醫(yī)學(xué)微生物學(xué)-細(xì)菌的形態(tài)學(xué)

1、細(xì)菌的形態(tài)學(xué)病原生物學(xué)系 微生物（microorganisms或microbes） 存在于自然界的一大群個體微小、結(jié)構(gòu)簡單、肉眼直接看不到、必須借助于顯微鏡放大數(shù)百、數(shù)千倍甚至數(shù)萬倍才能觀察到的微小生物。緒 論微生物的種類與分布三型八大類： 1非細(xì)胞型微生物：無典型細(xì)胞結(jié)構(gòu)，無能量 產(chǎn)生酶系 統(tǒng)，只能在活細(xì)胞內(nèi)增殖；核酸類型為DNA或RNA （病毒 ） 2原核細(xì)胞型微生物：核呈環(huán)狀裸DNA團塊，無核膜、 核仁；細(xì)胞器不完善，只有核糖體；DNA 和 RNA 同 時存在（細(xì)菌、衣原體、支原體、立克次體、螺旋體、 放線菌） 3真核細(xì)胞型微生物：細(xì)胞核分化程度高，有核膜和核 仁；細(xì)胞器完整（真菌）微生

2、物與人類的關(guān)系從宏觀上看 自然界中物質(zhì)循環(huán)依賴微生物的存在來運行，如果沒有微生物的合成與分解代謝作用，物質(zhì)循環(huán)則不能進(jìn)行，人類將無法生存。 農(nóng)業(yè)方面 醫(yī)藥工業(yè)方面 工業(yè)生產(chǎn)方面 環(huán)境治理方面 遺傳工程方面的應(yīng)用從微觀上看棲息在人體內(nèi)的微生物與宿主之間構(gòu)成微生態(tài)關(guān)系 絕大多數(shù)微生物對人和動、植物是有益的，而且有些是必需的。正常情況下，寄生在人類和動物中微生物是無害的。 少數(shù)微生物能引起人類和動、植物的病害，稱為病原微生物。 有些微生物在正常情況下不致病，只在特定情況下導(dǎo)致疾病，稱為機會致病菌。醫(yī)學(xué)微生物學(xué)（medical microbiology） 研究與醫(yī)學(xué)有關(guān)的病原微生物的生物學(xué)特性、致病機

3、制、機體的抗感染免疫、特異性檢測方法以及相關(guān)感染性疾病的防治措施等，以控制和消滅感染性疾病，保障和提高人類健康水平。 1996年，WHO公布全球當(dāng)年死亡總?cè)藬?shù)為5200萬，其中： 感染性疾病 1730萬 結(jié)核?。?00萬 艾滋?。?50萬 乙型肝炎：120萬 心血管疾病 720萬 癌癥 630萬 感染性疾病位于威脅人類健康的三大殺手之首！ 2003年，SARS 2010年， H1N1流感 席卷全球 2013年，H7N9流感 禽流感、SARS、瘋牛病、結(jié)核病等令人擔(dān)憂！我們處在微生物包圍之中！1676年，荷蘭人列文虎克(Antony Leewenhoek 1632-1723) 發(fā)明了顯微鏡。第一

4、個發(fā)現(xiàn)微生物，揭開了人類與傳染病戰(zhàn)斗的序幕。因為這個偉大的發(fā)現(xiàn)，他當(dāng)上了英國皇家學(xué)會的會員。 1860年，巴斯德 (Louis Pasteur 1822-1895)率先提出傳染病的病因?qū)W說，即“傳染病是由微生物引起的”。法巴斯德( Louis Pasteur 1822-1895 ) 生物學(xué)家、化學(xué)家、微生物學(xué)之父 巴斯德對人類的貢獻(xiàn)徹底否定了生命“自然發(fā)生”的學(xué)說解決了當(dāng)時生產(chǎn)中提出的許多難題，證實發(fā)酵由微生物引起建立了一套獨特的研究方法,尋找各種傳染病病原菌,開創(chuàng)了尋找病原微生物的黃金時期把研究從形態(tài)描述推進(jìn)到生理學(xué)研究水平奠定了微生物學(xué)的理論，微生物學(xué)以獨立的學(xué)科形式開始形成創(chuàng)造了一些微生

5、物學(xué)實驗方法：巴氏消毒法1876年， 德科赫 (Robert Koch 1843-1910)建立了細(xì)菌純培養(yǎng)技術(shù)和染色技術(shù)，第一個分離到病原菌-炭疽芽胞桿菌。發(fā)現(xiàn)傳染病由不同的病原菌引起?！安≡鷤魅静　?905年獲得了諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎 科赫對人類的貢獻(xiàn)發(fā)明了固體培養(yǎng)基用于純化微生物實驗動物感染創(chuàng)造了細(xì)菌染色方法發(fā)現(xiàn)了許多病原菌，發(fā)現(xiàn)傳染病由不同的病原菌引起，為研究藥物和尋找治療方法提供依據(jù)證實炭疽病因炭疽桿菌，發(fā)現(xiàn)結(jié)核結(jié)核桿菌提出了判斷特定疾病病原菌的 “科赫原則” 從同一特定疾病的宿主中常能發(fā)現(xiàn)同一種病原體；科赫定理（科赫原則）： 能從患病宿主中分離出相同的病原體，并獲得純培養(yǎng)物； 將

6、純培養(yǎng)物接種到易感動物，必然出現(xiàn)相同的疾?。?從人工感染的實驗動物中，必定能重新分離獲得該病原體的純培養(yǎng)物。 巴斯德提出了“傳染病的病因?qū)W說”，科赫建立了病原菌的診斷方法，兩人成為微生物學(xué)的奠基人。之后，科赫因分離培養(yǎng)出結(jié)核桿菌，開創(chuàng)了結(jié)核病研究的新紀(jì)元而獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)生理學(xué)獎。英Joseph Lister無菌操作奠基人外科消毒術(shù)(石炭酸噴）（1865）中國許多疾病是由微生物引起的：11世紀(jì)肺癆我國17世紀(jì)初，吳有性醫(yī)生在瘟疫論中認(rèn)為傳染病是“乃天地間別有一種異氣所感”，并且指出“氣即是物，物即是氣”，肯定地預(yù)見有某種實體是傳染病的病原體我國18世紀(jì)，描述鼠疫。余賀（1903-1988）醫(yī)學(xué)微

7、生物學(xué)家醫(yī)學(xué)教育家湯飛凡(1897-1958) 醫(yī)學(xué)微生物學(xué)家 謝少文（1903-1995）醫(yī)學(xué)微生物學(xué)家不斷發(fā)現(xiàn)新的病原微生物自1973年以來，新發(fā)現(xiàn)的病原微生物已有30多種。例如：軍團菌、幽門螺桿菌、霍亂弧菌O139血清群、空腸彎曲菌、大腸埃希菌O157:H7血清型、肺炎衣原體、伯氏疏螺旋體、人類皰疹病毒6、7、8型、人類免疫缺陷病毒、丙、丁、戊、己、庚型肝炎病毒、漢坦病毒、輪狀病毒、西尼羅病毒、尼帕病毒、SARS冠狀病毒、甲型H1N1流感病毒等。亞病毒（1967）；朊粒（1982）微生物基因組研究取得重要進(jìn)展1990年，人巨細(xì)胞病毒全基因組測序完成；1995年，流感嗜血桿菌全基因組DNA

8、測序完成；目前已有150多種細(xì)菌完成測序；已發(fā)現(xiàn)的病毒基本上都完成了基因測序病原微生物基因組序列測定的重大意義：更好地了解致病機制及其與宿主的相互關(guān)系，發(fā)現(xiàn)更敏感、特異的致病分子標(biāo)記供診斷、分型，為臨床篩選有效藥物和疫苗開發(fā)提供基礎(chǔ)。微生物學(xué)研究和診斷技術(shù)不斷進(jìn)步傳統(tǒng)的細(xì)菌鑒定和分類以細(xì)菌表型為主，現(xiàn)在側(cè)重于采用分子生物學(xué)方法來分析細(xì)菌遺傳學(xué)特征，包括DNA的G+C mol%測定、DNA雜交、16S rRNA序列分析、氨基酸序列分析、質(zhì)粒指紋圖分析、PCR、限制性片段長度多態(tài)性分析等。臨床微生物學(xué)檢驗中，傳統(tǒng)的細(xì)菌生化反應(yīng)鑒別方法已逐步被自動化檢測儀器或試劑盒所取代；免疫熒光技術(shù)、酶聯(lián)免疫技術(shù)

9、、PCR技術(shù)等免疫學(xué)和分子生物學(xué)技術(shù)已被廣泛應(yīng)用。疫苗研制不斷取得新突破隨著人們對病原微生物基因和蛋白的結(jié)構(gòu)與功能的認(rèn)識不斷深入，以及微生物學(xué)、免疫學(xué)、分子生物學(xué)等理論和實驗技術(shù)的不斷發(fā)展，新型疫苗的研制開發(fā)工作進(jìn)展很快。一些新的或改進(jìn)的病原微生物疫苗研制成功；疫苗的類型從最初的滅活疫苗，經(jīng)歷了減毒活疫苗、亞單位疫苗、基因工程疫苗以及核酸疫苗（DNA疫苗）等發(fā)展階段；多聯(lián)疫苗、黏膜疫苗、緩釋疫苗等新型疫苗以及新的疫苗佐劑不斷被開發(fā)出來。啟示、問題及展望回顧發(fā)展歷史，可以得到以下啟示1）人類在認(rèn)識自然和與自然共處中遇到的問題是學(xué)科發(fā)展的源泉和動力。2）在解決實際問題過程中會引發(fā)一些涉及基礎(chǔ)理論的

10、問題，通過研究創(chuàng)立新的基礎(chǔ)理論是學(xué)科飛躍發(fā)展的基石。3）技術(shù)方法的改革與創(chuàng)新是推動學(xué)科發(fā)展的一個重要方面，科學(xué)和技術(shù)的密切相關(guān)性決定了兩者均不可偏廢。4）科技工作者的獻(xiàn)身精神、敏銳觀察力、持之以恒的工作態(tài)度以及主動加強與相關(guān)學(xué)科的聯(lián)系與合作是取得成功的關(guān)鍵。要有清醒認(rèn)識由病原微生物引起的感染疾病特別是多種傳染病仍是對人類健康與生命威脅最大、最重要的一類疾病。 傳染病的發(fā)病率和病死率在所有疾病中仍居首位。 新現(xiàn)和再現(xiàn)的傳染病不斷發(fā)生。 迄今仍有一些感染性疾病的病原體未發(fā)現(xiàn)或未明確。 某些病原微生物的致病和免疫機制還未闡明。 細(xì)菌耐藥的問題日益嚴(yán)重。 某些微生物快速變異給疫苗設(shè)計和治療造成很大障礙

11、。展望（需繼續(xù)進(jìn)一步加強的研究領(lǐng)域） 1）新現(xiàn)和再現(xiàn)病原微生物的研究2）病原微生物致病機制的研究3）建立規(guī)范化的微生物學(xué)診斷方法和技術(shù)4）抗感染免疫的基礎(chǔ)理論及其應(yīng)用的研究，研制新疫苗、有效地預(yù)防傳染病的發(fā)生5）抗感染藥物的研制與開發(fā)最終達(dá)到控制和消滅感染性疾病第一篇 細(xì)菌學(xué)總論 第一章 細(xì)菌形態(tài)學(xué) 第一節(jié) 細(xì)菌的大小與形態(tài)1.大小：個體微小，通常以微米 (m)為 測量單位2.基本形態(tài)：三種：球狀、桿狀、螺旋狀， 分別稱為球菌、桿菌和螺形菌3.染色性：革蘭陽性菌、革蘭陰性菌 球菌 (coccus）葡萄球菌 雙球菌 鏈球菌 雙球菌 鏈球菌 葡萄球菌桿菌（bacillus） 螺形菌（spiral

12、bacterium）弧菌螺菌螺桿菌 第二節(jié) 細(xì)菌的結(jié)構(gòu) 基本結(jié)構(gòu)：細(xì)胞壁 細(xì)胞膜 細(xì)胞質(zhì) 核質(zhì) 特殊結(jié)構(gòu)：莢膜 鞭毛 菌毛 芽胞(一）細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu): 細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、核質(zhì) 1、 細(xì)胞壁 定義：包繞在細(xì)胞膜外的一層堅韌結(jié)構(gòu)，成分 因不同細(xì)菌而異。 肽聚糖（Peptidoglycan），又稱粘肽。 多糖骨架（聚糖支架）：各種細(xì)菌均相同。 N-乙酰胞壁酸、N-乙酰葡糖氨 四肽側(cè)鏈：與N-乙酰胞壁酸相連 五肽交聯(lián)橋：鏈接兩個相鄰四肽側(cè)鏈，G-沒有磷壁酸（techoic acid） 革蘭陽性菌特有成分 壁磷壁酸（wall teichoic acid） 膜磷壁酸(membrane teichoi

13、c acid, 黏附素) 作用： (1)調(diào)節(jié)離子通過粘肽層，有保存和輸送鎂離子的作用； (2)為 的特異性受體； (3)與細(xì)菌的致病性有關(guān)； (4)具有抗原性可用于細(xì)菌的分型蛋白質(zhì):表面特殊蛋白質(zhì)(如A族鏈球菌M蛋白；金葡菌A蛋白) 外膜 G-細(xì)菌在肽聚糖層外面還有三層結(jié)構(gòu) 脂蛋白：由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)構(gòu)成外膜 脂質(zhì)雙層 類脂A 內(nèi)毒素的毒性部分,無特異性 脂多糖 核心多糖 有屬或組的特異性 寡糖重復(fù)單位 由3-5個單糖組成， 有種或型的特異性 脂質(zhì)雙層 是G-菌細(xì)胞壁的主要結(jié)構(gòu)，占細(xì)胞壁干重的80%，結(jié)構(gòu)類似細(xì)胞膜，為液態(tài)的脂質(zhì)雙層，又稱外膜 脂多糖 (lipopolysaccharide,LPS

14、): 即菌的內(nèi)毒素（endotoxin）功能： (1)的主要致病物質(zhì)； (2)所帶的負(fù)電荷可吸附鈣、鎂離子 以提高其濃度； (3)具有抗原性； (4)是噬菌體吸附的受體； (5)選擇性屏障功能。革蘭陽性菌及革蘭陰性菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)及意義的比較 細(xì)胞壁 結(jié)構(gòu) 革蘭陽性菌 革蘭陰性菌細(xì)胞壁強度 較堅硬 較疏松肽聚糖層數(shù) 可達(dá)50層 12層肽聚糖含量 5080% 520%磷壁酸 有 無外膜 無 有五肽交聯(lián)橋 有（三維結(jié)構(gòu)） 無（二維結(jié)構(gòu)）革蘭染色 陽性（紫色） 陰性（紅色）青霉素和溶菌酶 敏感 不敏感 細(xì)胞壁主要功能 1、維持細(xì)菌固有形態(tài) 2、保護(hù)細(xì)菌抵抗低滲環(huán)境 3、完成菌體內(nèi)外物質(zhì)交換 4、決定菌體

15、的抗原性 5、某些成分與致病性有關(guān) 6、抗生素作用 細(xì)菌細(xì)胞壁缺陷型（細(xì)菌L型） (1) 形態(tài)：多形態(tài)性(2) 培養(yǎng)：須在高滲低瓊脂含血清的培養(yǎng) 基中生長，多呈油煎蛋狀菌落(3) 原生質(zhì)體：G+、原球體：G-(4) 對作用于細(xì)胞壁的抗生素?zé)o效(5) 常規(guī)細(xì)菌培養(yǎng)陰性(6) 細(xì)菌L型仍有一定的致病能力 2、細(xì)胞膜(cell membrane) 細(xì)胞壁與細(xì)胞質(zhì)之間 半滲透性的生物膜 脂類雙層，鑲有蛋白質(zhì) 功能：滲透和運輸、生物合成（肽聚糖、磷壁酸、脂多糖等）、呼吸作用、參與細(xì)菌分裂。另外，細(xì)胞膜是鞭毛基體的著生部位和鞭毛旋轉(zhuǎn)的供能部位。中介體 (mesosome)： 細(xì)胞膜向細(xì)胞漿內(nèi)凹陷，折疊形成

16、的囊狀物。 G+多見，其功能類似真核細(xì)胞線粒體，故有擬線粒體之稱。 參與細(xì)菌的分裂（細(xì)菌分裂時一分為二） 加強了細(xì)胞呼吸（擴大了細(xì)胞膜的表面積） 白喉棒狀桿菌中介體 透射電鏡圖130 000 3、細(xì)胞質(zhì) 是細(xì)菌進(jìn)行新陳代謝的主要場所。含有以下顆粒： 核糖體(ribosome)：合成蛋白質(zhì)的 場所 核蛋白體：由50S和30S兩個亞基組成。紅霉素殺菌機理：與50S亞基結(jié)合，干擾細(xì)菌蛋白質(zhì)的合成。 胞漿顆粒(cytoplasmic granules):儲藏營養(yǎng)。異染顆粒：染成與細(xì)菌其他部分不同的顏色，如：白喉棒狀桿菌-鑒別 質(zhì)粒(plasmid)：染色體外的遺傳物質(zhì)、雙股環(huán)狀DNA、攜帶某些遺傳信息

17、，控制某些遺傳性狀 R質(zhì)粒（resistance plasmid): 耐藥性質(zhì)粒 F質(zhì)粒（fertility plasmid)： 致育性質(zhì)粒 Vi質(zhì)粒 (virulence plasmid): 毒力質(zhì)粒4、核質(zhì)(nuclear material) 是細(xì)菌的遺傳物質(zhì)，亦稱細(xì)菌染色體 大多數(shù)細(xì)菌為單一的閉合環(huán)狀雙股DNA分子，少有細(xì)菌為線性或有多個DNA分子控制各種遺傳性狀 （二）細(xì)菌的特殊結(jié)構(gòu) 莢膜、芽胞、鞭毛、菌毛 1.莢膜(capsule)：定義：某些細(xì)菌胞壁外圍繞一層較厚的粘液性物 質(zhì)，稱為莢膜。形成條件：動物體內(nèi)、營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基內(nèi)化學(xué)成分：多糖分類：莢膜、微莢膜、粘液層(糖被)功能：鑒

18、別細(xì)菌、分型依據(jù)（因有抗原性） 致病性有關(guān)（抵抗吞噬、消化等） 2. 鞭毛（flagellum） 定義：為附著在某些菌體上的細(xì)長而 呈波狀彎曲的絲狀物 種類：單毛菌：如霍亂弧菌 雙毛菌：如空腸彎曲菌 叢毛菌：如銅綠假單胞菌 周毛菌：如傷寒沙門菌 化學(xué)成分：蛋白質(zhì) 性質(zhì)：是運動器官 電鏡下：基礎(chǔ)小體 鉤狀體 絲狀體 鞭毛的功能： 鑒別細(xì)菌：鞭毛（動力）的有無、數(shù)目、位置、排列、抗原性 與致病性有關(guān)：粘附性 3.菌毛(fimbria or pili)定義：某些細(xì)菌表面遍布著比鞭毛纖細(xì)、短而直的絲狀物。只有在電鏡下才能觀察?；瘜W(xué)成分：主要是蛋白質(zhì)菌毛的種類與作用：普通菌毛：數(shù)量多，粘附于受體上-致病性性菌毛：少，雄性菌（F+)，雌性菌（F-)-接合；噬菌體吸附受體4.芽胞(endospore or spore)：定義:細(xì)菌在一定環(huán)境條件下，胞漿脫水濃縮，在菌體內(nèi)形成的多層膜狀結(jié)構(gòu)的圓形或卵圓形小體。形成條件：缺乏營養(yǎng)物質(zhì)，有害代謝產(chǎn)物堆積性質(zhì)：是休眠狀態(tài)，不是繁殖方式芽胞的形狀、大小和位置芽胞的功能: 鑒別細(xì)菌：大小、形狀、菌體內(nèi)的位置 對細(xì)菌起保護(hù)作用：多層膜包繞，通透性降低 作為滅菌是否徹底的指標(biāo)：抵抗力強 （三）細(xì)菌形態(tài)與結(jié)構(gòu)檢查法 1.顯微鏡放大法 光學(xué)顯微鏡 電子顯微鏡 暗視野顯微鏡等