第2章医学微生物基本知识

第二章医学微生物基本知识第一节医学微生物学总论一、微生物微生物是存在于自然界的一群体型微小（微米为其测量的常用单位）、结构简单、肉眼看不见，必须借助光学显微镜或电子显微镜放大数百倍、数千倍甚至数万倍后才能观察到的微小生物。

微生物种类和分布：微生物的种类繁多，至少在10万种以上。

按其结构、组织等，可分为三大类（表2-1）表2-1 三大类微生物的比较性状非细胞型细胞型原核细胞型真核细胞型种类病毒细菌、支原体、立克次体衣原体、螺旋体、放线菌真菌大小（μm）0.02~0.300.2~5.0 6.0~15.0核酸DNA或RNA DNA+RNA DNA+RNA核膜——+核仁——+组蛋白——+内质网——+线粒体——+核蛋白体——+溶酶体—+(70S)+(80S)活细胞培养需需（立克次体、衣原体）不需1、非细胞型微生物是最小的一类微生物，能通过除菌滤器。

没有典型的细胞结构，物产生能量的酶系统，只能在活细胞内生长繁殖。

病毒属之。

2、原核细胞型微生物仅有原始核质，系成裸露的环状DNA团块结构，无核膜核仁；细胞器不很完善，只有核蛋白体。

这类微生物众多，包括细菌、支原体、立克次体、衣原体、螺旋体和放线菌。

细菌的基本结构包括：细胞壁、细胞膜、细胞质、核质等；细菌的特殊结构包括：菌毛、鞭毛、芽孢、荚膜等；细菌可分为：可利用无机物为原料的自养菌和不能利用无机物为原料的异养菌；细菌按形态不同可分为：球菌、杆菌和螺旋菌，螺旋菌又包括螺菌和弧菌，球菌（直径一般在0.8~1.2μm）包括双球菌、四联球菌、八叠球菌、链球菌和葡萄球菌等。

在细菌组成中，水为主要成分，而蛋白质类在固体成分中的比例最高。

3、真核细胞型微生物其细胞核分化程度高，有核膜和核仁；细胞内细胞器完整。

真菌属于此类。

二、微生物与人类的关系绝大多数微生物对人类和动物、植物是有益的，而且有些是必须的。

自然界中N、C、S等元素的循环要靠微生物的代谢活动来进行。

例如土壤中的微生物能将动、植物的有机氮化物转化为无机氮化物，以供植物生长的需要，而植物又为人类和动物食用。

此外，空气中的大量游离氮，也只有依靠固氮菌等作用后才能被植物吸收。

因此，没有微生物，植物就不能进行代谢，人类和动物也将难以生存。

人体内的正常菌群对构成生态平衡起重要作用，其生理学意义主要包括生物拮抗、营养作用、促进宿主免疫器官的发育成熟和持续刺激宿主免疫系统发生免疫应答等。

在医药工业方面，许多抗生素是微生物的代谢产物；也利用微生物来制造一些维生素、辅酶、A TP等药物。

有少数微生物能引起人类和动、植物的病害，这些具有致病性的微生物称为病原微生物。

他们分别能对人类引起伤寒、痢疾、结核、麻疹、脊髓灰质炎、病毒性肝炎等，对禽、畜引起鸡霍乱、鸭瘟、牛炭疽、猪瘟等，以及对农作物的水稻引起白叶枯病、小麦赤雷病、大豆病毒病等。

有些微生物，在正常情况下并不致病，只是在特定条件下导致疾病，这类微生物称为条件性病原微生物。

病原体引起疾病的过程是一个复杂的与机体相互作用的过程，机体的屏障作用包括皮肤与黏膜、血脑屏障和胎盘屏障；细菌的多种致病成分参与致病过程，病原菌致病力的强弱程度称为毒力，毒力主要由侵袭力和毒素所决定。

侵袭力是指病原菌突破宿主宿主机体的防御功能，病能在体内定居，繁殖和扩散的能力；毒素包括外毒素（如金黄色葡萄球菌肠毒素、产毒性大肠杆菌肠毒素、白喉毒素、痉挛毒素、肉毒毒素、表皮剥脱毒素、霍乱肠毒素）内毒素等。

外毒素包括神经毒素、细胞毒素和肠毒素；细菌的内毒素为脂多糖成分，均由革兰阴性菌产生，160℃、2~4小时才被破坏，其毒害效应不具有组织器官选择性（毒性作用包括DIC、Shwartzma现象、发热反应、白细胞反应、内毒素血症与内毒素休克），虽毒性作用较弱，但不能像外毒素那样经甲醛脱毒而成为内毒素，鲎试验可用于对细菌内毒素的测定。

第二节、细菌基本知识一、细菌的大小和形态（一）细菌的大小细菌室单细胞原核型生物，一个细菌个体就是一个细胞。

在适宜条件下，细菌有相对稳定的形态和结构。

细菌的大小可以用测微尺在显微镜下进行测量。

球菌测其直径，杆菌测其长度和宽度，通常以微米作为计量单位。

不同种类的细菌，其大小不尽相同；同一种类的细菌也可因菌龄和环境因素不同而其大小有所差异。

（二）细菌的形态细菌有三种基本形态，即球菌、杆菌、异形菌。

1、球菌细菌细胞呈圆球形或近似圆球形的细菌，称为球菌。

由于细菌繁殖时分裂平面不同，分裂后菌体之间相互关联的程度不同，分裂后菌体之间相互关联的程度不同，在显微镜下可观察到不同的排列形式。

常见的有双球菌、链球菌、葡萄球菌。

此外尚有四联球菌、八叠球菌等，均依其菌体排列形式而取名。

2、杆菌圆柱状的细菌称为杆菌。

杆菌种类很多，其长短、粗细及显微镜下形象很不一致。

多数杆菌为直杆状，也有的菌体微弯；菌体两端多呈钝圆，少数细菌两端齐平（如炭疽杆菌）或尖细（如梭杆菌）；有的杆菌末端膨大呈棒状，称为棒状杆菌。

杆菌多分散存在，无一定排列方式，也有呈链状排列的。

白喉杆菌常呈栅栏状或V、Y、Z等字母状排列，可作为诊断参考。

3、异形菌菌体形状不规则的称为异形菌。

弧菌如霍乱弧菌是重要的致病菌，其他如弯曲菌、螺杆菌和螺旋体。

以往划分为独立类型的微生物如立克次体、支原体和衣原体、都属于广义的细菌，有时也呈不规则的形状。

细菌性太受多种因素的影响。

一般而言在适宜条件下培养8~18小时，形态比较典型。

培养基的成分、pH、培养时间、温度等都可影响细菌形态。

幼龄细菌菌体较长，老龄细菌往往呈多形态性。

二、细菌的结构细菌的结构可分为基本结构和特殊结构，前者包括细胞壁、细胞膜、细胞质、核质、核蛋白体等各种细菌都具有的结构；后者包括荚膜、鞭毛、菌毛等某些细菌所特有的结构，有些细菌在一定条件下可以发生转化而进入休眠状态，称为芽孢，其结构和形状与其繁殖状态有明显不同；此外，细菌在环境因素的作用下，还可形成L型。

（一）基本结构1、细胞壁细菌的细胞壁是包被于细胞膜外具有坚性、韧性和弹性的复杂的结构。

细胞壁的厚度因细菌的不同而异，一般为15~30nm，占细胞干重的10%~25%。

细胞壁折光性弱，一般染料不易着色，光学显微镜下不易看到；需用高渗溶液浓缩胞质，使细胞膜与细胞壁分离，再经特殊染色方可观察。

用超薄切片技术和电子显微镜，可直接观察细胞壁超微结构。

细胞壁有承受胞内高渗透压、支持细胞膜、维持细菌形状等重要作用。

细胞壁上遍有小孔，适于物质交换，还带有多种抗原决定簇，由之决定细菌菌体的抗原性。

有鞭毛的细菌，其细胞壁是鞭毛运动的支点。

细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖，又称为黏肽、胞壁质。

肽聚糖是原核型生物细胞的特有成分。

肽聚糖是细胞壁抗胞内高渗透压、保持细胞结构和功能完整的主要成分；凡能破坏肽聚糖分子结构或抑制其合成的物质，都有抑菌或杀菌作用。

用革兰染色法可将细菌分为两大类，即革兰阳性细菌（以G+表示）和革兰阴性细菌（以G-表示）。

两类细菌的细胞壁有明显差异（表2-2）表2-2 革兰阳性菌与革兰阴性菌细胞壁结构比较细胞壁革兰阳性菌革兰阴性菌强度较坚韧较疏松厚度20~80层10~15层肽聚糖层数可多达50层1~2层肽聚糖含量占细胞壁干重50%~80%占细胞壁干重5%~20%糖类含量约45%15%~20%脂类含量1%~4%11%~22%磷壁酸+—外膜—+（1）革兰阳性细菌的细胞壁：革兰阳性细菌的细胞壁由肽聚糖及穿插于其内的磷壁酸组成，其中肽聚糖不仅层数多、含量高，占细胞壁干重的50%~80%；而且质地致密，是具有高机械强度的三维空间结构。

革兰阳性细菌的细胞壁中含有大量磷壁酸，依据结合部位不同，可将磷壁酸分为壁磷壁酸和膜磷壁酸两种。

磷壁酸有很强的抗原性，是革兰阳性细菌的重要表面抗原，可用于对细菌进行血清学分型。

（2）革兰阴性细菌的细胞壁：阴性细菌的细胞壁化学成分组成极为复杂，依次包括肽聚糖、脂蛋白、外膜、类脂A、多糖等成分。

此外尚有胞质周围间隙。

肽聚糖：阴性细菌的肽聚糖仅有1~2层，占细胞壁干重的10%左右，是疏松薄弱的二维网状结构。

脂蛋白：由蛋白质和脂质组成，链接于外膜与肽聚糖层之间。

脂蛋白是阴性细菌含量最高的蛋白质，其功能是稳定外膜并将之固定于肽聚糖层。

外膜：外膜是阴性细菌细胞壁的特有成分，约占细胞壁干重的80%。

外膜由平行排列的脂质双层构成，其内镶嵌有具有不同功能的多种特异性蛋白；此外，外膜上还有性菌毛，噬菌体的受体。

脂多糖（LPS）：脂多糖是细胞壁外膜伸出于细胞表面的特殊结构，由类脂A、核心多糖和特异性多糖组成。

LPS对动物具有强烈毒性作用。

LPS牢固地结合在细菌细胞表面，只在菌体溶解时才释放，故称为细菌内毒素。

类脂A：类脂A耐热，是内毒素的主要成分和毒性部位。

类脂A无种属特异性，各种细菌的类脂A 都相同，故不同细菌产生的内毒素的毒性作用均相似。

核心多糖：核心多糖位于类脂A的外层，具有属特异性，同一属的细菌其核心多糖的组成是相同的。

特异性多糖：特异性多糖具有抗原性，是革兰阴性细菌的菌体抗原（O抗原）。

不同种的细菌其特异性多糖链所含有的单糖，在种类、位置、排列顺序和空间构型等方面各不相同，从而决定了菌体抗原种的特异性。

2、细胞膜细胞膜位于细胞壁内侧，包被于细胞质，是质地柔韧、富有弹性的夜性膜状结构，又称为胞质膜。

在革兰阴性细菌，常称为内膜，以便与外膜相区别。

细胞膜由平行排列的脂质双层组成，其内镶嵌以多种蛋白和少量多糖。

细胞膜是细菌赖以存活的要害结构之一，其主要功能有：（1）物质纳泄：细胞膜具有选择性通透作用，可选择性地摄取营养物质，排除代谢产物。

物质纳泄是细胞膜的主要运转过程，其中载体蛋白和酶类物质起重要作用。

（2）生物合成：细胞膜上有多种合成酶，是细菌细胞生物合成的重要场所。

肽聚糖、磷壁酸、磷脂、脂多糖、荚膜、鞭毛等多重菌体成分，都是在细胞膜上合成的。

（3）呼吸作用：细胞膜上有多种呼吸酶，包括细胞色素和一些脱氢酶，可以运转电子完成氧化磷酸化，参与细胞呼吸过程，与能量的产生、贮存和利用有密切关系。

（4）形成中介体：中介体是细菌细胞内陷、折叠、卷曲形成的囊状结构，多见于革兰阳性细菌。

中介体的形成，有效的扩大了细胞膜的面积，使其酶含量和产生的能量均由增加，因而又有真核细胞线粒体的作用。

3、细胞质细胞质是由细胞膜包裹着的溶胶性物质，其基本成分是水、蛋白质、核酸、脂类、少量糖和无机盐等。

细胞质的化学组成菌种、菌龄、培养时间和条件等不同而有变化。

细胞质含有多种酶系统。

用光镜和电镜观察细胞质，均可见到大小不等的各种颗粒。

（1）核糖体：核糖体是游离于细胞质种的微小颗粒，当mRNA连成多聚核糖体时，就成为蛋白质的合成场所。

（2）核质：细菌的遗传物质是由裸露的双股DNA回旋、盘绕、卷曲而成的松散网状结构，无组蛋白包绕、无核膜、无核仁，故称为核质或拟核。