菌基本结构的构成
括基本结构和特殊结构。细胞壁、细胞膜、
细胞质和核质为基本结构,是细 菌所共有的结构。'
(一) 细菌基本结构的构成
肽聚糖或称作黏肽,为细胞壁的主要成分,由N-乙酰葡萄糖胺与N-乙酰胞壁酸借(3-1,4 糖苷键连接为聚糖骨架,再与四肽侧链及五肽交联桥共同构成。肽聚糖为细菌所特有,在革兰 阳性(G+)菌与革兰阴性(G-)菌,肽聚糖的构成有所不同。
(三) 革兰阳性菌和阴性菌的细胞壁结构和医学意义
2.细菌细胞壁结构差异的医学意义由于细胞壁结构的不同,导致它们的染色性不同,
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以及对抗生素的敏感性也存在着差异。有些抗菌药物通过作用于细胞壁,如青霉素类抗生素 (青霉素和头孢菌素等)能抑制G+菌肽聚糖的五肽交联桥;多肽类抗生素(万古霉素和杆菌肽 等)能抑制四肽侧链的连接;磷霉素能抑制聚糖骨架的合成;溶菌酶可水解聚糖骨架的p-1,4 糖苷键,而发挥抗菌作用。G+菌与(T菌在病原学诊断方法及防治原则方面也不尽相同。
(四)细胞质内与医学有关的重要结构与意义
与医学有关的细胞质内的亚结构主要有核质、核糖体、质粒及胞质颗粒。
细菌的特殊结构包括荚膜、鞭毛、菌毛及芽孢(胞),为某些细菌所缺乏,而某些细菌所特有 的结构。
(一) 荚膜及其与细菌致病性的关系
荚膜菌在其细胞壁外有一层厚>0. 2nm而黏稠的结构称为荚膜,其化学成分在多数菌为 多糖,少数菌为多肽。荚膜具有黏附宿主细胞和抗吞噬等致病作用以及抗原性,并且是鉴别细 菌的指征之一。
(二) 鞭毛及其与医学的关系
弧菌、螺菌、占半数的杆菌及少数球菌,由其细胞膜伸出菌体外细长的蛋白性丝状体,称为 鞭毛。根据鞭毛菌上鞭毛位置和数量,分为单毛菌、双毛菌、丛毛菌和周毛菌。鞭毛是运动器, 它使鞭毛菌趋向营养物质而逃避有害物质,且具有抗原性并与致病性有关,例如沙门氏菌的鞭 毛抗原即H抗原,具有使菌体穿透肠黏液层侵及肠黏膜上皮细胞的功能。
(三) 菌毛的定义、分类和与医学的关系
(一) 细菌基本结构的构成
- 细胞壁为包绕在细胞膜外的膜状结构,厚1〇〜80纳米(nanometer, nm; lnm = 10_3fxm),其组成较复杂,且因不同细菌而异,主要成分为肽聚糖等,其主要功能为保持菌体固 有形态和维持菌体内外的渗透压。
- 细胞膜为包裹细胞质的结构,厚约7. 5nm,与真核细胞膜相比,不含胆固醇,但均具 有细胞内外物质转运,分泌及呼吸功能(与细菌的代谢及致病性密切相关),参与细菌结构(如 肽聚糖、鞭毛和荚膜等)的生物合成,形成中介体(参与细菌分裂繁殖)等功能。
- 细胞质位于菌体内部的原生质,内含核糖体、质粒、胞质颗粒等多种重要结构。
- 核质是由细胞质内的细菌本身的遗传物质DNA和RNA聚集而成,因为无核膜,不 具备完整的核结构,故亦称为拟核。
肽聚糖或称作黏肽,为细胞壁的主要成分,由N-乙酰葡萄糖胺与N-乙酰胞壁酸借(3-1,4 糖苷键连接为聚糖骨架,再与四肽侧链及五肽交联桥共同构成。肽聚糖为细菌所特有,在革兰 阳性(G+)菌与革兰阴性(G-)菌,肽聚糖的构成有所不同。
(三) 革兰阳性菌和阴性菌的细胞壁结构和医学意义
- 革兰阳性(G+)菌与革兰阴性(G+)菌细胞壁结构比较,参见表3-1。
表3-1 | 革兰阳性(G+)菌与革兰阴性(G_ | )菌细胞壁结构比较 |
_ _细胞壁结构_ | 革兰阳性菌 | 革兰阴性菌. |
厚度 | 20 〜80nm | 10〜15nm |
强度 | 坚軔 | 疏松 |
肽聚糖组成 | 聚糖、侧链、交联桥 | 聚糖、侧链 |
交联方式 | 侧链间以肽桥交联 | 侧链间以肽键交联 |
交联率 | 75%〜100% | 25%以下 |
结构类型 | 三维立体结构 | 二维网状结构 |
层数 | 可达50层 | 仅1〜3层 |
细胞壁干重比 | 占50%〜80% | 占5%〜20% |
糖类含量 | 约占45% | 约占15% |
脂类含量 | 约占2% | 约占20% |
磷壁酸 | 有 | 无 |
外膜 | 无 | 有 |
脂多糖(LPS) | 无 | 有 |
外膜蛋白(OME) | 无 | 有 |
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以及对抗生素的敏感性也存在着差异。有些抗菌药物通过作用于细胞壁,如青霉素类抗生素 (青霉素和头孢菌素等)能抑制G+菌肽聚糖的五肽交联桥;多肽类抗生素(万古霉素和杆菌肽 等)能抑制四肽侧链的连接;磷霉素能抑制聚糖骨架的合成;溶菌酶可水解聚糖骨架的p-1,4 糖苷键,而发挥抗菌作用。G+菌与(T菌在病原学诊断方法及防治原则方面也不尽相同。
(四)细胞质内与医学有关的重要结构与意义
与医学有关的细胞质内的亚结构主要有核质、核糖体、质粒及胞质颗粒。
- 核质又称拟核,由裸露的双链DNA盘绕成松散的网状结构与RNA构成,无组蛋白 包绕。它相当于细胞核的功能,决定细菌的生物学性状和遗传特征。
- 核糖体每个细菌可含有万余个核糖体,它由占70%的RNA及占30%的蛋白质构 成,是细菌蛋白质合成的场所。链霉素和红霉素等抗生素可与核糖体结合,而起到抗菌作用。
- 质粒种类繁多,由闭合环状双链DNA构成,可自我复制,是核质以外的遗传物质,能携 带多种遗传性状,并可通过结合、转化等方式,在细菌间传递质粒,而使细菌获得新的生物学性 状。主要的质粒有耐药性R质粒、编码性菌毛的F质粒、产生大肠菌素的Col质粒及产生肠毒素 的ST质粒和LT质粒等。由于质粒的结构简单,在分子生物学研究中被广泛地用作载体。
- 胞质颗粒为细菌C存的营养物质多糖、脂类及多磷酸盐等。其中异染颗粒为白喉棒 状杆菌、鼠疫耶尔森氏菌和结核分枝杆菌等所特有的胞质颗粒,它由RNA和偏磷酸盐构成, 经美兰染色呈紫色,此着色特点可用于病原学的鉴别诊断。
细菌的特殊结构包括荚膜、鞭毛、菌毛及芽孢(胞),为某些细菌所缺乏,而某些细菌所特有 的结构。
(一) 荚膜及其与细菌致病性的关系
荚膜菌在其细胞壁外有一层厚>0. 2nm而黏稠的结构称为荚膜,其化学成分在多数菌为 多糖,少数菌为多肽。荚膜具有黏附宿主细胞和抗吞噬等致病作用以及抗原性,并且是鉴别细 菌的指征之一。
(二) 鞭毛及其与医学的关系
弧菌、螺菌、占半数的杆菌及少数球菌,由其细胞膜伸出菌体外细长的蛋白性丝状体,称为 鞭毛。根据鞭毛菌上鞭毛位置和数量,分为单毛菌、双毛菌、丛毛菌和周毛菌。鞭毛是运动器, 它使鞭毛菌趋向营养物质而逃避有害物质,且具有抗原性并与致病性有关,例如沙门氏菌的鞭 毛抗原即H抗原,具有使菌体穿透肠黏液层侵及肠黏膜上皮细胞的功能。
(三) 菌毛的定义、分类和与医学的关系
- 菌毛许多革兰阴性(G__)菌及少数革兰阳性(G+)菌在其菌体表面有细而短、多而直 的蛋白质丝状体,称为菌毛。
- 菌毛的分类菌毛分为普通菌毛和性菌毛两类:①普通菌毛,数量多,每菌可有数百 根,短而直,直径3〜8mn,长0. 2〜2pm;②性菌毛亦称F菌毛,每菌仅有1〜10根,粗而长、中 空呈管状,它由F质粒表达。性菌毛菌称为F+菌。
- 菌毛与医学的关系①普通菌毛可促使细菌黏附于宿主细胞表面而致病;②F+菌的 菌体内质粒或染色体DNA,通过中空的性菌毛与F菌表面相应的受体接合(conjugation),可
将遗传信息,如细菌毒力、耐药性及耐热性等,传递给F~受体菌,使之获得新的遗传性状。此
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菌获取霍乱肠毒素。
(四)芽孢(胞)的定义及与医学的关系
需氧芽孢(胞)杆菌属或厌氧芽孢(胞)梭菌属的细菌繁殖体,当处于不利的外界环境中,在 菌体内形成厚而坚韧芽孢(胞)壁及外壳的圆形或卵圆形小体,称为芽孢(胞)。它为细菌的休 眠状态,其抵抗力远远大于繁殖体,是灭菌效果的指征。芽孢(胞)可存活在自然界数年以上, 一旦条件适宜,又能出芽回复为繁殖体而致病,例如炭疽、破伤风、肉毒中毒和气性坏疽等,均 由芽孢(胞)菌引起。
四、细菌形态与结构的检查法
(―)革兰染色及其医学应用意义
由丹麦细菌学家革兰(H. C. J. Gram)于19世纪末所发明的革兰染色法,能将细菌分为革 兰阳性(G+)菌与革兰阴性(G~)菌,至今仍被广泛应用于细菌的初步鉴别及指导选择抗生素 治疗。
(二)革兰染色的步骤及其结果判定
革兰染色法的步骤:细菌玻片涂片经结晶紫初染—碘液媒染—95 %乙醇脱色—复红复染。 凡未被95%乙醇脱色,菌体被结晶紫和复红染成紫色者为G+菌,而经乙醇脱色后,被复红染 成红色者为CT菌。