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醫(yī)學(xué)微生物學(xué):第二節(jié) 細菌的結(jié)構(gòu)

細菌的結(jié)構(gòu)對細菌的生存、致病性和免疫性等均有一定作用。細菌的結(jié)構(gòu)按分布部位大致可分為:表層結(jié)構(gòu),包括細胞壁、細胞膜、莢膜;內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括細胞漿、核蛋白體、核質(zhì)、質(zhì)粒及芽胞等;外部附件,包括鞭毛和菌毛。習(xí)慣上又把一個細菌生存不可缺少的,或一般細菌通常具有…

細菌的結(jié)構(gòu)對細菌的生存、致病性和免疫性等均有一定作用。細菌的結(jié)構(gòu)按分布部位大致可分為:表層結(jié)構(gòu),包括細胞壁、細胞膜、莢膜;內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括細胞漿、核蛋白體、核質(zhì)、質(zhì)粒及芽胞等;外部附件,包括鞭毛和菌毛。習(xí)慣上又把一個細菌生存不可缺少的,或一般細菌通常具有的結(jié)構(gòu)稱為基本結(jié)構(gòu),而把某些細菌在一定條件下所形成的特有結(jié)構(gòu)稱為特殊結(jié)構(gòu)(圖2-2)。

圖2-2 細菌的結(jié)構(gòu)

一、基本結(jié)構(gòu)

細菌基本結(jié)構(gòu)包括細胞壁、細胞膜、細胞漿及核質(zhì)。

(一)細胞壁(Cell wall)細胞壁為細菌表面比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。是一層較厚(5~80nm)、質(zhì)量均勻的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),可承受細胞內(nèi)強大的滲透壓而不破壞。細胞壁堅韌而有彈性。

1.細胞壁主要組份:主要成分是肽聚糖(Peptidoglycan),又稱粘肽(Mucopetide)。細胞壁的機械強度有賴于肽聚糖的存在。合成肽聚糖是原核生物特有的能力。肽聚糖是由N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞酸兩種氨基糖經(jīng)β-1.4糖苷鍵連接間隔排列形成的多糖支架。在N-乙酰胞壁酸分子上連接四肽側(cè)鏈,肽鏈之間再由肽橋或肽鏈聯(lián)系起來,組成一個機械性很強的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(圖2-3)。各種細菌細胞壁的肽聚糖支架均相同,在四肽側(cè)鏈的組成及其連接方式隨菌種而異。

圖2-3 肽聚糖分子結(jié)構(gòu)

革蘭氏陽性菌例如葡萄球的四肽側(cè)鏈氨基酸由D-丙-D-谷-r-L-賴-D-丙組成。初合成的肽鏈末端多一個D-丙氨酸殘基。肽橋是一條5個甘氨酸的肽鏈,交聯(lián)時一端與側(cè)鏈第三位上賴氨酸連接,另一端在轉(zhuǎn)肽酶的作用下,使另一條五肽側(cè)鏈末端D-丙氨酸脫去,而與側(cè)鏈第四位D-丙氨酸連接。從X光檢查可見肽聚糖的多糖鏈是一條較硬而又呈螺旋狀卷曲的長桿,由于其呈螺旋狀,連接在其上的肽鏈才伸向四方,使交聯(lián)受到一定了限制,只有鄰近的肽鏈才可交聯(lián)。但葡萄球菌的肽橋較長,有可塑性,使遠距離的肽鏈間也可交聯(lián),交聯(lián)率達90%,形成堅固致密的三維立本網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(圖2-4)。

而革蘭氏陰性大腸桿菌的四肽側(cè)鏈中第三位的氨基酸被二氨基庚二酸(DAP)所取代,以肽鏈直接與相鄰四肽側(cè)鏈中的D-丙氨酸相連,且交聯(lián)率低,沒有五肽交聯(lián)橋,形成二維平面結(jié)構(gòu),所以其結(jié)構(gòu)較革蘭氏陽性的葡萄球疏樺(圖2-5)。

圖2-4 金黃色葡萄球糖細胞壁的肽聚糖結(jié)構(gòu)圖2-5 大腸桿菌細胞壁的肽聚糖結(jié)構(gòu)

M:N-乙酰胞酸G:N-乙酰氨基葡萄糖O:β-1,4糖苷鏈a:L-丙氨酸
b:D-谷氨酸c:L-賴氨酸d:D-丙氨酸x:甘氨酸

凡能破壞肽聚糖結(jié)構(gòu)或抑制其合成的物質(zhì),都能損傷細胞壁而使細菌變形或殺傷細菌,例如溶菌酶(Lysozyme)能切斷肽聚糖中N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸之間的β-1.4糖苷鍵之間的聯(lián)苷鍵之間的聯(lián)結(jié),破壞肽聚糖支架,引起細菌裂解。青霉素和頭孢菌素能與細菌競爭合成胞壁過程所需的轉(zhuǎn)肽酶,抑制四肽側(cè)鏈上D-丙氨酸與五肽橋之間的聯(lián)結(jié),使細菌不能合成完整的細胞壁,可導(dǎo)致細菌死亡。人和動物細胞無細胞壁結(jié)構(gòu),亦無肽聚糖,故溶菌酶和青霉素對人體細胞均無毒性作用。除肽聚糖這一基本成份以外,革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌還各有其特殊結(jié)構(gòu)的成分。

2.革蘭氏陽性菌細胞壁特殊組份細胞壁較厚,約20~80mm。肽聚糖含量豐富,有15~50層,每層厚度1nm,約占細胞壁干重的50~80%。此外,尚有大量特殊組份磷壁酸(Teichoic acid)。 (圖2-6)磷壁酸是由核糖醇(Ribitol)或甘油(Glyocerol)殘基經(jīng)由磷酸二鍵互相連接而成的多聚物。磷壁酸分壁磷壁酸(Wallteichoic acid)和膜磷壁酸(Membrane teichoic acid)兩種,前者和細胞壁中肽聚糖的N-乙酰胞壁酸連結(jié),膜磷壁酸又稱脂磷壁酸(Lipteichoic acid)和細胞膜連結(jié),另一端均游離于細胞壁外。磷壁酸抗原性很強,是革蘭氏陽性菌的重要表面抗原;在調(diào)節(jié)離子通過粘肽層中起作用;也可能與某些酶的活性有關(guān);某些細菌的磷壁酸,能粘附在人類細胞表面,其作用類似菌毛,可能與致病性有關(guān)。

此外,某些革蘭氏陽性菌細胞壁表面還有一些特殊的表面蛋白,如A蛋白等,都與致病有關(guān)。

3.革蘭氏陰性菌細胞壁特殊組份細胞壁較薄,約10~15nm,有1~2層肽聚糖外,約占細胞壁干重的5~20%。結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。尚有特殊組份外膜層位于細胞壁肽聚糖層的外側(cè),包括脂多糖、脂質(zhì)雙層、脂蛋白三部分(圖2-6)。

脂蛋白(Lipoprotein)一端以蛋白質(zhì)部分共價鍵連接于肽聚糖的四肽側(cè)鏈上另一端以脂質(zhì)部分經(jīng)共價鍵連接于外膜的磷酸上。其功能是穩(wěn)定外膜并將之固定于肽聚糖層。

圖2-6 細菌細胞壁結(jié)構(gòu)模式圖

脂質(zhì)雙層是革蘭陰性菌細胞壁的主要結(jié)構(gòu),除了轉(zhuǎn)運營養(yǎng)物質(zhì)外,還有屏障作用,能阻止多種物質(zhì)透過,抵抗許多化學(xué)藥物的作用,所以革蘭氏陰性菌對溶菌酶、青霉素等比革蘭氏陽性具有較大的抵抗力。一些化學(xué)物質(zhì)如乙二胺四乙酸(EDTA)與2%十二烷基硫酸鈉(SDS)或45%酚水溶液可以將外膜除去,而留下堅韌的肽聚糖層。此外,外膜蛋白質(zhì)還可作為某些噬菌體和性菌毛的受體。

脂多糖(Lipopolysacchride,LPS)由脂質(zhì)雙層向細胞外伸出,包括類脂A、核心多糖、特異性多糖三個組成部分,習(xí)慣上將脂多糖稱為細菌內(nèi)毒素。

①類脂A:為一種糖磷脂,是由焦磷酸鍵聯(lián)結(jié)的氨基葡萄糖聚二糖鏈,其上結(jié)合有各種長鏈脂肪酸。它是脂多糖的毒性部分及主要成份。為革蘭氏陰性菌的致病物質(zhì)。無種屬特異性,各種革蘭氏陰性菌內(nèi)毒性引起的毒性作用都大致相同。

②核心多糖:位于類脂A的外層,由已糖、瘐糖、2-酮基—3—脫氧辛酸(KDO)、磷酸乙醇胺等組成。經(jīng)KDO與類質(zhì)A共價聯(lián)結(jié)。核心多糖具有屬特異性,同一屬細菌的核心多糖相同。

③特異性多糖:在脂多糖的最外層,是由數(shù)個至數(shù)十個低聚糖(3~5單糖)重復(fù)單位所構(gòu)成的多糖鏈。革蘭氏陰性菌的菌體抗原(O抗原)就是特異多糖。各種不同的革蘭氏陰性菌的特異性多糖種類及排列順序各不相同,從而決定了細菌抗的特異性。

革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌的細胞壁結(jié)構(gòu)顯著不同,導(dǎo)致這兩類細菌在染色性、抗原性、毒性、對某些藥物的敏感性等方面的很大差異。

表2-1 革蘭氏陽性菌與革蘭氏陰性菌細胞壁結(jié)構(gòu)的比較

特 征革蘭氏陽性菌革蘭氏陰性菌
強度較堅韌較疏松
厚度厚,20~80nm薄,5~10nm
肽聚糖層數(shù)多,可達50層少,1~3層
肽聚糖含量多,可占胞壁干重50~80%少,占胞壁干重10~20%
磷壁酸+-
外膜-+
結(jié)構(gòu)三維空間(立體結(jié)構(gòu))二維空間(平面結(jié)構(gòu))

4.細胞壁的功能細菌細胞壁堅韌而富有彈性,保護細菌抵抗低滲環(huán)境,承受世界杯內(nèi)的5~25個大氣的滲透壓,并使細菌在低滲的環(huán)境下細胞不易破裂;細胞壁對維持細菌的固有形態(tài)起重要作用;可充許水分及直徑小于1nm的可溶性小分子自由通過,與物質(zhì)交換有關(guān);細胞壁上帶有多種抗原決定簇,決定了細菌菌體的抗原性。

5.L型細菌 L型是指細菌發(fā)生細胞壁缺陷的變型。因其首次在Lister研究所發(fā)現(xiàn)。故以其第一個字母命名。當(dāng)細菌細胞壁中的肽聚糖結(jié)構(gòu)受到理化或生物因素的直接破壞或合成被抑制這種細胞壁受損的細菌一般在普通環(huán)境中不能耐受菌體內(nèi)部的高滲透壓而將脹裂死亡;但在高滲環(huán)境下,它們?nèi)钥纱婊疃蔀榧毦毎谌毕菪汀8锾m氏陽性菌L型稱為原生質(zhì)體(protoplast),必須生存于高滲環(huán)境中。革蘭氏陰性菌L型稱為原生質(zhì)球(spheroplastquanxiangyun.cn),在低滲環(huán)境中仍有一定的抵抗力。

細菌L型的形態(tài)因缺失細胞壁而呈高度多形性,有球狀、桿狀和絲狀。大小不一,L型細菌大多數(shù)染成革蘭氏陰性。細菌L型生長繁殖時的營養(yǎng)要求基本與原菌相同,但必須補充3%~5%的NaC1、10%~20%蔗糖或7%聚乙烯吡咯酮(PVP)等穩(wěn)定劑,以提高培養(yǎng)基的滲透壓。同時還需要加入人或馬血清。L型細菌生長較緩慢,一般培養(yǎng)2~7天后在軟瓊脂平板形成中同較厚、四周較薄的荷包蛋樣細小菌落。此外,L型菌尚有顆粒型和絲狀型兩種類型。L型細菌在液體培養(yǎng)基中生長后呈較疏松的絮狀顆粒,沉于管底,培養(yǎng)液則澄清。

人工誘導(dǎo)或自然情況下,細菌L型在體內(nèi)或體外均能產(chǎn)生。各種細菌L型有一個共同的致病特點。即引起多組織的間質(zhì)性炎癥。細菌變?yōu)長型致病性有所減弱,但在一定條件下L型又可復(fù)為細菌型,引起病情加重。變形后的細菌其形態(tài)、培養(yǎng)特性均發(fā)生了改變,以致查不出病原使許多病人貽誤診治。臨床遇有癥狀明顯而標本常規(guī)細菌培養(yǎng)陰性者,應(yīng)考慮細菌L型感染的可能性,宜作細菌L型的專門培養(yǎng)。

(二)細胞膜(Cellmembrane)或稱胞膜(Cytoplasmic membrane)位于細胞壁內(nèi)側(cè),包繞在細菌胞漿外的具有彈性的半滲透性脂質(zhì)雙層生物膜。主要由磷脂及蛋白質(zhì)構(gòu)成,膜不含膽固醇是與真核細胞膜的區(qū)別點。細胞膜有選擇性通透作用,與細胞壁共同完成菌體內(nèi)外的物質(zhì)交換。膜上有多種呼吸酶,參與細胞的呼吸過程。膜上有多種合成酶,參與生物合成過程。細菌細胞膜可以形成特有的結(jié)構(gòu)。

1.中介體(Mesosome)用電子顯微鏡觀察,可以看到細胞膜向胞漿凹陷折疊成囊狀物,稱為中介體。中介體與細胞的分裂、呼吸、胞壁合成和芽胞形成有關(guān)。中介體位置常在菌體的側(cè)面或靠近中央橫隔處。橫隔中介體與核質(zhì)相連,當(dāng)細菌分裂時橫隔中介體也一分為二,各自帶一套核質(zhì)進入子代細胞;中介體擴大了細胞膜的表面積,相應(yīng)地增加呼吸酶的含量,可為細菌提供大量能量,有擬線粒體(Chondroid)之稱,中介體多見于革蘭氏陽性菌。

2.胞質(zhì)間間隙在革蘭氏陰性細菌的細胞膜與細胞壁之間有一空間,稱為胞質(zhì)間間隙(Periplasmic space)。此處聚集了若干種胞外酶,主要是水解酶,與營養(yǎng)物質(zhì)的分解、吸收和運轉(zhuǎn)有關(guān)。能破壞某些抗生素的酶(如青霉素酶)亦集中在此間隙內(nèi)。

(三)胞漿(Cytoplasm)是無色透明膠狀物,基本成份是水、蛋白質(zhì)、脂類、核酸及少量無機鹽。細胞漿中還存在一些胞漿顆粒。

1.質(zhì)粒(Plasmid)這是染色體外的遺傳物質(zhì),為雙股環(huán)狀DNA。分子量比染色體小,可攜帶某些遺傳信息,例如耐藥因子、細菌素及性菌毛的基本均編碼在質(zhì)粒上。質(zhì)粒能進行獨立復(fù)制,失去質(zhì)粒的細菌仍能正常存活。質(zhì)?赏ㄟ^接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)作用等將有關(guān)性狀傳遞給另一細菌。

2.核糖體(Ribosome)電鏡下可見到胞漿中有大量沉降系數(shù)為70S的顆粒,即核糖體。其化學(xué)組成70%為RNA,30%為蛋白質(zhì)。細胞中約90%的RNA和40%的蛋白質(zhì)存在于核糖體中。當(dāng)mRNA連成多聚核蛋白體(Polyribosome),就成為合成蛋白質(zhì)的場所。細菌的70S核糖體由50S和30S兩個亞基組成。鏈霉素能與細菌核糖體的30S基結(jié)合,紅霉素能與50S亞基結(jié)合,從而干擾細菌蛋白質(zhì)的合成而導(dǎo)致細菌的死亡;真核細胞的核糖體為80S,因此對人體細胞則無影響。

3.胞漿顆粒(Cytoplasmagranula)大多數(shù)為營養(yǎng)貯藏物,較為常見的是貯藏高能磷酸鹽的異染顆粒(Metachrometicgranula),嗜堿性較強,用特殊染色法可以看得更清晰。根據(jù)異染顆粒的形態(tài)及位置,可以鑒別細菌。

(四)核質(zhì)(Nnclearmateral)或擬核(Nucleoid)是細菌的遺傳物質(zhì),決定細菌的遺傳特征。集中在細胞漿的某一區(qū)域,多在菌體中部。它與真核細胞的細胞核不同點在于四周無核膜,故不成形,也無組蛋白包繞。一個菌體內(nèi)一般含有1~2個核質(zhì),F(xiàn)已證明,細菌的核質(zhì)是由雙股DNA組成的單一的一根環(huán)狀染色體反復(fù)回旋盤繞而成,細菌的染色體是裸露的DNA。

大腸桿菌的染色體分子量為3×109,伸展后長度約達1.1mm,約含5×106堿基對,足可攜帶3,000~5,000個基因,以滿足細菌生命活動的全部需要,核質(zhì)具有細胞核的功能,控制細菌的各種遺傳性狀。細菌胞漿中含有大量RNA,用堿性染料染色著色很深,將核質(zhì)掩蓋,不易顯露。若用酸或RNA酶處理,使RNA水解,再用富爾根(Feulgen)氏法染色,便可染出核質(zhì),在普通光學(xué)顯微鏡下可以看見,一般呈球狀、棒狀或啞鈴狀。

二、特殊結(jié)構(gòu)

細菌的特殊結(jié)構(gòu)包括莢膜、鞭毛、菌毛和芽胞。

(一)莢膜(Capsule)許多細菌胞壁外圍繞一層較厚的粘性、膠凍樣物質(zhì),其厚度在0.2um以上,普通顯微鏡可見,與四周有明顯界限,稱為莢膜。如肺炎雙球菌(圖2-7)。其厚度在0.2um以下者,在光學(xué)顯微鏡下才不能直接看到,必須以電鏡或免疫學(xué)方法才能證明,稱為微莢膜(Microcapsule),如溶血性鏈球菌的M蛋白、傷寒桿菌的Vi抗原及大腸桿菌的K抗原等。

圖2-7 肺炎球菌莢膜

大多數(shù)細菌(如肺炎球菌、腦膜炎球菌等)的莢膜由多糖組成。鏈球菌莢膜為透明質(zhì)酸;少數(shù)細菌的莢膜為多肽(如炭疽桿菌莢膜為D-谷氨酸的多肽)。

細菌一般在機體內(nèi)和營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基中才能形成莢膜。有莢膜的細菌在固體培養(yǎng)基上形成光滑型(S型)或粘液型(M)菌落,失去莢膜后菌落變?yōu)榇植谛停≧)。莢膜并非細菌生存所必需,如莢膜丟失,細菌仍可存活。

莢膜除對鑒別細菌有幫助外,還能保護細菌免遭吞噬細胞的吞噬和消化作用,因而與細菌的毒力有關(guān)。莢膜抗吞噬的機理還不十分清楚,可能由于莢膜粘液層比較光滑,不易被吞噬細胞捕捉之故。莢膜能貯留水分使細菌能抗干燥,并對其他因子(如溶菌酶、補體、抗體、抗菌藥物等)的侵害有一定抵抗力。

(二)鞭毛(Flagllum)在某些細菌菌體上具有細長而彎曲的絲狀物,稱為鞭毛。鞭毛的長度常超過菌體若干倍。不同細菌的鞭毛數(shù)目、位置和排列不同,可分為單毛菌(Monotrichate)、雙毛菌(Amphitrichate)、絲毛菌(Lophotrichate)、周毛菌(Peritrichate)(圖2-8)。

圖2-8 細菌的鞭毛(示意)

鞭毛自細胞膜長出,游離于細胞外。用電子顯微鏡研究鞭毛的超微結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)鞭毛的結(jié)構(gòu)分為:基礎(chǔ)小體、鉤狀體和絲狀體三個部分組成(圖2-9)。

圖2-9 大腸桿菌鞭毛根部結(jié)構(gòu)模式圖

1.基礎(chǔ)小體(Basalbody)位于鞭毛根部,埋在細胞壁中。革蘭氏陰性菌鞭毛的基礎(chǔ)小體由一根圓柱和兩對同心環(huán)所組成,一對是M環(huán)與S環(huán),附著在細胞膜上;另一對是P環(huán)與L環(huán),連在胞壁的肽聚糖和外膜上(M、S、P、L分別代表細胞膜、膜上、肽聚糖、外膜中的脂多糖)。革蘭氏陽性菌的細胞壁無外膜,其鞭毛只有M與S環(huán)而無P環(huán)和L環(huán)。鞭毛運動需要能量,細胞膜中的呼吸鏈可供其所需。

2.鉤狀體(Hook)位于鞭毛伸出菌體之處,呈鉤狀彎曲,鞭毛此轉(zhuǎn)變向外伸出,成為絲狀體。

3.絲狀體(Filament)呈纖絲狀,伸出于菌體之外,是由鞭毛蛋白亞單位呈緊螺旋狀纏繞而成的中空的管狀結(jié)構(gòu)。鞭毛蛋白是一種纖維蛋白,其氨基酸組成與骨骼肌動蛋白相似,可能與鞭毛的運動性有關(guān)。

鞭毛是細菌的運動器官,往往有化學(xué)趨向性,常朝向有高濃度營養(yǎng)物質(zhì)的方向移動,而避開對其在害的環(huán)境。常存在于桿菌及弧菌中。鞭毛的數(shù)量、分布可用以鑒別細菌。鞭毛抗原有很強的抗原性,通常稱為H抗原,對某些細菌的鑒定、分型及分類具有重要意義。

(三)菌毛(Pilus)菌毛是許多革蘭氏陰性菌菌體表面遍布的比鞭毛更為細、短、直、硬、多的絲狀蛋白附屬器,也叫做纖毛(Fimbriae)。其化學(xué)組成是菌毛蛋白(Pilin),菌毛與運動無關(guān),在光鏡下看不見,使用電鏡才能觀察到。菌毛可分為普通菌毛(Commonpilus)和性菌毛(Sexpilus)兩種。

1.普通菌毛 長0.3~1.0um,直徑7nm。具有粘著細胞(紅細胞、上皮細胞)和定居各種細胞表面的能力,它與某些細菌的的致病性有關(guān)。無菌毛的細菌則易被粘膜細胞的纖毛運動、腸蠕動或尿液沖洗而被排除,失去菌毛,致病力亦隨之喪失。

2.性菌毛 有的細菌還有1~4根較長的性菌毛,比普通菌毛而粗,中空呈管狀。性菌毛由質(zhì)粒攜帶的一種致育因子(Ferilityfactor)的基因編碼,故性菌毛又稱F菌毛。帶有性菌毛的細菌稱為F+菌或雄性菌,無菌毛的細菌稱為F-菌或quanxiangyun.cn/wsj/雌性菌。性菌毛能在細菌之間傳遞DNA,細菌的毒性及耐藥性即可通過這種方式傳遞,這是某些腸道桿菌容易產(chǎn)生耐藥性的原因之一。

(四)芽胞(Spore)在一定條件下,芽胞桿菌屬(如炭疽桿菌)及梭狀芽胞桿菌屬(如傷風(fēng)桿菌、氣性壞疽病原菌)能在菌體內(nèi)形成一個折光性很強的不易著色小體,稱為內(nèi)芽胞(Endospore),簡稱芽胞。

芽胞一般只在動物體外才能形成,并受環(huán)境影響,當(dāng)營養(yǎng)缺乏,特別是碳源、氮源或磷酸鹽缺乏時,容易形成芽胞。不同細菌開成芽胞還需不同的條件,如炭疽桿菌須在有氧條件下才能形成芽胞。成熟的芽胞可被許多正常代謝物如丙氨酸、腺苷、葡萄糖、乳酸等激活而發(fā)芽,先是芽胞酶活化,皮質(zhì)層及外殼迅速解聚,水分進入,在合適的營養(yǎng)和溫度條件下,芽胞的核心向外生長成繁殖體,開始發(fā)育和分裂繁殖。芽胞并非細菌的繁殖體,而是處于代謝相對靜止的休眠休態(tài),以維持細菌生存的持久體。

芽胞含水量少(約40%),蛋白質(zhì)受熱不易變性。芽胞具有多層厚而致密的胞膜,由內(nèi)向外依次為核心、內(nèi)膜、芽胞壁、皮質(zhì)、外膜、芽胞殼和芽胞外衣(圖2-10)。特別是芽胞殼,無通透性,有保護作用,能阻止化學(xué)品滲入。芽胞形成時能合成一些特殊的酶,這些酶較之繁殖體中的酶具有更強的耐熱性。芽胞核心和皮質(zhì)層中含有大量吡啶二羧酸(Dipicolinic acid,DPA),占芽胞干重的5~15%,是芽胞所特有的成分,在細菌繁殖體和其他生物細胞中都沒有。DPA能以一種現(xiàn)尚不明的方式,使芽胞的酶類具有很高的穩(wěn)定性。芽胞形成過程中很快合成DPA,同時也獲得耐熱性。

圖2-10 芽胞結(jié)構(gòu)模式圖2-11 細菌的芽胞形態(tài)

芽胞呈圓形或橢圓形,其直徑和在菌體內(nèi)的位置隨菌種而不同,例如,炭疽桿菌的芽胞為卵圓形、比菌體小,位于菌體中央;破傷風(fēng)桿菌芽胞正圓形、比菌體大,位于頂端,如鼓槌狀。這種形態(tài)特點有助于細菌鑒別(圖2-11)。芽胞在自然界分布廣泛,因此要嚴防芽胞污染傷口、用具、敷料、手術(shù)器械等。芽胞的抵抗力強,對熱力、干燥、輻射、化學(xué)消毒劑等理化因素均有強大的抵抗力,用一般的方法不易將其殺死。有的芽胞可耐100℃沸水煮沸數(shù)小時。殺滅芽胞最可靠的方法是高壓蒸汽滅菌。當(dāng)進行消毒滅菌時往往以芽胞是否被殺死作為判斷滅菌效的指標。

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