第二篇医学微生物学第二十一章医学微生物学绪论细胞:生物体的形态结构和生命活动的基本单位原核细胞:无细胞核结构(无核膜,核仁等);无完善的细胞器(无线粒体,内质网,细胞高尔基体等)真核细胞:完善的细胞核结构和细胞器一,微生物含义存在于自然界中一群体形微小,结构简单,肉眼看不见,需借助显微镜放大数百倍,数千倍甚至数万倍才能观察到的微小生物结核分枝杆菌破伤风梭菌霍乱弧菌炭疽芽胞杆菌支原体梅毒螺旋体酵母菌曲霉菌落流感病毒冠状病毒乙肝病毒脊髓灰质炎病毒HIV病毒狂犬病毒朊病毒微生物细菌,支原体,衣原体,立克次体,放线菌等真菌(酵母、霉菌等)、单细胞藻类、原生动物等非细胞型:病毒细胞型原核微生物:真核微生物:二,微生物种类三,微生物的分布极为广泛:空气,水,土壤等中,以土壤中最多;在生物体(包括人体)表面,与外界相通的腔道(如人体口腔,食道,肠道;鼻,上呼吸道;泌尿生殖等)均有大量微生物存在四,微生物与人类的关系绝大多数微生物对生物体有益,有些为必需,极少数有害(病原微生物)(一)有益或必需方面1自然界中N,C,S等循环需微生物的分解代谢活动来进行。2寄生在人、动物体表,与外界相通的腔道中的微生物:拮抗作用、营养作用、免疫作用3在应用中:(二)有害方面1病原微生物:有一部分微生物能引起人类和动,植物的病害,这些具有致病性的微生物.人:痢疾,结核,病毒性肝炎等动物:禽流感,猪链球菌感染等植物:水稻白叶枯病,小麦赤霉病.条件性病原微生物:在正常情况下不致病,只在特定条件下才引起疾病的微生物2其他方面:微生物学一,含义研究微生物的生物学性状,微生物与人类,动植物,自然界相互关系及如何控制,利用微生物的一门科学.二,类别按微生物本身:普通微生物学、微生物分类学、微生物生理学、微生物遗传学等按应用范围:医学微生物学、工业微生物学、农业微生物学、食品微生物学等研究对象:细菌学、病毒学、真菌学等三,微生物学沿革1微生物的观察时期:Leeuwenhoek发明第一台显微镜2微生物生理学时期:LouisPasteur:酿酒中发酵与食物腐败由微生物引起。3微生物致病理论及抗感染:RobertKoch:分离多种病原菌,细菌纯化法及Koch原则等。Koch原则(1)患病机体能分离,健康机体无;(2)可获得纯培养,可传代;(3)纯培养接种易感动物可引起同样疾病;(4)感染动物能重新分离相同病原体LouisPasteur:狂犬病毒疫苗,VaccineLister:外科无菌操作技术病毒的发现:1892年,俄国:伊凡诺夫斯基发现TMV(烟草花叶病毒)。抗生素发现及应用:AlexanderFlemining:4微生物学全面发展时期:现代科学新理论,新方法,新技术等的应用。第22章细菌的形态和结构含义:具细胞壁的单细胞原核微生物特点:具有细胞壁;以二分分裂方式繁殖;原核细胞一,细菌的大小和形态(一)细菌的大小多数球菌:1.0µm;常见杆菌:(1~5)µmX(0.5~1.0)µm(二)细菌的形态基本形态:球状、杆状和弯曲状特殊形态:柄细菌等不规则形态基本形态:球菌杆菌螺形菌1球菌:分裂后,其子代细胞常保持一定排列方式双球菌:链球菌:四联球菌:八叠球菌:葡萄球菌:2杆菌:单个分散链杆菌:球杆菌:3螺形菌:菌体呈弯曲状弧菌:仅一个弯曲,弧形或逗点状霍乱弧菌螺菌:有多个弯曲,呈螺旋状二,细菌的细胞结构基本结构:维持细胞正常生理功能所必须具有的结构,为各种细菌细胞所共同具备的结构.包括:细胞壁,细胞膜,细胞质,核质及细胞内容物特殊结构:仅为某些细菌所具有,非细菌细胞生活所必需的结构.包括:荚膜,芽胞鞭毛,菌毛等细菌细胞的基本结构(一)细胞壁1位置:位于细胞表面,坚韧而具弹性的结构。约占细胞干重的10-25%2组成及结构:重要成份为肽聚糖(粘肽)革兰染色(Gramstain)细胞壁结构不同,革兰染色情况不同革兰阳性菌(G+):紫色革兰阴性菌(G-):红色革兰染色阳性:G+革兰染色阴性:G-肽聚糖(粘肽)组成,原核细胞特有N-乙酰葡萄糖胺(G)聚糖β-1,4糖苷键形成重复单位N-乙酰胞壁酸(M)肽聚糖短肽侧链(丙-谷-赖-丙)五肽交联桥:甘氨酸(G+)革兰阳性菌细胞壁肽聚糖化学结构N-乙酰胞壁酸N-乙酰葡萄糖胺四肽侧链β-1.4糖苷键五肽交联桥溶菌酶作用点青霉素作用点革兰阴性菌细胞壁肽聚糖化学结构N-乙酰胞壁酸N-乙酰葡萄糖胺β-1.4糖苷键四肽侧链Question:青霉素对G-菌生长有抑制作用吗?(1)G+菌细胞壁:①肽聚糖:较厚,致密,肽聚糖为15~50层;含五肽交联桥②磷壁酸(teichoicacid)(2)G-菌细胞壁:化学组成较复杂;肽聚糖少,仅1~2层;具外膜(outermembrane)(由脂多糖、脂质双层和脂蛋白构成)①肽聚糖层:薄,肽聚糖含量低,仅1~2层;无五肽交联桥②外膜脂蛋白:由脂质和蛋白质构成脂质双层:与细胞膜结构类似;外膜蛋白(outermembraneprotein,OMP):参与细胞内外营养物质的运输调控;可为噬菌体,细菌素和性菌毛的受体类脂A(lipidA):糖磷脂,内毒素的毒性成分,与细菌的致病性有关;无种属特异性脂多糖(LPS)核心多糖(corepolysaccharide):有属特异性(lipopolysaccharide)特异性多糖(specificpolysaccharide):O-特异侧链(O-specificsidechain)或O-抗原,有种或型特异性外膜外膜3主要功能(1)维持细菌固有外形:(2)保护细菌抵抗低渗环境:(3)为生长,分裂和鞭毛运动所必需(4)具一定通透性和机械阻挡作用(5)与细菌的致病性,抗原性和对某些药物的敏感性有关Question:G-菌对溶菌酶处理敏感吗?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4细菌细胞壁缺陷细菌的L型(L-formedbacteria)(1)含义:细菌细胞壁的肽聚糖结构受到理化或生物因素的直接破坏或合成被抑制,这种细胞壁受损的细菌在高渗环境中仍可存活的细菌(2)特征:呈多形性;革兰染色阴性;低渗环境中易胀裂死亡;Question:L型菌对青霉素或溶菌酶处理敏感吗?(二)细胞膜(细胞质膜)1组成及结构:与真核细胞基本同,由磷脂双分子层构成,但无胆固醇。间体(mesosome)、中介体(拟线粒体):细胞膜折叠内陷型成管状,泡状等结构,含较丰富的酶类,参与呼吸作用,供能。中介体2功能:(1)维持细菌渗透和营养物质及代谢产物的运输作用:(2)细胞呼吸作用:供能(3)生物合成作用:细胞壁成分(4)参与细菌分裂:(三)细胞质1核糖体:蛋白质合成场所70S:50S大亚基+30S小亚基(真核细胞:80S:60S大亚基+40S小亚基)链霉素红霉素2质粒(plasmid)(1)含义:细菌染色体外遗传物质,闭合环状双链小分子DNA,能自主复制,可携带某些遗传信息;非细菌生活所必需。(2)常见类型:F质粒,R质粒,Vi质粒3胞质颗粒:多数为营养储藏物异染颗粒:多聚偏磷酸盐,强嗜碱性,美兰染色着色深等(白喉棒状杆菌:2-3个,鉴别染色)糖原粒或淀粉粒:聚β-羟丁酸(PHB):类脂性质的碳源性类储存物其它内含物:气泡,磁小体等4核质(nuclearbody):原核(prokaryon),拟核类核(nucleoid),细菌染色体为一条双链DNA分子高度折叠,盘绕,形成闭合环状的超螺旋形式.细菌细胞的特殊结构仅为某些细菌具有,非细菌细胞生活所必需的结构(一)荚膜(capsule)1含义:某些细菌细胞壁外包被的一层疏松,透明的粘液状物质.2组成:主要由水,多糖或多肽组成,以多糖居多;不易着色,可用负染法观察3形成:本身遗传特性和环境条件决定.一般在动物体内和营养丰富的培养基内形成光滑型菌落(S,Smooth):带有荚膜的细菌形成二者间可转化粗糙型菌落(R,Rough):失去荚膜的细菌形成4功能(1)保护菌体:抗吞噬作用和抵抗干燥,是细菌致病性的重要因素之一。(2)屏障作用:防止害物质进入细菌(3)储藏营养:(4)黏附作用:引起感染的重要因素(二)芽胞或内生胞子(endospore)1含义:某些细菌在一定的环境条件下细胞质脱水浓缩,能在菌体内形成一折光性强的圆形或椭圆性小体,由多层壁包围,对不良环境有极强抗性。2结构:多层保护结构,壁厚,含水量低,通透性差,一般染料很难使之着色核心:遗传物质内膜:DPA芽胞壁:保护层:皮质层:含吡啶二羧酸(DPA),能提高芽胞中的酶的耐热性,很厚外膜芽胞壳:芽胞外壁:3特性(1)壁厚、层多、致密,通透性差,能抵抗热,干燥等不良环境(2)含水量低,酶活性差,代谢处于停滞状态(3)为细菌休眠体,休眠能力很强,在适宜条件下能发育成一个菌体细胞(4)大小,形态及在菌体中的位置随菌种而异,常为细菌鉴定的依据(5)其形成受遗传因素和环境因素影响:当环境不利时,芽胞形成基因被激活,芽胞开始形成(6)均为G+(三)鞭毛(flagellum)1含义:某些细菌的细胞壁外着生的一根或数根细长,弯曲的丝状体,使细菌具有运动性.为弹性纤维蛋白(鞭毛蛋白:flagellin)组成,为H抗原(鞭毛抗原)2结构:鞭毛丝(丝状体):钩形鞘(钩状体):L环:基体(基础小体)P环:S环:M环:3大小:为菌体长度4~6倍,一般为5~20µm,直径12~30nm;采用鞭毛染色法可见。4鞭毛菌的类型单毛菌:双毛菌:丛毛菌:周毛菌:5功能:(1)细菌的“运动器官”(2)与细菌的黏附和致病性有关单毛菌丛毛菌双毛菌周毛菌(四)菌毛(fimbria)1含义:细菌细胞表面的纤细、中空、短直、数量较多的丝状物,为多数革兰阴性菌和少数革兰阳性菌所具有;为菌毛蛋白(pilin)构成,具免疫原性。2类型:(1)普通菌毛:均匀着生,数目达百根以上,能黏附宿主细胞,与细菌的致病性有关。(2)性菌毛:较普通菌毛粗,长,但数量少,仅见于G-;为细菌间DNA转移的通道;也为噬菌体的吸附位点。(为F质粒编码)3功能(1)参与细菌黏附于宿主细胞,与细菌运动无关(2)为细菌间DNA转移的通道;也为噬菌体的吸附位点性菌毛第22章细菌的生理一,细菌的生长繁殖生长:个体体积增大繁殖:个体数量增多(一)细菌的生长繁殖的条件1营养物质:水:碳源:氮源:无机盐:生长因子:自养菌:以无机物为养料,合成有机大分子成分异养菌:以有机大分子为养料,合成细菌有机大分子成分2酸碱度(pH值):一般7.2~7.63温度:一般37℃4气体环境:O22,CO2专性需氧菌(aerobes):有完善呼吸酶系统,无氧环境不能生长微需氧菌(microaerophilic):需少量氧气兼性厌氧菌(facultativeanaerobes):厌氧菌(obligateanaerobes):缺乏完善呼吸酶系统,氧环境对其有害,甚至死亡,如破伤风梭菌耐氧菌(aerotolerant):(二)细菌的生长繁殖的方式与速度主要为二分裂法无性繁殖,20~30分钟/代细菌生长繁殖规律—生长曲线(growthcurve)细菌群体生长(1)含义:将一定量细菌接种于合适的培养基中培养,细菌的生长过程具一定规律性,以细菌活菌数的对数为纵坐标,生长时间为横坐标所得曲线;能描述细菌群体在培养过程中菌数的变化规律小时细菌数目的对数123451~2迟缓期2~3对数生长期3~4稳定期4~5衰亡期总菌数活菌数(2)分期:迟缓期(lagphage):不分裂,菌数不增加;代谢活跃,体积增大,为分裂做准备对数期(logphage):细菌数量呈几何级数增加,分裂繁殖最快,形态,染色和生理活动典型,对外界环境变化敏感(8-18小时)。稳定期(stationaryphage):活菌数最高;细菌繁殖数和死亡数几乎相等衰退期(declinephage):有害代谢产物大量积累,活菌数减少;死菌数超过