细菌的基本性状

第四章细菌的基本性状本章内容第一节细菌的形态与结构1第二节细菌的生理2第三节细菌与环境3第四节细菌的遗传变异4第五节细菌的分类与命名5学习目标学习目标：掌握：细菌的生物学地位、基本形态，与染色、致病、免疫、耐药有关重要结构；细菌生长繁殖的条件、繁殖的方式和规律；细菌控制的常用方法。熟悉：细菌的特殊结构及其作用和意义；细菌L型的概念和主要生物学特征；条件致病菌、菌群失调症的形成原因；常见细菌变异现象及其意义。了解：两类细菌细胞壁结构的异同以及在检验、用药等方面的意义；细菌主要合成代谢产物及其医学意义；细菌的分布；细菌的分类方法。本章重点：★细菌形态、特殊结构；生长繁殖和细菌分布与控制。★细菌变异现象。第一节细菌的形态与结构细菌(bacterium)是一类具有细胞壁的单细胞原核细胞型微生物。第一节细菌的形态与结构一、细菌的大小与形态（一）细菌大小通常以微米（μm）作为其大小测量单位。（二）细菌形态1.细菌的基本形态细菌的三种类型球菌(coccus)链球菌双球菌球菌(coccus)四联球菌葡萄球菌杆菌(bacillus)杆菌形态多样，大小、长短、粗细差异明显。炭疽芽胞杆菌3～10μm大小布鲁菌0.6～1.5μm大肠埃希菌2～3μm中链杆菌单杆菌分枝杆菌杆菌(bacillus)双杆菌螺形菌(spiralbacterium)弧菌螺菌2.细菌的非典型形态菌龄、各种理化因素的影响梨形、丝状等细菌的结构基本结构细胞壁细胞膜细胞质核质特殊结构荚膜鞭毛菌毛芽胞二、细菌基本结构二、细菌基本结构1.细胞壁的功能：（1）维持细菌固有形态和抵抗低渗作用。（2）物质交换作用。（3）屏障作用。（4）免疫作用。（5）致病作用。（6）与细菌药物敏感性有关。二、细菌基本结构（一）细胞壁（cellwall）金黄色葡萄球菌G+大肠杆菌G-二、细菌基本结构（一）细胞壁（cellwall）2.化学组成与结构共有组分：肽聚糖特殊组分：G+菌、G-菌不同革兰阳性菌革兰阴性菌革兰染色肽聚糖(peptidoglycan，粘肽)N-乙酰胞壁酸N-乙酰葡糖胺革兰阳性菌细胞壁肽聚糖：聚糖骨架、四肽侧链、五肽桥青霉素作用点溶菌酶作用点革兰阴性菌细胞壁肽聚糖:聚糖骨架、四肽侧链肽聚糖(peptidoglycan，粘肽)革兰阳性菌细胞壁特殊组分：磷壁酸磷壁酸是革兰氏阳性（G+）菌细胞壁特殊组份，根据其在细胞表面上的固定方式，分壁磷壁酸和膜磷壁酸，壁磷壁酸不深入质膜，其末端以磷酸二酯键与肽聚糖的N-乙酰胞壁酸连结，是重要的表面抗原。膜磷壁酸跨过肽聚糖层，以其末端磷酸共价连接于质膜中糖脂，是粘附因子，与致病性有关。革兰阴性菌细胞壁特殊组分：外膜层由外向内依次为脂多糖、脂质双层、脂蛋白3部分组成。脂多糖由菌体O-特异性多糖、非特异性核心多糖和脂质A组成。脂质双层是革兰阴性菌细胞壁的主要结构，为典型的磷脂双层，中间镶嵌有一些特异功能蛋白质。区别点G+菌G-菌坚韧度较坚韧较疏松厚度20～80nm5～10nm肽聚糖层数可达50层1-2层肽聚糖含量(占胞壁干重)50%～80%５%～20%磷壁酸有无外膜无有结构三维空间（立体结构）二维空间（平面结构）G+菌与G-菌细胞壁结构比较青霉素抑制转肽酶溶菌酶G+菌G-菌3.细菌的L型L型细菌：细胞壁缺陷的细菌。常发生在作用于细胞壁的抗菌药物治疗过程中。根据细胞壁缺陷程度分：原生质体（完全失去细胞壁，见于G+菌，仅在高渗环境中存活)原生质球（细胞壁部分缺损，见于G-菌，在高渗或非高渗环境中均能存活）第一节细菌的形态与结构①多形性②普通培养不生长在含10%～20%人或马血清的高渗低琼脂培养基中能缓慢生长，典型菌落为荷包蛋样细小菌落。③可返祖④可致病蜡样芽胞杆菌L型的镜下形态（多形性）生物学特性第一节细菌的形态与结构第一节细菌的形态与结构（细菌L型菌落）•细菌细胞膜的结构与真核细胞基本相同，由磷脂和多种蛋白质组成，但不含胆固醇。•主要有物质转运、生物合成、呼吸、分泌细菌胞外酶等作用。•细菌细胞膜可形成一种特有的结构，称中介体。（二）细胞膜（cellmembrane）第一节细菌的形态与结构中介体：是部分细胞膜内陷、折叠、卷曲形成的囊状结构，多见于革兰阳性菌。其功能类似于真核细胞的线粒体。中介体第一节细菌的形态与结构（三）细胞质（cytoplasm）3.质粒(plasmid)是细菌染色体外的遗传物质，是一段环状闭合的双链DNA分子。1.核糖体(ribosome)：由蛋白质和RNA组成的超微颗粒，是合成蛋白质的场所。2.胞质颗粒（如：白喉杆菌异染颗粒）第一节细菌的形态与结构白喉杆菌异染颗粒第一节细菌的形态与结构（四）核质（nuclearmaterial）特点：无核膜、核仁染色体：单一、环状、闭合、双螺旋DNA。第一节细菌的形态与结构三、细菌特殊结构鞭毛(flagellum)菌毛(pilus)荚膜（capsule)芽胞(spore)第一节细菌的形态与结构（一）鞭毛：从细胞膜延伸到细胞壁个的细长呈波浪湾形弯曲的丝状物。根据鞭毛的数量和部位，可将鞭毛菌分成4类：①单毛菌：只有一根鞭毛，位于菌体一端，如霍乱弧菌；②双毛菌：菌体两端各有一根鞭毛，如空肠弯曲菌；③丛毛菌：菌体一端或两端有一丛鞭毛，如铜绿假单胞菌；④周毛菌：菌体周身遍布许多鞭毛，如伤寒沙门菌。霍乱弧菌伤寒沙门菌空肠弯曲菌铜绿假单胞菌鞭毛的作用和意义：细菌的运动器官与致病性有关。依据其免疫原性对细菌进行血清学分类和鉴定。第一节细菌的形态与结构普通菌毛遍布菌细胞表面，每菌可达数百根。这类菌毛是细菌的粘附结构，能与宿主细胞表面的特异性受体结合，是细菌感染的第一步。因此，菌毛和细菌的致病性密切相关。一旦丧失菌毛，其致病力亦随之降低或消失。（二）菌毛：许多革兰阴性菌和少数革兰阳性菌菌体表面存在着一种比鞭毛更细、更短而直硬的丝状物，与细菌的运动无关，称为菌毛，必须用电子显微镜才能看到性菌毛仅见于少数革兰阴性菌。数量少，一个菌只有1～4根。比普通菌毛长而粗，中空呈管状。性菌毛由F质粒编码，故性菌毛又称F菌毛。带有性菌毛的细菌称为F+菌或雄性菌，无性菌毛者称为F-菌或雌性菌。第一节细菌的形态与结构菌毛电镜图第一节细菌的形态与结构（三）荚膜：是某些细菌细胞壁外包绕的粘液性物质。1.观察：荚膜对一般碱性染料亲和力低，不易着色，普通染色只能见到菌体周围有未着色的透明圈。如用墨汁作负染色，则荚膜显现更为清楚。用特殊染色法可将荚膜染成与菌体不同的颜色。2.组成和免疫性：大多数细菌的荚膜是多糖，炭疽芽胞杆菌、鼠疫耶尔森菌等少数菌的荚膜为多肽。荚膜与同型抗血清结合发生反应后即逐渐增大，出现荚膜肿胀反应，可藉此将细菌分型。第一节细菌的形态与结构3.功能：具有抗吞噬和抵抗杀菌物质的杀菌作用，增强细菌的侵袭力，构成细菌致病力的重要因素之一。抗干燥作用。与致病有关。鉴别细菌和血清学分型。免疫原性。第一节细菌的形态与结构（四）芽胞：某些细菌（主要为革兰阳性杆菌）在一定条件下，细胞质浓缩脱水而形成一个折光性很强，具有多层膜状结构、通透性很低的圆形或卵圆形的小体。第一节细菌的形态与结构芽胞的特性芽胞的观察革兰染色法不易着色。普通光学显微镜下常为胞内发亮的小体。芽胞染色法才能着色。保留原菌活性。细菌的休眠体。可转变成繁殖体。耐高温。第一节细菌的形态与结构芽胞的作用和意义具有强大的抵抗力，常用高压蒸汽灭菌。判断灭菌效果的指标。根据其大小、形态和位置可鉴别细菌。是细菌的休眠状态，是潜在的外源性感染源。第二节细菌的生理一、细菌的主要理化性状（一）细菌的化学组成♦与其他生物细胞相似的成分：水、无机盐、蛋白质、糖类、脂类、核酸等。♦细菌细胞特有的成分：肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸、吡啶二羧酸等。（二）细菌的物理性状1.带电现象♦特点：在中性、弱碱性环境中，细菌细胞均带负电荷。♦意义：与染色、凝集反应、杀菌抑菌等作用有关。第二节细菌的生理（二）细菌的物理性状2.光学性质♦特点：细菌细胞为半透明体，因此细菌悬液呈混浊状态，且浊度与细菌数量呈正比。♦应用：根据菌液的混浊程度，可粗略估计悬液中细菌的数量。第二节细菌的生理（二）细菌的物理性状3.渗透压♦特点：细菌细胞内渗透压高，在低渗环境中会发生胞浆压出；在高渗环境中会发生胞浆分离。♦应用：在等渗环境中培养细菌，用低渗或高渗环境抑制、杀灭细菌。第二节细菌的生理（二）细菌的物理性状4.半透性♦特点：细菌细胞壁、细胞膜都有半透性，可允许小分子物质通过；♦意义：有助于细菌吸收营养、排除代谢产物。第二节细菌的生理（二）细菌的物理性状5.表面积♦特点：细菌细胞个体小，单位体积内表面积巨大。♦意义：有利于菌体内外物质交换，故细菌代谢旺盛、繁殖迅速。第二节细菌的生理二、细菌的生长繁殖（一）细菌生长繁殖的条件1.充足的营养物质包括：水、碳源、氮源、无机盐、生长因子等。水是一种最优良的溶剂。水分子具有偶极性质，从而使它成了许多物质的优良溶剂。它不仅是细胞外的营养物质运送进细胞内以及细胞内的代谢产物运送到细胞外的媒介，而且是细胞内几乎所有生物化学反应的媒介。第二节细菌的生理凡能提供微生物营养所需的碳元素（碳架）的营养源，称为碳源。凡能提供微生物生长繁殖所需氮元素的营养源，称为氮源。无机盐主要可为微生物提供除碳、氮源以外的各种重要元素。生长因子是一类对微生物正常代谢必不可少且不能用简单的碳源或氮源自行合成的有机物。维生素、碱基、氨基酸。根据营养要求分类：苛养菌、非苛养菌二、细菌的生长繁殖（一）细菌生长繁殖的条件1.充足的营养物质包括：水、碳源、氮源、无机盐、生长因子等。根据营养要求分类：苛养菌、非苛养菌2.适宜的酸碱度多为pH7.2～7.6。3.合适的温度多数病原菌为35℃～37℃。4.必要的气体环境主要是O2和CO2。第二节细菌的生理按细菌对O2的需要与否，将细菌分为：第二节细菌的生理•需在有氧环境中生长繁殖专性需氧菌•需在无氧环境中生长专性厌氧菌•在有氧、无氧环境中均可生长（病原菌多属此类）兼性厌氧菌•宜在5%左右的低氧环境中生长微需氧菌（二）细菌生长繁殖的规律♦细菌的繁殖方式：无性二分裂。♦细菌的繁殖速度：大多数细菌20～30分钟即可分裂一次。第二节细菌的生理（二）细菌生长繁殖的规律▲细菌群体生长繁殖的规律：生长曲线第二节细菌的生理第二节细菌的生理①~②迟缓期：细菌代谢活跃、几乎不繁殖。②~③对数期：细菌繁殖迅速、形态典型、对外界因素敏感。③~④稳定期：由于营养消耗、毒性产物积聚、pH下降等，细菌繁殖速度逐渐减慢；次级代谢产物开始产生。④~⑤衰退期：环境条件不断恶化、死亡加快；细菌变异、甚至自溶。迟缓期：适应阶段，细菌代谢活跃、不繁殖对数期：生长迅速、生物学特性典型、对抗菌药物敏感性强稳定期：繁殖数和死亡数平衡、易形成芽胞、形态发生变异衰亡期：死菌数超过活菌数、开始出现菌体自溶第二节细菌的生理三、细菌的新陈代谢能量代谢物质代谢分解代谢：大分子小分子+能量合成代谢：小分子大分子+能量第二节细菌的生理（一）能量代谢♦细菌获取能量的途径——生物氧化。♦细菌能量代谢的主要类型：•以分子氧作为最终受氢体。产能多。需氧呼吸•以有机物作为最终受氢体。产能少。发酵不同种类细菌的酶系不同，对底物的分解能力不一致，因而代谢产物也不同，如：第二节细菌的生理（二）分解代谢应用生化试验检测代谢产物，有助于鉴定、鉴别细菌。葡萄糖酸+气体酸第二节细菌的生理♦检测细菌糖分解产物的常用试验：糖发酵试验、甲基红试验、VP试验等。♦检测细菌蛋白质和氨基酸分解产物的常用试验：吲哚（靛基质）试验、硫化氢试验、苯丙氨酸脱氨酶试验等。♦其他检测细菌分解产物的常用试验：尿素分解试验、枸橼酸盐利用试验等。第二节细菌的生理（三）合成代谢医学上具有重要意义的代谢产物主要有：1．热原质2．毒素与侵袭性酶类3．色素4．抗生素5．细菌素6．维生素毒素热原质热原质色素侵袭性酶毒素与侵袭性酶类第二节细菌的生理可引起机体发热反应。耐高温，多用蒸馏等方法去除。有助于鉴别细菌与细菌致病性有关毒素抗生素热原质维生素侵袭性酶细菌素第二节细菌的生理某些微生物在代谢过程中产生的、