执业医师讲义基础篇医学微生物学Word格式文档下载.docx
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细菌的结构包括基本结构和特殊结构。
细胞壁、细胞膜、细胞质和核质为都具有的基本结构，荚膜、鞭毛、菌毛和芽胞为某些细菌才具有的特殊结构。
细菌基本结构的构成：
1．细胞壁
为包绕在细胞膜外的膜状结构，厚10～80纳米（nm）其组成较复杂，因不同细菌而异，主要组分为肽聚糖，主要功能为保持菌体固有形态和维持菌体内外的渗透压。
2．细胞膜
为包裹细胞质的结构，厚约7.5nm，与真核细胞膜相比，不含胆固醇但均具有细胞内外物质转运、生物合成、分泌及呼吸功能。
3．细胞质
位于菌体内部的原生质，内含核蛋白体、质粒等多种重要结构。
4．核质
由细胞质内的细菌本身遗传物质DNA和RNA聚集而成，不具备完整的核结构，故亦称为拟核。
肽聚糖的结构
（1）
肽聚糖又称粘肽，是细菌细胞壁的主要组成部分，是原核生物细胞所特有的物质。
由N-乙酰葡萄糖胺与N-乙酰胞壁酸借β-1，4糖苷糖连接为聚糖骨架，再与四肽侧链及五肽交联桥共同构成。
肽聚糖为细菌所特有，在革兰阳性（G+）菌与G-菌有所不同。
革兰阳性（G+）菌与G-菌细胞壁结构不同比较（5）
G+和G-细菌细胞壁结构的比较见下表：
G+菌与G-菌细胞壁结构不同，导致它们的染色性、抗原性、致病性和免疫性以及对抗生素的敏感性存在差异，从而在诊断方法及防治原则方面也不相同。
例如。
青霉素和头孢菌素能抑制G+菌肽聚糖的五肽交联桥，万古霉素和杆菌肽可抑制四肽侧链的连结，磷霉素和环丝氨酸能抑制聚糖骨架的合成，溶菌酶和葡萄球菌溶素可水解聚糖骨架的β-1，4糖苷键而发挥抗菌作用。
细胞质内与医学有关的重要结构和意义（5）
与医学有关的细胞质内亚结构主要有核质、核蛋白体、质料及胞质颗粒。
1．核质或称拟核
由裸露的双链DNA盘绕成松散的网状结构与RNA构成，无组蛋白包绕。
它相当于细胞核的功能，决定细菌的生物学性状和遗传特征。
2．核蛋白体或称核糖体
每个细菌可含有万余个。
它由占70%的RNA及占30%的蛋白质构成，是菌体蛋白质合成的场所。
此外，链霉素和红霉素可与核蛋白体结合而起到抗菌作用。
3．质粒
染色体外的遗传物质，存在于细胞质中。
为闭合环状的双链DNA，带有遗传信息，控制细菌某些特定的遗传性状，如性菌毛生成、耐药性、细菌素产生、毒素形成等。
质粒能自行复制，随细菌分裂转移到子代细胞中。
质粒并非细菌生命活动所必需，细菌失去质粒仍能正常存活。
质粒除决定细菌自身的某些性状外，还可通过接合或转导作用等，将有关性状传递给另一细菌。
医学上主要的质粒有R质粒（耐药性质粒），F质粒（致育性质粒）和Vi质粒（毒力质粒）等。
4．胞质颗粒
为细菌贮存的营养物质多糖、脂类及多磷酸盐等。
异染颗粒为白喉棒状杆菌、鼠疫杆菌和结核分枝杆菌等所特有的胞质颗粒，它由RNA和偏磷酸盐构成，美兰染色呈紫色。
此着色特点用于鉴别诊断。
细胞的特殊结构（5）
1．荚膜的定义及与细菌致病性的关系
有荚膜在其细胞壁外有一层较厚（＞0.2mm）较粘稠的结构，其化学成分多数菌为多糖，少数菌为多肽。
荚膜的形成与环境条件有密切关系，其具有抗原性，为分型和鉴定细菌的依据。
荚膜的功能包括：
（1）抗吞噬作用；
（2）粘附作用；
（3）抗有害物质的损伤作用，与细菌致病性有关。
2．鞭毛的定义及与医学的关系
弧菌、螺菌、占半数的杆菌及少数球菌由其细胞伸出菌体外细长的蛋白性丝状体，称为鞭毛。
根据鞭毛菌上鞭毛位置和数量，分为单毛菌、双毛菌、丛毛菌和周毛菌。
鞭毛是运动器，它使鞭毛菌趋向营养物质，而逃避有害物质并且具有抗原性并与致病性有关。
例如沙门菌的H抗原，具有使肠道菌穿透肠粘液层侵及肠粘膜上皮细胞的能力。
3．菌毛的定义、分类和与医学的关系
许多G-菌及个别G+在其菌体表面有细而短、多而直的蛋白性丝状体，称为菌毛。
菌毛分为普通菌毛和性菌毛两类：
（1）普通菌毛，数量多、短而直，它使细菌粘附于宿主细胞表面致病；
（2）性菌毛，每菌仅数根粗而长的性菌毛，它由F质粒表达。
有性菌毛菌称为F+菌，可通过性菌毛的结合，将遗传信息如细菌毒力、耐热性等传递给予F-受体菌。
4．芽胞的定义及与医学的关系
需氧或厌氧芽胞杆菌属的细菌繁殖体，当处于不利的外界环境下，在菌体内形成厚而坚韧芽胞壁及外壳的圆形或卵圆形小体，称为芽胞。
它为细菌的休眠状态，其抵抗力远远大于繁殖体，由于芽胞对热、干燥、辐射及消毒剂有很强的抵抗力，所以是是灭菌效果的指征。
芽胞可存活在自然界数年以上，一旦条件适宜，又能出芽回复为繁殖体而致病，例如炭疽、破伤风、肉毒中毒和气性坏疽等，均由芽胞菌引起。
细胞的形态与结构的检查法（3）
由Gram所建立的革兰染色法将细菌分为G+菌与G-菌，被广泛应用于细菌的初步鉴别及指导选择抗生素治疗。
革兰染色法的步骤为：
1．结晶紫初染；
2．卢戈碘液媒染；
3．95%乙醇脱色；
4．复红复染。
凡未被95%乙醇脱色，菌体着紫色者为G+菌，否则被染成红色的细菌为G+菌。
其意义是：
1．鉴别细菌；
2．选择抗菌药物；
3．与细菌致病性有关。
第三单元细胞的生理
细菌生长繁殖的基本条件与方式（4）
细菌具有独立完成生命活动的能力，可以从周围环境中吸收代谢所需要的营养物质，即水、无机盐、碳源、生长因子。
按细菌对营养物质的需要不同，可将细菌分为自养菌和异养菌。
细菌的生长除了满足充足的营养物质外，还需要有适宜的温度、合适的酸碱度和必需的气体环境。
细菌以简单的二分裂方式进行无性繁殖，并向不同平面分裂而形成细菌排列方式的不同，细菌分裂倍增的必须时间，称为代时。
多数细菌的代时为20～30min，而结核杆菌则18～20小时分裂一次。
细菌群体生长繁殖规律可用“生长曲线”描述，即迟缓期、对数期、稳定期和衰亡期四个期。
对数期在培养后8～18小时。
对数期细菌繁殖最快、代谢活跃、细菌形态、染色、生物活性都很典型，对外界环境因素的作用十分敏感，因此研究细菌的生物学性状以此期细菌最好。
稳定期细菌形态和生理性状常有改变。
细菌的芽胞和抗生素外毒素等代谢产物大多在稳定期产生。
细菌的分类
（2）
根据细菌对氧气的需要可将其分为4类：
1．专性需氧菌：
在无游离氧的环境中不能生长，如结核杆菌、霍乱弧菌；
2．微需氧菌：
在低氧压（5%～6%）生长最好，如空肠弯曲菌、幽门螺杆菌；
3．兼性厌氧菌：
在有氧或无氧环境中都生长，大多数病原菌属此类；
4．专性厌氧菌：
只能在无氧的环境中进行发酵，如破伤风梭菌、脆弱类杆菌。
细菌的分解和合成代谢（4）
1．细菌生长反应的原理
各种细菌所具有的酶不完全相同，对营养物质的分解产物亦不同。
利用生物化学的方法检测其分解产物，以鉴别细菌种类的试验方法，称为细菌的生化反应。
常用的生化瓜的方法有吲哚（I）、甲基红（M）、VP（Vi）、枸橼酸盐利用（C）4种试验，糖发酵试验和尿素酶分解试验等。
大肠杆菌IMViC试验结果为++--，产气杆菌为--++。
2．合成代谢产物及其在医学上的意义
细菌通过新陈代谢不断合成菌体成分，此外，还能合成许多在医学上具有重要意义的代谢产物。
（1）热原质
或称致热原，是细菌合成的一种注入人体或动物体内能引起发热反应的物质，多由革兰阴性菌产生，热原质即其细胞壁的脂多糖。
热原质耐高温，高压蒸气灭菌（121℃，20min）不被破坏，250℃高温干烤才被破坏或用吸附剂去除。
在制备和注射药品过程中应严格遵守无菌操作，防止细菌污染。
（2）毒素和侵袭性酶
外毒素是多数革兰阳性菌和少数革兰阴性菌在生长繁殖过程中释放到菌体外的蛋白质，毒性强；
内毒素是革兰阴性菌细胞壁的脂多糖，当菌体死亡崩解后游离出来；
某些细菌可产生侵袭性酶，促使细菌扩散。
（3）色素
分水溶性和脂溶性两种，有助于鉴别细菌。
（4）抗生素
是由某些微生物在代谢过程中产生的一类能抑制或杀死某些其他微生物的物质。
大多由放线菌和真菌产生。
（5）细菌素
是某些菌株产生的一类具有抗菌作用的蛋白质，只对有近缘关系的细菌有杀伤作用，如大肠菌素。
（6）维生素
肠道内大肠埃希菌能合成B族维生素和维生素K，可被人体吸收利用。
细菌的人工培养（4）
1．培养基的概念
细菌可用人工方法大量培养。
培养基是适于细菌生长繁殖需要的各种营养物质人工配制而成的基质。
培养基按营养成分和用途不同，分为基础培养基、合成培养基、营养培养基、鉴别培养基、选择培养基和厌氧培养基。
按培养基物理形态分为固体、半固体和液体培养基三类。
根据细菌的种类和培养目的不同，可采用不同的培养基。
2．细菌在培养基中的生长现象
（1）液体培养基
主要用于细菌的增菌。
细菌在液体培养基中生长可表现为液体变混浊，表面形成菌膜，管底沉淀物。
（2）半固体培养基
含有0.3%～0.5%低浓度的琼脂，可用于观察细菌的动力。
有鞭毛的细菌可克服低浓度琼脂的阻挡，扩散至穿刺线以外，穿刺线变混浊；
无鞭毛的细菌只能在穿刺线上生长，穿刺线清晰。
（3）固体培养基含2%～3%的琼脂，平板固体培养基用于细菌的分离，试管固体培养基用于菌种的保存。
菌落是单个细菌在固体培养基上生长繁殖后形成肉眼可见的细菌集团，是纯种细菌。
细菌的菌落分为3型：
光滑型菌落、粗糙型菌落和粘液型菌落。
3．人工培养细菌的用途
（1）在医学中的应用
用于感染性疾病的病原学诊断和药物敏感试验、细菌学的研究以及生物制品的制备。
（2）在工农业生产中的应用
广泛应用于制药、食品工业和污水处理等。
第四单元消毒与灭菌
基本概念（3）
1．消毒
消毒指杀灭物体上病原微生物，但不一定能杀死细菌芽胞的方法。
2．灭菌
灭菌指杀灭物体上所有微生物，包括病原微生物、非病原微生物和芽胞的方法。
3．无菌
无菌指不含活菌的状态，即灭菌的结果。
4．防腐
防腐指防止或抑制微生物生长繁殖的方法，一般不致细菌死亡。
消毒与灭菌的方法一般可分为物理学方法和化学方法两大类。
用于消毒的化学制剂，称为化学消毒剂。
许多化学消毒剂在低浓度时可作为防腐剂。
热力灭菌法的种类及其应用（5）
热力灭菌法包括干热灭菌与湿热灭菌法。
干热灭菌可使菌体蛋白质变性及电解质浓缩。
湿热灭菌可使菌体蛋白质变性，核酸降解及损伤细菌的细胞膜。
湿热灭菌的优越性有穿透力强，菌体吸收水分易变性凝固及蒸汽有潜在热能。
1．干热灭菌法
主要有焚烧法、烧灼法和干烤法3种。
（1）焚烧法：
是一种较彻底的灭菌方法，在焚烧炉内焚烧尸体及废弃物，可杀灭细菌芽胞。
（2）烧灼法：
为直接用火焰灭菌，例如在微生物实验室内，利用火焰对接种环，试管口等灭菌。
（3）干烤法：
为利用烤箱加热至160～170℃，2小时，适用于耐高温的玻璃、陶瓷或金属器皿的灭菌。
2．湿热灭菌法
包括巴氏消毒法、煮沸法、加压蒸汽灭菌法和间歇蒸气灭菌法等。
（1）巴氏消毒法：
加热62℃30分钟或71.1℃15～30秒（s），不使蛋白质变性，但可杀灭常见致病菌常用于牛奶和酒类的消毒。
（2）煮沸法：
在1个大气压下，将水煮沸（100℃）5分钟，可杀灭细菌繁殖体，如加入2%碳酸钠，可提高沸点至105℃并可防锈，常用于餐具及一些医疗器皿的消毒。
（3）加压蒸汽灭菌法：
应用高压蒸汽灭菌器，加压至1.05kg/cm2即温度达121.3℃，15～20分钟，可杀灭细菌芽胞和各类微生物，常用于培养基、葡萄糖盐水输液、手术敷料及各种耐高温湿物品的灭菌。
（4）间歇蒸气灭菌法采用流动蒸气间歇加热方式，以达到灭菌的目的。
将需灭菌物品置于灭菌器中，100℃15～30分钟，每日一次，连续三日，即可杀灭芽胞。
此法适用于一些不耐高热的含糖、牛奶等培养基。
热力灭菌效果可靠又简便易行，为首选的灭菌方法。
紫外线、电离辐射及滤过除菌法（5）
紫外线杀菌的原理为使细菌DNA链上相邻的嘧啶碱基形成嘧啶二聚体，从而干扰DNA正常碱基配对。
电离辐射则能破坏DNA，导致细菌死亡或突变。
紫外线杀菌的有效波长为260～270mm，最佳波长为265～266mm，其特点是穿透力差，故仅适于直射物品表面消毒及空气消毒。
用物理阻留的方法将液体或空气中细菌除去，以达到无菌目的。
滤过除菌法主要用于一些不耐高温灭菌的血清、毒素、抗生素以及空气等的除菌。
化学消毒灭菌法（5）
化学消毒剂可使细菌菌体蛋白变性凝固，或干扰细菌的酶系统，或改变细菌细胞膜的通透性，达到消毒的目的。
传统的某些消毒剂，经实验证明对病毒无效。
今列举已证明有效的常用化学消毒剂种类、应用浓度和范围如下。
1．重金属盐类
1%硝酸银给新生儿滴眼，预防淋球菌感染。
0.01%～0.1%硫柳汞，生物制品防腐。
2．氧化剂
0.1%高锰酸钾用于皮肤、尿道消毒。
3%过氧化氢，用于口腔粘膜消毒，冲洗作伤口防止厌氧菌感染。
0.2%～0.3%过氧乙酸，用于手及耐腐蚀物品消毒。
2%碘酊，用于皮肤消毒。
3．醛类（烷化剂）
10%甲醛或碱性2%戊二醛用于浸泡物体表面消毒。
高锰酸钾0.1g，溶于少量水中，加入福尔马林20ml/m3，密闭熏蒸12小时，用于室内空气、衣物及物品消毒。
4．醇类
70%～75%乙醇用于皮肤消毒及体温计浸泡消毒。
5．酚类
3%～5%石炭酸；
0.01%氯已定。
6．表面活性剂
0.1%苯扎溴铵。
第五单元噬菌体
噬菌体的生物学特性（4）
噬菌体是侵袭微生物的病毒，可感染细菌、真菌、螺旋体和支原体等。
噬菌体只寄居于易感宿主菌体内，故可用于细菌的鉴定和分型。
噬菌体结构简单，基因数目少，其宿主细胞（细菌）易于培养，是基因工程和分子生物学研究的重要工具。
噬菌体具有病毒的生物学特征，即个体微小，结构简单，只含有一种核酸DNA或RNA，只能在活的细胞内以复制方式进行繁殖。
噬菌体有蝌蚪形、球形和细杆状3种形态。
多数噬菌体呈蝌蚪形，由头部和尾部组成。
头部衣壳和尾部的化学组成是蛋白质，头部衣壳内存有噬菌体的遗传物质核酸DNA或RNA，尾部有能识别宿主菌细胞表面的特殊受体，与噬菌体吸附有关。
噬菌体对理化因素的抵抗力比一般细菌的繁殖体强，一般经75℃30分钟以上才失去活性，对紫外线敏感。
毒性噬菌体和温和噬菌体（4）
根据噬菌体与宿主菌细胞的关系，可将噬菌体分为毒性噬菌体和温和噬菌体两种类型。
1．毒性噬菌体的概念
毒性噬菌体在宿主菌体内复制增殖，产生许多子代噬菌体，并最终裂解细菌。
因此，毒性噬菌体的增殖方式是复制，其增殖过程经历吸附、穿入、脱壳、生物合成和成熟释放五个阶段，构成噬菌体一个复制周期或溶菌周期。
2．温和噬菌体的概念与细菌遗传物质转移的关系
温和噬菌体感染宿主菌后并不增殖，其基因整合于细菌染色体中。
结合在细菌染色体上的噬菌基因称为前噬菌体，该细菌称为溶原性细菌。
发生整合的噬菌体基因可随细菌基因的噬菌体基因传给子代细菌，该过程称之为噬菌体的溶原性周期。
在一定条件，下细菌的溶原状态可自发停止，噬菌体进入溶菌周期，产生许多子代噬菌体，导致细菌裂解。
因此，温和噬菌体可有溶原性周期和溶菌性周期。
第六单元细菌的遗传与变异
细菌遗传变异的物质基础
（2）
细菌与其他微生物一样，具有遗传和变异两种生命特征。
细菌遗传物质包括细菌核质DNA和质粒。
细菌的各种遗传特性主要受细菌的核质环状双螺旋DNA的控制。
质粒是能自主复制的细菌染色体以外的双股环状DNA，约为染色体的0.5%～10%，仅含几十个～几百个基因。
细菌携带的重要质粒有F质粒、Vi质粒、Col质粒和R质粒。
质粒可控制细菌某些生物性状，如R质粒含有耐药基因。
细菌遗传变异的机制（5）
细菌变异的机制是细菌基因发生突变、转移或重组。
突变是细菌基因结构发生稳定性的改变，导致遗传性状的变异。
突变是随机的，可以自然发生，其突变率为10-6～10-9，当受到某些理化因素的作用，可使突变率提高。
细菌基因转移的方式包括转化、转导和接合。
当外源DNA转移到受体菌中，外源DNA可与内源DNA发生重组。
1．转化、转导、接合、溶原性转换、原生质体融合的概念
（1）转化
转化是指受体菌直接摄取供体菌游离DNA片段，而获得新的遗传性状。
如活的无毒力的肺炎球菌可摄取死的有毒力的肺炎球菌DNA片段，从而转化为有毒株。
（2）转导
转导是指温和噬菌体介导的遗传物质从供体菌向受体菌的转移，使受体菌获得新的性状。
无性菌毛菌获得非结合性耐药因子就是通过这种方式获得的。
（3）接合
接合是指细菌通过质粒介导和性菌毛连接沟通的细胞间接触，将遗传物质（质粒或染色体）从供体菌转入受体菌。
性菌毛是F质粒表达的中空管状结构。
（4）溶原性转换
溶原性转换是指侵入细菌的噬菌体在溶原期，以前噬菌体形式与细菌的染色体发生重组，导致细菌的基因发生改变。
溶原性细菌可因之而获得新的特性，如白喉杆菌、产气荚膜杆菌和肉毒杆菌分别可因溶原性转换而分别成为可产生白喉毒素、α毒素和肉毒素的有毒株。
（5）原生质体融合
失去细胞壁的原生质体可彼此融合，其染色体之间可发生基因的交换和重组，获得多种不同表型的重组融合体。
2．耐药质粒的组成及与耐药性的关系
R质粒转移是细菌产生耐药性的主要原因。
根据有无自身转移能力，可把R质粒分为接合性和非接合性耐药质粒。
（1）接合性耐药质粒由耐药传递因子（RTF）和耐药决定因子（r决定因子）两部分组成。
RTF的实质是F因子，可编码产生性菌毛和通过接合转移；
r决定因子可表达耐药性的基因；
（2）非接合性耐药质粒可由转化和噬菌体转导方式进入受体菌。
第七单元细菌的感染与免疫
正常的菌群和菌群失调（3）
条件致病菌和至病的条件
（2）
1．条件致病菌
正常菌群与宿主间的生态平衡在某些情况下可被打破，形成生态失调而导致疾病的发生，这样，正常时不致病的正常菌群就成为条件致病菌。
2．致病的条件
（1）寄居部位的改变，如某些大肠杆菌是肠道内的常见菌，当它们进入泌尿道，就会引进泌尿道感染；
（2）机体免疫功能低下，常引起内源性感染；
（3）菌群失调，引起菌群失调症。
细菌的至病性（4）
细菌在宿主体内寄生、繁殖并引起疾病的性能称细菌的致病性。
能使宿主致病的细菌称为致病菌。
细菌致病力的强弱程度称为细菌的毒力，常用半数致死量（LD50）或半数感染量（ID50）表示。
病原菌侵入机体能否致病取决于三个因素即细菌的毒力，细菌侵入的数量及侵入的部位。
细菌的毒力是由侵袭力和毒素决定的：
1．侵袭力
侵袭力是指细菌突破宿主的防御屏障，在体内定居、繁殖及扩散的能力。
构成侵袭力的组分，包括使细菌在体内定居的菌体表面结构，即普通菌毛（促进细菌吸附定居作用）和脂磷壁酸（LTA），（与易感细胞表面受体结合使细菌在体内定居）；
增强抗吞噬作用的菌体表面结构，即荚膜菌、体表面蛋白（M蛋白）及表面抗原（K抗原、V抗原）；
以及细菌胞外酶，如血浆凝固酶增强细菌抗吞噬能力，透明质酸酶、链激酶、链道酶和DNA酶均增强细菌的扩散能力。
2．毒素
细菌毒素按其来源、性质和作用的不同，可分为外毒素和内毒素两大类，其主要区别见下表：
非特异性免疫的构成
（2）
非特异性免疫力由屏障结构、吞噬细胞、非特异性体液因素构成：
1．屏障结构
屏障结构是指体表的皮肤、体内外通腔道粘膜的机械阻挡和分泌物杀菌物质的作用，以及表面菌群的拮抗作用。
血脑屏障、血胎屏障等不但选择性限制物质的交换，亦可部分阻挡微生物的侵入。
（1）皮肤粘膜屏障：
包括机械阻挡、分泌杀菌物质及正常菌群的拮抗作用。
（2）血脑屏障：
婴幼儿因血脑屏障发育不完善，易发生中枢神经系统感染。
（3）胎盘屏障：
在妊娠3个月内
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