病原微生物形態(tài)和基本結(jié)構(gòu)

《感染性疾病》第一節(jié)病原微生物形態(tài)和基本結(jié)構(gòu)李明遠(yuǎn)教授華西基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與法醫(yī)學(xué)院微生物學(xué)教研室主要內(nèi)容一、病毒學(xué)1、病毒的大小與形態(tài)2、病毒結(jié)構(gòu)及化學(xué)組成3、病毒的增殖二、細(xì)菌學(xué)1、細(xì)菌的大小與形態(tài)2、細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)3、細(xì)菌的特殊結(jié)構(gòu)三、真菌學(xué)1、真菌的形態(tài)與結(jié)構(gòu)2、真菌的繁殖與培養(yǎng)

病毒（virus）為只含一種類型的核酸；嚴(yán)格細(xì)胞內(nèi)寄生；非細(xì)胞型微生物。病毒體積微小、能通過除菌濾器；無細(xì)胞結(jié)構(gòu)，以復(fù)制的方式增殖；耐冷不耐熱，對抗生素不敏感。

病毒學(xué)一、大?。翰《镜臏y量單位是nm，大小差別懸殊，20~300nm.EM下可見。多數(shù)病毒體<150nm。二、形態(tài)：病毒形態(tài)多樣，多呈球形或近似球形，少數(shù)為桿狀、絲狀或子彈狀。病毒的大小與形態(tài)病毒的大小與形態(tài)比較示意圖

（一）、病毒的結(jié)構(gòu)：

1、核酸：構(gòu)成病毒的核心。

2、衣殼（capsid）是核酸外圍的蛋白質(zhì)外殼。核酸+衣殼核衣殼（nucleocapsid）

衣殼是由一定數(shù)量的殼粒(capsomere)組成，每個殼粒又由一個或多個多肽分子組成。不同的病毒體，衣殼所含的殼粒數(shù)目不同，可作為鑒別及分類的依據(jù)之一。病毒的結(jié)構(gòu)及化學(xué)組成

衣殼的構(gòu)型有三種：螺旋對稱

20面立體對稱：12個頂，20個面，30個棱復(fù)合對稱20面立體對稱螺旋對稱復(fù)合對稱3、包膜（envelope）

圍繞在核衣殼外，含糖類、蛋白質(zhì)和脂類。包膜表面的突起稱包膜子粒(peplomere)或刺突。

包膜病毒：核衣殼+包膜

裸露病毒：核衣殼

包膜對干燥、熱、酸和脂溶劑（如乙醚敏感）功能：構(gòu)成表面抗原、與病毒入侵細(xì)胞和

感染性相關(guān)刺突結(jié)構(gòu)示意圖（流感病毒血凝素糖蛋白三聚體）HIV吸附的示意圖HIV入侵細(xì)胞的過程幾種主要致病性病毒的結(jié)構(gòu)

包膜核衣殼電鏡下的HIVHIV呈球形，直徑100～120nmgp120外膜糖蛋白gp41跨膜蛋白雙層脂質(zhì)膜p17基質(zhì)蛋白P24核心蛋白逆轉(zhuǎn)錄酶RNA血液中HBV顆粒電鏡圖HBV結(jié)構(gòu)模式圖HBV基因與HBsAg結(jié)構(gòu)圖

流感病毒電鏡照片流感病毒模式圖

甲型H1N1流感病毒模式圖

1、核酸

a.多樣性:DNA或RNA,線形和環(huán)形，構(gòu)成上有單鏈、雙鏈和分節(jié)段

b.有內(nèi)含子：（二）病毒的化學(xué)組成2、蛋白質(zhì):約占病毒體總重量的70%,少數(shù)為30%~40%,

構(gòu)成全部衣殼和包膜的主要成分。

病毒蛋白分類：結(jié)構(gòu)蛋白：構(gòu)成全部衣殼、包膜和基質(zhì)的蛋白質(zhì)。非結(jié)構(gòu)蛋白：酶類和特殊功能的蛋白。蛋白的功能:(1)保護病毒的核酸;（2)參與病毒感染細(xì)胞的過程;（3)具有抗原性;（4)構(gòu)成病毒體的酶類;（5)毒素樣作用。

病毒以復(fù)制的方式進行增殖，這種以病毒核酸分子為模板進行增殖的方式稱為自我復(fù)制（self-replication）。病毒的增殖一、復(fù)制周期（replicationcycle）：1、吸附(adsorption)*病毒體表面的蛋白質(zhì)與易感細(xì)胞表面受體的特異性結(jié)合。兩個階段：(1)靜電結(jié)合:非特異性的、可逆

(2)特異性結(jié)合:配體與受體的結(jié)合，特異性的、不可逆,37℃最佳。2、穿入

(Penetration)：穿入方式:病毒胞飲、包膜融合、直接穿入.流感病毒吸附和穿入宿主細(xì)胞過程示意圖3、脫殼（uncoating）不同病毒脫殼方式不一，多數(shù)病毒穿入時已在宿主細(xì)胞溶酶體酶的作用下脫去衣殼。脫殼需病毒特異性的脫殼酶參與。4、生物合成（biosynthesis）：此期又稱隱蔽期。（1）DNA病毒：動物病毒多為雙股DNA病毒，其在細(xì)胞核內(nèi)合成DNA，在細(xì)胞漿內(nèi)合成病毒蛋白質(zhì)。痘類病毒例外。

雙股DNA

依賴DNA的RNA酶（核內(nèi)）轉(zhuǎn)錄早期mRNA

漿內(nèi)翻譯早期蛋白(依賴DNA的DNA酶）復(fù)制大量子代DNA（半保留復(fù)制）轉(zhuǎn)錄晚期mRNA

轉(zhuǎn)譯晚期結(jié)構(gòu)蛋白圖HBV在肝細(xì)胞中的復(fù)制周期（2）RNA病毒：正單鏈：其RNA基因組作為模板復(fù)制子代病毒DNA，同時具有mRNA的功能。負(fù)單鏈：先形成復(fù)制中間型（雙股RNA），既可轉(zhuǎn)錄子代負(fù)股RNA，又可作為mRNA轉(zhuǎn)譯出病毒蛋白。

不同點：正單鏈的RNA多聚酶由本身RNA作為mRNA

轉(zhuǎn)譯所合成。

負(fù)單鏈的RNA多聚酶是病毒體內(nèi)所攜帶的。Stagesincellinvasionanddisruptionbytheinfluenzavirus

(3)逆轉(zhuǎn)錄病毒：

a.用病毒親代RNA為模板合成互補的DNA鏈，構(gòu)成RNA:DNA中間體。

b.RNA酶H水解中間體的RNA，入核。

c.以DNA鏈為模板合成互補的DNA鏈而成為雙鏈DNA。

d.整合入細(xì)胞的染色體DNA上。

e.隨宿主細(xì)胞分裂而存在于子代細(xì)胞中。在核內(nèi)轉(zhuǎn)錄病毒的mRNA和子代病毒的RNA。5、組裝、成熟、釋放：子代病毒核酸與蛋白質(zhì)的裝配部位不一，

DNA病毒（除痘類）在核內(nèi)組裝，而RNA

病毒與痘類病毒在胞漿內(nèi)組裝。組裝后無包膜病毒已成熟，有包膜病毒在以時包上核膜或漿膜而成為成熟的病毒體。釋放方式：*出芽方式釋放*細(xì)胞破裂

二、病毒的異常增殖：1、缺陷病毒（defectiveviruse）

病毒基因不完整或發(fā)生改變，不能復(fù)制出完整且有感染性的病毒顆粒。2、頓挫感染（abortiveinfection）

宿主細(xì)胞為非容納性細(xì)胞，病毒不能合成自身的成分，或者雖合成部分或全部的自身的成分，但不能組裝和釋放出有感染性的病毒顆粒。朊粒又稱傳染性蛋白粒子，不含核酸，其結(jié)構(gòu)

僅由一種朊粒蛋白（prionprotein,PrP）構(gòu)成。

PrP由正常宿主基因編碼，但構(gòu)象發(fā)生了異常變化。StructureofPrPCandPrPSCPrPC與PrPSc的主要區(qū)別有致病性與傳染性無致病性感染動物正常及感染動物感染動物存在部位抗性不可溶敏感可溶對蛋白酶K的抗性在非變性去污劑中4個β-折疊占43％，2個ɑ-螺旋占3％4個ɑ-螺旋占42％，β-折疊僅占3％分子構(gòu)型

PrPC

PrPSC人和動物的Prion病

人類Prion病

動物Prion病

庫魯?。╧urudisease）克－雅?。╟reutzfeld-Jakobdisease,CJD）格斯特曼-斯召斯列綜合征（Grestmann-Strausslersyndrome,GSS）致死性家族失眠征（fatalfamilialinsomnia,FFI）克－雅病變種（variantCJD,v-CJD）羊瘙癢?。╯crapieofsheepandgoat）水貂傳染性腦病(transmissibleminkencephalopathy,TME)鹿慢性消瘦癥（chronicwastingdiseaseofdeer，CWD）牛海綿狀腦病(bovinespongiformencephalopathy,BSE)貓海綿狀腦?。╢elinespongiformencephalopathy,FSE）細(xì)菌學(xué)細(xì)菌（bacterium）：是一種有細(xì)胞壁、單細(xì)胞的原核細(xì)胞型微生物。

廣義細(xì)菌：

包括細(xì)菌、放線菌、支原體、衣原體、立克次體、螺旋體

狹義細(xì)菌：

專指其中數(shù)量最大、種類最多、具有典型代表性的細(xì)菌

測量單位微米（μm）三種基本形態(tài)：球菌；桿菌；螺形菌細(xì)菌的大小與形態(tài)球菌（coccus）葡萄球菌

雙球菌

鏈球菌

桿菌（bacillus）桿菌形態(tài)多數(shù)呈直桿狀多種形態(tài)的桿菌棒狀桿菌雙歧桿菌分枝桿菌螺形菌（spiralbacterium）弧菌螺菌螺桿菌1.肽聚糖

peptidoglycan革蘭陽性菌肽聚糖

聚糖骨架四肽側(cè)鏈五肽交聯(lián)橋細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)（一）細(xì)胞壁Asegmentofthepeptidoglycan革蘭陰性菌肽聚糖結(jié)構(gòu)

骨架四肽側(cè)鏈Asegmentofthepeptidoglycan2.Ｇ＋菌特有成分磷壁酸，占菌體干重的50％

壁磷壁酸

膜磷壁酸3.Ｇ-菌特有成分外膜：脂多糖；脂質(zhì)雙層；脂蛋白（1）脂多糖(LPS)LPS是Ｇ－菌的內(nèi)毒素組成：

脂質(zhì)A：毒性部分

核心多糖：屬特異性

特異多糖：菌體O抗原（2）脂質(zhì)雙層：

類似于細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，雙層內(nèi)鑲嵌著多種蛋白質(zhì)稱為外膜蛋白。

（3）脂蛋白：

位于肽聚糖和脂質(zhì)雙層之間，穩(wěn)定外膜。周漿間隙（periplasmicspace）革蘭陰性菌的細(xì)胞膜與外膜之間有

一空隙，約占細(xì)胞體積的20-40%，

稱為周漿間隙。該間隙含有多種蛋

白酶、核酸酶、解毒酶及特殊結(jié)合

蛋白。specialcomponentofG-cellwall脂多糖脂蛋白肽聚糖脂質(zhì)雙層outermembrane4.細(xì)胞壁功能維持細(xì)菌形態(tài)，承受細(xì)胞內(nèi)高滲透壓參與菌體內(nèi)外的物質(zhì)交換帶有多種抗原表位，可以誘發(fā)機體的免疫應(yīng)答細(xì)胞壁的某些成分與細(xì)菌致病性有關(guān)5.細(xì)胞壁缺陷菌（L型菌）

細(xì)菌細(xì)胞壁的肽聚糖結(jié)構(gòu)受到理化或生物因素的直接破壞或合成被抑制，這種細(xì)胞壁受損的細(xì)菌在高滲環(huán)境下仍可存活者稱為細(xì)菌細(xì)胞壁缺陷型。StaphylococcusLformofStaphylococcus

ColoniesofL-forms高度多形態(tài)性，大小不一，G－臨床意義：

慢性和反復(fù)感染常規(guī)細(xì)菌檢查陰性（二）細(xì)胞膜

組成：脂質(zhì)雙層，蛋白質(zhì)（無膽固醇）功能：物質(zhì)轉(zhuǎn)運呼吸作用合成作用參與細(xì)菌分裂中介體（mesosome)細(xì)胞膜內(nèi)陷、折疊形成的囊狀膜性結(jié)構(gòu)，多見于Ｇ＋菌。功能：與分裂有關(guān)；類似真核細(xì)胞線粒體。細(xì)胞膜上的蛋白1、青霉素結(jié)合蛋白（PBP）2、蛋白分泌系統(tǒng)（Ⅰ~Ⅶ型）3、雙組分信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)：

感應(yīng)蛋白+反應(yīng)調(diào)控蛋白

（三）細(xì)胞質(zhì)（cytoplasm）

成分：

無色透明膠狀物，由水、蛋白質(zhì)、脂類、核酸及少量無機鹽組成

功能：

細(xì)菌新陳代謝的場所1.質(zhì)粒（plasmid）細(xì)菌染色體外的雙鏈環(huán)狀DNA帶有遺傳信息，能自我復(fù)制控制細(xì)菌某些特定的遺傳性狀2.胞質(zhì)顆粒（cytoplasmicgranule）

功能：細(xì)菌儲存營養(yǎng)物質(zhì)。如：白喉桿菌的異染顆粒，成分為RNA，多偏磷酸鹽。3.核蛋白體（ribosome）蛋白質(zhì)合成場所；某些抗生素作用部位StreptomycinGentamicinErythromycinChloramphenicol（四）核質(zhì)（nuclearmaterial）

細(xì)菌的遺傳物質(zhì)稱為核質(zhì)或擬核，集中于細(xì)胞質(zhì)的某一區(qū)域，多在菌體中央，無核膜、核仁。

1.莢膜（capsule）

某些細(xì)菌細(xì)胞壁外包繞一層粘液樣物質(zhì)；普通染色不易著色，光鏡下可見透明環(huán)?；瘜W(xué)組成：多數(shù)細(xì)菌：多糖少數(shù)細(xì)菌：多肽（炭疽桿菌）、透明質(zhì)酸（鏈球菌）細(xì)菌的特殊結(jié)構(gòu)莢膜的形成營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基（含糖、血清）有莢膜菌形成粘液型（M）、光滑型（S）菌落失去莢膜后菌落變?yōu)榇植谛停≧）莢膜功能抗吞噬作用：是病原菌的重要毒力因子抗殺菌物質(zhì)損傷：如溶酶體、補體粘附作用：與致病性有關(guān)；形成生物膜2.鞭毛（flagellum）伸出菌體外的細(xì)長而彎曲的絲狀物。染色特性：鞭毛染色法鞭毛種類單毛菌雙毛菌叢毛菌周毛菌鞭毛的超微結(jié)構(gòu)示意圖鞭毛功能細(xì)菌的運動器官某些細(xì)菌鞭毛與致病有關(guān)鞭毛蛋白有抗原性：H抗原3.菌毛（pilus）

許多G－菌和少數(shù)G＋菌菌體表面存在著一種直的比鞭毛更細(xì)、更短的絲狀物。與運動無關(guān)菌毛的種類和功能普通菌毛

遍布細(xì)胞表面，每菌可達數(shù)百根，短而直，粘附結(jié)構(gòu)。

性菌毛

每菌1～4根，比普通菌毛長而粗，傳遞質(zhì)粒。

4.芽胞（spore）

某些細(xì)菌在一定環(huán)境條件下，胞質(zhì)脫水濃縮，在菌體內(nèi)部形成一個圓形或卵圓形的小體，是細(xì)菌的休眠形式，稱為芽胞。

芽胞的形態(tài)芽胞的大小、形狀、位置等隨菌種而異，有重要的鑒別價值芽胞的結(jié)構(gòu)外壁皮質(zhì)內(nèi)膜芽胞特點保存有細(xì)菌全部生命活性。是細(xì)菌的休眠狀態(tài)，具有很強的抗高溫、抗干燥、抗化學(xué)消毒劑和抗射線能力。芽胞可發(fā)芽，形成新的菌體：一個細(xì)菌只形成一個芽胞，一個芽胞發(fā)芽也只生成一個菌體，芽胞不是細(xì)菌的繁殖方式。芽胞是滅菌指標(biāo)。一、真菌的形態(tài)與結(jié)構(gòu)形態(tài)：多種多樣有典型的核結(jié)構(gòu)和細(xì)胞器按形態(tài)、結(jié)構(gòu)分為兩類： 單細(xì)胞真菌 多細(xì)胞真菌真菌學(xué)圓形或橢圓形，如酵母型和類酵母型真菌。酵母型真菌：無菌絲，由母細(xì)胞以芽生方式繁殖，其菌落與細(xì)菌的菌落相似。類酵母型真菌：芽生方式繁殖，其延長的芽體可伸進培養(yǎng)基內(nèi)，稱假菌絲（pseudohypha）。1、酵母型真菌新生隱球菌

酵母菌2、類酵母型真菌白假絲酵母菌（白色念珠菌）由菌絲和孢子組成菌絲（hypha）：孢子生出嫩芽，稱為芽管。芽管逐漸延長呈絲狀，稱為菌絲。

有隔菌絲（大部分病原性絲狀菌）

無隔菌絲孢子（spore）：真菌的生殖結(jié)構(gòu)，是由生殖菌絲產(chǎn)生的。

真菌的有隔、無隔菌絲（400×）菌絲體（mycelium）：菌絲交織成團根據(jù)功能不同分為：

營養(yǎng)菌絲（vegetativemycelium）

氣生菌絲（aerialmycelium）

生殖菌絲（reproductivemycelium）根據(jù)形態(tài)不同分為： 單純菌絲球拍狀菌絲破梳狀菌絲螺旋狀菌絲結(jié)節(jié)狀菌絲鹿角狀菌絲等菌絲

真菌的氣生菌絲及營養(yǎng)菌絲

真菌的各