在显微镜下观察时,呈无色的空洞状。
需用特殊的芽孢染色法染色才能让芽孢着色。
细菌能否形成芽孢,芽孢的形状、大小以及在菌体的位置等,都随细菌的不同而不同,这在细菌鉴定上有重要意义。
中央芽孢 偏端芽孢 末端芽孢 游离芽孢
三、细菌形态和结构的观察方法
(一)普通光学显微镜观察法
1(不染色标本检查法 是细菌活标本检查的方法
压滴法:一个光线较弱的视野,才便于观察细菌的运动情况。
悬滴法:先用低倍镜找到悬滴边缘,再换高倍镜观察(因凹玻片较厚,一
般不用油镜),可观察到细菌的运动状态。
2(染色标本检查法
单染色法:如美蓝染色法;
复染色法,不同菌体呈现不同颜色,故又称为鉴别染色法,如革兰氏染色法、抗酸染色法等,此外,还有细菌特殊结构的染色法,如荚膜染色法 、鞭毛染色法、芽孢染色法等。
(二)电子显微镜观察法
电子显微镜简称为电镜。以电子流为光源,包括透射电镜和扫描电镜。
透射电镜:可观察到细菌内部的超微结构。
扫描电镜:可清楚地看到细菌表面的立体构象。
?1-2 细菌的代谢
一、细菌的营养与代谢
(一)营养物质及其作用
1、水:约占细菌湿重的80%,水并不是一种营养物质,但在细菌的生长繁殖过程中,营养物的吸收、排泄及代谢过程中的有关反应均需在有水的条件下进行。
2、氮源:病原菌多以有机氮化物如氨基酸、蛋白胨作为氮源,合成菌体成分和其他结构成分,并不是能量的主要来源。
3、碳源:病原菌主要从糖类获得碳源和能量。
4、无机盐:一般有钾、钠、钙、镁、磷、硫、铁等。其主要作用是构成菌体成分,调节渗透压、激活酶类及参与组成细菌的酶,铁离子与细菌的生长繁殖及致病作用有关。
5、生长因子:大部分细菌在上述各种营养物质配合的培养基中,都能生长繁殖。但有些细菌却不能生长,还必须加入一些其他物质。这些能促进细菌生长的物质,称为生长因子。主要有B族维生素、某些氨基酸、嘌呤、嘧啶等。
(二)营养类型
依利用碳元素的形式也不同,可把细菌分为自养菌和异养菌两大类。
1(自养菌:以无机物形式的碳作为碳源合成菌体所需的有机物质。
(1)化能自养菌:无机化合物的氧
(2)光能自养菌:光合作用获得能量
2(异养菌 必须利用有机形式的碳源
(1)化能异养菌:代谢所需能量从有机物氧化中获得
(2)光能异养菌:代谢所需能量从光线中获得能量
异养菌由于生活环境不同,又分为腐生菌和寄生菌两类
(1)腐生菌:以无生命的有机物如动植物尸体、腐败食品等作为营养物质来源
(2)寄生菌:寄生于有生命的动植物体内,靠宿主提供营养。
致病菌多属异养菌。
(三)细菌摄取营养的方式
1(单纯扩散 又称被动扩散,靠浓度差 不需消耗能量 无选择性
2(促进扩散 靠浓度差 不需消耗能量 需要专一性载体蛋白 促进扩散具有特异性。
3(主动运输 逆浓度差 需要特异性的载体蛋白 需消耗能量
4(基团转位 与主动运输相似,但物质在运输的同时受到化学修饰 需要
特异性的载体蛋白和能量的参与。
(四)细菌的酶
1.依存在的部位分类:
(1)胞内酶:于细胞内部发挥作用 呼吸酶及与蛋白质、多糖等代谢有关的酶。
(2)胞外酶:由细菌产生后分泌到细胞外 水解酶 与侵袭力有关的酶
2.根据酶产生的条件分类:
(1)固有酶:细菌必须有的酶,如某些脱氢酶等。
(2)诱导酶,细菌为适应环境而产生的酶为诱导酶,如大肠杆菌的半乳糖酶。
(五)细菌的呼吸类型
细菌借助于菌体呼吸酶从物质氧化过程中获得能量的过程,称为细菌的呼吸。
根据细菌对氧的需求不同,可分为三大类:
1(专性需氧菌 必须在有氧的条件下才能生长,如结核分支杆菌。
2(专性厌氧菌 必须在无氧或氧浓度极低的条件下才能生长,如破伤风梭菌等。
专性厌氧菌人工培养时,必须要排除培养环境中的氧气。
3(兼性厌氧菌 在有氧或无氧的条件下均可生长,但在有氧条件下生长更佳。
大多数细菌属此类型。
(六)细菌的代谢产物
1(分解代谢产物
(1)糖的分解产物
利用糖的分解产物对细菌进行鉴定的生化试验有:糖发酵试验、维,培(V-P)试验、甲基红(MR)试验等。
糖发酵试验 V-P试
验 MR试验
(2)蛋白质的分解产物
利用蛋白质的分解产物设计的鉴定细菌的生化试验有:靛基质试验、硫化氢试验、尿素分解试验、明胶液化试验、硝酸盐还原试验等。
靛基质试验 硫化氢试验
另外,还有其他的生化试如:三糖铁利用试验、柠檬酸盐利用试验、血浆凝固酶试验等
三糖铁利用试验 柠檬酸盐利用试验 血浆凝固酶试验
2(合成代谢产物
(1)维生素
(2)抗生素 能抑制和杀死某些微生物。大多数由放线菌和真菌产生,细菌产生的很少。
(3)细菌素 是某些细菌产生的一种具有抗菌作用的蛋白质,作用范围狭窄,
仅对有近缘关系的细菌产生抑制作用。
(4)毒素 内毒素和外毒素两种,与细菌的毒力有关。
(5)热原质 一种多糖物质,注入人和动物体内,可以引起发热反应。
在制造注射剂和生物制品时,应注意将其除去。
(6)酶类 细菌能产生具有侵袭力的酶,与细菌的毒力有关,如透明质酸酶。
(7)色素 水溶性色素 脂溶性色素
色素在细菌鉴定中有一定的意义。
二、细菌的生长与繁殖
(一)细菌生长繁殖的条件
1(营养物质 包括水分、含碳化合物、含氮化合物、无机盐类和生长因子等
2(温度 根据细菌对温度的需求不同,可将细菌分为嗜冷菌、嗜温菌和嗜热菌三类
病原菌属于嗜温菌,在15,45?都能生长,最适生长温度是37?左右
3(pH 大多数病原菌生长的最适pH为7.2,7.6,
个别偏酸,如鼻疽假单胞菌需pH为6.4,6.6
也有的偏碱,如霍乱弧菌需pH为8.0,9.0
4(渗透压 适宜的渗透压
盐腌、糖渍有防腐作用,因一般细菌和霉菌在高渗条件下不能生长繁殖。
5(气体 在细菌培养时,氧的提供与排除要根据细菌的呼吸类型而定。
少数细菌培养时需要二氧化碳等其他气体。
(二)细菌的繁殖方式和速度 繁殖方式:无性二分裂
(三)细菌的生长曲线
1(迟缓期 适应过程 数目基本不增加,体积增大,代谢活跃
2(对数期 最快的速度进行增殖,细菌数的对数与时间呈直线关系。
一般,此期的病原菌致病力最强,菌体的形态、大小及生理活
性均较典型,对抗菌药物也最敏感。
3(稳定期 生长速度减慢,死亡细菌数开始增加,新增殖的与死亡细菌数量
大致平衡,稳定期后期可能出现菌体形态与生理特性的改变,芽
孢菌,可能形成芽孢。
4(衰老期 死亡的速度超过分裂速度, 活菌数急剧下降
细菌菌体出现变形或自溶,染色特性不典型,难以鉴定。
细菌的形态和革兰氏染色反应,应以对数期到稳定期中期的细菌为标准。
三、细菌的人工培养
(一)培养基的概念
培养基:把细菌生长繁殖所需要的各种营养物质合理地配合在一起,制成的营养基质称为培养基。
培养基的用途:细菌的分离、细菌的纯化、细菌的鉴定、细菌的保存和细菌制品的制造等。
(二)培养基的类型
根据培养基的物理状态、用途等可将培养基分为多种类型。
1、根据培养基的物理状态分类
(1)液体培养基
(2)固体培养基 加入2%,3%的琼脂,根据需要制成平板、斜面和高层培养基等
(3)半固体培养基 加入少量(通常为0.3%,0.5%)的琼脂
2、根据培养基的用途分类
(1)基础培养基 含大多数细菌所需的基本营养物质是相同的。
常用的是肉汤培养基、普通琼脂培养基及蛋白胨水等。
(2)营养培养基 用于培养营养要求较高的细菌
常用的营养培养基有鲜血琼脂培养基、血清琼脂培养基等。
(3)鉴别培养基 加入某种特殊营养成分和指示剂
如伊红美蓝培养基、麦康凯培养基、三糖铁琼脂培养基等。
(4)选择培养基 加入某些化学物质,利于需分离的细菌的生长,抑制不需要细菌的生长
如分离沙门氏菌、志贺氏菌等用的SS琼脂培养基。
(5)厌氧培养基 将培养基与空气及氧隔绝或降低培养基中的氧化还原电势
如肝片肉汤培养基、疱肉培养基
(三)制备培养基的基本要求和程序
1、制备培养基的基本要求
(1)选择所需的营养物质
(2)调整pH
(3)培养基应均质透明
(4)不含抑菌物质
(5)灭菌处理
2、制备培养基的基本程序
?过滤?分装?灭菌?无菌检验?备用 配料?溶化?测定及矫正pH
(四)细菌在培养基中的生长情况
1. 细菌在液体培养基中:常呈现沉淀,浑浊或形成菌膜等情况
沉淀 浑浊 表面生长
2.细菌在固体培养基上:
菌落:细菌在固体培养基上经过一定时间的培养后,表面可出现肉眼可
见的单个细菌集团,称为菌落。
菌苔:许多菌落融合成片,则称为菌苔。
细菌的菌落随菌种不同而各异,在细菌鉴定上有重要意义。
3. 半固体培养基中:用穿刺接种法接种
有鞭毛的细菌:可以向穿刺线以外扩散生长
无鞭毛的细菌:只沿着穿刺线生长,
鞭毛的细菌 有鞭毛的细菌
?1-3 细菌病的实验室诊断方法 一、病料的采集、保存及运送
(一)病料的采集
1(采集病料的原则
(1)无菌采病料原则
(2)适时采病料原则
(3)病料含病原多的原则
(4)采病料适量的原则
2(采集病料的方法
(1)液体材料的采集方法
(2)实质脏器的采集方法
(3)肠道及其内容物的采集方法
(4)皮肤及羽毛的采集方法
(5)胎儿
(二)病料的保存与运送 二、细菌的形态检查
在细菌病的实验室诊断中,形态检查的应用有两个时机:
一是将病料涂片染色镜检
二是在细菌的分离培养之后 三、细菌的分离培养
细菌分离培养的方法很多,最常用的是平板划线接种法,另外还有倾注平板培养法、斜面接种法、穿刺接种法、液体培养基接种法等。 四、细菌的生化试验
细菌的生化试验:细菌在代谢过程中,要进行多种生物化学反应,这些反应几乎都靠各种酶系统来催化,由于不同的细菌含有不同的酶,因而对营养物质的利用和分解能力不一致,代谢产物也不尽相同,据此设计的用于鉴定细菌的试验,
称为细菌的生化试验。
1(糖分解试验
2(维-培试验 又称V-P试验,
3(甲基红试验 又称MR试验,
4(枸橼酸盐利用试验
5(吲哚试验 又称靛基质试验
6(硫化氢试验 。
7(触酶试验 触酶又称接触酶或过氧化氢酶
8(氧化酶试验 氧化酶又称细胞色素酶、细胞色素氧化酶C或呼吸酶。
9(脲酶试验 脲酶又称尿素酶。
细菌生化试验的主要用途是鉴别细菌,对革兰氏染色反应、菌体形态以及菌落特征相同或相似的细菌的鉴别具有重要意义。
IMViC试验:吲哚试验(indole test)、甲基红试验(methl red test)、V-P试验、枸橼酸盐利用试验(citrate utilization test)四种试验常用于鉴定肠道杆菌,合称为IMViC试验。例如大肠杆菌对这四种试验的结果是+ + - -,而产气杆菌则为- - + +。
五、动物接种试验
有时为了证实所分离菌是否有致病性,可进行动物接种试验,最常用的是本动物接种和实验动物接种。
六、细菌的血清学试验
如我们生产中常用凝集试验来进行鸡白痢和布氏杆菌病的检疫。
其它:在细菌病的实验室诊断或细菌的鉴定中,除应用上述介绍的方法外,迅速兴起和发展起来的分子生物学技术也在广泛应用。如:传统的猪链球菌检测方法为细菌分离法,至少需要3d时间。如果采用先进的PCR新技术,可将检测猪链球菌的时间缩短至1.5h左右。
?1-4 主要病原细菌
一、葡萄球菌(StapHylococcus)
葡萄球菌广泛分布于自然界,如空气、水、土壤及动物的体表,是最常见的化脓性细菌之一,80%以上的化脓性疾病由本菌引起,主要引起动物的组织、器官和创伤的感染和化脓,严重时可引起败血症或脓毒败血症。
(一)形态与培养
呈球形,排列成堆,如葡萄串状。
在脓汁或液体培养基中,常排列成双球或短链状。
无鞭毛,一般不形成荚膜。革兰氏染色呈阳性。
不同型菌株能产生不同的脂溶性色素,使菌落呈不同的颜色,
据此过去把本菌分为金黄色、白色和柠檬色葡萄球菌。
(二)抗原构造及分类
1.蛋白质抗原:A蛋白(SPA)
有与人和各种动物血清IgG分子的Fc段非特异地牢固结合的特性。
2.多糖类抗原可用于葡萄球菌的定型。
根据产生的色素和生化反应,本菌可分为:
金黄色葡萄球菌:多为致病菌
表皮葡萄球菌:偶尔致病
腐生葡萄球菌:一般不致病
致病的金黄色葡萄球菌能产生金黄色色素、溶血素、甘露醇分解酶及血浆凝固酶。一般来说,凝固酶阴性者无致病性。
(三)致病性与抵抗力
葡萄球菌的致病力主要是毒素和酶,致病性菌株能产生溶血毒素、杀白细胞毒素、肠毒素、血浆凝固酶等。
所致的疾病为畜禽的化脓性疾病,如创伤感染、脓肿和蜂窝炎等;猪的皮炎、鸡的关节炎、牛羊乳房炎、羊的皮炎和羔羊的败血症等。
葡萄球菌对外界环境的抵抗力强于其他无芽胞菌。对碱性染料料敏感。对青霉素、庆大霉素高度敏感,由于长期广泛应用抗生素,其耐药菌株逐年增多。
(四)微生物学诊断
不同的病型应采取不同的病料
1、直接涂片镜检
2、分离培养与生化试验
将病料接种于血液琼脂平板
做甘露醇发酵试验、血浆凝固酶试验、耐热核酸酶试验,阳性者多为致病菌
发生食物中毒时可用小猫接种试验,用ELISA或DNA探针可快速检出肠毒素。
(五)防治
对皮肤创伤应及时处理。
青霉素是防治葡萄球菌病的首选药物。
必要时可通过药敏试验来选择药物。
二、链球菌(Streptococcus)
(一)形态与培养
链球菌多为球形或卵圆形,呈链状排列。
在液体培养基中易形成长链,而在固体培养基中常呈短链。
大多数链球菌在幼龄培养物中可见到荚膜,继续培养则消失,无芽孢和鞭毛,革兰氏染色阳性。
(二)分类
根据链球菌在血液琼脂平板上的溶血现象分成三类。
甲型(α)溶血性链球菌 本型链球菌致病力不强。
乙型(β)溶血性链球菌 能产生强烈的链球菌溶血素,在菌落周围形成2,4mm的透明溶血环(β溶血)(图13-3),所以称溶血性链球菌,其致病力强
丙型(γ)链球菌 不产生溶血素,菌落周围无溶血环,亦称非溶血性链球菌。一般无致病性,常存在于乳汁和粪便中。
根据抗原构造分类 链球菌的细胞含有:
群特异性抗原(又称C抗原):胞壁中一种多糖抗原,依此可将乙型溶血性链球菌分为A、B、C、D、E、F、G、H、K、L、M、N、O、P、Q、R、S、T、U等19个血清群。
蛋白质抗原或表面抗原:在C抗原外层,又分成M、R、T、S四种,具有型特异性。
M抗原具有抗吞噬作用,并使链球菌易于黏附在上皮细胞表面,根据M抗原的不同可将A群链球菌分为60多个血清型。
(三)致病性与抵抗力
C群的某些链球菌,常引起猪的急性或亚急性败血症、脑膜炎、关节炎及肺炎等;
D群的某些链球菌可引起小猪心内膜炎、脑膜炎、关节炎及肺炎等;
E群主要引起猪淋巴结脓肿;
L群可致猪的败血症、脓毒败血症。
我国流行的猪链球菌病是一种急性败血型传染病,病原体属C群。人也可以感染猪链球菌病。
本菌的抵抗力不强,60?30min即被杀死
乙型溶血性链球菌对青霉素、氯霉素、四环素和磺胺类药物等都很敏感。
青霉素是治疗链球菌感染的首选药物。
(四)微生物学诊断
根据不同的病型,采集相应的病料,如脓汁、渗出液、乳汁、血液等。
1、直接涂片镜检
2、分离培养及鉴定
(五)防治
对链球菌病的预防原则与葡萄球菌病相似,家畜发生创伤时要及时处理,发
生猪链球菌病的地区,可用疫苗进行预防注射。对感染本菌的家畜,及早使用足
量的磺胺药或抗生素。
三、多杀性巴氏杆菌
多杀性巴氏杆菌(Pasteurella multocida)是畜禽巴氏杆菌病的病原,能使多种畜禽发生出血性败血症或传染性肺炎。本菌分布广泛,正常存在于多种健康动物的口腔和咽部黏膜,是一种条件性致病菌。
(一)形态与培养
本菌为球杆状或短杆状,两端钝圆
单个存在,有时成双排列。无鞭毛,不形成芽孢,新分离的强毒株具有荚膜,革兰氏染色阴性。病畜的血液涂片或组织触片经美蓝或瑞氏染色时,可见典型的两极着色。
本菌为需氧或兼性厌氧菌,对营养要求较严格在加有血液、血清或微量血红素的培养基上生长良好。
分解葡萄糖、果糖、蔗糖、甘露糖和半乳糖,产酸不产气。
大多数菌株可发酵甘露醇,一般不发酵乳糖,可产生吲哚,MR和V-P试验均为阴性,不液化明胶,产生H2S,触酶和氧化酶均为阳性。
(二)血清型 本菌主要以其荚膜抗原和菌体抗原区分血清型
荚膜抗原:有6个型 大写英文字母表示
菌体抗原:有16个型 阿拉伯数字表示
(三)致病性与抵抗力
家畜中以猪最敏感,致猪肺疫
禽类中以鸭最易感,其次是鹅、鸡,致禽霍乱。
急性型呈出血性败血症迅速死亡;亚急性型于黏膜关节等部位,发生出血性炎症等;慢性型则呈现萎缩性鼻炎(猪、羊)、关节炎及局部化脓性炎症等。
实验动物中小鼠最易感。
多杀性巴氏杆菌抵抗力不强,在无菌蒸馏水和生理盐水中很快死亡。
在阳光暴晒10min,或在56?15min或60?10min可被杀死。
厩肥中可存活1个月,埋入地下的病死鸡,经4个月仍残存活菌。
在干燥的空气中2,3d可死亡。
3%石炭酸、3%福尔马林、10%石灰乳、2%来苏尔、1%氢氧化钠等5min可杀死
本菌。
对青霉素、链霉素、四环素、土霉素、磺胺类及许多新的抗菌药物敏感。
(四)微生物学诊断
1、镜检
采取新鲜病料用碱性美蓝或瑞特氏染色液染色,典型的两极浓染的短杆菌,
结合流行病学及剖检,即可作初步诊断。
慢性病例或腐败材料不易发现典型菌体,需进行分离培养和动物试验。
2、分离培养
最好用血琼脂平板和麦康凯琼脂同时进行分离培养 麦康凯培养基上不生长
在血琼脂平板上生长良好,形成水滴样小菌落,不溶血, 革兰氏染色为阴性球杆菌。
将此菌接种在三糖铁培养基上可生长,使底部变黄。 必要时可进一步做生化反应鉴定
3、动物试验
若要鉴定荚膜抗原和菌体抗原型,则要用抗血清或单克隆抗体进行血清学试验。检测动物血清中的抗体,可用试管凝集、间接凝集、琼脂扩散试验或ELISA。
(五)防治
猪可选用猪肺疫氢氧化铝甲醛苗,或用猪瘟-猪丹毒-猪肺疫三联苗
禽用禽霍乱弱毒苗
牛用牛出血性败血症氢氧化铝苗
预防和治疗还可用抗生素、磺胺类、喹诺酮类药物等,尤其在养猪、养禽生产中,药物预防也是行之有效的措施。
四、炭疽杆菌
炭疽杆菌(Bacillus anthracis)是引起人类、各种家畜和野生动物炭疽的病原,在兽医学和医学领域均有相当重要的地位。
(一)形态与培养
形态:炭疽杆菌为革兰氏阳性粗大杆菌,菌体两端平切,无鞭毛。
在动物体内菌单在或3,5个菌体形成短链,在菌体相连处有清晰的间隙,在猪体内形态较为特殊,菌体常为弯曲或部分膨大,多单在或二、三相连。人工培养基中形成长链。
炭疽杆菌(纯培养物涂片) 炭疽杆菌(组织涂片)
在动物体或含有血清的培养基上形成荚膜,
在培养基上或外界形成芽胞(卵圆形,直径比菌体小,位于菌体中央)。
培养:需氧或兼性厌氧,
普通琼脂平板24h形成灰白色、干燥、边缘不整齐的菌落,低倍镜观察边缘卷发状
血液琼脂培养基中生长一般不溶血,个别菌株可轻微溶血;
肉汤中24h培养管底有絮状沉淀,肉汤澄清;
明胶培养基穿刺培养,呈倒立松树状生长,其表面渐被液化呈漏斗状。
生化:本菌能分解葡萄糖产酸不产气,不分解阿拉伯糖、木糖和甘露醇。能水解淀粉、明胶和酪蛋白。V-P试验阳性,不产生吲哚和H2S,能还原硝酸盐,触酶阳性。
(二)抗原构造
已知炭疽杆菌有荚膜抗原、菌体抗原、保护性抗原和芽孢抗原四种主要抗原成分。
1.荚膜抗原
2(菌体抗原 常用的Ascoli反应,加热处理抗原依据在此
3(保护性抗原
4(芽孢抗原
(三)致病性与抵抗力
炭疽杆菌可引致各种家畜、野兽和人类的炭疽,牛、绵羊、鹿的易感性最强,马、骆驼、猪、山羊等次之,犬、猫、食肉兽则有相当大的抵抗力,禽类一般不感染。实验动物中,小白鼠、豚鼠、家兔和仓鼠最敏感,大鼠则有抵抗力。
炭疽杆菌的毒力主要与荚膜和毒素有关。在入侵机体生长繁殖后,形成荚膜,从而增强细菌抗吞噬能力,使之易于扩散,引起感染乃至败血症。炭疽杆菌产生的毒素有水肿毒素、致死毒素两种,其毒性作用主要是直接损伤微血管的内皮细胞,增强微血管的通透性,改变血液循环动力学,损害肾脏功能,干扰糖代谢,血液呈高凝状态,易形成感染性休克和弥漫性血管内凝血,最后导致机体死亡。
毒素由水肿因子、保护性抗原、致死因子三种亚单位构成,三者单独均无毒性作用,若将前两种成分混合注射家兔或豚鼠皮下,可引起皮肤水肿;后两种成分混合注射,可引起肺部出血水肿,并致豚鼠死亡。三种成分混合注射可出现炭疽的典型中毒症状。
繁殖体的抵抗力不强:60?30,60min或75?5,15min即可被杀死。
常用消毒药均能在较短时间内将其杀死。
对青霉素、链霉素等多种抗生素及磺胺类药物高度敏感
在未剖解的尸体中,细菌可随腐败而迅速崩解死亡。芽孢的抵抗力特别强,在干燥状态下可长期存活。需经煮沸15,25min,121?高压蒸汽灭菌5,10min
或160?干热1h方被杀死。实验室干燥保存40年以上的炭疽芽孢仍有活力。
干燥皮毛上附着的芽孢,也可存活10年以上。
牧场如被芽孢污染,传染性常可保持20,30年。
常用的消毒剂是新配的20%石灰乳或20%漂白粉作用48h,0.1,升汞作用40min或4%高锰酸钾15min。炭疽芽孢对碘特别敏感,0.04,碘液10min即可将其破坏,但有机物的存在对其作用有很大影响。除此之外,过氧乙酸、环氧乙烷、次氯酸钠等都有较好的效果。
(四)微生物学诊断
疑似炭疽病畜尸体应严禁解剖。只能自耳根部采取血液,取血后应立即用烙铁将创口烙焦,或用浸透0.2%升汞的棉球将其覆盖,严防污染并注意自身防护。必要时可切开肋间采取脾脏。皮肤炭疽可采取病灶水肿液或渗出物,肠炭疽可采取粪便。若已错剖畜尸,则可采取脾、肝等进行检验。
1、涂片镜检
病料涂片有荚膜的竹节状大杆菌,即可作出初步诊断。
材料不新鲜时菌体易于消失。
2、分离培养
取病料接种于普通琼脂或血液琼脂,37?培养18,24h,观察有无典型的炭疽杆菌菌落。同时涂片作革兰氏染色镜检。
3、动物感染试验
4、Ascoli氏沉淀反应
还可通过间接血凝试验、协同凝集试验、串珠荧光抗体检查、琼脂扩散试验等进行确诊。
(五)防治
常用疫苗有无毒炭疽芽孢苗和?号炭疽芽孢苗两种。
抗炭疽血清在疫区可用作紧急预防或治疗。
治疗时,可用青霉素、链霉素等多种抗生素及磺胺类药物。
炭疽病畜尸体应焚烧处理。
五、厌氧芽胞杆菌
厌氧芽孢杆菌又称梭状芽孢杆菌,多数为腐生菌,少数对人畜致病。
这类梭菌的主要特性是:
厌氧菌,革兰氏染色阳性。
有芽孢的大杆菌,芽孢的直径一般大于菌体的宽度,圆形或卵圆形,芽孢的形状及位置有鉴别意义。
多数是由于创伤感染而致病,均能产生强烈的外毒素,有的产生侵袭性酶。
(一)破伤风梭菌
破伤风梭菌(Cl.tetani)是破伤风的病原菌,大量存在于动物肠道及粪便中,由粪便污染土壤,机体因创伤感染而引起疾病。
1、形态与培养
本菌为两端钝圆、细长、直或稍弯曲的杆菌,周鞭毛,能运动,动物体内外均能形成鼓槌状芽孢。
严格厌氧,最适生长温度37?,最适pH为7.0,7.5。
在普通琼脂平板上整个菌落呈小蜘蛛状;在血液琼脂平板上有轻度溶血。
厌气肉肝汤稍浑浊,微变黑,产生气体和发臭。
破伤风梭菌芽孢的抵抗力强大,在土壤中可存活数十年,能耐煮沸40,60min,5,石炭酸中能存活10,15h,对青霉素敏感,磺胺类药物对本菌有抑制作用。
2、致病性与抵抗力
产生两种外毒素:
一种为强直性痉挛毒素,主要作用于神经系统,使动物出现特征性的强直症状;另一种为溶血毒素,可使红细胞崩解。
马最易感,猪、牛、羊和犬次之,人很敏感,实验动物中以小鼠和豚鼠感受性最强。
在有氧的环境中,破伤风梭菌生长繁殖受到抑制。
在深而窄的创口内易形成厌氧环境,使细菌在局部大量生长繁殖,产生毒素而致病。
破伤风梭菌的繁殖体抵抗力与其他细菌相似,但芽胞的抵抗力强大。对青霉素敏感,磺胺类药物对本菌有抑制作用。
、微生物学诊断3
破伤风的临床症状特征,一般不需微生物学诊断。如有特殊需要,可采取创伤部的分泌物或坏死组织进行细菌学检查和动物接种试验。
4、防治
主动免疫预防可用明矾沉淀破伤风类毒素,注射后1个月产生免疫力,免疫期1年,第二年再注射1次,则免疫力可持续4年。紧急预防接种或治疗破伤风病畜时,可用破伤风抗毒素血清,其免疫力仅能维持14,21d。
家畜一旦感染发病,及时清创扩创,加强护理,早期足量注射抗破伤风血清并结合对症治疗,可收到良好效果。
(二)魏氏梭菌
又称产气荚膜杆菌(Cl.perfringens)
1、形态与培养
魏氏梭菌为两端钝圆的粗大杆菌,革兰氏染色阳性。
偏端芽孢呈椭圆形,芽孢直径不比菌体大,一般必须在无糖培养基中才能形成芽孢。多数菌株可形成荚膜。
在普通平板上形成灰白色、不透明、表面光滑、边缘整齐的菌落。有些菌落中间有突起,外周有放射状条纹,边缘呈锯齿状。
在血液琼脂平板上,多数菌株有双层溶血环,内环透明,外环淡绿。
在牛乳培养基中,能分解乳糖产酸,并使酪蛋白凝固,产生大量气体,冲开凝固的酪蛋白,气势凶猛,称为“暴烈发酵”,是本菌的特点之一。
2、致病性与抵抗力
魏氏梭菌由消化道或伤口侵入机体,产生致死毒素、坏死毒素和溶血毒素等多种外毒素和酶,引起局部组织的分解、坏死、产气、水肿和全身中毒。
根据产生外毒素的不同,可将本菌分成A、B、C、D、E等五型:
A型菌:主要产生α毒素
B、E型:主要产生β毒素
D型:产生ε毒素
α毒素最为重要,具有坏死、溶血和致死作用
β毒素有坏死和致死作用。
魏氏梭菌能引起人畜多种疾病:
A型菌主要引起人气性坏疽和食物中毒
B型菌主要引起羔羊痢疾
C型菌主要是绵羊猝狙的病原
D型菌引起羔羊、绵羊、山羊、牛以及灰鼠的肠毒血症
E型菌可致犊牛、羔羊肠毒血症,
实验动物以豚鼠、小鼠、鸽和幼猫最易感,家兔次之。
本菌的抵抗力与一般病原梭菌相似。
3、微生物学诊断
A型菌所致人气性坏疽和食物中毒的微生物学诊断,主要依靠细菌分离鉴定。其余各型所致的疾病,均是细菌在肠道产生毒素所致,正常人畜肠道中常有此菌存在,因此,从病料中检出该菌,并不能说明它就是病原,细菌学检查只有当分离到毒力强大的此菌时,才具有一定参考价值。鉴定本菌的要点为:厌氧生长、菌落整齐、生长快、革兰氏阳性粗大杆菌、不运动、有双层溶血环,引起牛奶暴烈发酵,胸肌注射鸽越夜死亡、胸肌涂片可见有荚膜的菌体。
有效的微生物学诊断方法是肠内容物毒素检查。
4、防治
预防羔羊痢疾、猝狙、肠毒血症以及仔猪肠毒血症,可用羊快疫(腐败梭菌
猝狙-肠毒血症三联菌苗,或用羊快疫-猝狙-肠毒血症-羔羊痢疾-羊黑疫引起)-
五联菌苗免疫接种,注射后14d产生免疫力,免疫期6个月以上。治疗本病,早期可用多价抗毒素血清,并结合抗生素和磺胺类药物,有较好的疗效。
(三)肉毒梭菌
肉毒梭菌(Cl.botulinum)当有适宜营养且获得厌氧环境时,即可生长繁殖并产生肉毒毒素,人畜食入含此毒素的食品、饲料或其他物品,即可发生中毒。
1、形态与培养
革兰氏染色阳性。周鞭毛,能运动。芽孢椭圆形使菌体呈汤匙状或网球拍状。
本菌专性厌氧生长,在血液琼脂平板上菌落较大且不规则,有β溶血现象。在疱肉培养基中,能消化肉渣,使之变黑并有腐败恶臭。
肉毒梭菌的芽孢抵抗力很强,干热180?5,15min,湿热100?5h,但肉毒毒素不耐热,煮沸30min或75,85?10,15min即被破坏。
2、致病性与抵抗力
家畜对肉毒毒素很敏感
马、骡的中毒多由Cβ型或D型毒素引起;
牛由C、D型毒素引起;羊和禽类由C型毒素引起
人由A、B、E、F型毒素引起
猪主要由A、B型毒素引起。
家畜中毒后,出现特征性临诊症状,引起运动肌麻痹,从眼部开始,表现为斜视,继而咽部肌肉麻痹,咀嚼吞咽困难,膈肌麻痹,呼吸困难,心力衰竭而死亡。
肉毒梭菌的芽胞抵抗力很强,但不耐热。
3、微生物学诊断
(1)毒素检查
取饲料或胃肠内容物用生理盐水制成悬液,沉淀后取上清液注入小鼠腹腔,1,2d后观察发病情况,有流涎、眼睑下垂、四肢麻痹,呼吸困难等症状,最后死亡。
(2)细菌分离鉴定
利用本菌芽孢耐热性强的特性,接种检验材料悬液于疱肉培养基,于80?加热30min,置30?增菌产毒培养5,10d,对上清液进行毒素检测。再移植于血琼脂35?厌氧培养48h,挑取可疑菌落,涂片染色镜检并接种疱肉培养基,30?培养5d,进行毒素检测及培养特性检查,以确定分离菌的型别。
4、防治
在动物肉毒中毒多发地区,可用明矾沉淀类毒素做预防注射,有效免疫期可持续半年至一年,也可用氢氧化铝或明矾菌苗接种。
人畜一旦出现肉毒中毒症后,可立即用多价抗毒素血清进行治疗。若毒素型别已确定,则应用同型抗毒素血清。预防肉毒梭菌食物中毒,主要是要加强食品卫生管理和监督,定期进行食品安全检查。
六、猪丹毒杆菌
猪丹毒杆菌(Erysipelothrix rhuriopathiae)存在于猪、羊、鸟类和其他动物体表、肠道等处,是猪丹毒的病原体。
(一)形态与培养
形态:直或微弯的细杆菌,两端钝圆,病料中菌单在或呈V型、堆状或短链排列,在白细胞内成丛存在老龄培养或慢性病的心内膜疣状物中,多为弯曲的长丝状。
培养:微需氧菌,实验室培养时兼性厌氧。
最适温度30,37?,最适pH为7.2,7.4。
在含有血液或血清的培养基上生长较好。
在血琼脂平板上,急性猪丹毒光滑型菌落,并形成α溶血环
慢性猪丹毒病例形成粗糙型菌落
在麦康凯培养基上不生长
肉汤培养,呈轻度浑浊,试管底部有少量白色黏稠沉淀,不形成菌膜及菌环。
生化:在加有5%马血清和1%蛋白胨水的糖培养基中可发酵葡萄糖、果糖和乳糖,产酸不产气;不发酵甘露醇、山梨醇、肌醇、水杨酸、鼠李糖、蔗糖、菊
糖等。产生H2S,不产生靛基质和接触酶,不分解尿素。甲基红和VP试验阴性。
明胶穿刺:呈试管刷状生长,但不液化明胶。
(二)致病性与抵抗力
本菌通过消化道感染,进入血液,而后定植在局部或引致全身感染。细菌产生的神经氨酸酶是可能的毒力因子,菌株的毒力与该酶的量有相关性,酶的存在有助于菌体侵袭宿主细胞。
本菌可使3,12月龄猪发生猪丹毒,3,4周龄的羔羊发生慢性多发性关节炎,禽类也可感染,鸡与火鸡感染后呈衰弱和下痢;鸭可出现败血症,并侵害输卵管。小鼠和鸽子最易感,实验感染时皮下注射2,5d内呈败血症死亡。人多因皮肤创伤感染,发生“类丹毒”。
对腐败和干燥环境有较强的抵抗力。
(三)微生物学诊断
1、镜检
(血液、肝、脾、肾、淋巴结等)涂片染色镜检,如发现革兰氏染色阳取病料
性、细长、单在、成对或成丛的纤细小杆菌,特别在白细胞内排列成丛,即可初步诊断。
2、分离培养
将病料接种于血液琼脂平板,经24,36h培养,观察有无针尖状菌落,并在菌落周围呈α溶血,取此菌落涂片染色镜检,若为革兰氏阳性纤细小杆菌,即可诊断。
3、动物试验
取病料制成乳剂给小白鼠皮下注射0.2ml,鸽子胸肌注射lml,若病料中有猪丹毒杆菌,则接种的动物于2,5d内死亡。死后取病料涂片染色镜检或接种于血液琼脂平板,根据菌落特征及细菌形态进行确诊。
4、血清学诊断
可用凝集试验、协同凝集试验、免疫荧光法进行诊断。
(四)防治
本菌有良好的免疫原性,用猪丹毒氢氧化铝甲醛苗或猪瘟-猪丹毒-猪肺疫三联苗,能有效地预防猪丹毒。马或牛制备的抗猪丹毒血清,可用于紧急预防和治疗,也可用青霉素治疗猪丹毒,效果良好。
七、大肠杆菌
大肠杆菌(Escherichia coli)是动物肠道的正常菌群,一般不致病,并能合成维生素B和K,产生大肠杆菌素,抑制致病性大肠杆菌生长,对机体有利。但致病性大肠杆菌能使畜禽发生大肠杆菌病。
(一)形态与培养
大肠杆菌是中等大小,两端钝圆的革兰氏阴性杆菌
无芽孢,大多数菌株有周鞭毛和菌毛。本菌为兼性厌氧菌。
对营养要求不高,在肉汤中呈均匀浑浊生长,管底有黏性沉淀物,液面管壁有菌环。
在营养琼脂培养基上形成中等大小光滑型菌落;
一些致病菌株在绵羊血琼脂平板上呈β溶血;
在伊红美蓝琼脂平板上形成紫黑色带金属光泽的菌落;
在麦康凯琼脂上18,24h后形成红色菌落;
在远滕氏培养基上形成红色带金属光泽的菌落。在SS琼脂上一般不生长或生长很差,生长者呈红色(图13-7)。
在伊红美蓝琼脂平板上 在麦康凯琼脂上 在SS琼脂上
大肠杆菌能分解葡萄糖、乳糖、麦芽糖、甘露醇产酸产气,靛基质试验阳性,MR试验阳性,V—P试验阴性,不能利用枸橼酸盐,不产生硫化氢。
(二)抗原类型
大肠杆菌具有O抗原、K抗原和H抗原三种主要抗原。表示大肠杆菌血清型的方式如O138:K88(B):H12。
(三)致病性与抵抗力
根据毒力因子与发病机制的不同,可将与动物疾病有关的病原性大肠杆菌分为五类:
产肠毒素大肠杆菌(ETEC)
产类志贺毒素大肠杆菌(SLTEC)
肠致病性大肠杆菌(EPEC)
败血性大肠杆菌(SEPEC)
尿道致病性大肠杆菌(UPEC)
产肠毒素大肠杆菌是一类致人和幼畜(初生仔猪、犊牛、羔羊及断奶仔猪)腹泻最常见的病原性大肠杆菌,其致病力主要由黏附素性菌毛和肠毒素两类毒力因子构成
产类志贺毒素大肠杆菌是一类在体内或体外生长时可产生类志贺毒素(SLT)的病原性大肠杆菌。
大肠杆菌的抵抗力较其他肠道杆菌强,加热60?15min仍有部分细菌存活。在自然界生存力较强,土壤、水中可存活数周至数月。胆盐和煌绿等对大肠杆菌有抑制作用。
(四)微生物学诊断
标本的采集:根据临床疾病类型的不同,采集适当的标本——渗出液、脓汁、乳腺炎乳液、脑脊髓液、尿液和感染组织。拭子送检时应加运送液
检验方法
1.直接涂片镜检
脓汁、炎性分泌物、乳液和尿液离心沉淀可直接涂片,美兰、瑞士染色镜检(G+、球形或卵圆形、链状排列)或免疫荧光检测。
2.分离培养
在涂片前先接种2份血平板,分别做需氧和厌氧培养,37?24-48小时观察菌落形态和溶血情况(如有b溶血菌落,应与葡萄球菌区别,a溶血菌落,要和肺炎链球菌鉴别)。然后涂片革兰氏染色镜检(G+、链状排列)
(五)防治
预防本病要做到加强饲养管理,搞好卫生消毒工作,避免诱因的存在。
抗菌药物虽然可减轻患病畜禽疫情或暂时控制疫情发展,但停药后常可复发。最好选用经药物敏感实验确定为高效的抗生素进行治疗,方能取得良好效果。
目前国内外已有多种预防幼畜腹泻的实验性或商品化疫苗。
八、沙门氏菌
沙门氏菌(Salmonella)种类繁多,目前已发现2000多个血清型,且不断有新的血清型发现。它们主要寄生于人类及各种温血动物肠道,有些专对人致病,有些专对动物致病,也有些对人和动物都能致病。
(一)形态与培养
革兰氏染色阴性。
在含有乳糖、胆盐和中性红指示剂的麦康凯琼脂平板上或SS琼脂平板上形成无色半透明、中等大小、表面光滑的菌落,可与大肠杆菌等发酵乳糖的肠道菌加以区别。
沙门氏菌不发酵乳糖和蔗糖,能发酵葡萄糖、麦芽糖和甘露醇产酸产气,V-P试验阴性,不水解尿素,不产生靛基质,有的产生硫化氢。生化反应对鉴定沙门氏菌有重要意义。
(二)抗原构造 三种:
O抗原为细胞壁的脂多糖
H抗原为蛋白质
伤寒与丙型副伤寒沙门氏菌的某些菌株有Vi抗原
(三)致病性与抵抗力
与畜禽有关的沙门氏菌主要有:
鼠伤寒沙门氏菌,引起各种畜禽、犬、猫及实验动物的副伤寒,表现胃肠炎或败血症,也可引起人类的食物中毒;
肠炎沙门氏菌,主要引起畜禽的胃肠炎及人类肠炎和食物中毒;
猪霍乱沙门氏菌,主要引起幼猪和架子猪的败血症以及肠炎;
鸡白痢沙门氏菌,引起雏鸡急性败血症,多侵害20日龄以内的幼雏,日龄较大的雏鸡可表现白痢,发病率和死亡率相当高。该菌可通过种蛋垂直传播;
马流产沙门氏菌,使怀孕母马流产间或继发子宫炎,对公马致髯甲瘘或睾丸炎。
不同的是亚硒酸盐、煌绿等染料对本菌的抑制作用小于大肠杆菌,故常用其制备选择培养基,有利于分离粪便中的沙门氏菌。
沙门氏菌在水中能存活2,3周,在粪便中可活1,2月。
对热的抵抗力不强,60?15min即可杀死,5%石炭酸、0.1%的升汞、3%的来苏儿10,20min内即被杀死。
(四)微生物学诊断
对未污染的被检组织可直接在普通琼脂、血液琼脂或鉴别培养基平板上划线分离
已污染的被检材料如饮水、粪便、饲料、肠内容物和已败坏组织等,因含杂菌数远超过沙门氏菌,故需要增菌培养后再进行分离。
增菌培养基常用的有亮绿-胆盐-四硫磺酸钠肉汤、四硫磺酸盐增菌液、亚硒酸盐增菌液以及亮绿-胱胺酸-亚硒酸氢钠增菌液。这些培养基能抑制其他杂菌的生长而有利于沙门氏菌大量繁殖。鉴别培养基常用麦康凯、伊红美蓝、SS和HE等琼脂,绝大多数沙门氏菌因不发酵乳糖,所以在这类平板上形成的菌落颜色与大肠杆菌的不同。
挑取鉴别培养基上的可疑菌落几个分别纯培养,并同时分别接种三糖铁琼脂和尿素琼脂,37?培养24h。若有二者反应结果均符合沙门氏菌者,则取其三糖铁琼脂的培养物或与其相应菌落的纯培养物作沙门氏菌常规生化项目和沙门氏菌抗O抗原群的进一步鉴定试验。必要时可作血清型分型。
(五)防治
目前应用的兽用疫苗多限于预防各种家畜特有的沙门氏菌病
防治家禽沙门氏菌病主要应严格执行卫生检验和检疫,并采取防止饲料和环境污染等一系列规程性措施,净化鸡群并颁发证书。
有效的治疗药物有庆大霉素、卡那霉素、诺氟沙星或环丙沙星。用药之前最好作药敏试验。
范文四:细菌的形态与结构
第一篇 细菌学
第1章 细菌的形态与结构
细菌(bacterium)是属原核生物界(prokaryotae)的一种单细胞微生物,有广义和狭义两种范畴。广义上泛指各类原核细胞型微生物,包括细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体。狭义上则专指其中数量最大、种类最多、具有典型代表性的细菌,是本章讨论的对象。它们形体微小,结构简单,具有细胞壁和原始核质,无核仁和核膜,除核糖体外无其他细胞器。
了解细菌的形态和结构对研究细菌的生理活动、致病性和免疫性,以及鉴别细菌、诊断疾病和防治细菌性感染等均有重要的理论和实际意义。
a第一节 细菌的大小与形态
观察 细菌最常用的仪器是光学显微镜 ,其大小可以用测微尺在显微镜下进行测量,一般以微米(μm)为单位。不同种类的细菌大小不一,同一种细菌也因菌龄和环境因素的影响而有差异。
细菌按其外形,主要有球菌、杆菌和螺形菌三大类(图1-1)。
球菌 多数球菌(coccus)直径在1μm左右,外观呈圆球形或近似球形。由于繁殖时细菌分裂平面不同和分裂后菌体之间相互粘附程度不一,可形成不同的排列方式,这对一些球菌的鉴别颇有意义。
1.双球菌(diplococcus) 在一个平面上分裂,分裂后两个菌体成对排列,如脑膜炎奈瑟菌、肺炎链球菌。
2.链球菌(streptococcus) 在一个平面上分裂,分裂后多个菌体粘连成链状,如乙型溶血性链球菌。
3.葡萄球菌(staphylococcus) 在多个不规则的平面上分裂,分裂后菌体无一定规则地粘连在一起似葡萄状,如金黄色葡萄球菌。
4.四联球菌(tetrads) 在两个互相垂直的平面上分裂 , 分裂后四个菌体粘附在一起呈正方形,如 四联加夫基菌。
5.八叠球菌(sarcina) 在三个互相垂直的平面上分裂, 分裂后八个菌体粘附成包裹状立方体, 如藤黄八叠球菌
各类球菌在标本或培养物中除上述的典型排列方式外,还可有分散的单个菌体存在。
杆菌 不同杆 菌(bacillus)的大小、长短、粗细很不一致。 大的杆菌如炭疽芽胞杆菌长3~10μm,中等的如大肠埃希菌长2~3μm,小的如布鲁菌长仅 0.6~1.5μm。
杆菌形态多数呈直杆状,也有的菌体稍弯;多数呈分散存在,也有的呈链状排列,称为链杆菌(streptobacillus);菌体两端大多呈钝圆形,少数两端平齐(如炭疽芽胞杆菌)或两端尖细(如梭杆菌)。有的杆菌末端膨大成棒状,称为棒状杆菌(corynebacterium);有的菌体短小,近于椭圆形,称为球杆菌(coccobacillus);有的常呈分支生长趋势,称为分枝杆菌(mycobacterium);有的末端常呈分叉状,称为双歧杆菌(bifidobacterium)。
螺形菌 螺形菌(spiral bacterium)菌体弯曲,有的菌体长2~3μm,只有一个弯曲,呈弧形或逗点状称为弧菌(vibrio), 如霍乱弧菌;有的菌体长3~6μm,有数个弯曲称为螺菌(spirillum), 如鼠咬热螺菌;也有的菌体细长弯曲呈弧形或螺旋形,称为螺杆菌(helicobacterium),如幽门螺杆菌。
细菌的形态受温度、pH 、培养基成分和培养时间等因素影响很大。一般是细菌在适宜的生长条件下培养8~18d时形态比较典型, 在不利环境或菌龄老时常出现梨形、气球状和丝状等不规则的多形性(polymorphism),称为衰退型(involution form)。因此,观察细菌的大小和形态,应选择适宜生长条件下的对数期为宜。
第二节 细菌的结构
细菌虽小,仍具有一定的细胞结构(图1-2)和功能。细胞壁、细胞膜、细胞质和核质等各种细菌都有,是细菌的基本结构;荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞仅某些细菌具有,为其特殊结构。
一、 细菌的基本结构
细胞壁 细胞壁(cell wall)位于菌细胞的最外层,包绕在细胞膜的周围。是一种膜状结构, 组成较复杂, 并随不同细菌而异。 用革兰染色法可将细菌分为两大类,即革兰阳性菌和革兰阴性菌。两类细菌细胞壁的共有组分为肽聚糖,但各自有其特殊组分。
1.肽聚糖(peptidoglycan) 肽聚糖是一类复杂的多聚体,是细菌细胞壁中的
主要组分,为原核细胞所特有,又称为粘肽(mucopeptide)、糖肽(glycopeptide)或胞壁质(murein)。革兰阳性菌的肽聚糖由聚糖骨架、四肽侧链和五肽交联桥三部分组成(图1-3),革兰阴性菌的肽聚糖仅由聚糖骨架和四肽侧链两部分组成(图1-
4)。
聚糖骨架由N-乙酰葡糖胺(N-acetyl glucosamine)和N-乙酰胞壁酸(N-acetylmuramic acid)交替间隔排列,经β-1,4糖苷键联结而成。各种细菌细胞壁的聚糖骨架均相同。
四肽侧链的组成和联结方式随菌不同而异。如葡萄球菌(革兰阳性菌)细胞壁的四肽侧链的氨基酸依次为L-丙氨酸、D-谷氨酸、L-赖氨酸和D-丙氨酸;第三位的L-赖氨酸通过由五个甘氨酸组成的交联桥连接到相邻聚糖骨架四肽侧链末端的D-丙氨酸上,从而构成机械强度十分坚韧的三维立体结构。在大肠埃希菌(革兰阴性菌)的四肽侧链中,第三位氨基酸是二氨基庚二酸(diaminopimelic acid,DAP),并由
DAP与相邻四肽侧链末端的D-丙氨酸直接连接,没有五肽交联桥,因而只形成单层平面网络的二维结构。其他细菌的四肽侧链中第三位氨基酸变化最大,大多数革兰阴性菌为DAP,而革兰阳性菌可以是DAP、L-赖氨酸或其他L-氨基酸。
2.革兰阳性菌细胞壁特殊组分 革兰阳性菌的细胞壁较厚(20~80nm),除含有15~50层肽聚糖结构外,大多数尚含有大量的磷壁酸(teichoic acid),少数是磷壁醛酸(teichuroic acid),约占细胞壁干重的50%(图1-5)。
磷壁酸是由核糖醇(ribitol)或甘油残基经磷酸二酯键互相连接而成的多聚物,其结构中少数基团被氨基酸或糖所取代,多个磷壁酸分子组成长链穿插于肽聚糖层中。按其结合部位不同,分为壁磷壁酸(wall teichoic acid)和膜磷壁酸(membrane teichoic acid)两种。前者的一端通过磷脂与肽聚糖上的胞壁酸共价结合,另端伸出细胞壁游离于外。膜磷壁酸,或称脂磷壁酸(lipoteichoic acid,LTA),一端与细胞膜外层上的糖脂共价结合,另端穿越肽聚糖层伸出细胞壁表面呈游离状态。磷壁醛酸与磷壁酸相似,仅其结构中以糖醛酸代替磷酸。
此外,某些革兰阳性菌细胞壁表面尚有一些特殊的表面蛋白质,如金黄色葡萄球
菌的A蛋白, A群链球菌的M蛋白等。
3.革兰阴性菌细胞壁特殊组分 革兰阴性菌细胞壁较薄(10~15nm),但结构
较复杂。除含有1~2层的肽聚糖结构外,尚有其特殊组分外膜(outer membrane),约占细胞壁干重的80%(图1-6)。
外膜由脂蛋白、脂质双层和脂多糖三部分组成。脂蛋白位于肽聚糖层和脂质双层
之间,其蛋白质部分与肽聚糖侧链的二氨基庚二酸相连,其脂质成分与脂质双层非共价结合,使外膜和肽聚糖层构成一个整体。脂质双层的结构类似细胞膜,双层内镶嵌着多种蛋白质称为外膜蛋白(outer membrane protein,OMP),其中有的为孔蛋白
(porin),如大肠杆埃希的OmpF、OmpC,允许水溶性分子(分子量≤600)通过;有的为诱导性或去阻遏蛋白质,参与特殊物质的扩散过程;有的为噬菌体、性菌毛或细菌素的受体。由脂质双层向细胞外伸出的是脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)。LPS由脂质A、核心多糖和特异多糖三部分组成,即革兰阴性菌的内毒素(endotoxin)。
(1)脂质A(lipid A) 为一种糖磷脂,由β1′,6-糖苷键相联的D-氨基葡萄
糖双糖组成的基本骨架,双糖骨架的游离羟基和氨基可携带多种长链脂肪酸和磷酸基团。不同种属细菌的脂质A骨架基本一致,其主要差别是脂肪酸的种类和磷酸基团的取代不尽相同,其中β-羟基豆蔻酸是肠道菌所共有的。脂质A是内毒素的毒性和生物学活性的主要组分,无种属特异性,故不同细菌产生的内毒素的毒性作用均相似。
(2)核心多糖(core polysaccharide) 位于脂质A的外层,由己糖(葡萄糖、
半乳糖等)、庚糖、2-酮基-3-脱氧辛酸(2-keto-3-deoxyoctonic acid,KDO)、磷酸乙醇胺等组成。经KDO与脂质A共价联结。核心多糖有属特异性,同一属细菌的核心多糖相同。
(3)特异多糖(specific polysaccharide) 是脂多糖的最外层,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。特异多糖即革兰阴性菌的菌体抗原(O抗原),具有种特异性,因其多糖中单糖的种类、位置、排列和空间构型各不相同所致。特异多糖的缺失,细菌从光滑(smooth,S)型变为粗糙(rough,R)型。
另外,少数革兰阴性菌(脑膜炎奈瑟菌、淋病奈瑟菌、流感嗜血杆菌)的LPS结构不典型,
其外膜糖脂含有短链分枝状聚糖组分(与粗糙型肠道菌的LPS相似),称为脂寡糖(lipooligosaccharide,LOS)。它与哺乳动物细胞膜的鞘糖脂成分非常相似,从而使这些细菌逃避宿主免疫细胞的识别。LOS作为重要的毒力因子受到关注。
在革兰阴性菌的细胞膜和外膜的脂质双层之间有一空隙,约占细胞体积的
20%~40%,称为周浆间隙(periplasmic space)。该间隙含有多种蛋白酶、核酸酶、解毒酶及特殊结合蛋白,在细菌获得营养、解除有害物质毒性等方面有重要作用。
β-内酰胺抗生素是指其结构中含有β-内酰胺环的一类抗生素,包括青霉素类和头孢菌素类,
由于其抑制细胞壁肽聚糖的合成而达到杀菌作用。细菌产生的β-内酰胺酶(β-lactamase, BLA)
可以特异性地打开药物分子结构中的β-内酰胺环,使其完全失去活性。一般是革兰阳性菌的BLA为胞外酶,革兰阴性菌的BLA位于周浆间隙内,BLA的产生可以由细菌染色体编码,也可以由质粒编码。20世纪90年代以来,应用Bush-Jocoby-Medeiros(简称Bush法)分类法,即根据该酶来源,分子 生物学特征,底物谱和抑制物敏感性等,将细菌的BLA 分为四大类。近年来,在克雷伯菌、大肠埃希菌、肠杆菌等革兰阴性菌中又出现了新的BLA突变体,扩大了原来的底物谱,可以水解青霉素类,一、二、三代头孢菌素和单环类抗生素(氨曲南),称其为超广谱β-内酰胺酶(extended spectrum β-lactamase, ESBL) 。β-内酰胺酶介导的耐药性是细菌耐药机制研究的重要内容,也是抗生素不断改造的理论基础。
革兰阳性和阴性菌细胞壁结构显著不同(表1-1),导致这两类细菌在染色性、
抗原性、致病性及对药物的敏感性等方面的很大差异。
表1-1 革兰阳性菌与阴性菌细胞壁结构比较
细胞壁 革兰阳性菌 革兰阴性菌
强度 较坚韧 较疏松
厚度 20~80nm 10~15nm
肽聚糖层数 可多达50层 1~2层
肽聚糖含量 占细胞壁干重50%~80% 占细胞壁干重5%~20%
糖类含量 约45% 15%~20%
脂类含量 1%~4% 11%~22%
磷壁酸 + —
外膜 — +
4.细胞壁的功能 细菌 细胞壁坚韧而富弹性,其主要功能维持菌体固有的形
态,并保护细菌抵抗低渗环境。细菌细胞质内有高浓度的无机盐和大分子营养物质,其渗透压高达5~25个大气压。由于细胞壁的保护作用,使细菌能承受内部巨大的渗透压而不会破裂,并能在相对低渗的环境下生存。细胞壁上有许多小孔,参与菌体内外的物质交换。 菌体表面带有多种抗原表位,可以诱发机体的免疫应答。
革兰阳性菌的磷壁酸是重要表面抗原,与血清型分类有关。它带有较多的负电荷,能与Mg2+等双价离子结合,有助于维持菌体内离子的平衡。磷壁酸还可起到稳定和加强细胞壁的作用。乙型溶血性链球菌表面的M蛋白与LTA结合在细菌表面形成微纤维(microfibrils),后者介导菌体与宿主细胞的粘附,是其致病因素之一。
革兰阴性菌的外膜是一种有效的屏障结构,使细菌不易受到机体的体液杀菌物质、肠道的胆盐及消化酶等的作用;还可阻止某些抗生素的进入,成为细菌耐药的机制之一。LPS(内毒素)是革兰阴性菌重要的致病物质,使机体发热,白细胞增多,直至休克死亡。另一 方面LPS也可增强机体非特异性抵抗力,并有抗肿瘤等有益作用。
外膜是革兰阴性菌的重要结构,其屏障功能改变介导的耐药性包括外膜通透性降低和主动外排(泵出)两种机制。革兰阴性菌的外膜是抗生素与细菌接触的第一道防线,外膜屏障作用是由孔蛋白所决定。大肠杆菌有两种主要的孔蛋白,OmpF 和OmpC,正常情况下的孔径分别为
1.16nm和1.08nm,为亲水性抗菌药物的通道。抗菌药物分子越大,所带负电荷越多,疏水性越强则不易通过细菌外膜。细菌发生突变可以造成孔蛋白的丢失或降低其表达,均会影响药物从细胞外向细胞内的运输,使抗生素不能达到作用靶位而发挥抗菌效能。铜绿假单胞菌外膜对抗生素的通透性比其他革兰阴性菌差,是该菌对多种抗生素天然耐药的原因之一。
革兰阳性和阴性菌对四环素耐药主要由于细胞膜存在能量依赖性泵出系统,使菌体内药物量减少,此种泵出系统由Tet膜蛋白介导。这种抗生素的泵出系统也见于氯霉素、红霉素和喹诺酮类药物耐药菌。
5.细菌细胞壁缺陷型(细菌L型) 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合成被抑制,这种细胞壁受损的细菌一般在普通环境中不能耐受菌体内的高渗透压而将会胀裂死亡。但在高渗环境下,它们仍可存活。 革兰阳性菌细胞壁缺失后, 原生质仅被一层细胞膜包住,称为原生质体(protoplast);革兰阴性菌肽聚糖层受损后尚有外膜保护,称为原生质球(spheroplast)。这种细胞壁受损的细菌能够生长和分裂者称为细菌细胞壁缺陷型或L型(bacterial L form), 因1935年klieneberger首先在Lister研究院发现而得名。
细菌L型在体内或体外、人工诱导或自然情况下均可形成,诱发因素很多,如溶菌酶(lysozyme)和溶葡萄球菌素(lysostaphin)、青霉素、胆汁、抗体、补体等。
细菌L型的形态因缺失细胞壁而呈高度多形性,大小不一,有球形、杆状和丝状等(图1-7)。着色不匀,无论其原为革兰阳性或阴性菌,形成L型大多染成革兰阴性。细菌L型难以培养,其营养要求基本与原菌相似,但需在高渗低琼脂含血清的培养基中生长,即必须补充3%~5%NaCl、10%~20%蔗糖或7%聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等稳定剂,以提高培养基的渗透压。同时还需加10%~20%人或马血清。制备固体培养基时,可在液体培养基中加入0.8%~1.0%的少量琼脂,使L型在生长时可以琼脂为支架。细菌L型生长繁殖较原菌缓慢,一般培养2~7d后在软琼脂平板上形成中间较厚、四周较薄的荷包蛋样细小菌落,也有的长成颗粒状或丝状菌落(图1-8)。L型在液体培养基中生长后呈较疏松的絮状颗粒,沉于管底,培养液则澄清。去除诱发因素后,有些L型可回复为原菌,有些则不能回复,其决定因素为L型是否含有残存的肽聚糖作为自身再合成的引物。
某些L型仍有一定的致病力,通常引起慢性感染,如尿路感染、骨髓炎、心内膜炎等,并常在使用作用于细胞壁的抗菌药物(β-内酰胺类抗生素等)治疗过程中发生。临床上遇有症状明显而标本常规细菌培养阴性者,应考虑细菌L型感染的可能性,宜作L型的专门分离培养, 并更换抗菌药物。
溶菌酶和青霉素是细菌L型最常用的人工诱导剂。 溶菌酶和溶葡萄球菌素作用相同,能裂解肽聚糖中N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸之间的β-1,4糖苷键,破坏聚糖骨架,引起细菌裂解。青霉素能与细菌竞争合成肽聚糖过程中所需的转肽酶, 抑制四肽侧链上D-丙氨酸与五肽桥之间的联结, 使细菌不能合成完整的肽聚糖, 在一般渗透压环境中,可导致细菌死亡。在高渗情况下,这些细胞壁缺陷的L型仍可活存。革兰阳性菌细胞壁缺陷形成的原生质体,由于菌体内渗透压很高,可达20 ~ 25个大气压,故在普通培养基中很容易胀裂死亡,必须保存在高渗环境
中。革兰阴性菌细胞壁中肽聚糖含量较少,菌体内的渗透压(5 ~ 6个大气压)亦比革兰阳性菌低,细胞壁缺陷形成的原生质球在低渗环境中仍有一定的抵抗力。
细胞膜 细胞膜(cell membrane)或称胞质膜(cytoplasmic membrane),位于细胞壁内侧,紧包着细胞质。厚约7.5nm,柔韧致密,富有弹性,占细胞干重的10%~30%。细菌细胞膜的结构与真核细胞者基本相同,由磷脂和多种蛋白质组成,但不含胆固醇。
细菌细胞膜是细菌赖以生存的重要结构之一,其功能也与真核细胞者类似,主要有物质转运、生物合成、分泌和呼吸等作用。
细菌细胞膜可形成一种特有的结构,称为中介体(mesosome)。是部分细胞膜内陷、折叠、卷曲形成的囊状物,多见于革兰阳性细菌(图1-9)。中介体常位于菌体侧面(侧中介体)或靠近中部(横膈中介体),可有一个或多个。中介体一端连在细胞膜上,另一端与核质相连,细胞分裂时中介体亦一分为二,各携一套核质进入子代细胞,有类似真核细胞纺锤丝的作用。中介体的形成,有效地扩大了细胞膜面积,相应地增加了酶的含量和能量的产生,其功能类似于真核细胞的线粒体,故亦称为拟线粒体(chondroid)。
β-内酰胺抗生素越过细胞壁后,与细胞膜上的一组蛋白质共价结合, 称其为青霉素结合蛋白(penecillin-binding proteins,PBP)。 这类蛋白质参与细胞壁肽聚糖的合成, 为青霉素作用的主要生化靶。PBP与青霉素结合后即可 使其酶功能受抑制,影响到细胞壁中肽聚糖的合成。 将菌细胞膜提取物与[14C]-青霉素一起孵育, 然后经过SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳和放射自显影可以检测PBP, 并进行定量。 对于某一种细菌, PBP的排列以其分子量从大到小为顺序。 分类学上相关的细菌具有相似的PBP谱。PBP分为两大类, 一类为低分子量PBP , 主要与DD-羧肽酶活性有关, 影响细胞的分裂和形态改变, 对细菌生存似乎不是必需的。 另一类为高分子量 PBP, 具有转肽酶和转糖基酶活性, 对细菌的存活是必需的。 大肠埃希菌有7种PBP, 金黄色葡萄球菌有4种PBP 。 PBP 改变可以导致细菌对β-内酰胺抗生素的耐药性, 在革兰阳性菌比较突出。 耐药菌的某些 PBP发生改变, 降低了对β-内酰胺抗生素的亲和力; 或获得另外一种低亲和力的PBP, 低亲和力的PBP代替正常 PBP起作用, 完成细胞壁的合成。 耐甲氧西林金黄色葡萄球菌
(methicillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA) 就属于后一种耐药机制, 该菌产生一种新的低亲和力的 PBP2' 代替正常 PBP2行使功能。
细胞质 细胞膜包裹的溶胶状物质为细胞质(cytoplasm)或称原生质(protoplasm),由水、蛋白质、脂类、核酸及少量糖和无机盐组成,其中含有许多重要结构。
1.核糖体(ribosome) 核糖体是细菌合成蛋白质的场所,游离存在于细胞质中,每个细菌体内可达数万个。细菌核糖体沉降系数为70S,由50S和30S两个亚基组成,以大肠埃希菌为例,其化学组成66%是RNA(包括23S、16S和5S rRNA),34%为蛋白质。核糖体常与正在转录的mRNA相连呈“串珠”状,称多聚核糖体(polysome),使转录和转译偶联在一起。在生长活跃的细菌体内,几乎所有的核糖体都以多聚核糖体的形式存在。
真核生物的核糖体与细菌者不同,有些抗生素如链霉素或红霉素能分别与细菌核糖体的30S亚基或50S亚基结合,干扰其蛋白质合成,从而杀死细菌;但这些药物对人类的核糖体则无作用。
2.质粒(plasmid) 质粒是染色体外的遗传物质,存在于细胞质中。 为闭合环状的双链DNA,带有遗传信息,控制细菌某些特定的遗传性状。质粒能独立自行复制,随细菌分裂转移到子代细胞中。质粒不是细菌生长所必不可少的,失去质粒的细菌仍能正常存活。质粒除决定该菌自身的某种性状外,还可通过接合或转导作用等将有关性状传递给另一细菌。质粒编码的细菌性状有菌毛、细菌素、毒素和耐药性的产生等。
3.胞质颗粒 细菌细胞质中含有多种颗粒,大多为贮藏的营养物质,包括糖原、淀粉等多糖、脂类、磷酸盐等。胞质颗粒又称为内含物 (inclusion),不是细菌的恒定结构,不同菌有不同的胞质颗粒,同一菌在不同环境或生长期亦可不同。当营养充足时,胞质颗粒较多;养料和能源短缺时,动用贮备,颗粒减少甚至消失。胞质颗粒中有一种主要成分是RNA和多 偏磷酸盐(polymetaphosphate)的颗粒,其嗜碱性强,用亚甲蓝染色时着色较深呈紫色,称为异染颗粒(metachromatic granule)或
纡回体(volutin)。 异染颗粒常见于白喉棒状杆菌,位于菌体两端, 故又称极体(polar body), 有助于鉴定。
核质 细菌是原核细胞,不具成形的核。细菌的遗传物质称为核质(nuclear material)或拟核(nucleoid),集中于细胞质的某一区域,多在菌体中央,无核膜、核仁和有丝分裂器;因其功能与真核细胞的染色体相似,故习惯上亦称之为细菌的染色体(chromosome)。
细菌核质为单倍体,细胞分裂时可有完全相同的多拷贝。核质由单一密闭环状DNA分子反复回旋卷曲盘绕组成松散网状结构。 电镜支持膜上直接温和裂菌观察, 显示有类似于真核细胞染色质的串珠样结构。核质的化学组成除DNA外,还有小量的RNA(以RNA多聚酶形式)和组蛋白样的蛋白质(histone-like proteins)。细菌经RNA酶或酸将RNA水解,再用Feulgen法染色,光学显微镜下可看到着染的核质,形态多呈球形、棒状或哑铃状。大肠埃希菌的核质分子量约3× 10 9 ,伸展后长度可达1.1mm,含4.7×10 6 碱基,可以有3000~5000个基因。
细菌的染色体(核质)为一个共价闭合环状双链DNA 分子, 由两股方向相反的DNA 多聚链呈右手双螺旋结构。 细菌染色体DNA的超螺旋依赖于一类拓扑异构酶(topoisomerase), 其中所有细菌共有的一种酶为旋转酶 (gyrase)。氟哌酸、 环丙沙星等喹诺酮类药物就是通过与旋转酶结合而抑制细菌繁殖的。
细菌的染色体与真核细胞 者相比, 有两个显著的不同: 一是前者的DNA量要小得多, 其序列的组织性也就简单得多。 二是除了RNA基因通常是多拷贝, 以便装备大量的核糖体满足细菌的 迅速生长繁殖外, 细菌绝大多数的蛋白质基因保持单拷贝形式, 很少有重复序列。
二、细菌的特殊结构
荚膜 某些细菌在其细胞壁外包绕一层粘液性物质,为疏水性多糖或蛋白质的多聚体,用理化方法去除后并不影响菌细胞的生命活动。凡粘液性物质牢固地与细胞壁结合,厚度≥0.2μm ,边界明显者称为荚膜(capsule)或大荚膜(macrocapsule)(图1-10)。厚度
1.荚膜的化学组成 大多数细菌的荚膜是多糖,炭疽芽胞杆菌、鼠疫耶氏菌等少数菌的荚膜为多肽。荚膜多糖为高度水合分子,含水量95%以上,与菌细胞表面的磷脂或脂质A共价结合。多糖分子组成和构型的多样化使其结构极为复杂,成为血清学分型的基础。例如肺炎链球菌的荚膜多糖物质的抗原至少可分成85个血清型。荚膜与同型抗血清结合发生反应后即逐渐增大,出现荚膜肿胀反应,可藉此将细菌定型。
荚膜的形成需要能量,与环境条件有密切关系。一般在动物体内或含有血清或糖的培养基中容易形成荚膜,在普通培养基上或连续传代则易消失。有荚膜的细菌在固体培养基上形成粘液(M)型或光滑(S)型菌落,失去荚膜后其菌落变为粗糙(R)型。
荚膜对一般碱性染料亲和力低,不易着色,普通染色只能见到菌体周围有未着色的透明圈。如用墨汁作负染色,则荚膜显现更为清楚。用特殊染色法可将荚膜染成与菌体不同的颜色。
分子遗传学研究证明编码荚膜多糖的基因簇(capsule gene cluster)位于细菌染色体上,报道较多的是大肠埃希菌和肺炎链球菌。大肠埃希菌有80多种K抗原,依据其生物学和化学特性不同分为三个群(group),I群K抗原又分为Ia群(不含氨基糖)和Ib群(含氨基糖)。Ia群K抗原位于染色体his基因近端靠近rfb基因簇处;编码Ⅱ群或Ⅲ群K抗原的基因簇位于染色体serA位点附近,其中心部位为血清型特异性编码区域。不同菌属间荚膜基因簇的组成有显著的相似性,与大肠埃希菌比较,已克隆的I群样(group I like)荚膜基因簇有肺炎克雷伯菌、解淀粉欧文菌,Ⅱ群样(group II like)荚膜基因簇有流感嗜血杆菌b型、B群脑膜炎奈瑟菌、伤寒沙门菌的Vi抗原。
2. 荚膜的功能 荚膜和微荚膜具有相同的功能。
(1) 抗吞噬作用:荚膜具有抵抗宿主吞噬细胞的作用,因而荚膜是病原菌的重要毒力因子。例如肺炎链球菌,有荚膜株数个菌就可使实验小鼠致死,无荚膜株则高达上亿个菌才能使小鼠死亡。
吞噬现象有两种类型,一为表面吞噬(surface phagocytosis),另一为调理素介导的吞噬(opsonin-mediated phagocytosis)。表面吞噬是吞噬细胞直接摄取细菌等颗粒性异物,被吞菌并不被IgG抗体和活化的补体组分C3b包被。这种吞噬的强弱与被吞颗粒表面的理化性质关系极大。颗粒表面的疏水性与表面吞噬的强度密切相关,菌体表面越疏水,细菌抗吞噬作用越差。荚膜多糖亲水且带负电荷,故能阻滞表面吞噬活性。由调理素介导的吞噬,其吞噬效率大大超过表面吞噬。荚膜在菌细胞表面的空间占位和屏障作用,阻止补体组分C3b的沉积,并遮蔽了细菌激活补体旁路途径的表面结构,从而抵抗补体介导的杀伤作用。
此外,大肠杆菌K1和B群脑膜炎奈瑟菌的荚膜多糖含有NeuNAc组分,大肠埃希菌K5抗原含有脱硫肝素(desulfoheparin)组分,而宿主的组织多糖也有与上述结构相似的组分,故这类荚膜的免疫原性低弱,感染后机体产生抗体量亦少,可能是这些细菌具有致病性的重要原因。
(2)粘附作用:荚膜多糖可使细菌彼此之间粘连,也可粘附于组织细胞或无生命物体表面,形成生物膜(biofilm),是引起感染的重要因素。变异链球菌(S. mutans)依靠荚膜将其固定在牙齿表面,利用口腔中的蔗糖产生大量的乳酸,积聚在附着部位,导致牙齿珐琅质的破坏,形成龋齿。荚膜菌株在住院病人的各种导管内粘附定居,是院内感染发生的重要因素。
(3) 抗有害物质的损伤作用:荚膜处于菌细胞的最外层,有保护菌体避免和减少受溶菌酶、补体、抗菌抗体、抗菌药物等有害物质的损伤作用。
鞭毛 许多细菌,包括所有的弧菌和螺菌,约半数的杆菌和个别球菌,在菌体上附有细长并呈波状弯曲的丝状物,少仅1~2根,多者达数百。这些丝状物称为鞭毛(flagellum),是细菌的运动器官。鞭毛长5~20μm,直径12~30nm,需用电子显微镜观察(图1-11),或经特殊染色法使鞭毛增粗后才能在普通光学显微镜下看到(图1-12)。
根据鞭毛的数量和部位,可将鞭毛菌分成4类(图1-13)。① 单毛菌(monotrichate):只有一根鞭毛,位于菌体一端,如霍乱弧菌;② 双毛菌(amphitrichate):菌体两端各有一根鞭毛,如空肠弯曲菌;③ 丛毛菌
(lophotrichate):菌体一端或两端有一丛鞭毛,如铜绿假单胞菌;④ 周毛菌(peritrichate):菌体周身遍布许多鞭毛,如伤寒沙门菌。
1.鞭毛的结构 鞭毛自细胞膜长出,游离于菌细胞外,由基础小体、钩状体和丝状体三个部分组成(图1-14)。
(1)基础小体(basal body):位于鞭毛根部,嵌在细胞壁和细胞膜中。革兰阴性菌鞭毛的基础小体由一根圆柱、两对同心环和输出装置组成。其中,一对是M(membrane)环和S(supramembrane)环,附着在细胞膜上;另一对是P(peptidoglycan)环和L(lipopolysaccharide)环,附着在细胞壁的肽聚糖和外膜的脂多糖上。基础小体的基底部是鞭毛的输出装置(export apparatus),位于细胞膜内面的细胞质内。 基底部圆柱体周围的发动器(motor)为鞭毛运动提供能量, 近旁的开关(switch)决定鞭毛转动的方向。革兰阳性菌的细胞壁无外膜,其鞭毛只有M、S一对同心环。
(2)钩状体(hook):位于鞭毛伸出菌体之处,呈约90°的钩状弯曲。鞭毛由此转弯向外伸出,成为丝状体。
(3)丝状体(filament):呈纤丝状,伸出于菌体外,由鞭毛蛋白(flagellin)紧密排列并缠绕而成的中空管状结构。丝状体的作用犹如船舶或飞机的螺旋桨推进器。鞭毛蛋白是一种弹力纤维蛋白,其氨基酸组成与骨骼肌中的肌动蛋白相似,可能与鞭毛的运动有关。
鞭毛是从尖端生长,在菌体内形成的鞭毛蛋白分子不断地添加到鞭毛的末端。若用机械方法去除鞭毛,新的鞭毛很快合成,3~6分钟内恢复动力。各菌种的鞭毛蛋白结构不同,具有高度的抗原性,称为鞭毛(H)抗原。
2.鞭毛的功能 具有鞭毛的细菌在液体环境中能自由游动,速度迅速,如单鞭毛的霍乱弧菌每秒移动可达55μm,周毛菌移动较慢,每秒25~30μm。细菌的运动有化学趋向性,常向营养物质处前进,而逃离有害物质。
有些细菌的鞭毛与致病性有关。例如霍乱弧菌、空肠弯曲菌等通过活泼的鞭毛运动穿透小肠粘膜表面覆盖的粘液层,使菌体粘附于肠粘膜上皮细胞,产生毒性物质导致病变的发生。
根据鞭毛菌的动力和鞭毛的抗原性,可用以鉴定细菌和进行细菌分类。
细菌是由鞭毛发动器将跨膜质子梯度中贮存的化学能转变为鞭毛转动所需的能量,周浆间隙中的质子(H+)通过鞭毛发动器流入细胞质内。有少数细菌能利用钠离子梯度供给鞭毛转动的能量。在这个过程中,由跨膜质子梯度或钠离子梯度构成质子动力(proton motive force)。鞭毛发动器能够顺时钟或逆时钟方向转动,从而决定细菌游动的方向。当发动器逆时钟方向转动时,鞭毛的丝状体结合成一束拖在菌体后,推动细菌向前进(run);若发动器呈顺时钟方向转动,束状丝状体松开,细菌停顿或向相反方向游动(tumble)。平时,细菌以这两种方式交替游动,称为随意移动(random walk)。
细菌的运动具有方向性,受环境因素的影响极大。菌细胞膜上有众多的特异信号受体(signal receptor),能接受不同的理化和生物学刺激而作出相应反应。例如大肠埃希菌细胞膜上的特异性糖结合受体,既能察觉化学趋化信号,也参与该物质的运输。如果遇到吸引性刺激时,细菌就会暂时性抑制发动器的顺时钟方向转动,使菌体向吸引物移动;反之, 遇到有害物质时, 也会增强发动器的顺时钟方向转动,于是细菌背离有害物运动以保存自己。
菌毛 许多革兰阴性菌和少数革兰阳性菌菌体表面存在着一种比鞭毛更细、更短而直硬的丝状物,与细菌的运动无关,称为菌毛(pilus或fimbriae)。菌毛由结构蛋白亚单位菌毛蛋白(pilin)组成,呈螺旋状排列成圆柱体,新形成的菌毛蛋白分子插入菌毛的基底部。菌毛蛋白具有抗原性,其编码基因位于细菌的染色体或质粒上。菌毛在普通光学显微镜下看不到,必须用电子显微镜观察(图1-15)。
根据功能不同,菌毛可分为普通菌毛和性菌毛两类。
1.普通菌毛(ordinary pilus) 长0.2~2μm,直径3~8nm。遍布菌细胞表面,每菌可达数百根。这类菌毛是细菌的粘附结构,能与宿主细胞表面的特异性受体结合,是细菌感染的第一步。因此,菌毛和细菌的致病性密切相关。菌毛的受体常为糖蛋白或糖脂,与菌毛结合的特异性决定了宿主感染的易感部位。同样,如果红细胞表面具
有菌毛受体的相似成分,不同的菌毛就会引起不同类型的红细胞凝集,称此为血凝(hemagglutination, HA),藉此可以鉴定菌毛。例如大肠埃希菌的I型菌毛(type I 或common pili),粘附于肠道和下尿道粘膜上皮细胞表面;能凝集豚鼠红细胞,可被D-甘露糖所抑制,称为甘露糖敏感性血凝(MSHA)。致肾盂肾炎大肠埃希菌(pyelonephritic E.coli 或uropathogenic E.coli, UPEC)的P菌毛(pyelonephritis-associated pili, P pili)常粘附于肾脏的集合管和肾盏;能凝集P血型阳性红细胞,且不被甘露糖所抑制,称为甘露糖抗性血凝(MRHA),是上行性尿路感染的重要致病菌。肠产毒型大肠埃希菌(enterotoxigenic E.coli, ETEC)的定植因子是一种特殊类型的菌毛(CFA/I, CFA/Ⅱ),粘附于小肠粘膜细胞,编码定植因子和肠毒素的基因均位于可接合传递质粒上,是该菌重要的毒力因子。霍乱弧菌、肠致病型大肠埃希菌(EPEC)和淋病奈瑟菌的菌毛都属于Ⅳ型菌毛,在所致的肠道或泌尿生殖道感染中起到关键作用。有菌毛菌株的粘附可抵抗肠蠕动或尿液的冲洗作用而有利于定居,一旦丧失菌毛,其致病力亦随之消失。
在革兰阳性球菌中,A群链球菌的菌毛与M蛋白和 LTA结合在一起,介导该菌与宿主粘膜上皮细胞的粘附。
2.性菌毛(sex pilus) 仅见于少数革兰阴性菌。数量少,一个菌只有1~4根。比普通菌毛长而粗,中空呈管状。性菌毛由一种称为致育因子(fertility factor, F factor)的质粒编码,故性菌毛又称F菌毛。带有性菌毛的细菌称为F+菌或雄性菌,无性菌毛者称为F-菌或雌性菌。当F+菌与F-菌相遇时,F+菌的性菌毛与F-菌相应的性菌毛受体(如外膜蛋白A, OmpA)结合,F+菌体内的质粒或染色体DNA可通过中空的性菌毛进入F-菌体内,这个过程称为接合(conjugation)。细菌的毒力、耐药性等性状可通过此方式传递。此外,性菌毛也是某些噬菌体吸附于菌细胞的受体。
芽胞 某些细菌在一定的环境条件下,能在菌体内部形成一个圆形或卵圆形小体,是细菌的休眠形式,称为内芽胞(endospore),简称芽胞(spore),以别于真菌在菌体外部形成的孢子。产生芽胞的细菌都是革兰阳性菌,重要的有芽胞杆菌属(炭疽芽胞杆菌等)和梭菌属(破伤风梭菌等)。
1.芽胞的形成与发芽 细菌形成芽胞的能力是由菌体内的芽胞基因决定的。芽
胞一般只是在动物体外才能形成,其形成条件因菌种而异。如炭疽杆菌在有氧下形成,而破伤风梭菌则相反。营养缺乏尤其是C、 N、 P元素不足时,细菌生长繁殖减速、启动芽胞形成基因。但亦有例外,苏云金杆菌形成芽胞则要求适宜的生长条件。
芽胞带有完整的核质、酶系统和合成菌体组分的结构,能保存细菌的全部生命必需物质。芽胞形成后,菌体即成为空壳,有些芽胞可从菌体脱落游离。
芽胞折光性强,壁厚,不易着色。染色时需经媒染、加热等处理。芽胞的大小、形状、位置等随菌种而异,有重要的鉴别价值(图 l-16)。例如炭疽芽胞杆菌的芽胞为卵圆形、比菌体小,位于菌体中央;破伤风梭菌芽胞正圆形,比菌体大,位于顶端,状如鼓锤(图l-17);肉毒梭菌芽胞亦比菌体大,位于次极端。
芽胞形成在形态学上可分Ⅰ~Ⅶ 7个期,全程6~8d。始于对数生长期末,菌细胞膜进行性
地内陷性生长,逐渐形成双层膜结构,包被核质成为芽胞的核心。细胞膜又能合成特殊物质,在内膜和外膜间形成细胞壁和皮质。在外膜外围再形成芽胞壳和芽胞外衣。
成熟的芽胞具有多层膜结构(图l-18)。芽胞核心(core)是芽胞的原生质体,含有细菌原有的核质和核糖体、酶类等主要生命基质。核心的外层依次为内膜、芽胞壁、皮质、外膜、芽胞壳和芽胞外衣,将其层层包裹,成为坚实的球体。内膜和外膜由原来的细胞膜形成。芽胞壁(spore wall)
含肽聚糖,发芽后成为细菌的细胞壁。皮质(cortex)是芽胞包膜中最厚的一层,由一种特殊的肽聚糖组成。芽胞壳(coat)是一种类似角蛋白的疏水性蛋白质,致密无通透性,能抗化学药物进入,并增强对紫外线照射的抵抗力。有些细菌芽胞还有一层疏松的芽胞外衣(exosporium),含有脂蛋白和糖类。
芽胞形成后,若由于机械力、热、pH改变等刺激作用下,破坏其芽胞壳,并供给水分和营养,芽胞可发芽,形成新的菌体。
一个细菌只形成一个芽胞,一个芽胞发芽也只生成一个菌体,细菌数量并未增
加,因而芽胞不是细菌的繁殖方式。与芽胞相比,未形成芽胞而具有繁殖能力的菌体可称为繁殖体(vegetative form)。
细菌的芽胞发芽(germination)成繁殖体的过程,可分为活化(activation)、启动(initiation)和长出(outgrowth)三个连续阶段。整个过程大约需要90min。热刺激(如60℃ 1d或85℃ 5min)和pH值降低均可活化芽胞发芽,L-丙氨酸、葡萄糖、肌苷和腺苷均为启动剂。芽胞壳经活化后,其富含二硫键的蛋白构型变化,引起渗透性改变,致使阳离子渗入,细胞膜脂质活性增强,并启动电子传递链。同时,随着水分渗入,芽胞特有成分吡啶二羧酸钙、皮质肽聚糖和芽胞壳物质等大量降解,使芽胞通透性加强,耐热、抗辐射等特性消失。由于代谢活性和呼吸增强,生物合成加速,顺序为RNA、蛋白质、脂质,最后是DNA。继而芽胞核心体积增大、皮质膨松、芽胞壳破裂,芽管长出并逐渐长大、发育成新的繁殖体细胞。
2.芽胞的功能 细菌的芽胞对热力、干燥、辐射、化学消毒剂等理化因素均有强大的抵抗力。一般细菌繁殖体在80℃水中迅速死亡,而有的细菌芽胞可耐100℃沸水数小时。被炭疽芽胞杆菌芽胞污染的草原,传染性可保持20~30年。
细菌芽胞并不直接引起疾病,仅当发芽成为繁殖体后,就能迅速大量繁殖而致病。例如土壤中常有破伤风梭菌的芽胞,一旦外伤深部创口被泥土污染,进入伤口的芽胞在适宜条件下即可发芽成繁殖体再致病。
被芽胞污染的用具、敷料、手术器械等,用一般方法不易将其杀死,杀灭芽胞最可靠的方法是高压蒸气灭菌。当进行消毒灭菌时,应以芽胞是否被杀死作为判断灭菌效果的指标。
细菌芽胞抵抗力强的原因,可能与下列因素有关:①芽胞含水量少,约占繁殖体的40%,蛋白质受热后不易变性;②芽胞具有多层致密的厚膜,理化因素不易透入;②芽胞的核心和皮质中含有一种特有的化学组分吡啶二羧酸(dipicolinic acid,DPA),DPA与钙结合生成的盐能提高芽胞中各种酶的热稳定性。芽胞形成过程中很快合成DPA,同时也获得耐热性;芽胞发芽时, DPA从芽胞内渗出,其耐热性亦随之丧失。
第三节 细菌形态与结构检查法
一、 显微镜放大法
细菌形体微小,肉眼不能直接看到,必须藉助显微镜放大后才能看到。
普通光学显微镜 普通光学显微镜(light microscope)以可见光(日光或灯光)为光源,波长0.4~0.7μm,平均约0.5μm。其分辨率为光波波长的一半,即0.25μm。0.25μm的微粒经油镜放大1000倍后成 0.25mm,人的眼睛便能看清。一般细菌都大于0.25μm,故可用普通光学显微镜予以观察。
电子显微镜 电子显微镜(electron microscope)是利用电子流代替可见光波,以电磁圈代替放大透镜。电子波长极短,约为0.005nm,其放大倍数可达数十万倍,能分辨1nm 的微粒。不仅能看清细菌的外形,内部超微结构也可一览无遗。电子显微镜显示的形象,可投射到荧光屏上,也可照像拍摄。当前使用的电子显微镜有两类,即透射电子显微镜(transmission electron microscope, TEM)和扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)。SEM的分辨率一般较TEM低,但可清楚地显露观察物体的三维立体图像。配合电子显微镜观察使用的标本制备方法有用磷钨酸或钼酸铵作负染色、投影法(shadowing)、超薄切片(ultrathin section)、冰冻蚀刻法(freeze etching)等。电子显微镜标本须在真空干燥的状态下检查,故不能观察活的微生物。
此外,尚有暗视野显微镜(darkfield microscope)、相差显微镜(phase contrast microscope)、荧光显微镜(fluorescence microscope)和同焦点显微镜(cofocal microscope)等,适用于观察不同情况下的细菌形态和(或)结构。
二、 染色法
细菌体小半透明,经染色后才能观察较清楚。染色法是染色剂与细菌细胞质的结合。最常用的染色剂是盐类。 其中,碱性染色剂(basic stain)由有色的阳离子和无色的阴离子组成,酸性染色剂(acidic stain)则相反。菌细胞富含核酸,可以与带正电荷的碱性染色剂结合;酸性染色剂不能使细菌着色,而使背景着色形成反差,故称为负染(negative staining)。
染色法有多种,最常用最重要的分类鉴别染色法是革兰染色法(Gram stain)。该法是丹麦细菌学家革兰(Hans Christian Gram)于1884年创建,至今仍在广泛应用。标本固定后,先用碱性染料结晶紫初染,再加碘液媒染,使之生成结晶紫—碘复合物;此时不同细菌均被染成深紫色。然后用95%乙醇处理,有些细菌被脱色,有
些不能。最后用稀释复红或沙黄复染。此法可将细菌分为两大类:不被乙醇脱色仍保留紫色者为革兰阳性菌,被乙醇脱色后复染成红色者为革兰阴性菌。革兰染色法在鉴别细菌、选择抗菌药物、研究细菌致病性等方面都具有极其重要的意义。
革兰染色法的原理尚未完全阐明。但与菌细胞壁结构密切相关,如果在结晶紫—碘染之后,乙醇脱色之前去除革兰阳性菌的细胞壁,革兰阳性菌细胞就能够被脱色。目前,对革兰阳性和革兰阴性菌细胞壁的化学组分已十分清楚,但对革兰阳性菌细胞壁阻止染料被溶出的原因尚不清楚。
细菌染色法中尚有单染色法、抗酸染色法、以及荚膜、芽胞、鞭毛、细胞壁、核质等特殊染色法。
(陈锦英)
范文五:细菌的形态结构教案
《细菌》教案
虞城县第一中等专业学校 林增新 2014-12-25
教学内容分析
本节是模块三《微生物基础》中比较重要的一节,通过讲述细菌的形态结构、生殖方式和细菌有关的基础知识。阐述了细菌是微生物中数量和种类较多的一类,由于观察的困难了解甚少,只好借助图片进行认识和掌握。本节知识为前面的药理学和后面的防疫学起到一个桥梁作用,通过对细菌的细胞壁了解为用药提供依据,通过对芽孢功能的掌握为消毒效果的评价提供标准。 学习情况分析
学生在初中生物已对细菌的大小、形态、结构有所了解,那是站在生物生理学角度掌握的,但细菌的结构特点对动物危害性讲述的不多。学习起来有些困难,教学中通过图片和切换幻灯片进行直观认识较容易理解,通过发挥学生的自主学习和合作学习,让学生明白其一般结构中细胞壁的特点,让细菌分为两类,革兰氏阳性菌和革兰氏阳性菌。对芽孢的功能认识是评价消毒剂效果的标准。
教学目标
1 了解细菌的大小及排列,掌握细菌的形态和结构。
2掌握细菌的营养、生长繁殖和新陈代谢。
3了解细菌的致病性。
教学重点
(1)细菌的形态结构
(2)细菌生长繁殖的条件
教学难点
(1) 细菌的特殊结构
(2) 细菌的代谢产物
教学方法
教法 指导学生阅读和交流,带问题阅读思考和交流,运用多媒体手段增加感性认识,提供丰富信息,多对学生评价激励。
学法 自主学习、合作学习根据提示、阅读、思考、交流大胆质疑。 课时安排
共三课时
教学过程
第一课时 细菌的形态结构
情境导入
通过切换一张幻灯片,描述大家在生活中都离不开的一种工具“手机”,手机上存在大量的细菌,每平方厘米有12万个来引入这节课。然后让学生打开课本113页我们今天来认识一下细菌。课下我们已经预习了本节内容、今天我们来共同学习一下,首先我们进入本节课第一个模块,打出一张幻灯片 。
模块一 自学探究
切换一张幻灯片,在上面布置本节内容(幻灯片上显示出)1.细菌的大小是如何测量的?2细菌基本形态有哪些?依其形态又把细菌分为几种名称。3细菌的繁殖方式造成各种细菌怎样的排列。4细菌一般结构有哪些,各有何特点。5细菌的特殊结构有哪些?它们的定义是如何描述的?它们各有何作用?
切换幻灯片后让同学们打开课,然后带着老师布置的问题本进行认真阅读,自学探究开始。这时老师要走下讲台巡视,看一下同学们掌握情况,对个别差的学生要进行辅导让其找到答案,在此要告诉其同学们,要在书本上找到答案并做标记。大部分同学都找到答案后然后进入第二个模块,切换一张幻灯片。
模块二 合作探究
个人自学后切换出一张新幻灯片,在上面布置内容,(幻灯片上显示出)1.细菌的大小是如何测量的?2基本形态有哪些?依其形态又把细菌分为几种名称。3细菌的繁殖方式造成细菌的怎么样的排列。4一般结构有哪些有何特点。5细菌的特殊结构有哪些?它们的定义是如何描述的?它们各有何作用?
个人自学后,然后让同学们分成五个小组分别进行讨论学习,把大家认为一致的答案做标记,等待老师提问,这是老师进行第二次巡视看一下各小组的情况,每个小组都完成了。老师进行提问,把每一个问题放到一个小组让其进行回答,回答后让其他小组来评,如有异议让其纠正,达到大家认为一致的答案。这个环节是本节课的关键一定要让学生展示好,师生互动好。学生展示完毕后进行下一个模块,切换一张幻灯片
模块三 归纳总结
同学们展示完毕后。老师通过放映幻灯片进行点拨,让同学们具体看一下细菌的形态结构。
(一 )细菌的大小
细菌个体微小通常用微米作为测量其大小的单位。其大小受菌龄、环境的影响。
( 二 )细菌的基本形态与排列
细菌的基本形态有球状、杆状螺旋状三种。根据这三种基本形态把细菌分为球菌、杆菌和螺旋状菌。通过幻灯片显示细菌的三种形态让学生有一个感性认识,细菌的繁殖方式是二分裂繁殖。分裂后排列方式不同,
1球菌 呈球形或近似球形,分裂后排列方式不同,可分为双球菌、
链球菌、葡萄球菌等。通过切换幻灯片让学生懂细菌的名称做到尽一步掌握。 2杆菌 成杆状或近似卵圆行 依排列可分为球杆菌、分支杆菌、双杆菌等通过切换幻灯片让学生看懂细菌形态做到尽一步掌握。达到从感性到理性的认识。
3螺旋状菌 菌体呈弯曲或螺旋状,根据菌体的弯曲,可分为弧菌和螺菌。
(三)细菌的结构与功能
1 细菌的基本结构 (切换出一张新幻灯片)
(1) 细胞壁 特点 位于细菌的最外层,无色透明,有坚韧的
弹性。
作用 能维持细菌的固有形态,耐受低渗环境参
与细菌的物质交换,构成,具有抵抗力、致病力、抗原性。
(2) 细胞膜 致密并具有选择性的通透性的生物膜。具有控制
内外物质的运送、交换,维持细胞内外正常渗透压,提供
鞭毛着生点参与能量代谢。
(3) 细胞质 位于细胞膜内的无色、透明、粘稠的透明状物质,
内含有许多酶系统是细菌进行新陈代谢的场所。其内还含
有核糖体、质粒、包含物等。
(1) 拟核 分布于细胞质的中心或边缘区。含有细菌的遗传基
因,控制着细菌遗传变异。
2 细菌的特殊结构 是某些细菌在特殊情况下产生的结构
(1)荚膜
某些细菌在生命过程中,向细胞壁外周分泌的 一层粘液性物
质,包围整个菌体,这层粘液性物质称为荚膜。
功能 保护菌体、贮留水分、抗干燥、细菌的毒力和
抗原性有关
(2) 鞭毛 某些细菌上突出于菌体表面细长而弯曲的丝状物称
为鞭毛。 带荚膜的细菌
主要分类有 单毛菌、从毛菌和周毛菌等
功能 具有抗原性 是运动器官。
(3) 菌毛 某些细菌的菌体上有一种比鞭毛短而细的丝状物称
为菌毛或纤毛。通常分为普通菌毛和性菌毛,前者与致病
性有关后者功能是传递遗传物质
。
(4) 芽孢 某些革兰氏阳性菌在一定条件下,在菌体内形成一
个折光性强,不易着色的圆形或卵圆形的休眠体称芽孢。
带芽孢的菌体叫芽孢体。未形成芽孢的菌体叫繁殖体。
特点 芽孢对热、干燥、辐射、化学消毒剂抵抗力
很强,细菌的繁殖体经100度30分钟可杀死,但形成芽孢后,
可耐受100度数小时。杀死芽孢可靠的方法是干热灭菌或高压蒸
汽灭菌,评价消毒剂的效果一般以能否杀死芽孢为标准。
模块四 知识盘点
本节的知识要点是细菌的形态有哪些,细菌有哪些结构,
其结构有哪些作用,让学生回忆一下看自己是否掌握
模块五 当堂检测
学生掌握的情况如何?出两道选择题一道填空题让学生
回答
1、细菌的形态有--------- ------------- -------------------
2、下列不符合细菌的基本结构是 ( )
A 细胞壁 B 细胞膜 C 细胞液 D 拟核
3 下列属于细菌的特殊结构是 ( )
A 细胞壁 B 细胞膜 C 细胞液 D芽孢
模块六 课下作业
1细菌的结构有哪些?
2什么是荚膜、芽孢?
教学小结与反思
1 本节教学重点明确效果较好,通过观看幻灯片和个人自学、小组合作讨论、归纳总结等学习方式问题个个得到突破,通过师生的互动交流讨论,体现了新课标理论,基本上达到新课标教学的要求。
2 本节的教学通过幻灯片的切换,激发了学生的学习兴趣,让学生主动参与教学活动中,顺利的完成了问题的分析和解决,使他们有互相帮助共同提高的思想理念,能较好的完成知识目标和能力目标。
3芽孢体和繁殖体是细菌在不同条件下形成的,学生难以区别,掌握有些难度。教学是一个不断完善的过程,作为教师应树立终身学习的理念,要不断提高自身的素质,使自己不断成长。