细菌学全套课件

细菌的形态与结构Morphology&Structure

ofBacterium

细菌（bacterium)属于原核细胞型微生物（prokaryotae)。细菌在原核细胞型微生物中数量最大、种类最多，具有典型的代表性。第一节细菌的大小与形态

sizeandmorphologyofbacteria测量细菌以微米(μm)为单位。

球菌coccus

直径约1μm。不同的球菌细胞排列方式不同，有不同的名称。如葡萄球菌、链球菌等。

杆菌bacillus

长短粗细很不一致。中等大小的杆菌直径约1μm，长2~3μm。

螺形菌spiralbacteria

菌体弯曲。一个弯曲为弧菌（vibrio),数个弯曲为螺菌（spirillum)。细菌的基本形态

葡萄球菌肠道杆菌双球菌

链球菌链杆菌霍乱弧菌幽门螺杆菌

四联球菌肺炎双球菌

葡萄球菌电镜图肺炎球菌（革兰染色）肠道杆菌革兰染色炭疽杆菌弧菌模式图第二节细菌的结构

structureofbacterium

细菌的基本结构细菌的特殊结构

细胞壁cellwall

荚膜capsule

细胞膜cellmembrane

鞭毛flagellum

细胞质cytoplasm

菌毛pilus

核质nuclearmaterial

芽胞spore细菌的一般结构模式图一、细菌的基本结构

basicalstructureofbacterium细胞壁cellwall1.化学组分：聚糖骨架

革兰肽聚糖peptidoglycan

四肽侧链

阳性五肽交联桥

菌磷壁酸techoicacid

革兰肽聚糖peptidoglycan

阴性脂多糖lipopolysaccharide,LPS菌脂质双层：内有OMP脂蛋白

G-菌细胞壁模式图G+菌肽聚糖和G-菌肽聚糖结构

聚糖骨架

溶菌酶作用点

四肽侧链

青霉素作用点DAP

五肽交联桥

革兰阳性菌革兰阴性菌

2.化学组分的作用及意义

肽聚糖：①其立体构型使细胞壁坚固，是维持细菌形态的基础成分；②是青霉素作用的靶分子。③有致病作用磷壁酸：①具有抗原性；②具有致病性，以脂磷壁酸（lipoteichoicacid,LTA)为主。脂多糖：是革兰阴性细菌重要致病物质，称内毒素。脂多糖由脂质A(lipidA)、

核心多糖、特异多糖组成，其中脂质A是主要毒性部分。核心多糖有属特异性，特异多糖有种特异性，是革兰阴性细菌分类的物质基础。外膜蛋白：与致病性和耐药性有关。3.G+菌与G-菌细胞壁的区别

细胞壁革兰阳性菌革兰阴性菌

强度较坚韧较疏松厚度21~80nm10~15nm肽聚糖层可达50层1~2层肽聚糖量50%~80%5%~80%糖类量约45%15%~20%脂类量1%~4%11~22%磷壁酸﹢﹣外膜﹣﹢细菌细胞壁缺陷型（细菌L型）定义：由于肽聚糖受抑制或破坏而失去细胞壁的细菌。原生质体protoplast:革兰阳性菌L型原生质球spheroplast:革兰阴性菌L型细菌L型的意义：①在高渗环境中仍能生存，具有致病性，常引起慢性感染，如尿路感染、骨髓炎、心内膜炎等；②由于形态结构和特性发生变异，给临床诊断和治疗造成困难。

细胞膜cellmembrane

中介体mesosome细胞质cytoplasm1.核糖体ribosome:沉降系数为70S，由50S和30S两个亚基组成。核糖体是某些抗生素的作用靶点，可抑制细菌蛋白质的合。如链霉素30S红霉素50S2.质粒plasmid是存在于细菌胞质中的闭合环状双链DNA，为染色体外的遗传物质。质粒带有遗传信息，控制细菌某些特定的遗传性状。如编码菌毛、细菌素、毒素和耐药性。3.

胞质颗粒核质nuclearmaterial

二、细菌的特殊结构

specialstructuresofbacterium1.荚膜capsule:细菌细胞壁外包围的一层由疏水性多糖或蛋白质多聚体组成的黏液性物质结构。大多数为多糖，少数为多肽。厚度小于0.2μm者称微荚膜。（microcapsule)。荚膜的功能：①抗吞噬作用；②黏附作用；③抗有害物质的损伤作用。荚膜（肺炎球菌，革兰染色）2.鞭毛flagellum由蛋白质组成的结构，与细菌的运动有关；有鉴别意义；某些菌的鞭毛与致病有关。

鞭毛3.菌毛

pilus:

定义：由蛋白质组成，短而直，光学显微镜不能观察到。

普通菌毛ordinarypilus：是细菌的黏附结构，能与宿主细胞的特异受体结合，介导细菌在局部定植，与细菌的致病性密切相关。

性菌毛

sexpilus:数量少，中空呈管状。由F质粒编码产生，与细菌的遗传变异有关。可通过接合传递细菌的毒力和耐药性等。

菌毛（电镜图）4.芽胞spore:

细菌芽胞的形态大小和位置定义：某些细菌在一定条件下在菌体中形成的在光学显微镜下可见的一个圆形或卵圆型小体。芽胞是细菌的一种特殊存活方式，而不是繁殖方式。一个细菌只能形成一个芽胞，一个芽胞也只能生成一个菌体。产芽胞的细菌在未产生芽胞时的菌体称为繁殖体（vegetativeform）

芽胞的功能及意义芽胞对理化因素（热、干燥、辐射、化学消毒剂等）具有高强度的抵抗力。炭疽芽胞杆菌芽胞可在草原中存活20~40年。是否被杀死或破坏是判断灭菌效果的指标。芽胞第三节细菌形态与结构检查法

examinationformorphgolgyandstructureofbacteria

光学显微镜lightmicroscope

放大细菌1000倍（0.25mm）可观察到电子显微镜electronmicroscope暗视野显微镜

darkfieldmicroscope荧光显微镜

fluorescencemicroscope电子显微镜与电子显微镜铜网染色法单染色法复染色法：鉴别染色—革兰染色抗酸染色特殊染色负染色法染色法

革兰染色Gramstain----由丹麦细菌学家革兰(HansChristianGram)创建的一种鉴别染色法。采用4种试剂分4步：结晶紫碘液95%乙醇复红（初染）（媒染）（脱色）（复染）革兰阳性菌革兰阴性菌（菌体为紫色）（菌体为红色）革兰染色意义鉴别细菌选择用药理解细菌的致病作用

细菌的生理PhysiologyofBacteria第一节细菌的理化性状PhysicalandChemicalPropertyofBacteria

第二节细菌的生长繁殖

PropagationofBacteria

细菌生长繁殖的规律

rulesofbacterialgrowthandpropagation个体生长繁殖：无性繁殖方式，即二分裂（binaryfission).多数细菌分裂一代需20~30min.结核分枝杆菌需18~20h.群体生长繁殖：一定数量的纯种细菌接种于液体培养基，其生长过程表现一定的规律性.

总菌数细菌数对数活菌数051015202530h

不同生长期的意义：

迟缓期对数期稳定期衰亡期

lagphaselogstationarydecline

适应阶段快速生长速度减慢死亡增加形态染色产芽胞、抗形态显著生理活性生素、外毒素改变典型

--能量代谢metabolismofenergy

--代谢产物productsofmetabolism

根据对分子氧的需要，细菌可分为4类专性需氧菌obligateaerobe微需氧菌microaerophilicbacterium兼性厌氧菌facultativeanaerobe专性厌氧菌obligateanaerobe

第三节细菌的生理Physiologyofbacteria细菌的营养类型及营养物质nutritionaltype&substanceofbacteria自养菌

autotroph

以简单的无机物为原料，利用CO2等作为碳源，利用N2、NH3等作为氮源,合成菌体成分。为自然界正常菌群。异养菌

heterotroph

只能以有机物为原料，如蛋白质、糖类等合成菌体成分获得能量。

腐生菌

saprophyte——动、植物尸体等腐败物为营养料。

寄生菌

parasite——寄生于活的宿主机体内，获取营养。

病原菌都是异营菌。细菌生长繁殖的条件

conditionsforgrowthandproliferationofbacteria营养物质nutritionalsubstance氢离子浓度(pH)hydrogenionconcentration

大多数病原菌

pH7.2~7.6温度temperature

病原菌最适生长温度

37℃

气体gas氧气和CO2

第四节

细菌的代谢

metabolismofbacteria1.分解代谢产物与细菌的生化反应

利用不同种类的细菌在物质分解过程中生成不同产物的特点（具有不同或不完全相同的酶），以鉴别或区别不同的细菌而设计的实验技术称细菌的生化反应或生化试验（chemicaltestforbacteria)。生化试验大多利用化学指示剂以利观察。

常用的生化试验：糖发酵试验（Sugarfermentation)

吲哚试验（Indoltest)

硫化氢试验尿素酶试验等。

2.合成性代谢产物及其在医学上的意义

热原质

pyrogen:细菌合成的一种注入人体或动物体内可引起发热反应的物质，即脂多糖。大多由革兰阴性菌产生。

特性

耐高热，高压蒸气灭菌（121℃20min)不被破坏。250℃高温干烤才能破坏。

意义

热原质在人类的生活环境中普遍存在。在制备和使用注射药品过程中应严格遵守无菌操作，防止革兰阴性细菌或热原质污染。毒素及侵袭性酶

toxinsandinvasiveenzymes色素

pigment抗生素

antibiotics细菌素

bacteriocins维生素

vitamins第五节细菌的人工培养

ArtificialCultivationforBacteria

培养基

medium

由人工方法配置的供微生物生长繁殖的混合营养物制品。培养基种类:

营养与用途分类物理性状基础培养基

basicmedium

液体培养基增菌培养基

enrichmentmedium

固体培养基选择培养基

selectivemedium

半固体培养基鉴别培养基

differentialmedium

厌氧培养基

anaerobicmedium细菌在培养基中的生长情况固体平板：用于分离培养

isolationbycultivation

菌落colony

液体：增菌半固体：浑浊状生长动力、保存菌种纯培养pureculture细菌人工培养的用途：医学、工农业、基因工程细菌的命名：属genus

种species

型type

株strain

金黄色葡萄球菌Staphylococcusaureus

结核分枝杆菌

Mycobacteriumtuberculosis

消毒与灭菌消毒灭菌消毒disinfection

杀死物体上病原微生物的方法。灭菌sterilization

杀灭物体上所有微生物的方法，包括病原微生物和非病原微生物、繁殖体和芽胞。抑菌bacteriostasis抑制细菌生长繁殖的方法。防腐antisepsis

无菌asepsis

不含活菌无菌操作asepsismanipulation

物理消毒灭菌法热力辐射滤过除菌热力灭菌法干热：使菌体脱水干燥、大分子变性。80~100℃1h可杀死繁殖体，160~170℃可杀死芽胞。常用方法有焚烧、干烤等。湿热：杀菌机制：在水分子存在情况下更易于使菌体蛋白凝固，热力穿透性更强。巴氏消毒法(pasteurization)高压蒸气灭菌法（autoclaving):121.3℃15~20min可杀灭包括芽胞在内的所有微生物。煮沸法辐射radiation

破坏DNA结构，中断DNA复制与转录，使细菌死亡。紫外线波长265~266nm最强。滤过filtration超声波ultrasonicwave干燥与低温:冷冻低温干燥法lyophilization化学消毒灭菌法根据作用机制不同，主要有以下几类：使菌体蛋白质变性或凝固todenaturateandcoagulateproteinsofbacterialcell：酚类---石炭酸、来苏、洗必泰等。醇类---70%~75%乙醇杀菌力最强。重金属盐类---红汞等烷化剂---甲醛等，杀菌力强，但毒性大，有致癌性。

干扰细菌的酶系统和代谢

tointerfereenzymaticsystemandmetabolismofbacterium：氧化剂---过氧化氢、过氧乙酸、高锰酸钾等，与细菌的酶结合使之失去活性。过氧乙酸对细菌繁殖体和芽胞、真菌、病毒都有杀灭作用。损伤菌细胞膜

todamagecellmembranceofbacterium表面活性剂：增加菌细胞表面张力，并增加其通透性使细菌破裂。化学消毒剂大多对人体组织有害，只能外用或环境消毒噬菌体

噬菌体定义：噬菌体是感染细菌、真菌、放线菌、螺旋体等微生物的病毒。是只能在活的微生物细胞中复制增殖的专性细胞内寄生的微生物。噬菌体的生物学性状propertyofphage

DNA头部

尾部尾丝吸附宿主菌细胞并注入核酸尾刺尾板

概念毒性噬菌体温和噬菌体前噬菌体溶原性细菌毒性噬菌体

virulentphage复制过程：吸附穿入生物合成成熟与释放

温和噬菌体temperatephage

吸附

穿入

前噬菌体溶原周期prophage

溶菌周期

意义用于细菌的鉴定与分型分子生物学研究的重要工具细菌感染的诊断与治疗细菌的遗传和变异

细菌的遗传与变异

遗传性变异非遗传性变异基因型变异表型变异genotypicvariationphenotypicvariation

细菌的变异现象

phenomenenofbacterialvariation形态结构变异

Variationofmorphologyandstructure

细菌L型——在青霉素、溶菌酶、补体等作用下，使菌细胞壁发生缺陷。细菌呈多态性，革兰染色阴性。H-O变异——细菌失去鞭毛菌落变异

variationofcolony

光滑型（smooth,S）粗造型（rough,R）

S-R变异

S型菌株致病性强，一般新分离的菌株为S型。菌落发生变异后，细菌的理化特性、抗原性、生化能力、毒力等也可发生改变。

毒力变异virulentvariation毒力增强——无毒的白喉棒状杆菌感染温和噬菌体后成为有毒株。β-corynephage含毒素基因编码毒素蛋白

毒素减弱——有毒菌株变异为弱毒或无毒菌株

卡介苗BacillusofCalmette-Guerin,BCG:卡介二氏用有毒的牛结核分枝杆菌在含甘油、马铃薯的培养基上，经13年连续230次传代所获得的一毒力减弱但保留有抗原性的变异株。是用于人工免疫以预防结核病的活疫苗。耐药性变异variationofvirulence细菌对某种抗生素或药物由敏感变为不敏感即为细菌的耐药现象。细菌耐药性的产生，一方面是细菌等微生物自然生存能力所表现的一种自然现象，另一方面与人类行为密切相关。例如抗生素的广泛应用。目前耐药菌株越来越多，并随着新抗生素的不断问世，多重耐药株也不断增多，呈现全球范围的普遍趋势。

抗生素抗生素

耐药

敏感

细菌遗传变异的物质基础

materiabasisofbacterialheredityandvariation染色体DNAchromosome质粒plasmid转位因子

transposableelement

染色体DNA

chromosome质粒plasmid定义：是存在于细菌胞质中的闭合环状双链DNA,为染色体外的遗传物质。质粒带有遗传信息，控制细菌某些特定的遗传性状。如编码菌毛、细菌素、毒素和耐药性。医学上重要的质粒有F质粒（fertilityplasmid）、R质粒（resistanceplasmid）、Vi质粒(virulentplasmid)等。质粒的重要特性：①决定特殊性状；②能自我复制；③能转移。染色体DNA

质粒自我复制从细菌的亲代到子代、从一个细菌到另一个细菌的转移

常见的细菌质粒及其功能F质粒fertilityplasmid------含性菌毛蛋白基因，编码产生性菌毛。有质粒的细菌称雄性菌，能长出性菌毛；无质粒的细菌称雌性菌，无性菌毛产生。

R质粒resistantplasmid接合性耐药质粒：

conjugativeplasmidofdrugresistance耐药性质粒

非接合性质粒：不能通过接合方式传递毒力质粒

virulentplasmid，Viplasmid如致病性大肠埃希菌的ST质粒、LT质粒等。细菌素质粒、代谢质粒等。转位因子

transposableelement是存在于细菌染色体或质粒DNA分子中的一段特异性核苷酸序列片段，能在DNA分子中移动，在细菌基因组中不断改变位置，并可从一个基因组转移到另一个基因组中。转位因子主要有：

插入序列insertionsequence,IS

转座子transposon,Tn

转座噬菌体tranposablephageorprophage

Tn

prophage

IS中心序列IS＜2kb2~8kb＜2kb细菌染色体DNA

IS

只编码与转位作用有关的酶

转位酶

transposases在此酶的作用下，通过碱基配对起插入作用。其基因的两端可以为反向重复序列invertedrepeat,IR

，也可以是同向重复序列。IS在细菌染色体、质粒和温和噬菌体DNA中广泛存在，为其正常组分。Tn

带有IS,但Tn的中心序列可含多个基因，如抗性基因。

ATGCATACGATn3Tn7Tn5

ATGCAATGCA

氯霉素

TACGTTACGT氨苄青霉素卡那霉素

transposase

ISTn细菌变异的机制

Mechanismofbacterialvariation

一、基因突变genemutation

有抗生素无抗生素有抗生素

基因突变

理论

标记点无菌印模培养液培养液(浑浊)(澄清)影印培养二、基因的转移与重组

genetranferandrecombination

1.转化

transformation

供体菌游离的DNA片段被受体菌直接摄取，使受体菌获得新的性状。

ⅡR

ⅢS

ⅡRⅢSDNA

2.接合conjugation细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗传物质（主要是质粒DNA）从供体菌转移给受体菌。F质粒的接合R质粒的接合F质粒的接合接合

与Hfr3.转导transduction定义：以温和噬菌体为载体，将供体菌的一段DNA转移到受体菌内，使受体菌获得新的性状。完全转导类型：普遍性转导流产转导局限性转导4.溶原性转换

lysogenicconversion定义：细菌感染带有毒素基因的温和噬菌体时

，使宿主菌成为溶原状态，并获得新的性状。

常见的细菌及其所产生的毒素有：白喉棒状杆菌链球菌产气荚膜梭菌肉毒梭菌

白喉毒素致热外毒素α毒素肉毒毒素

5.原生质体融合

protoplastfusion将两种不同的细菌经溶菌酶或青霉素等处理，失去细胞壁成为原生质体以后进行相互融合的过程。

细菌遗传变异的实际意义----理解细菌致病的机制及其规律----在诊断和防治方面的应用----测定致癌物质----分子生物学与基因工程细菌的感染与免疫

细菌的感染与免疫

感染infection

：细菌等微生物在宿主机体内生长繁殖、释放毒性物质，引起机体不同程度的病理过程。

致病菌或病原菌

pathogen

非致病菌

nonpathogen

条件致病菌

conditionalbacteria

机会致病菌

opportunisticbacteria

第一节正常菌群与条件致病菌

正常菌群：寄居在正常人体体表及与外界相通的腔道的不同种类和数量的微生物群体。这些微生物在正常情况下对人体无害，这些微生物通称为正常菌群（normalflora)。正常菌群的分布正常情况下，微生物与微生物、微生物与宿主、微生物和宿主与外界环境之间存在着相互依存、相互制约的微观世界的生态关系，因而产生了又一门新兴的生命科学分支，即微生态学microecology。微生态学microecology是研究微生物与微生物、微生物与宿主、以及微生物和宿主与外界环境相互依存、相互制约的科学。其基本研究内容有微生态平衡（eubiosis)、微生态失调（dysbiosis)和生态调整（microecologicaladjustment)。

正常菌群在微生态平衡中的生理学意义：生物拮抗营养作用免疫作用抗衰老、抗肿瘤作用

条件致病菌

conditionedpathogen定义：在一定条件下引起感染的正常菌群引起机会感染常见的条件或因素：寄居部位的改变changeofconolizingsite免疫功能下降declineofimmunefunction

菌群失调dysbacteriosis

菌群失调

正常菌群各菌种间的比例发生大幅度的变化为菌群失调。如果引起宿主生理功能紊乱或病理损伤导致出现症状，则称为菌群失调症或菌群交替症(microbialselectionandsubstitution)。菌群失调时常导致二重感染或重叠感染（superinfection)。医院获得性感染

hospitalacquiredinfection定义：指病人在住院期间所获得的感染。交叉感染crossinfection

内源性感染endogenousinfection

医源性感染nosocomialinfection

第二节细菌的致病性

Pathogenesisofbacteria致病性

pathogenicity毒力virulence半数致死量

medianlethaldose,LD50

半数感染量medianinfectivedose,ID50

在宿主防御功能一定的情况下，与细菌感染有关的因素有细菌的毒力virulenceofbacteria细菌入侵或生长繁殖的数量

amountofbacteriaingrowthandpropergation

细菌入侵的门户gateofinfection

细菌的毒力

侵袭力invasiveness

毒素toxins

一、侵袭力invasiveness定义：指细菌突破机体的防御机制进入生理内环境中，定居、繁殖和扩散的能力。

黏附因子adhesivefactor

或黏附素

adhesin

荚膜、微荚膜capsuleandmicrocapsule

侵袭性酶类及侵袭素

invasin1.黏附因子adhesivefactor

菌毛：细菌通过菌毛与宿主细胞表面的菌毛受体结合，从而吸附至宿主靶细胞并定植。主要存在于革兰阴性菌，如大肠埃希菌的定植因子抗原(conolizationfactorantigenⅠ，CAF-Ⅰ)、淋病奈瑟菌菌毛等。非菌毛黏附素：多存在于革兰阳性菌，如金葡菌的LTA、A群链球菌的LTA-M蛋白复合物等。

2.荚膜和微荚膜

capsuleandmicrocapsule

荚膜和微荚膜均具有抗吞噬、抗有害物质的杀伤和黏附作用，从而增强细菌的侵袭力。例如炭疽杆菌、肺炎链球菌荚膜；A群链球菌的M蛋白、伤寒沙门菌的Vi抗原、大肠埃希菌的K抗原等都是构成微荚膜的组分。侵袭性酶类及侵袭素

invasiveenzymesandinvasin

酶：葡萄球菌凝固酶staphylococcalcoagulase

、A群链球菌透明质酸酶、链激酶、DNA酶等。侵袭素：在肠道杆菌中发现，如伤寒沙门菌、痢疾志贺菌、致病性大肠杆菌等.可通过存在于菌细胞表面的侵袭素入侵肠上皮细胞，并进一步扩散。侵袭素由inv基因编码产生。

二、毒素toxin

外毒素exotoxin

内毒素endotoxin外毒素exotoxin定义：由革兰阳性菌和部分革兰阴性菌在生长繁殖