细菌学概论课件

第10章细菌学概论

细菌的形态与结构一、细菌的大小与形态（一）细菌的大小测量单位微米（μm）需要借助光学显微镜甚至是电子显微镜才能观察的到金黄色葡萄球菌链球菌四联球菌(tetrad)脑膜炎奈瑟菌2．杆菌(bacillus)不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致炭疽芽胞杆菌3-10μm大中小布鲁菌0.6-1.5μm大肠杆菌1-3μm双歧杆菌3．螺形菌（spiralbacteria）弧菌螺菌二.细菌的结构（一）细菌的基本结构1.细胞壁概念：位于细胞膜最外层，紧贴细胞膜的一层无色透明，坚韧有弹性的膜状结构生物学功能：形态，保护，交换，致病（1）、革兰阳性菌的细胞壁壁磷壁酸细胞壁结合蛋白肽聚糖膜磷壁酸细胞膜1）肽聚糖(peptidoglycan)G+肽聚糖结构：三部分组成。L-alanine（丙）

D-glutamine（谷）

L-lysine（赖）

D-alanine（丙）金黄色葡萄球菌五肽桥为5个甘氨酸2）磷壁酸（G+特有）壁磷壁酸（与肽聚糖的N-乙酰胞壁酸共价连接）膜磷壁酸（与细胞膜外层磷脂共价连接）壁磷壁酸细胞壁结合蛋白肽聚糖膜磷壁酸细胞膜肽聚糖层较薄，除肽聚糖层外还有由脂蛋白，脂质双层和脂多糖组成的外膜（2）、革兰阴性菌的细胞壁磷脂脂多糖脂蛋白通道蛋白蛋白质外周间质外周间质肽聚糖外膜细胞膜脂多糖2)外膜（G-特有）外膜：由脂蛋白、脂质双层、脂多糖（LPS）构成磷脂脂多糖脂蛋白通道蛋白蛋白质外周间质外周间质肽聚糖外膜细胞膜脂多糖脂多糖结构：由脂质A、核心多糖、特异性多糖三部分组成。（1）脂质A毒性和活性中心

无种属特异性（2）核心多糖有属特异性（3）特异多糖

有抗原性（O抗原）具有种特异性(3)L型细菌概念：细胞壁缺损的细菌形成原因：肽聚糖结构被破坏/合成抑制。特点：多形性、革兰阴性、高渗培养、生长缓慢、荷包蛋样菌落、可回复葡萄球菌丝状L型菌落葡萄球菌丝状L型菌落回复后L型细菌的油煎蛋样菌落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层肽聚糖含量占干重50%-80%占干重5%-20%磷壁酸+-外膜-+脂蛋白-+脂多糖-+2、细胞膜概念：是位于细胞壁内侧，包在细质外面的一层柔软具有弹性具有半渗透性的生物膜。细胞膜的生物学功能：（1）参与物质交换、维持渗透压（2）生物合成与分泌（3）呼吸作用白喉棒状杆菌的中介体（1）概念：细菌部分细胞膜内陷、折叠、卷曲形成囊状物。一个或数个，电镜可见，多见于G＋菌，有“拟线粒体”

之称。（2）功能：含有丰富的酶类，参与细胞壁的合成、核质分裂、细菌呼吸、并与芽胞形成有关。中介体3、细胞质概念：被细胞膜包裹的除细胞核以外的无色，半透明，溶胶状物质。意义：是细菌新陈代谢的重要场所。其中含有许多重要细胞器。1、核糖体核糖体：RNA和蛋白质，蛋白质合成的场所。☆原核细胞核糖体沉降系数70s50s+30s

链霉素红霉素2、胞质颗粒概念：是细菌细胞质中的一些颗粒状 含物，多为贮存的营养物质。

非恒定结构，营养充足时常见成分：糖类、脂类、多偏磷酸盐及RNA等异染颗粒：染色时易着色3、质粒（plasmid）概念：细菌细胞内一种自我复制的环状双链DNA分子。能稳定独立的存在于染色体外，并传递到子代，一般不整合到宿主染色体上。特点：独立稳定，非必须，可传递医学上重要的质粒：F质粒，R质粒，Vi质粒4、糖原粒与淀粉粒概念：细菌细胞质内储存碳源的物质。碘液染色：糖原粒---红褐色

淀粉粒---蓝色4、核质概念：是原核生物特有的无核膜，无固定形态的原始细胞核。作用：具有真核细胞细胞核的功能，决定细菌的遗传性状。二、细菌的特殊结构某些细菌特有的，并非细菌细胞生活所必须的结构包括荚膜、鞭毛、芽胞、菌毛1、荚膜

(capsule)概念：某些细菌在生长过程中合成并分泌至细胞壁外周的一层粘液样物质；普通染色不易着色，光镜下可见透明环。

种类：荚膜、微荚膜、粘液层化学组成：多数细菌--多糖

少数细菌--多肽（炭疽杆菌）、

透明质酸（链球菌）4.形成条件：营养丰富5.功能：抗吞噬作用抗杀菌物质损伤：如溶酶体、补体黏附作用：与致病性有关；形成生物膜肺炎链球菌的荚膜产气荚膜梭菌的荚膜2、芽胞(spore)

概念：某些细菌在特定环境中，细胞质脱水浓缩，在菌体内形成的一个通透性很低的圆形或者卵圆形小体2.芽胞形成与萌发：形成：外界环境恶劣萌发：外界环境改变3.特点和功能：①保持完整的生命活性②鉴别（位置，大小，形态）③芽胞是细菌的休眠期，不是繁殖方式④不直接引起疾病⑤极强的抗逆性，灭菌的指标细菌芽胞的形态、大小和位置4.伴胞晶体：少数产芽胞的细菌，在芽胞旁形成的一种菱形、方形或不规则形的碱溶性蛋白质晶体。3、鞭毛(flagellum)

概念：某些细菌菌体外附着的细长、呈波状弯曲的丝状物。分类：单、双、丛、周毛菌。化学成分：蛋白质。功能：（1）细菌的运动器官 （2）某些细菌鞭毛与致病有关 （3）H抗原有鞭毛细菌：扩散生长，周围浑浊无鞭毛细菌：沿穿刺线生长，周围透明半固体培养基中生长情况4、菌毛(pilusorfimbria)

概念：许多革兰阴性菌在电镜下可见的直的，比鞭毛更细，更短的丝状物。组份：蛋白质3.种类与功能：（1）普通菌毛：多，短而细；黏附，致病。（2）性菌毛：少，粗、长、中空；传递质粒。细菌通过性菌毛的接合过程三、细菌的分类和命名（一）细菌的分类等级1、细菌的分类等级和其他生物相同2、细菌（广义）属于原核生物界。包括有细菌（狭义）、放线菌、支原体、衣原体、立克次体和螺旋体。（二）细菌的命名--林奈双名法1、属名在前，种名在后；属名描述该属特征，种名描述该种个体特征；属名和种名用拉丁文或希腊文，并斜体表示；属名为名词，首字大写，种名为形容词如：Staphylococcus（葡萄球菌）

aureus（金黄色）--金黄色葡萄球菌如：Escherichia（埃希氏菌）

coli（大肠的）--大肠埃希菌（大肠杆菌）（二）细菌的命名--林奈双名法2、种以下的细菌命名。（1）亚种：后加subspecies，缩写为subsp.如：Bacilluscereussubsp.mycoides—蜡状芽胞杆菌蕈状亚种（2）变种：后加varietas，缩写为var.（3）某一特定菌株：数字编号，字母，人名，地名等信息。

第二节细菌的理化性质细菌的化学组成：与其他生物细胞类似细菌的物理性质：①光学性质④半透性②比面积⑤带电现象③细菌的布朗运动⑥渗透压光学性质：细菌为半透明体，故细菌悬液呈混浊状态，菌数越多，浊度越大。比浊法/光密度计均可粗略估计细菌的数量比面积：单位体积表面积越大→代谢旺盛，繁殖迅速。带电现象：一般环境中（pH7.2～7.6）带负电（G＋菌等电点pH2～3；G－菌等电点pH4～5）。布朗运动：不发生位移的无规则颤动半透性：细菌的细胞膜为选择透过性膜渗透压：细菌体内含有高浓度的营养物质和无机盐，故处于高渗状态（20-25个大气压）低渗→胞质压出高渗→质壁分离1、细菌的化学组成：与其他生物细胞类似2、细菌的营养物质水：菌体成分、溶酶。碳源：菌体成分、提供能量。病原菌主要从糖类获得碳源。氮源：菌体成分、参与代谢。病原菌主要利用有机氮化合物。第三节细菌的营养与繁殖无机盐：为细菌生长提供必要的金属元素和一些微量元素。生长因子：是指某些细菌生长必须而自身又不能合成的一类有机物质3、细菌吸收营养的方式（1）简单扩散：不需能量，无载体参与，以浓差为动力，高浓向低浓扩散。特点：①非特异性，高浓向低浓扩散；②有一定选择性（原生质膜上疏水小孔的大小和形状）；③不发生反应，性质（结构）不变；④不需能，依靠浓差；⑤运送速度随浓差降低而减小并不是微生物细胞吸收营养物质的主要方式水是唯一可通过扩散自由通过细胞膜的物质,脂肪酸、乙醇、甘油、苯、一些气体分子(O2、CO2)及某些氨基酸在一定程度上可通过扩散进出细胞（2）促进扩散：载体蛋白参与，不需能量，以浓差为动力，由高浓向低浓运送。特点：①质膜上的载体蛋白具较高的专一性；②被运输物质的分子结构不发生变化；③运输速率与胞内外营养物质的浓度差成正比，当浓度差达到一定值时，载体产生饱和效应，运输速度不再随胞内外物质的浓度差的增加而增加。运送物质：糖，氨基酸（真核微生物中作用明显）；甘油（沙门氏菌，非原核生物的重要运输方式）；（3）主动运输：一类需要提供能量并通过细胞膜上特异性载体蛋白构型的变化，而使膜外环境中低浓度的溶质运入膜内的一种物质运送方式。特点：①需载体蛋白参与；②载体蛋白具有较强的专一性；③载体蛋白通过构象变化而改变与被运送物质之间的亲和力，载体蛋白构象变化需消耗能量；运送物质：无机离子（K+等）；糖（乳糖，麦芽糖，葡萄糖等）；大部分氨基酸和有机酸。（4）基团转位：需载体蛋白，耗能，被运送物质分子结构发生变化

特点：①需能量；②需载体蛋白；③逆浓差运输；④运输具有专一性；⑤物质在运送过程中发生化学变化基团转位主要存在于厌氧型和兼性厌氧型细菌中，主要用于糖的运输。目前尚未在好氧型细菌及真核生物中发现这种运输方式；尚未发现氨基酸通过这种方式运输。四、细菌的营养类型五细菌的生长繁殖1.生长繁殖的条件充足的营养物质适宜的温度：多数病原菌37℃合适的酸碱度：多数病原菌最适pH范围为pH7.2~7.6嗜酸菌：结核分枝杆菌pH6.5~6.8嗜碱菌：霍乱弧菌pH8.4~9.2必要的气体环境①兼性厌氧菌：不论在有氧或无氧环境中都能生长，大多数细菌②微需氧菌：低氧压时生长较好③专性需氧菌：如结核分枝菌④专性厌氧菌：只在无氧的环境中进行生长。如破伤风梭菌⑤耐氧菌：在有氧环境下进行厌氧呼吸的细菌2、细菌个体的生长繁殖繁殖方式：无性繁殖，二分裂增殖繁殖速度：大约20~30min繁殖一代六细菌的人工培养根据细菌的生理需要和繁殖规律，用人工的方式为其提供营养物质和繁殖条件，使其在短期内大量繁殖，称细菌的人工培养（一）培养基概念：人工制备的用以满足细菌生长繁殖或积累代谢产物的营养物质。制备原则：充分营养，合适酸碱，灭菌1、按照培养基的组成成分分类（1）天然营养基：如牛肉膏、蛋白胨、玉米粉特点：营养丰富，成分复杂难以确定（2）合成培养基：由化学成分完全了解的物质配比而成。特点：成分清楚，组成精确，重复性好，成本较高。如：高氏一号培养基配方（主要培养放线菌）可溶性淀粉2g、KNO30.1g、K2HPO40.05g、MgSO4·7H2O0.05g、NaCl0.05g、FeSO4·7H2O0.001g、蒸馏水100mL（3）半合成培养基：天然有机物+已知化学物质特点：营养丰富，重复性较好，成本较低。2.根据物理性状分类（物理性状取决于所加琼脂的多少，与营养成分无关）液体培养基liquidmedium：增菌固体培养基solidmedium：分离

半固体培养基semisolidmedium：动力实验

液体培养基固体斜面培养基半固体培养基3.按用途分类：基础培养基：含有细菌生长所必须的基本营养物质，如蛋白胨水,肉汤管2.按用途分类：营养培养基：加入某些特殊营养物质兔血培养基鉴别培养基：区别不同类型的微生物大肠杆菌显色培养基选择培养基：抑制其他细菌生长SS培养基厌氧培养基：培养分离专性厌氧菌（二）细菌在培养基中的生长现象1.液体培养基中：均匀浑浊生长、菌膜生长、沉淀生长2.固体培养基中的生长现象菌落（S型）菌苔菌落（R型）菌落与菌苔混浊生长沿穿刺线生长3.半固体培养基中不带鞭毛的细菌带有鞭毛的细菌（三）

菌体生长规律及生长曲线以一定数量的细菌接种于液体培养基中，以培养时间为x轴，菌体数目为y轴，可以绘制细菌的生长曲线。对数期迟缓期分为四期：迟缓期、对数期、稳定期、衰退期

细菌生长曲线（群体）0515202530105.56.08.58.07.57.06.59.0衰退期总菌数活菌数细菌数的对数小时稳定期第四节细菌的新陈代谢一、细菌的酶胞内酶和胞外酶：组成酶和诱导酶：共有酶和特有酶：二、细菌的产能方式发酵：以有机物为电子受体，厌氧菌和兼性厌氧菌在无氧条件下获得能量的主要方式呼吸：以氧或者无机物作为电子受体。无机物氧化：化能自养菌的特有产能方式。三、细菌的代谢过程四、细菌的代谢产物分解代谢产物和生化试验 ①糖发酵实验②IndoleTest吲哚试验

色氨酸→吲哚→加入吲哚试剂→玫瑰吲哚

大肠杆菌＋产气杆菌－③硫化氢实验（hydrogensulfidetest）

含硫氨基酸—→H2S+FeSO4—→FeS↓（黑色）1.热原质：是细菌合成的一种注入人或动物体内能引起发热反应的物质。G-细菌的热原质为细胞壁的脂多糖G+细菌的热原质为合成的多糖类物质耐高温、对酸碱也有一定耐受力应严防细菌污染注射药剂，产生热原质合成代谢产物及意义2.毒素和侵袭性酶类毒素

内毒素（脂多糖）

G-菌裂解后释放出来 外毒素

G+菌和少数G-菌在代谢过程中代谢过程中分泌出有毒性作用的蛋白质。侵袭性酶细菌产生的与致病性有关，对人体有损伤的酶。3.色素水溶性色素脂溶性色素金黄色葡萄球菌（黄）绿脓杆菌（绿）4.细菌素：某些菌株产生的一类具有抗菌作用的蛋白质，只对有近缘关系的细菌有杀伤作用，可用于细菌的分型.5.抗生素：由真菌、放线菌、少数细菌产生，能选择性抑制或杀死其他生物细胞的物质.6.维生素：第五节细菌的感染与免疫感染：病原菌突破宿主防御屏障，进入机体，在一定部位生长繁殖，释放毒素等致病物质，导致不同程度的病理变化的过程。感染的要素：致病菌、宿主、环境。细菌的致病性与毒力，侵入数量和侵入途径密切相关。致病性（Pathogenicity）是质的概念。致病性“有or无”毒力是量的概念。毒力“强or弱”一、细菌的致病性细菌的致病性细菌的毒力侵入数量侵入门户（一）、细菌的毒力LD50和ID50：衡量毒力大小的指标乙醇对大鼠的口服LD50=10.6g/kg肉毒毒素对小鼠的腹腔注射LD50=1.2x10-6mg/kg毒力的强弱由：细菌对宿主的侵袭力和毒素决定。概念：细菌侵入机体并适应机体内生 化环境，突破宿主防御机能，在体 内定居、繁殖、扩散的能力1、侵袭力侵袭力侵袭性酶类粘附素荚膜和微荚膜生物膜侵袭力的物质基础：

（1）粘附素：菌毛类和非菌毛类

如：磷壁酸---A群链球菌 生化反应产物---变异链球菌 菌毛---大多数G-，如肠道杆菌 荚膜和微荚膜---肺炎链球菌侵袭力的物质基础：

（2）荚膜：具有荚膜的细菌侵袭力强如：S型肺炎链球菌和R型肺炎链球菌侵袭力的物质基础：

（3）侵袭性物质：侵袭性酶兔血浆中加入金黄色葡萄球菌菌液，血浆凝固不易流动链激酶—溶纤维蛋白酶侵袭力的物质基础：

（4）细菌生物被膜：Bacterialbiofilm2、毒素细菌在生长繁殖过程中所产生的能损伤机体组织细胞或器官、引起病理变化的致病物质，称为毒素。按照毒素的来源、性质和作用的不同，将毒素分为内毒素和外毒素两类。（1）外毒素概念：大部分的G+菌和少量的G-菌在生长过程中分泌到菌体外的毒性蛋白质。产生方式：分泌胞外（多）裂解释放（少）化学组成：蛋白质

稳定性：差分子模式：A+B，A为毒性亚单位，B为结合亚单位。单独的A或者B亚单位均不致病。可提纯B亚单位制备疫苗毒性：强免疫原性：强，可刺激机体产生抗毒素可通过甲醛脱毒制成类毒素对宿主细胞选择性：强，引起典型的临床症状。分为：神经毒素，细胞毒素，肠毒素。神经毒素由破伤风梭菌所产生的破伤风痉挛毒素。能阻断上下神经元之间正常的抑制性神经冲动的传递，临床症状为全身肌肉强直性痉挛，曲弓反张。新生儿破伤风细胞毒素白喉棒状杆菌形成的白喉外毒素，作用于呼吸道粘膜上皮细胞，使细胞坏死。死亡细胞炎性因子局部组织液渗出炎症细胞+坏死组织+细菌假膜形成临床症状为咽喉部出现灰白色的假膜。肠毒素霍乱毒素，作用于肠粘膜上皮细胞，导致细胞大量分泌肠液，大量肠液和电解质进入肠腔，从而发生剧烈呕吐和腹泻。2.内毒素概念：化学组成：脂多糖稳定性：强，毒性：弱免疫原性：弱，不能用甲醛脱毒制成类毒素，感染后不产生抗毒素。类脂A：毒性和活性中心核心多糖 属特异性特异多糖 是G-菌的菌体抗原种特异性对组织细胞无选择性，临床症状不典型，大部分的内毒素中毒引起的病症基本相似，主要表现为：发热反应白细胞反应，先降低后升高，伤寒沙门菌例外弥散性血管内凝血（DIC）内毒素血症与休克外毒素与内毒素的主要区别种类外毒素内毒素来源革兰阳性菌及部分革兰阴性菌革兰阴性菌存在部位活菌分泌或细菌溶解后散出细胞壁成分、细菌裂解后释出化学成分蛋白质脂多糖稳定性差、60-80℃30分钟破坏好、160℃2-4小时破坏毒性作用强、对机体组织器官有选择性，引起特殊临床表现较弱、各种内毒素作用大致相同，引起休克，发热，DIC等抗原性强，能刺激机体形成抗毒素，经甲醛脱毒后能形成类毒素弱，能刺激机体形成抗体，但无中和作用，甲醛处理后不能形成类毒素二、细菌侵入的数量

毒力越强，所需细菌数量越少三、细菌侵入的途径

伤寒沙门菌----消化道侵入 破伤风梭菌----伤口侵入 少数细菌可以多途径侵入----结核分枝杆菌感染的传播传播途径（感染途径）：病原菌离开传染源后，经不同方式到达另一个感染者的途径。1、呼吸道感染：由病人或带菌者咳嗽、打喷嚏或大声说话，病原菌经飞沫散布到空气中而传播。“病从鼻入”多发于冬末春初，空气干燥。2.消化道感染由病人或者带菌者的排泄物污染食物或者水源，经口感染。“病从口入”昆虫、脏手、清洗不彻底的餐具—媒介多发于夏季3、皮肤黏膜、创伤感染病原菌通过破损的皮肤或者暴露的黏膜侵入机体的途径。4、虫媒传播通过节肢动物为媒介传播。如斑疹伤寒通过体虱传播；鼠疫耶尔森菌通过鼠蚤传播5、接触传播包括直接接触和间接接触如淋球菌引起的淋病；梅毒螺旋体引起的梅毒；布鲁菌引起的布鲁菌病（波状热）等。6、多途径感染经过多种途径感染 如结核分枝杆菌、炭疽杆菌二、感染的来源与类型

（一）感染的来源来源于宿主体外的感染称为外源性感染，多见于毒力较强的病原菌引起。来源于病人体内或者体表的细菌引起的感染称为内源性感染，多见于条件致病菌引起。（二）感染的类型根据病原菌的毒力和宿主免疫力之间的冲突的程度不同，将感染分为3个类型：隐性感染显性感染带菌状态1、隐性感染机体免疫力强，或入侵的病原菌少，毒力较弱时，感染后不出现或者仅出现不明显的症状，称为隐形感染或者亚临床感染。隐性感染后，机体可获得特异性免疫力，能抵御相同致病菌的再次入侵。应用：疫苗接种2、显性感染当宿主体抗感染的免疫力较弱，或侵入的致病菌数量较多、毒力较强，以致机体的组织细胞受到不同程度的损害，生理功能也发生改变，出现一系列的临床症状和体征。1、按病情缓急不同分为（1）急性感染(acuteinfection)发作突然，病程较短，一般是数日至数周。病愈后，致病菌从宿主体内消失。如：脑膜炎球菌；霍乱弧菌；（2）慢性感染(chronicinfection) 病程缓慢，常持续数月至数年。如：结核分枝杆菌，麻风杆菌2.按感染部位不同分为（1）局部感染(localinfection)：致病菌侵入宿主体后，局限在一定部位生长繁殖引起病变。如疖、痈（2）全身感染(systemicinfection)：感染发生后，致病菌或其毒性代谢产物向全身播散引起全身性症状。菌血症（bacteremia）：致病菌由局部进入血流，但未在血流中生长繁殖，只是短暂的一过性通过血循环到达体内适宜部位后再进行繁殖而致病。败血症（septicemia）：致病菌侵入血流后，在其中大量繁殖并产生毒性产物，引起全身性中毒症状。

毒血症(toxemia)：细菌产生的外毒素进入血流，经血液到达易感的组织和细胞引起特殊的毒性症状。如白喉、破伤风等。脓毒血症（pyemia）：化脓性细菌侵入血流后，在其中大量繁殖，并通过血流扩散至宿主体的其他组织或器官，产生新的化脓性病灶。3、带菌状态机体感染后细菌并未立即消失，而在体内继续留存一定时间并不断向体外排出，称为带菌状态。☆处于带菌状态的人称为带菌者。“伤寒玛丽”第七节放线菌概念：是一类呈分枝生长，主要以孢子繁殖，革兰染色成阳性的原核细胞型微生物放线菌一般分布在有机物丰富和呈微碱性的土壤中，107个／g左右。“泥土的气息”放线菌的形态结构（模式图）一、放线菌的形态结构菌丝组成：孢子基内菌丝气生菌丝孢子菌丝放线菌的菌丝（模式图）孢子丝(Reproductivemycelium)

当气生菌丝生长发育到一定阶段，气生菌丝上分化出的可形成孢子的菌丝。放线菌不同类型的孢子丝2.孢子孢子：孢子丝发育到一定阶段即形成孢子孢子是放线菌的繁殖器官放线菌孢子放线菌孢子链霉菌菌丝和孢子三、放线菌培养条件绝大多数为腐生性异养菌；大多放线菌是需氧的。最适温度为28－320C最适PH值为6.8—7.5四、放线菌的繁殖与生活周期

孢子进行菌丝断裂繁殖方式无性繁殖2.2.3放线菌的生活史：孢子萌发基内菌丝气生菌丝孢子丝

孢子丝分化形成的孢子放线菌的生活史放线菌与人类的关系绝大多数抗生素由放线菌产生用来生产纤维素、酶、维生素具固氮作用，用于生产生物菌肥少数寄生型放线菌可引起动植物病害1、链霉菌属抗生素主要由放线菌产生，而其中90%由链霉菌属产生。形态：无横隔、多核常见的放线菌A：卡特利链霉菌；B