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兽医微生物学

一、微生物与微生物学

（一）微生物（Microorganism）

1．概念

微小生物，肉眼不能直接看到，必须借助光学显微镜或电子显微镜

2．特点①个体小②结构简单，具有一定的形态结构③繁殖快④分布广

3．分类

*按生物学特性来分（八大类）

细菌、真菌（霉菌和酵母菌）、放线菌、螺旋体、支原体（霉形体）、立克次（氏）体、衣原体、病毒

*按细胞结构来分（三大类）非细胞型（病毒），原核细胞型，真核细胞型（真菌）

4．微生物与其它生物之间的关系

*与人类的关系

①人类的生存就依赖于微生物的作用。

②与人类的生活密切相关。

酒、酱油、醋等

③人类的疾病。

*与动物的关系

①共生关系。

瘤胃微生物

②疾病。

猪流感、禽流感、猪链球菌病等

（2）微生物学（Microbiology）

概念：

是研究微生物形态结构、生理、遗传变异、生态分布、分类以及与人类、动植物相互关系的科学。

广义上包括免疫学、寄生虫学。

二、微生物学发展简史

（一）形态学时期（初创时期）

（二）生理学与免疫学时期（奠基时期）

（三）近代及现代微生物学时期

（成熟、发展和多元分化时期）

三、兽医微生物学的作用与贡献

兽医微生物学是在微生物学一般理论基础上研究微生物与动物疾病的关系，并利用微生物学与免疫学的知识和技能来诊断、防治动物的疾病和人畜共患传染病，保障人类的食品安全与卫生、保障畜牧业生产，保障动物的健康及生态环境免于破坏。

思考题

1．微生物的概念、种类。

2．微生物学的发展简史。

3．兽医微生物学在动物医学专业中

的作用和地位。

第一章细菌的形态与构造

第一节细菌的形态

第二节细菌的基本结构

第三节细菌的特殊结构

第四节细菌形态和结构的观察方法

KEYWORDS

mesosomeplasmidcytoplasmendospore（spore）

Capsuleflagellumpilus（pili）lipopolysaccharide（endotoxin）

bacterium/bacteriabacillus/bacillicoccus/coccistaphylococcus（葡萄球菌）streptococcus（链球菌）

一、细菌的大小（SizeofBacteria）

1.单位----μm（micrometer）

2.各种细菌的大小球菌:

直径0.5-2.0μm，一般1.0μm

杆菌:

长2-3μm，宽0.5-1.0μm

螺旋状菌：

长2-20μm，宽0.2-0.4μm

3．同种细菌的大小存在一定差异

细菌的大小，以生长在适宜的温度和培养基中的幼龄培养物为标准。

二、细菌的外形和排列（ShapeofBacteria）

*外形：

球状、杆状和螺旋状。

*据其外形和排列可分为：

球菌、杆菌和螺旋状菌。

1．球菌（coccus）多呈正球形，少数呈肾形或豆状。

球菌分型1）单球菌（Monococcus）：

一个平面分裂，新个体分散而单独存在。

如尿素微球菌（Micrococcusureae）。

2）双球菌（Diplococcus）：

一个平面分裂，多成对存在。

如肺炎球菌。

3）四联球菌（Tetracoccus）：

沿两个相垂直的平面进行，分裂后每四个细胞特征性地连在一起，呈田字形。

4）八叠球菌（Sarcina）：

细胞按三个互相垂直的平面进行分裂后，每八个球菌特征性地连在一起成立方体形。

如藤黄八叠球菌（Sarcinaureae）

5）链球菌（Streptococcus）：

一个平面连续分裂，成链状。

如马链球菌马亚种

6）葡萄球菌（Staphylococcus）：

多个平面分裂，似一串葡萄。

2.杆菌（bacteriumorbacillus）

1）长：

呈丝状（猪丹毒杆/丝菌）短：

卵圆形（球杆菌）

2）一端膨大，呈棒状（棒状杆菌）

3）形成侧支或分支（分支杆菌）

4）菌体两端：

多为钝圆（巴氏杆菌），少数为平截（炭疽杆菌），极少数呈梭状（破伤风梭菌）

排列：

1）单杆菌：

单个存在（大肠杆菌）2）双杆菌（Diplobacilli）：

乳酸杆菌

3）链杆菌（Streptobacilli）：

炭疽杆菌

3．螺旋状菌（spiralformbacteria）菌体弯曲或扭转

1）弧菌（vibrio）：

只有一个弯曲，呈逗点状。

如：

霍乱弧菌

2）螺菌（spirillum）：

两个以上弯曲，呈螺旋状。

如：

鼠咬热螺菌

4．衰老型和多形性（involutionform&pleomorphism）

衰老型：

在老龄培养物中，会出现和正常形状不一样的个体。

多形性：

在适宜的正常环境中生长，其形状不一致。

三、细菌的群体形态

菌落（colony）：

某个细菌在适合生长的固体培养基表面或内部，在适宜的条件下，经过一定时间培养（18-24h），生长繁殖出巨大数量的菌体，形成一个肉眼可见的、有一定形态的独立群体，称为菌落，又称克隆（clone）。

菌苔（lawn）：

若长出的菌落，联成一片则称菌苔。

第2节细菌的基本结构

（一）细胞壁cellwall

（二）细胞膜cellmembrane（三）间体mesosome（四）细胞浆cytoplasm

（五）核体nuclearbody/nucleoid

（一）细胞壁（cellwall）细菌最外层的坚韧且具有高度弹性的膜结构。

组成成份：

肽聚糖、磷壁酸、脂多糖、磷脂、蛋白质和脂蛋白。

主要功能：

保持一定的形态和保护细菌，同时与革兰染色特性、抗菌药物

的敏感性、细菌的抗原性有关。

*用革兰染色法可将细菌分为两大类，即革兰阳性菌和革兰阴性菌。

共有组分：

肽聚糖

革兰阳性菌：

聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥，三维立体结构，坚固15～50层

革兰阴性菌：

聚糖骨架、四肽侧链，二维平面结构，疏松，1～2层

青霉素的杀菌机理：

青霉素通过竞争转肽酶的作用抑制五肽桥与四肽侧链之间的联结，使革兰阳性菌不能完成肽聚糖的合成。

溶菌酶的作用机理：

溶菌酶通过裂解肽聚糖中的β-1,4糖苷键使细菌细胞壁的肽聚糖崩解。

特殊组分革兰阳性菌：

磷壁酸壁磷壁酸膜磷壁酸

特殊蛋白：

A蛋白、M蛋白

革兰阴性菌：

外膜（outermembrane）脂蛋白脂质双层脂多糖LPS

脂多糖（LPS）为革兰阴性细菌所特有，位于外膜表面，由类脂A，核心多糖和侧链多糖组成。

类脂A：

内毒素的主要成分，无种属特异性。

核心多糖：

位于类脂A的外层，具有属特异性。

侧链多糖：

在LPS的最外侧，为菌体（O）抗原，具有种、型特异性。

若缺失，细菌变为粗糙型（SR）

G+与G-细胞壁的比较

细胞壁G+菌G-菌

强度较坚韧较疏松

厚度20-8010-15

肽聚糖层数高达50层1-2层

肽聚糖含量占细菌干重50-80%占细菌干重5-20%

糖类含量45%15-20%

脂类含量1-4%11-22%

磷壁酸+-

外膜-+

细菌L型（bacterialLform）

概念：

细胞壁缺损或丢失的细菌变异类型，包括原生质体（G＋）＆原生质球（G-）。

但

去除或缺损细胞壁并不损害细菌的生命。

原生质体：

仅由细胞膜包住细胞浆的菌体。

原生质球：

仅去除细胞内的肽聚糖，形成仍有外膜层包裹的菌体。

形成条件：

溶菌酶、青霉素等

1935年由ListerInstituteofPreventiveMedicine发现

生物学特性：

多形性G-高渗培养生长缓慢荷包蛋样菌落可回复

（二）细胞膜（cellmembrane）或称胞浆膜（cytoplasmicmembrane）

紧贴于细胞壁下的柔软、致密具有半透膜性质的生物膜。

组成成份：

蛋白质和脂类及少量多糖

主要功能：

物质转运、交换

（三）间体（Mesosome）中介体

细胞膜凹入细胞浆内形成囊状结构。

功能：

相当于线粒体的作用

与细菌分裂及核质的复制密切相关

和细胞壁的合成有关

在芽胞的形成中起重要的作用

（四）细胞浆（Cytoplasm）

功能：

细菌进行营养物质代谢以及合成核酸和蛋白质的场所。

组成：

1.核糖体（核蛋白体）约由2/3RNA和1/3蛋白质所组成。

2.异染颗粒嗜碱，着色深。

主要成分：

RNA和无机多聚偏磷酸盐。

功能：

与新陈代谢活动有关。

3.质粒（plasmid）：

细菌染色体外的遗传物质，存在于胞浆中。

为一小段闭合环状双股DNA，带有遗传信息，控制细菌的某些遗传性状。

附加体（episome）：

质粒插入到染色体中成为细菌染色体一部分。

4.核体或拟核（nucleoid）

经特殊染色后，在光学显微镜下观察，一般有两种排列方式，一类是核体相当密实地处于菌体的中心或边缘区，形成球状、卵状、哑铃状或带状物；另一类是较松散地排列，核体呈网状、海绵状或呈较小的颗粒散布在整个胞浆内。

第三节细菌的特殊结构

（一）荚膜（capsule）有些细菌在细胞壁的外面产生一种粘液样的物质包围整个菌体，用理化方法除去后并不影响菌体的生长代谢。

荚膜≥0.2μm，微荚膜＜0.2μm

粘液层（多糖）

形成：

是种的特征；营养丰富

化学组成：

多糖（多数）/多肽

染色：

不易着色

由菌落判断其一般形成规律：

光滑型（S）或粘液型（M）菌落→有荚膜

粗糙型（R）菌落→（丢失荚膜）

功能：

抗吞噬

具有抗原性（K抗原）

抗有害物质的损伤

抗干燥

营养物质的储存及废物排出场所

（二）S层（S-layer）S--surface，是某些细菌的一种特殊的表层结构，它完整地包裹菌体，由单一的蛋白质亚单位组成，规则排列，呈类晶格结构。

是一种最简单的生物膜。

功能：

作为分子筛/离子通道/类似荚膜的屏障作用。

（三）鞭毛（flagellum）在菌体表面附有细长并呈波状弯曲的丝状物。

化学组成：

鞭毛蛋白H抗原

结构：

从细胞膜长出，游离于胞外。

<基体

<鞭毛钩

<鞭毛丝

L-P环（G+无）

S-M环

按生长情况可分为：

单毛菌（monotrichate）双毛菌（amphitrichate）

丛毛菌（lopotrichate）周毛菌（Peritrichate）

功能：

①运动器官

②有些细菌的鞭毛与致病性有关

（四）菌毛（柔毛/纤毛）（pilus）许多G-菌和少数G+菌菌体表面存在着一种比鞭毛数量更多、更细、更短且直硬的毛发状细丝。

种类及功能：

<普通菌毛：

多，短而细；粘附，致病

<性菌毛（F菌毛）：

由F质粒编码；少，粗、长、中空。

遗传物质传递

普通菌毛：

细菌的粘附结构，与宿主细胞表面特异性受体结合，与致病性密切相关。

性菌毛：

接合，毒力、耐药性等性状的遗传物质传递。

（五）芽胞（spore）某些细菌（G+菌）在一定条件下，能在菌体内形成的一个圆形或卵圆形小体。

1个细菌→1个芽胞→1个细菌

细菌—繁殖体/营养体

芽胞—芽胞体/休眠体

不是细菌的繁殖方式；只在动物体外才能形成

。

成熟的芽胞结构：

1.芽胞壁（Sporecoats）2.外膜3.皮质4.胚胞壁（Germcellwall）5.内膜6.芯髓（核体/细胞浆）

芽胞的大小、形状、位置等随菌种而异，有重要的鉴别意义。

类型：

中央/偏端/末端/游离芽胞

。

芽胞的抵抗力比其繁殖体有坚强得多的抵抗力

特别能耐高温、干燥、辐射、化学消毒剂和渗透压的作用。

100℃数小时

消毒灭菌是否彻底的标准

最可靠方法为高压蒸气灭菌/（干热灭菌）

。

芽胞的致病性不直接引起疾病，发芽形成繁殖体后致病

。

鉴别意义根据芽胞大小、形状、位置等

。

芽胞着色力

普通的染色方法不能使芽胞着色，因本身折光性强，在光学显微镜下，呈现为无色的空洞状。

应用特别强化的染色方法，可使芽胞着色，一经着色却又不易脱色。

第四节细菌形态和结构的观察方法

。

显微镜放大法

普通光学显微镜（lightmicroscope）

电子显微镜（electronmicroscope）

暗视野显微镜（darkfieldmicroscope）

相差显微镜（phasecontrastmicroscope）

荧光显微镜（fluorescencemicroscope）

同焦点显微镜（confocalmicroscope）

普通光学显微镜（lightmicroscope）

分辨率为0.25μm。

一般细菌都大于0.25μm，故可用光学显微镜观察。

电子显微镜（electronmicroscope）

分辨率为1nm。

不仅能看清细菌的外形，内部超微结构可一览无余。

。

染色法

最常用最重要的染色法——革兰染色法（Gramstain）

革兰染色与细胞壁结构的关系：

G+菌细胞壁所含脂类少，肽聚糖多，经95%酒精脱色时其细胞壁孔隙缩小到不易让结晶紫与碘形成的复合物洗出细胞壁外，而被染为紫色。

G-菌细胞壁，其脂类含量较多，而肽聚糖较少，以95%酒精脱色时，脂类被溶解，使得细胞壁孔隙变大；肽聚糖因95%酒精处理而使之孔隙缩小，但肽聚糖含量较少，细胞壁孔隙缩小有限，故能让结晶紫与碘形成的复合物被酒精洗脱，而后来为红色的复染剂着色成为红色。

小结

微生物是一大类肉眼看不到的生物。

细菌个体微小，根据其外形可分为球菌、杆菌和螺旋状菌。

细菌结构有基本结构和特殊结构。

革兰染色原理与细菌细胞壁结构关系密切。

细菌的特殊结构包括荚膜、S层、鞭毛、菌毛和芽胞等，各有一定的结构及特殊的生理功能，与细菌的致病性及免疫原性有关。

荚膜、芽胞的形成

荚膜在体内形成，体外丢失。

芽胞在体外形成，体内丢失

思考题教材P201,3,5,7-11,14

补充：

1．试述细菌大小的表示方法。

2．试述细菌的外形及排列方式。

第二章细菌的生长繁殖和生态

（BacterialPhysiologyandecology）

第一节细菌细胞的代谢过程

第二节细菌的生长繁殖

第三节细菌的人工培养

第四节细菌的生化反应

第五节细菌群落生长的调控（self-study）

第六节细菌的生态

KEYWORDS

Metabolismfermentationbinaryfission

aerobe（需氧菌）anaerobe（厌氧菌）

colonyformingunits（CFU）

菌落形成单位

growthcurve

lagphase

logphase

stationaryphase

declinephase

第一节细菌细胞的代谢过程

一、细菌的化学组成

（一）水分

（二）矿物质

（三）有机物1．蛋白质和含氮化合物

2．核酸：

DNA和RNA

3．糖类：

主要以多糖的形式存在，并与脂类、蛋白质等形成复合物。

4．脂类：

主要存在于细胞壁，一般菌体的含量不多，但有的细菌则含量较多。

如在结核杆菌中的含量可高达24%。

二、细菌的营养与代谢

（一）细菌细胞内外物质交换的方式

单纯扩散促进扩散

主动输送基团转位

细菌细胞内外物质交换方式比较表

交换方式单纯扩散促进扩散主动输送基团转位

物质运输高浓度高浓度低浓度低浓度

方向↓↓↓↓

低浓度低浓度高浓度高浓度

能量不消耗不消耗消耗消耗

蛋白载体不需要需要需要需要

交换后的基质被

基质变化无无无磷酸化

特异性无有有有

（二）营养类型（补充）

1．根据碳素营养的区分：

自养菌（autotroph）：

只能从无机物取得碳源

异养菌（heterotroph）：

只能从有机物中取得碳源

2．根据能源的区分

光能营养菌：

能将光能转变为化学能的细菌。

化能营养菌：

从无机和有机化合物中取得能量的细菌。

无机化能营养菌

有机化能营养菌

3.四种营养类型

光能自养菌：

以光能作为能源，分解无机物进行生物合成的细菌。

如红硫菌科的一些细菌。

化能自养菌：

利用某些无机化合物（如NH3、H2S、氧化亚铁等）取得能量，以CO2作为碳源，合成所需要的有机物。

如硝化细菌科的细菌。

光能异养菌：

光能营养菌中能同化有机碳者，均属于光能异养菌。

化能异养菌：

化能营养菌中，要求有机物作为碳源和能源者，均属于化能异养菌。

此种营养的类型是生物界中最常见的一种。

（三）细菌的营养需要（补充）

水分

碳源（含碳化合物）：

供能

氮源：

合成菌体的成分

无机盐类：

P，S（酶，辅酶的必需基团；调节渗透压）。

生长因子：

VitB族化合物

三、细菌的代谢（metabolism）（补充）

（一）能量代谢

呼吸（respiration）（广义）：

细菌对无机物或有机物进行氧化，产生能量，供应本身生命活动的使用，为此而进行的一系列氧化还原反应。

▲需氧呼吸（呼吸）：

受氢体是分子氧。

▲发酵（fermentation）：

受氢体是氧以外的无机物或有机物。

注意医学上的划分：

呼吸：

以无机物为受氢体，包括①需氧呼吸（分子氧）；②厌氧呼吸（氧以外的其它无机物）

发酵：

以有机物为受氢体

（二）物质代谢

1．合成性代谢产物

①热原质：

注入人体或动物体能引起发热反应，耐高压灭菌。

②毒素：

外毒素（蛋白质）内毒素（脂多糖）

③抗生素：

由某些微生物在代谢过程中产生的一类抗菌物质，能抑制或杀死某些病原微生物和肿瘤细胞。

④细菌素（蛋白质）：

仅对与产生菌有近缘关系的细菌有杀伤作用。

⑤维生素：

在肠道内能合成VitB族和VitK。

⑥色素

水溶性：

能弥散。

脂溶性：

只存在于菌体，不扩散。

⑦侵袭性酶类

2.分解性代谢产物

依此设计特定的生化反应，对细菌进行鉴定。

第二节细菌的生长繁殖

一、细菌个体的生长繁殖

细菌繁殖的方式：

二等分分裂法（binaryfission）

代时（generationtime）：

多数为20~30min

二、细菌群体的生长繁殖

细菌的生长曲线（growthcurve）

生长曲线的制作

接种--适温培养--定时取样测定生长量

--绘制生长曲线

细菌的生长曲线（growthcurve）

将细菌接种于适宜液体培养基中置温箱内培养，间隔不同时间取样，测定每ml培养基中的活菌数，以培养时间为横坐标，培养物中的活菌数的对数为纵坐标，可描绘出生长曲线。

生长曲线（4期）1.迟缓期（lagphase）2.对数期（logphase）：

致病性最强

3.稳定期（stationaryphase）毒素的产生4.衰退期/衰亡期（declinephase）

★观察细菌的形态和染色反应等，均应以对数期至稳定期中期的细菌为标准。

第三节细菌的人工培养

细菌的人工培养技术是微生物学研究和实践的十分重要的手段。

人工培养细菌，除需要提供充足的营养物质外，尚需要有合适的酸碱度、适宜的温度及必要的气体环境。

一、细菌生长繁殖的条件

1．营养条件：

水、碳源、氮源、无机盐、生长因子等

2．温度：

低温型（嗜冷菌）、中温型（嗜温菌）和高温型（嗜热菌）

3．pH：

病原菌，7.2-7.6；霉菌，3.0-6.0。

4．渗透压

5．气体：

O2，CO2

根据细菌对氧的要求，将其分为四种类型：

专性需氧菌（obligateaerobe）：

必须在有游离氧的条件下才能生长，但在高浓度分子氧（＞20%）环境中也不能生长。

微需氧菌（microaerophilicaerobe）：

只要求2～10%较低分子氧浓度。

由此可见，分子氧不仅对厌氧菌有毒，在高浓度下，对需氧菌也有毒。

专性厌氧菌（obligateanaerobe）：

必须在无游离氧或其浓度极低的条件下才能生长。

兼性厌氧菌（facultativeanaerobe）：

既可行需氧呼吸，又可行厌氧呼吸，因此在有氧与无氧环境中都能生长。

通常是在有氧条件下比无氧时生长更好。

另外：

有些细菌在生长上要求一定浓度的CO2，例如布氏杆菌在初次分离时，要有5～10%的CO2。

专性厌氧菌不能在有氧环境中生活的可能原因，主要是缺乏分解有毒氧基团的酶。

超氧阴离子（O2-）/H2O2/羟自由基（OH.）

★超氧化物歧化酶（SOD）O2-+2H+SODH2O2+O2

★过氧化氢酶（触酶）2H2O2过氧化氢酶2H2O+O2

★过氧化物酶H2O2+AH2过氧化物酶2H2O+A

培养基

培养基：

人配制的基质，含有细菌生长繁殖必须的营养物质。

按状态的差异，可分为三类：

液体培养基（liquidmedium）

固体培养基（solidmedium）1-2%琼脂

半固体培养基（semi-solidmedium）0.5%琼脂

细菌在培养基中的生长情况

液体培养基：

表面生长均匀混浊生长絮状生长沉淀生长

固体培养基：

菌落，菌苔

半固体培养基：

培养基的用途

液体培养基：

增菌

固体培养基：

纯化，增菌，保种

半固体培养基：

动力检测，保种

2.按功能的差异，可分为三类：

鉴别培养基（differentialmedium）：

在培养基中加入特定作用底物及指示剂，即可凭肉眼根据颜色识别。

选择培养基（selectivemedium）：

在培养基中加入某种化学物质，对不同细菌分别产生抑制或促进作用，从而可从混杂多种细菌的样本中分离出所需细菌。

如麦康凯培养基。

厌氧培养基

三、细菌的培养性状

菌落

Colonyformingunits（CFU）

CFU－－菌落形成单位如E.coli1.6X1010CFU/ml

第四节细菌的生化反应

一、细菌学中常用的几种酸碱指示剂

指示剂

PH敏感范围

颜色变化

酚红（P.R）

6.8-8.4

黄红

溴麝香草酚兰（B.T.B）

6.0-7.4

黄兰

甲基红（M.R）

4.4-6.4

红黄

溴酚兰（B.P.B）

3.0-4.6

黄兰

中性红（N.R）

6.8-8.0

红黄

二、几种常用的细菌生化试验

①糖发酵试验

Eg：

E.coli能发酵乳糖和葡萄糖，而沙门氏菌、伤寒杆菌只能发酵葡萄糖。

糖类甲酸甲酸解氢酶（E.coli）CO2和H2O（产酸产气）

⊕:

产酸产气+:

产酸不产气

-：

不产酸不产气

②甲基红试验（M.R.）GE.coli丙酮酸（pH≤4.5）（+）（红色）G产气杆菌2丙酮酸1乙酰甲基甲醇（pH＞5.4（-）（桔黄色）

③VP试验：

（Voges和Proskauer）G产气杆菌丙酮酸乙酰甲基甲醇+O2二乙酰+胍基化合物红色化合物VP（+）E.coli不生成乙酰甲基甲醇，故Vp（-）。

④枸橼酸盐利用试验（citrateutilizationtest）

产气杆菌分解枸橼酸盐（唯一碳源）生成碳酸盐，并分解培养基中的铵盐生成NH3，使培养基由酸性变为碱性，使培养基中的B.T.B.由淡绿色转为深蓝色，称为“+”。

⑤吲哚试验（Indoletest）

有些细菌（E.coli）能分解色氨酸生成吲哚，再与二甲基氨基苯甲醛结合，生成玫瑰吲哚（红色），“+”。

IMViC试验－－鉴定肠道杆菌

Indoletest

MRtest

VPtest（Vi）

ci