微生物

细菌的形态与结构教学目的和要求：1.掌握：细菌细胞壁的主要组成、功能；革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌细胞壁的不同点及意义；中介体、质粒的概念及其作用；核蛋白体的组成及意义；异染颗粒的意义；L-型细菌的概念及其意义；细菌的特殊结构及意义；革兰氏染色的步骤、结果及医学意义。思考题：1．细菌的测量单位是什么？细菌有哪些基本形态？2．细菌有那些特殊结构？研究细胞特殊结构有什么意义？3．细菌L型的生物学特点和临床意义有哪些？4．微生物有多少？如何分类？（按结构和组成）5．G+菌和G-菌细胞壁结构在致病性、检测和治疗上有何差别？第1章细菌的形态与结构（MorphologyandStructureofBacterium）广义细菌：包括细菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体和放线菌等；狭义：细菌（数量最大，种类繁多，致病种类多）。一、细菌的大小与形态（8min）（一）大小1.体积微小，以微米作为测量单位2.无色半透明3.革兰染色法：G+菌（紫兰色）、G-菌（红色）（二）形态按其外形可分为1.球菌（coccus）球形或近似球形，直径0.8~1.2μm。如双球菌、链球菌、四联球菌和八叠球菌、葡萄球菌。2.杆菌（bacillus）杆状，各种杆菌大小、长短与粗细差异较大。如炭疽芽胞杆菌、大肠埃希菌、布鲁斯菌等3.螺形菌（spiralabacterium）菌体弯曲1）弧菌（vibrio）只有一个弯曲2）螺菌三（pirillum）有数个弯曲较僵硬，如鼠咬热螺菌3）也有菌体弯曲呈弧形或螺旋形，称为螺杆菌。细菌的形态可受各种理化因素的影响，只有在生长条件适宜时其形态才较为典型。二、细菌的基本结构（30min）（一）细胞壁（cellwall）细菌细胞的最外层结构，坚韧而有弹性。一般光镜下不易看到。1.主要功能1)维持细菌固有的外形，保护细菌抗低渗环境。2)和细胞膜一起参与细胞内外物质的交换。3)带有多种抗原决定簇，决定菌体的抗原性。2.组成：主要成分是肽聚糖1)肽聚糖（peptidoglycan）（又称粘肽-mucopetide）G+菌和G－菌的共有组分组成：聚糖骨架、四肽侧链和五肽交联桥――G+菌聚糖骨架和四肽侧链――G－菌①聚糖骨架：各种细菌均相同，N-乙酰胞壁酸和N-乙酰葡萄糖胺交替间隔排列。②四肽侧链：组成及连接方式因菌种而异，N-乙酰胞壁酸上连接四肽侧链。③五肽桥：五个甘氨酸组成G+菌有：四肽侧链间由五肽交联桥相连成三维空间结构；G-菌：无多数四肽侧链呈游离状态部分成二维平面结构。凡能破坏肽聚糖结构或抑制其合成的物质，均能损伤细胞壁而使细菌变形或裂解。溶菌酶――切断N-乙酰胞壁酸和N-乙酰葡萄糖胺的连接青霉素――干扰甘氨酸交联桥与四肽侧链上的D-丙氨酸之间的连接2)磷壁酸（teichoicacid）：G+菌细胞壁的特殊组分①组成：核糖醇和甘油残基连接而成，穿插于肽聚糖层中②分类：壁磷壁酸――其长链的一端与肽聚糖上的胞壁酸连膜磷壁酸（脂磷壁酸）――结合在细胞膜上③作用：调节离子通过粘肽层中起作用；与某些细菌的酶活性有关；与细菌的致病性和抗原性有关3)外膜(outermembrane)：G-菌细胞壁的特殊组分①脂蛋白(lipoprotein)：肽聚糖层与脂质双层之间。②脂质双层：结构类似细胞膜（有通透屏障作用），中间镶嵌有一些特殊的蛋白质（外膜蛋白）。③脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)：G-菌的内毒素。ⅰ脂类A（lipidA）：内毒素的毒性部分和主要成分，与细菌的致病性有关。无种属特异性ⅱ核心多糖（corepolysaccharide）：位于脂质A的外层。具有属特异性。ⅲ寡糖重复单位（oligosacchariderepeatunit）：位于脂多糖的最外层，G-菌的菌体抗原（O抗原）。不同种G-菌的特异性寡糖的单糖种类、位置、排列顺序和空间构型不同，决定了细菌种或型的特异性。4)细菌的L型（L-formbacteria）细菌细胞壁缺陷型概念：在高渗环境下仍可存活的细胞壁受损的细菌，即为细菌的L型。特点：①多形性，大小不一，绝大多数细菌的L型染色呈G-性。②在高渗、低琼脂含血清的培养基中能缓慢生长，形成“油煎蛋”样细小菌落。有的成颗粒状或丝状菌落。③某些细菌的L型仍有致病能力，在临床上可引起慢性感染。对于症状明显而标本常规培养为阴性时要考虑作L型检验。④G+菌的L型又称原生质体，G-菌的L型又称原生质球。（二）细胞膜（cellmembrane）又称胞质膜（cytoplasmicmembrane）：位于细胞壁的内侧，紧密包绕在细胞质的外面。是一层半透性薄膜。结构与功能与真核细胞的细胞膜基本相同，只是不含有胆固醇。1.主要功能：渗透与运输作用；细胞呼吸作用；生物合成作用，参与细菌分裂。2.中介体(mesosome)细菌细胞膜向细胞质内陷，并折叠形成囊状物。多见于G+菌，常位于菌体侧面或靠近中部。在细菌分裂时，起着类似真核细胞有丝分裂时纺锤丝的作用。中介体扩大了细胞膜的表面积，相应地增加了呼吸酶的含量，可为细菌提供大量能量。功能类似真核细胞的线粒体，故有拟线粒体之称。（三）细胞质（cytoplasm）又称细胞浆，为细胞膜内侧的胶状物质，是细菌新陈代谢的重要场所。基本成分为水、无机盐、核酸、蛋白质和脂类。1.核糖体（ribosome）：沉降系数为70S，由50S和30S两个亚基组成。细菌蛋白质合成的场所。链霉素结合核糖体30S小亚基；红霉素结合核糖体50S大亚基干扰蛋白质的合成，从而杀死细菌。2.质粒(plasmid)：染色体外的遗传物质，为双股闭合环状DNA；可携带遗传信息，控制细菌某些遗传性状；能独立自行复制；通过接合或转导等方式在细菌间传递。3.胞质颗粒（cytoplasmicgranules）：大多数为营养储藏物，包括多糖、脂类、多磷酸盐等。这些颗粒常随菌种、菌龄及环境而异。（四）核质（nuclearmaterial）（拟核-nucleoid）细菌的遗传物质。一条双股环状的DNA分子组成的，DNA分子反复回旋盘绕成超螺旋状。具有染色体的功能，控制细菌的各种遗传性状。二、细菌的特殊结构（30min）（一）荚膜(capsule)包绕在细胞壁外的一层较厚的粘液性物质(厚度200nm)。（厚度〈200nm为微荚膜）1.大多为多糖，少数为多肽或糖与蛋白复合物。2.用特殊染色法可将荚膜染成与菌体不同的颜色。3.荚膜一般在动物体内和营养丰富的培养基中才能形成。4.荚膜具有抗原性，可有助鉴别细菌及作为分型的依据。5.功能：增强细菌的致病性。具体表现为抗吞噬、抗有害物质的损伤、粘附作用。（二）鞭毛(flagellum)附着在菌体上的细长并呈波状弯曲的丝状物1.是细菌的运动器官（鞭毛蛋白是一种弹性纤维蛋白）。2.用特殊染色法染色。3.具有特殊的抗原性（H抗原）。4.鞭毛菌可分为4类：周毛菌、丛毛菌、双毛菌和单毛菌（三）菌毛(pilusorfimbria)菌体表面的比鞭毛更细、更短而直的丝状物1.电镜下可见。2.化学成分为蛋白质，称菌毛蛋白。菌毛蛋白有抗原性。3.分类：普通菌毛――数百根，细菌的粘附结构，与致病性有关；性菌毛――1～4根，比普通菌毛长而粗，中空呈管状。与细菌的接合传递有关（是由一种致育因子F质粒编码）。（四）芽胞(spore)某些细菌在一定的条件下，胞质脱水浓缩，在菌体内部形成一个圆形或卵圆形的小体。该小体具多层致密的膜结构。1.要用特殊染色法染色。2.芽胞形成受遗传因素的控制和环境因素的影响，形成条件因菌种而异。3.芽胞是细菌的休眠状态。能保存细菌全部生命活动的物质。4.芽胞的大小、形状和在菌体内的位置随菌种而异，对鉴别细菌有重要意义。5.芽胞对热、干燥、辐射及消毒剂有很强的抵抗力（通透性低、含水量少、吡啶二羧酸）6.高压蒸气灭菌是杀灭芽胞的最有效的方法。（临床上将杀死芽胞作为消毒灭菌效果的判定指标）四、细菌形态与结构检查（10min）（一）显微镜放大法1.普通光学显微镜2.电子显微镜（二）染色法革兰染色法：G+菌（紫兰色）、G-菌（红色）细菌的生理教学目的和要求：1.掌握：细菌生长繁殖的条件及方式；根据细菌对氧需要的分类及细菌厌氧生长的原理；细菌生化反应的概念及其在细菌鉴别上的意义；细菌合成代谢产物的种类及意义。思考题：1.试述细菌生长繁殖的条件。2.根据细菌对氧气的需求不同，可把细菌分为那几类？其中厌氧性细菌在有氧的环境中不能生长的原因是什么？3.试述细菌的生长曲线及其医学意义。4.什么是培养基？根据培养基使用的目的不同，可将培养基分为那几种？它们有何用途？5.什么是细菌的生化反应？常见的生化反应有哪些？它们分别是检测细菌对何种营养物质的代谢能力？第2章细菌的生理（PhysiologyofBacterium）概述一、细菌的理化性状（5min）（一）化学组成多种化学成分包括水、无机盐类、蛋白质、糖类、脂质和核酸等。水占细胞总重量的75%-90%。还有碳、氢、氮、氧和少数的无机离子。（二）细菌的物理性状1.光学特性：细菌为半透明体。2.表面积：细菌菌体微小，相对表面积大，有利于同外界进行物质交换。3.带电现象：细菌固体成分的50%~80%是蛋白质，蛋白质由兼性离子氨基酸组成。4.半透性：细菌的细胞壁和细胞膜都是半透性。允许水及部分小分子物质通过。5.渗透压：细菌内含有高浓度的营养物质和无机盐。G+菌：20~25个大气压；G-菌：5~6个大气压。二、细菌的营养与生长繁殖（15min）（一）细菌的营养类型根据细菌所利用的能源和碳源不同，将细菌分为两大营养类型1.自养菌：利用简单的无机物为原料,合成菌体成分。碳源---CO2；氮源---N2、NH3、NO2-化能自养菌---所需能量来自无机物的氧化。光能自养菌---通过光合作用获得能量。2.异养菌：利用多种有机物为原料，如蛋白质、糖类等，才能合成菌体成分并获得能量。腐生菌---以动植物尸体、腐败食物等作为营养物。寄生菌---寄生于活体内，从宿主的有机物中获得能量（二）细菌的营养物质细菌的种类繁多，生长繁殖时所需养分亦有差别，但一般均包括：水；碳源；氮源；无机盐；生长因子。（三）细菌摄取营养物质的机制被动扩散:营养物质从浓度高向浓度低的一侧扩散，其驱动力是浓度梯度，不需要提供能量。主动转运系统：营养物质从浓度低向浓度高的一侧运转，并需要提供能量。是细菌吸收营养物质的主要方式。（四）细菌生长的环境因素1.营养物质：营养物质充足，比例合适。2.氢离子浓度（pH）：pH7.2~7.63.温度：37℃。4.气体：不同的细菌对气体的需求有所差异。根据细菌代谢时队分子氧的需要与否可分为四类:（1）专性需氧菌：具有完善的呼吸系统，需要氧分子作为受氢体以完成需氧呼吸，仅能在有氧的环境下生存。如：结核杆菌。（2）微需氧菌：在低氧压（5%`6%）生长最好，氧浓度10%对其有抑制作用。如：幽门螺杆菌。（3）兼性厌氧菌：兼有需氧呼吸和无氧发酵两种功能，在有氧或无氧环境中都能生长，但以有氧时生长较好。如：葡萄球菌。（4）专性厌氧菌：缺乏完善的呼吸酶系统，只能在无氧环境中进行发酵。如：破伤风杆菌。专性厌氧菌厌氧生长的机制：1）缺乏氧化还原电势（Eh）高的呼吸酶---细胞色素和细胞色素氧化酶只能在120mV以下的Eh时生长。2）缺乏分解有毒氧基团的酶---超氧化物歧化酶(SOD)，触酶或过氧化物酶。（5）渗透压（五）细菌的生长繁殖1.细菌个体的生长繁殖：繁殖方式：二分裂繁殖，无性繁殖。繁殖速度：20~30min/代代时:细菌分裂、数量倍增所需要的时间。2.细菌群体的生长繁殖：根据细菌的生长曲线，细菌群体生长繁殖可分为四期：（1）迟缓期：细菌的适应阶段。该期菌体增大，代谢活跃，分裂迟缓，繁殖极少。（2）对数期：生长迅速，菌数急剧上升，细菌的形态、染色性、生理活性等都较典型。（3）稳定期：细菌繁殖速度减慢，死菌数逐渐增加。细菌的形态、染色性、生理性状有所改变。生成芽孢、外毒素、抗生素等代谢产物。（4）衰亡期：死菌数活菌数，细菌形态显著改变，生理代谢活动趋于停滞。三、细菌的新陈代谢与能量转换（10min）（一）细菌的