Chap1 细菌 （bacteria）

广义的细菌（原核微生物），指一大类细胞核无核膜包裹，只存在称为核区(nuclear region)的裸露DNA的原始单细胞生物。 狭义的细菌，一般指具有独特细胞壁，以无性二分裂方式繁殖的原核细胞微生物。 细菌 放线菌 螺旋体 支原体 衣原体 立克次氏体 蓝细菌 原核型

§1 细菌的大小和形态 一、细菌的大小：µm 球菌：≈1.0µm 杆菌：1-5 µm  0.5-1.0 µm 弧菌：2-4 µm

二、细菌形态及排列方式 （一）基本形态 球形 杆形： 短杆、长杆 棒状、梭状 半圆端、钝圆端、平截端 螺旋形： 弧菌、螺菌

（二）各种形态及其排列方式 球形（球菌 coccus）：单球、双球、链球、四联球、八叠球、葡萄球 杆形（杆菌 bacillus）：分散、链式、八字形 螺旋形（螺形菌 spiral bacterium）：弧菌、螺菌 其他不规则形态：丝状、星形、三角形、方形、圆盘形等，还有些异常形态（不适合形态观察和判断）

球菌

杆菌 白喉棒状杆菌 革染之枯草芽孢杆菌和大肠杆菌 炭疽杆菌

螺形菌 弧菌 螺菌

幽门螺杆菌 HP 光学显微镜 Hp藉鞭毛与部分菌体外膜粘附于胃粘膜上皮细胞表面，扫描电镜（×16000）

螺旋体（与螺形菌区别）

不规则形态 游离壁微菌 星形细菌

三、细菌形态学检查法 不染色法 压滴法 暗视野显微镜观察法等 复染色法革兰染色法 悬滴法 细菌形态学检查法 死菌 正染色单染 抗酸染色法 不染色法 压滴法 暗视野显微镜观察法等 细菌形态学检查法 死菌 正染色单染 复染色法革兰染色法 抗酸染色法 染色法 芽胞染色法 姬姆萨染色法 负染色：荚膜染色法等 活菌 用美兰或TTC(氯化三苯基四氮唑)等 作活菌染色

过程： 涂片、干燥、固定 结晶紫初染 碘液媒染 乙醇脱色 沙黄复染 革兰染色 Gram stain 过程： 涂片、干燥、固定 结晶紫初染 碘液媒染 乙醇脱色 沙黄复染

革兰染色结果 枯草杆菌/大肠杆菌 金葡菌/大肠杆菌

革兰染色为什么会出现两种不同颜色？ 待续………

§2 细菌的结构和功能 基本结构： 壁、膜、质、核 特殊结构： 荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞等

一、细菌基本结构 壁 膜 质 核

（一）细胞壁（cell wall） 1. 细胞壁主要功能 保护细胞 维持细胞基本形态 细胞生长、分裂、运动所必需 一定的通透性和机械阻挡作用，与细胞膜共同完成细胞内外物质交换 与细菌的致病性、抗原性及药物敏感性有关

2 . G+和G-细胞壁构造

细胞壁（cell wall）的主要成分 ——肽聚糖 （peptidoglycan） 双糖单位(M-G) 联成的聚糖链骨架 短肽侧链 （肽桥）

肽聚糖结构 G+ （S.aureus） G- (E.coli)

G+和G-肽聚糖网对比 G+： 结构紧密， 交联度大， 三维立体结构 G-： 结构松散， 交联度小， 二维平面结构

G+和G-肽聚糖 G+(S.aureus) G- (E.coli) 双糖单体 一致（M-G） 四肽侧链 L-Ala D-Gln L-Lys D-Ala meso-DAP 交联方式 有肽桥（5Gly） 无肽桥，四肽侧链直接相连 结构 结构紧密，交联度大，三维立体结构 结构松散，交联度小， 二维平面结构

G+、G-细胞壁结构对比（p29) 细胞壁结构 G+ G- 厚度 厚，15-80nm 薄，10-15nm 肽聚糖 含量 多，占胞壁干重50-90% 少，占胞壁干重约10% 层数 多（可达50层） 少（1-3层） 交联度 高 低 脂类含量 少 多，有LPS 脂多糖 无 有 磷壁酸 外膜

3. G+细胞壁特有成分 磷壁酸（teichoic acid） 化学组成： 核糖醇型磷壁酸（ribitol teichoic acid） 甘油醇型磷壁酸（glycerol teichoic acid ） 与细菌细胞连接方式 膜磷壁酸 壁磷壁酸

磷壁酸主要功能 构成细胞壁的表面抗原成分 结合环境中的某些阳离子，如Mg+，Ca+，提高细胞膜表面酶活性 噬菌体吸附的特异性受体 与细菌致病性有关：黏附性

4. G-细胞壁特有成分：脂多糖 脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）：类脂A+核心多糖+特异性多糖（O-抗原） G-内毒素主要成分，与细菌致病性有关：类脂A的致热作用 结合环境中的某些阳离子，如Mg+，Ca+，提高细胞膜表面酶活性 O-抗原构成细胞壁的表面抗原成分 噬菌体吸附的特异性受体

过程： 涂片、干燥、固定 结晶紫初染 碘液媒染 乙醇脱色 沙黄复染 5. 革兰染色原理 Gram stain 过程： 涂片、干燥、固定 结晶紫初染 碘液媒染 乙醇脱色 沙黄复染

革兰染色原理 G+ G- 细胞壁厚薄 厚 薄 肽聚糖含量 多 少 肽聚糖交联度 大 小 脂类含量 极少 脱色结果 等电点 肽聚糖网孔脱水收缩，且壁上因脂类少而无溶出缝隙，壁的通特性降低，初染染料不易脱去 肽聚糖网孔不易收缩，且壁上因脂类溶解出现较大缝隙，壁的通特性增加，初染染料易脱去而成功复染 等电点 pI G+ < pI G-

革兰染色的意义 分类学意义 判断生物学性状的差异 了解细菌致病性 为临床用药提供参考

6. 青霉素、溶菌酶作用机制 -内酰胺类抗生素——抑制细胞壁合成 溶菌酶——水解β-1,4糖苷键 注意：只对生长繁殖中的细胞有作用，对静息细胞无作用；G+敏感性高于G-. 溶菌酶——水解β-1,4糖苷键 转肽酶催化短肽交联 细胞壁肽聚糖合成交联阶段：肽聚糖链 网状结构 青霉素抑制 细胞壁合成受抑制

7. 细胞壁缺陷细菌 自然界长期进化形成：支原体 实验室形成： 自发缺壁突变： L型细菌 人工方法去壁：彻底：原生质体protoplast (G+） 不完全：圆球体spheroplast (G-) 统称：L型细菌（广义）

（二）细胞膜（cell membrane） -----磷脂双分子层液态镶嵌模式

细胞膜功能：与酶有关 选择通透性：控制细胞内外营养物质及代谢产物的运输 维持细胞内渗透压 参与产能代谢，是产能基地 合成细胞壁、荚膜等多种组分的场所 鞭毛着生点，并为鞭毛运动提供能量

中介体（mesosome），间体 细胞分裂中的白喉棒杆菌的间体

（三）细胞质（cytoplasm） 含丰富的酶 核糖体 颗粒状内含物 异染颗粒 脂肪颗粒 （聚β-羟丁酸 PHB） 肝糖粒 淀粉粒

（四）核质（nuclear material） 主要成分DNA 细菌遗传的物质基础 注意：质粒不是基本结构，非细菌生活所必需

二、特殊结构 荚膜 鞭毛 菌毛 芽胞

（一）荚膜（capsule） 负染色 实验课标本 肺炎双球菌荚膜

炭疽杆菌荚膜 炭疽杆菌荚膜免疫酶染色（×900） 炭疽杆菌琼脂平板CO2培养涂片，与特异性炭疽杆菌荚膜抗体作用，荚膜呈黄色

1、荚膜概念 某些细菌在生活过程中，向细胞壁外分泌一层疏松、透明、粘液状的物质，称为糖被（glycocalyx）。 若具有一定外形，相对稳定的附于细胞壁外，厚度≥0.2μm，称为荚膜（capsule）； 如很薄（<0.2μm），就称为微荚膜(microcapsule)； 如这些物质松散，易扩散丢失，没有明显的边缘，就叫做粘液层(slime layer)。

2、荚膜的化学组成 主要为多糖、多肽、Pr 肺炎链球菌荚膜：杂多糖 炭疽杆菌荚膜：多肽 鼠疫杆菌荚膜：Pr、糖蛋白

3、荚膜功能 抵抗不利环境（干旱、宿主细胞吞噬、溶菌酶等），保护细菌，提高致病性； 体外储藏物质，储藏养料； 堆积代谢废物； 帮助附着。

（二）鞭毛 （flagellum） 1、是什么？细菌从细胞内向外伸出的一根或数根，细长、波状弯曲的丝状物，是运动器官。 规律：所有弧菌螺菌、部分杆菌、个别球菌有鞭毛 2、化学组成：Pr （鞭毛抗原） 3、类别：排列方式（位置、数目） 偏端/两端/周身 单毛/丛毛/周毛

周身鞭毛 鞭毛染色 透射电镜

“单毛”与“周毛” 鞭毛染色 着色显微照相-----单毛弧菌、周身鞭毛的沙门氏菌 鞭毛染色法------周身鞭毛的大肠杆菌

椰毒假单胞菌的一端多鞭毛 冰冻蚀刻-电镜

空肠弯曲菌的两端单鞭毛

4、功能和意义 运动器官； 可作为细菌分类鉴定指标（有无、数量、着生方式等）； H抗原有很强的抗原性，可用于鉴定； 某些细菌的鞭毛与致病性有关。

鞭毛菌的运动 悬滴法观察杆菌运动1 → 悬滴法观察杆菌运动2 → 电镜观察球菌运动 → 显微着色观察杆菌运动 → 实验中的悬滴法 →

5、判断细菌有无鞭毛的方法 电镜直接观察 鞭毛染色法 悬滴法暗视野观察运动情况 半固体穿刺培养观察有无扩散 菌落外形（边缘、表面） 血清学反应

半固体穿刺培养 半固体穿刺培养 云雾状360o扩散——有鞭毛 沿穿刺线生长——无鞭毛

平板菌落 藤黄微球菌 / 大肠杆菌

菌落形态、颜色、边缘、表面等

炭疽杆菌 rothia dentocariosa龋齿罗菌

（三）菌毛(pilus) 奇异变形杆菌 大肠杆菌

定义：某些菌体表面遍布的比鞭毛更细、短、直、硬、多的丝状物叫菌毛。 化学成分：菌毛Pr （菌毛抗原） 不具备运动能力 分类 普通菌毛：与细菌致病性有关（黏附性） 性菌毛：比普通菌毛粗、长、少，仅1~4根，与遗传物质转移有关

（四）芽胞（spore） 芽胞菌 （主要G+杆菌） 芽孢八叠球菌 实验课破伤风梭菌

1、定义 某些细菌，特别是G+杆菌，生长到一定阶段（多为对数生长期末期），在细胞内形成一个圆形或椭圆形的、由多层壁膜包围、对不良环境具有抗性的特殊结构称为芽胞，又称内生孢子(endospore) 注意：芽胞是休眠体不是繁殖体（一个细菌只有一个芽胞，一个芽胞只能萌发成一个细菌细胞）

2、芽孢形态 细菌分类鉴定重要指标 形状：圆形、椭圆形 大小：直径＞菌体横径 直径≤菌体横径 位置：一端、中央

3、芽胞的多层壁膜结构 *抵抗恶劣环境 *不易着色

芽胞染色（加温染色） 破伤风梭菌 B. subtilis

4、芽胞抵抗力强的原因 含水量少，蛋白质受热不易变性 芽胞壁厚且致密，通透性低，可阻止化学药品渗入 合成了一些较繁殖体耐热性更强的酶 芽胞皮层中含有砒啶二羧酸钙(DPA-Ca)，耐热性增强

5、芽胞的应用 细菌分类鉴定指标 作为灭菌指标 有利于菌种的筛选和保藏 某些菌的伴胞晶体(spore-companioned crystal) 可作为生物农药（如：苏云金杆菌）（p40 ）

苏云金芽孢杆菌伴胞晶体 苏云金芽孢杆菌： Bacillus thuringiensis，革兰氏阳性土壤芽孢杆菌 伴胞晶体称为杀虫晶体蛋白、δ-毒素 ，不同菌株具有不同的杀虫活性谱，其中的大多数对鳞翅目昆虫有致杀作用，但也有一些对双翅目和鞘翅目昆虫有致杀作用 可用作生物杀虫剂防治农业害虫和防治蜜蜂病虫害

§3 、细菌的繁殖 一、生长繁殖条件 (p224-226) 一定的水分（水活度） 充足的营养物质：C, N, H2O, 无机盐，生长因子 适宜的酸碱度：大多数pH6.8-7.4 适宜的温度：25-37℃ 气体条件（O2）：需氧、微需氧、耐氧、专性厌氧、兼性厌氧

二、细菌的繁殖方式 无性二分裂

三、细菌的生长特征 固体培养基： 菌落（p40，206） 液体培养基： 生长曲线(p221)

菌落特征：大小，形状，边缘，表面，光泽，颜色，透明度等

★ 注意 繁殖：无性二分裂（永远不死） 生长：有衰退期，大量菌体死亡 矛盾？ 个体生长 →→→ 个体繁殖 →→→ 群体生长 群体生长 = 个体生长 + 个体繁殖 “形态、结构”一般指个体微生物的生物学特征 “生长”一般指群体生长（和研究其他生物不一样） 固体培养基上的菌落特征 液体培养基中的生长曲线 群体生长特征

§4 细菌与人类的关系 一、细菌在制药工业中的作用 抗生素、氨基酸、维生素等的生产 益生菌制剂 某些酶制剂的生产 §4 细菌与人类的关系 一、细菌在制药工业中的作用 抗生素、氨基酸、维生素等的生产 益生菌制剂 某些酶制剂的生产 积累代谢过程中的产物生产药物 药物生产和研究中的基因工程载体

二、微生物与人体之间的关系 参考Chap10第三节微生物生态学 几个概念： 正常菌群：正常情况下，人体的体表及与外界相通的腔道中存在着不同种类和数量的微生物，对人类无害而有益，称为正常菌群。 其中，肠道微生物约占总量的78%，肠道系统中的细菌占绝对优势 条件致病菌：在某种特定条件下可致病的细菌称为条件致病菌，常常是人体正常菌群，当其集聚部位改变、机体抵抗力降低或菌群失调时致病。 微生态平衡：微生态平衡是指正常微生物群之间、及其与宿主间形成的生理性动态平衡。 菌群失调症：当正常菌群在组成和数量上出现明显改变而产生菌群失调时，机体出现一系列临床病症，称为菌群失调症

口腔：大约500种细菌，如卡它球菌、各种葡萄球菌、各种链球菌、乳酸杆菌、消化球菌、拟杆菌及类酵母菌 腋窝：最常见的两种是疮疱棒杆菌、表皮葡萄球菌 胃肠道：大肠杆菌、链球菌、 双歧杆菌、拟杆菌、 消化球菌等 条件致病： 当机体抵抗力下降时，口 腔里的正常菌群梭状杆菌 和螺旋体协同作用，引起 奋森氏咽峡炎

三、细菌的致病性 细菌致病性:指细菌能引起疾病的能力 致病菌或病原菌(pathogen) 非致病菌(nonpathogen) 条件致病菌(conditioned pathogen)

三、细菌的致病性 病原菌毒力 病原菌侵入数量 侵入途径 呼吸道 侵袭力 粘附和侵入能力 毒素 外毒素 P43表 繁殖与扩散能力 对宿主防御功能的抵抗能力 毒素 外毒素 P43表 内毒素：LPS 病原菌侵入数量 侵入途径 呼吸道 消化道 泌尿生殖道 伤口

（一）侵袭力 粘附因子——黏附能力 侵袭性酶——扩散能力 荚膜、类荚膜物质——抗吞噬等抵抗能力 菌毛、粘附素、某些细胞壁结构 透明质酸酶 链激酶（溶纤维蛋白酶） 胶原酶 荚膜、类荚膜物质——抗吞噬等抵抗能力

侵袭力 之 粘附作用 粘附是细菌引起感染的首要条件

（二）毒素 细菌外毒素和内毒素的比较(p43) 外毒素(exotoxin) 内毒素(endotoxin) 细菌来源 主要为G+细菌分泌到胞外 G-细菌细胞壁成分，LPS，菌体自溶或裂解时释放 化学成分 蛋白质 脂多糖 热稳定性 弱，60~80℃、30分钟被破坏 耐热性强，250℃、30分钟被破坏 抗原性 强，刺激机体产生抗毒素抗体 弱，刺激机体产生抗菌性抗体 类毒素 0.4%甲醛处理可脱毒制备类毒素 不能制备类毒素 毒性 强，具组织特异性，引起特殊病变，不引起宿主发热 弱，不具组织特异性，病理作用大致相同，引起宿主发热 编码基因 常为质粒 细菌染色体

（三）侵入数量 毒力越强，致病所需的数量越少

（四）侵入途径 呼吸道 消化道 蚊虫叮咬 创伤 输血 等 外伤 泌尿生殖道

四、 细菌的感染类型 隐性感染：感染但无临床症状 潜伏感染：一般是显性感染的前期 显性感染：感染，且有临床症状 四、 细菌的感染类型 隐性感染：感染但无临床症状 潜伏感染：一般是显性感染的前期 显性感染：感染，且有临床症状 局部感染 全身感染 菌血症：病原菌侵入血流，但不大量繁殖 败血症：病原菌侵入血流，并大量繁殖 毒血症：病原菌不侵入血流，局部繁殖后产生毒素进入血流 脓毒血症：败血症+扩散入机体组织引起化脓 带菌状态：感染后或痊愈后向外排菌

§5 放线菌(actinomycetes) 呈分枝状生长，主要以无性孢子繁殖，革兰氏染色多为阳性的单细胞原核细胞型微生物 广泛分布于土壤中，土壤土腥味的来源 抗生素的主要产生菌（目前约70%），同时产生多种生物活性物质 多为腐生，少数寄生 种类最多、分布最广、形态特征最典型：链霉菌属

一、分类地位 放线菌是细菌而非真菌的分类依据 原核结构：无核膜，核仁，缺乏细胞器 细胞大小、结构、化学组成与细菌相似： 细胞壁主要成分为肽聚糖，并含有DAP 核糖体为70s 菌丝直径与细菌相仿：µm级 有的放线菌产生有鞭毛的孢子，与细菌相似 生长条件：最适生长pH与多数细菌相近，呈微碱性 抵抗力：对溶菌酶和抑制细菌类抗生素敏感 其噬菌体的形状与细菌相似 繁殖方式：无性繁殖 遗传特性：DNA重组方式与细菌相同

二、放线菌的形态结构

（一）放线菌形态 菌丝体 (mycelium) 孢子 (spore)：无性孢子，颜色和表面特征有鉴定意义 基内菌丝（营养菌丝）：较细，分枝多，可产生色素（菌落背面颜色），其色素有鉴定意义 气生菌丝：较粗，分枝较少， （菌落表面边缘颜色） 孢子丝（繁殖菌丝）：形态和着生方式有鉴定意义 孢子 (spore)：无性孢子，颜色和表面特征有鉴定意义

放线菌孢子丝

放线菌孢子丝

放线菌孢子的表面结构

（二）放线菌的细胞结构 与细菌相似

三、放线菌的生长 （一）放线菌的群体生长特征 固体培养基：菌落特征 液体培养基：菌丝团

放线菌菌落特征 链霉菌属：气生菌丝型 大小、形态、气丝状态及颜色、孢子丝孢子堆颜色、基丝色素及水溶性等

（二）放线菌的培养条件 需氧菌 pH=7.0~7.6 (略偏碱) 28~ 30oC 对无机盐要求较高，并且常加入淀粉 慢：3~7天 常用高氏一号培养基

放线菌2809

四、繁殖方式——无性繁殖 常见 无性繁殖 无性孢子：如分生孢子 菌丝断裂：常见于液体培养中

链霉菌生活史 孢子萌发 ↓ 形成基内菌丝 气生菌丝 特化为孢子丝 分化产生孢子 菌丝

五、其他放线菌 诺卡氏菌属菌丝

课后复习题 1、名词解释：细菌，原生质体，原球体，L型细菌，中介体，质粒，荚膜，鞭毛，菌毛，芽胞，伴胞晶体，外毒素，内毒素，菌落，正常菌群，条件致病菌，微生态平衡，菌群失调症 2、简述细菌的大小、形态及排列方式。 3、细菌有哪些基本结构和特殊结构？各有何主要功能？ 4、G+菌和G-菌细胞壁结构和化学组成有何区别？ 5、Gram stain是最常用的鉴别细菌的染色法，简述其过程，并根据G+菌和G-菌细胞壁的区别说明其原理。 6、G+菌细胞壁中的磷壁酸和G-菌细胞壁中的脂多糖(LPS)各有何作用？

7、判断细菌有无鞭毛的方法。 8、细菌的芽胞是什么？说明其抵抗性强的原因及应用。 9、细菌的繁殖方式是什么？一般采用什么培养条件？ 10、病原菌的致病性与哪些因素有关？ 11、比较细菌的外毒素和内毒素。 12、放线菌是细菌而非真菌有何依据？ 13、简述放线菌的形态、培养条件、生活史及繁殖方式。