大学《医学微生物学基础》第1章：细菌的形态与结构、第2章：细菌的生理、第3章：细菌的遗传与变异期末复习重点、考点总结

1、第1章 细菌的形态与结构细菌的大小 微米细菌的形态 球菌 杆菌 螺形菌（ 弧菌 螺菌 螺杆菌 ）细菌的结构细菌的基本结构: 细胞壁、细胞膜、细胞质、核质 细菌的特殊结构: 荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞一、细菌的基本结构细胞壁位于菌细胞的最外层，包绕在细胞膜的周围。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 两类细菌共有组分 肽聚糖革兰阳性菌聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥 三维立体结构，坚固 1550层革兰阴性菌聚糖骨架、四肽侧链 二维平面结构，疏松 12层特殊组分革兰阳性菌 大量磷壁酸 磷壁醛酸 特殊蛋白：金葡菌的A蛋白、A群链球菌的M蛋白革兰阴性菌

2、外膜： 脂蛋白 脂质双层 脂多糖LPS脂多糖（LPS） G-的内毒素（1）脂质A（lipid A） 为糖磷脂，由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携带多种长链脂肪酸和磷酸基团。不同细菌骨架一致。是内毒素毒性与生物学活性的主要成分无种属特异性（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的外层有属特异性，同一属细菌相同 （3）特异多糖（specific polysaccharide）最外层，由数个至数十个低聚糖（35个单糖）重复单位所构成的多糖链。是革兰阴性菌的菌体抗原（O抗原），具有种特异性缺失，细菌变为粗糙

3、型少数G-菌的LPS不典型，外膜糖脂含短链分支状聚糖，称为寡聚糖（lipooligosaccharide ,LOS),与哺乳动物细胞膜的鞘糖脂成分相似，可引起免疫逃逸。脂质双层 结构类似于细胞膜，双层内镶嵌多种蛋白质称为外膜蛋白,包括孔蛋白、去阻遏蛋白等。有的为性菌毛、噬菌体、细菌素的受体。周浆间隙 细胞膜与外膜间隙，含多种酶及特殊蛋白，与细菌获得营养和解毒作用有关。G+ 菌与G- 菌细胞壁的比较细胞壁 革兰阳性菌 革兰阴性菌强度 较坚韧 较疏松厚度 2080nm 1015nm肽聚糖层数 可多达50层 12层肽聚糖含量 50%80% 5%20%磷壁酸 有 无外膜 无 有G+ 菌与G- 菌的差别

4、及与细胞壁的关系项目 革兰阳性菌 革兰阴性菌 细胞壁的关系染色性 紫色 红色 细胞壁对酒精的通透性抗原性 主要为磷壁酸 主要为外膜 细胞壁的化学组成不同毒性 无内毒素 有内毒素 内毒素为阴性菌细胞壁成分对青霉素的作用 有效 无效 作用部位为肽聚糖 五肽交联桥对溶菌酶的作用 有效 无效 作用部位为肽聚糖 聚糖骨架功能维持菌体固有的形态，并保护细菌抵抗低渗环境 （阳性菌2025大气压，阴性菌56大气压）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 磷壁酸：重要表面抗原，与血清型分类有关外膜：屏障结构，与致病性相关LPS 细菌细胞壁缺陷型（细菌L型） 概念：某些理化或生物

5、因素作用于细菌，可抑制的肽聚糖的合成或破坏细胞壁的结构，在高渗环境下，细菌仍可存活，成为细胞壁缺陷型。G+ 原生质体、 G- 原生质球（还有外膜）形成条件：溶菌酶、青霉素、胆汁、溶葡萄球菌素、抗体、补体等 生物学特性：多形态性，革兰阴性，高渗培养且生长缓慢，荷包蛋样、颗粒样或丝状菌落、细胞壁可/不可回复 与医学的关系： 常引起慢性和反复发作的感染，作用于细胞壁的抗生素无效细胞膜或称胞质膜，细胞壁内侧，包绕细胞质结构：磷脂、蛋白质，不含胆固醇功能：含有多种酶，参与营养的摄取，细菌结构的合成，细菌呼吸、能量代谢和生物合成，细胞的分裂等。特殊蛋白质：青霉素结合蛋白（转肽酶），蛋白分泌系统。细胞质细胞

6、膜包裹的溶胶状物质，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）RNA和蛋白质沉降系数 70s 50s+30s（真核80s 60s+40s）(2)质粒 染色体外的遗传物质 闭合环状 的双链DNA 控制某些特定的遗传性状 能独立复制，随细菌分裂转移到子代 从一个菌传递到另一个菌(3)胞质颗粒 异染颗粒: RNA、多偏磷酸盐 嗜碱，着色深 诊断价值（白喉棒状杆菌） 中介体: 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。核质原核细胞，不具成形的核。遗传物质称为核质或拟核无核膜、核仁和有丝分裂

7、器；因其功能与真核细胞的染色体相似，决定细菌的遗传变异，亦称细菌的染色体一般为单倍体，是一个共价闭合环状双链DNA 分子大肠埃希菌核质分子量约310 9Dal ，长度1.1mm，4.710 6 碱基，约30005000个基因 细菌的特殊结构荚膜概念：某些细菌在其细胞壁外包绕一层粘液性物质，为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 厚度0.2m荚膜； 0.2m 微荚膜；黏液层 黏液性物质疏松地附着于菌细胞表面化学组成：多糖/多肽形成条件：营养丰富 染色：不易着色，负染（墨汁）荚膜的功能抗吞噬作用 保护细菌抵抗宿主吞噬细胞的吞噬和消化作用，增强细菌的侵袭力。粘附作用 与组织

8、、细胞、导管黏附，形成生物被膜。是医院内感染的重要因素。抗有害物质的损伤作用 鞭毛（flagellum） 概念：许多细菌菌体上附有细长并呈波状弯曲的丝状物。包括所有的弧菌和螺菌、约半数的杆菌和个别球菌。鞭毛长520m，直径1230nm 数量与部位： 单毛菌 双毛菌 丛毛菌 周毛菌化学组成：鞭毛蛋白 鞭毛的结构 自细胞膜长出 游离于胞外（基础小体 钩状体 丝状体）； 鞭毛蛋白 高度抗原性鞭毛的功能细菌的运动器官有些细菌的鞭毛与致病性有关 根据鞭毛菌的动力和鞭毛的抗原性（H抗原），可用以鉴定细菌和进行细菌分类 菌毛概念：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

9、，与细菌的运动无关。（电镜观察）种类及功能 普通菌毛 数量多、短且细，光镜不可见 是细菌的粘附结构，能与细胞表面的特异受体结合，与致病密切相关； 有些细菌的菌毛可与不同动物的红细胞结合，形成血凝，籍此鉴定菌毛；性菌毛 数量少、中空呈管状，由致育因子(fertility factor）编码，参与F质粒的传递；为某些噬菌体的受体。接合，毒力、耐药性等性状的遗传物质传递。芽胞(spore）某些细菌在一定的环境条件下，在菌体内部形成一个圆形或卵圆形小体，是细菌的休眠形式形成芽胞的细菌均为革兰阳性菌，如芽胞杆菌属、梭菌属 形成条件：体外，不同细菌形成条件不同保存全部生命必需物质：核酸、酶、合成菌体成分的

10、结构休眠状态，无新陈代谢 可发芽1个细菌1个芽胞1个细菌细菌繁殖体 芽胞休眠体每种细菌形成一种类型芽胞功 能抵抗力强。耐干燥、热、辐射、化学消毒剂100数小时消毒灭菌是否彻底的标准最可靠方法为高压蒸气灭菌致病性 不直接引起疾病，发芽后形成繁殖体后致病鉴别意义 根据芽胞位置、大小等*格兰染色法第2章 细菌的生理第一节 细菌的理化性状化学组成 与其它生物细胞的成分类似；含有原核细胞微生物的特殊成分：肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸、二氨基庚二酸、吡啶二羧酸等物理性状 半透明 、表面积大、带电现象 半透性、渗透压高 细菌的营养一、细菌的营养类型 根据细菌所利用的能源和碳源的不同，将细菌分为两大营养类型。自养菌

11、 以简单无机物为原料合成菌体成分。异养菌 以多种有机物为原料合成菌体成分并获得能量。 腐生菌 寄生菌 寄生在活体内，从宿主的有机物获得营养。所有的病原菌都是异养菌，大部分属寄生菌。二、细菌的营养物质水 碳源 氮源 无机盐 生长因子：细菌生长必需，而自身不能合成的化合物 如维生素、某些氨基酸、嘌呤、嘧啶等 流感嗜血杆菌 X因子（高铁血红素） V因子（辅酶或）三、细菌摄取营养物质的机制被动扩散 主动转运系统 1 周浆间隙结合蛋白转运系统 周浆间隙的受体蛋白与 营养物质结合后将营养物质转送给 细胞膜上的ATP结合型载体，由ATP提供能量使营养物质进入细胞质内。 2 化学渗透趋使转运系统 细胞膜的电化

12、学离子梯度透性酶在氧化状态时与营养物质结合，在还原状态时构象改变，营养物质进入细胞。 3 基团转移 细胞膜的载体蛋白从细胞质获得磷酸基团后，在细胞膜外表面与葡萄糖结合，将其送入细胞质后释放6-磷酸葡萄糖。第四节 细菌的生长繁殖的条件一、细菌的生长繁殖环境因素营养物质 温度 pH 气体环境: 氧气、二氧化碳 渗透压专性需氧菌 结核分枝杆菌、霍乱弧菌微需氧菌 氧浓度56%，空肠弯曲菌、幽门螺杆菌兼性厌氧菌 大多数病原菌 专性厌氧菌 破伤风梭菌、肉毒梭菌 缺乏氧化还原电势高的呼吸酶：细胞色素、细胞色素氧化酶 缺乏分解有毒氧基团的酶：SOD、触酶、过氧化物酶二、细菌的生长繁殖个体繁殖：二分裂方式 代时

13、：多数为2030 min 细菌群体的生长繁殖1迟缓期 2对数期 3稳定期 4衰亡期细菌的生长曲线（人工）第三节 细菌的新陈代谢一、细菌的能量代谢发酵 以有机物为受氢体 呼吸 以无机物为受氢体有氧呼吸 以分子氧为受氢体 厌氧呼吸 以其他无机物为受氢体二、细菌的分解代谢产物与生化反应 细菌的酶不一样，对营养物质的分解能力不一样糖发酵试验 葡萄糖+HCOOH CO2+H2 大肠杆菌 发酵葡糖和乳酸 产酸并产气伤寒沙门菌 发酵葡糖 产酸不产气IMViC试验 I - 吲哚试验 M - 甲基红试验 V - VP试验 C - 枸橼酸盐利用试验*I-吲哚试验色氨酸吲哚玫瑰吲哚 吲哚试剂*M - 甲基红实验葡萄

14、糖丙酮酸乙酰甲基甲醇 甲基红 -葡萄糖丙酮酸 甲基红 +*V - VP试验葡萄糖丙酮酸乙酰甲基甲醇 二乙酰红色化合物 + 胍基化合物葡萄糖丙酮酸 乙酰甲基甲醇 I M Vi C试验 大肠埃希菌 + + - - 产气杆菌 - - + + 合成代谢产物1、热原质（致热源）细菌合成的一种注入人体或动物体内能引起发热反应的物质。大多是G- 是其细胞壁的LPS耐高温去除方法：250干烤、蒸馏、吸附剂等 制备和使用注射药品过程无菌操作2、毒素与侵袭性酶 3、色素 水溶性 脂溶性4、抗生素 某些微生物代谢过程中产生的一类能抑制或杀死某些微生物或肿瘤细胞的物质5、细菌素6、维生素第五节 细菌的人工培养 培养基

15、 由人工方法配制而成的，专供微生物生长繁殖使用的混合营养物制品 。菌落 单个细菌分裂繁殖成一堆肉眼可见的细菌集团。培养基的分类：基础培养基 液体培养基 增菌培养基 固体培养基 选择培养基 半固体培养基 鉴别培养基 厌氧培养基细菌在培养基中的生长情况液体培养基： 表面生长 均匀混浊生长 沉淀生长 固体培养基： 菌落，菌苔半固体培养基： 无动力 有动力培养基的用途液体培养基： 增菌固体培养基： 纯化，增菌半固体培养基：动力检测，保种第六节 细菌的分类 古细菌、真细菌、真核生物细菌的分类层次 界、门、纲、目、科、属、种 种 是细菌分类的基本单位。生物学性状基本相同的细菌群体构成一个菌种；性状相近关系

16、密切的若干菌种组成一个菌属同一菌种的各个细菌，虽性状基本相同，但在某些方面仍有一定差异，差异较明显的称亚种，差异小的则为型。血清型 噬菌体型 细菌素型 生物型菌株对不同来源的同一菌种的细菌称为该菌的不同菌株。标准菌株(standard strain)或模式菌株(type strain）：具有某种细菌典型特征的菌株细菌的命名拉丁双名法 Escherichia coli （E. coli） 属名 种名中文： 大肠埃希菌 种名 属名 第三章 细菌的遗传与变异 第一节 与细菌遗传相关的物质染色体 质粒 噬菌体 转位因子一、细菌染色体 1、由一条双链环状DNA分子组成，聚集在一起形成“类核” ，分子量4

17、.6106bp，4000个左右基因。2、功能相关的几个基因组成一个操纵子结构，分别转录、合成各自蛋白。3、绝大多数细菌不含内含子，结构基因呈单拷贝，rRNA 基因呈多拷贝。4、耐药基因与致病岛二、质粒 细菌染色体以外的遗传物质，存在于细胞质中，是环状闭合的双链DNA。 质粒DNA的分类接合性质粒：R质粒、F质粒，借助性菌毛传递；非接合性质粒，经诱动或转导传递。质粒可分为相容性与不相容性两种。 重要的质粒：1)致育质粒（F质粒）编码性菌毛，与有性生殖功能关联；2)耐药性质粒 （R质粒）携带耐药性基因，编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药性；3)毒力质粒（Vi质粒） 编码与该菌致病性有关的毒力因子

18、；4)细菌素质粒 编码细菌产生细菌素；5)代谢质粒 编码产生相关的代谢酶。 三、噬菌体是感染细菌、真菌、放线菌和螺旋体等微生物的病毒。噬菌体具有病毒的一些特性：个体微小，可以通过滤菌器；没有细胞结构，主要由蛋白质构成的衣壳和包含于其中的核酸组成；只能在活的微生物细胞内复制增殖。噬菌体分布极广，凡是有细菌的场所，就可能有相应的噬菌体的存在。 噬菌体的生物学性状1、形态与结构 噬菌体很小，在光镜下看不见，需用电镜观察。不同的噬菌体在电镜下有三种形态：蝌蚪形、微球形和丝形。大多数噬菌体呈蝌蚪形，由头部和尾部两部分组成。2、蝌蚪形噬菌体结构模式图（图）毒性噬菌体：在宿主细胞内复制增殖，终裂解细菌，建立

19、溶菌周期。温和噬菌体：噬菌体基因与宿主染色体整合，噬菌体DNA能随细菌DNA复制，并随细菌的分裂而传代。 毒性噬菌体在敏感菌内以复制方式进行增殖，增殖过程包括：吸附、穿入、生物合成、成熟和释放。 吸附 吸附是噬菌体与菌体表面受体发生特异性结合的过程，其特异性取决于噬菌体蛋白与宿主菌表面受体分子结构的互补性。毒性噬菌体的复制周期溶菌周期在液体培养基中，噬菌现象可使浑浊菌液变得澄清。在固体培养基上，若用适量的噬菌体和宿主菌液混合后接种培养，培养基表面可有透亮的溶菌空斑出现。一个空斑系由一个噬菌体复制增殖并裂解细菌后形成，称为噬斑,不同噬菌体噬斑的形态与大小不尽相同温和噬菌体前噬菌体: 整合在细菌基

20、因组中的噬菌体基因组。溶原性细菌：带有前噬菌体基因组的细菌。前噬菌体偶尔可自发地或在某些理化和生物因素的诱导下脱离宿主菌基因组，而进入溶菌周期，产生成熟噬菌体，导致细菌裂解。溶原性转换 某些前噬菌体可导致细菌基因型和性状发生改变，这称为溶原性转换。噬菌体基因组 噬菌体经转导和溶原性转换 参与细菌遗传变异四、转座子转座子是一类不依赖于同源性重组可以在染色体、质粒和噬菌体中一个位置转移到另一个位置的独特的DNA 片段。亦称跳跃基因或移动基因。转座子有二类：插入序列；复合转座子1、插入序列 1 ）大小约750-2000bp，末端具有反向重复序列。 2 ）只有转位酶基因，转位酶可识别IR并将基因解离，

21、插入到染色体、噬菌体或质粒其他部位。复合转座子 是一类除了携带与转座作用有关的基因外，还携带有其他基因，如耐药性基因、糖发酵基因、肠毒素基因等。*转位因子的转位方式保留型转位：转位因子从原来的位点上删除下来后，再转移插入到另一位点中去。复制型转位 转位因子的一个拷贝插到靶位点，另一拷贝仍然保留在供体原来的位置上。3、转座噬菌体第二节 细菌的变异现象形态结构的变异 毒力变异 耐药性变异 菌落变异一、形态结构的变异细菌的大小和形态在不同的生长时期可不同，生长过程中受外界环境的影响也可发生变异。如：鼠疫耶氏菌在陈旧培养物上细菌的多形态性、细菌L型。细菌的特殊结构如：荚膜（肺炎链球菌）、芽胞（炭疽芽胞

22、杆菌）、鞭毛也可发生变异（变形杆菌H-O变异）。二、 菌落变异细菌的菌落主要有光滑(smooth,S)型和粗糙(rough,R)型两种。S型菌落表面光滑、湿润、边缘整齐。经人工培养多次传代后菌落表面变为粗糙、干燥、边缘不整齐，称SR变异。SR变异常见于肠道杆菌，是由于失去LPS的特异性寡糖重复单位而引起的。变异时不仅菌落的特征发生改变，且细菌的其它性状也发生了变化。S型菌的致病性强，但有少数R型菌的致病性强，如结核分枝杆菌。三、抗原变异菌体抗原变异：S-R变异鞭毛抗原变异 ：H-O变异；相变异菌毛抗原变异荚膜抗原变异四. 毒力变异毒力增强：无毒力的白喉棒状杆菌常寄居在咽喉部，不致病；当感染了-

23、棒状杆菌噬菌体后变成溶原性细菌，则获得产生白喉毒素的能力，引起白喉。毒力减弱：有毒菌株长期在人工培养基上传代培养，可使细菌的毒力减弱或消失。卡介苗(BCG)是有毒的牛分枝杆菌在含有胆汁的甘油、马铃薯培养基上，经过13年，连续传230代，获得的一株毒力减弱但仍保持免疫原性的变异株。五. 耐药性变异耐药性变异：细菌对某种抗菌药物由敏感变为耐药的变异。有些细菌还表现为同时耐受多种抗菌药物，即多重耐药性。从抗生素广泛应用以来，细菌对抗生素耐药的不断增长是世界范围内的普遍趋势，给临床治疗带来很大的困难，并成为当今医学上的重要问题。第三节 细菌变异的机制遗传性变异：是由基因结构发生改变所致，主要通过基因突

24、变、基因损伤后的修复、基因的转移与重组来实现。非遗传性变异：是细菌在环境因素等影响下出现的表型变异，这种变异不是因基因结构的变化而产生的。一. 基因的突变突变(mutation)：是细菌遗传物质的结构发生改变，并且可以稳定遗传。 突变的类型 点突变：碱基置换、碱基插入或缺失；多点突变：染色体重排自然突变：自然发生，突变是随机的，不定向的。突变率10-10 10-6 诱变剂 可使突变率提高101000倍。常用的物理因素有紫外线、高温、辐射等；化学因素包括所用的致突变药物。回复突变：细菌由野生型变为突变型为正向突变；突变株经过第二次突变可恢复野生型的性状，这种第二次突变为回复突变。回复突变主要是表型回复。二. 基因的转移与重组外源性的遗传物质由供体菌进入某受体菌细胞内的过程。使受体菌获得供体菌某些特性。外源性遗传物质：供体菌染色体DNA，质粒DNA及噬菌体基因等。细菌的基因转移和重组方式：转化、接合、转导、溶原性转换、细胞融合。转化: 受体菌直接获取供体菌裂解游离的DNA片段而获得新的遗传性