医学细菌

细菌的形态与结构

细菌的基本形态与形态检测 一、正常生长环境的细菌形态 二、非正常生长环境中的细菌 三、细菌的形态检测

正常生长环境的细菌形态 1、球菌 2、杆菌 3、螺菌 4、其他形状菌（不规则菌）

球菌 杆菌 不规则菌

球 菌 1、双球菌 2、链球菌 3、四联球菌 4、八叠球菌 5、葡萄球菌

双球菌 四联球菌 八叠球菌 链球菌 葡萄球菌

杆 菌 球杆菌 链杆菌 梭杆菌 棒状杆菌 分枝杆菌 双歧杆菌

棒状杆菌 球杆菌 杆菌

棒状杆菌 分枝杆菌 球杆菌 链杆菌

螺 菌 弧菌 螺菌 螺杆菌 弯曲菌

弧 菌 螺 菌 螺杆菌 弯曲菌

弧菌 螺杆菌

螺旋体 问号状钩端螺旋体 苍白密螺旋体

其他形状菌 1、支原体 2、立克次体 3、衣原体 4、螺旋体 5、放线菌

支原体 立克次体 放线菌 衣原体 螺旋体

非正常生长环境中的细菌 1、L型菌 2、生物膜细菌 3、芽胞

L 型菌 细菌在不利生长环境或老龄时，细胞壁受损或缺失，使菌体呈现不规则多型性，称为L型。可表现为梨状、气球状、丝状等。

L型葡萄球菌 葡萄球菌

L 型菌的特点 染色均呈阴性（革兰染色） 培养时需高渗培养基 生长缓慢 菌落如荷包蛋样细小菌落 去除诱因后可恢复为原菌 可致慢性感染

芽 胞 处于恶劣生长环境下，细菌的休眠状态，具有极强的抵抗力

芽胞的结构

芽胞 炭疽芽胞杆菌 破伤风梭菌

生物膜细菌 细菌生物膜（bacterial biofilm）是吸附于物体表面的细菌所形成的高度组织化的多细胞结构群体。

细菌生物膜

细菌生物膜

生物膜细菌的特点 多种细菌均可形成 多由医疗行为引起（人工瓣膜、气管插管、手术缝线、引流管） 多重耐药

芽 胞 (spore) 1、形成与发芽 2、结构 3、生物学意义

定义：细菌在一定环境条件下在菌体内形成的一个圆形或卵圆形的小体。

破伤风杆菌的芽孢            电镜下 光学显微镜下

1、形成条件： 芽孢的形成是由芽孢形成基因决定的，在宿主体外，且一般为环境条件恶劣时形成。一个细菌只能形成一个芽孢。 芽孢形成与发芽

核心 内膜 芽胞外壁 芽胞壁 芽胞壳 皮质层 外膜 芽胞的结构

芽胞结构特点 胞膜厚、致密 芽孢壳无通透性 含水量低 含吡啶二羧酸 灭菌效果判断指标：芽孢是否杀死 抵抗力极强、 在自然界可存活 几年至几十年 胞膜厚、致密 芽孢壳无通透性 含水量低 含吡啶二羧酸 灭菌效果判断指标：芽孢是否杀死

芽胞的生物学意义 细菌的休眠状态 极强的抵抗力 有分类学意义

芽胞的分类学意义

细菌的形态观察 镜 检 1、光镜： 2、电镜： 染 色 1、染料： 2、染色方法： 3、革兰染色：

革兰染色法示意

革兰染色阳性球菌

革兰染色阴性杆菌

细菌的基本结构 一、细胞壁 二、细胞膜 三、细胞质 四、核质 鞭毛 核糖体 胞质颗粒 细胞壁 /外膜 细胞质 细胞膜 核质 荚膜 中介体 菌毛 鞭毛 中介体 荚膜 细胞质 核糖体 核质 胞质颗粒 细胞膜 细胞壁 /外膜 一、细胞壁 二、细胞膜 三、细胞质 四、核质

细胞壁 1、细菌细胞壁的生物学意义 2、革兰阳性菌的细胞壁组成 3、革兰阴性菌的细胞壁组成

细胞壁的生物学意义 维持形态、提供屏障 参与细胞内外物质交换 构成菌体抗原

革兰阳性菌的细胞壁 磷壁酸 肽聚糖 细胞膜 细胞质

溶菌酶作用点 五肽交联桥 聚糖骨架 青霉素作用点 金黄色葡萄球菌肽聚糖 侧肽链

革兰阳性菌的细胞壁 磷壁酸 肽聚糖 细胞膜 细胞质

革兰阴性菌的细胞壁 脂多糖 外膜蛋白 外膜 肽聚糖 脂蛋白 周浆间隙 细胞膜 细胞质

革兰阴性菌的细胞壁 脂多糖 外膜蛋白 外膜 肽聚糖 脂蛋白 周浆间隙 细胞膜 细胞质

聚糖骨架 侧肽链 大肠杆菌肽聚糖

革兰阴性菌的细胞壁 脂多糖 外膜蛋白 外膜 肽聚糖 脂蛋白 周浆间隙 细胞膜 细胞质

特异多糖 核心多糖 脂质A 脂 多 糖 结 构

革兰阳性菌与阴性菌细胞壁的比较 细胞壁 G+菌 G—菌 质地 坚韧 疏松 厚度 20-80nm 10-15nm 质地 坚韧 疏松 厚度 20-80nm 10-15nm 肽聚糖层数 15-50 1-2 肽聚糖含量 50-80%（干重） 5-20%（干重） 糖类含量 约45% 15-20% 脂类含量 1-4% 11-22% 磷壁酸 + — 外膜 — +

革兰阳性菌与阴性菌细胞壁的比较

G+菌和G-菌细胞壁比较 脂多糖 磷壁酸 外 膜 肽聚糖 细胞膜 G+菌细胞壁 G－菌细胞壁

荚 膜 (capsule) 1、组成 2、生物学意义 3、类型

定义：细菌分泌的一层包绕在细胞壁外的黏液性物质。 1、化学组成——多糖（少数为多肽） 2、形成：体内或在含大量血清或糖的培养基上 3、染色：不易着色(负染)。 荚膜：边界清楚， 厚度大于0.2µm

荚膜分类 1、荚膜： 厚度>0.2µm，边界明显 微荚膜：厚度< 0.2µm，光镜下不能直接看到 2、糖萼： 粘液性多聚物形成一层纤维状松散的网格，延伸出细菌外表面 3、黏液层：粘性多糖松散的黏附在细胞表面，且易脱落

荚膜的生理意义 （1）抗吞噬作用 （2）黏附作用 （3）抗有害物质的杀伤作用 肺炎球菌 产气荚膜杆菌

细胞膜 1、细菌细胞膜的生物学意义 2、细胞膜结构——中介体 3、细菌细胞膜蛋白

细胞膜的生物学意义 选择性通透和物质转运作用 生物合成作用 呼吸作用 形成中介体 分泌水解酶与致病蛋白

细胞膜结构——中介体 拟线粒体作用 纺锤丝样作用

细菌细胞膜蛋白 青霉素结合蛋白 蛋白分泌系统 双组分信号转导系统

青霉素结合蛋白 位于G+细胞膜上 具有转肽酶活性 是青霉素的作用靶点

青霉素结合蛋白的作用机制 五肽交联桥 聚糖骨架 青霉素作用点 金黄色葡萄球菌 肽聚糖

蛋白分泌系统

蛋白分泌系统（Ⅱ型）

蛋白分泌系统（Ⅲ型）

感受器激酶 效应调控蛋白 双组分信号转导系统

定义：菌体上附着的细长并呈波状弯曲的丝状物 鞭 毛 (flagellum) 定义：菌体上附着的细长并呈波状弯曲的丝状物

钩状体 丝状体 鞭毛 蛋白 基础小体 鞭毛的结构

鞭毛的功能 1、是细菌的运动器官，使细菌游向营养 物质，而逃离有害物质 2、有些鞭毛与细菌的致病性密切相关 3、可籍鉴定细菌及对细菌分类

根据鞭毛的数量和部位，鞭毛菌分四类： 1、单毛菌 3、丛毛菌 2、双毛菌 4、周毛菌 双毛菌 双毛菌

破伤风梭菌的周身鞭毛

菌 毛 定义：多数G-菌和少数G+菌菌体表面存在一种比鞭毛 更细、更短而直硬的丝状物。 特点：电子显微镜下才能观察到 化学成分主要是蛋白质 菌 毛 (pilus or fimbriae) 定义：多数G-菌和少数G+菌菌体表面存在一种比鞭毛 更细、更短而直硬的丝状物。 特点：电子显微镜下才能观察到 化学成分主要是蛋白质

菌毛的类型 普 通 菌 毛 性 菌 毛

菌毛的生物学意义 普通菌毛：定植因子 性菌毛：传递F质粒

接合（conjugation）） F+菌与F-菌相遇，F+菌的性菌毛与F-菌的性菌毛受体结合，F+菌体内的质粒或染色体DNA可通过中空的性菌毛进入F-菌体内，使F-获得性菌毛的过程。 F+菌 F-菌 F+菌 F-菌 F+菌

接合性质粒类型 致育质粒 耐药质粒

耐药质粒 R质粒 耐青霉素 耐磺胺药 耐链霉素 质粒传递因子和质粒决定因子组成

细胞质 1、细菌细胞质的生物学意义 2、细菌细胞质组成 3、质粒

细胞质的生物学意义 细菌代谢的发生场所 细菌蛋白质的合成场所 细菌核质外DNA储存场所

细胞质的组成 胶状物质：水、无机盐、核酸、 蛋白质、脂类 特殊颗粒：核糖体 胞质颗粒 质粒

核糖体 沉降系数：70s（50s、30s） 50S：氯霉素、红霉素 30S：链霉素、四环素

质 粒 结构：环状双链DNA（含几十至几百个基因 ） 特征：自主性、表现性、非必须性、转移性 质 粒 结构：环状双链DNA（含几十至几百个基因 ） 特征：自主性、表现性、非必须性、转移性 相容性与不相容性 类型：致育质粒（fertility plasmid，F质粒） 耐药质粒（resistance plasmid，R质粒） 毒力质粒（virulence plasmid，Vi质粒） 细菌素质粒 代谢相关质粒

R-决定子 R质粒的构成

核 质 1、细菌核质的生物学意义 2、细菌核质组成 3、细菌基因组

细菌核质的生物学意义 类似真核细胞的染色体，形成细菌基因组的载体

细菌核质的组成 60%DNA 30%RNA 10%蛋白质

细菌基因组 类型：单倍体DNA 形式：环状双链 特点：排列连续性（无内含子） 操纵子结构 单拷贝结构基因 致病岛

细菌的增殖与培养

细菌的营养物质 一、水 二、碳源 三、氮源 四、无机盐 五、生长因子

细菌生长的营养物质 营养物质 碳源 水 生长 因子 氮源 无机盐 组成细胞的组成成分 提供细胞代谢的介质 直接参与代谢过程 降低细胞内温度 维持生物大分子的天然构象 合成含碳物质及细胞结构 提供能量 营养物质 水 碳源 氮源 无机盐 生长 因子 维持细菌的代谢、繁殖 酶或辅酶的组成成分 酶的调节剂 维持渗透压 提供能源 维持生物大分子与细胞结构的稳定性 合成含氮物质 提供能量

细菌的生长繁殖 一、细菌生长繁殖的条件 二、细菌繁殖的方式与生长曲线

细菌的生长条件 1、营养物质 2、温度 3、酸碱度（pH） 4、气体

细菌生长的气体需求 按气体需求不同分为：专性需氧菌 微需氧菌 兼性厌氧菌 专性厌氧菌

细菌的繁殖 1、细菌的繁殖方式 2、细菌繁殖的生长曲线

细菌的繁殖方式 革兰阳性菌：染色体复制—与中介体相连—中介体分裂，向两端移动—细胞膜内陷—形成横隔—细胞壁长入（肽聚糖水解酶裂解肽聚糖） 革兰阴性菌：染色体复制—与邻近细胞膜相连—细胞膜内陷分隔染色体—细胞膜沿横隔内陷—细胞一分为二

细菌繁殖的生长曲线 生长速度：人工培养条件下，20min/代。（培养7小时后，可达200万） 生长曲线：迟缓期（Lag Phase） 对数期（Log Phase） 稳定期（Stationary Phase） 衰亡期（Death Phase）

细菌总数 活细菌数 对数期 迟缓期 稳定期 衰亡期 小时 0 4 8 12 16 20 细菌生长曲线

各期细菌生长的特点 迟缓期：菌体增大，代谢活跃，为细菌大量繁殖作好 物质准备。 对数期：细菌繁殖迅速，菌数呈几何级数增长，细菌 的生物学性状典型。 稳定期：随有害代谢产物的增多，细菌繁殖速度减慢， 死亡数增多，细菌的生物学性状发生某些改 变，芽孢，抗生素等产生。 衰亡期：死亡菌数增多，超过活菌数，细菌形态显著 改变，生理活动趋于停止。

细菌的人工培养 一、细菌培养基的种类 二、细菌在培养基中的生长现象

细菌培养基的种类 按物理状态分类： 液体培养基 按用途分类： 基础培养基 按了解之化学成分分类： 合成培养基 固体培养基 半固体培养基 按物理状态分类： 液体培养基 固体培养基 半固体培养基 按用途分类： 基础培养基 增菌培养基 选择培养基 鉴别培养基 厌氧培养基 按了解之化学成分分类： 合成培养基 天然培养基

+1.5-2.5%琼脂 +0.3-0.5%琼脂 半固体培养基 液体培养基 固体培养基

细菌动力鉴别 细菌生化反应鉴别 鉴别培养基

血平板 巧克力平板 MacConkey平板 Mycosel平板 X.L.D平板 Sabourand平板 选择培养基

不同细菌在MacConkey平板上形成的菌落 （选择培养基的应用）

培养基中细菌生长现象 液体培养基 固体培养基 半固体培养基

浑浊生长 沉淀生长 表面生长 液体培养基上的细菌生长

固体培养基上的细菌菌落

R型菌落 S型菌落 培养基上的细菌菌落类型

平板划线接种

待分离标本涂布点 第一次划线区 第二次划线区 第三次划线区 培养基上的菌落分离（一）

培养基上的菌落分离（二）

无鞭毛细菌则只能沿穿刺线呈明显的线状生长 有鞭毛的细菌可沿穿刺线 呈羽毛状或云雾状混浊生长 无鞭毛细菌则只能沿穿刺线呈明显的线状生长

半固体培养基

细菌的遗传与变异

细菌的变异现象 一、形态结构变异 二、毒力变异 三、耐药性变异

有荚膜的肺炎球菌 无荚膜的肺炎球菌 细菌形态结构变异

S型菌落 R型菌落 细菌菌落形态变异

细菌变异的机制 一、基因型变异与表型变异 二、基因型变异机制 三、基因转移与重组方式

细菌的基因型变异与表型变异 特点 基因型变异 表型变异 基因结构改变 有 无 可逆性 极少 常见 稳定性 强 弱 出现频率 低 高

基因型变异机制 1、基因突变 2、基因转移与重组

基因突变的特点 随机性 稀有性 可逆性

基因转移与重组的方式 1、转化（transformation） 2、接合（conjugation） 3、转导（transduction）

转化 概念：受体菌直接摄取供体菌的游离 DNA形式的遗传物质转移 要点：转化获取的DNA片断较小 受体菌须处于感受态（competence）

供体菌游离DNA 供体菌DNA （转化因子） 转化示意图

1928年 Griffith的实验 1944年 Avery的实验 + + 肺炎链球菌II R 肺炎链球菌III S 肺炎链球菌III S DNA

接合 概念： 通过性菌毛在供、受体菌间进行 的遗传物质转移 要点：性菌毛的形成 接合性质粒 半保留的转移形式 高频重组菌（Hfr） F’质粒

细菌的“接合”状态

F+菌 F- 菌 F+菌 染色体 质粒 染色体 F质粒的半保留转移

F+菌 Hfr 质粒 F ’质粒 染色体 F质粒转移的不同结果

转导 概念：通过溶原性噬菌体在供、受体菌间或 噬菌体与宿主间进行的遗传物质转移 要点：转导的本质是源于噬菌体的装配错误 普遍性转导与局限性转导 溶原性转换

噬菌体的结构与类型 结构：图 类型：毒性噬菌体（virulent phage） ——溶菌性噬菌体 温和噬菌体（temperate phage） ——溶原性噬菌体

噬菌体 (电镜图）

头部 尾领 尾部 尾鞘 尾板 尾刺 尾丝 尾髓 噬菌体结构示意图

成熟释放 吸附 生物合成 穿入 噬菌体的增殖过程

吸附 穿入 成熟、释放 生物合成 毒性噬菌体的溶菌性周期

前噬菌体 温和噬菌体的溶源性周期

温和噬菌体的溶菌性周期

第一寄主菌 第二寄主菌 转导示意图

第一寄主菌 第二寄主菌 溶原性转换示意图

细菌基因转移方式的比较 类型 方式 介导物 主要 DNA来源 细胞类别 接合 雄性菌—雌性菌 性菌毛 染色体、 质粒 原核 接合 雄性菌—雌性菌 性菌毛 染色体、 质粒 原核 转导 第1寄主菌—第2寄主菌 溶原性噬菌体 染色体、 噬菌体 原核 转化 游离DNA—感受态菌 — 各种DNA片断 真核、原核

细菌变异的医学意义 一、形态变异与诊断 二、毒力变异与致病 三、耐药变异与治疗

细菌的感染与免疫

细菌感染 一、细菌的致病性 二、细菌感染的临床类型 三、细菌感染的传播方式

细菌的致病性 1、侵袭能力 2、毒性作用 3、免疫损伤作用

侵袭能力 黏附素 分泌系统 荚膜 侵袭性酶

细菌的粘附素及粘附现象

细菌粘附素及其受体 类型 产生细菌 靶细胞受体 菌毛粘附素 I 型菌毛 大肠埃希菌 D-甘露糖 CFA/I 大肠埃希菌 GM-神经节苷脂 类型 产生细菌 靶细胞受体 菌毛粘附素 I 型菌毛 大肠埃希菌 D-甘露糖 CFA/I 大肠埃希菌 GM-神经节苷脂 P菌毛 大肠埃希菌 P血型糖脂 菌毛 淋病奈瑟菌 GD1神经节苷脂 非菌毛粘附素 LTA 金黄色葡萄球菌 纤维连接蛋白 LTA-M蛋白复合物 A群链球菌 纤维连接蛋白 表面蛋白质 B群链球菌 N-乙酰氨基葡糖 P1、P2、P3 苍白密螺旋体 纤维连接蛋白 表面血凝素 衣原体 N-乙酰氨基葡糖 P1蛋白 肺炎支原体 唾液酸

透明质酸酶 细菌的侵袭性物质及侵袭作用

毒性作用 外毒素 内毒素

毒素类型及特点 外毒素：分泌性致病物质 具有酶活性的毒性蛋白 内毒素：非分泌性致病物质 多表现为溶细胞活性

延长因子1 延长因子2 白喉毒素 A亚单位 延长因子1 延长因子2

免疫损伤作用 脂多糖 金葡菌休克综合征毒素

特异多糖 核心多糖 脂质A 脂多糖的结构

脂多糖的作用机制 脂多糖 激活凝血因子 激活巨噬细胞 激活补体 IL-1 TNF 氧化氮 C3a C5a 血浆凝血系统 发热 发热 降血压 水肿 趋化作用 弥漫性血管内凝血（DIC） 降血压 降血压

细菌感染的临床类型 局部感染 全身感染——毒血症 脓毒血症 内毒素血症 败血症 菌血症

细菌全身感染类型 毒血症(toxemia) 细菌外毒素经血液播散至特定靶组织、器官 所出现的特征性中毒症状。 脓毒血症(pyemia)化脓性细菌经血液播散至其他组织、器官， 产生新化脓病灶的症状。 内毒素血症(endotoxemia)革兰阴性菌在血液中繁殖或在局部 病灶中繁殖后裂解，释放大量内毒 素入血所出现的中毒症状。 败血症(septicemia)致病菌在血液中繁殖后，产生大量毒素 所出现的全身中毒症状。 菌血症(bacteremia)致病菌在局部病灶中繁殖，释放入血所 出现的症状

细菌感染的传播方式 1、垂直传播：产道 2、水平传播：呼吸道 消化道（粪—口） 媒介 皮肤 性接触

抗细菌免疫 一、针对胞外菌感染的免疫机制 二、针对胞内菌感染的免疫机制

针对胞外菌感染的免疫机制 1、固有免疫 ——吞噬、补体、 体液杀菌因子 2、适应性免疫——抗体

针对胞内菌感染的免疫机制 1、固有免疫——NK细胞 2、适应性免疫——CD4+T细胞

本章小结 1、细菌的形态与结构 2、细菌的增殖与培养 3、细菌遗传变异机制 4、细菌的感染 5、抗细菌免疫