医学微生物学课件

細菌學概論細菌(Bacterium)是一類具有獨特細胞壁的單細胞原核細胞型微生物。有無性二分裂法繁殖。第一節細菌的形態、結構與分類一、細菌的大小和基本形態（一）細菌的大小觀察細菌常用光學顯微鏡,通常以微米(Micrometer,um;1um=1/1000mm)作為測量它們大小的單位。（二）細菌的形態1.基本形態細菌按其外形主要有三類，球菌、桿菌、螺形菌（1）雙球菌（Diplococcus）:在一個平面上分裂成雙排列，如肺炎雙球菌、腦膜炎雙球菌。1.球菌（Coccus）呈圓球形或近似圓球形，直徑約在1.0um左右。（2）鏈球菌（Streptococcus）：在一個平面上分裂，成鏈狀排列，如溶血性鏈球菌。（3）四聯球菌（Micrococcustetragenus）:在兩個相互垂直的平面上分裂，以四個球菌排呈方形，如四聯微球菌。（4）八迭球菌（Sarcina）:在三個互相垂直的平面上分裂，八個菌體重疊呈立方體狀，如藤黃八疊球菌。（5）葡萄球菌（Staphylococcus）:在多個不規則的平面上分裂，菌體堆積在一起呈葡萄狀排列，如金黃色葡萄球菌。2.桿菌（Bacillus）:杆狀或球杆狀。各種桿菌的大小、長短、彎度、粗細差異較大。菌體的形態多數呈直杆狀，也有的菌體微彎。菌體兩端多呈鈍圓形，少數兩端平齊，兩端尖細或未端膨大呈棒狀。排列一般分散存在，無一定排列形式.桿菌棒狀桿菌3.螺形菌（Spirillarbacterium）菌體彎曲（1）弧菌（Vibrio）菌體只有一個彎曲，呈弧狀或逗點狀。如霍亂弧菌。（2）螺菌（Spirillum）菌體有數個彎曲。如鼠咬熱螺菌2.特殊形態3.不規則性形態細菌在條件改變時，常出現不規則的形態，稱多形性（Pleomorphism）,呈梨形、氣球狀、絲狀等，；條件適宜，可以恢復二、細菌的細胞結構（一）細菌的基本結構細菌基本結構包括細胞壁、細胞膜、細胞漿及核質。是所有細菌共有的結構1.細胞壁（Cellwall）：為細菌最外層的堅韌而有彈性結構。主要作用是保護細菌，支持細胞膜使其可承受細胞內強大的滲透壓，避免細菌破裂或變型。細胞壁的化學組份：主要成分是肽聚糖（Peptidoglycan）。還含有磷壁酸、脂多糖等特殊成分。

(1)革蘭氏陽性菌細胞壁

細胞壁較厚，含豐富肽聚糖，有少量磷壁酸(Teichoicacid)。

肽聚糖是由N-乙醯葡萄糖胺（G)和N-乙醯胞酸(M)兩種氨基糖經β-1.4糖苷鍵連接間隔排列形成的多糖支架。在N-乙醯胞壁酸分子上連接四肽側鏈，肽鏈之間再由肽橋或肽鏈聯繫起來，組成一個機械性很強的網狀結構。各種細菌細胞壁的肽聚糖支架均相同，在四肽側鏈的組成及其連接方式隨菌種而異。Peptideandglycanunitsareconnectedinformationofthepeptidoglycansheet2）磷壁酸是結合在革蘭氏陽性菌細胞壁上的一種酸性多糖，由核糖醇或甘油殘基經磷酸二脂鍵互相連接而成的鏈狀聚合物。分壁磷壁酸基本為甘油型。和膜磷壁酸基本為核糖醇型。磷壁酸是革蘭氏陽性菌細胞壁特有成分，具重要生理功能：1）P－結合陽離子，Mg2+提高細胞表面酶活性2）細胞壁表面抗原成分3）噬菌體吸附的特異受體4）調節自溶素活力5）增加細菌面府性，與致病性有關(3)革蘭氏陰性菌細胞壁

細胞壁較薄，肽聚糖含量低。外膜層位於細胞壁肽聚糖層的外側，包括脂多糖、脂質雙層、脂蛋白三部分1）肽聚糖1.脂蛋白（Lipoprotein）：一端以蛋白質部分共價鍵連接於肽聚糖的四肽側鏈上另一端以脂質部分經共價鍵連接於外膜的磷酸上。其功能是穩定外膜並將之固定於肽聚糖層。2.脂質雙層：脂蛋白外側，脂質雙層結構。含有外膜蛋白2）外膜3.脂多糖（Lipopolysacchride,LPS）由脂質雙層向細胞外伸出，包括類脂A、核心多糖、特異性多糖三個組成部分，習慣上將脂多糖稱為細菌內毒素。①類脂A：為一種糖磷脂，是由焦磷酸鍵聯結的氨基葡萄糖聚二糖鏈，其上結合有各種長鏈脂肪酸。它是脂多糖的毒性部分及主要成份。為革蘭氏陰性菌的致病物質。無種屬特異性。②核心多糖：位於類脂A的外層，由已糖、瘐糖、2-酮基—3—去氧辛酸（KDO）、磷酸乙醇胺等組成。經KDO與類質A共價聯結。核心多糖具有屬特異性。③特異性多糖：在脂多糖的最外層，是由數個至數十個低聚糖（3～5單糖）重複單位所構成的多糖鏈。革蘭氏陰性菌的菌體抗原（O抗原）就是特異多糖。有種特異性。ChemicalStructureofLipopolysaccharideLPS的功能：1）吸附Mg2+等陽離子，與磷壁酸作用類似2）類脂A，細菌內毒素主要成分3）特異性多糖：O－側鏈（O抗原），鑒定細菌4）噬菌體吸附的位點3）周質空間革蘭氏陰性菌外膜與細胞膜間的空間，含周質蛋白。（3）作用於細胞壁的抗生素及酶

1）青黴素和頭孢菌素能與細菌競爭合成胞壁過程所需的轉肽酶，抑制四肽側鏈上D-丙氨酸與五肽橋之間的聯結，使細菌不能合成完整的細胞壁，可導致細菌死亡。

2）溶菌酶（Lysozyme）能切斷肽聚糖中N-乙醯葡萄糖胺和N-乙醯胞壁酸之間的β-1.4糖苷鍵之間的聯苷鍵之間的聯結，破壞肽聚糖支架，引起細菌裂解。（4）細胞壁缺陷型細菌1）支原體：長期進化中形成2）L型細菌：

實驗室培養過程中，L型是指細菌發生細胞壁缺陷的變型。3）原生質體（protoplast）：人工條件，溶菌酶完全水解或青黴素完全抑制新生細胞壁的合成，G+，生存於高滲環境中。4）球狀體（spheroplast）：人工條件，溶菌酶部分水解或青黴素不完全抑制新生細胞壁的合成，G－,高滲環境中2.細胞膜（Cellmembrane）位於細胞壁內側，包繞細胞質的半滲透性脂質雙層生物膜。主要由磷脂及蛋白質構成。

Membrane細胞膜功能1）細胞膜有選擇性通透作用，菌體內外的物質交換。2）維持滲透壓2）膜上有多種呼吸酶，參與產能過程。3）合成細胞壁及附屬結構的場所間體（Mesosome）：仲介體。細胞膜向胞漿凹陷折疊成囊狀物。與細胞的呼吸有關，可為細菌提供大量能量，有擬線粒體之稱，多見於革蘭氏陽性菌。3細胞質（Cytoplasm）：基本成份是水、蛋白質、脂類、核酸及少量無機鹽。

（1）核糖體（Ribosome）其化學組成70%為RNA，30%為蛋白質。細菌的70S核糖體由50S和30S兩個亞基組成。鏈黴素能與細菌核糖體的30S基結合，紅黴素能與50S亞基結合，從而干擾細菌蛋白質的合成而導致細菌的死亡；真核細胞的核糖體為80S，因此對人體細胞則無影響。

（2）胞質顆粒（Cytoplasmagranula）：細菌細胞內顆粒狀內含物，大多數為營養貯藏物，可以鑒別細菌。聚beta-羥丁酸(PHB)1.聚beta-羥丁酸：類脂性質C源貯藏物磷酸顆粒2）異染顆粒：貯藏高能磷酸鹽（Metachrometicgranula），嗜鹼性較強，用特殊染色法可以看得更清晰。3）糖原粒與澱粉粒硫細菌的含硫顆粒

氣泡(blue)

儲存顆粒(red)（3）其他內含物4．核質體（Nuclearbody）：細菌的遺傳物質。5.質粒：染色體外的遺傳物質。（二）細菌的特殊結構細菌的特殊結構包括莢膜、鞭毛、菌毛和芽胞。

1.莢膜（Capsule）許多細菌胞壁週邊繞一層較厚的粘性、膠凍樣物質，與四周有明顯界限，稱為莢膜。厚度在0.2um以下者，在光學顯微鏡下才不能直接看到，必須電鏡看到，稱為微莢膜（Microcapsule)。

莢膜由多糖或多肽組成。細菌一般在機體內和營養豐富的培養基中才能形成莢膜。有莢膜的細菌在固體培養基上形成光滑型（S型）或粘液型（M）菌落，失去莢膜後菌落變為粗糙型（R）。

光滑型菌落粗糙型菌落粘液型菌落莢膜功能：1）保護細菌抗乾燥，抗吞噬細胞的吞噬和消化。2）儲存營養3）堆積代謝廢物4）一定的屏障作用，並對其他因數（如溶菌酶、補體、抗體、抗菌藥物等）的侵害有一定抵抗力。莢膜與人類1.醫療：提取葡聚糖2.細菌分型鑒定3.危害：2.芽胞（Spore）在一定條件下，芽胞桿菌屬（如炭疽桿菌）及梭狀芽胞桿菌屬（如破傷風桿菌、氣性壞疽病原菌）能在菌體內形成一個折光性很強的不易著色小體，稱為內芽胞（Endospore），簡稱芽胞。

正常細胞形成芽孢芽胞染色芽胞含水量少（約40%），蛋白質受熱不易變性。芽胞具有多層厚而緻密的胞膜，由內向外依次為核心、內膜、芽胞壁、皮質、外膜、芽胞殼和芽胞外衣。芽胞殼，無通透性，有保護作用，能阻止化學品滲入。

核心CortexSporecoat/membraneexosporiumMicrographofaendospore

芽胞核心和皮質層中含有大量吡啶二羧酸（Dipicolinicacid,DPA）,是芽胞所特有的成分，。DPA能以一種現尚不明的方式，使芽胞的酶類具有很高的穩定性。芽胞形成過程中很快合成DPA，同時也獲得耐熱性。

在合適的營養和溫度條件下，芽胞的核心向外生長成繁殖體，開始發育和分裂繁殖。芽胞並非細菌的繁殖體，而是處於代謝相對靜止的休眠休態，以維持細菌生存的持久體。梭狀芽孢桿菌（腐肉中毒）梭狀桿菌（破傷風）

芽胞的抵抗力強，當進行消毒滅菌時往往以芽胞是否被殺死作為判斷滅菌效果的指標。一般當營養缺乏，容易形成芽胞。芽胞呈圓形或橢圓形，其直徑和在菌體內的位置隨菌種而不同B.thuringiensis.的伴孢晶體Toxiccrystals伴孢晶體3.鞭毛（Flagllum）在某些細菌菌體上具有細長而彎曲的絲狀物，稱為鞭毛。鞭毛的長度常超過菌體若干倍。鞭毛的化學組成為鞭毛蛋白。為運動工具flagellum鞭毛自細胞膜長出，游離於細胞外。用電子顯微鏡研究鞭毛的超微結構，發現鞭毛的結構分為：基礎小體、鉤狀體和絲狀體三個部分組成1．基礎小體（Basalbody）革蘭氏陰性菌鞭毛的基礎小體由一根圓柱和兩對同心環所組成，一對是M環與S環，附著在細胞膜上；另一對是P環與L環，連在胞壁的肽聚糖和外膜上（M、S、P、L分別代表細胞膜、膜上、肽聚糖、外膜中的脂多糖）。革蘭氏陽性菌的細胞壁無外膜，其鞭毛只有M與S環而無P環和L環。鞭毛運動需要能量，細胞膜中的呼吸鏈可供其所需。

2．鉤狀體（Hook）

3．絲狀體（Filament）與鞭毛的運動性有關。

不同細菌的鞭毛數目、位置和排列不同，可分為單毛菌、雙毛菌、絲毛菌、周毛菌。鞭毛的數量、分佈可用以鑒別細菌。鞭毛是細菌的運動器官，，還與細菌的致病性有關如：霍亂弧菌4.菌毛（Pilus）菌毛是許多革蘭氏陰性菌菌體表面遍佈的比鞭毛更為細、短、直、硬、多的絲狀蛋白附屬器，也叫做纖毛（Fimbriae)。其化學組成是菌毛蛋白（Pilin），菌毛與運動無關，在光鏡下看不見，使用電鏡才能觀察到。

（1）普通菌毛：與細菌黏附性有關。具有粘著細胞（紅細胞、上皮細胞）和定居各種細胞表面的能力，它與某些細菌的的致病性有關。無菌毛的細菌則易被粘膜細胞的纖毛運動、腸蠕動或尿液沖洗而被排除，失去菌毛，致病力亦隨之喪失大腸桿菌及其纖毛雙球菌及其纖毛（2）性菌毛有的細菌還有1～4根較長的性菌毛，比普通菌毛而粗，中空呈管狀。性菌毛由質粒攜帶的一種致育因數（Ferilityfactor）的基因編碼，故性菌毛又稱F菌毛。帶有性菌毛的細菌稱為F+菌或雄性菌，無菌毛的細菌稱為F-菌或雌性菌。性菌毛能在細菌之間傳遞DNA。Fpilus三、細菌的分類（一）分類單位與命名1.分類單位種：基本單位亞種、變種：一個種內不同細菌存在穩定的變異或遺傳特徵，不足以歸為新種菌株：不同來源的標本種所得到的同屬一種的純培養標準株：具有典型特徵的菌株，由菌種中心給統一編號群：型：亞種下的細分。2.命名雙名法MycobacteriumtuberculosisStaphylococcusaureusRosenbachBacilluscereussubsp.Mycoides菌株：

BacillussubtilisBF7658標準菌株：

StaphylococcusaureusATCC25923一、病毒的大小與形態病毒體（Virion）：完整、成熟、細胞外、典型、感染性比細菌小，以nm計電子顯微鏡各種病毒間大小差異大球形、杆狀、絲狀、彈狀、磚形、蝌蚪狀病毒的形態二、病毒的結構與化學組成1、病毒的結構核心（core）衣殼（caspid）殼粒（capsomere）（形態亞單位）化學亞單位（結構亞單位）數目及排列方式：螺旋對稱20面體對稱（立體對稱）複合對稱包膜（envelope）：包膜子粒（peplomere）/刺突（spike）核衣殼（nucleocaspid）包膜病毒和裸露病毒殼粒的排列方式螺旋對稱殼粒殼粒的20面體對稱複合對稱與複雜對稱電鏡下的殼粒包膜病毒的刺突包膜的功能用於病毒的鑒定、分型維護病毒體的結構完整性磷脂、膽固醇、中性脂肪加固病毒體與致病和免疫有關2、病毒的化學組成與功能（1）核酸：基因組，多樣性DNA/RNA；單鏈/雙鏈；正鏈/負鏈；是否分節段功能：病毒複製決定病毒的特性具有感染性：感染性核酸（2）蛋白質衣殼、包膜、基質的組分非結構蛋白（酶類等）功能保護病毒核酸參與感染過程具有抗原性（3）脂類和糖三、病毒的增殖自我複製（selfreplication）隱蔽期（eclipseperiod）複製週期（replicationcycle）吸附（absorption）穿入（penetration）脫殼（uncoating）生物合成（biosynthesis）組裝、成熟、釋放（assemblymaturationandrelease）1、吸附非特異性吸附靜電結合與溫度關係不大與Na+、Mg2+、Ca2+等陽離子有關可逆特異性吸附不可逆病毒組織親嗜性細胞受體病毒結合位點（配體）吸附2、穿入吞飲（endocytosis）融合（fusion）核酸直接進入3、脫殼細胞內溶酶體溶解蛋白衣殼痘病毒兩層衣殼溶酶體酶脫殼酶螺旋對稱病毒不脫衣殼可轉錄4、生物合成隱蔽期6大類雙鏈DNA病毒單鏈DNA病毒單正鏈RNA病毒單負鏈RNA病毒雙鏈RNA病毒反轉錄病毒雙鏈DNA病毒（半保留複製）病毒DNA→

轉錄早期mRNA→

早期蛋白（酶類）→子代DNA→晚期mRNA→

晚期蛋白（衣殼蛋白）單鏈DNA病毒ssDNA↓dsDNA（RI）↓子代ssDNA、轉錄翻譯

單正鏈RNA病毒（+）ssRNA↓早期蛋白（DRRP）↓（-）ssRNA↓子代（+）ssRNA晚期蛋白RNARI單負鏈RNA病毒雙鏈RNA病毒dsRNAmRNA蛋白↓（-）ssRNA↓子代（+）ssRNA↓子代（-）ssRNA、翻譯蛋白反轉錄病毒RNA↓RNA：DNA中間體↓dsDNA→前病毒↓子代RNA、mRNA↓翻譯5、組裝、成熟、釋放異常增殖●頓挫感染abortiveinfection容納細胞非容納細胞●缺陷病毒defectivevirus基因組缺陷輔助病毒干擾現象（interference）缺陷干擾病毒異種間同種間同型間同株間滅活病毒四、理化因素對病毒的影響物理因素滅活（inactivation）耐冷不耐熱化學因素脂溶劑：乙醚滅活試驗酚類氧化劑、鹵素等中草藥亞病毒（subvirus）類病毒（viroid）250-400bp衛星病毒/擬病毒（virosid）500-2000bp朊粒（prion）真菌的生物學性狀與醫學有關的真菌接合菌亞門：無隔菌絲（毛黴）子囊菌亞門：毛癬菌擔子菌亞門：新隱菌半知菌亞門：白假絲酵母菌鞭毛菌亞門一、形態與結構單細胞真菌酵母型類酵母型多細胞真菌菌絲（hypha）孢子（spore）真菌的細胞結構有隔菌絲隔膜中央有孔細胞壁結構難以總結出固定的模式細胞壁主要成分多糖鏈、蛋白質、脂幾丁質纖維素葡聚糖甘露聚糖半乳聚糖質膜幾丁質蛋白質層糖蛋白網葡聚糖粗糙賣孢菌細胞壁結構假菌絲葉狀孢子芽生孢子厚膜孢子小孢子癬菌

毛癬菌

表皮癬菌分生孢子二、真菌的繁殖與培養真菌的繁殖方式有性生殖無性繁殖芽生裂殖萌管隔殖真菌的培養沙保弱培養基生長緩慢酵母型菌落類酵母型菌落絲狀型菌落概念感染（infection）傳染病原微生物/病原體致病性/病原性毒力

細菌性感染

一、細菌的致病機制莢膜、黏附素侵襲力侵襲性物質毒力因數外毒素毒素內毒素（一）侵襲力1．黏附與定植（1）黏附現象單個散在的吸附微菌落生物膜抵抗免疫及藥物的攻擊抵抗液態流的衝擊有利於耐藥基因的傳遞與難治性感染和醫源性感染有關（2）黏附性結構物質普通菌毛莢膜微莢膜支原體頂端結構外膜蛋白（OMP）（3）黏附機制靜電吸引疏水作用陽離子橋聯作用配體-受體作用細菌促載鐵蛋白合成產生入侵蛋白促黏附分子表達宿主細胞凋亡CK表達促黏附分子表達（4）組織趨向性受體-配體結合基因控制種屬特異性2．侵入侵襲基因侵襲素3、繁殖與擴散局部擴散局部表層擴散局部深層擴散全身擴散（二）毒素1．外毒素（exotoxin）主要由G+菌產生，在菌體內合成後分泌到菌體外。蛋白質，不穩定，不耐熱，抗原性強。多由A、B亞單位組成。外毒素0.3～0.4%甲醛類毒素毒性強烈，有選擇毒性作用

◆細胞毒白喉毒素、志賀毒素等

◆神經毒破傷風痙攣毒素

◆腸毒性霍亂毒素、金葡菌腸毒素等2．內毒素即脂多糖（LPS），G-菌細胞壁的組分，細菌死亡裂解後釋放出來。耐熱（160℃，2-4hr），抗原性不強。G-菌內毒素結構毒性作用大致相同發熱白細胞增多休克微循環障礙DICShwartzman現象。發熱反應：內毒素吞噬細胞內源性致熱源（IL-1、TNF-

）體溫調節中樞體溫升高LPS的作用外毒素與內毒素的主要區別要點外毒素內毒素來源G+菌與部分G-菌G-菌存在部分分泌,少數裂解釋放細胞壁的組分化學成分蛋白質脂多糖穩定性不穩定穩定、耐熱毒性作用強、臨床表現特殊較弱、效應相似抗原性強、刺激機體產生弱抗毒素、可製成類毒素（三）超抗原與疾病啟動特異性TCRαβT細胞不需要APC的加工同時誘導T細胞和APC反應二、細菌性感染的傳播（一）細菌感染的來源外源性感染病人（潛伏期、發病期、恢復期）帶菌者（健康帶菌者、恢復期帶菌者）帶菌動物和病畜（見於人畜共患病）內源性感染正常菌群（二）傳播途徑呼吸道消化道皮膚血液節肢動物性傳播三、細菌感染的類型隱性感染顯性感染局部感染全身感染：菌血症敗血症毒血症膿毒敗血症內毒素血症細菌各種全身感染的比較感染毒素進細菌進細菌症血症入血流入血流血中繁殖狀菌血症

-+-+/-毒血症

+--++敗血症

++++++膿毒敗血症

++++++病毒性感染一、病毒感染的致病機制（一）對宿主細胞的直接作用1、殺細胞效應：CPE2、穩定狀態感染：細胞融合、細胞表達病毒抗原3、包涵體形成4、細胞凋亡5、基因整合與細胞轉化（二）病毒感染的免疫病理作用抗體介導細胞介導免疫抑制作用二、傳播方式水準傳播垂直傳播傳播途徑三、病毒感染的類型（一）隱性感染（二）顯性感染（三）急性病毒感染（四）持續性病毒感染

1、慢性感染

2、潛伏感染

3、慢發病毒感染

4、急性病毒感染的遲發併發症真菌性感染一、機體的免疫防禦機制非特異免疫屏障結構吞噬細胞體液因素皮膚與粘膜血腦屏障胎盤屏障補體溶菌酶防禦素特異性免疫吞噬細胞

(1)中性粒細胞依賴O2的殺菌機制：非MPO（髓過氧化物酶）介導的殺菌作用

NADPH氧化酶

SODO2O2-H2O2

OH-

1O2（單態氧）

ROI（