醫(yī)學(xué)微生物學(xué)-授課講稿:第二章微生物的生物學(xué)性狀

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醫(yī)學(xué)微生物學(xué):授課講稿第二章微生物的生物學(xué)性狀:第一篇微生物學(xué)的基本原理第二章微生物的生物學(xué)性狀第一節(jié) 細菌一、細菌的大小與形態(tài)1.細菌的大小----觀察儀器：光學(xué)顯微鏡測量單位：微米(μm)2.細菌的形態(tài)----球菌(coccus)、桿菌(bacillus)、螺形菌(spiral bacterium)二、細菌的基本結(jié)構(gòu)（一) 細胞壁(cell wall)位于細菌細胞的最外層，包繞在細胞膜的周圍，組成較復(fù)雜，并隨不同細菌而異。1、用革蘭

第一篇微生物學(xué)的基本原理

第二章微生物的生物學(xué)性狀

第一節(jié) 細菌

一、細菌的大小與形態(tài)

1.細菌的大小----觀察儀器：光學(xué)顯微鏡

測量單位：微米(μm)

2.細菌的形態(tài)----球菌(coccus)、桿菌(bacillus)、螺形菌(spiral bacterium)

二、細菌的基本結(jié)構(gòu)

（一) 細胞壁(cell wall)

位于細菌細胞的最外層，包繞在細胞膜的周圍，組成較復(fù)雜，并隨不同細菌而異。

1、用革蘭氏染色法可將細菌分為：革蘭氏陽性菌（G+)、革蘭氏陰性菌（G-)

2、革蘭氏陽性菌細胞壁組分：

(1)肽聚糖（peptidoglycan)：多聚糖，細菌細胞壁中的主要成分，為原核細胞所特有。由聚糖骨架[N-乙酰葡糖胺(N-acetylglucosamine,G)、N-乙酰胞壁酸(N-acetylmuramic acid,M)] 、四肽側(cè)鏈、五肽交聯(lián)橋組成。

(2)磷壁酸（teichoic acid)：由核糖醇或甘油殘基經(jīng)磷酸二酯鍵互相連接而成的多聚物。壁磷壁酸通過磷脂與肽聚糖上的胞壁酸共價結(jié)合；膜磷壁酸與細胞膜外層上的糖脂共價結(jié)合。

(3) 蛋白質(zhì)：某些革蘭氏陽性菌表面尚有一些特殊的表面蛋白質(zhì)；如：金黃色葡萄球菌A蛋白（SPA)；A組鏈球菌的M蛋白

3、革蘭氏陰性菌細胞壁組分

(1)肽聚糖：由聚糖骨架和四肽側(cè)鏈組成。

僅有1～2層。

(2)外膜：由脂蛋白、脂質(zhì)雙層、脂多糖組成。

①脂蛋白---外膜蛋白；孔蛋白:小分子通道

②脂質(zhì)雙層---磷脂雙層

③脂多糖(lipopolysaccharide LPS)---

Ⅰ 脂質(zhì)A（Lipid A)：糖磷脂。是細菌內(nèi)毒素

的毒性和生物學(xué)活性的主要組分，無種屬特異性。

Ⅱ 核心多糖(core polysaccharide)：位于脂質(zhì)A的外層，有種屬特異性。

Ⅲ 特異多糖(specific polysaccharide)：由數(shù)個至數(shù)十個低聚糖重復(fù)單位組成的多糖鏈。具有種特異性。革蘭是陰性菌的菌體抗原（O 抗原)

4、細胞壁的功能:

(1)維持菌體形態(tài)。

(2)抵抗?jié)B透壓的影響。

(3)參與細菌體內(nèi)外的物質(zhì)交換。

(4)具有多種抗原決定簇，決定菌體的抗原性。

(5)粘附宿主細胞，與細菌致病性有關(guān)。

5、細菌細胞壁缺陷型(細菌L型)：細菌細胞壁的肽聚糖結(jié)構(gòu)受到理化或生物因素的作用被破壞或合成被抑制后，在高滲環(huán)境下，仍可生存。革蘭氏陽性菌→原生質(zhì)體；革蘭氏陰性菌→原生質(zhì)球

(1)細菌L型的成因：溶菌酶，溶葡萄球菌素，青霉素，膽汁，抗體，補體等。

(2)細菌L型的形態(tài)：大小不一，高度多形性。革蘭氏染色陰性。

(3)細菌L型的培養(yǎng)：高滲低瓊脂含血清的培養(yǎng)基，生長緩慢，形成“油煎蛋樣”菌落。

(4)細菌L型的致病性：引起慢性感染，如尿路感染、骨髓炎等。

（二) 細胞膜（cell membrane)

主要功能：滲透與運輸作用，細胞呼吸作用、生物合成作用，參與細胞分裂。

（三) 細胞質(zhì)（cytoplasm)

1、核糖體（ribosome):細菌合成蛋白質(zhì)的場所，游離存在于細胞質(zhì)中，每個細菌體內(nèi)可達數(shù)萬個。沉降系數(shù)為70S（30S+50S)，由RNA(70%)和蛋白質(zhì)（30%)組成。

2、質(zhì)粒（plasmid)：染色體外的遺傳質(zhì)，存在于細菌細胞質(zhì)中。為閉合環(huán)狀的雙鏈DNA，帶有遺傳信息，控制細菌某些特定的遺傳性狀，如菌毛、細菌素、毒素、耐藥性。

3、胞質(zhì)顆粒:細菌細胞質(zhì)中含有多種顆粒，大多為儲藏的營養(yǎng)物質(zhì)，包括糖原、淀粉等多糖、脂類、磷酸鹽等。如異染顆粒（metachromatic granule)

（四) 核質(zhì)（nuclear material)

是細菌的遺傳物質(zhì)。由一條雙股環(huán)狀DNA分子組成。無核膜、核仁和有絲分裂器。

三、細菌的特殊結(jié)構(gòu)

（一)莢膜（capsule)----某些細胞壁外包繞一

層較厚的粘液性物質(zhì)。厚度≤ 0.2μm，邊緣

明顯。厚度< 0.2μm者微莢膜。若黏液性物

質(zhì)疏松地附著于細菌表面，邊界不明顯且易

被洗脫者為粘液層。

1、莢膜的化學(xué)組成：多糖；多肽或糖與蛋白

復(fù)合物。

2、莢膜的形成：在人和動物的體內(nèi)或營養(yǎng)豐富

的培養(yǎng)基中易形成。

3、莢膜的功能：抗吞噬作用；抗有害物質(zhì)

的損傷作用；粘附作用。

（二)鞭毛(flagellum)----某些細菌表面附著的細長呈波狀彎曲的絲狀物。根據(jù)鞭毛的數(shù)量、位置可將鞭毛菌分成單毛菌、雙毛菌、從毛菌、周毛菌四類。

1、鞭毛的化學(xué)組成：蛋白質(zhì)

2、鞭毛的功能：

(1) 運動器官：有鞭毛的細菌在液體環(huán)境中能自由的

運動。

(2) 具抗原性：H 抗原，有特異性，對細菌的鑒別、分型有一定的意義。

(3) 致病性：有些細菌的鞭毛與致病性有關(guān)。如:霍亂弧菌

（三)菌毛（pilus)----許多G-菌和少數(shù)G+菌菌體表面存在著一種比鞭毛更細、更短而直硬的絲狀物。

1、菌毛的化學(xué)組成：蛋白質(zhì)

2、菌毛的種類：普通菌毛（ordinary pilus)

性菌毛（sex pilus)

3、菌毛的功能：

(1) 普通菌毛--- 粘附作用與細菌的致病性密切相關(guān)。

如：大腸埃希氏菌的 I 型菌毛；腸產(chǎn)毒型大腸桿菌的定植因子（CFA/I)

(2) 性菌毛--- 傳遞遺傳物質(zhì)。

（四)芽胞(spore)----某些細菌在一定環(huán)境條件下，能在菌體內(nèi)部形成一個圓形或卵圓形小體，是細菌的休眠形式。產(chǎn)生芽孢的細菌都是G+菌。不同細菌的芽孢形態(tài)、大小、位置有所差異，是鑒別細菌的指標之一。

1、芽孢的形成與發(fā)芽：

(1) 芽胞的形成---細菌形成芽胞的能力是由菌體內(nèi)的

芽孢基因決定的。

(2) 芽胞的發(fā)芽---當環(huán)境適宜時，芽孢發(fā)育形成細

菌的繁殖體。

2、芽胞的功能：芽孢對熱、干燥、輻射、化學(xué)消毒劑等理化因素均有強大的抵抗力，常作為消毒滅菌效果的指標。

3、細菌芽胞抵抗力強的原因：

(1) 芽胞含多層致密的膜結(jié)構(gòu)，理化因素不易進入

(2)含水量少，蛋白質(zhì)受熱后不易變性

(3)芽胞的核心和皮質(zhì)中含有吡啶二羧酸，DAP與

鈣結(jié)合生成的鹽提高芽胞中各酶的熱穩(wěn)定性。

四、細菌的理化性狀與新陳代謝

（一)細菌的理化性狀

細菌的物理性狀：

(1)細菌為半透明體

(2)體積微小，表面積大，有利于物質(zhì)交換，導(dǎo)致代謝旺盛，繁殖快

(3)細菌有帶電現(xiàn)象

(4)半透性

(5)細菌內(nèi)含有高濃度的營養(yǎng)物質(zhì)和無機鹽

細菌的化學(xué)組成：水、無機鹽類、蛋白質(zhì)、糖類、脂質(zhì)和核酸等。

（二)細菌的新陳代謝與能量轉(zhuǎn)換

1、細菌的能量代謝

(1)發(fā)酵：以有機物為受氫體的生物氧化過程。

(2)需氧呼吸：以分子氧為受氫體

(3)厭氧呼吸：以其他無機物為受氫體

2、細菌的分解代謝產(chǎn)物

檢測細菌對各種基質(zhì)的代謝作用及代謝產(chǎn)物，借以區(qū)別和鑒別細菌種類的生化試驗成為細菌的生化反應(yīng)。常見的生化反應(yīng)有糖發(fā)酵試驗、吲哚試驗、甲基紅試驗、VP試驗、枸櫞酸鹽利用試驗、尿素酶試驗、硫化氫試驗等。

3、細菌的合成代謝產(chǎn)物及其在醫(yī)學(xué)上的意義

（1)熱原質(zhì)（pyrogen)：細菌合成的注入人體或動物體內(nèi)能引起發(fā)熱反應(yīng)的物質(zhì)。G- 菌細胞壁脂多糖；耐高溫；121e ，20min不被破壞；250e 高溫，干烤才能破壞熱原質(zhì)。蒸餾法可除去熱原質(zhì)。

（2)毒素和侵襲性酶:

⑴外毒素：G+ 菌、少數(shù)G- 菌產(chǎn)生分泌出有毒性作用的蛋白質(zhì)。

⑵內(nèi)毒素：G- 菌細胞壁脂多糖，菌體死亡崩解后游離出來。

⑶侵襲性酶酶；如血漿凝固酶

（3)色素：有助于鑒別細菌；水溶性色素；脂溶性色素。

（4)抗生素：某些微生物代謝過程中產(chǎn)生的一類能抑制或殺死某些其他微生物的物質(zhì)。

（5)維生素：細菌能合成某些維生素除供自身需要外，還能分泌至周圍環(huán)境中。如維生素B、K。

（6)細菌素：某些細菌產(chǎn)生的具有抗菌作用的蛋白質(zhì)。僅對近緣關(guān)系的細菌有殺傷作用。如大腸菌素。

五、細菌的生長繁殖與培養(yǎng)

(一) 生長繁殖的條件

1、營養(yǎng)物質(zhì)：營養(yǎng)物質(zhì)充足。

2、酸堿度：多數(shù)細菌和放線菌生長的最適宜的pH為7.0～7.6

3、溫度：多數(shù)病原菌生長的最適宜溫度為37℃

4、氣體環(huán)境：不同的細菌對氣體的需求不同。

(1) 專性需氧菌：具有完善的呼吸系統(tǒng)，需m.payment-defi.com要氧分子作為受氫體以完成需氧呼吸，僅能在有氧的環(huán)境下生存。如結(jié)核桿菌。

(2) 微需氧菌：在低氧壓（5％～6％)生長最好，氧壓大于10％對其有抑制作用。如幽門螺桿菌。

(3) 兼性厭氧菌：兼有需氧呼吸和無氧發(fā)酵兩種功能，在有氧或無氧環(huán)境中都能生長，但以有氧時生長較好。如葡萄球菌。

(4) 專性厭氧菌：缺乏完善的呼吸酶系統(tǒng)，只能在無氧環(huán)境中進行發(fā)酵。如破傷風桿菌。

專性厭氧菌厭氧生長的機制 :

① 缺乏氧化還原電勢（Eh)高的呼吸酶 ---細胞色素和細胞色素氧化酶

② 缺乏分解有毒氧基團的酶---超氧化物歧化酶(SOD)，觸酶或過氧化物酶。

(5)滲透壓

(二)生長方式與速度

1、生長方式：

(1) 繁殖方式：二分裂繁殖，無性繁殖。

(2) 繁殖速度：細菌分裂、數(shù)量倍增所需要的時間叫代時，大多數(shù)細菌的代時為20～30min。

2、生長曲線：

(1)遲緩期：細菌的適應(yīng)階段。該期菌體增大，代謝活躍，分裂遲緩，繁殖極少。

(2)對數(shù)期：生長迅速，菌數(shù)急劇上升，細菌的形態(tài)、染色性、生理活性等都較典型。

(3)穩(wěn)定期：細菌繁殖速度減慢，死菌數(shù)逐漸增加。細菌的形態(tài)、染色性、生理性狀有所改變。生成芽孢、外毒素、抗生素等代謝產(chǎn)物。

(4)衰退期：死菌數(shù)>活菌數(shù) ，細菌形態(tài)顯著改變，生理代謝活動趨于停滯。

(三)培養(yǎng)

培養(yǎng)基：是由適合細菌生長的各種營養(yǎng)物質(zhì)配置，經(jīng)滅菌后制成的。按營養(yǎng)組成和用途不同可分為基礎(chǔ)培養(yǎng)基、合成培養(yǎng)基、鑒別培養(yǎng)基、選擇培養(yǎng)基和厭氧培養(yǎng)基等。按其性狀可分為液體培養(yǎng)基、固體培養(yǎng)基、半固體培養(yǎng)基。

細菌在培養(yǎng)基中的生長情況

(1) 液體培養(yǎng)基：大多數(shù)為均勻渾濁生長，

少數(shù)出現(xiàn)沉淀和菌膜，主要用于增菌。

(2)半固體培養(yǎng)基：有鞭毛的細菌生長后出現(xiàn)渾濁，無鞭毛的細菌生長后沿穿刺線生長。主要用于檢測細菌的動力和保存細菌。

(3)固體培養(yǎng)基：主要用于鑒定細菌，做病

原學(xué)診斷和生產(chǎn)疫苗用于預(yù)防。

培養(yǎng)方法：一般置37℃培養(yǎng)箱內(nèi)孵育18～24小時。

應(yīng)用：主要對患者作出病原學(xué)診斷，通過藥敏試驗來篩選合適的抗生素進行治療。

六、細菌的分類與命名

1、傳統(tǒng)分類：分類依據(jù)是形態(tài)與生理特征。

數(shù)值分類

分子生物學(xué)分類

第二 節(jié) 病毒

病毒(virus)：是一類最微小，結(jié)構(gòu)簡單的只含有一種類型的核酸、專性活細胞寄生、以復(fù)制方式繁殖的非細胞型微生物。

病毒體（virion)：完整的、成熟的病毒顆粒。是細胞外的結(jié)構(gòu)形式，具有典型的形態(tài)結(jié)構(gòu)，并有感染性。

一、病毒的大小與形態(tài)

1、病毒的大�。河^察儀器：電子顯微鏡。測量單位：納米（nm)；直徑:20～300nm；

2、病毒的形態(tài)：多數(shù)呈球形或近似球形，少數(shù)為桿狀、絲狀等。

二、病毒的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成

1、病毒的結(jié)構(gòu)：

(1)核心：病毒的核酸

(2)衣殼：螺旋對稱型、20面體對稱型、復(fù)合對稱型

(3)包膜：有刺突結(jié)構(gòu)

2.病毒的化學(xué)組成與功能

(1)核酸：決定病毒的復(fù)制、決定病毒的特性、具有感染性

(2)蛋白質(zhì)：保護核酸、參與病毒的感染過程、具有抗原性

(3) 糖、脂類

三、病毒的增殖

1、病毒的復(fù)制周期：從病毒進入細胞開始，經(jīng)基因組復(fù)制到子代病毒的釋出，稱為一個復(fù)制周期。

（1)吸附：分為兩個階段：

① 病毒與細胞的靜電結(jié)合。

② 宿主細胞表面受體與病毒表面結(jié)構(gòu)成分的特異性結(jié)合。

（2)穿入（penetration): 病毒吸附在易感細胞表面上后，可通過多種方式進入細胞內(nèi)。

① 吞飲：病毒與細胞表面結(jié)合后凹入細胞，細胞膜內(nèi)

陷類似吞噬泡，病毒原封不動的進入細胞。多見于

無包膜的病毒。如：痘類病毒

② 融合：病毒包膜與細胞膜密切接觸，在融合蛋白的催化

下，融合孔開口，病毒包膜與細胞膜融合，而將病毒的

核衣殼釋放至細胞質(zhì)中，多見于包膜病毒。如：流感病毒

③ 直接進入：噬菌體。

（3)脫殼(uncoating)：病毒必須脫去衣殼，核酸才能發(fā)揮作用。

（4)生物合成(biosynthesis)：病毒基因組一旦釋放到細胞中，就開始病毒的生物合成。

① 雙鏈DNA病毒：雙鏈DNA病毒在宿主細胞核內(nèi)合成DNA，在細胞質(zhì)內(nèi)合成蛋白質(zhì)。

A、早期轉(zhuǎn)錄:主要合成用于合成子代DNA分子，如依賴DNA的DNA聚合酶，脫氧胸腺嘧啶激酶等，稱為早期蛋白；

B、病毒核酸復(fù)制：子代病毒DNA的合成是以親代DNA為模板，按核酸半保留形式復(fù)制子代雙股DNA。

C、晚期轉(zhuǎn)錄：病毒結(jié)構(gòu)蛋白，主要為衣殼蛋白，在病毒DNA復(fù)制之后出現(xiàn)稱為晚期蛋白。

② 單鏈DNA病毒：單鏈DNA病毒以親代為模板，在DNA聚合酶的作用下，產(chǎn)生互補鏈，并與親代DNA形成復(fù)制中間體，然后解鏈，由新合成的互補鏈為模板復(fù)制出子代的ssDNA，轉(zhuǎn)錄mRNA和翻譯病毒蛋白質(zhì)。

③ 單正鏈RNA病毒：該類病毒不含RNA聚合酶，但本身具有mRNA的功能，RNA直接附著于宿主細胞核糖體上，翻譯早期蛋白，依賴RNA的RNA聚合酶，在這種酶的作用下，以親代RNA為模板形成一雙鏈結(jié)構(gòu)，形成復(fù)制型中間型。正鏈RNA起mRNA作用翻譯晚期蛋白，再從互補的負鏈復(fù)制出多股子代正鏈RNA。

④ 單負鏈RNA病毒：該病毒中含有RNA的RNA聚合酶，在此酶的作用下轉(zhuǎn)錄出互補正鏈mRNA，以正鏈mRNA為模板，轉(zhuǎn)錄出子代負鏈RNA，翻譯出病毒m.payment-defi.com/job/的結(jié)構(gòu)蛋白和酶。

⑤ 雙鏈RNA病毒：病毒雙鏈RNA在依賴RNA的RNA聚合酶下轉(zhuǎn)錄mRNA，再翻譯出蛋白。由負鏈RNA復(fù)制出正鏈RNA，再由正鏈RNA復(fù)制出新負鏈RNA。

⑥　反轉(zhuǎn)錄病毒：病毒在反轉(zhuǎn)錄酶的作用下，以病毒的RNA為模板，合成負鏈DNA后，形成中間體RNA：DNA，正鏈RNA被降解，進而以負鏈DNA為模板形成雙股DNA，轉(zhuǎn)入細胞核內(nèi)，整合成宿主DNA中，成為前病毒，再由其轉(zhuǎn)錄出子代RNA和mRNA，mRNA翻譯出病毒蛋白質(zhì)。

(5)組裝、成熟和釋放(assemble maturation and release)

組裝---將生物合成的蛋白和核酸裝配成子代核衣殼的過程。

釋放---組裝完畢的病毒顆粒，以不同方式從宿主細胞中釋放出去。

① 細胞裂解：裸露的病毒