細(xì)菌的形態(tài)與結(jié)構(gòu).doc

第一篇 細(xì)菌學(xué)第1章 細(xì)菌的形態(tài)與結(jié)構(gòu) 細(xì)菌（bacterium）是屬原核生物界（prokaryotae）的一種單細(xì)胞微生物，有廣義和狹義兩種范疇。廣義上泛指各類原核細(xì)胞型微生物，包括細(xì)菌、放線菌、支原體、衣原體、立克次體、螺旋體。狹義上則專指其中數(shù)量最大、種類最多、具有典型代表性的細(xì)菌，是本章討論的對(duì)象。它們形體微小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有細(xì)胞壁和原始核質(zhì)，無核仁和核膜，除核糖體外無其他細(xì)胞器。 了解細(xì)菌的形態(tài)和結(jié)構(gòu)對(duì)研究細(xì)菌的生理活動(dòng)、致病性和免疫性，以及鑒別細(xì)菌、診斷疾病和防治細(xì)菌性感染等均有重要的理論和實(shí)際意義。a第一節(jié) 細(xì)菌的大小與形態(tài) 觀察 細(xì)菌最常用的儀器是光學(xué)顯微鏡 ，其大小可以用測(cè)微尺在顯微鏡下進(jìn)行測(cè)量，一般以微米（m）為單位。不同種類的細(xì)菌大小不一，同一種細(xì)菌也因菌齡和環(huán)境因素的影響而有差異。 細(xì)菌按其外形，主要有球菌、桿菌和螺形菌三大類（圖1-1）。 圖1-1 球菌 多數(shù)球菌（coccus）直徑在1m左右，外觀呈圓球形或近似球形。由于繁殖時(shí)細(xì)菌分裂平面不同和分裂后菌體之間相互粘附程度不一，可形成不同的排列方式，這對(duì)一些球菌的鑒別頗有意義。 1雙球菌（diplococcus） 在一個(gè)平面上分裂，分裂后兩個(gè)菌體成對(duì)排列，如腦膜炎奈瑟菌、肺炎鏈球菌。 2鏈球菌（streptococcus） 在一個(gè)平面上分裂，分裂后多個(gè)菌體粘連成鏈狀，如乙型溶血性鏈球菌。 3葡萄球菌（staphylococcus） 在多個(gè)不規(guī)則的平面上分裂，分裂后菌體無一定規(guī)則地粘連在一起似葡萄狀，如金黃色葡萄球菌。 4四聯(lián)球菌（tetrads） 在兩個(gè)互相垂直的平面上分裂 ， 分裂后四個(gè)菌體粘附在一起呈正方形，如 四聯(lián)加夫基菌。 5八疊球菌（sarcina) 在三個(gè)互相垂直的平面上分裂， 分裂后八個(gè)菌體粘附成包裹狀立方體， 如藤黃八疊球菌 各類球菌在標(biāo)本或培養(yǎng)物中除上述的典型排列方式外，還可有分散的單個(gè)菌體存在。桿菌 不同桿 菌（bacillus）的大小、長(zhǎng)短、粗細(xì)很不一致。 大的桿菌如炭疽芽胞桿菌長(zhǎng)310m，中等的如大腸埃希菌長(zhǎng)23m，小的如布魯菌長(zhǎng)僅 0.61.5m。桿菌形態(tài)多數(shù)呈直桿狀，也有的菌體稍彎；多數(shù)呈分散存在，也有的呈鏈狀排列，稱為鏈桿菌（streptobacillus）；菌體兩端大多呈鈍圓形，少數(shù)兩端平齊（如炭疽芽胞桿菌）或兩端尖細(xì)（如梭桿菌）。有的桿菌末端膨大成棒狀，稱為棒狀桿菌（corynebacterium）；有的菌體短小，近于橢圓形，稱為球桿菌（coccobacillus）；有的常呈分支生長(zhǎng)趨勢(shì)，稱為分枝桿菌（mycobacterium）；有的末端常呈分叉狀，稱為雙歧桿菌（bifidobacterium）。 螺形菌 螺形菌（spiral bacterium）菌體彎曲，有的菌體長(zhǎng)23m，只有一個(gè)彎曲，呈弧形或逗點(diǎn)狀稱為弧菌（vibrio), 如霍亂弧菌；有的菌體長(zhǎng)36m，有數(shù)個(gè)彎曲稱為螺菌（spirillum), 如鼠咬熱螺菌；也有的菌體細(xì)長(zhǎng)彎曲呈弧形或螺旋形，稱為螺桿菌（helicobacterium），如幽門螺桿菌。 細(xì)菌的形態(tài)受溫度、pH 、培養(yǎng)基成分和培養(yǎng)時(shí)間等因素影響很大。一般是細(xì)菌在適宜的生長(zhǎng)條件下培養(yǎng)818d時(shí)形態(tài)比較典型， 在不利環(huán)境或菌齡老時(shí)常出現(xiàn)梨形、氣球狀和絲狀等不規(guī)則的多形性（polymorphism），稱為衰退型（involution form）。因此，觀察細(xì)菌的大小和形態(tài)，應(yīng)選擇適宜生長(zhǎng)條件下的對(duì)數(shù)期為宜。第二節(jié) 細(xì)菌的結(jié)構(gòu) 細(xì)菌雖小，仍具有一定的細(xì)胞結(jié)構(gòu)（圖1-2）和功能。細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和核質(zhì)等各種細(xì)菌都有，是細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)；莢膜、鞭毛、菌毛、芽胞僅某些細(xì)菌具有，為其特殊結(jié)構(gòu)。圖1-2一、 細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu) 細(xì)胞壁 細(xì)胞壁（cell wall）位于菌細(xì)胞的最外層，包繞在細(xì)胞膜的周圍。是一種膜狀結(jié)構(gòu)， 組成較復(fù)雜， 并隨不同細(xì)菌而異。 用革蘭染色法可將細(xì)菌分為兩大類，即革蘭陽性菌和革蘭陰性菌。兩類細(xì)菌細(xì)胞壁的共有組分為肽聚糖，但各自有其特殊組分。1肽聚糖（peptidoglycan） 肽聚糖是一類復(fù)雜的多聚體，是細(xì)菌細(xì)胞壁中的主要組分，為原核細(xì)胞所特有，又稱為粘肽（mucopeptide）、糖肽（glycopeptide）或胞壁質(zhì)（murein）。革蘭陽性菌的肽聚糖由聚糖骨架、四肽側(cè)鏈和五肽交聯(lián)橋三部分組成（圖1-3），革蘭陰性菌的肽聚糖僅由聚糖骨架和四肽側(cè)鏈兩部分組成（圖1-4）。圖1-3圖1-4 聚糖骨架由N-乙酰葡糖胺（N-acetyl glucosamine）和N-乙酰胞壁酸（N-acetylmuramic acid）交替間隔排列，經(jīng)-1，4糖苷鍵聯(lián)結(jié)而成。各種細(xì)菌細(xì)胞壁的聚糖骨架均相同。 四肽側(cè)鏈的組成和聯(lián)結(jié)方式隨菌不同而異。如葡萄球菌（革蘭陽性菌）細(xì)胞壁的四肽側(cè)鏈的氨基酸依次為L(zhǎng)-丙氨酸、D-谷氨酸、L-賴氨酸和D-丙氨酸；第三位的L-賴氨酸通過由五個(gè)甘氨酸組成的交聯(lián)橋連接到相鄰聚糖骨架四肽側(cè)鏈末端的D-丙氨酸上，從而構(gòu)成機(jī)械強(qiáng)度十分堅(jiān)韌的三維立體結(jié)構(gòu)。在大腸埃希菌（革蘭陰性菌）的四肽側(cè)鏈中，第三位氨基酸是二氨基庚二酸（diaminopimelic acid，DAP），并由DAP與相鄰四肽側(cè)鏈末端的D-丙氨酸直接連接，沒有五肽交聯(lián)橋，因而只形成單層平面網(wǎng)絡(luò)的二維結(jié)構(gòu)。其他細(xì)菌的四肽側(cè)鏈中第三位氨基酸變化最大，大多數(shù)革蘭陰性菌為DAP，而革蘭陽性菌可以是DAP、L-賴氨酸或其他L-氨基酸。 2革蘭陽性菌細(xì)胞壁特殊組分 革蘭陽性菌的細(xì)胞壁較厚（2080nm），除含有1550層肽聚糖結(jié)構(gòu)外，大多數(shù)尚含有大量的磷壁酸（teichoic acid），少數(shù)是磷壁醛酸（teichuroic acid），約占細(xì)胞壁干重的50%（圖1-5）。圖1-5 磷壁酸是由核糖醇(ribitol)或甘油殘基經(jīng)磷酸二酯鍵互相連接而成的多聚物，其結(jié)構(gòu)中少數(shù)基團(tuán)被氨基酸或糖所取代，多個(gè)磷壁酸分子組成長(zhǎng)鏈穿插于肽聚糖層中。按其結(jié)合部位不同，分為壁磷壁酸（wall teichoic acid）和膜磷壁酸（membrane teichoic acid）兩種。前者的一端通過磷脂與肽聚糖上的胞壁酸共價(jià)結(jié)合，另端伸出細(xì)胞壁游離于外。膜磷壁酸，或稱脂磷壁酸（lipoteichoic acid，LTA）,一端與細(xì)胞膜外層上的糖脂共價(jià)結(jié)合，另端穿越肽聚糖層伸出細(xì)胞壁表面呈游離狀態(tài)。磷壁醛酸與磷壁酸相似，僅其結(jié)構(gòu)中以糖醛酸代替磷酸。此外，某些革蘭陽性菌細(xì)胞壁表面尚有一些特殊的表面蛋白質(zhì)，如金黃色葡萄球菌的蛋白， A群鏈球菌的M蛋白等。3革蘭陰性菌細(xì)胞壁特殊組分革蘭陰性菌細(xì)胞壁較?。?015nm），但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。除含有12層的肽聚糖結(jié)構(gòu)外，尚有其特殊組分外膜（outer membrane），約占細(xì)胞壁干重的80%（圖1-6）。圖1-6外膜由脂蛋白、脂質(zhì)雙層和脂多糖三部分組成。脂蛋白位于肽聚糖層和脂質(zhì)雙層之間，其蛋白質(zhì)部分與肽聚糖側(cè)鏈的二氨基庚二酸相連，其脂質(zhì)成分與脂質(zhì)雙層非共價(jià)結(jié)合，使外膜和肽聚糖層構(gòu)成一個(gè)整體。脂質(zhì)雙層的結(jié)構(gòu)類似細(xì)胞膜，雙層內(nèi)鑲嵌著多種蛋白質(zhì)稱為外膜蛋白（outer membrane protein，OMP），其中有的為孔蛋白（porin），如大腸桿埃希的OmpF、OmpC，允許水溶性分子（分子量600）通過；有的為誘導(dǎo)性或去阻遏蛋白質(zhì)，參與特殊物質(zhì)的擴(kuò)散過程；有的為噬菌體、性菌毛或細(xì)菌素的受體。由脂質(zhì)雙層向細(xì)胞外伸出的是脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）。LPS由脂質(zhì)A、核心多糖和特異多糖三部分組成，即革蘭陰性菌的內(nèi)毒素（endotoxin）。（1）脂質(zhì)A（lipid A） 為一種糖磷脂，由1，6-糖苷鍵相聯(lián)的D-氨基葡萄糖雙糖組成的基本骨架，雙糖骨架的游離羥基和氨基可攜帶多種長(zhǎng)鏈脂肪酸和磷酸基團(tuán)。不同種屬細(xì)菌的脂質(zhì)A骨架基本一致，其主要差別是脂肪酸的種類和磷酸基團(tuán)的取代不盡相同，其中-羥基豆蔻酸是腸道菌所共有的。脂質(zhì)A是內(nèi)毒素的毒性和生物學(xué)活性的主要組分，無種屬特異性，故不同細(xì)菌產(chǎn)生的內(nèi)毒素的毒性作用均相似。（2）核心多糖（core polysaccharide） 位于脂質(zhì)A的外層，由己糖（葡萄糖、半乳糖等）、庚糖、2-酮基-3-脫氧辛酸（2-keto-3-deoxyoctonic acid，KDO）、磷酸乙醇胺等組成。經(jīng)KDO與脂質(zhì)A共價(jià)聯(lián)結(jié)。核心多糖有屬特異性，同一屬細(xì)菌的核心多糖相同。（3）特異多糖（specific polysaccharide） 是脂多糖的最外層，由數(shù)個(gè)至數(shù)十個(gè)低聚糖（35個(gè)單糖）重復(fù)單位所構(gòu)成的多糖鏈。特異多糖即革蘭陰性菌的菌體抗原（O抗原），具有種特異性，因其多糖中單糖的種類、位置、排列和空間構(gòu)型各不相同所致。特異多糖的缺失，細(xì)菌從光滑（smooth，S）型變?yōu)榇植冢╮ough，R）型。另外，少數(shù)革蘭陰性菌（腦膜炎奈瑟菌、淋病奈瑟菌、流感嗜血桿菌）的LPS結(jié)構(gòu)不典型，其外膜糖脂含有短鏈分枝狀聚糖組分（與粗糙型腸道菌的LPS相似），稱為脂寡糖（lipooligosaccharide，LOS）。它與哺乳動(dòng)物細(xì)胞膜的鞘糖脂成分非常相似，從而使這些細(xì)菌逃避宿主免疫細(xì)胞的識(shí)別。LOS作為重要的毒力因子受到關(guān)注。在革蘭陰性菌的細(xì)胞膜和外膜的脂質(zhì)雙層之間有一空隙，約占細(xì)胞體積的20%40%，稱為周漿間隙（periplasmic space）。該間隙含有多種蛋白酶、核酸酶、解毒酶及特殊結(jié)合蛋白，在細(xì)菌獲得營(yíng)養(yǎng)、解除有害物質(zhì)毒性等方面有重要作用。-內(nèi)酰胺抗生素是指其結(jié)構(gòu)中含有-內(nèi)酰胺環(huán)的一類抗生素,包括青霉素類和頭孢菌素類，由于其抑制細(xì)胞壁肽聚糖的合成而達(dá)到殺菌作用。細(xì)菌產(chǎn)生的-內(nèi)酰胺酶（-lactamase, BLA)可以特異性地打開藥物分子結(jié)構(gòu)中的-內(nèi)酰胺環(huán)，使其完全失去活性。一般是革蘭陽性菌的BLA為胞外酶，革蘭陰性菌的BLA位于周漿間隙內(nèi)，BLA的產(chǎn)生可以由細(xì)菌染色體編碼，也可以由質(zhì)粒編碼。20世紀(jì)90年代以來，應(yīng)用Bush-Jocoby-Medeiros（簡(jiǎn)稱Bush法）分類法，即根據(jù)該酶來源，分子 生物學(xué)特征，底物譜和抑制物敏感性等，將細(xì)菌的BLA 分為四大類。近年來，在克雷伯菌、大腸埃希菌、腸桿菌等革蘭陰性菌中又出現(xiàn)了新的BLA突變體，擴(kuò)大了原來的底物譜，可以水解青霉素類，一、二、三代頭孢菌素和單環(huán)類抗生素（氨曲南），稱其為超廣譜-內(nèi)酰胺酶（extended spectrum -lactamase, ESBL) 。-內(nèi)酰胺酶介導(dǎo)的耐藥性是細(xì)菌耐藥機(jī)制研究的重要內(nèi)容，也是抗生素不斷改造的理論基礎(chǔ)。革蘭陽性和陰性菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)顯著不同（表1-1），導(dǎo)致這兩類細(xì)菌在染色性、抗原性、致病性及對(duì)藥物的敏感性等方面的很大差異。表1-1 革蘭陽性菌與陰性菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)比較 細(xì)胞壁 革蘭陽性菌 革蘭陰性菌 強(qiáng)度 較堅(jiān)韌 較疏松厚度 2080nm 1015nm肽聚糖層數(shù) 可多達(dá)50層 12層 肽聚糖含量 占細(xì)胞壁干重50%80% 占細(xì)胞壁干重5%20% 糖類含量 約45% 15%20%脂類含量 1%4% 11%22% 磷壁酸 + 外膜 + 4細(xì)胞壁的功能 細(xì)菌 細(xì)胞壁堅(jiān)韌而富彈性，其主要功能維持菌體固有的形態(tài)，并保護(hù)細(xì)菌抵抗低滲環(huán)境。細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)內(nèi)有高濃度的無機(jī)鹽和大分子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其滲透壓高達(dá)525個(gè)大氣壓。由于細(xì)胞壁的保護(hù)作用，使細(xì)菌能承受內(nèi)部巨大的滲透壓而不會(huì)破裂，并能在相對(duì)低滲的環(huán)境下生存。細(xì)胞壁上有許多小孔，參與菌體內(nèi)外的物質(zhì)交換。 菌體表面帶有多種抗原表位，可以誘發(fā)機(jī)體的免疫應(yīng)答。革蘭陽性菌的磷壁酸是重要表面抗原，與血清型分類有關(guān)。它帶有較多的負(fù)電荷，能與Mg2+等雙價(jià)離子結(jié)合，有助于維持菌體內(nèi)離子的平衡。磷壁酸還可起到穩(wěn)定和加強(qiáng)細(xì)胞壁的作用。乙型溶血性鏈球菌表面的M蛋白與LTA結(jié)合在細(xì)菌表面形成微纖維（microfibrils），后者介導(dǎo)菌體與宿主細(xì)胞的粘附，是其致病因素之一。革蘭陰性菌的外膜是一種有效的屏障結(jié)構(gòu)，使細(xì)菌不易受到機(jī)體的體液殺菌物質(zhì)、腸道的膽鹽及消化酶等的作用；還可阻止某些抗生素的進(jìn)入，成為細(xì)菌耐藥的機(jī)制之一。LPS（內(nèi)毒素）是革蘭陰性菌重要的致病物質(zhì)，使機(jī)體發(fā)熱，白細(xì)胞增多，直至休克死亡。另一 方面LPS也可增強(qiáng)機(jī)體非特異性抵抗力，并有抗腫瘤等有益作用。外膜是革蘭陰性菌的重要結(jié)構(gòu)，其屏障功能改變介導(dǎo)的耐藥性包括外膜通透性降低和主動(dòng)外排（泵出）兩種機(jī)制。革蘭陰性菌的外膜是抗生素與細(xì)菌接觸的第一道防線，外膜屏障作用是由孔蛋白所決定。大腸桿菌有兩種主要的孔蛋白，OmpF 和OmpC，正常情況下的孔徑分別為1.16nm和1.08nm，為親水性抗菌藥物的通道?？咕幬锓肿釉酱?，所帶負(fù)電荷越多，疏水性越強(qiáng)則不易通過細(xì)菌外膜。細(xì)菌發(fā)生突變可以造成孔蛋白的丟失或降低其表達(dá)，均會(huì)影響藥物從細(xì)胞外向細(xì)胞內(nèi)的運(yùn)輸，使抗生素不能達(dá)到作用靶位而發(fā)揮抗菌效能。銅綠假單胞菌外膜對(duì)抗生素的通透性比其他革蘭陰性菌差，是該菌對(duì)多種抗生素天然耐藥的原因之一。 革蘭陽性和陰性菌對(duì)四環(huán)素耐藥主要由于細(xì)胞膜存在能量依賴性泵出系統(tǒng)，使菌體內(nèi)藥物量減少，此種泵出系統(tǒng)由Tet膜蛋白介導(dǎo)。這種抗生素的泵出系統(tǒng)也見于氯霉素、紅霉素和喹諾酮類藥物耐藥菌。 5細(xì)菌細(xì)胞壁缺陷型（細(xì)菌L型） 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)菌一般在普通環(huán)境中不能耐受菌體內(nèi)的高滲透壓而將會(huì)脹裂死亡。但在高滲環(huán)境下，它們?nèi)钥纱婊睢?革蘭陽性菌細(xì)胞壁缺失后， 原生質(zhì)僅被一層細(xì)胞膜包住，稱為原生質(zhì)體（protoplast）；革蘭陰性菌肽聚糖層受損后尚有外膜保護(hù)，稱為原生質(zhì)球（spheroplast）。這種細(xì)胞壁受損的細(xì)菌能夠生長(zhǎng)和分裂者稱為細(xì)菌細(xì)胞壁缺陷型或L型（bacterial L form）， 因1935年klieneberger首先在Lister研究院發(fā)現(xiàn)而得名。 細(xì)菌L型在體內(nèi)或體外、人工誘導(dǎo)或自然情況下均可形成，誘發(fā)因素很多，如溶菌酶（lysozyme）和溶葡萄球菌素（lysostaphin）、青霉素、膽汁、抗體、補(bǔ)體等。 細(xì)菌L型的形態(tài)因缺失細(xì)胞壁而呈高度多形性，大小不一，有球形、桿狀和絲狀等（圖1-7）。著色不勻，無論其原為革蘭陽性或陰性菌，形成L型大多染成革蘭陰性。細(xì)菌L型難以培養(yǎng)，其營(yíng)養(yǎng)要求基本與原菌相似，但需在高滲低瓊脂含血清的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)，即必須補(bǔ)充3%5%NaCl、10%20%蔗糖或7%聚乙烯吡咯烷酮（PVP）等穩(wěn)定劑，以提高培養(yǎng)基的滲透壓。同時(shí)還需加10%20%人或馬血清。制備固體培養(yǎng)基時(shí)，可在液體培養(yǎng)基中加入0.8%1.0%的少量瓊脂，使L型在生長(zhǎng)時(shí)可以瓊脂為支架。細(xì)菌L型生長(zhǎng)繁殖較原菌緩慢，一般培養(yǎng)27d后在軟瓊脂平板上形成中間較厚、四周較薄的荷包蛋樣細(xì)小菌落，也有的長(zhǎng)成顆粒狀或絲狀菌落（圖1-8）。L型在液體培養(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。去除誘發(fā)因素后，有些L型可回復(fù)為原菌，有些則不能回復(fù)，其決定因素為L(zhǎng)型是否含有殘存的肽聚糖作為自身再合成的引物。圖1-7圖1-8 某些L型仍有一定的致病力，通常引起慢性感染，如尿路感染、骨髓炎、心內(nèi)膜炎等，并常在使用作用于細(xì)胞壁的抗菌藥物（-內(nèi)酰胺類抗生素等）治療過程中發(fā)生。臨床上遇有癥狀明顯而標(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，宜作L型的專門分離培養(yǎng)， 并更換抗菌藥物。 溶菌酶和青霉素是細(xì)菌L型最常用的人工誘導(dǎo)劑。 溶菌酶和溶葡萄球菌素作用相同，能裂解肽聚糖中N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸之間的-1，4糖苷鍵，破壞聚糖骨架，引起細(xì)菌裂解。青霉素能與細(xì)菌競(jìng)爭(zhēng)合成肽聚糖過程中所需的轉(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)菌不能合成完整的肽聚糖， 在一般滲透壓環(huán)境中，可導(dǎo)致細(xì)菌死亡。在高滲情況下，這些細(xì)胞壁缺陷的L型仍可活存。革蘭陽性菌細(xì)胞壁缺陷形成的原生質(zhì)體，由于菌體內(nèi)滲透壓很高，可達(dá)20 25個(gè)大氣壓，故在普通培養(yǎng)基中很容易脹裂死亡，必須保存在高滲環(huán)境中。革蘭陰性菌細(xì)胞壁中肽聚糖含量較少，菌體內(nèi)的滲透壓（5 6個(gè)大氣壓）亦比革蘭陽性菌低，細(xì)胞壁缺陷形成的原生質(zhì)球在低滲環(huán)境中仍有一定的抵抗力。 細(xì)胞膜 細(xì)胞膜（cell membrane）或稱胞質(zhì)膜（cytoplasmic membrane），位于細(xì)胞壁內(nèi)側(cè)，緊包著細(xì)胞質(zhì)。厚約7.5nm，柔韌致密，富有彈性，占細(xì)胞干重的10%30%。細(xì)菌細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與真核細(xì)胞者基本相同，由磷脂和多種蛋白質(zhì)組成，但不含膽固醇。 細(xì)菌細(xì)胞膜是細(xì)菌賴以生存的重要結(jié)構(gòu)之一，其功能也與真核細(xì)胞者類似，主要有物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)、生物合成、分泌和呼吸等作用。 細(xì)菌細(xì)胞膜可形成一種特有的結(jié)構(gòu)，稱為中介體（mesosome）。是部分細(xì)胞膜內(nèi)陷、折疊、卷曲形成的囊狀物，多見于革蘭陽性細(xì)菌（圖1-9）。中介體常位于菌體側(cè)面（側(cè)中介體）或靠近中部（橫膈中介體），可有一個(gè)或多個(gè)。中介體一端連在細(xì)胞膜上，另一端與核質(zhì)相連，細(xì)胞分裂時(shí)中介體亦一分為二，各攜一套核質(zhì)進(jìn)入子代細(xì)胞，有類似真核細(xì)胞紡錘絲的作用。中介體的形成，有效地?cái)U(kuò)大了細(xì)胞膜面積，相應(yīng)地增加了酶的含量和能量的產(chǎn)生，其功能類似于真核細(xì)胞的線粒體，故亦稱為擬線粒體（chondroid）。圖1-9 -內(nèi)酰胺抗生素越過細(xì)胞壁后，與細(xì)胞膜上的一組蛋白質(zhì)共價(jià)結(jié)合， 稱其為青霉素結(jié)合蛋白（penecillin-binding proteins，PBP）。 這類蛋白質(zhì)參與細(xì)胞壁肽聚糖的合成， 為青霉素作用的主要生化靶。PBP與青霉素結(jié)合后即可 使其酶功能受抑制，影響到細(xì)胞壁中肽聚糖的合成。 將菌細(xì)胞膜提取物與14C-青霉素一起孵育， 然后經(jīng)過SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳和放射自顯影可以檢測(cè)PBP, 并進(jìn)行定量。 對(duì)于某一種細(xì)菌， PBP的排列以其分子量從大到小為順序。 分類學(xué)上相關(guān)的細(xì)菌具有相似的PBP譜。PBP分為兩大類， 一類為低分子量PBP ， 主要與DD-羧肽酶活性有關(guān)， 影響細(xì)胞的分裂和形態(tài)改變， 對(duì)細(xì)菌生存似乎不是必需的。 另一類為高分子量 PBP， 具有轉(zhuǎn)肽酶和轉(zhuǎn)糖基酶活性， 對(duì)細(xì)菌的存活是必需的。 大腸埃希菌有7種PBP， 金黃色葡萄球菌有4種PBP 。 PBP 改變可以導(dǎo)致細(xì)菌對(duì)-內(nèi)酰胺抗生素的耐藥性， 在革蘭陽性菌比較突出。 耐藥菌的某些 PBP發(fā)生改變， 降低了對(duì)-內(nèi)酰胺抗生素的親和力； 或獲得另外一種低親和力的PBP, 低親和力的PBP代替正常 PBP起作用， 完成細(xì)胞壁的合成。 耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（methicillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA) 就屬于后一種耐藥機(jī)制， 該菌產(chǎn)生一種新的低親和力的 PBP2 代替正常 PBP2行使功能。 細(xì)胞質(zhì) 細(xì)胞膜包裹的溶膠狀物質(zhì)為細(xì)胞質(zhì)（cytoplasm）或稱原生質(zhì)（protoplasm），由水、蛋白質(zhì)、脂類、核酸及少量糖和無機(jī)鹽組成，其中含有許多重要結(jié)構(gòu)。 1核糖體（ribosome） 核糖體是細(xì)菌合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所，游離存在于細(xì)胞質(zhì)中，每個(gè)細(xì)菌體內(nèi)可達(dá)數(shù)萬個(gè)。細(xì)菌核糖體沉降系數(shù)為70S，由50S和30S兩個(gè)亞基組成，以大腸埃希菌為例，其化學(xué)組成66%是RNA（包括23S、16S和5S rRNA），34%為蛋白質(zhì)。核糖體常與正在轉(zhuǎn)錄的mRNA相連呈“串珠”狀，稱多聚核糖體（polysome），使轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯偶聯(lián)在一起。在生長(zhǎng)活躍的細(xì)菌體內(nèi)，幾乎所有的核糖體都以多聚核糖體的形式存在。 真核生物的核糖體與細(xì)菌者不同，有些抗生素如鏈霉素或紅霉素能分別與細(xì)菌核糖體的30S亞基或50S亞基結(jié)合，干擾其蛋白質(zhì)合成，從而殺死細(xì)菌；但這些藥物對(duì)人類的核糖體則無作用。 2質(zhì)粒（plasmid） 質(zhì)粒是染色體外的遺傳物質(zhì)，存在于細(xì)胞質(zhì)中。 為閉合環(huán)狀的雙鏈DNA，帶有遺傳信息，控制細(xì)菌某些特定的遺傳性狀。質(zhì)粒能獨(dú)立自行復(fù)制，隨細(xì)菌分裂轉(zhuǎn)移到子代細(xì)胞中。質(zhì)粒不是細(xì)菌生長(zhǎng)所必不可少的，失去質(zhì)粒的細(xì)菌仍能正常存活。質(zhì)粒除決定該菌自身的某種性狀外，還可通過接合或轉(zhuǎn)導(dǎo)作用等將有關(guān)性狀傳遞給另一細(xì)菌。質(zhì)粒編碼的細(xì)菌性狀有菌毛、細(xì)菌素、毒素和耐藥性的產(chǎn)生等。 3胞質(zhì)顆粒 細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中含有多種顆粒，大多為貯藏的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，包括糖原、淀粉等多糖、脂類、磷酸鹽等。胞質(zhì)顆粒又稱為內(nèi)含物 （inclusion），不是細(xì)菌的恒定結(jié)構(gòu)，不同菌有不同的胞質(zhì)顆粒，同一菌在不同環(huán)境或生長(zhǎng)期亦可不同。當(dāng)營(yíng)養(yǎng)充足時(shí)，胞質(zhì)顆粒較多；養(yǎng)料和能源短缺時(shí)，動(dòng)用貯備，顆粒減少甚至消失。胞質(zhì)顆粒中有一種主要成分是RNA和多 偏磷酸鹽（polymetaphosphate）的顆粒，其嗜堿性強(qiáng)，用亞甲藍(lán)染色時(shí)著色較深呈紫色，稱為異染顆粒（metachromatic granule）或紆回體（volutin）。 異染顆粒常見于白喉棒狀桿菌，位于菌體兩端， 故又稱極體（polar body）， 有助于鑒定。 核質(zhì) 細(xì)菌是原核細(xì)胞，不具成形的核。細(xì)菌的遺傳物質(zhì)稱為核質(zhì)（nuclear material）或擬核（nucleoid），集中于細(xì)胞質(zhì)的某一區(qū)域，多在菌體中央，無核膜、核仁和有絲分裂器；因其功能與真核細(xì)胞的染色體相似，故習(xí)慣上亦稱之為細(xì)菌的染色體（chromosome）。 細(xì)菌核質(zhì)為單倍體，細(xì)胞分裂時(shí)可有完全相同的多拷貝。核質(zhì)由單一密閉環(huán)狀DNA分子反復(fù)回旋卷曲盤繞組成松散網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 電鏡支持膜上直接溫和裂菌觀察， 顯示有類似于真核細(xì)胞染色質(zhì)的串珠樣結(jié)構(gòu)。核質(zhì)的化學(xué)組成除DNA外，還有小量的RNA（以RNA多聚酶形式）和組蛋白樣的蛋白質(zhì)（histone-like proteins）。細(xì)菌經(jīng)RNA酶或酸將RNA水解，再用Feulgen法染色，光學(xué)顯微鏡下可看到著染的核質(zhì)，形態(tài)多呈球形、棒狀或啞鈴狀。大腸埃希菌的核質(zhì)分子量約3 10 9 ，伸展后長(zhǎng)度可達(dá)1.1mm，含4.710 6 堿基，可以有30005000個(gè)基因。 細(xì)菌的染色體（核質(zhì)）為一個(gè)共價(jià)閉合環(huán)狀雙鏈DNA 分子， 由兩股方向相反的DNA 多聚鏈呈右手雙螺旋結(jié)構(gòu)。 細(xì)菌染色體DNA的超螺旋依賴于一類拓?fù)洚悩?gòu)酶（topoisomerase),其中所有細(xì)菌共有的一種酶為旋轉(zhuǎn)酶 (gyrase)。氟哌酸、 環(huán)丙沙星等喹諾酮類藥物就是通過與旋轉(zhuǎn)酶結(jié)合而抑制細(xì)菌繁殖的。 細(xì)菌的染色體與真核細(xì)胞 者相比， 有兩個(gè)顯著的不同： 一是前者的DNA量要小得多， 其序列的組織性也就簡(jiǎn)單得多。 二是除了RNA基因通常是多拷貝， 以便裝備大量的核糖體滿足細(xì)菌的 迅速生長(zhǎng)繁殖外， 細(xì)菌絕大多數(shù)的蛋白質(zhì)基因保持單拷貝形式， 很少有重復(fù)序列。二、細(xì)菌的特殊結(jié)構(gòu)莢膜 某些細(xì)菌在其細(xì)胞壁外包繞一層粘液性物質(zhì)，為疏水性多糖或蛋白質(zhì)的多聚體，用理化方法去除后并不影響菌細(xì)胞的生命活動(dòng)。凡粘液性物質(zhì)牢固地與細(xì)胞壁結(jié)合，厚度0.2m ，邊界明顯者稱為莢膜（capsule）或大莢膜（macrocapsule）（圖1-10）。厚度0.2m者稱為微莢膜（microcapsule），傷寒沙門菌的Vi抗原，以及大腸埃希菌的K抗原等屬之。若粘液性物質(zhì)疏松地附著于菌細(xì)胞表面，邊界不明顯且易被洗脫者稱為粘液層（slime layer）。介于莢膜和粘液層之間的結(jié)構(gòu)稱為糖萼（glycocalyx），由多糖或糖蛋白組成，是從菌體伸出的疏松纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。圖1-10 1莢膜的化學(xué)組成 大多數(shù)細(xì)菌的莢膜是多糖，炭疽芽胞桿菌、鼠疫耶氏菌等少數(shù)菌的莢膜為多肽。莢膜多糖為高度水合分子，含水量95%以上，與菌細(xì)胞表面的磷脂或脂質(zhì)A共價(jià)結(jié)合。多糖分子組成和構(gòu)型的多樣化使其結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，成為血清學(xué)分型的基礎(chǔ)。例如肺炎鏈球菌的莢膜多糖物質(zhì)的抗原至少可分成85個(gè)血清型。莢膜與同型抗血清結(jié)合發(fā)生反應(yīng)后即逐漸增大，出現(xiàn)莢膜腫脹反應(yīng)，可藉此將細(xì)菌定型。莢膜的形成需要能量，與環(huán)境條件有密切關(guān)系。一般在動(dòng)物體內(nèi)或含有血清或糖的培養(yǎng)基中容易形成莢膜，在普通培養(yǎng)基上或連續(xù)傳代則易消失。有莢膜的細(xì)菌在固體培養(yǎng)基上形成粘液（M）型或光滑（S）型菌落，失去莢膜后其菌落變?yōu)榇植冢≧）型。 莢膜對(duì)一般堿性染料親和力低，不易著色，普通染色只能見到菌體周圍有未著色的透明圈。如用墨汁作負(fù)染色，則莢膜顯現(xiàn)更為清楚。用特殊染色法可將莢膜染成與菌體不同的顏色。分子遺傳學(xué)研究證明編碼莢膜多糖的基因簇（capsule gene cluster）位于細(xì)菌染色體上，報(bào)道較多的是大腸埃希菌和肺炎鏈球菌。大腸埃希菌有80多種K抗原，依據(jù)其生物學(xué)和化學(xué)特性不同分為三個(gè)群（group），I群K抗原又分為Ia群（不含氨基糖）和Ib群（含氨基糖）。Ia群K抗原位于染色體his基因近端靠近rfb基因簇處；編碼群或群K抗原的基因簇位于染色體serA位點(diǎn)附近，其中心部位為血清型特異性編碼區(qū)域。不同菌屬間莢膜基因簇的組成有顯著的相似性，與大腸埃希菌比較，已克隆的I群樣（group I like）莢膜基因簇有肺炎克雷伯菌、解淀粉歐文菌，群樣（group II like）莢膜基因簇有流感嗜血桿菌b型、B群腦膜炎奈瑟菌、傷寒沙門菌的Vi抗原。 2 莢膜的功能 莢膜和微莢膜具有相同的功能。 (1) 抗吞噬作用：莢膜具有抵抗宿主吞噬細(xì)胞的作用，因而莢膜是病原菌的重要毒力因子。例如肺炎鏈球菌，有莢膜株數(shù)個(gè)菌就可使實(shí)驗(yàn)小鼠致死，無莢膜株則高達(dá)上億個(gè)菌才能使小鼠死亡。吞噬現(xiàn)象有兩種類型，一為表面吞噬（surface phagocytosis），另一為調(diào)理素介導(dǎo)的吞噬（opsonin-mediated phagocytosis）。表面吞噬是吞噬細(xì)胞直接攝取細(xì)菌等顆粒性異物，被吞菌并不被IgG抗體和活化的補(bǔ)體組分C3b包被。這種吞噬的強(qiáng)弱與被吞顆粒表面的理化性質(zhì)關(guān)系極大。顆粒表面的疏水性與表面吞噬的強(qiáng)度密切相關(guān)，菌體表面越疏水，細(xì)菌抗吞噬作用越差。莢膜多糖親水且?guī)ж?fù)電荷，故能阻滯表面吞噬活性。由調(diào)理素介導(dǎo)的吞噬，其吞噬效率大大超過表面吞噬。莢膜在菌細(xì)胞表面的空間占位和屏障作用，阻止補(bǔ)體組分C3b的沉積，并遮蔽了細(xì)菌激活補(bǔ)體旁路途徑的表面結(jié)構(gòu)，從而抵抗補(bǔ)體介導(dǎo)的殺傷作用。此外，大腸桿菌K1和B群腦膜炎奈瑟菌的莢膜多糖含有NeuNAc組分，大腸埃希菌K5抗原含有脫硫肝素(desulfoheparin)組分，而宿主的組織多糖也有與上述結(jié)構(gòu)相似的組分，故這類莢膜的免疫原性低弱，感染后機(jī)體產(chǎn)生抗體量亦少，可能是這些細(xì)菌具有致病性的重要原因。(2）粘附作用：莢膜多糖可使細(xì)菌彼此之間粘連，也可粘附于組織細(xì)胞或無生命物體表面，形成生物膜（biofilm），是引起感染的重要因素。變異鏈球菌（S. mutans）依靠莢膜將其固定在牙齒表面，利用口腔中的蔗糖產(chǎn)生大量的乳酸，積聚在附著部位，導(dǎo)致牙齒琺瑯質(zhì)的破壞，形成齲齒。莢膜菌株在住院病人的各種導(dǎo)管內(nèi)粘附定居，是院內(nèi)感染發(fā)生的重要因素。 (3) 抗有害物質(zhì)的損傷作用：莢膜處于菌細(xì)胞的最外層，有保護(hù)菌體避免和減少受溶菌酶、補(bǔ)體、抗菌抗體、抗菌藥物等有害物質(zhì)的損傷作用。 鞭毛 許多細(xì)菌，包括所有的弧菌和螺菌，約半數(shù)的桿菌和個(gè)別球菌，在菌體上附有細(xì)長(zhǎng)并呈波狀彎曲的絲狀物，少僅12根，多者達(dá)數(shù)百。這些絲狀物稱為鞭毛（flagellum），是細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)器官。鞭毛長(zhǎng)520m，直徑1230nm，需用電子顯微鏡觀察（圖1-11），或經(jīng)特殊染色法使鞭毛增粗后才能在普通光學(xué)顯微鏡下看到（圖1-12）。圖1-11圖1-12 根據(jù)鞭毛的數(shù)量和部位，可將鞭毛菌分成4類（圖1-13）。 單毛菌（monotrichate）：只有一根鞭毛，位于菌體一端，如霍亂弧菌； 雙毛菌（amphitrichate）：菌體兩端各有一根鞭毛，如空腸彎曲菌； 叢毛菌（lophotrichate）：菌體一端或兩端有一叢鞭毛，如銅綠假單胞菌； 周毛菌（peritrichate）：菌體周身遍布許多鞭毛，如傷寒沙門菌。圖1-13 1鞭毛的結(jié)構(gòu) 鞭毛自細(xì)胞膜長(zhǎng)出，游離于菌細(xì)胞外，由基礎(chǔ)小體、鉤狀體和絲狀體三個(gè)部分組成（圖1-14）。圖1-14 （1）基礎(chǔ)小體（basal body）：位于鞭毛根部，嵌在細(xì)胞壁和細(xì)胞膜中。革蘭陰性菌鞭毛的基礎(chǔ)小體由一根圓柱、兩對(duì)同心環(huán)和輸出裝置組成。其中，一對(duì)是M（membrane）環(huán)和S（supramembrane）環(huán)，附著在細(xì)胞膜上；另一對(duì)是P（peptidoglycan）環(huán)和L（lipopolysaccharide）環(huán)，附著在細(xì)胞壁的肽聚糖和外膜的脂多糖上?；A(chǔ)小體的基底部是鞭毛的輸出裝置（export apparatus），位于細(xì)胞膜內(nèi)面的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)。 基底部圓柱體周圍的發(fā)動(dòng)器（motor）為鞭毛運(yùn)動(dòng)提供能量， 近旁的開關(guān)（switch）決定鞭毛轉(zhuǎn)動(dòng)的方向。革蘭陽性菌的細(xì)胞壁無外膜，其鞭毛只有M、S一對(duì)同心環(huán)。 （2）鉤狀體（hook）：位于鞭毛伸出菌體之處，呈約90的鉤狀彎曲。鞭毛由此轉(zhuǎn)彎向外伸出，成為絲狀體。 （3）絲狀體（filament）：呈纖絲狀，伸出于菌體外，由鞭毛蛋白（flagellin）緊密排列并纏繞而成的中空管狀結(jié)構(gòu)。絲狀體的作用猶如船舶或飛機(jī)的螺旋槳推進(jìn)器。鞭毛蛋白是一種彈力纖維蛋白，其氨基酸組成與骨骼肌中的肌動(dòng)蛋白相似，可能與鞭毛的運(yùn)動(dòng)有關(guān)。 鞭毛是從尖端生長(zhǎng)，在菌體內(nèi)形成的鞭毛蛋白分子不斷地添加到鞭毛的末端。若用機(jī)械方法去除鞭毛，新的鞭毛很快合成，36分鐘內(nèi)恢復(fù)動(dòng)力。各菌種的鞭毛蛋白結(jié)構(gòu)不同，具有高度的抗原性，稱為鞭毛（H）抗原。2鞭毛的功能 具有鞭毛的細(xì)菌在液體環(huán)境中能自由游動(dòng)，速度迅速，如單鞭毛的霍亂弧菌每秒移動(dòng)可達(dá)55m，周毛菌移動(dòng)較慢，每秒2530m。細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)有化學(xué)趨向性，常向營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)處前進(jìn)，而逃離有害物質(zhì)。有些細(xì)菌的鞭毛與致病性有關(guān)。例如霍亂弧菌、空腸彎曲菌等通過活潑的鞭毛運(yùn)動(dòng)穿透小腸粘膜表面覆蓋的粘液層，使菌體粘附于腸粘膜上皮細(xì)胞，產(chǎn)生毒性物質(zhì)導(dǎo)致病變的發(fā)生。根據(jù)鞭毛菌的動(dòng)力和鞭毛的抗原性，可用以鑒定細(xì)菌和進(jìn)行細(xì)菌分類。細(xì)菌是由鞭毛發(fā)動(dòng)器將跨膜質(zhì)子梯度中貯存的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)楸廾D(zhuǎn)動(dòng)所需的能量，周漿間隙中的質(zhì)子（H+）通過鞭毛發(fā)動(dòng)器流入細(xì)胞質(zhì)內(nèi)。有少數(shù)細(xì)菌能利用鈉離子梯度供給鞭毛轉(zhuǎn)動(dòng)的能量。在這個(gè)過程中，由跨膜質(zhì)子梯度或鈉離子梯度構(gòu)成質(zhì)子動(dòng)力（proton motive force）。鞭毛發(fā)動(dòng)器能夠順時(shí)鐘或逆時(shí)鐘方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而決定細(xì)菌游動(dòng)的方向。當(dāng)發(fā)動(dòng)器逆時(shí)鐘方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鞭毛的絲狀體結(jié)合成一束拖在菌體后，推動(dòng)細(xì)菌向前進(jìn)（run）；若發(fā)動(dòng)器呈順時(shí)鐘方向轉(zhuǎn)動(dòng)，束狀絲狀體松開，細(xì)菌停頓或向相反方向游動(dòng)（tumble）。平時(shí)，細(xì)菌以這兩種方式交替游動(dòng)，稱為隨意移動(dòng)（random walk）。細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)具有方向性，受環(huán)境因素的影響極大。菌細(xì)胞膜上有眾多的特異信號(hào)受體（signal receptor），能接受不同的理化和生物學(xué)刺激而作出相應(yīng)反應(yīng)。例如大腸埃希菌細(xì)胞膜上的特異性糖結(jié)合受體，既能察覺化學(xué)趨化信號(hào)，也參與該物質(zhì)的運(yùn)輸。如果遇到吸引性刺激時(shí)，細(xì)菌就會(huì)暫時(shí)性抑制發(fā)動(dòng)器的順時(shí)鐘方向轉(zhuǎn)動(dòng)，使菌體向吸引物移動(dòng)；反之， 遇到有害物質(zhì)時(shí)， 也會(huì)增強(qiáng)發(fā)動(dòng)器的順時(shí)鐘方向轉(zhuǎn)動(dòng)，于是細(xì)菌背離有害物運(yùn)動(dòng)以保存自己。菌毛 許多革蘭陰性菌和少數(shù)革蘭陽性菌菌體表面存在著一種比鞭毛更細(xì)、更短而直硬的絲狀物，與細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)無關(guān)，稱為菌毛（pilus或fimbriae）。菌毛由結(jié)構(gòu)蛋白亞單位菌毛蛋白（pilin）組成，呈螺旋狀排列成圓柱體，新形成的菌毛蛋白分子插入菌毛的基底部。菌毛蛋白具有抗原性，其編碼基因位于細(xì)菌的染色體或質(zhì)粒上。菌毛在普通光學(xué)顯微鏡下看不到，必須用電子顯微鏡觀察（圖1-15）。圖1-15根據(jù)功能不同，菌毛可分為普通菌毛和性菌毛兩類。 1普通菌毛（ordinary pilus） 長(zhǎng)0.22m，直徑38nm。遍布菌細(xì)胞表面，每菌可達(dá)數(shù)百根。這類菌毛是細(xì)菌的粘附結(jié)構(gòu)，能與宿主細(xì)胞表面的特異性受體結(jié)合，是細(xì)菌感染的第一步。因此，菌毛和細(xì)菌的致病性密切相關(guān)。菌毛的受體常為糖蛋白或糖脂，與菌毛結(jié)合的特異性決定了宿主感染的易感部位。同樣，如果紅細(xì)胞表面具有菌毛受體的相似成分，不同的菌毛就會(huì)引起不同類型的紅細(xì)胞凝集，稱此為血凝（hemagglutination, HA），藉此可以鑒定菌毛。例如大腸埃希菌的I型菌毛（type I 或common pili），粘附于腸道和下尿道粘膜上皮細(xì)胞表面；能凝集豚鼠紅細(xì)胞，可被D-甘露糖所抑制，稱為甘露糖敏感性血凝（MSHA）。致腎盂腎炎大腸埃希菌（pyelonephritic E.coli 或uropathogenic E.coli, UPEC）的P菌毛（pyelonephritis-associated pili, P pili）常粘附于腎臟的集合管和腎盞；能凝集P血型陽性紅細(xì)胞，且不被甘露糖所抑制，稱為甘露糖抗性血凝（MRHA），是上行性尿路感染的重要致病菌。腸產(chǎn)毒型大腸埃希菌（enterotoxigenic E.coli, ETEC）的定植因子是一種特殊類型的菌毛（CFA/I, CFA/），粘附于小腸粘膜細(xì)胞，編碼定植因子和腸毒素的基因均位于可接合傳遞質(zhì)粒上，是該菌重要的毒力因子。霍亂弧菌、腸致病型大腸埃希菌（EPEC）和淋病奈瑟菌的菌毛都屬于型菌毛，在所致的腸道或泌尿生殖道感染中起到關(guān)鍵作用。有菌毛菌株的粘附可抵抗腸蠕動(dòng)或尿液的沖洗作用而有利于定居，一旦喪失菌毛，其致病力亦隨之消失。 在革蘭陽性球菌中，A群鏈球菌的菌毛與M蛋白和 LTA結(jié)合在一起，介導(dǎo)該菌與宿主粘膜上皮細(xì)胞的粘附。 2性菌毛（sex pilus） 僅見于少數(shù)革蘭陰性菌。數(shù)量少，一個(gè)菌只有14根。比普通菌毛長(zhǎng)而粗，中空呈管狀。性菌毛由一種稱為致育因子（fertility factor, F factor）的質(zhì)粒編碼，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，無性菌毛者稱為F-菌或雌性菌。當(dāng)F+菌與F-菌相遇時(shí)，F(xiàn)+菌的性菌毛與F-菌相應(yīng)的性菌毛受體（如外膜蛋白A, OmpA）結(jié)合，F(xiàn)+菌體內(nèi)的質(zhì)?；蛉旧wDNA可通過中空的性菌毛進(jìn)入F-菌體內(nèi)，這個(gè)過程稱為接合（conjugation）。細(xì)菌的毒力、耐藥性等性狀可通過此方式傳遞。此外，性菌毛也是某些噬菌體吸附于菌細(xì)胞的受體。芽胞 某些細(xì)菌在一定的環(huán)境條件下，能在菌體內(nèi)部形成一個(gè)圓形或卵圓形小體，是細(xì)菌的休眠形式，稱為內(nèi)芽胞(endospore)，簡(jiǎn)稱芽胞(spore），以別于真菌在菌體外部形成的孢子。產(chǎn)生芽胞的細(xì)菌都是革蘭陽性菌，重要的有芽胞桿菌屬(炭疽芽胞桿菌等)和梭菌屬(破傷風(fēng)梭菌等)。1芽胞的形成與發(fā)芽 細(xì)菌形成芽胞的能力是由菌體內(nèi)的芽胞基因決定的。芽胞一般只是在動(dòng)物體外才能形成，其形成條件因菌種而異。如炭疽桿菌在有氧下形成，而破傷風(fēng)梭菌則相反。營(yíng)養(yǎng)缺乏尤其是C、 N、 P元素不足時(shí)，細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖減速、啟動(dòng)芽胞形成基因。但亦有例外，蘇云金桿菌形成芽胞則要求適宜的生長(zhǎng)條件。芽胞帶有完整的核質(zhì)、酶系統(tǒng)和合成菌體組分的結(jié)構(gòu)，能保存細(xì)菌的全部生命必需物質(zhì)。芽胞形成后，菌體即成為空殼，有些芽胞可從菌體脫落游離。芽胞折光性強(qiáng)，壁厚，不易著色。染色時(shí)需經(jīng)媒染、加熱等處理。芽胞的大小、形狀、位置等隨菌種而異，有重要的鑒別價(jià)值(圖 l-16)。例如炭疽芽胞桿菌的芽胞為卵圓形、比菌體小，位于菌體中央；破傷風(fēng)梭菌芽胞正圓形，比菌體大，位于頂端，狀如鼓錘(圖l-17)；肉毒梭菌芽胞亦比菌體大，位于次極端。圖 l-16圖l-17 芽胞形成在形態(tài)學(xué)上可分 7個(gè)期，全程68d。始于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期末，菌細(xì)胞膜進(jìn)行性地內(nèi)陷性生長(zhǎng)，逐漸形成雙層膜結(jié)構(gòu)，包被核質(zhì)成為芽胞的核心。細(xì)胞膜又能合成特殊物質(zhì)，在內(nèi)膜和外膜間形成細(xì)胞壁和皮質(zhì)。在外膜外圍再形成芽胞殼和芽胞外衣。成熟的芽胞具有多層膜結(jié)構(gòu)(圖l-18)。芽胞核心(core)是芽胞的原生質(zhì)體，含有細(xì)菌原有的核質(zhì)和核糖體、酶類等主要生命基質(zhì)。核心的外層依次為內(nèi)膜、芽胞壁、皮質(zhì)、外膜、芽胞殼和芽胞外衣，將其層層包裹，成為堅(jiān)實(shí)的球體。內(nèi)膜和外膜由原來的細(xì)胞膜形成。芽胞壁(spore wall)含肽聚糖，發(fā)芽后成為細(xì)菌的細(xì)胞壁。皮質(zhì)(cortex)是芽胞包膜中最厚的一層，由一種特殊的肽聚糖組成。芽胞殼(coat)是一種類似角蛋白的疏水性蛋白質(zhì)，致密無通透性，能抗化學(xué)藥物進(jìn)入，并增強(qiáng)對(duì)紫外線照射的抵抗力。有些細(xì)菌芽胞還有一層疏松的芽胞外衣(exosporium)，含有脂蛋白和糖類。圖l-18芽胞形成后，若由于機(jī)械力、熱、pH改變等刺激作用下，破壞其芽胞殼，并供給水分和營(yíng)養(yǎng)，芽胞可發(fā)芽，形成新的菌體。一個(gè)細(xì)菌只形成一個(gè)芽胞，一個(gè)芽胞發(fā)芽也只生成一個(gè)菌體，細(xì)菌數(shù)量并未增加，因而芽胞不是細(xì)菌的繁殖方式。與芽胞相比，未形成芽胞而具有繁殖能力的菌體可稱為繁殖體(vegetative form)。細(xì)菌的芽胞發(fā)芽(germination)成繁殖體的過程，可分為活化(activation)、啟動(dòng)(initiation)和長(zhǎng)出(outgrowth)三個(gè)連續(xù)階段。整個(gè)過程大約需要90min。熱刺激(如60 1d或85 5min)和pH值降低均可活化芽胞發(fā)芽，L-丙氨酸、葡萄糖、肌苷和腺苷均為啟動(dòng)劑。芽胞殼經(jīng)活化后，其富含二硫鍵的蛋白構(gòu)型變化，引起滲透性改變，致使陽離子滲入，細(xì)胞膜脂質(zhì)活性增強(qiáng)，并啟動(dòng)電子傳遞鏈。同時(shí)，隨著水分滲入，芽胞特有成分吡啶二羧酸鈣、皮質(zhì)肽聚糖和芽胞殼物質(zhì)等大量降解，使芽胞通透性加強(qiáng)，耐熱、抗輻射等特性消失。由于代謝活性和呼吸增強(qiáng)，生物合成加速，順序?yàn)镽NA、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)，最后是DNA。繼而芽胞核心體積增大、皮質(zhì)膨松、芽胞殼破裂，芽管長(zhǎng)出并逐漸長(zhǎng)大、發(fā)育成新的繁殖體細(xì)胞。2芽胞的功能 細(xì)菌的芽胞對(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。一般細(xì)菌繁殖體在80水中迅速死亡，而有的細(xì)菌芽胞可耐100沸水?dāng)?shù)小時(shí)。被炭疽芽胞桿菌芽胞污染的草原，傳染性可保持2030年。細(xì)菌芽胞并不直接引起疾病，僅當(dāng)發(fā)芽成為繁殖體后，就能迅速大量繁