微生物基础知识

第二节 细菌的基本结构
• 细菌的特殊结构包括荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞。 • 一、荚膜 某些细菌细胞壁外围包绕一层界限分明、且不易被洗脱的粘液性 物质，其厚度≥0．2um，称为荚膜（capsule）；厚度<0．2um者， 称为微荚膜。荚膜对碱性染料的亲和性低，不易着色，普通染色只能 看到菌体周围有一圈未着色的透明带；如用墨汁作负染色，则荚膜显 现更为清楚（图1-7）。
• 三、 细胞质 • 细胞质(cytoplasm)为细胞膜所包绕的胶状物质，基本成分为水、 无机盐、核酸、蛋白质和脂类等。胞质内还含何多种重要结构 • 1．核蛋白体（ribosome）游离存存于胞质中的小颗粒，其直径为 18nm，沉降系数为70S，由50S与30S大小两个亚基组成；其化学成 分由RNA(70％)和蛋白质（30％）组成，是细菌合成蛋白质的场所。 每个菌体内约含数万个核蛋白体。 • 2．质粒（plasmid）染色体外的遗传物质，为环状闭合的双股DNA。 医学上重要的质粒有F因子、R因子、Col因子等。 • 3．胞质颗粒（cytoplasmic granules）大多数为营养贮藏物，包括 多糖、脂类、磷酸盐等。较常见的细菌胞质颗粒为异染颗粒 (metachromatic granules)。 • 四、核质 细菌没有完整的细胞核，其遗传物质仅由裸露的双股DNA盘绕而 成，无核膜包绕，称作核质(nuclear materia1)。因细菌细胞质中含有 大量RNA，用碱性染料时着色很深，将核质掩盖，不易显露。若先用 酸或RNA酶处理，使RNA分解，再用Feulgen法染色，便可在光学显 微镜下呈现球状、棒状或哑铃状核质。
第一节 细菌的形态
• 一．细菌的基本形态 细菌有球菌、杆菌和螺形菌三种基本形态（图l—1）。 （一）球菌（coccus） 外形呈圆球形或近似球形。按其分裂繁殖时细胞分裂的平面不同、 菌体的分离是否完全，以及分裂后菌体之间相互粘附的松紧程度不同， 可形成不同的排列方式。 • 1．双球菌（dip1ococcus）在一个平面上分裂，分裂后两个细菌 成对排列。 • 2．链球菌（strept0coccus）在一个平面上分裂，分裂后多个细 菌相连成链状。 • 3．四联球菌（tetrads）在两个互相垂直的平面上分裂，分裂后四 个菌体排列在一起呈正方形。 • 4．八叠球菌（sarcina）在三个互相垂直的平面上分裂，分裂后 八个菌体排在一起呈立方形。 • 5．葡萄球菌（staphylococcus）在多个不规则的平面上分裂， 分裂后排列不规则，许多菌体堆积如葡萄状。
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（二）杆菌（bacillus） 一般为直杆状，亦可呈棒状或弯曲成弧状。各种杆菌的 大小、长短、粗 细不一致。其排列方式可分为分枝状、成双或链杆状。 （三）螺形菌（spirillar bacterium） 菌体弯曲，可分为螺旋体和螺菌两类。 1．螺旋体（spirochetes）菌体细长、柔软，呈螺旋状。 2．螺菌（spirillum）菌体呈螺形或类弧形，也括弯曲 菌属（Campylobacter）和螺杆菌属(Helicobacter)。 二．细菌的大小 细菌个体很小，通常用微米(um)作为测量其大小的计量 单位。不同种细菌大小不一，同种细菌也可因菌龄和环境 因素的影响，大小有所差异。大多数球菌直径约1.0um， 杆菌（0.5～l.0um）×（2～3um）,见表1—1和图l—2。
第二节 细菌的基本结构
• 细菌的基本结构包括细胞壁、细胞膜、细 胞质、核质及胞质颗粒等（图1—3）
• 一、细胞壁 • 细胞壁(cell wal1)是细菌最外层的结构，与细胞膜紧密相连。一般 光学显微镜下不易看到，可用胞质分离法和特殊染色法或电子显微镜 观察。 • 1．革兰氏阳性细菌细胞壁 细胞壁较厚(20～80nm)，其主要成分 为肽聚糖、磷壁酸和少量表面蛋白质(图l一4)。
· 李决教授畜禽疫病PCR实验室
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WEISHENGWUJICHUZHISHI
第一章 细菌的形态与结构
细菌（bacterium）是一类原核细胞型 （prokaryotic cell type）微生物，其体积微小， 结构简单。无典型的细胞核（无核膜和核仁）， 无内质网、高尔基体等细胞器，具有细胞壁， 不进行有丝分裂。广义的细菌亦包括放线菌、 螺旋体、立克次体、支原体和衣原体等微生物。
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（2）合成产物 a、热原质 许多革兰氏阴性菌和某些革兰氏阳性菌能合成一种多糖， 把它注入人或动物体内可引起发热反应，故名热原质。 b、毒素 产生的毒素有内毒素和外毒素两种。内毒素是脂多糖；外 毒素是蛋白质，是某些革兰氏阳性菌在生命活动过程合成并分泌到细胞 外的产物。 c、抗生素 某些细菌在代谢过程中所合成的一引起抗菌物质，可经 抑制和杀死别的细菌抗生素主要由放线菌和真菌产生。 d、维生素 一些细菌能自行合成维生素，供应自身需要外，人和动 物肠道内某些细菌能合成B维生素K。 3、 细菌的个体生长繁殖 （1）细菌的个体生长繁殖 在适宜的环境条件下，细菌从环境中摄取的营养物质迅速转化为新的 细胞物质，使细胞浆的容量不断增加，体积不断增大，这便是细菌生长 的表现。 （2）细菌的群体生长和繁殖 一定数理的细菌接种于适宜的液体培养基中，给予合适的培养条件， 检测活菌数，发现它生长过程有有一定的规律性，规律在细菌群体中表 现为曲线的升降变化。若以培养时间为横坐标，以细菌增长数目的对数 为综坐标作图，便可绘出细菌在人工培养时的“生长曲线”。根据这一 曲线，可把细菌的生长过程大致分为四个阶段：迟缓期、对数期、稳定 期和衰老期。
• 二．鞭毛 所有的弧菌、螺菌，大多数的杆菌，以及极少数球菌，在菌体上 附着有细长呈波状弯曲的丝状物，是细菌的运动器官，称为鞭毛 （flageUa）。鞭毛纤细，长3～20um，直径仅l0～20nm，不能直接 在光学显微镜下观察到。经特殊的鞭毛染色使鞭毛增粗并着色后，才 能在光学显微镜下看到（图1-8）；也可直接用电子显微镜观察（图 1-9)。
• 二、孢子 • 孢子是真菌的生殖结构，是真菌繁殖的微小单位。孢子大小(小者 1～2um，大者可达200um或更大)、形状、功能和形成方式各不相同。 孢子可分为有性孢子和无性孢子。 • 1．无性孢子（asexualspore）无性生殖的孢子，根据其发生方式又 可分为叶状孢子、分生孢子及孢子囊孢子。 • （1）叶状孢子：由菌丝（或母细胞）直接形成的生殖孢子，故也 称为菌丝性孢子，根据其形状又分为三种(图2-4)。①芽生孢子：通过 发芽方式所形成的球形或卵圆细胞为芽生孢子，常见于念珠菌和隐球 菌。②厚壁孢子：是真菌的一种休眠细胞，如黄癣菌、白念珠菌等在 一定情况下(如营养不充分，衰老等)，菌丝胞质中的原生质浓缩，周 围形成较厚的壁，很像细菌的芽胞，多为圆形，位于菌丝的顶端或中 央，直径大于原细胞的宽度。③关节孢子：也称节孢子，由菌丝断裂 而形成的方形、长方形、圆形或卵圆形的结构，如地丝菌及球孢子菌。 • （2）分生孢子：由菌丝分化出来的特殊结构叫分生孢子梗，在分 生孢子梗上着生的孢子称为分生孢子。根据其大小及形态可分为大分 生孢子(图2-5)及小分生孢子(图2-6)，其形态有圆形、梨形、棍棒形或 纺锤形等，无色或着色。 • （3）孢子囊孢子：生长于一种囊状结构孢子囊内的孢子为孢子囊 孢子(图2-7)。孢子囊的形状分为筒状、球状或梨状，其中含有大量孢 子囊孢子，常见于毛霉、犁头霉和根霉等。
• 四、芽胞 • 某些细菌在一定的条件下胞质脱水浓缩，在菌体内形成有多层膜 包裹的圆形或卵圆形小体，称作芽胞(spore)。芽胞带有成套的核质、 酶和合成菌体成分的结构，能保持细菌的全部生命活性。芽胞形成后， 菌体即成空壳；在适当的条件下，芽胞又可发芽而形成新的菌体。产 生芽胞的细菌都是革兰阳性细菌，与医学有关的是需氧芽胞杆菌和厌 氧芽胞梭菌。芽胞折光性强，壁厚，不易着色，需经媒染和加热染色， 在光学显微镜下可见。芽胞的大小、形态及在菌体中的位置随菌种不 同而异(图1-l2)。成熟的芽胞具有多层厚膜结构。
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按鞭毛的数目及其排列，可将有鞭毛的细菌分为四类（图1-10）：单 毛菌（monotrichate）、双毛菌（amphitrichate）、丛毛菌 （1ophotrichate）和周毛菌（peltitrichate）。
• 三．菌毛 • 许多革兰阴性细菌菌体上有比鞭毛更细、短而直硬的丝状附属物， 称作菌毛(pi1i，fimbriae)。菌毛数目较多(100～500根)，遍布菌体表 面，化学成分主要是蛋白质(菌毛蛋白)，光学显微镜下看不到，需借 助电子显微镜观察(图1-l1)。根据菌毛的形态、分布和功能，又分为 普通菌毛(commonpni)和性菌毛(SeX pili)。普通菌毛数量较多(可多至 数百根)，均匀分布于菌体表面，作为一种粘附结构，帮助细菌粘附 于宿主细胞的受体上，构成细菌的一种侵袭力；性菌毛仅见于少数革 兰阴性菌，比普通菌毛长而粗，但数量少(1～4根)，并随机分布于菌 体两侧。带有性菌毛的细菌具有致育性，称F+菌。当细菌间由性菌毛 结合时，F+菌可将毒力质粒、耐药质粒和核质等遗传物质通过管状的 性菌毛输入F-菌，从而使F-菌也获得F+菌的某些特征。此外，性菌毛 也是某些噬菌体吸附于细菌表面的受体。
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2．革兰阴性细菌细胞壁 细胞壁较薄(10～15nm)，结构较复杂， 肽聚糖含量少，肽聚糖外层还含有由脂蛋白、外膜(磷脂)和脂多糖组 成的多层结构（图1-5）。
• 二、细胞膜 细胞膜(cytoplasmic membrane)位于细胞壁内侧，紧包着细胞质， 厚约7.5nm。基本结构是脂质双层(主要为磷脂)，其间镶嵌有多种蛋 白质（图l一6）。
第三节 细菌生理学物性
• 1、 细菌的营养要求 细菌同其他生物一样，必须为断地从外界环境中吸收各种营养成分， 在细菌内合成自身所需要的物质，并从物质的转化过程中获取生命活动 所需的能量，使菌体能正常地生长与繁殖，以保证其生命的延续。细菌 的营养成分水包括：水、碳源、氮素、无机盐、生长因子。 2、 细菌的代谢产物 细菌的代谢产物包括分解产物和合成产物。 （1）分解产生： a、糖的分解及其产物，均是先将糖分解成丙酮酸，然后再以不同的 通路把丙酮酸进一步分解成各种代谢产物。甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、 乳酸和琥珀酸等。 有些细菌能分解某种糖产气；有的只产酸不产气；有的则不能分解， 既不产酸也不产气。 b、蛋白质和氨基酸的分解及其产物： 酶把蛋白分解成多肽或二肽，有时还可形成少量的氨基酸使氨基酸 脱羧生成胺类和二氧化碳，使氨基酸脱羧生成胺类和二氧化碳。 c、脂的分解及其产物 细菌在脂肪酶类作用下，使脂类水解成甘油和脂肪酸。