細(xì)菌性狀生長(zhǎng)繁殖和抵抗力專家講座

醫(yī)學(xué)微生物學(xué)

（一、細(xì)菌基本性狀、生長(zhǎng)繁殖與抵抗力）嚴(yán)杰，教授／醫(yī)學(xué)博士DepartmentofMedicalMicrobiologyandParasitologyZhejiangUniversitySchoolofMedicineHangzhou,P.R.China細(xì)菌性狀生長(zhǎng)繁殖和抵抗力第1頁(yè)細(xì)菌是原核細(xì)胞型微生物。

以微米（micrometer，μm

）為度量單位。細(xì)菌大小與形態(tài)基本形態(tài)：

球菌（cocci/coccus）

—單個(gè)無(wú)規(guī)則排列球菌—雙球菌、鏈球菌

—四聯(lián)、八疊球菌—葡萄球菌

桿菌（bacilli/bacillus）—單個(gè)無(wú)規(guī)則排列桿菌—球桿菌、鏈桿菌

螺形菌（spiralbacteria）—弧菌、螺菌（螺桿菌）細(xì)菌性狀生長(zhǎng)繁殖和抵抗力第2頁(yè)原核細(xì)胞微生物分類與結(jié)構(gòu)差異廣義醫(yī)學(xué)細(xì)菌學(xué)包含：—細(xì)菌（bacteria）

—支原體（mycoplasma）

—衣原體（chlamydia）

—立克次體（richettia）

—螺旋體（spirochete）

—放線菌（actinomycete）

螺旋體、放線菌基本結(jié)構(gòu)與細(xì)菌十分相同，支原體、衣原體、立克次體基本結(jié)構(gòu)與細(xì)菌有一定差異。細(xì)菌性狀生長(zhǎng)繁殖和抵抗力第3頁(yè)細(xì)菌結(jié)構(gòu)及分類基本結(jié)構(gòu)：細(xì)胞壁(cellwall)、細(xì)胞膜(cytomembrane)、細(xì)胞質(zhì)(cytoplasm)、核質(zhì)(caryoplasm)。特殊結(jié)構(gòu)：鞭毛(flagellum)、菌毛(pilus)、莢膜(capsule)、芽胞(spore)。細(xì)菌性狀生長(zhǎng)繁殖和抵抗力第4頁(yè)依據(jù)細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)不一樣，采取革蘭(Gram)染色法可將細(xì)菌分為染成藍(lán)色革蘭陽(yáng)性菌(Gram-positivebacteria,G+)或紅色革蘭陰性菌(Gram-negativebacteria,Gˉ)兩類。細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)、差異及分類細(xì)菌性狀生長(zhǎng)繁殖和抵抗力第5頁(yè)革蘭陽(yáng)性菌細(xì)胞壁基本結(jié)構(gòu)革蘭陽(yáng)性菌：肽聚糖(peptidoglycan)磷壁酸(teichoicacid)：主要表面抗原及黏附。細(xì)菌性狀生長(zhǎng)繁殖和抵抗力第6頁(yè)革蘭陰性菌：肽聚糖(peptidoglycan)外膜(outermembrane)革蘭陰性菌細(xì)胞壁基本結(jié)構(gòu)細(xì)菌性狀生長(zhǎng)繁殖和抵抗力第7頁(yè)肽聚糖基本結(jié)構(gòu)革蘭陽(yáng)性菌肽聚糖：聚糖骨架（backbone）、4肽側(cè)鏈（sidechain）、5肽交聯(lián)橋（peptidecross-bridge）。革蘭陰性菌肽聚糖：聚糖骨架、4肽側(cè)鏈，無(wú)交聯(lián)橋。G+菌Gˉ菌細(xì)菌性狀生長(zhǎng)繁殖和抵抗力第8頁(yè)脂質(zhì)雙層：化學(xué)組成和結(jié)果與內(nèi)膜(innermembrane)即細(xì)胞膜無(wú)本質(zhì)區(qū)分。外膜蛋白(outermambraneprotein,OMP)：有各種功效及抗原性，如孔蛋白(porin)參加小分子物質(zhì)交換、黏附素(adhesin)、噬菌體(phage)和性菌毛(sexpilus)受體、與肽聚糖或脂質(zhì)結(jié)合穩(wěn)定膜結(jié)構(gòu)脂蛋白(lipoprotein)等。脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)：從內(nèi)向外依次為脂質(zhì)A、關(guān)鍵多糖和特異性多糖組成。是內(nèi)毒素(endotoxin)，對(duì)哺乳細(xì)胞有廣泛毒性，也是Gˉ主要表面抗原。

脂寡糖(lipooligosaccharide,LOS)：脂質(zhì)A與

短鏈分枝聚糖復(fù)合物，與細(xì)胞膜糖脂相同(免疫逃避)，有一定毒性。革蘭陰性菌外膜基本結(jié)構(gòu)細(xì)菌性狀生長(zhǎng)繁殖和抵抗力第9頁(yè)脂質(zhì)A(lipidA)：糖磷脂。含磷酸基團(tuán)氨基葡糖雙糖上與脂肪酸連接，經(jīng)過2-酮基-3-脫氧辛酸(KDO)與關(guān)鍵多糖相連。常見脂肪酸：12碳羥基月桂酸／烯酸、14碳羥基豆蔻酸／烯酸和16碳棕櫚酸等，決定LPS細(xì)胞毒性。LPS結(jié)構(gòu)與功效關(guān)鍵多糖：已糖、庚糖、磷酸乙醇胺聚合物，分別與脂質(zhì)A和特異性多糖連接。特異性多糖：由3-6個(gè)單糖重復(fù)單位組成，是Gˉ主要菌體抗原

(O抗原)。細(xì)菌性狀生長(zhǎng)繁殖和抵抗力第10頁(yè)細(xì)胞壁功效：①?zèng)Q定細(xì)菌形態(tài)；②保護(hù)細(xì)菌（滲透壓）；③參加物質(zhì)交換；④表面抗原；⑤細(xì)菌毒力相關(guān)。β-內(nèi)酰胺類抗生素（青霉素和頭孢菌素類）能與菌體表面青霉素結(jié)合蛋白（penicilin-bindingprotein,PBP）結(jié)合，PBP是肽聚糖合成相關(guān)內(nèi)肽酶或轉(zhuǎn)肽酶，故這類抗生素抗菌機(jī)制為抑制細(xì)菌肽聚糖合成。溶菌酶：水解N-乙酰胞壁酸與N-乙酰葡糖胺之間糖苷鍵細(xì)胞壁功效細(xì)胞壁革蘭陽(yáng)性菌革蘭陰性菌強(qiáng)度較堅(jiān)韌較疏松肽聚糖層數(shù)15-50層1-2層厚度20-80nm10-15nm磷壁酸有無(wú)外膜無(wú)有細(xì)菌性狀生長(zhǎng)繁殖和抵抗力第11頁(yè)細(xì)菌L型定義：細(xì)胞壁肽聚糖受理化、生物原因直接破壞或合成被抑制形成細(xì)胞壁缺點(diǎn)型細(xì)菌。細(xì)菌L型特點(diǎn)：多形性（球形常見）、高滲培養(yǎng)、表面抗原丟失（免疫學(xué)診療技術(shù)及β-內(nèi)酰胺類抗生素?zé)o效）、毒力下降但可引發(fā)慢性感染。細(xì)胞壁缺點(diǎn)細(xì)菌性狀生長(zhǎng)繁殖和抵抗力第12頁(yè)細(xì)胞膜：與真核細(xì)胞膜相同，不含膽固醇。細(xì)胞質(zhì)：有核糖體，無(wú)其它細(xì)胞器。

—質(zhì)粒（plasmid）：細(xì)菌染色體外雙鏈環(huán)狀DNA。

—核糖體（ribosome）：50+30=70S，真核80S。

—中介體（mesosome）：擬線粒體，產(chǎn)生能量。核質(zhì)：絕大多數(shù)細(xì)菌為環(huán)狀染色體DNA。細(xì)胞膜中介體細(xì)菌性狀生長(zhǎng)繁殖和抵抗力第13頁(yè)細(xì)菌特殊結(jié)構(gòu)：莢膜、鞭毛、菌毛、芽胞。莢膜(capsule)：細(xì)胞壁外黏液狀物質(zhì)，多糖，少數(shù)多肽。主要功效：抗吞噬、黏附、保護(hù)作用。細(xì)菌特殊結(jié)構(gòu)與功效細(xì)菌性狀生長(zhǎng)繁殖和抵抗力第14頁(yè)鞭毛(flagellum)：菌體表面細(xì)長(zhǎng)、彎曲長(zhǎng)絲狀物?；瘜W(xué)組成：鞭毛蛋白，有抗原性（H抗原）。功效：運(yùn)動(dòng)器官，在侵襲、趨化定植中發(fā)揮作用。細(xì)菌特殊結(jié)構(gòu)與功效細(xì)菌性狀生長(zhǎng)繁殖和抵抗力第15頁(yè)菌毛(pilus/pili)：菌體表面纖細(xì)短絲狀物。

—普通菌毛（ordinarypilus）：多而較細(xì)。

—性菌毛（sexpilus）：少而略粗?；瘜W(xué)組成：菌毛蛋白，有抗原性。功效：普通菌毛：黏附；性菌毛：以接合方式轉(zhuǎn)移遺傳物質(zhì)。細(xì)菌特殊結(jié)構(gòu)與功效細(xì)菌性狀生長(zhǎng)繁殖和抵抗力第16頁(yè)芽胞(spore)：細(xì)菌在不利環(huán)境中胞漿濃縮后在菌體內(nèi)形成圓形或卵圓形小體。其形狀、大小、位置可用于判別一些產(chǎn)芽胞菌，如破傷風(fēng)梭菌。功效：細(xì)菌休眠形式，無(wú)繁殖能力，抵抗力顯著增強(qiáng)。芽胞發(fā)芽后形成繁殖體：1個(gè)芽胞／1個(gè)繁殖體。細(xì)菌特殊結(jié)構(gòu)與功效細(xì)菌性狀生長(zhǎng)繁殖和抵抗力第17頁(yè)細(xì)菌基因組：細(xì)菌染色體以及染色體外（質(zhì)粒和噬菌體）全部遺傳物質(zhì)全部基因。細(xì)菌基因組主要特點(diǎn)：

—染色體通常是一個(gè)環(huán)狀雙鏈DNA，較小，無(wú)內(nèi)含子。

—控制特定性狀基因成簇排列形成基因島

(geneisland)。

—含有操縱子(operon)

結(jié)構(gòu)使多基因形成一個(gè)轉(zhuǎn)錄單元。

—一個(gè)基因可有多個(gè)開放閱讀框架

(openreadingframe)

。

—非編碼序列顯著少于真核細(xì)胞

。

—主要在轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)控基因表示(mRNA)

。細(xì)菌基因組特點(diǎn)細(xì)菌性狀生長(zhǎng)繁殖和抵抗力第18頁(yè)細(xì)菌營(yíng)養(yǎng)類型：

—自養(yǎng)菌(autotroph)：無(wú)機(jī)物為原料合成菌體成份

。

—異養(yǎng)菌(heterotroph)：有機(jī)物為原料合成菌體成份

(寄生菌)。

細(xì)菌營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)：水、碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽(滲透壓、酶活需要等)和生長(zhǎng)因子(血紅素)

等。生長(zhǎng)繁殖條件：

—營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、pH(7.4)、溫度(37°C

)

、氣體

(O2、CO2)

。依據(jù)代謝時(shí)是否需要氧分子分四類：

—專性需氧菌(obligateaerobe)：氧分子為受氫體

。

—微需氧菌(microaerophilicbacterium)：需5%氧氣。

—兼性厭氧菌(facultativeanaerobe)：有沒有氧氣均可。

—專性厭氧菌(obligateanaerobe)：其它為受氫體，發(fā)酵，氧損傷。細(xì)菌生長(zhǎng)與繁殖細(xì)菌性狀生長(zhǎng)繁殖和抵抗力第19頁(yè)個(gè)體生長(zhǎng)繁殖方式：二分裂法

(binaryfission)無(wú)性繁殖。代時(shí)(generationtime)：多為20～30min。群體生長(zhǎng)繁殖方式：分遲緩、對(duì)數(shù)(經(jīng)典生物學(xué)形狀)、穩(wěn)定(產(chǎn)生芽胞及外毒素

)、衰亡期，形成一條生長(zhǎng)曲線。細(xì)菌生長(zhǎng)與繁殖abcd細(xì)菌性狀生長(zhǎng)繁殖和抵抗力第20頁(yè)合成代謝產(chǎn)物(致病物質(zhì))：

—熱原質(zhì)(

pyrogen)：注入機(jī)體引發(fā)發(fā)燒反應(yīng)(LPS、細(xì)胞壁糖肽或糖脂、一些細(xì)菌蛋白)。

—毒素(toxin)：內(nèi)毒素(LPS)和外毒素(exotoxin)。

—侵襲性酶(invasiveenzyme)：卵磷脂酶、透明質(zhì)酸酶等。

—其它：色素(判別)、抗生素、細(xì)菌素(抗菌蛋白)、維生素

。分解代謝產(chǎn)物(判定與診療)：

—糖類分解產(chǎn)物：如糖發(fā)酵試驗(yàn)：產(chǎn)酸或產(chǎn)酸產(chǎn)氣。

—蛋白或氨基酸分解產(chǎn)物：如靛基質(zhì)試驗(yàn)：分解色氨酸產(chǎn)生吲哚。

細(xì)菌合成代謝與分解代謝氣泡細(xì)菌性狀生長(zhǎng)繁殖和抵抗力第21頁(yè)細(xì)菌抵抗力：耐冷不耐熱，芽胞

抵抗力極強(qiáng)。細(xì)菌耐藥性：固有耐藥性和取得耐藥性。主要耐藥機(jī)制：

—產(chǎn)生藥品鈍化酶

(modifiedenzyme)：β-內(nèi)酰胺酶(水解)和修飾。

—藥品作用靶位變異：藥品作用靶位序列突變(如PBP)或缺失等。

—膜通透性下降：抗生素進(jìn)入細(xì)菌通道表示或活性下降。

—主動(dòng)外排：耗能(ATP、質(zhì)子泵)，主要是I型分泌系統(tǒng)。細(xì)菌分類：生物學(xué)分類—界、門、綱、目、科、屬、種。