细菌学

细菌学概论细菌——是一类具有细胞壁与核质的单细胞微生物。概述细菌的形态与结构01细菌的生理02细菌的遗传变异03细菌的致病性与感染04一、细菌大小：通常以微米（μm）作为测量单位。二、细菌形态：球菌、杆菌、螺形菌。细菌的形态与结构01细菌的基本形态细菌的结构模式图细菌的结构（1）细胞壁：是细菌的最外层，坚韧而富有弹性。细胞壁的功能：①维持细菌固有的形态；②保护细菌抵抗低渗环境；③参与细菌内外物质的交换；与细胞膜共同④表面携带多种抗原决定簇；⑤是鞭毛运动的支点。革兰阳性（G+）菌：由肽聚糖与磷壁酸组成。革兰阴性（G-）菌：由肽聚糖与外膜组成。革兰阳性菌细胞壁结构聚糖支架四肽侧链五肽交联桥磷壁酸（特殊组分）壁磷壁酸膜磷壁酸肽聚糖（共有组分）肽聚糖（共有组分）聚糖支架四肽侧链革兰阴性菌细胞壁的结构外膜（特殊组分）脂蛋白脂质双层脂多糖特异性多糖核心多糖脂质A外膜肽聚糖（1-3层）细胞膜脂质蛋白质脂质双层脂蛋白脂多糖革兰阴性菌细胞壁结构模式图革兰阳性菌与革兰阴性菌细胞壁区别要点革兰阳性菌革兰阴性菌肽聚糖组成聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥聚糖骨架、四肽侧链肽聚糖层数可多达50层仅1-2层肽聚糖含量占细胞壁干重50%-80%占细胞壁干重5%-10%强度较坚韧，三维立体结构较疏松，二维平面结构磷壁酸有无外膜无有青霉素、溶菌酶敏感不敏感细胞膜：紧贴细胞壁内侧，包绕于细胞质外的一层结构。为脂质双层蛋白质嵌镶结构。细胞膜主要功能：1、参与细菌内外物质交换；2、与细菌的能量生成和利用有关；3、与细菌的生物合成有关；4、中介体参与细菌的呼吸及生物合成。扩大了细胞膜的表面积，相应地增加呼吸酶的含量，有拟线粒体之称中介体细胞质:由水、蛋白质、脂质、核酸、少量糖和无机盐组成的胶状物质。1、核糖体：又称核蛋白体，是细菌合成蛋白质的埸所。2、质粒：是染色体以外的遗传物质。3、胞质颗粒：大多为细菌储存的营养物质。（1）质粒是染色体外的遗传物质，为双股环状DNA。可携带某些遗传信息，（2）可独立复制，失去质粒的细菌仍能正常存活。（3）可通过接合将有关性状传递给受体菌。（4）人工改造的质粒可作为基因工程载体。质粒核质：是细菌的遗传物质。决定细菌的遗传性状，是细菌遗传变异的物质基础。2、细菌的特殊结构荚膜鞭毛菌毛芽胞（1）荚膜：是某些细菌合成并分泌到细胞壁外的一层粘液性物质。化学成分为多糖或多肽。荚膜的功能：1、有抗原性，可作为细菌鉴别和分型的依据。2、抗吞噬作用。3、荚膜多糖具有粘附作用，是引起感染的重要因素。（2）鞭毛：鞭毛是细菌的运动器官。可用于鉴别和分型细菌，有些鞭毛与致病性有关。（3）菌毛：是一种比鞭毛更细、更短而直硬的丝状物。必须用电子显微镜才能观察。1、普通菌毛：有很强的粘附性，与细菌的致病性有关。2、性菌毛：比普通菌毛长而细，一个细菌只有1-4根，为中空管状结构。可传递细菌耐药性质粒等。（4）芽胞：是某些细菌在一定条件下，细胞质脱水浓缩，在菌体内形成的圆形或椭圆形的小体。芽胞外衣芽胞壳芽胞外膜皮质芽胞壁内膜核心芽胞抵抗力强，常以杀灭芽胞作为灭菌是否彻底的标准；也有助于细菌鉴别。？一、化学组成二、物理性状细菌的生理02细菌不断从外界环境中摄取营养物质，合成自身细胞成分并获得能量，同时不断排出废物，完成新陈代谢，得以生长繁殖。一、细菌的化学组成(1)构成：水（80%）、无机盐（P）、蛋白质分、糖、脂类、核酸元素：C、O、N、S、H、P、K、Na、Fe、Mg、Ca、Cl特有成分：肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸、D型氨基酸、砒啶二羧酸、二氨基庚二酸(固体成分50-80%）一、细菌的物理性状(2)带电现象：均带负电。其带电现象与染色反应、凝集反应、抑菌和杀菌作用等密切相关。表面积：较一般生物体大一万倍光学性质：半透明颗粒（透射、折射）——浑浊现象半透性：细胞壁、细胞膜渗透压：G+菌，20-24个大气压、G-菌，5-6个大气压二、细菌的代谢1.细菌生长的化学条件2.细菌生长的物理条件3.细菌的能量代谢4.细菌的代谢产物根据细菌所利用的能源和碳源的不同，将细菌分为两大营养类型——自养菌和异养菌。•自养菌(autotroph)：以简单的无机物为原料，合成菌体成分。•异养菌(heterotroph)：以多种有机物为原料，合成菌体成分并获得能量。异养菌包括腐生菌(saprophyte)和寄生菌(parasite)。所有的病原菌都是异养菌，大部分属寄生菌。1.细菌生长的化学条件•必需的营养物质•提供细胞代谢的介质•直接参与代谢过程•必需原料•提供能量•蛋白质主要成分•提供能量•维持细菌的代谢、繁殖•合成菌体组分P•贮存和转运能量P•酶或辅酶的组成成分•维持渗透压B族维生素2.细菌生长的物理条件（1）氧1）专性需氧菌：完善的呼吸酶系统2）微需氧菌：低氧压（5-6%）3）兼性厌氧菌：大多数病原菌4）专性厌氧菌：缺乏完善的呼吸酶系统（2）温度1）嗜冷菌：10-20℃2）嗜温菌：20-40℃，病原菌为此类3）嗜热菌：50-60℃ATP的代谢，病原菌主要能量来源是糖，通过糖的氧化或酵解释放能量，以ADP、ATP形式储存。发酵：以有机物为受氢体呼吸：以无机物为受氢体以分子氧为受氢体——需氧呼吸，产能多一分子葡萄糖产生38ATP以其它无机物为受氢体——厌氧呼吸，产能少。•糖酵解：产能少。一分子葡萄糖产生2ATP3.细菌的能量代谢4.细菌的代谢产物细菌分泌胞外酶将多糖、蛋白质等大分子营养物质分解为单糖、小肽或氨基酸，然后吸收进入菌体，再经氧化或胞内酶分解形成菌体可利用的成分，此谓分解代谢。细菌以营养原料及生物氧化产生的能量，合成菌体及相应的代谢产的，此谓合成代谢。（1）细菌的分解代谢产物及其意义糖酵解试验枸橼酸盐利用(citrateutilization)试验吲哚(indol)试验（2）细菌的合成代谢产物及其意义毒素侵袭性酶热原质（pyrogen）色素抗生素细菌素维生素毒素：内毒素：G-菌，脂多糖（类脂A），菌体死亡崩解后释放出来。外毒素：由G+菌及少数G-菌，在生长代谢过程中释放至菌体外的蛋白质。侵袭性酶：如链球菌的透明质酸酶，能损伤机体组织，促进细菌的侵袭、扩散。热原质：耐高热高压蒸汽灭菌（121℃，20’）不被破坏加热（180℃4h；250℃45`；650℃1`）才使热原质失去作用。金黄色脂溶性色素柠檬色白色绿色水溶性色素柠檬色色素抗生素：由微生物代谢过程中产生的一些能抑制或杀死某些其他微生物或肿瘤细胞的物质，称抗生素。细菌素：某些菌株产生的一类具有抗菌作用的蛋白质，其作用范围比抗生素狭窄，仅对与产生菌有亲缘关系的细菌有杀伤作用。维生素：细菌在代谢过程中产生的维生素，除供自身所用外，还能分泌到周围环境。细菌的生长繁殖细菌生长繁殖的条件细菌生长繁殖的方式细菌生长繁殖的速度营养物质：水、碳源、氮源、无机盐及生长因子。pH:大多数细菌的最适pH为pH7.2～7.6。结核杆菌pH6.6～6.8霍乱弧菌pH8.8～9.0温度：病源菌均为嗜温菌，最适生长温度为37℃。气体：氧气、二氧化碳1.细菌生长繁殖的条件2.细菌生长繁殖的方式二分裂方式（binaryfission）进行无性繁殖生长速度：人工培养条件下，20-30min/代。（培养7小时后，可达200万）生长曲线：迟缓期（LagPhase）对数期（LogPhase）稳定期（StationaryPhase）衰亡期（DeathPhase）3.细菌生长繁殖的速度小时048121620细菌总数活细菌数细菌生长曲线迟缓期对数期稳定期衰亡期迟缓期：菌体增大，代谢活跃，为细菌大量繁殖作好物质准备。对数期：细菌繁殖迅速，菌数呈几何级数增长，细菌的生物学性状典型。稳定期：随有害代谢产物的增多，细菌繁殖速度减慢，死亡数增多，细菌的生物学性状发生某些改变，芽孢，抗生素等产生。衰亡期：死亡菌数增多，超过活菌数，细菌形态显著改变，生理活动趋于停止。四、细菌的人工培养1、细菌培养基2、人工培养环境下的细菌生长状态意义分离细菌了解细菌生物学特性调查流行病研制生物制品微生物的药敏试验细菌的人工培养的意义1.细菌培养基由人工方法配制而成的，专供微生物生长繁殖使用的混合营养物质称为细菌培养基。细菌培养基的类型按物理状态分类：液体培养基固体培养基半固体培养基按用途分类：基础培养基营养培养基鉴别培养基选择培养基厌氧培养基按了解之化学成分分类：合成培养基天然培养基液体培养基+1.5-2.5%琼脂固体培养基+0.3-0.5%琼脂半固体培养基液体培养基固体培养基遗传：子代与亲代之间的生物学性状具有相似性，且代代相传变异：子代与亲代之间具有差异遗传性变异：基因变异非遗传性变异：表型变异细菌的遗传变异03细菌遗传变异类型遗传型变异（基因型变异）非遗传型变异（表型变异）遗传性变异非遗传性变异基因改变+-遗传+-可逆性-+外界环境-+变异幅度个别细胞群体(一)细菌遗传变异的物质基础1.细菌的染色体2.质粒基本特征能自我复制控制某些特殊性状非生命活动所必需可以在细菌之间转移分为接合性与不接合性质粒质粒种类F质粒（F因子或致育因子）产生性菌毛R质粒（R因子或抗药性因子）产生抗药性Col质粒（产大肠菌素因子）使大肠杆菌产生大肠菌素毒力质粒或Vi质粒与致病性有关1、形态的变异：L型变异（细胞壁缺陷型）2、结构的变异：荚膜变异：S—R变异（血清-普通）芽胞变异：（体内-体外）鞭毛变异：H—O变异（石炭酸琼脂-普通）（二）细菌的变异现象3、毒力的变异毒力降低或消失：如卡介苗（BCG）毒力增强：如白喉棒状杆菌→白喉外毒素4、抗原性变异5、耐药性变异：（青霉素）细菌对某种抗菌药物由敏感变为耐受。6、菌落变异：光滑型（S型）粗糙型（R型）7、酶活性的变异耐甲氧西林金黄色葡萄球菌超级细菌——最为著名的恐怖分子细菌的致病性与感染04（一）基本概念：1.致病性（pathogenicity）包括细菌在内部的各种微生物在机体内引起各种疾病的能力称为致病性。2.致病微生物：具有致病性的微生物。3.感染：由病原微生物引起机体不同程度的病理过程。4.正常菌群：5.条件致病菌：6.菌群失调：（微生物、宿主、外环境）7.菌群失调症（二重感染）8.医院获得性感染：指病人在住院期间发生的其他感染性疾病。部位常见菌种皮肤表皮葡萄球菌、类白喉杆菌、绿脓杆菌、耻垢杆菌等口腔链球菌（甲型或乙型）、乳酸杆菌、螺旋体、梭形杆菌、白色念球菌、（真菌）表皮葡萄球菌、肺炎球菌、奈瑟氏球菌、类白喉杆菌等胃正常一般无菌肠道类杆菌、双歧杆菌、大肠杆菌、厌氧性链球菌、粪链球菌、葡萄球菌、白色念球菌、乳酸杆菌、变形杆菌、破伤风杆菌、产气荚膜杆菌等鼻咽腔甲型链球菌、奈氏球菌、肺炎球菌、流感杆菌、乙型链球菌、葡萄球菌、绿脓杆菌、大肠杆菌、变形杆菌等眼结膜皮表葡萄球菌、结膜干燥杆菌、类白喉杆菌等阴道乳酸杆菌、白色念球菌、类白喉杆菌、大肠杆菌等尿道表皮葡萄球菌、类白喉杆菌、耻垢杆菌等人体各部位常见的正常菌群（二）细菌感染的致病机制细菌的毒力毒素外毒素(exotoxin)内毒素(endotoxin)侵袭力：定居干扰宿主防御机制体内增殖体内扩散LD502、细菌的毒素病原菌产生的毒性物质，可直接引起宿主的组织损伤或生理功能紊乱。外毒素与内毒素的主要区别特性外毒素内毒素来源革兰阳性菌与部分革兰阴性菌革兰阴性菌化学成分蛋白质脂多糖稳定性不耐热，60～80℃，30分钟被破坏耐热，160℃，2～4小时才被破坏毒性作用强，对组织器官有选择性毒性效应，引起特殊临床表现较弱，各菌的毒性效应大致相同，引起发热、白细胞增多、微循环障碍、休克、DIC抗原性强，刺激机体产生抗毒素；甲醛液处理脱毒形成类毒素弱，刺激机体产生的中和抗体作用弱；甲醛液处理不形成类毒素二、感染的途径和类型感染来源外源性感染(exogenousinfection)：感染来源于宿主体外病人带菌者病畜和带菌动物内源性感染(endogenousinfection)：感染来源于自身体内或体表（烧伤患者