总论+第1章-细菌的基本性状

1,医学微生物学 主讲 韩维维,2,总论,第一节 微生物 微生物：是自然界中一些肉眼不能直接看见的微小生物。 特点：个体微小，结构简单；代谢旺盛，繁殖迅速；容易变异，分布广泛。 分类： 1.真核细胞型微生物：有核膜、核仁和染色体、胞浆内有完整的细胞器。如真菌 2.原核细胞型微生物：仅有原始核，无核膜、核仁、无完整的细胞器。如细菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体和放线菌。 3.非细胞型微生物：无完整的细胞结构，只有核酸和蛋白质衣壳，只能在活细胞内增殖。如病毒,3,第二节 医学微生物学,普通微生物学 农业微生物学 工业微生物学 兽医微生物学 医学微生物学 医学微生物是微生物学的一个分支，主要研究与医学有 关的病原微生物的生物学性状、感染与免疫、微生物学 检查方法和防治原则等，以控制和消灭包括传染病在内 的感染性疾病，达到保障和提高人类健康水平的目的。,4,第1章 细菌的基本性状,广义-所有原核细胞型微生物（细菌、支 原体衣原体、立克次体、螺旋体、放线菌） 共性：有细胞壁、原始核质、二分裂、对 抗 生素敏感 狭义-专指其中的细菌,5,第一章 细菌的形态和结构,一、细菌的大小和形态 观察细菌常用光学显微镜，其大小用测微尺在显 微镜下进行测量，以微米(m)为单位。不同种 类的细菌大小不一，同一种细菌也因菌龄和环境 因素的影响而有差异。,6,一、细菌的大小和形态,细菌按其外形，主要有球菌（coccus）、杆菌 （bacillus） 、螺形菌（spiral bacterium）。 球 菌：根据细菌分裂的平面和菌体之间的排列 方式分双球菌、链球菌和葡萄球菌等。 杆 菌：不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致 螺形菌：根据菌体的弯曲分为弧菌和螺菌,7,二、细菌的结构,细菌的基本结构 包括：细胞壁、细胞膜、细胞质、核质 细菌的特殊结构 包括：荚膜、表毛，菌毛 芽胞,8,细菌的基本结构,细胞壁：是位于细菌细胞最外层，包绕在 细胞膜周围，无色透明、坚韧而富有弹性 的膜状结构。平均厚度为12-30nm，组成 较复杂，并随不同菌种而异。主要成分是 肽聚糖。 不同细菌细胞壁的组成不同，根据革兰染色法将细菌分为两大类：革兰阳性菌和革兰阴性菌。,9,细菌的基本结构,革兰阳性菌：肽聚糖(peptidoglycan)-聚 糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥（三维立 体结构）。由肽聚糖和磷壁酸组成 。 革兰阴性菌：肽聚糖(peptidoglycan)-聚 糖骨架、四肽侧链（二维平面结构）。由 肽聚糖和外膜组成 。,10,细菌的基本结构,细胞壁的功能 维持菌体固有的形态：细菌一旦失去细胞壁，就 变得多形。 保护细菌抵抗低渗环境：菌体内的大气压是外界 的525倍，没有细胞壁，必将涨破。 参与菌体内外的物质交换：与细胞膜一起参与物 质交换，细胞壁上有很多小孔，容许小分子物质 通过 菌体表面带有多种抗原分子，可诱发机体的 免疫应答。,11,细菌的基本结构,细菌细胞壁缺陷型或L型(bacterial L form)：细胞壁的肽聚糖结构受到理化或生物因素的直接破坏或合成被抑制，受损后的细菌在高渗环境下仍可存活的细菌。 某些L型仍有一定的致病力，通常引起慢性感染。,12,细菌的基本结构,细胞膜 细菌细胞膜的结构与真核细胞者基本相同，由磷脂和多种蛋白质组成，但不含胆固醇。 细菌细胞膜的功能与真核细胞者类似，主要有物质转运、生物合成、分泌和呼吸等作用。 细菌细胞膜可形成一种特有的结构，称为中介体。中介体：是部分细胞膜内陷、折叠、卷曲形成的囊状物，多见于革兰阳性菌。其功能类似于真核细胞的线粒体，故亦称为拟线粒体。,13,细菌的基本结构,细胞质 核糖体(ribosome)：细菌合成蛋白质的场所，游离存在于蛋白质中。 质粒(plasmid)：染色体外的遗传物质，存在于细胞质中。为闭合环状的双链DNA，控制细菌某些特定的遗传特性。,14,细菌的基本结构,核质 核质由单一密闭环状DNA分子反复回旋卷曲盘绕组成松散网状结构。细菌是原核细胞，不具有成形的核。细菌的遗传物质称为核质或拟核，无核膜、核仁和有丝分裂器。功能与真核细胞的染色体相似-决定细菌各种遗传性状。,15,细菌的特殊结构,荚膜：某些细菌在其细胞壁外包绕一层粘液性物质，当其厚度=0.2m，边界明显，光镜下可见时，称为荚膜。厚度 0.2m者称为微荚膜。其成分为疏水性多糖或蛋白质的多聚体，用理化方法去除后并不影响细胞的生命活动。 荚膜的功能-与细菌的致病性有关，抗吞噬作用；粘附作用；抗有害物质的损伤作用。,16,细菌的特殊结构,鞭毛：许多细菌在菌体上附有细长并呈波状弯曲的丝状物，称为鞭毛，是细菌的运动器官。 鞭毛需用电子显微镜观察，或经特殊染色法使鞭毛增粗后才能在光镜下看到。,17,细菌的特殊结构,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。根据功能不同，菌毛可分为普通菌毛和性菌毛两类。普通菌毛是细菌的黏附结构，性菌毛参与F质粒的接合传递。菌毛在普通光学显微镜下看不到，必须用电子显微镜观察。,18,细菌的特殊结构,芽胞：某些细菌在一定的环境条件下，能在菌体内部形成一个圆形或卵圆形小体，是细菌的休眠形式。芽胞形成后细菌即失去繁殖能力，不能再进行二分裂繁殖。产生芽胞的都是革兰阳性菌。芽孢折光性强、壁厚、不易着色，经特殊染色光镜下可见。芽胞的大小、形状、位置等随菌种而异，有重要的鉴别意义。芽胞的抵抗力强，可在自然界中存在多年，是重要的传染源。但芽胞并不直接引起疾病，只有发芽成为繁殖体后，才能迅速大量繁殖而致病。芽胞抵抗力强，故应以杀灭芽胞作为可靠的灭菌指标。高压蒸汽灭菌法是杀灭芽孢最有效的方法。,19,第二节 细菌的生长繁殖与代谢,一、细菌的营养与生长繁殖 营养物质 水、碳源、氮源、无机盐及生长因子为细 菌的代谢及生长繁殖提供必需的原料和充 足的能量。 细菌的生长繁殖 1、条件 充足的营养物质 酸碱度(pH)：多数病原菌最适PH为7.2-7.6 温度：病原菌最适温度为37度,20,一、细菌的营养与生长繁殖,合适的气体环境：二氧化碳和氧气 根据细菌代谢时对氧气的需要与否分四类： 专性需氧菌：具有完善的呼吸酶系统，需要分子氧作为受氢体以完成需氧呼吸，仅能在有氧环境下生长。 微需氧菌：在低氧压（5%-6%）生长最好。 兼性厌氧菌：兼有有氧呼吸和无氧发酵两种功能，在有氧、无氧环境中均能生长，但以有氧时 生长较好。大多数病原菌属于此。 专性厌氧菌：缺乏完善的呼吸酶系统，只能进行无氧发酵，必须在无氧环境中生长。 CO2 ：对细菌生长也很重要，大部分细菌在代谢中产生的CO2可满足需要，个别细菌初次分离时需人工供给5-10%CO2 渗透压。,21,一、细菌的营养与生长繁殖,2、细菌生长繁殖的方式与速度 方式为二分裂法。 速度以20-30分钟分裂一次 细菌群体的生长繁殖 繁殖规律-生长曲线（growth curve) 分为： 迟缓期(lag phase) 对数期 (logarithmic phase) 稳定期 (stationary phase） 衰退期 (decline phase),22,二、细菌的新陈代谢,细菌的能量代谢 发酵：无氧时, 以有机物为受氢体。 呼吸：以无机物为受氢体。 有氧呼吸：以氧为受氢体。 厌氧呼吸：无氧时,以其它无机物为受氢体,23,二、细菌的新陈代谢,分解代谢产物和细菌的生化反应 细菌种类不同-细菌酶不同-分解物质能力不 同-代谢产物不同-鉴别作用. 1、糖发酵试验： 2、VP试验： 3、甲基红试验： 4、枸橼酸盐利用（citrate utilization)试验 5、吲哚试验 6、H2S试验 7、尿素酶试验,24,二、细菌的新陈代谢,细菌的合成代谢产物 热原质(pyrogen)：或称致热原。是细菌合成的一种注入人体或动物体内能引起发热反应物质。产生热原质的细菌大多是革兰阴性菌，热原质即其细胞壁的脂多糖。 毒素与侵袭性酶：细菌产生外毒素和内毒素两类毒素。外毒素(exotoxin)是多数革兰阳性菌和少数革兰阴性菌在生长繁殖过程中释放到菌体外的蛋白质；内毒素(endotoxin)是革兰阴性菌的脂多糖。 色素：细菌的色素有两类-水溶性色素，能弥散到培养基或周围组织。脂溶性色素，不溶于水，只存在于菌体，使菌落显色而培养基颜色不变。 抗生素：某些微生物代谢过程中产生的一类能抑制或杀死某些其他微生物或肿瘤细胞的物质。 细菌素：某些菌株产生的一类具有抗菌作用的蛋白质。 维生素：细菌能合成某些维生素除供自身需要外，还能分泌至周围环境中。,25,第三节 细菌与噬菌体,噬菌体是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋 体等微生物的病毒； 个体微小，可以通过细菌滤器； 无细胞结构，主要由衣壳（蛋白质）和核 酸组成； 只能在活的微生物细胞内复制增殖，是一种专性 胞内寄生的微生物。 噬菌体分布极广。,26,一、 噬菌体的生物学性状,噬菌体很小，在光镜下看不见，需用电镜观察。不同的 噬菌体在电镜下有三种形态：蝌蚪形、微球形和丝形。 大多数噬菌体呈蝌蚪形，由头部和尾部两部分组成。 结构及化学组成： 抗原性：噬菌体具有抗原性，能刺激机体产生特异性抗 体。 抵抗力：噬菌体对理化因素及多数化学消毒剂的抵抗力 比一般细菌的繁殖体强，75 30min灭活。噬菌体能耐 受低温和冰冻，但对紫外线和X射线敏感。,27,二、噬菌体与宿主菌的相互关系,噬菌体感染细菌有两种结果： 毒性噬菌体：能在宿主细胞内复制增殖，产生许 多子代噬菌体，并最终裂解细菌，建立溶菌周期。 温和噬菌体：噬菌体基因与宿主染色体整合，成 为前噬菌体，细菌变成溶原性菌，不产生子代噬 菌体，但噬菌体DNA能随细菌DNA复制，并随细 菌的分裂而传代，建立溶原状态。,28,毒性噬菌体,毒性噬菌体在敏感菌内以复制方式进行增殖，增殖过程 包括：吸附、穿入、生物合成、成熟和释放。 液体培养基 噬菌现象可使浑浊菌液变得澄清。 固体培养基 若用适量的噬菌体和宿主菌液混合后接种 培养，培养基表面可有透亮的溶菌空斑出现。一个空斑 系由一个噬菌体复制增殖并裂解细菌后形成，称为噬斑 (plaque),不同噬菌体噬斑的形态与大小不尽相同。 若将噬菌体按一定倍数稀释，通过噬斑计数，可测定体 积内的噬斑形成单位(plaque forming units,pfu)数 目，即噬菌体的数目。,29,温和噬菌体,温和噬菌体的基因组能与宿主菌基因组整合，并 随细菌分裂传至子代细菌的基因组中，不引起细 菌裂解。整合在细菌基因组中的噬菌体基因组称 为前噬菌体(prophage)。带有前噬菌体基因组的 细菌称为溶原性细菌。 溶原性转换 (lysogenic conversion) ：某些前 噬菌体可导致细菌基因型和性状发生改变。例如 白喉棒状杆菌产生白喉毒素的机理 。,30,第四节 细菌的遗传与变异,遗传(heredity)：使微生物的性状保持相对稳定，子代 与亲代生物学的性状基本相同, 且代代相传。 变异(variation)：在一定条件下，子代与亲代之间以及 子代与子代之间的生物学性状出现的差异, 有利于物种 的进化。 遗传性变异：是细菌的基因结构发生了改变，故又称 基 因型变异。常发生于个别的细菌，不受环境因素的影 响，变异发生后是不可逆的，产生的新性状可稳定地遗 传给后代。 非遗传性变异：细菌在一定的环境条件影响下产生的变 异，其基因结构未改变，称为表型变异。易受到环境因 素的影响，凡在此环境因素作用下的所有细菌都出现变 异，而且当环境中的影响因素去除后，变异的性状又可 复原，表型变异不能遗传。,31,一、细菌的变异现象,形态结构变异 独立变异 耐药性变异 菌落变异,32,二、细菌遗传变异的物质基础,一 、染色体（chromosome） 一条环状双螺旋DNA长链，按一定构型反 复回旋形成松散的网状结构； 缺乏组蛋白，无核膜包裹； 约含有5000个基因