微生物大纲总结

1、微生物总结绪论 一、重难点：（1）掌握微生物的概念及其主要特征（2）掌握微生物的分类及各类特征二、内容：1.微生物（microoganism,microbe）：自然界的一类结构简单、体积微小、肉眼不能看见的生物。2.微生物的特征：（1）个体微小，结构简单，多独立生活的单细胞或细胞群体。 （2）繁殖迅速，易于变异，适应性强，且具有极大的比面积，代谢能力强。 （3）种类繁多，分布广泛。3.微生物的分类：（三型八大类） （1）非细胞型生物（acellulat microbe）：个体极其微小，无细胞结构，仅由一种类型核酸（DNA或RNA）和蛋白质组成，只能在活细胞中寄生、增殖。病毒（virus）属于此

2、类。抗病毒药物的治疗或差异毒力都较差 （2）原核细胞型微生物（prokaryotic microbe）：细胞核只是单一裸露的DNA分子，不进行有丝分裂，只含有核糖体，同时含有两种类型的核酸。包含细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体。与真核细胞差异大，易找到药物靶点，抗原核细胞型微生物药物较多，治疗效果明显。 （3）真核细胞型微生物（eukaryotic microbe）：有高度分化的细胞核，行有丝分裂，细胞器完善，同时含有两种类型的核酸，体积大，结构复杂。真菌属于此类。这类微生物与人类细胞相似，故抗真菌药物的研发较困难。微生物在自然界的作用1.物质循环2.工业生产3.农业生产4.医药

3、卫生5.基因工程绝大多数微生物对人和动植物是有益的，甚至是必需的 微生物学（Microbiology）研究微生物的形态结构、生长繁殖、遗传变异、分布类型等，以及与人类、动植物等相互关系的一门学科。具有众多的分支学科。 微生物学发展简史经验微生物学时期实验微生物学时期现代微生物学时期三、英语单词：微生物microoganism,microbe非细胞型生物acellulat microbe原核细胞型微生物prokaryotic microbe真核细胞型微生物eukaryotic microbe细菌学基础一、重难点：（1）掌握细菌基本形态及大小的测量单位 （2）掌握细菌细胞壁的化学组成及功能。G+菌

4、与G-菌细胞壁的主要区别；青霉素、溶菌酶的杀菌机制；L型细菌的定义及生物学特性 （3）掌握核糖体分子特征；红霉素及链霉素的杀菌机制 （4）掌握质粒、异染颗粒的概念与意义 （5）掌握细菌四个特殊结构的定义、化学组成、形成条件及其功能或医学意义二、内容：1.细菌大小一般以微米作为测量单位，必须借助光学显微镜的油镜放大一千倍以上才能看见，它们的形状多为球、杆、螺三种基本形态。细菌的基本形态是指幼龄细菌在适宜的条件下培养8-18小时所呈现的整齐、特定的正常形态，一般相对稳定。如果在不利的条件下生长、培养时间过长，或受温度、培养基成分、浓度、pH值等因素影响，出现不规则形状，称为衰退型。此种细菌重新获得

5、适宜的条件，又可恢复正常形态。（1）球菌（coccus）：外观呈近似的球形，子代细胞常保持一定的排列方式（物理吸附）。 1）双球菌（diplococcus）：一个平面上分裂，子代细胞成对排列。 2）链球菌（streptococcus）：一个平面上分裂，自带细胞呈链状排列。 3）四联球菌（tetrad）：在两个相互垂直的平面上分裂，子代细胞排列成正方形。 4）八联球菌（sarcina）：三个相互垂直的平面上分裂，子代细胞呈包裹状立方体。 5）葡萄球菌（staphylococcus）：在多个不规则的平面上分裂，子代细胞无规则地黏附在一起，呈葡萄串排列。（2）杆菌（bacillus）：种类最多，多呈

6、杆状，有的稍弯曲。 1）有的两端平齐，如炭疽芽胞杆菌。2）有的两端尖细，如梭杆菌。3）有的杆菌末端膨大呈棒状，如棒状杆菌。4）有的具有分枝生长趋势，称为分枝杆菌（mycobacterium）。5）有的末端呈分叉状（只有两个分支），称为双歧杆菌（bifidobacterium）。（3）螺形菌（spiral bacterium）：菌体弯曲，根据弯曲的个数分为弧菌（vibrio）和螺菌（sprillum）。2.细菌的细胞结构：（1）细胞壁（cell wall）：用革兰染色法可将细胞壁分为革兰阳性菌（Gram positive bacteria）和革兰阴性菌（Gram negative bacteri

7、a）。其共同组分是肽聚糖。 1）肽聚糖（peptidoglycan）：又称为黏肽或胞壁质，是细胞壁的主要成份，也是原核细胞所特有的一种多聚体。革兰阳性菌的肽聚糖由聚糖骨架、四肽侧链和五肽交联桥三部分组成。革兰阴性菌的肽聚糖由聚糖骨架和四肽侧链组成。 a）聚糖骨架：两种细菌的聚糖骨架相同，由N-乙酰葡糖按和N-乙酰胞壁酸交替排列，经-1，4糖苷键联合而成。 b）四肽侧链：组成和联结方式因细菌而异，特别是第三位变化最大。 c）五肽交联桥：革兰阳性菌中，五肽交联桥连接在前一个四肽侧链的第三位氨基酸上和后一个四肽侧链的末端，从而构成了十分强韧的三维空间结构。革兰阴性菌的四肽侧链中，第三位氨基酸为二氨基

8、庚二酸（DAP），并由DAP与相邻四肽侧链末端的D-丙氨酸（D-Ala）直接交联，缺乏五肽交联桥，其中多数侧链呈游离状态，因而只能构成二维结构。 2）革兰阳性菌细胞壁的组分：较厚，含有15-50层的肽聚糖结构，大量的磷壁酸（teichoic acid）：和少数的磷壁醛酸。 a）磷壁酸：是一种酸性多糖，化学本质是由核糖醇残基或甘油醇残基经磷酸二酯键连接而成的聚合物。主链含有核糖醇的磷壁酸称为核糖醇型，含有甘油醇的磷壁酸，称为甘油型。b）磷壁酸根据与细胞的结合部位不同可分为两类：内端通过磷酸二酯键与N-乙酰胞壁酸共价相连，另一端伸出细胞壁外的称为壁磷壁酸（wall teichoic）；内段与细胞外

9、膜上的糖脂相连，另一端伸出细胞壁外的称为膜磷壁酸（membrane teichoic acid）或脂磷壁酸（lipoteichoic acid,LTA）。膜磷壁酸化学组成基本为甘油型，壁磷壁酸组成以核糖醇为主。c）生理功能：协助肽聚糖加固细胞壁。G+菌的主要抗原。 作为粘附因子，与致病性相关。 提高酶活性、调节自溶素活力、噬菌体吸附受体。 3）革兰阴性菌细胞壁的组分：较薄，含有1-2层肽聚糖，还有结构复杂的外膜（outer membrane）。外膜是革兰阴性菌细胞壁的主要成份，由脂蛋白、脂质双层和脂多糖三部分组成。 a）脂蛋白位于肽聚糖层和脂质双层之间，脂质双层的结构类似于细胞膜，液态的脂质层

10、中镶嵌有许多的外膜蛋白，可以调控物质的进出。由脂质双层向外伸出的是脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）。LPS是革兰阴性菌的内毒素，有脂质A、核心多糖和特异性多糖三部分组成。 b）脂质A：为一种糖磷脂，不同的菌种的基本骨架大致相同，主要差别在于所携带的脂肪酸种类及磷酸基团的取代不尽相同。脂质A无种属特异性，是其毒性中心，故不同细菌产生的内毒素，其毒性作用基本相似。 c）核心多糖（core polysaccharide）：经2-酮基-3-脱氧辛酸与脂质A共价联结，具有属特异性。 d）特异性多糖（specific polysaccharide）：是寡糖重复单位构成的多糖链，有种或

11、型特异性，又称菌体(O) 抗原。特异性多糖的缺失，可导致细菌菌落从光滑型（S）转变为粗糙型（R）。 e）生理功能：与细菌的致病性相关。G-菌菌体抗原所在。保护作用。外膜蛋白有助于营养物质摄取、具有酶活性。 4）细胞壁的功能：维持固有外形。保护细菌抗低渗。参与内外物质交换。带有多种抗原分子，可诱发机体免疫应答。某些成分与致病性相关。 5）作用于细胞壁的抗生素及酶： a）溶菌酶（lysozyme）杀菌机制：切断肽聚糖中的N-乙酰葡糖按和N-乙酰胞壁酸之间的-1，4糖苷键的分子链接，破坏聚糖骨架。 b）青霉素（penicillin）抑菌机制：抑制细胞壁中肽聚糖的合成，从而抑制细菌的生长。它通过与细菌

12、竞争合成肽聚糖过程中所需的转肽酶，干扰肽交联桥或DAP（二氨基庚二酸）与四肽侧链上D-丙氨酸之间的连接，使得细菌不能合成完整的细胞壁，导致细菌死亡。无论是革兰阳性菌还是革兰阴性菌，青霉素的抑菌机制是相同的，但是作用位点不同（革兰阳性菌作用位点是五肽交联桥与四肽侧链末端的D-丙氨酸，革兰阴性菌是四肽侧链第三位的二氨基庚二酸（DAP）与相邻的四肽侧链的末端D-丙氨酸）且由于革兰阴性菌有外膜的屏蔽作用，使得青霉素难以进入，所以革兰阴性菌对青霉素不是很敏感。 c）人和动物的细胞无细胞壁，也无肽聚糖结构，所以溶菌酶和青霉素及作用机制与之相似的抗生素对人体均无毒副作用。 6）细胞壁缺陷型细菌：在高渗的条件

13、下，部分细胞壁缺损的细菌仍能存活，被称为细胞壁缺损型细菌，也称为细菌L型（bacterial L form）。依据细菌细胞壁缺损程度，可将革兰阳性菌所形成的完全不能测出细胞壁的细菌细胞称为原生质体（protoplast），将革兰阴性菌所形成的仍保留有部分细胞壁的细菌细胞称为原生质球（spheroplast）。 a）由于缺少细胞壁，不能维持固有的外形，所以细菌L型呈现高度多形性，有球形、杆状、丝状等。无论其原为革兰阳性菌还是阴性菌，形成L型后大多为革兰阴性，且着色不均。 b）细菌L型培养营养要求与原菌基本相似，但需要在高渗低琼脂含血清的培养基中生长，即补充3%5%的NaCl或10%20%的蔗糖来

14、提高渗透压，同时还需要加入10%20%的人或马的血清。L型菌生长缓慢，一般培养2-7天后可形成中间厚、四周较薄的“荷包蛋”样细小菌落，也有的长成颗粒状或丝状菌落，需在低倍镜下才能看见。 c）某些L型细菌有一定的致病能力（多为慢性病），常引起尿路感染、骨髓炎、心内膜炎等慢性疾病并常在作用于细胞壁的抗菌药物治疗过程中发生。临床上遇到感染症状明显而且标本中常规培养阴性者（无法培养），应首先考虑细菌L型感染的可能性，宜进一步采用高渗培养基作L型菌的专门培养，以明确诊断，更换抗菌药物（作用于细菌的其他部分）。（2）细胞膜（cell membrane）：是一层柔软致密、富有弹性且具有半渗透性的生物膜，由磷

15、脂、多种蛋白质和少量多糖排列成的流动镶嵌模式，但是细菌细胞壁不含胆固醇，这是与真核生物细胞膜的最大不同。细胞膜主要参与物质的扩散与运输、细胞呼吸、生物合成、细胞分裂和分泌等，并且可以形成特殊的结构中介体（mesosome）。 1）中介体（mesosome）：是细菌细胞膜形成的一种特殊结构，它是部分细胞膜内陷，折叠，卷曲形成的囊状物，内含板状、泡状或管状结构，多见于革兰阳性菌。中介体一段与细胞膜相连，一端与核质相连，细胞分裂时中介体也一分为二，各携带一套核质进入子代细胞，有类似于真核细胞的纺锤体的作用，所以又称为拟纺锤体。中介体有效地扩大了细胞膜的表面积，相应地增加了呼吸酶的数量和能量的产生，功

16、能类似于线粒体，所以又称为拟线粒体（chondroid）。此外，中介体还与细菌细胞壁的合成和芽胞的形成有关。 2）细胞膜表面的重要蛋白：这些蛋白质参与细胞的呼吸、分泌、能量代谢、生物合成等生命活动，有的还与细菌的致病性以及细胞内外的信号转导相关。 a）青霉素结合蛋白：青霉素结合蛋白（penicillin-binding protein，PBP）：是细菌细胞膜上参与细胞壁肽聚糖合成的酶类（转肽酶或转糖基酶），也是青霉素作用的靶点。青霉素正式通过与细菌竞争肽聚糖合成过程所需的转肽酶，抑制四肽侧链与五肽交联桥或DAP之间的连接，使细菌不能完成合成细胞壁的过程而发挥杀菌作用。（当作用靶点改变后，青霉素

17、就不能与之结合，而产生耐药性） b）蛋白分泌系统：由多种细胞膜蛋白、外膜蛋白和辅助蛋白组成；参与细菌合成蛋白的分泌。 c）双组分信号转导系统：由感受器激酶及效应调控蛋白组成，感受外环境的信号变化，并对此作出反应的调控系统。 3）细胞膜的功能：a）选择性地控制细胞内外营养物质以及代谢产物的运输。 b）是合成细菌细胞壁以及壁外各种附属结构的场所。 c）利用膜上的呼吸酶产生能量，是细菌的产能中心。 d）维持细胞内正常渗透压。 e）与细菌的分裂有关。（3）细胞质（cytoplasm）：又称为原生质（protoplasm），是细胞膜所包裹的除核质以外的溶胶状物，由水、蛋白质、脂质、核酸、及少量糖和无机盐

18、组成，是细菌新陈代谢的主要场所。 1）核糖体（ribosome）：由30%的蛋白质和70%的RNA构成，根据沉降系数（用离心法时，大分子沉降速度的量度）可分为50S和30S的大小两个亚基，两个亚基在一定浓度的镁离子存在时聚合成完整有活性的70S核糖体，与正在转录的mRNA相连呈“串珠”状，称为多聚核糖体。某些抗生素能作用于核糖体，如红霉素（Erythromycin）和氯霉素（Chloramphenicol）可以与50S亚基结合，链霉素（Streptomycin）和庆大霉素 （Gentamicin）可以与30S亚基结合，干扰细菌蛋白质的合成，使细胞死亡。由于真核细胞的核糖体的沉降系数是80S，由

19、60S和40S的两个亚基组成，因此许多能有效作用于细菌核糖体的抗生素对人体无害。 2）质粒（plasmid）：是细菌染色体外的遗传物质，是闭合环状的双链DNA，质粒基因不是细菌生命活动必需的（与染色体的区别）。质粒不受染色体的控制，能自我复制，亦能自然丢失或通过结合、转导等方式在细菌间转移。重要的质粒有F质粒（致育性质粒）、R质粒（耐药性质粒）、Vi质粒（毒理质粒），分别与其致育性（与有性生殖功能有关（雄性菌、雌性菌）、耐药性和毒力有关。3）胞质颗粒（cytoplasmic granule）：细菌营养贮存物或代谢产物，但不是其恒定结构，常随菌种、菌龄以及环境不同而增加或减少，可以作。其中有一种

20、主要成分是PNA和多偏磷酸盐，嗜碱性强，用亚甲蓝染色呈深紫色，称为异染颗粒。异染颗粒由RNA和多磷酸盐组成易被亚甲蓝染成紫色，常见于白喉棒状杆菌、结核分枝杆菌等，可用于细菌的鉴别。为细菌鉴定的参照依据。（4）核质（nuclear material）：为原核细胞所特有，也称为原核（prokaryon）或拟核（nucleoid），是细菌遗传物质的基础，也称为细菌染色体。细菌核质为单倍体，由单一、闭合、环状的DNA分子反复回旋卷曲盘绕而成的松散网状结构。核质的化学成分除了DNA外，还含有少量RNA和组蛋白样蛋白。 1）与真核细胞的DNA区别：a）比真核细胞的DNA小很多，序列也很简单。 b）除了RN

21、A基因通常是多拷贝，以便装备大量的核糖体以满足细菌的快速增值外，细菌绝大多数的编码基因都保持单拷贝形式，很少有重复序列。（进化过程中，高等生物的基因组会发生大量重复。这些重复DNA序列有的继续发生进化歧异，成为与原来序列不同的新基因；有的以结构和功能仍基本相同的形式保留下来，成为多拷贝基因。有的DNA序列，在基因组中并不是只有一份，还有许多复制品，称为拷贝）。2.细菌的特殊结构：（1）荚膜（capsule）：某些细菌细胞壁外包绕的一层粘液性物质，与细胞壁表面牢固结合，边界清楚，厚度200nm。若粘液状物质疏松地附着于细菌表面、边界不明显且易被洗脱，称为粘液层（slim layer）。 1）化学

22、组成：随菌种而异。多数为多糖，如肺炎链球菌、脑膜炎奈瑟球菌等，少数为多肽，如炭疽芽胞杆菌、鼠疫耶尔森菌。荚膜多糖的含水量达到95%以上。荚膜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。 2）形成条件：与环境条件有密切关系。一般在动物体内或营养丰富的培养基上易形成。在普通培养基上或连续传代则荚膜会消失。细菌失去荚膜，细菌仍可正常生长，其菌落会由S型（光滑型）或M型（粘液型）变为R型（粗糙型）。 3）荚膜染色：荚膜一般不易着色。但可采用负染色法、特殊的荚膜染色法和荚膜荧光染色法。 4）功能： a）保护细菌抗吞噬、抗干燥、抗有害物质损伤b）帮助菌体粘附，参与生物膜形成，引起感染

23、c）贮存营养，堆积代谢废物d）与细菌的抗原性有关（2）芽胞（spore）：某些细菌生长到稳定期时，胞质脱水浓缩，在菌体内形成的圆形或卵圆形小体。它是细菌的休眠状态。能产生芽胞的都是G+菌，主要有炭疽芽胞杆菌和破伤风芽胞杆菌（炭疽杆菌是需氧型，其芽胞在有氧条件下形成，而破伤风杆菌则相反）。 1）形成条件：当营养缺乏时，芽胞基因被激活，有的时候还与氧气含量和温度有关。芽胞的形成始于对数生长末期，细菌细胞膜内陷，形成双层膜结构，包被核质成为芽胞的核心，之后又在内膜与外膜之间形成芽胞壁。 2）发芽：在芽胞受到机械力、加热、pH改变等袭击下，芽胞壳被破坏，并供给水分和营养，芽胞可发芽，形成新的菌体。但是

24、一个芽胞只能形成一个菌体，一个菌体也只能形成一个芽胞，所以芽胞不是细菌的繁殖方式。 3）结构：a）中间为核心，外有多层厚膜。 b）核心是芽胞的原生质体，含有细菌主要的生命基质。 c）外层的膜由内到外依次是内膜、芽胞壁、皮质、外膜、芽胞壳和芽胞外衣。各层含水量较低，酶活性差，代谢处于停滞状态。 4）功能：a）芽胞对热、干燥、辐射等不利因素有强大的抵抗力，同时具有惊人的休眠能力，可保持活力数十年之久。 b）因芽胞一般方法不易杀死，所以通常以杀死芽胞作为判断灭菌的指标。杀死芽胞的有效方式是高压蒸汽灭菌法（121下维持15-20分钟）。 c）对热稳定是因为其通透性低，理化因素不易透入；含水量少，蛋白质

25、不易变受热变性；芽胞的核心和皮质中含有大量的吡啶二羧酸（DAP），DAP与钙结合生成的盐能提高芽胞中各种酶的稳定性，所以DAP-Ca使芽胞获得了耐热性，当芽胞发芽时，DAP从芽胞中渗出，其耐热性也随之消失。 5）医学意义：a）作为判断灭菌效果的依据。 b）发芽后成为繁殖体具有致病性以及繁殖能力。 c）芽胞的大小形态和在菌体的位置随菌而异，可用于鉴别。 d）会造成实验室以及药物制剂车间的污染。（3）鞭毛（flagellum）：在许多细菌（所有螺形菌、约半数的杆菌、个别的球菌）的菌体上附有细长并呈波浪状弯曲的丝状物称为鞭毛。它是细菌运动的器官。鞭毛很细，在光镜下需经过特殊染色法将鞭毛增粗，才能观察

26、到，而在电子显微镜下可直接观察。根据着生位置和数量可分为四类：单毛菌（一根鞭毛位于菌体一端）、双毛菌（两端各生长有一根鞭毛）、丛毛菌（菌体一端或两端生有一丛鞭毛）和周毛菌（菌体周身遍布有鞭毛）。 1）化学组成和结构：由基础小体、钩状体和丝状体三部分组成。其化学组分是鞭毛蛋白，鞭毛蛋白石一种弹性纤维蛋白，其氨基酸的组成与骨骼肌的激动蛋白相似，与运动有关，并且它也是一种特殊的抗原，称为H抗原。 2）判断方法：a）鞭毛染色后再LM下可见。 b）EM下直接观察。 c）观察活菌的运动。 d）半固体培养后看动力，观察是否扩散。 3）功能：a）是细菌的运动器官。并且这种运动有化学趋向性，能趋利避害。 b）鞭

27、毛蛋白可作为H抗原，有较强的免疫原性，还可用于鉴别。 c）有些鞭毛还与细菌毒素的分泌有关，同时还具有黏附宿主菌的功能。（4）菌毛（pilus/fimbriae）：多数G+和少数G-菌体表面附着的比鞭毛更细、更短、更直的丝状物，电镜下才可观察到。 1）化学组成：由菌毛蛋白围绕中心轴呈螺旋状排列，形成管状结构。菌毛蛋白具有抗原性，其编码基因位于染色体或质粒上。 2）分类：a）普通菌毛：I.数目很多，每个细菌可有数百根，遍布细菌的表面。 II.细菌借助普通菌毛粘附到多种细胞的受体上，所以菌毛是一种粘附器官。 III.菌毛的粘附是某些细菌入侵人体感染治病的第一步。 IV.无菌毛的细菌易随纤毛的摆动和肠

28、蠕动或尿液的冲洗而被排除体外。 V.有利于细菌在宿主或生物材料的表面形成生物膜。 VI.用菌毛蛋白制成的疫苗对某些细菌感染具有一定的防预作用。 b）性菌毛（sex pilus）：I.仅见于少数G-菌。 II.数量少，一个菌只有1-4根。 III.比普通菌毛长而粗，中空呈管状。 IV.由一种致育因子F质粒编码，故有性菌毛的细菌称为F+菌，参与F质粒的接合传递，是遗传物质转移的载体，也是某些噬菌体吸附菌体的受体。3.细菌的形态学检查法：（1）不染色标本检查法：观察细菌的轮廓和运动性可以不用染色。运用各种显微镜：普通光学显微镜，电子显微镜、暗视野显微镜、相差显微镜、荧光显微镜、同焦点显微镜。（2）染

29、色法：a）单染法：单一染料，看外形和简单的结构。 b）复染法：运用两种以上的染料染色。 革兰染色法：I.步骤：涂片 固定 结晶紫初染 碘液煤染 95%乙醇脱色 复红复染 II.原理：细胞壁学说，即G+菌的细胞壁结构致密，肽聚糖层厚，脂质含量少，乙醇脱色时虽能溶解细胞壁的脂质在上面形成小孔，但是脱水作用使得细胞壁收缩又构成屏障，阻止细胞内的碘紫复合物溢出，使得G+菌保持紫色。而G-菌细胞壁疏松，肽聚糖层较薄，含有大量的脂质，乙醇脱色时能溶解脂质，使得细胞壁的通透性增大，碘紫复合物溢出，经复红染色后即呈红色。此外，G+菌等电点比G-菌低，所带的负电荷也就多，与结晶紫等碱性染料的结合能力更强，不易脱

30、色。 III.结果：G+菌为紫色，G-菌为红色。 IV.意义：鉴别细菌；选择药物；研究细菌的致病性。4.细菌细胞的化学组成：（1）水分：是细菌维持生命活动必不可少的，含水量占到了细菌质量的75%-85%。水的形式主要是结合水和自由水。（2）蛋白质：是细菌最主要的固形成分，细菌各种生理现象和生命活动都与其活性相关。（3）核酸：是遗传物质的基础，参与蛋白质的合成。（4）糖类：与其他组分复杂结合的糖类是细菌细胞的结构物质，如肽聚糖、脂多糖、荚膜多糖等；游离形式主要是细胞内的贮藏性能源。（5）脂质：包含脂肪酸、磷脂、糖脂、固醇等，磷脂是各种生物膜的主要成分；脂蛋白、糖脂和固醇是细菌细胞壁的重要组成成分

31、。（6）维生素和无机盐：B族维生素在细菌代谢过程中有重要作用。5.细菌的营养：（1）细菌所需的营养成分：水、碳源、氮源、无机盐、生长因子 1）水：I.功能：结合水是细菌细胞的组成成分之一。 作为溶剂，参与营养的吸收和代谢废物的排泄。 调节细菌细胞的温度。 维持核酸、蛋白质等生物大分子的天然构型。 2）碳源：I.来源：主要是糖类，少数细菌能利用无机碳源中的二氧化碳和碳酸盐。 II.功能：合成菌体的含碳物质以及细胞骨架。 供给能量。 3）氮源：I.来源：无机氮源（有铵盐、硝酸盐和尿素等，少数细菌才能利用）、有机氮源（动植物的蛋白质和降解产物，大多数细菌可利用）和氮气（利用空气中游离的氮气称为固氮作

32、用，固氮菌才具有的能力）。 II.功能：一般不做为能源，主要为细菌细胞合成蛋白质、核酸、酶等生物大分子提供氮素。 4）无机盐：来源主要包括钾、钠、钙、镁、硫、磷、铁等。 5）生长因子：是指某些细菌生长所必需的，而细菌本身不能合成或合成量不足，必须依靠外界提供，微量即可满足细菌生长的一类有机物质。 I.来源：维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶、辅酶等。 II.功能：补充自身不能合成的有机营养成分、呼吸辅酶。 （2）细菌的营养类型：细菌利用营养物质的方式和在营养物质的利用中所涉及的能量来源。 1）自养菌（autotroph）：光能自养型和化能自养型 异养菌（heterotroph）：光能异养型和化能异养型

33、，化能异养型又分为腐生菌和寄生菌。 2）营养类型能源主要碳源电子供体代表菌种光能自养型光源二氧化碳无机物绿硫细菌光能异养型光源有机物有机物红螺细菌化能自养型无机物二氧化碳或碳酸盐无机物硝化细菌化能异养型有机物有机物有机物绝大多数细菌 腐生菌：以无生命的有机物为营养，如动植物的尸体、残骸 寄生菌：常寄生在有生命的有机体内，以宿主体内的有机物为营养物质。目前工业发酵和绝大多数病原菌属于寄生型化能异养菌。（3）细菌摄取营养的机制： 1）被动扩散：由高浓度向低浓度扩散，驱动力是浓度梯度，整个过程不耗能。 a）简单扩散：不耗能，无任何细菌组分的帮助，且是可逆的。 b）促进扩散：需借助细胞内外的浓度差和载

34、体蛋白。 2）主动转运：在特异性渗透酶的参与下，逆浓度梯度运输所需营养物质，是细菌吸收营养的主要方式。整个过程需要消耗能量，且对运输物质有高度的选择性。 a）依赖于结合蛋白的转运 b）化学渗透驱使的转运 c）基团转位6.细菌生长繁殖的条件：充足的营养、合适的酸碱度（大多数最适pH6.8-7.6）、适宜的温度（最适温度37）、一定的气体环境（氧气和二氧化碳的浓度）、合适的渗透压（1）营养物质：水、碳源、氮源、无机盐、生长因子（2）酸碱度：绝大多数为pH6.8-7.6。依据细菌生长的最适pH范围将细菌划分为嗜酸性菌、嗜中性菌、嗜碱性菌。（3）温度：温度对细菌生长速度影响最大，根据对温度的要求，分为

35、嗜冷菌、嗜热菌、嗜温菌。其中大多数病原微生物生长的最适温度与人体体温相同，为37。（4）气体：分为四类 1）专性需氧菌：具有完善的呼吸酶系统，必须以分子氧作为最后受氢体可完成有氧呼吸，在无游离氧的环境中不能生长，例如结核杆菌、霍乱弧菌。 2）微需氧菌：在低氧压下生长最好，氧压高时反而抑制其生长，例如空弯曲菌、幽门螺杆菌。 3）兼性厌氧菌：既能进行有氧呼吸又能进行无氧发酵，在有氧或无氧的条件下均可生长，但以有氧时生长最好，大多数病原菌属于此类型。 4）专性厌氧菌：缺乏完善的酶系统，利用氧以外的物质作为受氢体，只能在无氧的环境中进行发酵。有游离氧时，会对其产生毒害作用，甚至死亡，例如破伤风梭菌、脆

36、弱类杆菌。 厌氧原因：a）缺乏高Eh（氧化还原电势）的呼吸酶，使其Eh低，无法利用有氧环境中的营养物质。 b）缺乏超氧化物歧化酶，H2O2酶，过氧化物酶等，无法消除具有杀菌作用的O2-及H2O2。 6.细菌的生长繁殖：（1）个体生长：以简单的二分裂的方式进行无性繁殖（无性二分裂），且分裂过程是连续的。其繁殖一代所需的时间称为代时，大多数代时为20-30min，少数较长，如结核分枝杆菌的代时约为18h。（2）群体生长：细菌在体外生长具有一定的规律，以培养时间为横坐标，活菌数的对数为纵坐标，可绘制一条曲线来反映细菌群体生长的规律，这条曲线称为生长曲线（growth curve）。 1）迟缓期：a）

37、为接种时的最初一段时间，也是细菌适应新环境，并做好增殖准备的时间段。 b）此段细菌代谢活跃、体积增大、分裂迟缓、繁殖速度慢。 c）迟缓期一般为1-4h，影响因素主要有菌种、菌龄、接种数量等，一般可加入Mg2+缩短迟缓期 2）对数生长期：a）又称为指数生长期，是细菌生长繁殖最快的时期，一般仅有几个小时。 b）进入对数期的细菌，其生长繁殖先经历一个短暂的加速期，然后进入对数期，菌数以几何倍数增长，活菌数直线上升。 c）此阶段的细菌形态、染色性以及生理活动都比较典型，对外界影响也比较敏感，是研究细菌性状的最好时期。 3）稳定期：a）由于培养基中营养物质的消耗，酸性产物、过氧化氢等的积聚，此时细菌的繁

38、殖数与死亡数几乎相等，故活菌数保持稳定。 b）细菌的次级代谢产物（抗生素、外毒素等）开始积累，某些细菌的芽胞也开始形成。因此收获细菌的代谢产物、观察芽胞多选择稳定期。 c）生产上往往通过补充营养物质、移除代谢产物等措施来延长稳定期。 4）衰亡期：a）细菌繁殖越来越慢，活菌数急剧减少，死菌数超过活菌数。 b）细菌形态显著改变，出现畸形或衰退形，细菌的生理活动也趋于停滞。7.细菌的人工培养：（1）培养基（culture medium）：是依据细菌的营养类型，按一定培养目的而人工配制的满足的细菌以及微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质。 1）满足条件：充足的营养、合适的酸碱度、及时的高压灭菌。 2

39、）按培养基的性质以及用途分类：基础培养基、营养培养基、选择培养基、鉴别培养基、特殊培养基 a）基础培养基：含细菌生长的基本营养成分，最常用的是牛肉浸膏培养基，用于普通细菌的培养。例如普通琼脂平板、蛋白胨水 b）营养培养基：在基础培养基中加入一些特殊的营养物质，以满足有较高营养需求的细菌生长。例如血琼脂平板。 c）选择培养基：利用不同细菌对某些化学物质的敏感性不同，向基础培养基里加入一定量的化学物质或抗生素，抑制某些细菌的生长，从而达到快速准确地分离细菌的目的。，例如S-S琼脂平板。 d）鉴别培养基：利用不同细菌对糖或蛋白质的分解能力不同，加入特定的底物和指示剂，观察细菌生长过程中分解底物产生的

40、代谢产物与指示剂发生显色反应来鉴别细菌。例如糖发酵管。 e）特殊培养基：主要包括厌氧培养基和L型细菌培养基。其中厌氧培养基又分为庖肉培养基、巯基乙醇钠培养基，L型细菌培养基只要是高渗低琼脂培养基。 3）按培养基物理状态分类： 培养基的类型凝固剂的添加主要用途细菌的生长现象液体培养基未添加快速增菌培养；观察细菌的生长动态；细菌生化反应的检测均匀浑浊生长；絮状生长；菌膜生长固体培养基1.5%-2.0%的琼脂细菌的分离纯化；细菌的鉴定和计数；药敏试验；菌种的短期保存（斜面）菌落（S、R、M）生长；菌苔生长（斜面）半固体培养基0.2%-0.8%的琼脂细菌动力的观察；菌种的保存；细菌的生化反应的检测有鞭

41、毛的细菌呈云雾状浑浊生长；无鞭毛的细菌沿穿刺线生长 4）固体培养基的生长现象： a）菌落（colony）：单个菌落不停分裂可形成肉眼可见的细菌集团。 b）纯培养（pure culture）：挑取一个菌落，转种到另一个培养基上，生长出的细菌均为纯种。 c）菌苔（lawn）：挑取单个菌落划线接种于琼脂斜面上，由于划线密集重叠，长出的细菌会融合成片。 d）菌落类型：I.光滑型菌落：S型，表面光滑湿润，边缘整齐。 II.粗糙型菌落：R型，表面粗糙、干燥、呈皱纹和颗粒状，边缘不整齐。 III.黏液型菌落：M型，黏稠、有光泽、似水珠状，多见于有厚荚膜或丰富粘液层的细菌。8.细菌的新陈代谢：细菌的新陈代谢包

42、括分解代谢和合成代谢。分解代谢为合成代谢提供原料和能量，合成代谢为分解代谢提供物质基础。（1）细菌的能量代谢：主要能量物质是糖类，通过糖类的氧化和酵解释放能量，并以高能磷酸键的形式储存能量。生物氧化的过程主要是加氧、脱氢和脱电子的方式。能量代谢的主要方式有呼吸、发酵、无机物氧化。 1）呼吸：以无机物为电子或氢受体的氧化形式，其基质的氧化主要是以脱氢、失去电子方式实现的。分为有氧呼吸和无氧呼吸 a）有氧呼吸：以分子氧作为最终的氢受体和电子受体。是细菌获得能量的主要方式，能进行有氧呼吸的细菌主要是需氧菌和兼性厌氧菌。一分子葡萄糖在有氧条件下彻底氧化，生成二氧化碳、水，并产生38分子的ATP。 b）

43、厌氧呼吸：以无机物（硝酸盐、硫酸盐等）作为最终的氢和电子受体的生物氧化形式。它的产能效率低。主要是兼性厌氧菌和厌氧菌的呼吸方式。一分子葡萄糖经厌氧呼吸只能产生2分子ATP。 c）发酵：在厌氧条件下，以有机物（厌氧呼吸时以无机物）作为最终的氢和电子受体的生物氧化形式。释放能量少，一分子葡萄糖经乳糖发酵只能合成2分子ATP。主要是兼性厌氧菌和厌氧菌的呼吸方式。 d）无机物氧化：利用无机物氧化产能是化能自养型细菌特有的一种产能方式。（2）分解代谢产物及其应用：不同的细菌的分解代谢产物存在差异，据此，可利用生物化学方法来鉴别细菌，称为细菌的生化反应，其中以分解糖和氨基酸最具有鉴别意义。 1）糖发酵试验

44、：a）对肠道细菌的鉴定很常用。 b）常用的糖包括葡萄糖、乳糖、麦芽糖、蔗糖和甘露醇。 c）一般先在液体培养基里加入某种单糖和指示剂，接种细菌进行培养后，依据指示剂颜色的变化和是否产气来做出判断。 d）大肠埃希菌分解乳糖，而大多数致病菌不分解乳糖。 2）甲基红试验：a）利用甲基红作为指示剂。 b）某些细菌（如大肠埃希菌）可分解培养基中的葡萄糖产生丙酮酸，继而进一步分解，使得培养基的pH降至4.5以下，加入甲基红后呈现红色，此为阳性反应；而有的细菌（如产气杆菌）分解葡萄糖后产酸量少，并可将酸进一步分解成一些中性物质，使得培养基的pH始终保持在5.4以上，加入甲基红后呈现黄色，此为阴性反应。 3）V

45、-P试验：a）是对丙酮酸分解产物的检测。 b）产气杆菌能使丙酮酸变为乙酰甲基甲醇，后者在碱性环境中被氧化为二乙酰，二乙酰再与培养基中的胍基化合物反应生成红色的化合物，为V-P试验阳性。 c）大肠埃希菌不能生成乙酰甲基甲醇，为V-P试验阴性。 4）枸橼酸盐利用试验：a）是对细菌能否利用枸橼酸盐作为碳源的检测。 b）某些细菌能利用枸橼酸盐作为唯一的碳源，能在枸橼酸盐培养基上生长，分解枸橼酸盐生成碳酸盐，并分解铵盐生成氨，呈现出碱性，与指示剂溴麝香草酚蓝（BTB）反应，使培养基由绿变蓝，为枸橼酸盐利用试验阳性。 c）产气杆菌为阳性，大肠埃希菌为阴性。 5）吲哚试验：a）又称为靛基质试验。检验细菌是否

46、有色氨酸酶分解色氨酸。 b）有些细菌（大肠埃希菌、变形杆菌等），细胞中含有色氨酸酶能分解色氨酸，生成吲哚（靛基质），与培养基中的对二甲基氨基苯甲醛作用产生玫瑰吲哚环，为吲哚试验阳性。而产气杆菌和伤寒沙门菌为阴性。 6）硫化氢试验：某些细菌（普通变形杆菌、沙门菌等）能分解含硫氨基酸，生成硫化氢，与培养基中的铅盐或铁盐，生成黑色的硫化铅或硫化铁，为试验阳性。 7）吲哚（I）、甲基红（M）、V-P（Vi）、和枸橼酸盐利用（C）四种试验合称IMViC试验，常用于肠道杆菌的鉴别。大肠杆菌的结果是+ + - -，而产气杆菌的结果是- - + +。（3）合成代谢产物及其应用： 1）热原质（pyrogen）：

47、a）泛指那些能引起机体发热的物质，依据其来源可分为内源性热原质和外源性热原质。 b）内源性热原质来源于机体自身，如伴随感染或其他炎症反应所产生的白细胞介素。 c）外源性热原质是细菌代谢中合成的一类物质，进入人体后悔引起发热反应，主要成分是G-的脂多糖（LPS），某些G+的外毒素也能引起发热。 d）热原质能耐高温，所采用高压蒸汽灭菌法（121，20min）亦不易破坏，得用250高温干烤30min或180处理4h，才能破坏。 e）用吸附剂和特殊石棉滤板可除去液体中的大部分热原质，蒸馏法效果最好。 2）毒素（toxin）和侵袭性酶：毒素主要是内毒素和外毒素。 a）内毒素（endotoxin）：是G-

48、菌细胞壁的脂多糖，只有在细菌死亡裂解后才能大量释放到胞外。 b）外毒素（exotoxin）：是多数G+菌和少量的G-菌生长过程中释放到胞外的毒性蛋白质，其毒性强于内毒素。 c）侵袭性酶：能损伤机体组织、促使细菌或毒素从入侵部位向周围侵袭扩散，是细菌的致病物质。透明质酸酶、磷脂酰胆碱酶等。3）抗生素（antibiotics）：某些微生物产生的能选择抑制或杀死其他微生物及肿瘤细胞的物质。大多数由真菌和放线菌产生，细菌产生的只有多粘菌素和杆菌肽等少数。4）细菌素（bactericin）：某些细菌菌株合成的具有抗生作用的蛋白质，只对有近缘关系的细菌有杀伤力。细菌素的产生主要受细菌的质粒（Col质粒）控

49、制，且一般细菌素不用做抗菌治疗，由于其特异性，常用于细菌分型以及流行病学的调查。 5）维生素（vitamin）：多数细菌可利用碳源或氮源合成自身所需的维生素，有的还可将其分泌到菌体外。例如大肠杆菌在肠道中合成B族维生素和维生素K供人体吸收。 6）色素（pigment）：a）分为水溶性色素和脂溶性色素。脂溶性色素不溶于水，仅存在于菌体，只使菌体带上颜色，例如葡萄球菌的各种色素；水溶性色素可弥散到培养基或周围组织中，使培养基带上一定的颜色，如铜绿假单胞菌的绿色的脓液。 b）色素的产生需要一定的条件，且细菌产生的色素是固定的，主要用于细菌的分类与鉴定。9.细菌的感染和免疫：（1）感染（infecti

50、on）：细菌突破宿主防御机制，侵入机体生长繁殖，引起的不同程度的病理变化过程。 病原菌（pathogenic bacterium）或致病菌（pathogen）：能引起机体感染的细菌。 条件致病菌（conditioned pathogen）或机会致病菌（opportunistic pathogen）：某些非病原菌在一定条件下可以转变为病原菌。 致病性：病原菌引起机体发生疾病的能力。 抗感染免疫：机体与病原菌作用中形成的防御机能。（2）细菌的致病机制：主要是由细菌本身的毒力、侵入机体的数量和细菌入侵的部位等因素决定。 1）细菌的毒力（virulence）：能反应病原菌致病能力的强弱程度。常用半数致

51、死量（median lethal dose，LD50）或半数感染量（median infective dose，ID50）来表示。即在规定的时间内，通过指定的途径，使一定体重和年龄的实验动物半数死亡或感染的最小细菌量或毒素量。 a）致病岛（pathogenicity island，PAI）：病原菌中一组与毒力有关的DNA序列。 b）决定细菌毒力的物质基础是侵袭力和毒素： I.侵袭力（invasiveness）：细菌突破宿主的防御屏障，在宿主体内定居、生长繁殖并向周围扩散的能力。在感染早期起关键作用。 （a）菌体表面结构： a）黏附素（adhesion）：又称为黏附因子（adhesive factor），具有黏附作用的细菌表面结构或组分。黏附是引起感染的第一步。 i.分类：G-菌多为菌毛；G+菌为菌体表面的突起物（如膜磷壁酸（LTA）、荚膜、胞外多糖等） ii.特点：具有组织特异性，这种特异性取决于宿主易感细胞表面的相应受体。 iii.黏附现象：散在吸附 微菌落（microcology）：肉眼不可见的单克隆。 细菌生物膜（biofilm）：是以微菌落为基本结构单位的有序结构，可由不同细菌集合共同形成。 iv.群体粘附的意义：抵抗免疫细