Transcript 特殊结构 - 泰山医学院

医学微生物学
medical microbiology
细菌的特殊结构
主讲教师：于爱莲
泰山医学院病原学教研室
细菌的结构
基本结构：
细胞壁
细胞膜
细胞质
核 质
特殊结构：
芽孢
荚膜
鞭毛
菌毛
学习要求
•了解细菌特殊结构的概念
•熟悉细菌的特殊结构的作用
•掌握细菌的特殊结构与致病的关
系
细菌的特殊结构
荚膜 (capsule)
定 1义：
某些细菌在其细胞壁外包绕一层黏液性物质，
为疏水性多糖或蛋白质的多聚体，用理化方法去除后并
不影响细胞的生命活动。
肺炎链球菌荚膜
荚膜
种 类
•
•
•
•
荚膜
厚黏液层 >0.2 微米 肺炎链球菌
微荚膜 （microcapsule） <0.2 微米
vi抗原-伤寒杆菌
k抗原-大肠杆菌
M蛋白－链球菌
•
黏液层slime layer 与细胞壁结合不牢固,易脱落,边
界不明显
•
•
•
怎样观察荚膜？
capsule
microcapsule
染 色
负染色
机理：荚膜与染料的亲和力弱，不易着
色，溶于水，易用水冲掉
用衬托染色法(负染色法)染色
使菌体和背景着色，荚膜不着色
在菌体周围形成一透明圈。
负染色
过程：死于感染肺炎链球菌小白鼠的心血或腹
腔液涂片——干燥 固定——加结晶紫染液——20％
硫酸铜溶液洗片——镜检
结果： 菌体与背景深紫色，荚膜无色或淡紫色
荧光显微镜
染 色
特殊染色：荚膜与菌
体染成不同颜色
墨汁染色：背景和细菌
黑色 荚膜无色
荚膜的形成
1 环境条件
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。
有荚膜的细菌形成光滑型(smooth type,S )菌落
失去荚膜后 菌落为 粗糙型（rough type，R）型。
S－－R变异
2 遗传控制
种的特征
光滑型菌落 （边缘整齐、表面光滑）
粗糙型菌落 （边缘不整齐、表面粗糙）
化学组成
• 多糖
大多数细菌
• 多肽或糖与蛋白复合物 少数细菌
•
炭疽芽胞杆菌、鼠疫耶氏菌
•
多糖分子组成和构成的多样化 使其结构极为复杂，
•
成为血清学分型的基础。
•
肺炎链球菌根据荚膜多糖抗原不同分85个血清型
• 多糖
•
荚膜的功能
• 抗吞噬： 抵抗宿主吞噬细胞的作用，
•
是病原菌的重要毒力因子。
• 动物毒力实验：注入小鼠腹腔10个有荚膜的肺炎链球菌－死
•
10000个无荚膜的肺炎链球菌－死
• 机理： 荚膜带电荷与吞噬细胞表面电荷相同
•
阻止C3b结合
•
菌细胞
• 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， 感染的重要因素。
变异链球菌——黏附牙齿—分解糖产酸——龋齿
粘附具有专一性
伤寒沙门菌专一性地侵犯
肠道淋巴组织。
• 保护作用：荚膜处于细胞的最外层，有保护菌体避
免和减少受有害物质（溶菌酶、补体、抗体等）的
损伤作用。
• 贮藏养料
细菌荚膜的纤丝贮存细菌分泌的消化酶，以备攻击靶细胞
• 抗原性
分型
• 抗干燥
• 荚膜多糖为高度水合分子，含水量>95%
• 有利细菌抗干燥
• 应用:
①具荚膜抗原不同分血清型
②鉴别细菌
•
•
•
③制备疫苗
国产23价肺炎双球菌多糖疫苗
蛋白质—荚膜疫苗
美国哈佛大学医学院微生物与分子遗传学系主任约
翰·莫卡拉诺 斯发明
主要以荚膜多糖抗原为靶点。荚膜多糖是主要抗原物质
病原体包括脑膜炎奈瑟菌、肺炎链球菌、流感嗜血杆菌以及
炭疽芽孢杆菌等。
鞭毛 (flagellum)
概念
许多细菌在菌体上附有细长并呈波状弯曲的丝状物
从细胞质的基础颗粒长出，伸到细胞外。
长度：5－20um
超过菌体长度的数倍，直径细，约12－30nm
化学组成
• 鞭毛蛋白
•
•
属弹性纤维蛋白
氨基酸的组成与骨骼肌的肌动蛋白相似
与运动有关
鞭毛菌分类
铜绿假
单胞菌
单
毛
菌
丛毛菌
周
毛
菌
双
毛
菌
空场弯曲菌
鞭毛的着生方式
• 鞭毛的着生方式
鞭 毛的着生方式
端生
µ ¥
¶ Ë
µ ¥
¸ ù
Ò»
Ê ø
周生
² à
É ú
Ë «
¶ Ë
µ ¥
¸ ù
Ò»
Ê ø
鞭毛的结构
三部分
丝状体——伸出胞壁外，有抗原性
钩状体——连接丝状体与基础小体
基础小体——鞭毛的跟部，在细胞
膜和细胞壁中
鞭毛观察
大肠杆菌的电镜照片
• 电子显微镜
特殊染色
是借媒染剂和染色剂的沉淀作用，使染料堆
积在鞭毛上，以加粗鞭毛的直径，使鞭毛着色，普
通光学显微镜下看到。
鞭毛的功能
• 运动器官
• 鉴别细菌
• 致病有关
•
• 有抗原性
霍乱弧菌借鞭毛穿过
小肠黏膜，黏附致病
菌毛 (pilus/fimbriae)
概念
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。
化学成分
•
蛋白质
•
•
有抗原性
两种类型
普通菌毛(ordinary pilus)
• 遍布菌细胞表面 每菌可达数百根。 短 多
• 粘附结构
与宿主细胞表面的特异性受体结合，是细菌
•
•
•
•
•
感染的第一部。
菌毛和细菌的致病性密切相关。
菌毛的受体为糖蛋白或糖脂，与菌毛结合的特异性
决定的宿主的易感部位。
如红细胞表面具有菌毛受体的相似成分，不同的菌毛
引起不同类型的红细胞凝集——血凝
性菌毛(sex pilus)
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
仅见于少数革兰阴性菌。
数量少，1-4根。
比普通菌毛长而粗，中空呈管状。
由致育因子（F）编码，故又称F菌毛。
根据性菌毛分：
有性菌毛—— F+
无性菌毛———F-
雄性菌
雌性菌
通过接合传递遗传物质
• 是某些噬菌体吸附于菌细胞的受体。
菌毛观察
菌毛必须用电子显微镜观察
芽胞 spore
定义： 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。
产生芽胞的都是革兰阳性菌。
形成条件
• 基因决定
• 一般只在动物体外形成
•
•
•
缺乏营养物质，有害代谢产物堆积
缺乏三磷酸鸟苷 碳 磷 氮元素
正常情况 芽孢基因关闭——抑制物抑制
营养缺乏 芽孢基因打开——抑制物降低
芽胞性质
休眠状态，不是繁殖方式
一个细菌－－ 一个芽胞－－ 一个菌 体
•
繁殖体(vegetative form) 未形成芽胞而具有繁殖能力的菌体
• 芽孢观察
•
特殊染色 光镜观察
•
待检菌芽孢体培养物－－涂片、干燥、加热固定－－石炭酸复
红－－弱火加热冒蒸汽约5分钟－－冷后水洗－－用95％乙醇
脱色－－加碱性美兰液半分钟－－干后镜检。
染色结果：芽孢呈红色，菌体为蓝色。
芽孢形成过程
1, Axial filament formation
轴丝
2, Septum formatiom
隔膜
3, Engulfment of forespore
4, Cortex formation
5, Coat synthesis
6, Completion of coat synthesis, Increase in refractility
and heat resistance
7, Lysis of sporangium, spore liberation
轴丝
形成
芽孢壳
芽孢
外衣
隔膜
形成
芽孢
芽孢
皮质
内陷
肉毒梭菌
芽胞的结构
核心——内膜——芽孢壁——
皮质——外膜——芽孢壳——
芽孢外衣
芽胞的功能
• 抵抗力强
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
抗干燥、 抗高温、 抗化学消毒剂
细菌芽孢是目前所知的抵抗力最强的生命单位
细菌80℃水中迅速死亡，芽孢100℃耐受2小时
70%乙醇中存活20年
1983年考古学家在埃及木乃伊肠道中发现了有活性的芽孢，
据计算这种芽孢已休眠了7518年。
为什么？
含水少
多层膜
特殊成分
结构改变
蛋白质受热不易变性。
理化因素不易透入。
DPA与钙结合的盐能提高芽胞中各种酶的稳定性
芽孢发芽时，DPA从芽孢渗出，耐热性消失
蛋白和酶分子量变小—化学键稳定
医学意义
• 消毒灭菌是否彻底的指标
• 造成土壤传染病的疫源地
• 鉴别细菌
• 小结
概念
作用
与致病
的关系