細菌性狀生長繁殖和抵抗力專家講座

醫(yī)學微生物學

（一、細菌基本性狀、生長繁殖與抵抗力）嚴杰，教授／醫(yī)學博士DepartmentofMedicalMicrobiologyandParasitologyZhejiangUniversitySchoolofMedicineHangzhou,P.R.China細菌性狀生長繁殖和抵抗力第1頁細菌是原核細胞型微生物。

以微米（micrometer，μm

）為度量單位。細菌大小與形態(tài)基本形態(tài)：

球菌（cocci/coccus）

—單個無規(guī)則排列球菌—雙球菌、鏈球菌

—四聯(lián)、八疊球菌—葡萄球菌

桿菌（bacilli/bacillus）—單個無規(guī)則排列桿菌—球桿菌、鏈桿菌

螺形菌（spiralbacteria）—弧菌、螺菌（螺桿菌）細菌性狀生長繁殖和抵抗力第2頁原核細胞微生物分類與結構差異廣義醫(yī)學細菌學包含：—細菌（bacteria）

—支原體（mycoplasma）

—衣原體（chlamydia）

—立克次體（richettia）

—螺旋體（spirochete）

—放線菌（actinomycete）

螺旋體、放線菌基本結構與細菌十分相同，支原體、衣原體、立克次體基本結構與細菌有一定差異。細菌性狀生長繁殖和抵抗力第3頁細菌結構及分類基本結構：細胞壁(cellwall)、細胞膜(cytomembrane)、細胞質(cytoplasm)、核質(caryoplasm)。特殊結構：鞭毛(flagellum)、菌毛(pilus)、莢膜(capsule)、芽胞(spore)。細菌性狀生長繁殖和抵抗力第4頁依據細胞壁結構不一樣，采取革蘭(Gram)染色法可將細菌分為染成藍色革蘭陽性菌(Gram-positivebacteria,G+)或紅色革蘭陰性菌(Gram-negativebacteria,Gˉ)兩類。細胞壁結構、差異及分類細菌性狀生長繁殖和抵抗力第5頁革蘭陽性菌細胞壁基本結構革蘭陽性菌：肽聚糖(peptidoglycan)磷壁酸(teichoicacid)：主要表面抗原及黏附。細菌性狀生長繁殖和抵抗力第6頁革蘭陰性菌：肽聚糖(peptidoglycan)外膜(outermembrane)革蘭陰性菌細胞壁基本結構細菌性狀生長繁殖和抵抗力第7頁肽聚糖基本結構革蘭陽性菌肽聚糖：聚糖骨架（backbone）、4肽側鏈（sidechain）、5肽交聯(lián)橋（peptidecross-bridge）。革蘭陰性菌肽聚糖：聚糖骨架、4肽側鏈，無交聯(lián)橋。G+菌Gˉ菌細菌性狀生長繁殖和抵抗力第8頁脂質雙層：化學組成和結果與內膜(innermembrane)即細胞膜無本質區(qū)分。外膜蛋白(outermambraneprotein,OMP)：有各種功效及抗原性，如孔蛋白(porin)參加小分子物質交換、黏附素(adhesin)、噬菌體(phage)和性菌毛(sexpilus)受體、與肽聚糖或脂質結合穩(wěn)定膜結構脂蛋白(lipoprotein)等。脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)：從內向外依次為脂質A、關鍵多糖和特異性多糖組成。是內毒素(endotoxin)，對哺乳細胞有廣泛毒性，也是Gˉ主要表面抗原。

脂寡糖(lipooligosaccharide,LOS)：脂質A與

短鏈分枝聚糖復合物，與細胞膜糖脂相同(免疫逃避)，有一定毒性。革蘭陰性菌外膜基本結構細菌性狀生長繁殖和抵抗力第9頁脂質A(lipidA)：糖磷脂。含磷酸基團氨基葡糖雙糖上與脂肪酸連接，經過2-酮基-3-脫氧辛酸(KDO)與關鍵多糖相連。常見脂肪酸：12碳羥基月桂酸／烯酸、14碳羥基豆蔻酸／烯酸和16碳棕櫚酸等，決定LPS細胞毒性。LPS結構與功效關鍵多糖：已糖、庚糖、磷酸乙醇胺聚合物，分別與脂質A和特異性多糖連接。特異性多糖：由3-6個單糖重復單位組成，是Gˉ主要菌體抗原

(O抗原)。細菌性狀生長繁殖和抵抗力第10頁細胞壁功效：①決定細菌形態(tài)；②保護細菌（滲透壓）；③參加物質交換；④表面抗原；⑤細菌毒力相關。β-內酰胺類抗生素（青霉素和頭孢菌素類）能與菌體表面青霉素結合蛋白（penicilin-bindingprotein,PBP）結合，PBP是肽聚糖合成相關內肽酶或轉肽酶，故這類抗生素抗菌機制為抑制細菌肽聚糖合成。溶菌酶：水解N-乙酰胞壁酸與N-乙酰葡糖胺之間糖苷鍵細胞壁功效細胞壁革蘭陽性菌革蘭陰性菌強度較堅韌較疏松肽聚糖層數(shù)15-50層1-2層厚度20-80nm10-15nm磷壁酸有無外膜無有細菌性狀生長繁殖和抵抗力第11頁細菌L型定義：細胞壁肽聚糖受理化、生物原因直接破壞或合成被抑制形成細胞壁缺點型細菌。細菌L型特點：多形性（球形常見）、高滲培養(yǎng)、表面抗原丟失（免疫學診療技術及β-內酰胺類抗生素無效）、毒力下降但可引發(fā)慢性感染。細胞壁缺點細菌性狀生長繁殖和抵抗力第12頁細胞膜：與真核細胞膜相同，不含膽固醇。細胞質：有核糖體，無其它細胞器。

—質粒（plasmid）：細菌染色體外雙鏈環(huán)狀DNA。

—核糖體（ribosome）：50+30=70S，真核80S。

—中介體（mesosome）：擬線粒體，產生能量。核質：絕大多數(shù)細菌為環(huán)狀染色體DNA。細胞膜中介體細菌性狀生長繁殖和抵抗力第13頁細菌特殊結構：莢膜、鞭毛、菌毛、芽胞。莢膜(capsule)：細胞壁外黏液狀物質，多糖，少數(shù)多肽。主要功效：抗吞噬、黏附、保護作用。細菌特殊結構與功效細菌性狀生長繁殖和抵抗力第14頁鞭毛(flagellum)：菌體表面細長、彎曲長絲狀物。化學組成：鞭毛蛋白，有抗原性（H抗原）。功效：運動器官，在侵襲、趨化定植中發(fā)揮作用。細菌特殊結構與功效細菌性狀生長繁殖和抵抗力第15頁菌毛(pilus/pili)：菌體表面纖細短絲狀物。

—普通菌毛（ordinarypilus）：多而較細。

—性菌毛（sexpilus）：少而略粗?；瘜W組成：菌毛蛋白，有抗原性。功效：普通菌毛：黏附；性菌毛：以接合方式轉移遺傳物質。細菌特殊結構與功效細菌性狀生長繁殖和抵抗力第16頁芽胞(spore)：細菌在不利環(huán)境中胞漿濃縮后在菌體內形成圓形或卵圓形小體。其形狀、大小、位置可用于判別一些產芽胞菌，如破傷風梭菌。功效：細菌休眠形式，無繁殖能力，抵抗力顯著增強。芽胞發(fā)芽后形成繁殖體：1個芽胞／1個繁殖體。細菌特殊結構與功效細菌性狀生長繁殖和抵抗力第17頁細菌基因組：細菌染色體以及染色體外（質粒和噬菌體）全部遺傳物質全部基因。細菌基因組主要特點：

—染色體通常是一個環(huán)狀雙鏈DNA，較小，無內含子。

—控制特定性狀基因成簇排列形成基因島

(geneisland)。

—含有操縱子(operon)

結構使多基因形成一個轉錄單元。

—一個基因可有多個開放閱讀框架

(openreadingframe)

。

—非編碼序列顯著少于真核細胞

。

—主要在轉錄水平上調控基因表示(mRNA)

。細菌基因組特點細菌性狀生長繁殖和抵抗力第18頁細菌營養(yǎng)類型：

—自養(yǎng)菌(autotroph)：無機物為原料合成菌體成份

。

—異養(yǎng)菌(heterotroph)：有機物為原料合成菌體成份

(寄生菌)。

細菌營養(yǎng)物質：水、碳源、氮源、無機鹽(滲透壓、酶活需要等)和生長因子(血紅素)

等。生長繁殖條件：

—營養(yǎng)物質、pH(7.4)、溫度(37°C

)

、氣體

(O2、CO2)

。依據代謝時是否需要氧分子分四類：

—專性需氧菌(obligateaerobe)：氧分子為受氫體

。

—微需氧菌(microaerophilicbacterium)：需5%氧氣。

—兼性厭氧菌(facultativeanaerobe)：有沒有氧氣均可。

—專性厭氧菌(obligateanaerobe)：其它為受氫體，發(fā)酵，氧損傷。細菌生長與繁殖細菌性狀生長繁殖和抵抗力第19頁個體生長繁殖方式：二分裂法

(binaryfission)無性繁殖。代時(generationtime)：多為20～30min。群體生長繁殖方式：分遲緩、對數(shù)(經典生物學形狀)、穩(wěn)定(產生芽胞及外毒素

)、衰亡期，形成一條生長曲線。細菌生長與繁殖abcd細菌性狀生長繁殖和抵抗力第20頁合成代謝產物(致病物質)：

—熱原質(

pyrogen)：注入機體引發(fā)發(fā)燒反應(LPS、細胞壁糖肽或糖脂、一些細菌蛋白)。

—毒素(toxin)：內毒素(LPS)和外毒素(exotoxin)。

—侵襲性酶(invasiveenzyme)：卵磷脂酶、透明質酸酶等。

—其它：色素(判別)、抗生素、細菌素(抗菌蛋白)、維生素

。分解代謝產物(判定與診療)：

—糖類分解產物：如糖發(fā)酵試驗：產酸或產酸產氣。

—蛋白或氨基酸分解產物：如靛基質試驗：分解色氨酸產生吲哚。

細菌合成代謝與分解代謝氣泡細菌性狀生長繁殖和抵抗力第21頁細菌抵抗力：耐冷不耐熱，芽胞

抵抗力極強。細菌耐藥性：固有耐藥性和取得耐藥性。主要耐藥機制：

—產生藥品鈍化酶

(modifiedenzyme)：β-內酰胺酶(水解)和修飾。

—藥品作用靶位變異：藥品作用靶位序列突變(如PBP)或缺失等。

—膜通透性下降：抗生素進入細菌通道表示或活性下降。

—主動外排：耗能(ATP、質子泵)，主要是I型分泌系統(tǒng)。細菌分類：生物學分類—界、門、綱、目、科、屬、種。