(2.2)-第一章细菌的基本性状

医学微生物学第一章细菌的基本性状重点难点重点：细菌的形态与结构细菌的生长繁殖与代谢消毒与灭菌了解：细菌的遗传与变异细菌的耐药性第一节细菌形态与结构目录一、细菌的大小与形态二、细菌的结构细菌（bacterium）广义——所有原核细胞型微生物（细菌、支原体衣原体、立克次体、螺旋体、放线菌）共性：有细胞壁、原始核质、二分裂、对抗生素敏感狭义——专指其中的细菌观察细菌常用光学显微镜，其大小用测微尺在显微镜下进行测量，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（coccus）杆菌（bacillus）

螺形菌（spiralbacterium）一、细菌的大小与形态一、细菌的大小微米(μm)细菌的测量单位：炭疽芽胞杆菌3-10μm大肠埃希菌2-3μm布鲁菌0.6-1.5μm不同种类的细菌大小不一一、细菌的大小与形态球菌（coccus）杆菌（bacillus）

螺形菌（spiralbacterium）一、细菌的大小与形态典型形态衰退型细菌的基本形态球菌（coccus）脑膜炎奈瑟菌双球菌（diplococcus）链球菌（streptococcus）葡萄球菌（straphylococcus）金黄色葡萄球菌四联球菌（tetrad）八叠球菌（sarcina）杆菌（bacillus）炭疽芽胞杆菌3~10μm大中大肠埃希菌2~3μm小布鲁菌0.6~1.5μm不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致杆菌的形态多样炭疽芽胞杆菌白喉棒状杆菌分枝杆菌双歧杆菌杆菌的形态多样螺形菌（spiralbacterium）弧菌螺菌螺杆菌幽门螺杆菌霍乱弧菌基本结构——细胞壁、细胞膜、细胞质、核质特殊结构——荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞二、细菌的结构（一）基本结构是位于细菌细胞最外层，包绕在细胞膜周围，无色透明、坚韧而富有弹性的膜状结构。平均厚度为12~30nm，组成较复杂，并随不同菌种而异。1.细胞壁（cellwall）革兰阳性菌革兰阴性菌革兰染色两类细菌细胞壁的共同组分为肽聚糖，但各有其特殊组分。革兰染色法（Gramstain）：涂片风干固定结晶紫碘液95%乙醇复红1min脱色1min革兰阳性菌肽聚糖（peptidoglycan）—聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥（三维立体结构）青霉素作用点溶菌酶作用点N-乙酰葡糖胺N-乙酰胞壁酸革兰阳性菌细胞壁---肽聚糖+磷壁酸革兰阳性菌细胞壁特殊组分——磷壁酸（teichoicacid）壁磷壁酸膜磷壁酸革兰阴性菌肽聚糖（peptidoglycan）——聚糖骨架、四肽侧链（二维平面结构）革兰阴性菌细胞壁---肽聚糖+外膜革兰阴性菌细胞壁特殊组分——外膜（outermembrane）外膜位于肽聚糖外侧，由内向外由脂蛋白、脂质双层和脂多糖三部分组成。外膜脂蛋白连接肽聚糖与脂质双层脂质双层结构类似细胞膜，有选择性通透作用，也可作为噬菌体、性菌毛、或细菌素的受体脂多糖（LPS）即革兰阴性菌内毒素脂多糖由三部分组成：脂多糖（由内向外）脂质A一种糖磷脂，是内毒素的毒性成分，无种属特异性核心多糖有种属特异性，同一菌属细菌核心多糖相同特异多糖即革兰阴性菌的菌体抗原（O抗原），具有种的特异性，此糖如果缺失，细菌菌落将发生S-R变异革兰阴性菌细胞壁特殊组分——外膜脂多糖（lipopolysaccharid,LPS）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20~80nm10~15nm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%磷壁酸+-脂质双层-+脂蛋白-+脂多糖-+维持菌体固有的形态保护细菌抵抗低渗环境参与菌体内外的物质交换菌体表面带有多种抗原分子，可诱发机体的免疫应答

细胞壁的功能细菌细胞壁缺陷型或L型（bacterialLform）：细胞壁受损后仍能生长和分裂的细菌。在一般环境中不能耐受菌体内的高渗透压而将会涨破死亡。在高渗环境下，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——原生质体（protoplast）。革兰阴性菌肽聚糖层受损后尚有外膜保护——原生质球（spheroplast）。某些L型仍有一定的致病力，通常引起慢性感染。细菌细胞壁缺陷型（细菌L型）细菌L型呈高度多形性，大小不一。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。蜡样芽胞杆菌L型的镜下形态（多形性）细菌L型生长缓慢，营养要求高，对渗透压敏感，普通营养基上不能生长，培养时必须用高渗的含血清的培养基。细菌L型在高渗的含血清的培养基上生长后形成三种类型的菌落。细菌L型的培养特性和菌落形态丝状菌落颗粒型菌落油煎蛋样菌落典型的L型菌落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。细菌细胞膜的功能与真核细胞者类似，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。细胞膜（cellmembrane）中介体（mesosome）中介体：是部分细胞膜内陷、折叠、卷曲形成的囊状物，多见于革兰阳性菌。其功能类似于真核细胞的线粒体，故亦称为拟线粒体（chondroid）。中介体

核糖体（ribosome）：细菌合成蛋白质的场所，游离存在于蛋白质中。细胞质（cytoplasm）

质粒（plasmid）：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，控制细菌某些特定的遗传特性。细菌细胞质中含有多种颗粒，大多为贮藏的营养物质。其中有一种主要成分是RNA和多偏磷酸盐的颗粒，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，常见于白喉棒状杆菌，有助于鉴定。细胞质（cytoplasm）核质（nuclearmaterial）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。细菌是原核细胞，不具有成形的核。细菌的遗传物质称为核质或拟核，无核膜、核仁和有丝分裂器。功能与真核细胞的染色体相似——决定细菌各种遗传性状。1.荚膜（capsule）荚膜：某些细菌在其细胞壁外包绕一层黏液性物质，当其厚度≥0.2µm，边界明显，光镜下可见时，称为荚膜。厚度<0.2µm者称为微荚膜。其成分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。（二）特殊结构肺炎链球菌荚膜荚膜成分是多糖或多肽。具有抗原性，用荚膜肿胀试验将细菌定型。荚膜的形成与环境条件有密切关系。一般在动物体内或含营养丰富的培养基中易形成荚膜，在普通培养基上或连续传代则易消失。荚膜对一般碱性染料亲和力低，不易着色。普通染色——菌体周围未着色的透明圈特殊染色——染上与菌体不同的颜色（1）荚膜的化学组成抗吞噬作用黏附作用抗有害物质的损伤作用微荚膜与荚膜具有相同的功能（2）荚膜的功能——与细菌的致病性有关2.鞭毛（flagellum）许多细菌在菌体上附有细长并呈波状弯曲的丝状物，称为鞭毛，是细菌的运动器官。鞭毛需用电子显微镜观察，或经特殊染色法使鞭毛增粗后才能在光镜下看到。鞭毛是运动器官。有鞭毛的细菌能主动运动，可通过动力试验进行细菌鉴定。鞭毛有抗原性。鞭毛的成分为鞭毛蛋白，并且具有高度的特异性，称为鞭毛抗原（H抗原），可作为细菌分类、分型的依据。有的细菌其鞭毛与致病性有关。

鞭毛的功能菌毛：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。菌毛蛋白具有抗原性。根据功能不同，菌毛可分为普通菌毛和性菌毛两类。菌毛在普通光学显微镜下看不到，必须用电子显微镜观察。3.菌毛（pilus/fimbriae）普通菌毛遍布菌细胞表面，每菌可达数百根。这类菌毛是细菌的黏附结构，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。菌毛的受体常为糖蛋白或糖脂，与菌毛结合的特异性决定的宿主的易感部位。（1）普通菌毛（ordinarypilus）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。性菌毛由致育因子F质粒编码，故又称F菌毛。带有性菌毛的F+菌与无性菌毛的F-菌相遇时，性菌毛与其相应受体结合，F+菌内的质粒或DNA可通过性菌毛进入F-菌体内，此过程——接合（conjugation）。性菌毛是某些噬菌体吸附于菌细胞的受体。（2）性菌毛（sexpilus）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。芽胞形成后细菌即失去繁殖能力。产生芽胞的都是革兰阳性菌。芽胞折光性强、壁厚、不易着色，经特殊染色光镜下可见。4.芽胞（spore）细菌形成芽胞的能力是由菌体内的芽胞基因决定的。其形成条件因菌种而异。当营养物质缺乏时易形成芽胞，即为细菌维持生命的特殊形式。芽胞由多层膜结构组成，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活动的物质。芽胞形成后，细菌即失去繁殖能力，菌体崩解，芽胞游离。环境适宜时，芽胞则以发芽的形式发育成细菌的繁殖体。（1）芽胞的形成与发芽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（vegetativeform）。炭疽芽胞杆菌芽胞的意义芽胞的大小、形状、位置等随菌种而异，有重要的鉴别意义。肉毒梭菌破伤风梭菌芽胞的抵抗力强，可在自然界中存在多年，是重要的传染源。但芽胞并不直接引起疾病，只有发芽成为繁殖体后，才能迅速大量繁殖而致病。芽胞抵抗力强，故应以杀灭芽胞作为可靠的灭菌指标。高压蒸汽灭菌法是杀灭芽胞最有效的方法。芽胞抵抗力强的原因：（1）芽胞含水量少，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。

（3）含有的DAP与钙结合的盐能提高芽胞中各种酶的稳定性。本章小结细胞壁细胞膜细胞质核质细菌的形态与结构细菌的形态细菌的结构球菌杆菌螺形菌基本结构特殊结构荚膜鞭毛菌毛芽孢作业题细菌的基本结构有哪些？细菌的特殊结构各有何医学意义?第二节细菌的生长繁殖与代谢目录一、细菌的营养与生长繁殖二、细菌的新陈代谢三、细菌的人工培养（一）生长繁殖的条件一、细菌的营养与生长繁殖营养物质nutrient碳源氮源无机盐生长因子水1.充足的营养物质（原料、能量）1.碳源：合成菌体的必需原料，获取能量的来源

无机碳源和有机碳源各种有机碳源中，容易被细菌吸收的是糖类物质如：葡萄糖、蔗糖等2.氮源：合成菌体蛋白（结构、功能）、核酸

有机氮源（氨基酸、蛋白胨）、无机氮源和

氮气分子3.无机盐：细胞生长必需的各种金属元素及微量元素

4.生长因子：菌体自身不能合成或合成量不足,需要外源

加入的、微量即可的营养物质。

如：维生素、氨基酸等

营养缺陷型细菌

流感嗜血杆菌需X（高铁血红素）,V因子（辅酶Ⅰ或Ⅱ），而金葡可产生，两者共培养时出现卫星菌落现象5.水：菌体重要成分

功能营养吸收、渗透、分泌都以水为媒介，新陈代谢必须在有水环境中才能进行。酸碱度：即pH值

细菌细胞借此调节胞膜的状态以保证酶促反应的进行大多数病原菌的最适pH值是7.2-7.6特殊如：偏酸性的结核杆菌，PH为6.5-6.8

偏碱性的霍乱弧菌，PH值为8.8-9.02.合适的酸碱度3.合适的温度温度：对细菌的生长速度影响最大致病菌一般37℃，过高杀菌，过低抑菌细菌以此分为：嗜冷菌：－5℃-30℃最适10℃-20℃嗜温菌:10℃-50℃最适30℃-37℃

嗜热菌：25℃-80℃最适50℃-60℃4.合适的气体环境（CO2/O2）根据细菌代谢时对氧分子的需求程度不同分为：专性需氧菌：有完善的呼吸酶系统，仅在有氧时

生长，如：结核杆菌微需氧菌：低氧分压时长势良好，过高则抑制，如:空肠弯曲菌耐氧菌：一般不需要O2，O2存在也影响不大如：乳酸菌兼性厌氧菌：兼有需氧呼吸和无氧发酵两种功能，有无O2的环境下皆可生长，但以有氧时生长态势较好，大多数病原菌都属此类专性厌氧菌：O2对其生长有毒害作用，如：破伤风

梭菌（二）生长方式与速度细菌个体的生长繁殖繁殖方式——细菌以简单的二分裂方式进行繁殖。繁殖速度——繁殖一代所需时间（代时）约20~30min。但少数细菌代时较长，如结核分枝杆菌代时为18小时。细菌群体的生长繁殖

繁殖规律——生长曲线（growthcurve）方法：将一定量的细菌接种在适宜的培养基中培养，间隔不同时间取样检查活菌数目，横坐标：培养细菌的时间纵坐标：培养物中活菌数的对数可绘制出一条说明细菌群体生长规律的曲线称为细菌的生长曲线。

迟缓期:适应、活化期对数期：迅速生长期，典型性。

对外界环境因素的作用最敏感。稳定期：生物学性状发生改变，产生内外毒素，形成芽胞。新生、死亡平衡特征产物积累期衰亡期：营养少，代谢物蓄积，菌体死亡

细菌的新陈代谢(metabolism)是指菌体细胞内分解代谢与合成代谢的总和，其显著特点是：代谢旺盛和代谢类型的多样化二、细菌的新陈代谢（一）细菌的能量代谢发酵需氧呼吸二、细菌的新陈代谢分解代谢产物和细菌的生化反应细菌种类不同——细菌酶不同——分解物质能力不同——代谢产物不同——鉴别作用细菌生化反应——检测细菌对各种基质的代谢作用及代谢产物以鉴别细菌种类的生化试验（二）细菌的代谢产物糖发酵试验VP试验甲基红试验枸橼酸盐利用试验吲哚试验硫化氢试验尿素酶试验自动化仪器分析糖发酵试验有些细菌能分解某种糖产生有机酸和气体；有些细菌只产酸不产气。若产酸，可根据培养基特定的酸碱指示剂的特征性的颜色变化检测；若产气，可从培养基中的杜氏小管中是否有气泡观测。

1、毒素毒素是病原菌合成的对机体有毒害作用的物质，有内毒素和外毒素两种。2、侵袭性酶某些细菌产生的能增强侵袭力的胞外酶，促进细菌在机体内侵袭和扩散，与细菌的致病性有关（金黄色葡萄球菌的凝固酶）。2.细菌的合成代谢产物及其意义（1）与致病有关的合成代谢产物3、热原质

细菌在代谢过程中产生的一种多糖，注入人和动物体内能引起发热反应，故名热原质。

多由革兰阴性菌产生，热原质耐高温，不被高压蒸气灭菌（121℃30min）所破坏，常通过滤过或吸附除去液体中大部分热原质；玻璃器皿等吸附的热原质，可经250℃高温干烤2h破坏除去。（2）与治疗疾病有关的合成代谢产物抗生素由某些微生物产生的，并能抑制或杀灭其他微生物的物质称为抗生素。广泛应用于感染性疾病的治疗。维生素某些细菌合成的维生素除供自身需要外，还可分泌到细菌体外。如人体肠道的大肠埃希菌能合成B族维生素和维生素K，供人体吸收利用。

培养基（culturemedium）培养基：是由人工方法培配置而成的，专供微生物生长繁殖使用的混合营养物制品。按其营养组成和用途分类：基础培养基、增菌培养基、选择培养基、鉴别培养基、厌氧培养基。按其物理状态分类：固体培养基、液体培养基、半固体培养基。按其成分分类：合成培养基、天然培养基。三、细菌的人工培养菌膜菌沉淀均匀浑浊对照细菌在培养基中的生长情况：（一）细菌在液体培养基中的生长情况菌落——在固体培养基表面，经划线分离，由一个细菌经18~24h繁殖后形成的单个的、肉眼可见的细菌集团。（二）细菌在固体培养基中的生长情况光滑型菌落（S型）粗糙型菌落（R型）黏液型菌落（M型）（三）细菌在半固体培养基中的生长情况

经常用于做动力试验：即将细菌穿刺接种于半固体培养基中，经培养后，无鞭毛的细菌沿穿刺线生长，穿刺线清晰；有鞭毛的细菌则沿穿刺线向周围扩散生长，穿刺线模糊不清，用于检查细菌的动力。

细菌的生化反应糖发酵试验细菌的生长繁殖与代谢细菌的营养与生长繁殖细菌的新陈代谢细菌的生长繁殖条件细菌的生长繁殖速度细菌的分解代谢产物及其意义细菌的合成代谢产物及其意义毒素和侵袭性酶热原质色素抗生素细菌素维生素本章小结细菌的人工培养培养基细菌在培养基中的生长现象作业题细菌的基本结构有哪些？细菌的特殊结构各有何医学意义?第三节细菌遗传变异目录一、细菌的变异现象二、细菌遗传变异的物质基础三、细菌变异的机制基因型：由细菌的基因组决定，可传给子代表型：基因型在一定环境中所显示的生物性状变异 1.表型变异受环境的影响暂时性，不遗传2.基因型变异不受环境的影响稳定，可遗传一、基因型变异与表型变异

二、细菌遗传物质包括染色体、外源性DNA（质粒、噬菌体的部分或全部的基因组和可移动元件）。细菌染色体：dsDNA，580～5220kb复制快：105bp/min无组蛋白，无内含子，为连续基因单倍体：突变后更易表现独立复制水平转移整合相容性丢失或消除质粒（plasmid）功能F质粒－转移Vi质粒－毒力R质粒－耐药Col质粒－细菌素

插入序列（insertionsequence，IS）:750~1550bp两端重复序列，与插入有关中心序列有转位酶基因转位因子IS参与沙门菌鞭毛抗原（H）的变异ISH1geneH2geneH1鞭毛抗原H2鞭毛抗原转座子（transposon,Tn）:2000~25000bp两端为IS中心序列有与转位无关基因如：毒素基因、耐药基因等前噬菌体温和型噬菌体全部或部分基因组整合于宿主菌的染色体。如β-棒状杆菌噬菌体携带白喉外毒素基因，可整合至白喉棒状杆菌染色体中，使其产毒株。定位于细菌染色体、质粒或转座子上基本结构：两端为保守末端，中间为可变区，含一个或多个基因盒整合子含有3个功能元件：重组位点；整合酶基因；启动子通过转座子或接合性质粒，使多种耐药基因在细菌中进行水平传播整合子（integron，In）基因突变影印平板：自发的，随机的，非诱导的药物仅起选择作用突变率：10-9~10-6自发突变与诱发突变突变与选择回复突变与抑制突变基因突变供体菌提供DNA，受体菌接受DNA基因转移类型基因来源转移方式举例转化供体菌受体菌摄入链球菌荚膜变异接合供体菌性菌毛R质粒介导的耐药性转递转导供体菌噬菌体介导金黄色葡萄球菌耐药传递溶原型转换噬菌体前噬菌体白喉棒状杆菌产毒株的变异基因转移受体菌主动摄取外源性DNA供体菌死亡时释放或人工方法提取DNA转化（transformation）影响因素供受体菌基因型同源性；亲缘关系近，转化率高感受态（competence）生理活动过程中摄取转化因子的最佳时期环境因素：Mg2＋、Ca2＋等可促进转化噬菌体媒介将供体菌DNA转给受体菌分普遍性转导和局限性转导转导（transduction）毒性噬菌体，温和噬菌体包装错误任何部位细菌DNA片段转导性噬菌体宿主菌DNA，无噬菌体DNA受体菌接受转导噬菌体（供体菌）DNA受体菌获得供体菌性状普遍性转导局限性转导（溶原性转换）：温和性噬菌体

脱落错误：前噬菌体及两边的细菌DNA转导性噬菌体：噬菌体DNA及细菌DNA通过性菌毛将供体菌DNA转给受体菌，受体菌获得供体菌性状接合（conjugation）F质粒（fertilityfactor,致育因子）接触：性菌毛与受体菌细胞质沟通转移：F质粒进入F-菌，1分钟完成复制：F

-菌转为F+菌F+F-F+F-F+F+F+F+性菌毛F质粒复制F质粒染色体F质粒与染色体整合具有接合和转移功能细菌染色体转移频率高，F质粒转移率低受体菌获得供体菌性状可用于绘制基因图

Hfr（高频重组菌株）F+HfrF质粒染色体F质粒整合Hfr转移细菌染色体过程R质粒耐药传递因子：编码性菌毛r决定因子：耐药溶原性转换（lysogenicconversion）噬菌体DNA与菌染色体整合受体菌获得新的性状如白喉棒状杆菌：β-棒状杆菌噬菌体-外毒素基因不产毒白喉棒状杆菌产毒白喉棒状杆菌基因工程载体：质粒，噬菌体工程菌和酶：限制性内切酶，连接酶选择目的基因，细菌中表达，如胰岛素、白介素、干扰素等基因工程疫苗第四节细菌的耐药性目录一、细菌耐药性的遗传机制二、细菌耐药性的产生机制三、细菌耐药性的防治策略细菌耐药性概念细菌耐药性（drugresistance）亦称抗药性，是指细菌对某抗菌药物（抗生素或消毒剂）的相对抵抗性。通常某菌株能被某种抗菌药物抑制或杀灭，则该菌株对该抗菌药物敏感；反之，则为耐药。临床判定标准某菌株的最小抑菌浓度(MIC)小于该抗菌药物临床常用治疗浓度，则为判定为敏感；某菌株的MIC大于该抗菌药物临床常用治疗浓度，则为判定为耐药。细菌耐药性的类型

固有耐药性获得耐药性染色体突变（自发随机突变）可传递的耐药性R质粒转移转座子介导整合子介导一、细菌耐药性遗传机制1.细菌耐药的遗传机制根据遗传特性，将细菌耐药性分为两类：（1）固有耐药性（intrinsicresistance）固有耐药性指细菌对某些抗菌药物的天然不敏感，亦称为天然耐药性细菌。

特点源于细菌本身染色体上的耐药基因,是染色体介导的耐药性，是细菌遗传基因DNA自发变化的结果。具有典型的种属特异性，可以代代相传，可以预测。耐药性比较稳定，一般对1～2种相类似药物耐药。耐药性产生与消失与药物接触无关，自然界中这类耐药菌占次要地位。

（2）获得耐药性（acquiredresistance）获得耐药性指原先对药物敏感的细菌群体中出现了对抗菌药物的耐药性，这是获得耐药性与固有耐药性的重要区别。获得耐药性是细菌因多种因素使其DNA改变导致细菌获得耐药性表型。耐药性细菌的耐药基因来源于：基因突变获得新基因作用方式为接合、转导或转化。可发生于染色体DNA、质粒、转座子等结构基因，也可发生于某些调节基因。1）染色体突变（