第一篇 微生物学的基本原理

第二章 微生物的生物学性状 细菌 病毒 真菌

细菌（bacterium）：是原核细胞型微生物中的一类单细胞微生物。（包括细菌、衣原体、支原体、立克次体、螺旋体和放线菌） 第一节细菌 细菌（bacterium）：是原核细胞型微生物中的一类单细胞微生物。（包括细菌、衣原体、支原体、立克次体、螺旋体和放线菌） 特点： 1. 有细胞壁 2. 有原始核质 3. 二分裂繁殖 4. 抗生素敏感

一. 细菌的大小与形态 （一）大小 光镜放大几百倍至一千倍 以μm作为测量大小单位

（二）形态 1．球菌 (coccus)——球形

Staphylococcus

Streptococcus

2．杆菌(bacillus)——杆形

3．螺形菌(spiral bacteria)——螺旋形

二. 细菌的结构 （一）细菌的基本结构 细胞壁 细胞膜 细胞质 原始核质

特殊组分有重要的生物学活性（如LPS）。 1．细胞壁（cell wall）：细菌细胞最外层的膜状结构，具有一定的韧性和弹性。 （1）细胞壁的功能： 维持细菌外形，保护细菌不受渗透压破坏； 参与菌细胞内外物质交换； 菌体抗原性的表达； 特殊组分有重要的生物学活性（如LPS）。

（2）细胞壁的化学组成和结构 革兰染色可将细菌分为： 革兰阳性菌（G+） 革兰阴性菌(G-)

结晶紫初染 → 碘液媒染 → 95%乙醇脱色 → 沙黄复染 → 革兰染色法(gram stain)：标本涂片，固定 结晶紫初染 → 碘液媒染 → 95%乙醇脱色 → 沙黄复染 → 革兰阳性菌（G+）——蓝紫色 革兰阴性菌 (G - ) ——淡红色

革兰阳性菌（G+）细胞壁结构： 金黄色葡萄球菌 主要成分：①肽聚糖（15-50层）②磷壁酸

L-alanine（丙） D-glutamine（谷） L-lysine（赖） D-alanine（丙） 肽聚糖(peptidoglycan)结构：由聚糖骨架、四肽侧链和五肽桥三部分组成。 L-alanine（丙） D-glutamine（谷） L-lysine（赖） D-alanine（丙）

青霉素作用位点 　抑制四肽侧链与五肽桥的连接 溶菌酶作用位点 　作用于肽聚糖中NAG和NAM之间的β-1,4糖苷键

磷壁酸(teichoic acids)分为 壁磷壁酸（与肽聚糖的N-乙酰胞壁酸共价连接） 膜磷壁酸（与细胞膜外层糖脂共价连接）

革兰阴性菌(G-)细胞壁结构 大肠埃希菌 主要成分：①肽聚糖（1-3层）②外膜

肽聚糖结构：由聚糖骨架、四肽侧链分组成。 L-丙氨酸 D-谷氨酸 二氨基庚二酸（DAP） D-丙氨酸

外膜结构：由脂蛋白、脂质双层、脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）构成

脂多糖结构：由脂质A、核心多糖、特异性多糖三部分组成。

Cell wall G+ bacteria 细胞膜 磷壁酸 肽聚糖 肽聚糖 G- bacteria 外膜 细胞膜

（3）细菌细胞壁缺陷型/细菌L型（L-form）： 概念：高渗环境下能存活的细胞壁缺损的细菌。 形成原因：肽聚糖结构被破坏/合成抑制。 革兰阳性菌形成： 原生质体 革兰阴性菌形成： 原生质球/圆球体 荷包蛋样菌落 

2．细胞膜(cell membrane) 功能： 物质转运、分泌作用 呼吸作用与能量产生 生物合成 参与细菌分裂 中介体：细菌细胞膜向内折叠而形成的囊状物。 作用：有真核细胞纺锤丝和线粒体的作用。

3．细胞质(cytoplasm) （1）核糖体(ribosome)：70S(50S+30S) （2）质粒(plasmid):是存在于细胞质中，细菌染色体外的遗传物质，为双股环状DNA，可自我复制，控制细菌某些性状。 （3）胞质颗粒/异染颗粒：多为营养储藏物 4．核质(nuclear material)/拟核： 细菌的遗传物质

（二）细菌的特殊结构 1．荚膜(capsule)：某些细菌在细胞壁外包围的一层粘液性物质。 荚膜 微荚膜 粘液层

抗吞噬 抗有害物质的损伤 粘附作用 某些细菌荚膜提取物有毒性作用 抗原性不同而分不同血清型 鉴别细菌 制备疫苗 化学组成：多糖/多肽/其他物质 功能： 抗吞噬 抗有害物质的损伤 粘附作用 某些细菌荚膜提取物有毒性作用 应用： 抗原性不同而分不同血清型 鉴别细菌 制备疫苗

是菌体上生长的细长成波状弯曲的丝状物。 2．鞭毛（flagellum）： 鉴别细菌 分型血清 化学成分：蛋白质 功能： 应用： 细菌运动器官 与致病性有关 抗原性(H抗原) 应用： 鉴别细菌 分型血清

3．菌毛(pilus):某些细菌菌体上有比鞭毛细、短而直的丝状物。 化学成分：蛋白质 功能： （1）普通菌毛：粘附，细菌感染第一步 （2）性菌毛：参与细菌间的遗传物质交换

4.芽胞(spore):是某些 细菌在一定条件下，胞 浆脱水浓缩，在菌体内形成一个圆形/椭圆形小体。是细菌的休眠体。 功能： 增加细菌对不良环境的抵抗力。 应用： 灭菌的指标 细菌鉴别

三. 细菌的理化性状 （二）细菌的物理性状 （一）细菌的化学组成 1.水分：75—80% 2.固形成分：蛋白、核酸、糖、脂、无机盐 1.半透明体：折射部分光线，可用比浊法计数细菌 2.表面积大：利于物质交换，致代谢旺、繁殖快 3.带电现象：在中性/碱性环境带负电 4.半通透性：利于吸收和排泄

四. 细菌的生长繁殖 （1）营养：水 碳源 氮源 无机盐 生长因子 （2）酸碱度：最适pH7-7.6 （3）温度: 摄氏37度 四. 细菌的生长繁殖 1．细菌生长繁殖的条件 （1）营养：水 碳源 氮源 无机盐 生长因子 培养基——人工配制的适合细菌生长的营养基质。 （2）酸碱度：最适pH7-7.6 （3）温度: 摄氏37度 （4）气体 根据对氧气的需要不同分为： 专性需氧菌（obligate aerobe） 微需氧菌（microaerophilic bacterium） 兼性厌氧菌（facultative anaerobe） 专性厌氧菌（obligate anaerobe）

繁殖方式：无性二分裂法 2. 细菌的繁殖方式与速度 繁殖速度 代时：细菌繁殖一代所需时间。 细菌的代时：约为20-30分钟 细菌个体的生长繁殖 繁殖方式：无性二分裂法 繁殖速度 代时：细菌繁殖一代所需时间。 细菌的代时：约为20-30分钟 结核分枝杆菌约18-20小时

细菌群体的生长规律： 迟缓期 对数生长期 稳定期 衰退期 生长曲线(growth curve)：一定量细菌接种在适宜的液体培养基中，经适宜的温度培养，细菌生长形成规律。以活菌数的对数为纵坐标，生长时间为横坐标，绘出的曲线，称之。分四期 迟缓期 对数生长期 稳定期 衰退期

糖发酵 四. 细菌的代谢产物 (一) 分解代谢产物 1.分解代谢:细菌将复杂的营养物质分解为简单化合物，为细菌提供菌体原料和能源。 2.医学意义：鉴别细菌 3.常见的鉴别试验 糖发酵 靛基质产生 硫化氢生成 尿素分解 枸橼酸盐利用

1.合成代谢:将简单的化合物合成复杂的菌体成分、酶类及特殊产物。 （二）细菌合成代谢产物 1.合成代谢:将简单的化合物合成复杂的菌体成分、酶类及特殊产物。 2.与医学有关的代谢产物 ①毒素（Toxin）和侵袭性酶( Invasive enzymes) 毒素：病原菌合成的对人和动物有毒性的物质。 含：内毒素（endotoxin）、外毒素（exotoxi） 侵袭性酶：增加细菌侵袭力的酶(透明质酸酶等）。 ②热原质(Pyrogen) ：细菌合成的耐热多糖物质，极微量注入体内即引起发热反应。

③ 色素(Pigment) 水溶性、脂溶性，用于细菌鉴别 ④ 抗生素(Antibiotic) : 微生物代谢过程中产生的能抑制或杀死其他微生物的物质。 如青霉素，用于治疗 ⑤ 细菌素(Bacteriocin):某些菌株产生的具有抗菌作用的蛋白质，只杀伤近缘菌。 如大肠菌素，用于细菌分型和流行学病调查 ⑥ 维生素(Vitamins) 如大肠埃希菌合成维生素B、K，被机体利用

毒素和侵袭性酶 热原质 色素： 细菌鉴别 细菌素：细菌分型、流行病学调查 抗生素 维生素 致病性 治疗

五.细菌的分类与命名 分类：原核生物界 属（genus）：性状相近关系密切的种构成属。 种（species）：生物性状基本相同的细菌群构成种。 亚种/变种：细菌基本性状相同，某方面差异明显。 型（type）：细菌基本性状相同，某方面差异微小。 株（strain）：共同来源的同种细菌。 标准菌株/模式菌株： 具某种细菌典型特征的菌株。

命名：拉丁文双名法 大肠埃希菌 Escherichia coli ↑ ↑ 属名 种名

第二节.病毒(Virus)

一. 概述 主要特点 什麽是病毒？ 非细胞型微生物 体积微小（nm），能通过除菌滤器 遗传物质只含一种核酸 活细胞内寄生 一. 概述 什麽是病毒？ 主要特点 非细胞型微生物 体积微小（nm），能通过除菌滤器 遗传物质只含一种核酸 活细胞内寄生 以复制方式进行繁殖—称增殖

病毒的概念：是一类体积微小，结构简单，只含一种核酸（DNA或RNA），在活细胞内以复制方式进行增殖的非细胞型微生物。 在自然界中存在方式： 病毒基因形式:细胞内,以分子状态存在。 病毒体(virion）:完整、成熟的病毒颗粒。（存在于细胞外）

病毒的宿主范围 感染所有的生物细胞 具有宿主特异性 据感染宿主将病毒分为 - 人类病毒 动物病毒 植物病毒 噬菌体

二.病毒的大小与形态 大小： 直径:20 --300nm 电镜下观察 1. Staphylococcus aureus Fig. Comparative sizes of virions and bacteria 1. Staphylococcus aureus 2. Rickettsia 3. Chlamydia 4. Vaccinia 5. Bacteriophage of E. coli 6. Influenza virus 7. Adenovirus 8. Encephalitis B virus 9. Poliovirus

形态： 球形 杆状 子弹状 砖块状 蝌蚪状 Poxvirus HBV Rotavirus Bacteriophage

三.病毒的结构与化学组成 壳粒(capsomere) 裸病毒（核衣壳 Nuleocapsid） 核心(Core)—核酸(DNA/RNA) 包膜病毒 - 核衣壳(Nuleocapsid) 包膜 (envelope): 脂质双层（宿主细胞） 刺突(spike)

（一）病毒的核心 核酸 dsDNA ssDNA dsRNA ssRNA(+ss\-ss） 功能 主导病毒复制 决定病毒特性 具有感染性

（二）病毒的衣壳—蛋白质 功能： 保护核酸 吸附 免疫原性 壳粒的排列： 20面体对称型 螺旋对称 复合对称型

二十面体对称型 (e.g. adenovirus)

螺旋对称型 ( e.g. tobacco mosaic virus)

复合对称型 (e.g. bacteriophage )

（三）病毒的包膜 概念：病毒在成熟后穿过宿主细胞，出芽释放时获得的一层膜，含有宿主细胞膜/核膜及病毒蛋白。 组成：脂质和糖类（宿主）、蛋白质（病毒） 功能： （四）基质蛋白 存在：衣壳与包膜之间 功能：跨膜和锚定（连接衣壳和包膜蛋白）

以病毒核酸分子为模板进行复制的方式。 四.病毒的增殖 （一）自我复制 （Self-replication） 复制周期 定义：从病毒接触宿主细胞开始，经过核酸复制，最后从宿主细胞中释放出子代病毒的过程。

复制周期 分5个步骤： 吸附(adsorption) 穿入(penetration) 脱壳(uncoating) 生物合成(biosynthesis) 组装、成熟与释放 (assembly matration and release)

步骤一 吸附 吸附：病毒的配体位点与细胞表面的特异受 体的结合,是感染的第一步。 两阶段： 静电结合 特异性结合：吸附

包膜病毒：融合(fusion) 步骤二 穿入 不同病毒，穿入方式不同 病毒包膜与细胞膜融合，核衣壳直接进入胞浆内 步骤二 穿入 不同病毒，穿入方式不同 裸病毒：吞饮（endocytosis） 包膜病毒：融合(fusion) 病毒包膜与细胞膜融合，核衣壳直接进入胞浆内

噬菌体：注入式 - 病毒核酸直接进入胞浆内

步骤三 脱壳 释放核酸 宿主细胞溶酶体酶水解病毒衣壳蛋白 步骤四：生物合成 病毒核酸合成 病毒蛋白质合成

dsDNAV的生物合成 dsDNA病毒 早期mRNA 翻译 半保留复制 早期蛋白质（酶） （抗病毒药作用的“靶”） 半保留复制 早期蛋白质（酶） （抗病毒药作用的“靶”） 子代病毒DNA 晚期蛋白质(结构蛋白) 宿主RNA聚合酶 转录 DNA聚合酶等 转录、翻译

ssRNAV的生物合成 -ssRNA病毒：自身携带病毒RNA 聚合酶 +ssRNA病毒： +ssRNA = mRNA 病毒结构蛋白 核糖体 -ssRNA病毒：自身携带病毒RNA 聚合酶 -ssRNA→+ssRNA(mRNA)→子代-ssRNA ↘子代病毒蛋白

逆转录病毒的生物合成 V RNA+（模板） cDNA- RNA:DNA杂交体 RNA酶H 水解亲代RNA DNA- 合成 dsDNA 逆转录酶 V RNA+（模板） cDNA-   RNA:DNA杂交体 RNA酶H 水解亲代RNA DNA- 合成 dsDNA DNA+ 转录RNA 前V ↙ ↘ 拼接成 mRNA 修饰成子代 VRNA V结构蛋白 整合酶 C染色体

步骤五 组装、成熟与释放 释放过程： 出芽释放、溶细胞性释放、其他 包膜病毒：核衣壳＋包膜 → 病毒体 步骤五 组装、成熟与释放 组装过程： 裸病毒：衣壳＋病毒核酸 → 核衣壳 包膜病毒：核衣壳＋包膜 → 病毒体 组装方式： 以核酸为支架，壳粒按对称方式排列 先形成20面体衣壳，核酸进入，形成核衣 释放过程： 出芽释放、溶细胞性释放、其他

- 出芽释放：包膜病毒，不直接破坏宿主细胞

VZV出芽穿过核膜获得包膜 0.1μm 流感病毒出芽释放 HIV病毒出芽释放

- 溶细胞性释放： 裸病毒 宿主细胞损伤、崩解 - 其他方式 如CMV，通过细胞间桥或细胞融合传播。

病毒感染细胞后的结局 正常增殖，产生病毒体 异常增殖，不能形成病毒体 顿挫感染 缺陷病毒

顿挫感染(Abortive infection/)： 概念：细胞不能为病毒提供复制必需的物质而病毒不能合成/能合成病毒，但不能组装、释放有感染性的病毒颗粒。 细胞称为：非容纳细胞

概念：病毒基因组不完整/某位点改变，不能复制出病毒体，此病毒称之。 缺陷病毒（ defective virus）： 概念：病毒基因组不完整/某位点改变，不能复制出病毒体，此病毒称之。 与辅助病毒共感染/培养 正常增殖 缺陷性干扰颗粒(Defective interfering particles, DIP) 发挥干扰作用的缺陷病毒

病毒的干扰现象（interference） 概念：两种病毒感染同一细胞，可发生一种病毒抑制另一种病毒增殖的现象。 发生范围： 异种病毒之间/同种、同型、同株病毒之间； 活病毒之间、灭活病毒与活病毒之间。

干扰发生机制： 医学意义： 干扰素（interferon，IFN）产生 宿主细胞表面受体被破坏 宿主细胞代谢途径被改变 DIP存在 终止感染 注意合理投放疫苗

非寻常病毒、朊粒 非寻常病毒/亚病毒：比病毒更小的传染因子 包括： 1.卫星病毒：单链RNA分子，分2类 可自己编码蛋白衣壳 拟病毒：复制必须依靠辅助病毒的蛋白衣壳 2.类病毒：单链杆状RNA，无包膜和衣壳

3.朊 粒（Prion） 又称传染性蛋白粒子(PrP)/蛋白侵染颗粒 生物学特性 - 不具有病毒体结构，未检出核酸； 致病特点：潜伏期长， - 对各种理化作用的抵抗力强； - 主要成分为蛋白酶抗性蛋白； 致病特点：潜伏期长， 致死性中枢神经系统的慢性退化性疾患 临床特点：痴呆、共济失调、震颤等； 免疫特点：机体不产生免疫应答 无治疗方案

Table. Differentiation of viruses from bacteria   Virus Bacterium 大小 0.02～0.3um 0.5～3.0um 结构 非细胞型微生物 原核细胞型微生物 核酸 DNA or RNA DNA and RNA 细胞内寄生 可以 人工培养基生长 增殖方式 复制 二分裂 Note: Antibiotic treatment in bacteria is possible because of their many metabolic, structural, and molecular differences from animal cells. For example, penicillin interferes with the synthesis of the peptidoglycan, which is unique to bacteria; streptomycin interacts with bacterial ribosomes, which have different molecular features, i.e., 30s and 50s, but in eukaryotic cells, they are 40s and 60s respectively. So antibiotics can kill bacteria without sacrificing the host cells. Whereas viruses replicate in host cells, they use the host system to synthesize their component. So there aren’t any target points for antibiotic treatment. Interferon is a kind of glycoprotein that has antiviral effects.   抗生素敏感 否 敏感 干扰素敏感 敏感 否

第三节 真菌 fungus

概念：真菌(Fungus)是一类有细胞壁和典型细胞核,不含叶绿素，不分根、茎、叶的真核细胞型微生物。 特点： 1.种类多,分布广 2.不进行光合作用 3.有单细胞/多细胞两类 4.孢子是繁殖器官 5.细胞壁不含肽聚糖由多糖和蛋白质组成

一．真菌的形态与结构 （一）单细胞真菌 酵母菌型 特点: 不产生菌丝 孢子出芽方式繁殖 类酵母型 特点: 芽体延伸形成假菌丝 (二) 多细胞真菌/霉菌 特点：菌丝、孢子组成

1． 菌丝（hypha）：真菌在适宜环境中由孢子生出芽管，逐渐延长成丝状，称菌丝。菌丝继续生长，向两侧分支，交织成团称菌丝体（ Mycelium）。

营养菌丝体：深入被寄生物体／培养基中吸收营养的部分菌丝体。 菌丝体分类 营养菌丝体：深入被寄生物体／培养基中吸收营养的部分菌丝体。 气生菌丝体：向空间生长的部分菌丝体。 生殖菌丝体：气生菌丝体上可产生孢子者。

叶状孢子（芽生孢子/厚膜孢子/关节孢子） 分生孢子（小分生孢子/大分生孢子） 孢子囊孢子 2.    孢子（Spore）——是真菌的繁殖器官   无性孢子： 叶状孢子（芽生孢子/厚膜孢子/关节孢子） 分生孢子（小分生孢子/大分生孢子） 孢子囊孢子 有性孢子：经不同细胞的核配，质配，减数分裂形成的孢子（卵孢子/接合孢子/子囊孢子/担孢子）。

Spores

二. 真菌的繁殖与培养 （一）真菌的繁殖 繁殖方式 有性繁殖 无性繁殖：主要方式 特点：简单、快速 形式：芽生、裂殖、萌管、隔殖

（二）真菌的培养 沙氏（Sabourud）培基 1.酵母型菌落 2.类酵母/ 酵母样菌落 3.丝状菌落