医学微生物学-授课讲稿:第二章 微生物的生物学性状

第一篇  微生物学的基本原理

第二章 微生物的生物学性状

第一节 细  菌

一、细菌的大小与形态

1.细菌的大小----观察仪器：光学显微镜

 测量单位：微米(μm)

2.细菌的形态----球菌(coccus)、杆菌(bacillus)、螺形菌(spiral bacterium)

二、 细菌的基本结构

（一) 细胞壁(cell wall)

位于细菌细胞的最外层，包绕在细胞膜的周围，组成较复杂，并随不同细菌而异。

1、用革兰氏染色法可将细菌分为：革兰氏阳性菌（G+)、革兰氏阴性菌（G-)

2、革兰氏阳性菌细胞壁组分：

(1)肽聚糖（peptidoglycan)：多聚糖，细菌细胞壁中的主要成分，为原核细胞所特有。由聚糖骨架[N-乙酰葡糖胺(N-acetylglucosamine,G)、N-乙酰胞壁酸(N-acetylmuramic acid,M)] 、四肽侧链、五肽交联桥组成。

(2)磷壁酸（teichoic acid)：由核糖醇或甘油残基经磷酸二酯键互相连接而成的多聚物。壁磷壁酸通过磷脂与肽聚糖上的胞壁酸共价结合；膜磷壁酸与细胞膜外层上的糖脂共价结合。

(3) 蛋白质：某些革兰氏阳性菌表面尚有一些特殊的表面蛋白质；如：金黄色葡萄球菌A蛋白（SPA)；A组链球菌的M蛋白

3、革兰氏阴性菌细胞壁组分

(1)肽聚糖：由聚糖骨架和四肽侧链组成。

仅有1～2层。

(2)外膜：由脂蛋白、脂质双层、脂多糖组成。

①脂蛋白---外膜蛋白；孔蛋白:小分子通道

②脂质双层---磷脂双层

③脂多糖(lipopolysaccharide  LPS)---

 Ⅰ 脂质A（Lipid A)：糖磷脂。是细菌内毒素

的毒性和生物学活性的主要组分，无种属特异性。

 Ⅱ 核心多糖(core polysaccharide)：位于脂质A的外层，有种属特异性。

 Ⅲ 特异多糖(specific polysaccharide)：由数个至数十个低聚糖重复单位组成的多糖链。具有种特异性。革兰是阴性菌的菌体抗原（O 抗原)

4、细胞壁的功能:

(1)维持菌体形态。

(2)抵抗渗透压的影响。

(3)参与细菌体内外的物质交换。

(4)具有多种抗原决定簇，决定菌体的抗原性。

(5)粘附宿主细胞，与细菌致病性有关。

5、细菌细胞壁缺陷型(细菌L型)：细菌细胞壁的肽聚糖结构受到理化或生物因素的作用被破坏或合成被抑制后，在高渗环境下，仍可生存。革兰氏阳性菌→原生质体；革兰氏阴性菌→原生质球

(1)细菌L型的成因：溶菌酶，溶葡萄球菌素，青霉素，胆汁， 抗体，补体等。

(2)细菌L型的形态：大小不一，高度多形性。革兰氏染色阴性。

(3)细菌L型的培养：高渗低琼脂含血清的培养基，生长缓慢，形成“油煎蛋样”菌落。

(4)细菌L型的致病性：引起慢性感染，如尿路感染、骨髓炎等。

（二) 细胞膜（cell membrane)

主要功能：渗透与运输作用，细胞呼吸作用、生物合成作用，参与细胞分裂。

（三) 细胞质（cytoplasm)

   1、核糖体（ribosome):细菌合成蛋白质的场所，游离存在于细胞质中，每个细菌体内可达数万个。沉降系数为70S（30S+50S)，由RNA(70%)和蛋白质（30%)组成。

2、质粒（plasmid)：染色体外的遗传质，存在于细菌细胞质中。为闭合环状的双链DNA，带有遗传信息，控制细菌某些特定的遗传性状，如菌毛、细菌素、 毒素、耐药性。 

3、胞质颗粒:细菌细胞质中含有多种颗粒，大多为储藏的营养物质，包括糖原、淀粉等多糖、脂类、磷酸盐等。如异染颗粒（metachromatic granule)

（四) 核质（nuclear material)

是细菌的遗传物质。由一条双股环状DNA分子组成。无核膜、核仁和有丝分裂器。

三、细菌的特殊结构

（一)荚膜（capsule)----某些细胞壁外包绕一

层较厚的粘液性物质。厚度≤ 0.2μm，边缘

明显。厚度< 0.2μm者微荚膜。若黏液性物

质疏松地附着于细菌表面，边界不明显且易

被洗脱者为粘液层。

   1、荚膜的化学组成：多糖；多肽或糖与蛋白

复合物。

2、荚膜的形成：在人和动物的体内或营养丰富

的培养基中易形成。

3、荚膜的功能：抗吞噬作用；抗有害物质

的损伤作用；粘附作用。  

（二)鞭毛(flagellum)----某些细菌表面附着的细长呈波状弯曲的丝状物。根据鞭毛的数量、位置可将鞭毛菌分成单毛菌、双毛菌、从毛菌、周毛菌四类。

1、鞭毛的化学组成：蛋白质

2、鞭毛的功能：

 (1) 运动器官：有鞭毛的细菌在液体环境中能自由的

运动。

 (2) 具抗原性：H 抗原，有特异性，对细菌的鉴别、分型有一定的意义。 

     (3) 致病性：有些细菌的鞭毛与致病性有关。如:霍乱弧菌

（三)菌毛（pilus)----许多G-菌和少数G+菌菌体表面存在着一种比鞭毛更细、更短而直硬的丝状物。

  1、菌毛的化学组成：蛋白质

  2、菌毛的种类：普通菌毛（ordinary  pilus)

性菌毛（sex pilus)

3、菌毛的功能：

  (1) 普通菌毛--- 粘附作用与细菌的致病性密切相关。

   如：大肠埃希氏菌的 I 型菌毛；肠产毒型大肠杆菌的定植因子（CFA/I)

   (2) 性 菌 毛--- 传递遗传物质。

（四)芽胞(spore)----某些细菌在一定环境条件下，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。产生芽孢的细菌都是G+菌。不同细菌的芽孢形态、大小、位置有所差异，是鉴别细菌的指标之一。

1、芽孢的形成与发芽：

  (1) 芽胞的形成---细菌形成芽胞的能力是由菌体内的

芽孢基因决定的。 

 (2) 芽胞的发芽---当环境适宜时，芽孢发育形成细

菌的繁殖体。

2、芽胞的功能：芽孢对热、干燥、辐射、化学消毒剂等理化因素均有强大的抵抗力，常作为消毒灭菌效果的指标。  

   3、细菌芽胞抵抗力强的原因：

(1) 芽胞含多层致密的膜结构，理化因素不易进入

(2)含水量少，蛋白质受热后不易变性

(3)芽胞的核心和皮质中含有吡啶二羧酸，DAP与

钙结合生成的盐提高芽胞中各酶的热稳定性。

四、细菌的理化性状与新陈代谢

（一)细菌的理化性状

细菌的物理性状：

(1)细菌为半透明体

(2)体积微小，表面积大，有利于物质交换，导致代谢旺盛，繁殖快

(3)细菌有带电现象

(4)半透性

(5)细菌内含有高浓度的营养物质和无机盐

细菌的化学组成：水、无机盐类、蛋白质、糖类、脂质和核酸等。

（二)细菌的新陈代谢与能量转换

1、细菌的能量代谢

(1)发酵：以有机物为受氢体的生物氧化过程。

(2)需氧呼吸：以分子氧为受氢体

(3)厌氧呼吸：以其他无机物为受氢体

2、细菌的分解代谢产物 

  检测细菌对各种基质的代谢作用及代谢产物，借以区别和鉴别细菌种类的生化试验成为细菌的生化反应。常见的生化反应有糖发酵试验、吲哚试验、甲基红试验、VP试验、枸橼酸盐利用试验、尿素酶试验、硫化氢试验等。

3、细菌的合成代谢产物及其在医学上的意义

（1)热原质（pyrogen)：细菌合成的注入人体或动物体内能引起发热反应的物质。G- 菌细胞壁脂多糖；耐高温；121e ，20min不被破坏；250e 高温，干烤才能破坏热原质。蒸馏法可除去热原质。

（2)毒素和侵袭性酶:

    ⑴外毒素：G+ 菌、少数G- 菌产生分泌出有毒性作用的蛋白质。

⑵内毒素：G- 菌细胞壁脂多糖，菌体死亡崩解后游离出来。

⑶侵袭性酶酶；如血浆凝固酶

（3)色素 ：有助于鉴别细菌；水溶性色素；脂溶性色素。

（4)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的物质。

（5)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。如维生素B、K。

（6)细菌素：某些细菌产生的具有抗菌作用的蛋白质。仅对近缘关系的细菌有杀伤作用。如大肠菌素。

五、细菌的生长繁殖与培养

(一) 生长繁殖的条件

  1、营养物质：营养物质充足。

  2、酸碱度：多数细菌和放线菌生长的最适宜的pH为7.0～7.6

  3、温度：多数病原菌生长的最适宜温度为37℃

   4、气体环境：不同的细菌对气体的需求不同。     

    (1) 专性需氧菌：具有完善的呼吸系统，需www.med126.com要氧分子作为受氢体以完成需氧呼吸，仅能在有氧的环境下生存。 如结核杆菌。

(2) 微需氧菌：在低氧压（5％～6％)生长最好，氧压大于10％对其有抑制作用。如幽门螺杆菌。

    (3) 兼性厌氧菌：兼有需氧呼吸和无氧发酵两种功能，在有氧或无氧环境中都能生长，但以有氧时生长较好。如葡萄球菌。

    (4) 专性厌氧菌：缺乏完善的呼吸酶系统，只能在无氧环境中进行发酵。如破伤风杆菌。

     专性厌氧菌厌氧生长的机制 :

   ① 缺乏氧化还原电势（Eh)高的呼吸酶 ---细胞色素和细胞色素氧化酶

   ② 缺乏分解有毒氧基团的酶---超氧化物歧化酶(SOD)，触酶或过氧化物酶。

(5)渗透压

(二)生长方式与速度

1、生长方式：

  (1) 繁殖方式：二分裂繁殖，无性繁殖。

  (2) 繁殖速度：细菌分裂、数量倍增所需要的时间叫代时，大多数细菌的代时为20～30min。

2、生长曲线： 

(1)迟缓期：细菌的适应阶段。该期菌体增大，代谢活跃，分裂迟缓，繁殖极少。

(2)对数期：生长迅速，菌数急剧上升，细菌的形态、染色性、生理活性等都较典型。

(3)稳定期：细菌繁殖速度减慢，死菌数逐渐增加。细菌的形态、染色性、生理性状有所改变。生成芽孢、外毒素、抗生素等代谢产物。

(4)衰退期：死菌数>活菌数 ，细菌形态显著改变，生理代谢活动趋于停滞。

(三)培养

培养基：是由适合细菌生长的各种营养物质配置，经灭菌后制成的。按营养组成和用途不同可分为基础培养基、合成培养基、鉴别培养基、选择培养基和厌氧培养基等。按其性状可分为液体培养基、固体培养基、半固体培养基。

细菌在培养基中的生长情况

 (1) 液体培养基：大多数为均匀浑浊生长，

少数出现沉淀和菌膜，主要用于增菌。

(2)半固体培养基：有鞭毛的细菌生长后出现浑浊，无鞭毛的细菌生长后沿穿刺线生长。主要用于检测细菌的动力和保存细菌。

(3)固体培养基：主要用于鉴定细菌，做病

原学诊断和生产疫苗用于预防。

培养方法：一般置37℃培养箱内孵育18～24小时。

应用：主要对患者作出病原学诊断，通过药敏试验来筛选合适的抗生素进行治   疗。

 六、细菌的分类与命名

1、传统分类：分类依据是形态与生理特征。

数值分类

分子生物学分类

第 二 节  病 毒

病毒(virus)：是一类最微小，结构简单的只含有一种类型的核酸、专性活细胞寄生、以复制方式繁殖的非细胞型微生物。

病毒体（virion)：完整的、成熟的病毒颗粒。是细胞外的结构形式，具有典型的形态结构，并有感染性。

一、病毒的大小与形态

1、病毒的大小：观察仪器：电子显微镜。 测量单位：纳米（nm)；直径:20～300nm；

  2、病毒的形态：多数呈球形或近似球形，少数为杆状、丝状等。

二、病毒的结构和化学组成

 1、病毒的结构：

(1)核心：病毒的核酸

(2)衣壳：螺旋对称型、20面体对称型、复合对称型

(3)包膜：有刺突结构

2.病毒的化学组成与功能

(1)核酸：决定病毒的复制、决定病毒的特性、具有感染性

(2)蛋白质：保护核酸、参与病毒的感染过程、具有抗原性

  (3) 糖、脂类   

三、病毒的增殖

1、病毒的复制周期：从病毒进入细胞开始，经基因组复制到子代病毒的释出，称为一个复制周期。

（1)吸附：分为两个阶段：

  ① 病毒与细胞的静电结合。

② 宿主细胞表面受体与病毒表面结构成分的特异性结合。

（2)穿入（penetration): 病毒吸附在易感细胞表面上后，可通过多种方式进入细胞内。 

   ① 吞饮：病毒与细胞表面结合后凹入细胞，细胞膜内

陷类似吞噬泡，病毒原封不动的进入细胞。多见于

无包膜的病毒。 如：痘类病毒

   ② 融合：病毒包膜与细胞膜密切接触，在融合蛋白的催化

下，融合孔开口，病毒包膜与细胞膜融合，而将病毒的

核衣壳释放至细胞质中，多见于包膜病毒。如：流感病毒

   ③ 直接进入：噬菌体。

（3)脱壳(uncoating)：病毒必须脱去衣壳，核酸才能发挥作用。

（4)生物合成(biosynthesis)：病毒基因组一旦释放到细胞中，就开始病毒的生物合成。

   ① 双链DNA病毒：双链DNA病毒在宿主细胞核内合成DNA，在细胞质内合成蛋白质。

A、早期转录:主要合成用于合成子代DNA分子，如依赖DNA的DNA聚合酶，脱氧胸腺嘧啶激酶等，称为早期蛋白；

B、病毒核酸复制：子代病毒DNA的合成是以亲代DNA为模板，按核酸半保留形式复制子代双股DNA。

C、晚期转录：病毒结构蛋白，主要为衣壳蛋白，在病毒DNA复制之后出现称为晚期蛋白。

② 单链DNA病毒：单链DNA病毒以亲代为模板，在DNA聚合酶的作用下，产生互补链，并与亲代DNA形成复制中间体，然后解链，由新合成的互补链为模板复制出子代的ssDNA，转录mRNA和翻译病毒蛋白质。

③ 单正链RNA病毒：该类病毒不含RNA聚合酶，但本身具有mRNA的功能，RNA直接附着于宿主细胞核糖体上，翻译早期蛋白，依赖RNA的RNA聚合酶，在这种酶的作用下，以亲代RNA为模板形成一双链结构，形成复制型中间型。正链RNA起mRNA作用翻译晚期蛋白，再从互补的负链复制出多股子代正链RNA。

④ 单负链RNA病毒：该病毒中含有RNA的RNA聚合酶，在此酶的作用下转录出互补正链mRNA，以正链mRNA为模板，转录出子代负链RNA，翻译出病毒www.med126.com/job/的结构蛋白和酶。

⑤ 双链RNA病毒：病毒双链RNA在依赖RNA的RNA聚合酶下转录mRNA，再翻译出蛋白。由负链RNA复制出正链RNA，再由正链RNA复制出新负链RNA。

⑥　反转录病毒：病毒在反转录酶的作用下，以病毒的RNA为模板，合成负链DNA后，形成中间体RNA：DNA，正链RNA被降解，进而以负链DNA为模板形成双股DNA，转入细胞核内，整合成宿主DNA中，成为前病毒，再由其转录出子代RNA和mRNA，mRNA翻译出病毒蛋白质。

 (5)组装、成熟和释放(assemble maturation and release)

  组装---将生物合成的蛋白和核酸装配成子代核衣壳的过程 。

 释放---组装完毕的病毒颗粒，以不同方式从宿主细胞中释放出去。  

① 细胞裂解：裸露的病毒

② 病毒出芽：包膜病毒

   ③ 细胞融合：病毒在细胞之间传播。

  ④ 整合方式：多见于一些引起肿瘤的病毒  

2、病毒的异常增殖与干扰现象

(1)病毒的异常增殖

① 顿挫感染(abortive infection)： 有的细胞不能为病毒增殖提供所需要的酶、能量以及某些必要成分，因此病毒在其中不能合成自身成分，或不能组装成有感染性的病毒颗粒。

A、非容纳细胞(non-permissive cell)：不能为病毒复制提供必要条件的细胞。

    B、容纳细胞(permissive cell)

② 缺陷病毒(defective virus)：因病毒基因组不完整或因某一基因位点改变，导致病毒不能进行正常增殖，不能复制出完整的有感染性的病毒颗粒。与缺陷病毒同时感染细胞时，能够弥补缺陷病毒的不足，使之复制出完整病毒。这种有辅助作用的病毒称为辅助病毒。

(2)干扰现象(interference)

定义：当两种病毒感染同一细胞时，可发生一种病毒的增殖抑制了另一种病毒的增殖的现象，称为干扰现象。

机制：干扰素的产生； 吸附干扰； 改变宿主代谢途径，同株病毒间干扰。

四、理化因素对病毒的影响

 1、理化因素

灭活（incativation)： 从细胞中释放出来的病毒体，受到 物理、化学因素作用后，会失去感染性,不能复制出完整的病毒颗粒。灭活的病毒仍可保留抗原性、红细胞吸附性、血凝集细胞融合等特性。

(1)温度：多数病毒耐冷不耐热，病毒标本的保存应尽快低温冷冻。

(2)PH ：多数病毒在pH5~9范围内稳定，强酸、强碱条件下可被灭活。

(3)射线和紫外线：X射线、γ射线和紫外线都能灭活病毒

2、化学因素

  (1) 脂溶剂：乙醚、氯仿、去氧胆酸盐、阴离子去污剂等能使包膜病毒的包膜破坏溶解，病毒失去吸附能力而灭活。

  (2) 酚类：酚及其衍生物为蛋白质变性剂。

(3)氧化剂、卤素及其化合物：

  (4) 抗生素与中草药：现有抗生素对病素无抑制作用；中草药对病毒的增殖有一定的抑制作用。

五、病毒的分类

病毒分类依据

亚病毒：是一类非寻常病毒的致病因子。

(1)类病毒：均为植物病毒

(2)卫星病毒

(3)朊粒

第三节  真菌

真菌(fungus)：是一大类具有细胞壁和典型 细胞核，不含有叶绿素，不分根、茎、叶的真核细胞型微生物。真菌细胞高度分化，有核膜和核仁，胞质内有完整的细胞器。

一、真菌的形态与结构

1、单细胞真菌：圆形或椭圆形

(1)酵母型真菌：由母细胞以芽生方式繁殖。

(2)类酵母型真菌：芽生方式繁殖，产生假菌丝。

2、多细胞真菌

菌丝(hypha)：孢子生出嫩芽，称为芽管，芽管延长

形成菌丝。菌丝长出分枝，交织成团，称菌丝体。

有营养菌丝和气生菌丝，有隔菌丝和无隔菌丝之分。

孢子(spore)：真菌的繁殖结构。可分为叶状孢子、

分生孢子、孢子囊孢子。

二、真菌的繁殖与培养

  1、真菌的繁殖方式：芽生、裂殖、萌管、隔殖。

2、真菌的培养：培养基：sarbouraud培养基

温度：22-28 ℃，某些深部真菌37 ℃

pH: 4.0-6.0

    菌落：酵母型菌落；类酵母型菌落；丝状菌落。

三、 变异性与抵抗力

    1、变异性----形态、结构、菌落性状、色素、各种 性状的改变。

    2、抵抗力： 60 ℃ 1h杀灭真菌；对干燥、阳光、紫外线耐受性较强；对抗生素不敏感；化学消毒剂如1%-3%石炭酸，2.5%碘酊比较敏感；对灰黄霉素、制霉菌素、二性霉素B 、克霉素等药物敏感