醫(yī)學(xué)微生物學(xué)

醫(yī)學(xué)微生物學(xué)

第一章微生物的基本概念

微生物學(xué)(Microbiology)是生物學(xué)的一個(gè)分支，是研究微生物的

進(jìn)化、分類，在一定條件下的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生命活動(dòng)規(guī)律及其與人類、

運(yùn)動(dòng)、植物、自然界相互關(guān)系等問(wèn)題的科學(xué)。隨著研究范圍的日益擴(kuò)

大和深入，微生物學(xué)又逐漸形成了許多分支學(xué)科，著重研究微生物學(xué)

基本問(wèn)題的有普通微生物學(xué)、微生物分類學(xué)、微生物生理學(xué)、微生物

生態(tài)學(xué)、微生物遺傳學(xué)、分子微生物學(xué)等。按研究對(duì)象可分為細(xì)菌學(xué)、

真菌學(xué)、病毒學(xué)等。按研究和應(yīng)用領(lǐng)域可分為農(nóng)業(yè)微生物學(xué)、工業(yè)微

生物學(xué)、醫(yī)學(xué)微生物學(xué)、獸醫(yī)微生物學(xué)、食品微生物學(xué)、海洋微生物

學(xué)、土壤微生物學(xué)等。

微生物(Microorganism)是廣泛存在于自然界中的一群肉眼看不

見(jiàn)，必須借助光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡放大數(shù)百倍、數(shù)千倍甚至數(shù)萬(wàn)

倍才能觀察到的微小生物的總稱。它們具有體形微小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、繁

殖迅速、容易變異及適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

微生物種類繁多，至少有十萬(wàn)種以上。按其結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成及生

活習(xí)性等差異可分成三大類。

一、真核細(xì)胞型微生物細(xì)胞核的分化程度較高，有核膜、核仁

和染色體；胞質(zhì)內(nèi)有完整的細(xì)胞器(如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、核糖體及線粒體等)O

其菌屬于此類型微生物。

二、原核細(xì)胞型微生物細(xì)胞核分化程度低，僅有原始核質(zhì)，沒(méi)

有核膜與核仁；細(xì)胞器不很完善。這類微生物種類眾多，有細(xì)菌、螺

旋體、支原體、立克次體、衣原體和放線菌。

三、非細(xì)胞型微生物沒(méi)有典型的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，亦無(wú)產(chǎn)生能量的酶

系統(tǒng)，只能在活細(xì)胞內(nèi)生長(zhǎng)繁殖。病毒屬于此類型微生物。

第二章細(xì)菌的形態(tài)與結(jié)構(gòu)

細(xì)菌(Bacterium)是屬于原核型細(xì)胞的一種單胞生物，形體微小，結(jié)

構(gòu)簡(jiǎn)單。無(wú)成形細(xì)胞核、也無(wú)核仁和核膜，除核蛋白體外無(wú)其他細(xì)胞

器。在適宜的條件下其相對(duì)穩(wěn)定的形態(tài)與結(jié)構(gòu)。一般將細(xì)菌染色后用

光學(xué)顯微鏡觀察，可識(shí)別各種細(xì)菌的形態(tài)特點(diǎn)，而其內(nèi)部的超微結(jié)構(gòu)

須用電子顯微鏡才能看到。細(xì)菌的形態(tài)對(duì)診斷和防治疾病以及研究細(xì)

菌等方面工作，具有重要的理論和實(shí)踐意義。

觀察細(xì)菌常用光學(xué)顯微鏡，通常以微米

(Micrometer,um;lum=l/1000mm)作為測(cè)量它們大小的單位內(nèi)眼的

最小分辯率為0.2mm,觀察細(xì)菌要用光學(xué)顯微鏡放大幾百倍到上千倍才

能看到。

細(xì)菌按其外形主要有三類，球菌、桿菌、螺形菌

細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)

一、基本結(jié)構(gòu)

細(xì)菌基本結(jié)構(gòu)包括細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞漿及核質(zhì)。

(-)細(xì)胞壁(Cellwall)細(xì)胞壁為細(xì)菌表面比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。

是一層較厚(5~80nm)、質(zhì)量均勻的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

,可承受細(xì)胞內(nèi)強(qiáng)大的滲透壓而不破壞。細(xì)胞壁堅(jiān)韌而有彈性。

1.細(xì)胞壁主要組份：主要成分是肽聚糖(Peptidoglycan)，又稱

粘肽(Mucopetide)。細(xì)胞壁的機(jī)械強(qiáng)度有賴于肽聚糖的存在。合成肽

聚糖是原核生物特有的能力。肽聚糖是由N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰

胞酸兩種氨基糖經(jīng)P-1.4糖苗鍵連接間隔排列形成的多糖支架。在N-

乙酰胞壁酸分子上連接四肽側(cè)鏈，肽鏈之間再由肽橋或肽鏈聯(lián)系起來(lái),

組成一個(gè)機(jī)械性很強(qiáng)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（圖2?3）。各種細(xì)菌細(xì)胞壁的肽聚糖

支架均相同，在四肽側(cè)鏈的組成及其連接方式隨菌種而異。

圖2-3肽聚糖分子結(jié)構(gòu)

革蘭氏陽(yáng)性菌例如葡萄球的四肽側(cè)鏈氨基酸由D-丙-D-谷-r-L-賴-

D-丙組成。初合成的肽鏈末端多一個(gè)D-丙氨酸殘基。肽橋是一條5個(gè)

甘氨酸的肽鏈，交聯(lián)時(shí)一端與側(cè)鏈第三位上賴氨酸連接，另一端在轉(zhuǎn)

肽酶的作用下，使另一條五肽側(cè)鏈末端D-丙氨酸脫去，而與側(cè)鏈第四

位D-丙氨酸連接。從X光檢查可見(jiàn)肽聚糖的多糖鏈?zhǔn)且粭l較硬而又呈

螺旋狀卷曲的長(zhǎng)桿，由于其呈螺旋狀，連接在其上的肽鏈才伸向四方，

使交聯(lián)受到一定了限制，只有鄰近的肽鏈才可交聯(lián)。但葡萄球菌的肽

橋較長(zhǎng)，有可塑性，使遠(yuǎn)距離的肽鏈間也可交聯(lián)，交聯(lián)率達(dá)90%,形

成堅(jiān)固致密的三維立本網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（圖2-4）。

而革蘭氏陰性大腸桿菌的四肽側(cè)鏈中第三位的氨基酸被二氨基庚

二酸（DAP）所取代，以肽鏈直接與相鄰四肽側(cè)鏈中的D-丙氨酸相連,

且交聯(lián)率低，沒(méi)有五肽交聯(lián)橋，形成二維平面結(jié)構(gòu)，所以其結(jié)構(gòu)較革

蘭氏陽(yáng)性的葡萄球疏樺（圖2-5）。

圖2?4金黃色葡萄球糖細(xì)胞

壁的肽聚糖結(jié)構(gòu)

圖2-5大腸桿菌細(xì)胞壁的肽聚糖結(jié)構(gòu)

M:N-乙酰胞酸G:N-乙酰氨基葡萄糖。：,4糖昔鏈a:L-

丙氨酸

b:D-谷氨酸c:L-賴氨酸d:D-丙氨酸x:甘氨酸

凡能破壞肽聚糖結(jié)構(gòu)或抑制其合成的物質(zhì)，都能損傷細(xì)胞壁而使

細(xì)菌變形或殺傷細(xì)菌，例如溶菌酶(Lysozyme)能切斷肽聚糖中N-

乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸之間的P-1.4糖昔鍵之間的聯(lián)首鍵之間

的聯(lián)結(jié)，破壞肽聚糖支架，引起細(xì)菌裂解。青霉素和頭泡菌素能與細(xì)

菌競(jìng)爭(zhēng)合成胞壁過(guò)程所需的轉(zhuǎn)肽酶，抑制四肽側(cè)鏈上D-丙氨酸與五肽

橋之間的聯(lián)結(jié)，使細(xì)菌不能合成完整的細(xì)胞壁，可導(dǎo)致細(xì)菌死亡。人

和動(dòng)物細(xì)胞無(wú)細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，亦無(wú)肽聚糖，故溶菌酶和青霉素對(duì)人體細(xì)

胞均無(wú)毒性作用。除肽聚糖這一基本成份以外，革蘭氏陽(yáng)性菌和革蘭

氏陰性菌還各有其特殊結(jié)構(gòu)的成分。

2.革蘭氏陽(yáng)性菌細(xì)胞壁特殊組份細(xì)胞壁較厚,約20?80mm。

肽聚糖含量豐富，有15?50層，每層厚度lnm,約占細(xì)胞壁干重

的。止匕外，尚有大量特殊組份磷壁酸

50~80%(Teichoicacid)o

(圖2-6)磷壁酸是由核糖醇(Ribitol)或甘油(Glyocerol)殘基經(jīng)由磷酸

二鍵互相連接而成的多聚物。磷壁酸分壁磷壁酸(Wallteichoicacid)

和膜磷壁酸(Membraneteichoicacid)兩種，前者和細(xì)胞壁中肽聚糖

的N-乙酰胞壁酸連結(jié)，膜磷壁酸又稱脂磷壁酸(Lipteichoicacid)和細(xì)

胞膜連結(jié)，另一端均游離于細(xì)胞壁外。磷壁酸抗原性很強(qiáng)，是革蘭氏

陽(yáng)性菌的重要表面抗原；在調(diào)節(jié)離子通過(guò)粘肽層中起作用；也可能與

某些酶的活性有關(guān)；某些細(xì)菌的磷壁酸，能粘附在人類細(xì)胞表面，其

作用類似菌毛，可能與致病性有關(guān)。

止匕外，某些革蘭氏陽(yáng)性菌細(xì)胞壁表面還有一些特殊的表面蛋白，

如A蛋白等，都與致病有關(guān)。

3.革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁特殊組份細(xì)胞壁較薄,約10~15nm，有

1-2層肽聚糖外，約占細(xì)胞壁干重的5~20%。結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。尚有

特殊組份外膜層位于細(xì)胞壁肽聚糖層的外側(cè)，包括脂多糖、脂質(zhì)雙層、

脂蛋白三部分（圖2-6）。

脂蛋白（Lipoprotein）一端以蛋白質(zhì)部分共價(jià)鍵連接于肽聚糖的

四肽側(cè)鏈上另一端以脂質(zhì)部分經(jīng)共價(jià)鍵連接于外膜的磷酸上。其功能

是穩(wěn)定外膜并將之固定于肽聚糖層。

圖2-6細(xì)菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)模式圖脂質(zhì)雙層是革蘭陰性菌細(xì)胞壁的主

要結(jié)構(gòu)，除了轉(zhuǎn)運(yùn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外，還有屏障作用，能阻止多種物質(zhì)透過(guò)，

抵抗許多化學(xué)藥物的作用，所以革蘭氏陰性菌對(duì)溶菌酶、青霉素等比

革蘭氏陽(yáng)性具有較大的抵抗力。一些化學(xué)物質(zhì)如乙二胺四乙酸（EDTA）

與2%十二烷基硫酸鈉（SDS）或45%酚水溶液可以將外膜除去,而留

下堅(jiān)韌的肽聚糖層。此外，外膜蛋白質(zhì)還可作為某些噬菌體和性菌毛

的受體。

脂多糖（LipopolysacchrideXPS）由脂質(zhì)雙層向細(xì)胞外伸出，包

括類脂A、核心多糖、特異性多糖三個(gè)組成部分，習(xí)慣上將脂多糖稱

為細(xì)菌內(nèi)毒素。

①類脂A:為一種糖磷脂，是由焦磷酸鍵聯(lián)結(jié)的氨基葡萄糖聚二

糖鏈，其上結(jié)合有各種長(zhǎng)鏈脂肪酸。它是脂多糖的毒性部分及主要成

份。為革蘭氏陰性菌的致病物質(zhì)。無(wú)種屬特異性，各種革蘭氏陰性菌

內(nèi)毒性引起的毒性作用都大致相同。

②核心多糖：位于類脂A的外層，由已糖、痍糖、2-酮基一3一脫

氧辛酸（KDO）、磷酸乙醇胺等組成。經(jīng)KDO與類質(zhì)A共價(jià)聯(lián)結(jié)。

核心多糖具有屬特異性，同一屬細(xì)菌的核心多糖相同。

③特異性多糖：在脂多糖的最外層，是由數(shù)個(gè)至數(shù)十個(gè)低聚糖

（3~5單糖）重復(fù)單位所構(gòu)成的多糖鏈。革蘭氏陰性菌的菌體抗原

（?？乖┚褪翘禺惗嗵?。各種不同的革蘭氏陰性菌的特異性多糖種

類及排列順序各不相同，從而決定了細(xì)

菌抗的特異性。

革蘭氏陽(yáng)性菌和革蘭氏陰性菌的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)顯著不同，導(dǎo)致這兩

類細(xì)菌在染色性、抗原性、毒性、對(duì)某些藥物的敏感性等方面的很大

差異。

表2-1革蘭氏陽(yáng)性菌與革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的比較

特征

革蘭氏陽(yáng)性菌

革蘭氏陽(yáng)性菌

強(qiáng)度

較堅(jiān)韌

較疏松

厚度

厚,20~80nm

薄，5?10nm

肽聚糖層數(shù)

多，可達(dá)50層

少，1~3層

肽聚糖含量

多，可占胞壁干重50-80%

少，占胞壁干重10~20%

磷壁酸

外膜

結(jié)構(gòu)

三維空間（立體結(jié)構(gòu)）

二維空間（平面結(jié)構(gòu)）

4.細(xì)胞壁的功能細(xì)菌細(xì)胞壁堅(jiān)韌而富有彈性，保護(hù)細(xì)菌抵抗低滲

環(huán)境，承受世界杯內(nèi)的5?25個(gè)大氣的滲透壓，并使細(xì)菌在低滲的環(huán)

境下細(xì)胞不易破裂；細(xì)胞壁對(duì)維持細(xì)菌的固有形態(tài)起重要作用；可充

許水分及直徑小于lnm的可溶性小分子自由通過(guò)，與物質(zhì)交換有關(guān)；

細(xì)胞壁上帶有多種抗原決定簇，決定了細(xì)菌菌體的抗原性。

5.L型細(xì)菌L型是指細(xì)菌發(fā)生細(xì)胞壁缺陷的變型。因其首次在

Lister研究所發(fā)現(xiàn)。故以其第一個(gè)字母命名,當(dāng)細(xì)菌細(xì)胞壁中的肽聚糖

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)菌一般在普通環(huán)境中不能耐受菌體內(nèi)部的高滲透壓而將脹裂死亡；

但在高滲環(huán)境下，它們?nèi)钥纱婊疃蔀榧?xì)菌細(xì)胞壁缺陷型。革蘭氏陽(yáng)

性菌L型稱為原生質(zhì)體（protoplast）,必須生存于高滲環(huán)境中。革蘭

氏陰性菌L型稱為原生質(zhì)球(spheroplast)，在低滲環(huán)境中仍有一定的

抵抗力。

細(xì)菌L型的形態(tài)因缺失細(xì)胞壁而呈高度多形性，有球狀、桿狀和

絲狀。大小不一，L型細(xì)菌大多數(shù)染成革蘭氏陰性。細(xì)菌L型生長(zhǎng)繁殖

時(shí)的營(yíng)養(yǎng)要求基本與原菌相同，但必須補(bǔ)充3%~5%的NaCl.

10%~20%蔗糖或7%聚乙烯叱咯酮(PVP)等穩(wěn)定劑，以提高培養(yǎng)基

的滲透壓。同時(shí)還需要加入人或馬血清。L型細(xì)菌生長(zhǎng)較緩慢，一般培

養(yǎng)2~7天后在軟瓊脂平板形成中同較厚、四周較薄的荷包蛋樣細(xì)小菌

落。此外，L型菌尚有顆粒型和絲狀型兩種類型。L型細(xì)菌在液體培養(yǎng)

基中生長(zhǎng)后呈較疏松的絮狀顆粒，沉于管底，培養(yǎng)液則澄清。

人工誘導(dǎo)或自然情況下，細(xì)菌L型在體內(nèi)或體外均能產(chǎn)生。各種

細(xì)菌L型有一個(gè)共同的致病特點(diǎn)。即引起多組織的間質(zhì)性炎癥。細(xì)菌

變?yōu)長(zhǎng)型致病性有所減弱，但在一定條件下L型又可復(fù)為細(xì)菌型，引起

病情加重。變形后的細(xì)菌其形態(tài)、培養(yǎng)特性均發(fā)生了改變，以致查不

出病原使許多病人貽誤診治。臨床遇有癥狀明顯而標(biāo)本常規(guī)細(xì)菌培養(yǎng)

陰性者，應(yīng)考慮細(xì)菌L型感染的可能性，直作細(xì)菌L型的專門培養(yǎng)。

(二)

細(xì)胞膜(Cellmembrane)或稱胞膜(Cytoplasmicmembrane)

位于細(xì)胞壁內(nèi)側(cè)，包繞在細(xì)菌胞漿外的具有彈性的半滲透性脂質(zhì)雙層

生物膜。主要由磷脂及蛋白質(zhì)構(gòu)成，膜不含膽固醇是與真核細(xì)胞膜的

區(qū)別點(diǎn)。細(xì)胞膜有選擇性通透作用，與細(xì)胞壁共同完成菌體內(nèi)外的物

質(zhì)交換。膜上有多種呼吸酶，參與細(xì)胞的呼吸過(guò)程。膜上有多種合成

酶，參與生物合成過(guò)程。細(xì)菌細(xì)胞膜可以形成特有的結(jié)構(gòu)。

1.中介體(Mesosome)用電子顯微鏡觀察，可以看到細(xì)胞膜

向胞漿凹陷折疊成囊狀物，稱為中介體。中介體與細(xì)胞的分裂、呼吸、

胞壁合成和芽胞形成有關(guān)。中介體位置常在菌休的側(cè)面或靠近中央橫

隔處。橫隔中介體與核質(zhì)相連，當(dāng)細(xì)菌分裂時(shí)橫隔中介體也一分為二,

各自帶一套核質(zhì)進(jìn)入子代細(xì)胞；中介體擴(kuò)大了細(xì)胞膜的表面積，相應(yīng)

地增加呼吸酶的含量，可為細(xì)菌提供大量能量，有擬線粒體

(Chondroid)之稱，中介體多見(jiàn)于革蘭氏陽(yáng)性菌。

2.胞質(zhì)間間隙在革蘭氏陰性細(xì)菌的細(xì)胞膜與細(xì)胞壁之間有一空間，

稱為胞質(zhì)間間隙(Periplasmicspace)。此處聚集了若干種胞外酶，

主要是水解酶，與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分解、吸收和運(yùn)轉(zhuǎn)有關(guān)。能破壞某些抗

生素的酶(如青霉素酶)亦集中在此間隙內(nèi)。

(三)胞漿(Cytoplasm)是無(wú)色透明膠狀物，基本成份是水、

蛋白質(zhì)、脂類、核酸及少量無(wú)機(jī)鹽。細(xì)胞漿中還存在一些胞漿顆粒。

1,質(zhì)粒(Plasmid)這是染色體外的遺傳物質(zhì)，為雙股環(huán)狀DNA。

分子量比染色體小，可攜帶某些遺傳信息，例如耐藥因子、細(xì)菌素及

性菌毛的基本均編碼在質(zhì)粒上。質(zhì)粒能進(jìn)行獨(dú)立復(fù)制，失去質(zhì)粒的細(xì)

菌仍能正常存活。質(zhì)?？赏ㄟ^(guò)接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)作用等將有關(guān)性狀傳遞給另

一細(xì)菌。

2.核糖體(Ribosome)電鏡下可見(jiàn)到胞漿中有大量沉降系數(shù)為

70S的顆粒,即核糖體。其化學(xué)組成70%為RNA,30%為蛋白質(zhì)。細(xì)

胞中約90%的RNA和40%的蛋白質(zhì)存在于核糖體中。當(dāng)mRNA連成

多聚核蛋白體(Polyribosome)，就成為合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所。細(xì)菌的

70S核糖體由50S和30S兩個(gè)亞基組成。鏈霉素能與細(xì)菌核糖體的

30S基結(jié)合，紅霉素能與50S亞基結(jié)合,從而干擾細(xì)菌蛋白質(zhì)的合成

而導(dǎo)致細(xì)菌的死亡；真核細(xì)胞的核糖體為80S,因此對(duì)人體細(xì)胞則無(wú)

影響。

3.胞漿顆粒(Cytoplasmagranula)大多數(shù)為營(yíng)養(yǎng)貯藏物，較

為常見(jiàn)的是貯藏高能磷酸鹽的異染顆粒(Metachrometicgranula),

嗜堿性較強(qiáng)，用特殊染色法可以看得更清晰。根據(jù)異染顆粒的形態(tài)及

位置，可以鑒別細(xì)菌。

(四)核質(zhì)(Nnclearmateral)或擬核(Nucleoid)是細(xì)菌的遺傳

物質(zhì)，決定細(xì)菌的遺傳特征。集中在細(xì)胞漿的某一區(qū)域，多在菌

體中部。它與真核細(xì)胞的細(xì)胞核不同點(diǎn)在于四周無(wú)核膜，故不成

形，也無(wú)組蛋白包繞。一個(gè)菌體內(nèi)一般含有1~2個(gè)核質(zhì)?，F(xiàn)已證明，

細(xì)菌的核質(zhì)是由雙股DNA組成的單一的一根環(huán)狀染色體反復(fù)回旋盤繞

而成，細(xì)菌的染色體是裸露的DNA。

大腸桿菌的染色體分子量為3x109，伸展后長(zhǎng)度約達(dá)1.1mm，約

含5x106堿基對(duì)，足可攜帶3,000~5,000個(gè)基因，以滿足細(xì)菌生

命活動(dòng)的全部需要，核質(zhì)具有細(xì)胞核的功能，控制細(xì)菌的各種遺傳性

狀。細(xì)菌胞漿中含有大量RNA,用堿性染料染色著色很深，將核質(zhì)掩

蓋，不易顯露。若用酸或RNA酶處理，使RNA水解，再用富爾根

(Feulgen)氏法染色，便可染出核質(zhì)，在普通光學(xué)顯微鏡下可以看

見(jiàn)，一般呈球狀、棒狀或啞鈴狀。

二、特殊結(jié)構(gòu)

細(xì)菌的特殊結(jié)構(gòu)包括莢膜、鞭毛、菌毛和芽胞。

(一)莢膜(Capsule)許多細(xì)菌胞壁外圍繞一層較厚的粘性、

膠凍樣物質(zhì)，其厚度在0.2um以上，普通顯微鏡可見(jiàn),與四周有明顯

界限,稱為莢膜。如肺炎雙球菌(圖2-7)。其厚度在0.2um以下者,

在光學(xué)顯微鏡下才不能直接看到，必須以電鏡或免疫學(xué)方法才能證明，

稱為微莢膜(Microcapsule),如溶血性鏈球菌的M蛋白、傷寒桿菌

的Vi抗原及大腸桿菌的K抗原等。

圖2-7肺炎球菌莢膜

大多數(shù)細(xì)菌（如肺炎球菌、腦膜炎球菌等）的莢膜由多糖組成。

鏈球菌莢膜為透明質(zhì)酸；少數(shù)細(xì)菌的莢膜為多肽（如炭疽桿菌莢膜為

D-谷氨酸的多肽）。

細(xì)菌一般在機(jī)體內(nèi)和營(yíng)養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基中才能形成莢膜。有莢膜

的細(xì)菌在固體培養(yǎng)基上形成光滑型（S型）或粘液型（M）菌落，失去

莢膜后菌落變?yōu)榇植谛停≧）。莢膜并非細(xì)菌生存所必需，如莢膜丟失,

細(xì)菌仍可存活。

莢膜除對(duì)鑒別細(xì)菌有幫助外，還能保護(hù)細(xì)菌免遭吞噬細(xì)胞的吞噬

和消化作用，因而與細(xì)菌的毒力有關(guān)。莢膜抗吞噬的機(jī)理還不十分清

楚，可能由于莢膜粘液層比較光滑，不易被吞噬細(xì)胞捕捉之故。莢膜

能貯留水分使細(xì)菌能抗干燥，并對(duì)其他因子（如溶菌酶、補(bǔ)體、抗體、

抗菌藥物等）的侵害有一定抵抗力。

（二）鞭毛（Flagllum）在某些細(xì)菌菌體上具有細(xì)長(zhǎng)而彎曲的絲

狀物，稱為鞭毛。鞭毛的長(zhǎng)度常超過(guò)菌體若干倍。不同細(xì)菌的鞭毛數(shù)

目、位置和排列不同，可分為單毛菌（Monotrichate）、雙毛菌

（Amphitrichate）、絲毛菌（Lophotrichate）、周毛菌（Peritrichate）

（圖2-8）。

圖2-8細(xì)菌的鞭毛（小意）

鞭毛自細(xì)胞膜長(zhǎng)出，游離于細(xì)胞外。用電子顯微鏡研究鞭毛的超

微結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)鞭毛的結(jié)構(gòu)分為：基礎(chǔ)小體、鉤狀休和絲狀體三個(gè)部分

組成（圖2-9）。

圖2-9大腸桿

菌鞭毛根部結(jié)構(gòu)模式圖

1.基礎(chǔ)小體（Basalbody）位于鞭毛根部，埋在細(xì)胞壁中。革蘭

氏陰性菌鞭毛的基礎(chǔ)小體由一根圓柱和兩對(duì)同心環(huán)所組成，一對(duì)是M

環(huán)與S環(huán)，附著在細(xì)胞膜上；另一對(duì)是P環(huán)與L環(huán)，連在胞壁的肽聚

糖和外膜上（M、S、P、L分別代表細(xì)胞膜、膜上、肽聚糖、外膜中

的脂多糖）。革蘭氏陽(yáng)性菌的細(xì)胞壁無(wú)外膜，其鞭毛只有M與S環(huán)而

無(wú)P環(huán)和L環(huán)。鞭毛運(yùn)動(dòng)需要能量，細(xì)胞膜中的呼吸鏈可供其所需。

2.鉤狀體（Hook）位于鞭毛伸出菌體之處，呈鉤狀彎曲，鞭毛

此轉(zhuǎn)變向外伸出，成為絲狀體。

3.絲狀體（Filament）呈纖絲狀，伸出于菌體之外，是由鞭毛蛋

白亞單位呈緊螺旋狀纏繞而成的中空的管狀結(jié)構(gòu)。鞭毛蛋白是一種纖

維蛋白，其氨基酸組成與骨骼肌動(dòng)蛋白相似，可能與鞭毛的運(yùn)動(dòng)性有

關(guān)。

鞭毛是細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)器官，往往有化學(xué)趨向性，常朝向有高濃度營(yíng)

養(yǎng)物質(zhì)的方向移動(dòng)，而避開(kāi)對(duì)其在害的環(huán)境。常存在于桿菌及弧菌中。

鞭毛的數(shù)量、分布可用以鑒別細(xì)菌。鞭毛抗原有很強(qiáng)的抗原性，通常

稱為H抗原，對(duì)某些細(xì)菌的鑒定、分型及分類具有重要意義。

（三）菌毛（Pilus）菌毛是許多革蘭氏陰性菌菌體表面遍布的比

鞭毛更為細(xì)、短、直、硬、多的絲狀蛋白附屬器，也叫做纖毛

（Fimbriae）.其化學(xué)組成是菌毛蛋白（Pilin）,菌毛與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，在

光鏡下看不見(jiàn)，使用電鏡才能觀察到。菌毛可分為普通菌毛

（Commonpilus）和性菌毛（Sexpilus）兩種。

1.普通菌毛長(zhǎng)0.3~l.Oum,直徑7nmo具有粘著細(xì)胞（紅細(xì)胞、

上皮細(xì)胞）和定居各種細(xì)胞表面的能力，它與某些細(xì)菌的的致病性有

關(guān)。無(wú)菌毛的細(xì)菌則易被粘膜細(xì)胞的纖毛運(yùn)動(dòng)、腸蠕動(dòng)或尿液沖洗而

被排除，失去菌毛，致病力亦隨之喪失。

2.性菌毛有的細(xì)菌還有1~4根較長(zhǎng)的性菌毛，比普通菌毛而

粗，中空呈管狀。性菌毛由質(zhì)粒攜帶的一種致育因子（Ferilityfactor）

的基因編碼，故性菌毛又稱F菌毛。帶有性菌毛的細(xì)菌稱為F+菌或雄

性菌，無(wú)菌毛的細(xì)菌稱為F-菌或雌性菌。性菌毛能在細(xì)菌之間傳遞

DNA,細(xì)菌的毒性及耐藥性即可通過(guò)這種方式傳遞，這是某些腸道桿

菌容易產(chǎn)生耐藥性的原因之一。

（四）芽胞（Spore）在一定條件下，芽胞桿菌屬（如炭疽桿菌）

及梭狀芽胞桿菌屬（如破傷風(fēng)桿菌、氣性壞疽病原菌）能在菌體內(nèi)形

成一個(gè)折光性很強(qiáng)的不易著色小體，稱為內(nèi)芽胞（Endospore）,簡(jiǎn)

稱芽胞。

芽胞一般只在動(dòng)物體外才能形成，并受環(huán)境影響，當(dāng)營(yíng)養(yǎng)缺乏，

特別是碳源、氮源或磷酸鹽缺乏時(shí)，容易形成芽胞。不同細(xì)菌開(kāi)成芽

胞還需不同的條件，如炭疽

桿菌須在有氧條件下才能形成芽胞。成熟的芽胞可被許多正常代

謝物如丙氨酸、腺甘、葡萄糖、乳酸等激活而發(fā)芽，先是芽胞酶活化，

皮質(zhì)層及外殼迅速解聚，水分進(jìn)入，在合適的營(yíng)養(yǎng)和溫度條件下，芽

胞的核心向外生長(zhǎng)成繁殖體，開(kāi)始發(fā)育和分裂繁殖。芽胞并非細(xì)菌的

繁殖體，而是處于代謝相對(duì)靜止的休眠休態(tài)，以維持細(xì)菌生存的持久

體。

芽胞含水量少（約40%）,蛋白質(zhì)受熱不易變性。芽胞具有多層

厚而致密的胞膜，由內(nèi)向外依次為核心、內(nèi)膜、芽胞壁、皮質(zhì)、外膜、

芽胞殼和芽胞外衣（圖2-10）。特別是芽胞殼，無(wú)通透性，有保護(hù)作

用，能阻止化學(xué)品滲入。芽胞形成時(shí)能合成一些特殊的酶，這些酶較

之繁殖體中的酶具有更強(qiáng)的耐熱性。芽胞核心和皮質(zhì)層中含有大量叱

碇二竣酸（Dipicolinicacid,DPA），占芽胞干重的5~15%,是芽胞所

特有的成分，在細(xì)菌繁殖體和其他生物細(xì)胞中都沒(méi)有。DPA能以一種

現(xiàn)尚不明的方式，使芽胞的酶類具有很高的穩(wěn)定性。芽胞形成過(guò)程中

很快合成DPA,同時(shí)也獲得耐熱性。

圖2-10芽胞結(jié)構(gòu)模式

圖2-11細(xì)菌的芽胞形態(tài)

芽胞呈圓形或橢圓形，其直徑和在菌體內(nèi)的位置隨菌種而不同，

例如，炭疽桿菌的芽胞為卵圓形、比菌體小，位于菌體中央；破傷風(fēng)

桿菌芽胞正圓形、比菌體大，位于頂端，如鼓槌狀。這種形態(tài)特點(diǎn)有

助于細(xì)菌鑒別（圖2-11）。芽胞在自然界分布廣泛，因此要嚴(yán)防芽胞

污染傷口、用具、敷料、手術(shù)器械等。芽胞的抵抗力強(qiáng)，對(duì)熱力、干

燥、輻射、化學(xué)消毒劑等理化因素均有強(qiáng)大的抵抗力，用一般的方法

不易將其殺死。有的芽胞可耐100℃沸水煮沸數(shù)小時(shí)。殺滅芽胞最可

靠的方法是高壓蒸汽滅菌。當(dāng)進(jìn)行消毒滅菌時(shí)往往以芽胞是否被殺死

作為判斷滅菌效果的指標(biāo)。

第三章細(xì)菌的生理

細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖的條件:

(1)營(yíng)養(yǎng)(2)酸堿度(3)氣體(4)溫度

根據(jù)對(duì)氧的需要不同將細(xì)菌分為4類：

①專性需氧菌(obligateaerobe)

②微需氧菌(microaerophilicbacterium)

③兼性厭氧菌(facultativeanaerobe)

④專性厭氧菌(obligateanaerobe)

細(xì)菌的生物氧化與能量代謝

細(xì)菌能量代謝活動(dòng)中主要涉及ATP形式的化學(xué)能。細(xì)菌的有機(jī)物

分解或無(wú)機(jī)物氧化過(guò)程中釋放的能量通過(guò)底物磷酸化或氧化磷酸化合

成ATP。

主要有發(fā)酵、需氧呼吸、厭氧呼吸等方式。

細(xì)菌的繁殖方式與速度

細(xì)菌生長(zhǎng)速度很快，一般一簡(jiǎn)單的二分裂方式繁殖，細(xì)菌約

20min分裂一次。大腸埃希菌20-30分鐘繁殖T弋；結(jié)核桿菌18-20

小時(shí)繁殖一代。若按此速度計(jì)算，一個(gè)細(xì)胞經(jīng)7h可繁殖到約200

萬(wàn)個(gè)，10h后可達(dá)10億以上，細(xì)菌群體將龐大到難以想象的程

度。但事實(shí)上由于細(xì)菌繁殖中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的逐漸耗竭，有害代謝產(chǎn)物的

逐漸積累，細(xì)菌不可能始終保持高速度的無(wú)限繁殖。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,

細(xì)菌繁殖速度漸減，死亡菌數(shù)增多，活菌增長(zhǎng)率隨之下降并趨于停滯。

將一定數(shù)量的細(xì)菌接種于適宜的液體培養(yǎng)基中，連續(xù)定時(shí)取樣檢

查活菌數(shù)，可發(fā)現(xiàn)其生長(zhǎng)過(guò)程的規(guī)律性。以培養(yǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo)，培養(yǎng)

物中活菌數(shù)的對(duì)數(shù)為縱坐標(biāo)，可繪制出一條生長(zhǎng)曲線(growthcurve).

根據(jù)生長(zhǎng)曲線，細(xì)菌的群體生長(zhǎng)繁殖可分為四期：

1.遲緩期(lagphase)細(xì)菌進(jìn)入新環(huán)境后的短暫適應(yīng)階段。該期

菌體增大，代謝活躍，為細(xì)菌的分裂繁殖合成并積累充足的酶、輔酶

和中間代謝產(chǎn)物；’但分裂遲緩，繁殖極少。遲緩期長(zhǎng)短不一，按菌

種、接種菌的菌齡和菌量，以及營(yíng)養(yǎng)物等不同而異，一般為1—4%

.對(duì)數(shù)期又稱指數(shù)期

2(logarithmicphase)(exponentialphase)o

細(xì)菌在該期生長(zhǎng)迅速，活菌數(shù)以恒定的幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，生長(zhǎng)曲線圖上

細(xì)菌數(shù)的對(duì)數(shù)呈直線上升，達(dá)到頂峰狀態(tài)。此期細(xì)菌的形態(tài)、染色性、

生理活性等都較典型，對(duì)外界環(huán)境因素的作用敏感。因此，研究細(xì)菌

的生物學(xué)性狀(形態(tài)染色、生化反應(yīng)、藥物敏感試驗(yàn)等)應(yīng)選用該期的細(xì)

菌。一般細(xì)菌對(duì)數(shù)期在培養(yǎng)后的

8—18ho

3.穩(wěn)定期(stationaryphase)由于培養(yǎng)基中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗，有害

代謝產(chǎn)物積聚，該期細(xì)菌繁殖速度漸減，死亡數(shù)逐漸增加，細(xì)菌形態(tài)、

染色性和生理性狀常有改變。一些細(xì)菌的芽胞、外毒素和抗生素等代

謝產(chǎn)物大多在穩(wěn)定期產(chǎn)生。

4.衰亡期(declinephase)穩(wěn)定期后細(xì)菌繁殖越來(lái)越慢，死亡數(shù)

越來(lái)越多，并超過(guò)活菌數(shù)。該期細(xì)菌形態(tài)顯著改變，出現(xiàn)衰退型或菌

體自溶，難以辨認(rèn)；牛理代謝活動(dòng)也趨于停滯。因此，陳舊培養(yǎng)的細(xì)

菌難以鑒定。

細(xì)菌的生長(zhǎng)曲線在研究工作和生產(chǎn)實(shí)踐中都有指導(dǎo)意義。掌握細(xì)

菌生長(zhǎng)規(guī)律，可以人為地改變培養(yǎng)條件，調(diào)整細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖階段，

更為有效地利用對(duì)人類有益的細(xì)菌。例如在培養(yǎng)過(guò)程中，不斷地更新

培養(yǎng)液和對(duì)需氧菌進(jìn)行通氣，使細(xì)菌長(zhǎng)時(shí)間地處于生長(zhǎng)旺盛的對(duì)數(shù)期，

這種培養(yǎng)稱為連續(xù)培養(yǎng)。

細(xì)菌的分解代謝和生化反應(yīng)

各種細(xì)菌所具有的酶不完全相同，對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分解能力也不一

致，因而代謝產(chǎn)物也有區(qū)別。

細(xì)菌對(duì)糖的分解

細(xì)菌對(duì)蛋白質(zhì)的分解

細(xì)菌的生化反應(yīng)：通過(guò)生化試驗(yàn)的方法檢測(cè)細(xì)菌對(duì)各種基質(zhì)的代

謝作用及其代謝產(chǎn)物，從而鑒別細(xì)菌的種屬。

(1)糖發(fā)酵試臉

(2)靛基質(zhì)試臉

(3)硫化氫試臉

(4)尿素

分解試驗(yàn)

(5)枸椽酸鹽利用試驗(yàn)

細(xì)菌的合成代謝產(chǎn)物

細(xì)菌利用分解代謝中的產(chǎn)物和能量不斷合成菌體自身成分，同時(shí)

還合成一些在醫(yī)學(xué)上具有重要意義的代謝產(chǎn)物。

熱原質(zhì)(pyrogen)或稱致熱原：是細(xì)菌合成的一種注入人體或動(dòng)

物體內(nèi)能引起發(fā)熱反應(yīng)的物質(zhì)。產(chǎn)生熱原質(zhì)的細(xì)菌大多是革蘭陰性菌,

熱原質(zhì)即其細(xì)，胞壁的脂多糖。

毒素與侵襲性酶：細(xì)菌產(chǎn)生外毒素和內(nèi)毒素兩類毒素，在細(xì)菌致

病作用中甚為重要。外毒素(exotoxin)是多數(shù)革蘭陽(yáng)性菌和少數(shù)革蘭陰

性菌在生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中釋放到菌體外的蛋白質(zhì)；內(nèi)毒素(endotoxin)是

革蘭陰性菌細(xì)胞壁的脂多糖，當(dāng)菌體死亡崩解后游離出來(lái)。外毒素毒

性強(qiáng)于內(nèi)毒素。

色素：某些細(xì)菌能產(chǎn)生不同顏色的色素，有助于鑒別細(xì)菌。紐菌

的色素有兩類，一類為水溶性，能彌散到培養(yǎng)基或周圍組織。另一類

為脂溶性，不溶于水，只存在于菌體，使菌落顯色而培養(yǎng)基顏色不變。

抗生素：某些微生物代謝過(guò)程中產(chǎn)生的一類能抑制或殺死某些其

他微生物或腫瘤細(xì)胞的物質(zhì)，稱為抗生素。抗生素大多由放線菌和真

菌產(chǎn)生，細(xì)菌產(chǎn)生的少，只有多粘菌素(polymyxin)、桿菌肽

(bacitracin)等。

細(xì)菌素：某些菌株產(chǎn)生的一類具有抗菌作用的蛋白質(zhì)稱為細(xì)菌素

(bactericin).細(xì)菌素與抗生素不同的是作用范圍狹窄，僅對(duì)與產(chǎn)生菌

有親緣關(guān)系的細(xì)菌有殺傷作用。

維生素：細(xì)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。

菌體結(jié)構(gòu)成分

第四節(jié)細(xì)菌的人工培養(yǎng)

一、培養(yǎng)細(xì)菌的方法

人工培養(yǎng)細(xì)菌，除需要提供充足的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)使細(xì)菌獲得生長(zhǎng)繁殖

所需要的原料和能量外，尚要有適宜的環(huán)境條件，如酸堿度、滲透壓、

溫度和必要的氣體等。

二、培養(yǎng)基

培養(yǎng)基(culturemedium):是由人工方法配制而成的，專供微

生物生長(zhǎng)繁殖使用的混合營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。培養(yǎng)基制成后必須經(jīng)過(guò)滅菌處理。

第四章消毒與滅菌

消毒(disinfection):殺死物體上病原微生物的方法，并不一定

殺死含芽胞的細(xì)菌或非病原微生物。

滅菌(sterilization):殺死物體上所有微生物的方法。包括殺滅

細(xì)菌芽胞在內(nèi)的全部病原微生物和非病原微生物。

抑菌(bacteriostasis):抑制體內(nèi)或體外細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖。

防腐(antisepsis):防止或抑制體外細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖的方法。

無(wú)菌(asepsis):不存在活的細(xì)菌

第一節(jié)物理消毒滅菌法

用于消毒滅菌的物理因素有熱力、紫外線、輻射、超聲波、濾過(guò)

和低溫等。

一.熱力滅菌法

熱力滅菌法可分為干熱滅菌和濕熱滅菌兩大類。

在同一溫度下』后者的效力比前者大。因?yàn)棰贊駸嶂屑?xì)菌菌體蛋

白更容易凝固。②濕熱的穿透力比干熱大。③濕熱的蒸氣有潛熱存在,

可釋放出更多的熱量。

干熱滅菌法：

1.焚燒一種徹底的滅菌方法，一般適用于廢棄物品或動(dòng)物尸體等。

2.燒灼用火焰滅菌，適用于微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的接種環(huán)、試管口等

的滅菌。

3.干烤用干烤滅菌箱，適用于高溫下不變質(zhì)，不損壞，不蒸發(fā)的

物品。（圖一真空烤箱）

4.紅外線利用電磁波的熱效應(yīng)，但熱效應(yīng)只能在照射到的物體表

面產(chǎn)生，因此多用于醫(yī)療器械。

濕熱滅菌法：

1.巴氏消毒法（pasteurization）用較低溫度殺滅液體中的病原

菌或特定微生物，而保持物品中所需的不耐熱成分不被破壞的消毒方

法。主要應(yīng)用于乳制品的消毒。方法有兩種：①加熱到61.1-628C30

分鐘②71.7℃15?30秒。

2.煮沸法煮沸溫度為100℃z芽胞需要1-2小時(shí)才可被殺滅。

3.流動(dòng)蒸氣消毒法利用一個(gè)大氣壓下100℃的水蒸氣進(jìn)行消毒。

蒸籠具有類似的原理。

4.間歇蒸氣滅菌法利用反復(fù)多次的流動(dòng)蒸氣間歇加熱以達(dá)到滅菌

消毒的目的。

5.高壓蒸氣滅菌法一種最有效的滅菌方法。滅菌的溫度取決于蒸

氣的壓力。在103.4kPa蒸氣下，溫度達(dá)到121.3℃,維持15-20分

鐘，可殺滅包括細(xì)菌芽胞在內(nèi)的所有微生物。（圖二自動(dòng)壓力滅菌器）

二.輻射殺菌法

1.紫外線紫外線具有殺菌作用，其主要作用于DNA，使一條

DNA鏈上相鄰的兩個(gè)胸腺嚏咤共價(jià)結(jié)合成二聚體,干擾DNA的復(fù)制

與轉(zhuǎn)錄。但紫外線的穿透力弱，因此一般用于手術(shù)室、傳染病房、細(xì)

菌實(shí)驗(yàn)室的空氣消毒。紫外線對(duì)人休皮膚、眼睛有損傷作用，應(yīng)注意

防護(hù)。

2.電離輻射常用于一次性塑料制品的消毒。

3彳微波不能穿透金屬表面。

三.濾過(guò)除菌法

濾過(guò)除菌法是用物理阻留的方法將液體或空氣中的細(xì)菌除去，以

達(dá)到無(wú)菌目的。主要應(yīng)用于一些不耐高溫滅菌的血清、毒素、抗生素

以及空氣的除菌。（圖三超凈工作臺(tái)，圖四超凈工作臺(tái)工作原理）

四.其它一些物理除菌方法

常用的還包括超聲波滅菌法（圖五超聲波清洗機(jī)，（圖六超聲波

細(xì)胞破碎儀），干燥與低溫抑菌法（圖七冷凍干燥機(jī)）等

第二節(jié)化學(xué)消毒滅菌法

化學(xué)藥物能影響細(xì)菌的化學(xué)組成、物理結(jié)構(gòu)和生理活性，從而發(fā)

揮防腐、消毒甚至滅菌的作用。

消毒防腐藥物一般都對(duì)人有害，因此只外用或?qū)τ诃h(huán)境的消毒。

根據(jù)殺菌機(jī)制的不同，分為以下幾類:

①促進(jìn)

菌體蛋白質(zhì)變性或凝固。

②干擾細(xì)菌的酶系統(tǒng)和代謝。

③損傷細(xì)胞膜。

主要的消毒劑包括：酚類，醇類，重金屬類，氧化劑，表面活性

劑，烷化劑。

消毒劑的應(yīng)用范圍包括：病人排泄物和分泌物，皮膚，粘膜，飲

水，廁所、陰溝，空氣，手。

第三節(jié)影響消毒滅菌效果的因素

消毒滅菌的效杲受環(huán)境、微生物種類及消毒劑本身等多種因素的

影響。

主要包括以下幾個(gè)方面：

消毒劑的性質(zhì)、濃度與作用時(shí)間：同一種消毒劑的濃度不同，其

消毒效果也不同；消毒劑在一定濃度下，對(duì)細(xì)菌的作用時(shí)間越長(zhǎng)，消

毒效果越好。

微生物的種類于數(shù)量：同一消毒劑對(duì)不同的微生物的殺滅效果不

同。微生物的數(shù)量越大，需要的消毒時(shí)間就越長(zhǎng)。

溫度：溫度的升高可提高消毒效果。

酸堿度：消毒劑的殺菌作用受酸堿度的影響。

有機(jī)物：有機(jī)物的存在，能影響消毒劑的效果。

第四章噬菌體

噬菌體：是感染細(xì)菌、真菌、放線菌或螺旋體等微生物的病毒，

本世紀(jì)初在葡萄球菌和志賀菌中首先發(fā)現(xiàn)。

噬菌體具有病毒的一些特性：

1、個(gè)體微小，可以通過(guò)濾菌器；

2、沒(méi)有完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，主要由蛋白質(zhì)構(gòu)成的衣殼和包含于其中

的核酸組成；

3、只能在活的微生物細(xì)胞內(nèi)復(fù)制增殖，是一種專性細(xì)胞內(nèi)寄生的

微生物。

形態(tài)與結(jié)構(gòu)

噬菌體很小，在光學(xué)顯微鏡下看不見(jiàn)，需用電子顯微鏡觀察。不

同的噬菌體在電子顯微鏡下有三種形態(tài)，即蝌蚪形、微球形和絲形。

大多數(shù)噬菌體呈蝌蚪形，由頭部和尾部?jī)刹糠纸M成（圖）。例如大腸埃希

菌T4噬菌體頭部呈六邊形，立體對(duì)稱，大小約95X65nm,內(nèi)含遺傳

物質(zhì)核酸；尾部是一管狀結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)95~125nm,直徑13~20nm,由

一個(gè)內(nèi)徑約2.5nm中空的尾髓和外面包著的尾鞘組成。尾髓具有收

縮功能，可使頭部核酸注入宿主菌。在頭、尾連接處有一尾領(lǐng)結(jié)構(gòu)，

可能與頭部裝配有關(guān)。尾部末端有尾板、尾刺和尾絲，尾板內(nèi)有裂解

宿主菌細(xì)胞壁的溶菌酶；尾絲為噬菌體的吸附器官，能識(shí)別宿主菌體

表面的特殊受體。有的噬菌體尾部很短或缺失。

第四節(jié)噬菌體的應(yīng)用

1、用已知的噬菌休對(duì)未知菌鑒定和分型，以便追查傳染病源及流

行病學(xué)調(diào)查

2、檢測(cè)標(biāo)本中未知細(xì)菌

3、在基因工程上可做外源基因的載體

4、用于控制細(xì)菌性感染

第三節(jié)溫和噬菌體

溫和噬菌體的基因組能與宿主菌基因組整合，并隨細(xì)菌分裂傳至

子代細(xì)菌的基因組中，不

引起細(xì)菌裂解。整合在細(xì)菌基因組中的噬菌體基因組稱為前噬菌

體(prophage),帶有前噬菌體基因組的細(xì)菌稱溶原性細(xì)菌(lysogenic

bacterium).前噬菌體偶爾可自發(fā)地或在某些理化和生物因素的誘導(dǎo)

下脫離宿主菌基因組而進(jìn)入溶菌周期，產(chǎn)生成熟噬菌體，導(dǎo)致細(xì)菌裂

解。溫和噬菌體的這種產(chǎn)牛成熟.噬菌體顆粒和溶解宿主菌的潛在能

力，稱為溶原性(lysogeny)。由此可知，溫和噬菌體可有三種存在狀

態(tài)：①游離的具有感染性的噬菌體顆粒；②宿主菌胞質(zhì)內(nèi)類似質(zhì)粒形

式的噬菌體核酸；③前噬菌體。另外，溫和噬菌體可有溶原性周期和

溶菌性周期，而毒性噬菌體只有一個(gè)溶菌性周期。

溶原狀態(tài)通常十分穩(wěn)定，能經(jīng)歷許多代。但在某些條件如紫外線、

X線、致癌劑、突變劑等作用下，可中斷溶原狀態(tài)而進(jìn)入溶菌性周期，

這稱為前噬菌體的誘導(dǎo)與切離(excision),發(fā)生率為10八-2?10八-5。

極少數(shù)溶原性細(xì)菌中的前噬菌體離開(kāi)細(xì)菌基因組后，不進(jìn)入溶菌性周

期,這個(gè)現(xiàn)象被形象地稱之為〃治愈〃。

溶原性細(xì)菌具有抵抗同種或有親緣關(guān)系噬菌體重復(fù)感染的能力，

即使宿主菌處在一種噬菌體免疫狀態(tài)。

某些前噬菌體可導(dǎo)致細(xì)菌基因型和性狀發(fā)生改變，這稱為溶原性

轉(zhuǎn)換(lysogenicconversion),,

第六章細(xì)菌的遺傳與變異

遺傳(heredity):一定條件下，細(xì)菌的性狀相對(duì)穩(wěn)定，并能代代相

傳，子代與親代之間表現(xiàn)為相似性，這種現(xiàn)象稱為遺傳.

變異(variation):子代與親代之間存在不同程度的差異，這種現(xiàn)

象稱為變異。

第二節(jié)細(xì)菌遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)

細(xì)菌的遺傳物質(zhì)是DNA,DNA藉其構(gòu)成的特定基因來(lái)傳遞遺傳

信息。細(xì)菌的基因組是指細(xì)菌染色體和染色體以外遺傳物質(zhì)所攜帶基

因的總稱。染色體外的遺傳物質(zhì)是指質(zhì)粒DNA等。

質(zhì)粒是細(xì)菌染色體以外的遺傳物質(zhì)，是環(huán)狀閉合的雙鏈DNA，經(jīng)

人工抽提后可變成開(kāi)環(huán)狀或線狀。

細(xì)菌染色體'染色質(zhì)(chromosome\nucleoid)

質(zhì)粒(plasmids)

噬菌體(bacteriophages/phages)

質(zhì)粒特點(diǎn)：

I.質(zhì)粒具有自我復(fù)制的能力。一個(gè)質(zhì)粒是一個(gè)復(fù)制子(replicon),

在細(xì)菌內(nèi)可復(fù)制出拷貝(copy)。有的質(zhì)?？截悢?shù)只有1—2個(gè)，其復(fù)制

往往與染色體的復(fù)制同步，稱緊密型質(zhì)粒；有的質(zhì)粒拷貝數(shù)較多，可

隨時(shí)復(fù)制，與染色體的復(fù)制不相關(guān)，稱松弛型質(zhì)粒。

2.質(zhì)粒DNA所編碼的基因產(chǎn)物賦予細(xì)菌某些性狀特征，如致育

性、耐藥性、致病性、某些生化特性等。

3、質(zhì)?？勺孕衼G失與消除。質(zhì)粒并非細(xì)菌生命活動(dòng)不可缺少的遺

傳物質(zhì)，可自行

丟失或經(jīng)紫外線等理化因素處理

后消除，隨著質(zhì)粒的丟失與消除，質(zhì)粒所賦予細(xì)菌的性狀亦隨之

消失，但細(xì)菌仍存活。

4.質(zhì)粒的轉(zhuǎn)移性。質(zhì)粒可通過(guò)接合、轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)導(dǎo)等方式在細(xì)菌間

轉(zhuǎn)移，如耐藥性質(zhì)粒的轉(zhuǎn)移，并非限制在革蘭陽(yáng)性與革蘭陽(yáng)性苗或革

蘭陰性與革蘭陰性菌之間，而且也發(fā)生在革蘭陽(yáng)性與革蘭陰性菌之間，

在實(shí)驗(yàn)室中甚至能發(fā)生在細(xì)菌與哺乳動(dòng)物細(xì)胞之間。

5.質(zhì)?？煞譃橄嗳菪耘c不相容性兩種。幾種不同的質(zhì)粒同時(shí)共存

于一個(gè)細(xì)菌內(nèi)稱相容性(compatibility),有些質(zhì)粒則不能相容。

第三節(jié)細(xì)菌的變異性狀

一、基因的突變與損傷后修復(fù)

突變(mutation)是細(xì)菌遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生突然而穩(wěn)定的改變，

導(dǎo)致細(xì)菌性狀的遺傳性變異。若細(xì)菌DNA上核甘酸序列的改變僅為一

個(gè)或幾個(gè)堿基的置換、插入或丟失出現(xiàn)的突變只影響到一個(gè)或幾個(gè)基

因，引起較少的性狀變異，稱為小突變或點(diǎn)突變(pointmutation);

若涉及大段的DNA發(fā)生改變，稱為大突變或染色體畸變

(chromosomeaberration),,

DNA序列的改變包括堿基的置換和移碼。堿基置換可分為轉(zhuǎn)換

(transition)和顛換(transversion)兩種類型,如不同瞟吟之間或不同口密

咤之間的替代稱為轉(zhuǎn)換，若是瞟吟與嗜陡之間的相互交換則稱為顛換。

當(dāng)DNA序列中一對(duì)成幾對(duì)核甘酸發(fā)生插入或丟失,必將引起該部位其

后的序列移位，由于遺傳信息是以三聯(lián)密碼子的形式表達(dá)，移位必導(dǎo)

致密碼的意義發(fā)生錯(cuò)誤，此稱移碼突變這一讀

(transhiftmutation)o

碼變化的結(jié)果通常導(dǎo)致無(wú)功能肽類或蛋白質(zhì)的產(chǎn)生。另外，由于大片

段的DNA序列的丟失、重復(fù)、倒位或大段轉(zhuǎn)位因子的轉(zhuǎn)位等，將導(dǎo)致

基因產(chǎn)物完全無(wú)效,出現(xiàn)無(wú)效性突變大、小突變間

(nullmutation)o

無(wú)明顯界限；又大突變發(fā)生的頻率比小突變高，相差可達(dá)1萬(wàn)倍。

第四節(jié)基因的轉(zhuǎn)移和重組(細(xì)菌變異的機(jī)制)

與上述內(nèi)在基因發(fā)生突變不同，外源性的遺傳物質(zhì)由供體菌轉(zhuǎn)入

某受體菌細(xì)胞內(nèi)的過(guò)程稱為(genetransfer).轉(zhuǎn)移的基因與受體菌

DNA整合在一起稱為重組(recombination),使受體菌獲得供體菌某

些特性。外源性遺傳物質(zhì)包括供體菌染色體DNA片段，質(zhì)粒DNA及

噬菌體基因等。細(xì)菌的基因轉(zhuǎn)移和重組可通過(guò)轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)、溶

原性轉(zhuǎn)換和細(xì)胞融合等方式進(jìn)行。

轉(zhuǎn)化：轉(zhuǎn)化(tranaformation)是供體菌裂解游離的DNA片段被受

體菌直接攝取，使受體菌獲得新的性狀。

接合：接合(conjugation)是細(xì)菌通過(guò)性菌毛相互連接溝通，將遺

傳物質(zhì)(主要是質(zhì)粒DNA)從供體菌轉(zhuǎn)移給

受體菌。能通過(guò)接合方式轉(zhuǎn)移的質(zhì)粒稱為接合性質(zhì)粒，主要包括F

質(zhì)粒、R質(zhì)粒、Col質(zhì)粒和毒力質(zhì)粒等，不能通過(guò)性菌毛在細(xì)菌間轉(zhuǎn)移

的質(zhì)粒為非接合性質(zhì)粒。接合不是細(xì)菌的一種固有功能，而是由各種

質(zhì)粒決定的。

轉(zhuǎn)導(dǎo)：轉(zhuǎn)導(dǎo)(transduction)是以溫和噬菌體為載體,將供體菌的

一段DNA轉(zhuǎn)移到受體菌內(nèi)，使受體菌獲得新的性狀。根據(jù)轉(zhuǎn)導(dǎo)基因片

段的范圍，可分為以下兩種轉(zhuǎn)導(dǎo)：

1.普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)(transduction)

轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體能以正常方式感染另一宿主菌，并將其頭部的染色體

注入受體菌內(nèi)。因被包裝的DNA可以是供體菌染色體上的任何部分，

故稱為普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)。普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)也能轉(zhuǎn)導(dǎo)質(zhì)粒，金黃色葡萄球菌中R

質(zhì)粒的轉(zhuǎn)導(dǎo)在醫(yī)學(xué)上具有重要意義。

2.局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)(restrictedtransduction)或稱特異性轉(zhuǎn)導(dǎo)

(specializedtransduction),所轉(zhuǎn)導(dǎo)的只限于供體菌染色體上特定的

基因。這樣的噬菌體基因轉(zhuǎn)導(dǎo)并整合到受體菌中"吏受體菌獲得供體

菌的某些遺傳性狀。由于所轉(zhuǎn)導(dǎo)的只限于供體苗DNA上個(gè)別的特定基

因(如gal或bi。)，故稱局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)。

溶原性轉(zhuǎn)換：溶原性轉(zhuǎn)換(lysogenicconversion)是當(dāng)噬菌體感染

細(xì)菌時(shí)，宿主菌染色體中獲得了噬菌體的DNA片段，使其成為溶原狀

態(tài)時(shí)而使細(xì)菌獲得新的性狀。

原生質(zhì)體融合：原生質(zhì)體融合(protopastfusion)是將兩種不同的

細(xì)菌經(jīng)溶菌酶或青霉素等處理，失去細(xì)胞壁成為原生質(zhì)體后進(jìn)行相互

融合的過(guò)程。

第六章細(xì)菌的感染與免疫

感染/傳染(infection):細(xì)菌侵入宿主機(jī)體后,生長(zhǎng)繁殖、釋放

毒性物質(zhì)，與機(jī)體相互作用所引起不同程度的病理過(guò)程。

第一節(jié)正常菌群與條件致病菌

正常人的體表和同外界相通的口腔、鼻咽腔、腸道、泌尿生殖道

等腔道中都寄居著不同種類和數(shù)量的微牛物。當(dāng)人體免疫功能正常時(shí)，

這些微生物對(duì)宿主無(wú)害，有些對(duì)人還有利，是為正常微生物群，通稱

正常菌群(normalflora)。

正常菌群生理意義：

正常菌群對(duì)構(gòu)成生態(tài)平衡起重要作用。其生理學(xué)意義有1.生物

拮抗2.營(yíng)養(yǎng)作用3.免疫作用1.抗衰老作用

條件致病菌/機(jī)會(huì)致病菌

致病條件:

L居住部位的遷移；

2.機(jī)體免疫功能低下；

3.菌群失調(diào)(dysbacteriosis)——某種原因使機(jī)體某部位的正常

菌群中各細(xì)菌的比例關(guān)系發(fā)生大幅度改變，這種現(xiàn)象稱菌群失調(diào)。由

此引起的臨床表現(xiàn)稱菌群失調(diào)癥。

相

關(guān)定義：

病原菌/致病菌(pathogen):能使宿主致病的細(xì)菌或微生物。

非病原菌/非致病菌(nonpathogen):不弓I起宿主疾病的細(xì)菌。

條件致病菌/機(jī)會(huì)致病菌(opportunisticpathogen):有些細(xì)菌

在正常情況下不致病，但在特定條件下可以治病，這類細(xì)菌稱為條件

致病菌或機(jī)會(huì)致病菌。

第二節(jié)細(xì)菌的致病性

細(xì)菌能引起感染的能力稱為致病性(pathogenicity)或病原性。

致病菌的致病性強(qiáng)弱程度稱為毒力(virulence),即致病性的強(qiáng)度,

是量的概念。

毒力常用半數(shù)致死量(medianlethaldose,LD50)或半數(shù)感染量

(medianinfectivedose,ID50)表示。即在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，通過(guò)指定的

感染途徑，能使一定體重或年齡的某種動(dòng)物半數(shù)死亡或感染需要的最

小細(xì)菌數(shù)或毒素量。

毒力(virulence)

構(gòu)成細(xì)菌毒力的物質(zhì)是侵襲力和毒素。

毒力(virulence):病原菌致病性的強(qiáng)弱程度,是量的概念，通過(guò)

以動(dòng)物實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定，以半數(shù)致死量/半數(shù)感染量來(lái)計(jì)算。

半數(shù)致死量(LD50)/半數(shù)感染量(ID50):一定時(shí)間內(nèi)通過(guò)一定接

種途徑，能使一定體重或年齡的某種動(dòng)物半數(shù)死亡或感染所需的最小

細(xì)菌數(shù)或毒素量。

侵襲力(invasiveness)

致病菌能突破宿主皮膚、粘膜生理屏障，進(jìn)入機(jī)體并在體內(nèi)定植、

繁殖和擴(kuò)散的能力，稱為侵襲力(invasiveness)。侵襲力包括莢膜黏附

素和侵襲性物質(zhì)等。

(1)與侵襲有關(guān)的菌體表面結(jié)構(gòu)：

①莢膜

②粘附因子(菌毛、磷壁酸、蛋白質(zhì))

(2)侵襲性物質(zhì)：

①侵襲性酶(血漿凝固酶；透明質(zhì)酸酶)

②侵襲素/侵襲性外膜蛋白

毒素(toxin)

細(xì)菌毒素(toxin)按其來(lái)源、性質(zhì)和作用等不同，可分為外毒素

(exotoxin)和內(nèi)毒索(endotoxin)兩種。

(1)外毒素(exotoxin):細(xì)菌在生長(zhǎng)繁殖與代謝過(guò)程中合成的能

分泌到菌體外的毒性蛋白質(zhì)。

化學(xué)成分及特性：是蛋白質(zhì)，性質(zhì)不穩(wěn)定，可用甲醛脫毒成類毒

素(toxoid)。

毒性及致病作用：毒性強(qiáng)，有高度選擇性，分為：細(xì)胞毒素，神

經(jīng)毒素，腸毒素等。

(2)內(nèi)毒素(endotoxin):G-菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)成分，即位于外膜

上的脂多糖(LPS),只有當(dāng)菌體死亡裂解或人工破碎后可釋放出來(lái)。

化學(xué)成分及特性：由特異性多糖、核心多糖、類脂A三部分組成,

性質(zhì)穩(wěn)定，不能用甲醛脫毒成類毒素。

毒性及致病作用：毒性弱，選擇性不強(qiáng)，病理變化和臨床癥狀大

致相同。

①發(fā)熱反應(yīng)

②白細(xì)胞反應(yīng)

③內(nèi)毒素血癥和休克

④Shwartzman反應(yīng)與彌漫性血管

內(nèi)凝血(DIC)

細(xì)菌的侵入數(shù)量

侵入途徑

第四節(jié)感染的發(fā)生和發(fā)展

感染的來(lái)源

感染來(lái)源于宿主體外的稱外源性感染(exogenou