細菌的形態(tài)與結(jié)構(gòu)

1、醫(yī)學微生物學緒論微生物與微生物學微生物非細胞型微生物（acellular microbe）無細胞結(jié)構(gòu)，無產(chǎn)生能量的酶系統(tǒng)，由單一的核酸和蛋白質(zhì)衣殼組成，必須在活細胞內(nèi)增殖。病毒原核細胞型微生物(prokaryotic microbe)細胞核的分化程度低，只有DNA盤繞而成的擬核（nucleoid），無核仁和核膜；除核糖體外，無其他細胞器。細菌、衣原體、支原體、立克次體、螺旋體和放線菌真核細胞型微生物(eukaryotic microbe)細胞核的分化程度高，有核膜、核仁和染色體；包漿內(nèi)有多種細胞器，行有絲分裂。真菌、藻類細菌學細菌的基本性狀細菌（bacterium）：原核細胞型微生物。廣義細菌

2、、放線菌、支原體、衣原體、立克次體、螺旋體狹義專指數(shù)量最大，種類最多，具有典型代表性的細菌細菌的形態(tài)及理化性質(zhì)細菌的大小與形態(tài)球菌直徑：1um外觀呈球形或近似球形雙球菌、鏈球菌、葡萄球菌、四聯(lián)球菌、八疊球菌桿菌大：310um（炭疽胞桿菌）中：23um（大腸埃希菌）小：0.61.5um（布魯菌）螺旋菌長：23um細菌的結(jié)構(gòu)細菌的基本結(jié)構(gòu)細胞壁格蘭陽性菌肽聚糖聚糖骨架N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸交替間隔排列-1，4糖苷鍵聯(lián)合而成四肽側(cè)鏈組成和連接方式跟隨菌不同而異磷壁酸（大部分）由核糖醇或甘油殘基經(jīng)磷酸二酯鍵相互連接而成磷壁醛酸(少部分)格蘭陰性菌肽聚糖聚糖骨架、四肽側(cè)鏈、五肽交聯(lián)橋脂蛋白蛋白質(zhì)

3、部分與肽聚糖側(cè)鏈的二氨基庚二酸相連脂質(zhì)成分與外膜非共價結(jié)合外膜雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)小葉與生物膜相似，外小葉含有脂多糖，形成不對稱結(jié)構(gòu)外膜蛋白（outer membrane protein, OMP）：外膜內(nèi)鑲嵌的多種蛋白質(zhì)孔蛋白由三種亞基形成的穿膜蛋白，聯(lián)合起來形成直徑約為1nm的膜孔誘導性或去阻遏蛋白參與特殊物質(zhì)的擴散過程噬菌體、性菌毛或細胞素的受體脂多糖（格蘭陰性菌的內(nèi)毒素）向外膜伸出脂質(zhì)A一種磷脂糖，無種屬特異性核心多糖位于脂質(zhì)A的外層有中屬特異性特異性多糖脂多糖的最外層特異多糖的消失使細菌由光滑型轉(zhuǎn)為粗糙型功能維持細菌固有形態(tài)，并保護細菌抵抗低滲環(huán)境格蘭陽性菌的磷壁酸重要的表面抗原，與血清型分

4、類有關(guān)；穩(wěn)定和加強細胞壁格蘭陰性菌外膜屏障功能內(nèi)毒素（LPS）格蘭陰性菌的重要致病物質(zhì)，使機體發(fā)熱，白細胞增多，直至休克死亡；增強機體非特異性免疫，有抗腫瘤等有益作用細胞壁的缺陷性（L型）細菌的細胞壁的肽聚糖受到理化或生物因素的直接破壞或合成被抑制在普通環(huán)境中一般不能耐受菌體內(nèi)高滲透壓而漲裂死亡，但在高滲環(huán)境中，仍然可以存活。格蘭陰性菌細胞壁缺失后，原生質(zhì)僅被一層細胞膜包裹，稱為原生質(zhì)體格蘭陽性菌有外膜保護，稱為原生質(zhì)球誘發(fā)因素溶菌酶、葡萄球菌素、青霉素、膽汁、抗體、補體等某些L型具有一定的致病能力，通常引起慢性感染，如尿路感染、骨髓炎、心內(nèi)膜炎等細胞膜（cell membrane）功能1.

5、物質(zhì)選擇性滲透和轉(zhuǎn)運及廢物的排出2. 電子傳遞和氧化磷酸化、參與需氧菌的呼吸和能量代謝3. 細菌合成的蛋白質(zhì)和胞外水解酶的分泌4. 含有多種酶的載體，參與DNA、肽聚糖、鞭毛、莢膜等生物合成5. 含有多種受體和某些蛋白質(zhì)，參與細菌的趨化作用和感應(yīng)傳導系統(tǒng)蛋白質(zhì)青霉素結(jié)合蛋白（penicillin-blinding protein）參與細胞壁肽聚糖合成的酶類（轉(zhuǎn)肽酶或轉(zhuǎn)糖基酶），也是青霉素作用的主要靶位。青霉素能與細菌競爭合成肽聚糖合成過程中所需要的轉(zhuǎn)肽酶，抑制四肽側(cè)鏈與五肽交聯(lián)橋或DAP之間的連接，細菌形成脆弱的肽聚糖，在一般滲透壓環(huán)境中可導致細菌死亡。蛋白質(zhì)分泌系統(tǒng)（secretion sy

6、stem）細菌的合成蛋白，G+菌直接將其分泌到細胞外，G-菌則由蛋白質(zhì)分泌系統(tǒng)將其分泌到細胞外。G-菌有5型（）分泌系統(tǒng)，完成合成蛋白質(zhì)的分泌過程，由多種細胞膜蛋白、外膜蛋白和輔助蛋白組成。雙組份信號傳導系統(tǒng)感應(yīng)外界信號細胞質(zhì)（cytoplasm）核糖體（ribosome）合成蛋白質(zhì)的場所沉降系數(shù)為70s(50s+30s)有些抗生素如鏈霉素可以與細菌核糖體的30s亞基結(jié)合，紅霉素與細菌核糖體的50s亞基結(jié)合，均能干擾其蛋白質(zhì)的合成，從而殺死細菌，但這些藥物對人類的核糖體則無作用。質(zhì)粒（plasmid）染色體外的遺傳物質(zhì)閉合環(huán)狀的雙鏈DNA編碼的形狀有鞭毛、細菌素、毒素和耐藥性的產(chǎn)生，賦予細菌致

7、病性和耐藥性的特點中介體格蘭陽性菌有效地擴大了細胞的面積，相應(yīng)的增加了酶的含量和能量的產(chǎn)生，其功能類似于真核生物的線粒體胞質(zhì)顆粒細菌細胞質(zhì)中含有多種顆粒，大多為儲存的營養(yǎng)物質(zhì)。胞質(zhì)顆粒中有一種主要成分是RNA和多偏磷酸鹽（polymetaphosphate），其嗜堿性強，用亞甲藍染色是著色較深，呈紫色，稱為異染顆粒或迂回體。異染顆粒見于白喉棒狀桿菌，位于菌體兩端，故又稱為極體。核質(zhì)（nuclear material）單一密閉環(huán)狀DNA分子反復回旋卷曲盤繞組成松散網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)DNA、RNA、蛋白質(zhì)球形、棒形、啞鈴型細菌的特殊結(jié)構(gòu)莢膜化學組成大多數(shù)細菌的莢膜是多糖炭疽芽胞桿菌、鼠疫耶爾森菌等少數(shù)菌莢膜

8、為多肽有莢膜的細菌在固體培養(yǎng)基上形成粘液性（M）或光滑型（S）菌落，失去莢膜后變粗糙型（R）莢膜對一般堿性染料親和力低，不一著色，用墨汁作負染色，則莢膜顯現(xiàn)更為清楚功能1. 抗吞噬作用莢膜具有抵抗宿主吞噬細胞的吞噬和消化作用，因而莢膜是病原菌的重要毒力因子。2. 粘附作用莢膜多糖可是細菌與特異的宿主組織結(jié)合，也參與細菌生物膜的形成，是引起感染的重要因素。齲齒；醫(yī)院內(nèi)感染3. 抗有害物質(zhì)的損害作用莢膜處于菌細胞的最外層，有保護菌體避免和減少受溶酶菌、補體、抗菌抗體、抗菌藥物等有害物質(zhì)的損傷作用。鞭毛細菌的運動器官結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)小體、鉤狀體、絲狀體功能1. 在液體中自由游動細菌的運動有化學趨向性，常向營

9、養(yǎng)物質(zhì)處前進，逃離有害物質(zhì)。2. 與致病性有關(guān)3. 根據(jù)鞭毛的動力與鞭毛的抗原性，可用以鑒定細菌和進行細菌分類菌毛菌毛蛋白菌毛蛋白具有抗原性菌毛在普通光學顯微鏡下不易看到，必須用電子顯微鏡觀察分類普通菌毛細菌的粘附結(jié)構(gòu)，和細菌的致病性有關(guān)性菌毛僅見于少數(shù)格蘭陰性菌由F質(zhì)粒編碼，參與F質(zhì)粒的接合傳遞，是某些噬菌體吸附于菌細胞的受體。胞芽產(chǎn)生芽孢的細菌都是格蘭陽性菌形成和發(fā)芽細菌在不利條件下脫水濃縮而成，受遺傳因素的控制和環(huán)境因素的影響：一般只在動物體外才能形成；營養(yǎng)缺乏，尤其是C、N、P元素不足時。胞芽帶有完整的核質(zhì)、酶系統(tǒng)和合成菌體組分的結(jié)構(gòu)，能保證細菌的全部生命必需物質(zhì)一個細菌只形成一個胞芽

10、，一個胞芽發(fā)芽也只生成一個細菌功能細菌的胞芽對熱力、干燥、輻射、化學消毒劑等理化因素有強大的抵抗力。當進行消毒滅菌時，應(yīng)以胞芽是否被殺死作為判斷滅菌效果的指標。殺滅胞芽滅菌最可靠的方法是高壓蒸汽滅菌，一般方法不易將其殺死。細菌的理化性狀化學組成成分水、無機鹽、蛋白質(zhì)、糖類、脂質(zhì)、核酸元素C、H、O、N、P、S特有化學組成肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸、D型氨基酸、二氨基庚二酸、吡啶二羧酸等物理性狀光學性質(zhì)半透明體表面積細菌體積微小，相對表面積大，有利于同外界進行物質(zhì)交換帶電現(xiàn)象細菌固有成分的5080%都是蛋白質(zhì)，在生理條件下，溶液的PH比細菌的等電點高，氨基電離收到抑制，羧基電離，所以細菌帶負電荷。細

11、菌的帶電現(xiàn)象與細菌的染色反應(yīng)、凝集反應(yīng)、抑菌和殺菌作用都有密切的關(guān)系。半透性有利于吸收營養(yǎng)和排出代謝產(chǎn)物滲透壓格蘭陰性菌56個大氣壓格蘭陽性菌2025個大氣壓細菌的生長繁殖與代謝營養(yǎng)類型自養(yǎng)菌（autotroph）以簡單的無機物為原料或通過光合作用獲得能量碳源CO2、CO32-氮源NH3、NO2-、NO3-異氧菌(heterotroph)以多種有機物為原料，如蛋白質(zhì)、糖類等腐生菌以動植物尸體、腐敗物作為營養(yǎng)物寄生菌從宿主的有機物獲得營養(yǎng)營養(yǎng)物質(zhì)水營養(yǎng)物質(zhì)可溶營養(yǎng)吸收和代謝碳源糖類合成菌體成分，供給能量氮源氨基酸、蛋白胨合成菌體成分無機鹽常用元素磷、硫、鉀、鈉、鈣、鎂、鐵微量元素鈷、鋅、錳、銅、

12、鉬1. 構(gòu)成有機化合物，成為菌體的成分；2. 作為酶的組成部分，維持酶的活性；3. 參與能量的儲存和轉(zhuǎn)運；4. 調(diào)節(jié)菌體內(nèi)外滲透壓；5. 某些元素和細菌的生長繁殖和治病作用密切相關(guān)。生長因子維生素、某些氨基酸、嘌呤、嘧啶等補充細菌不能合成的某些有機營養(yǎng)成分、呼吸輔酶細菌攝取營養(yǎng)的機制主動擴散指營養(yǎng)物質(zhì)由高濃度向低濃度擴散，其驅(qū)動力是濃度梯度，不需要提供能量。簡單擴散不需要任何細菌組分幫助易化擴散(facilitated diffusion)由菌體的通道蛋白形成選擇性通道，對特殊營養(yǎng)物（如甘油）進行轉(zhuǎn)運主動轉(zhuǎn)運細菌吸收營養(yǎng)物質(zhì)的主要形式營養(yǎng)物質(zhì)由低濃度向高濃度一側(cè)轉(zhuǎn)運，并需要提供能量ABC轉(zhuǎn)運營

13、養(yǎng)物質(zhì)與特異性結(jié)合蛋白形成復合物后，引起后者構(gòu)型改變，繼而將營養(yǎng)物轉(zhuǎn)送給細胞膜上的ATP結(jié)合型載體，導致ATP水解，提供能量打開膜孔，使營養(yǎng)物質(zhì)進入細胞內(nèi)。格蘭陰性菌特異性結(jié)合蛋白位于周漿間隙格蘭陽性菌特異性結(jié)合蛋白位于細胞的外表面離子偶聯(lián)轉(zhuǎn)運能量利用膜內(nèi)外兩側(cè)質(zhì)子或離子濃度差產(chǎn)生的質(zhì)子動力或鈉動力載體電化學離子梯度透性酶氧化狀態(tài)與營養(yǎng)物結(jié)合，還原狀態(tài)其構(gòu)想發(fā)生改變，使營養(yǎng)物釋放進入胞質(zhì)內(nèi)在需氧菌極為常見集團轉(zhuǎn)運不涉及營養(yǎng)物的濃度梯度，而是利用能量將物質(zhì)轉(zhuǎn)運與代謝物相結(jié)合能量供體磷酸烯醇丙酮酸特異性轉(zhuǎn)運Fe細菌生長繁殖的條件營養(yǎng)物質(zhì)充足的營養(yǎng)物質(zhì)可為細菌的新陳代謝及生長繁殖提供必要的原料和充足

14、的能量酸堿度嗜酸性細菌pH可低至3.0嗜中性細菌6.08.0嗜堿性細菌PH可高達10.5溫度嗜冷菌1020嗜溫菌2040嗜熱菌2595氣體專性需氧菌結(jié)核分歧桿菌、霍亂弧菌微需氧菌空腸彎曲菌、幽門螺桿菌兼性厭氧菌大多數(shù)病原菌專性厭氧菌破傷風梭菌、脆弱類桿菌滲透壓細菌的生長繁殖細菌個體的生長繁殖分裂方式無性二分裂代時多數(shù)細菌2030min結(jié)核桿菌1820h細菌群體的生長繁殖橫坐標培養(yǎng)時間縱坐標培養(yǎng)物中活菌數(shù)的對數(shù)遲緩期(lag phase)對數(shù)期(logarithmic phase)穩(wěn)定期(stationary phase)衰亡期(decline phase)細菌的新陳代謝代謝旺盛，代謝類型多樣化

15、營養(yǎng)物質(zhì)胞外酶水解主動轉(zhuǎn)運、被動運輸胞質(zhì)內(nèi)丙酮酸分解代謝：能量合成代謝：碳水化合物、氨基酸、脂類、核酸能量代謝生物體能量代謝的基本生化反應(yīng)：生物氧化生物氧化的方式：加氧、脫氫、脫電子發(fā)酵以有機物為氫受體EMP途徑（糖酵解）Embden-Meyerhof-Parnas1分子葡萄糖2分子丙酮酸2分子ATP、2分子NADH+H+主要功能產(chǎn)能HMP途徑磷酸己糖途徑為生物合成提供前體和還原能呼吸需氧呼吸（38ATP）受氫體氧厭氧呼吸（2ATP）外源的無機氧化物產(chǎn)物代謝分解代謝產(chǎn)物和細菌熱原質(zhì)Pyrogen概念細菌合成的一種注入人體或動物體內(nèi)可以引起發(fā)熱的一種物質(zhì)，即脂多糖。大多由格蘭陰性菌產(chǎn)生。特性耐高溫，經(jīng)高壓蒸汽滅菌（121、20min）亦不被破壞，250高溫干烤才能破壞熱原質(zhì)意義熱原質(zhì)在人類生活環(huán)境中普遍存在。在制備和試用制備藥品中應(yīng)嚴格遵守無菌操作，防止格蘭陰性菌或熱原質(zhì)污染。毒素與侵襲性酶毒素外毒素(exotoxin)多數(shù)格蘭陽性菌和少數(shù)格蘭陰性菌在生長和繁殖的過程中釋放到菌體外的活性蛋白質(zhì)。內(nèi)毒素(endotoxin)格蘭陰性菌細胞壁的脂多糖，當