《感染性疾病》 第一节　 病原微生物形态和基本结构 李明远　教授 华西基础医学与法医学院 微生物学教研室

主要内容 一、病毒学 1、病毒的大小与形态 2、病毒结构及化学组成 3、病毒的增殖 二、细菌学 1、细菌的大小与形态 2、细菌的基本结构 3、细菌的特殊结构 三、真菌学 1、真菌的形态与结构 2、真菌的繁殖与培养 主要内容

病 毒 学 病毒（virus）为只含一种类型的核酸；严格细胞内寄生；非细胞型微生物。病毒体积微小、能通过除菌滤器；无细胞结构，以复制的方式增殖；耐冷不耐热，对抗生素不敏感。

病毒的大小与形态 一、大小： 病毒的测量单位是nm，大小差别悬殊，20~300nm. EM下可见。多数病毒体<150nm。 二、形态： 病毒形态多样，多呈球形或近似球形，少数为 杆状、丝状或子弹状。

病毒的大小与形态比较示意图

病毒的结构及化学组成 （一）、病毒的结构： 1、核酸：构成病毒的核心。 2、衣壳（capsid）是核酸外围的蛋白质外壳。 核酸 + 衣壳 核衣壳（nucleocapsid） 衣壳是由一定数量的壳粒(capsomere)组成， 每个壳粒又由一个或多个多肽分子组成。 不同的病毒体，衣壳所含的壳粒数目不同， 可作为鉴别及分类的依据之一。

衣壳的构型有三种： 螺旋对称 20面立体对称：12个顶，20个面，30个棱 复合对称

20面立体对称

螺旋对称

复合对称

包膜表面的突起称包膜子粒(peplomere)或刺突。 3、包膜（envelope） 围绕在核衣壳外，含糖类、蛋白质和脂类。 包膜表面的突起称包膜子粒(peplomere)或刺突。 包膜病毒：核衣壳 + 包膜 裸露病毒：核衣壳 包膜对干燥、热、酸和脂溶剂（如乙醚敏感）

功能：构成表面抗原、与病毒入侵细胞和 感染性相关 刺突结构示意图（流感病毒血凝素糖蛋白三聚体）

HIV吸附的示意图

HIV入侵细胞的过程 图2 HIV－受体相互作用导致病毒与细胞膜融合的示意图 (a) gp41-gp120杂交双聚体和CD4分子在靶细胞表面形成三聚体，随后病毒V1、V2可变环移位，CD4-结合位点（CD4bs）暴露，gp120与CD4分子第1区结合；（b） CD4－gp120结合使gp120发生构象变化，V3环移位，形成共同受体结合位点（CRbs），gp120通过V3环和保守的结合表面与共同受体（CR）结合，使病毒与细胞膜接近；（c） 进一步发生构象变化，激活gp41，将融合肽插入细胞膜，收缩卷曲后促使病毒与细胞膜融合。 HIV入侵细胞的过程

几种主要致病性病毒的结构

HIV呈球形，直径100～120nm 包膜 核衣壳 电镜下的HIV

p17基质蛋白 gp120 外膜糖蛋白 P24核心蛋白 gp41跨膜蛋白 RNA 逆转录酶 双层脂质膜

Fig. 5.6 Viral hepatitis: electron micrograph of hepatitis B virus, serum specimen. The smaller rounded structures are non-IFNectious particles containing HBsAg determinant on their surfaces. HBsAg can also be seen in tubular or filamentous form. The larger （40-50 nm diameter） rounded bodies are Dane particles, probably the fully assembled IFNectious virus. By courtesy of Professor C.R. Madely. 血液中HBV颗粒电镜图

HBV结构模式图

HBV基因与HBsAg结构图

流感病毒电镜照片

流感病毒模式图

甲型H1N1流感病毒模式图

（二）病毒的化学组成 1、核酸 a. 多样性: DNA或RNA, 线形和环形， 构成上有单链、双链和分节段 b.有内含子：

2、蛋白质: 约占病毒体总重量的70%,少数为30%~40%, 构成全部衣壳和包膜的主要成分。 病毒蛋白分类： 结构蛋白：构成全部衣壳、包膜和基质的蛋白质。 非结构蛋白：酶类和特殊功能的蛋白。 蛋白的功能: (1)保护病毒的核酸; （2)参与病毒感染细胞的过程; （3)具有抗原性; （4)构成病毒体的酶类; （5)毒素样作用。

病 毒 的 增 殖 病毒以复制的方式进行增殖，这种以病毒 核酸分子为模板进行增殖的方式称为自我复制 （self-replication）。

一、复制周期（replication cycle）： 1、吸附(adsorption) * 病毒体表面的蛋白质与易感细胞表面受体的 特异性结合。 两个阶段： (1)静电结合:非特异性的、可逆 (2)特异性结合:配体与受体的结合，特异性的、 不可逆, 37℃最佳。 2、穿入 (Penetration)： 穿入方式: 病毒胞饮、包膜融合、直接穿入.

流感病毒吸附和穿入宿主细胞过程示意图

3、脱壳（uncoating） 不同病毒脱壳方式不一，多数病毒穿入时已在 宿主细胞溶酶体酶的作用下脱去衣壳。脱壳需 病毒特异性的脱壳酶参与。 4、生物合成（biosynthesis）：此期又称隐蔽期。 （1）DNA病毒：动物病毒多为双股DNA病毒， 其在细胞核内合成DNA，在细胞浆内合成病 毒蛋白质。痘类病毒例外。

双股DNA 依赖DNA的RNA酶（核内） 转录早期mRNA 浆内翻译 早期蛋白(依赖DNA的DNA酶） 复制大量子代DNA（半保留复制） 转录 晚期mRNA 转译 晚期结构蛋白

图 HBV在肝细胞中的复制周期

（2）RNA病毒： 正单链：其RNA基因组作为模板复制子代 病毒DNA ，同时具有mRNA 的功能。 负单链：先形成复制中间型（双股RNA），既可转录 子代负股RNA ，又可作为mRNA转译出病毒 蛋白。 不同点：正单链的RNA多聚酶由本身RNA作为mRNA 转译所合成。 负单链的RNA多聚酶是病毒体内所携带的。

Stages in cell invasion and disruption by the influenza virus (a).Virus (structure show in cutaway view) adsorbs to a respiratory epithelial cell by hemagglutinin spikes and fuses with the membrane. (b)Free RNA moves into the nucleus and ©is transcribed into an mRNA that can be translated.(d)mRNA is used to synthesize glycoprotein spikes inserted into the host membrane.(e)The(+) sense RNA molecules are sued to synthesize (-) sense RNA molecules for mature viruses. Assembly occurs when viral parts gather at the cell membrane and are budded off with an envelope containing spikes. Stages in cell invasion and disruption by the influenza virus

(3)逆转录病毒： a.用病毒亲代RNA为模板合成互补的DNA链， 构成RNA:DNA中间体。 b.RNA酶H水解中间体的RNA，入核。 c.以DNA链为模板合成互补的DNA链而成为 双链DNA。 d.整合入细胞的染色体DNA上。 e.随宿主细胞分裂而存在于子代细胞中。在 核内转录病毒的mRNA和子代病毒的RNA。

5、组装、成熟、释放： 子代病毒核酸与蛋白质的装配部位不一， DNA病毒（除痘类）在核内组装，而RNA 病毒与痘类病毒在胞浆内组装。 组装后无包膜病毒已成熟，有包膜病毒 在以时包上核膜或浆膜而成为成熟的病毒体。 释放方式： * 出芽方式释放 * 细胞破裂

二、 病毒的异常增殖： 1、缺陷病毒（defective viruse） 　　 病毒基因不完整或发生改变，不能复制出完整且有感染性的病毒颗粒。 2、顿挫感染（abortive infection） 宿主细胞为非容纳性细胞，病毒不能合成自身的成分，或者虽合成部分或全部的自身的成分，但不能组装和释放出有感染性的病毒颗粒。

朊 粒 又称传染性蛋白粒子，不含核酸，其结构 仅由一种朊粒蛋白 （prion protein, PrP） 构成。 朊 粒 又称传染性蛋白粒子，不含核酸，其结构 仅由一种朊粒蛋白 （prion protein, PrP） 构成。 PrP由正常宿主基因编码，但构象发生了异常变化。

Structure of PrPC and PrPSC

PrPC与PrPSc的主要区别 有致病性与传染性 无 致病性 感染动物 正常及感染动物 感染动物 存在部位 抗性 不可溶 敏感 可溶 正常及感染动物 感染动物 存在部位 抗性 不可溶 敏感 可溶 对蛋白酶K的抗性 在非变性去污剂中 4个β-折叠占43％， 2个ɑ-螺旋占3％ 4个ɑ-螺旋占42％， β-折叠仅占3％ 分子构型 PrPC PrPSC

人和动物的Prion病 人类Prion病 动物Prion病 库鲁病 （kuru disease） 克－雅病 （creutzfeld-Jakob disease,CJD） 格斯特曼-斯召斯列综合征 （Grestmann-Straussler syndrome,GSS） 致死性家族失眠征 （fatal familial insomnia,FFI） 克－雅病变种 （variant CJD,v-CJD） 羊瘙痒病 （scrapie of sheep and goat） 水貂传染性脑病 (transmissible mink encephalopathy,TME) 鹿慢性消瘦症 （chronic wastingdisease of deer，CWD） 牛海绵状脑病 (bovine spongiform encephalopathy,BSE) 猫海绵状脑病 （feline spongiform encephalopathy,FSE）

细 菌 学 细菌（bacterium）： 是一种有细胞壁、单细胞的原核细胞型微生物。 广义细菌： 包括细菌、放线菌、支原体、衣原体、 立克次体、螺旋体 狭义细菌： 专指其中数量最大、种类最多、具有 典型代表性的细菌

细菌的大小与形态 测量单位 微米 （μm） 三种基本形态： 球菌；杆菌；螺形菌

双球菌 链球菌 葡萄球菌 球菌（coccus）

杆菌（bacillus） 杆菌形态多数呈直杆状

多种形态的杆菌 双歧杆菌 棒状杆菌 分枝杆菌

螺形菌（spiral bacterium） 弧菌 螺菌 螺杆菌

细菌的基本结构 1.肽聚糖 peptidoglycan （一）细胞壁 革兰阳性菌肽聚糖 聚糖骨架 四肽侧链 五肽交联桥

A segment of the peptidoglycan

革兰阴性菌肽聚糖结构 骨架 四肽侧链

A segment of the peptidoglycan

2.Ｇ＋菌特有成分 磷壁酸，占菌体干重的50％ 壁磷壁酸 膜磷壁酸

3.Ｇ-菌特有成分 外膜：脂多糖；脂质双层；脂蛋白

（1）脂多糖(LPS) LPS是Ｇ－菌的内毒素 组成： 脂质A：毒性部分 核心多糖：属特异性 特异多糖：菌体O抗原

（2）脂质双层： 类似于细胞膜结构，双层内镶嵌着多种蛋白质称为外膜蛋白。 （3）脂蛋白： 位于肽聚糖和脂质双层之间，稳定外膜。

周 浆 间 隙（periplasmic space） 革兰阴性菌的细胞膜与外膜之间有 一空隙，约占细胞体积的20-40%， 称为周浆间隙。该间隙含有多种蛋 白酶、核酸酶、解毒酶及特殊结合 蛋白。

special component of G- cell wall outer membrane 脂多糖 脂蛋白 肽聚糖 脂质双层

4.细胞壁功能 维持细菌形态，承受细胞内高渗透压 参与菌体内外的物质交换 带有多种抗原表位，可以诱发机体的免疫应答 细胞壁的某些成分与细菌致病性有关

5.细胞壁缺陷菌（L型菌） 细菌细胞壁的肽聚糖结构受到理化或生物因素的直接破坏或合成被抑制，这种细胞壁受损的细菌在高渗环境下仍可存活者称为细菌细胞壁缺陷型。

L form of Staphylococcus Staphylococcus

Colonies of L-forms

高度多形态性， 大小不一， G－ 临床意义： 慢性和反复感染 常规细菌检查阴性

（二）细胞膜 组成：脂质双层，蛋白质（无胆固醇） 功能： 物质转运 呼吸作用 合成作用 参与细菌分裂

中介体（mesosome) 细胞膜内陷、折叠形成的囊状膜性结 构，多见于Ｇ＋菌。 功能：与分裂有关；类似真核细胞线粒体。

细胞膜上的蛋白 1、青霉素结合蛋白（PBP） 2、蛋白分泌系统 （Ⅰ~Ⅶ型） 3、双组分信号转导系统： 感应蛋白+反应调控蛋白

（三）细胞质（cytoplasm） 成分： 无色透明胶状物，由水、蛋白质、脂类、核酸及少量无机盐组成 功能： 细菌新陈代谢的场所

1.质粒（plasmid） 细菌染色体外的双链环状DNA 带有遗传信息，能自我复制 控制细菌某些特定的遗传性状

2.胞质颗粒（cytoplasmic granule） 功能：细菌储存营养物质。如：白喉杆菌 的异染颗粒，成分为RNA，多偏磷 酸盐 。

3.核蛋白体（ribosome） 蛋白质合成场所； 某些抗生素作用部位

Erythromycin Chloramphenicol Streptomycin Gentamicin

（四）核质（nuclear material） 细菌的遗传物质称为核质或拟核，集中于细胞质的某一区域，多在菌体中央，无核膜、核仁。

细菌的特殊结构 1.荚膜（capsule） 某些细菌细胞壁外包绕一 层粘液样物质；普通染色 不易着色，光镜下可见透 明环。 化学组成： 多数细菌：多糖 少数细菌：多肽（炭疽杆 菌）、透明质酸（链球菌）

荚膜的形成 荚膜功能 营养丰富的培养基（含糖、血清） 有荚膜菌形成粘液型（M）、光滑型（S）菌落 失去荚膜后菌落变为粗糙型（R） 抗吞噬作用：是病原菌的重要毒力因子 抗杀菌物质损伤：如溶酶体、补体 粘附作用：与致病性有关；形成生物膜

2.鞭毛（flagellum） 伸出菌体外的细长而弯曲的丝状物。 染色特性：鞭毛染色法

鞭毛种类 单毛菌 双毛菌 丛毛菌 周毛菌

鞭毛的超微结构示意图

鞭毛功能 细菌的运动器官 某些细菌鞭毛与致病有关 鞭毛蛋白有抗原性：H抗原

3.菌毛（pilus） 许多G－菌和少数G＋菌菌体表面存在着一种直的比鞭毛更细、更短的丝状物。 与运动无关

菌毛的种类和功能 普通菌毛 遍布细胞表面，每菌可达数百根，短而直，粘附结构。 性菌毛 每菌1～4根，比普通菌毛长而粗，传递质粒。

某些细菌在一定环境条件下，胞质脱水浓缩，在菌体内部形成一个圆形或卵圆形的小体，是细菌的休眠形式，称为芽胞。 4.芽胞（spore） 某些细菌在一定环境条件下，胞质脱水浓缩，在菌体内部形成一个圆形或卵圆形的小体，是细菌的休眠形式，称为芽胞。

芽胞的形态 芽胞的大小、形状、位置等随菌种而 异，有重要的鉴别价值

外壁 皮质 内膜 芽胞的结构

芽胞特点 保存有细菌全部生命活性。 是细菌的休眠状态，具有很强的抗高温、抗干燥、抗化学消毒剂和抗射线能力。 芽胞可发芽，形成新的菌体：一个细菌只形成一个芽胞，一个芽胞发芽也只生成一个菌体，芽胞不是细菌的繁殖方式。 芽胞是灭菌指标。

真 菌 学 一、真菌的形态与结构 形态：多种多样 有典型的核结构和细胞器 按形态、结构分为两类： 单细胞真菌 多细胞真菌

圆形或椭圆形，如酵母型和类酵母型真菌。 酵母型真菌：无菌丝，由母细胞以芽生方式繁殖，其菌落与细菌的菌落相似。 类酵母型真菌：芽生方式繁殖，其延长的芽体可伸进培养基内，称假菌丝（pseudohypha）。

1、酵母型真菌 新生隐球菌 酵母菌

2、类酵母型真菌 白假丝酵母菌（白色念珠菌）

由菌丝和孢子组成 菌丝（hypha）：孢子生出嫩芽，称为芽管。 芽管逐渐延长呈丝状，称为菌丝。 有隔菌丝（大部分病原性丝状菌） 无隔菌丝 孢子（spore）：真菌的生殖结构，是由生殖 菌丝产生的。

真菌的有隔、无隔菌丝（400×）

菌丝 菌丝体（mycelium）：菌丝交织成团 根据功能不同分为： 营养菌丝（vegetative mycelium） 气生菌丝（aerial mycelium） 生殖菌丝（reproductive mycelium） 根据形态不同分为： 单纯菌丝 球拍状菌丝 破梳状菌丝 螺旋状菌丝 结节状菌丝 鹿角状菌丝等

真菌的气生菌丝及营养菌丝

真菌的各种菌丝

孢子是生殖结构，由生殖菌丝产生，是鉴定和分类的依据。 无性孢子 不经过两性细胞的配合而产生。 有性孢子 细胞间配合（质配和核配）后产生，绝大多数为非致病性真菌所具有。

叶状孢子（thallospore） 芽生孢子（blastospore） 关节孢子（arthrospore） 厚膜孢子（chlamydospore） 分生孢子 （conidia） 大分生孢子（macroconidia） 小分生孢子（microconidia） 孢子囊孢子（sporangiospore）

真菌的叶状孢子

真菌的大分生孢子 真菌的小分生孢子

孢子囊孢子

曲霉菌

青 霉 菌

有性孢子 接合孢子 子囊孢子 担（子）孢子 真菌的子囊及子囊孢子

依靠孢子及菌丝进行繁殖 繁殖方式：无性繁殖（芽生、裂殖、萌管、隔殖） 有性繁殖 培养特性 培养基：营养要求不高，常用沙保弱培养基 温度：22~28℃，某些深部感染真菌为37℃ 最适pH：4.0~6.0 生长速度：多数病原性真菌生长缓慢

三种类型的菌落： 1.酵母型菌落（yeast type colony）：如隐球菌 2.类酵母型菌落（酵母样菌落，yeast-like type colony）：如白假丝酵母菌 3.丝状型菌落（filamentous type colony）：大多数丝状真菌

类酵母型菌落 酵母型菌落

丝状菌落

复习思考题 1、什么是病毒体？病毒有哪些特点？ 2、试述病毒的基本结构。 3、病毒蛋白在病毒结构和功能上的意义。 4、试述双链DNA病毒的复制周期。 5、G+菌和G-菌的细胞壁在结构上的区别。 6、中介体的本质是什么？它有哪些重要功能？ 7、细菌的特殊结构在致病性上的意义。 8、细菌质粒的概念及其特点。 9、多细胞型真菌的基本结构。 10、真菌在培养特性上的主要特点。