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1、医学微生物学基础知识介绍微生物基本概念一、微生物和医学微生物学的定义1.微生物 微生物是广泛存在于自然界的形体微小、数量繁多、肉眼看不见，需借助于光学显微镜或电子显微镜放大数百倍、上千倍甚至数万倍，才能观察到的最低等的微小生物。2.医学微生物学 医学微生物学为主要研究与人类医学有关的病原微生物的生物学性状、对人体的感染和致病机制、特异性诊断方法以及预防和治疗感染性疾病（简称感染病）的措施，以控制甚至于消灭人类感染病为宗旨的一门科学，目前还扩展研究对人类健康有益的微生物。二、三大类微生物及其特点1.非细胞型微生物 非细胞型微生物为形体最小，以纳米（nm）为测量单位，结构最为简单，仅含有一种核酸
2、RNA 或 DNA，或仅为传染性蛋白粒子，具有超级寄生性，仅在活的易感细胞中才能复制，且易变异的最低等生物体，包括病毒、朊粒等。2.原核细胞型微生物 原核细胞型微生物为单细胞微生物，大小以微米计，其细胞分化不完善，无完整细胞核及核膜、核仁，核质（或称拟核）由胞质内聚积的双链螺旋结构DNA 和 RNA 构成，胞质内有核糖体，但缺少内质网、线粒体等细胞器。此类微生物包括细菌、支原体、衣原体、立克次氏体、螺旋体和放线菌等 6 类。3.真核细胞型微生物 真核细胞型微生物（真菌）为多细胞或单细胞微生物，其细胞分化完善，有细胞核和各种细胞器，故易在体外生长繁殖。绪论要点口诀为：微小简单眼不见，自然界里很广
3、泛。非细胞，结构无,寄生活体病毒属。原核无膜无核仁,细衣支立属此类。真核完化是真菌。细菌的形态和结构细菌的形态一、细菌的测量单位微米二、细菌的形态分为球菌、杆菌和螺形菌三种形态。1.球菌 包括球形、肾形、豆状、矛头状等多种，直径 0.81.2 微米，呈双球状、链状、葡萄状等多种排列形式。2.杆菌种类繁多，长短粗细差异较大， 有杆状、球杆状、棒状及梭状等，并有链杆状、分枝状、栅栏状等多种排列形式。3.螺形菌 分为：弧菌，为弧状或逗点状，只有一个弯曲，如霍乱弧菌；螺菌，菌体由两个以上弯曲，长 36 微米，如鼠咬热螺菌；螺杆菌，呈螺旋状弯曲，长2.54.O 微米，如幽门螺杆菌 弯曲菌，呈 U 形、S
4、 形等，如空肠弯曲菌及大肠弯曲菌等。细菌的基本结构细菌的结构包括基本结构和特殊结构。细胞壁、细胞膜、细胞质和核质为基本结构，是细菌所共有的结构。一、细菌基本结构的构成1.细胞壁 细胞壁为包绕在细胞膜外的膜状结构，厚 l080 纳米，其组成较复杂，因不同细菌而异，主要成分为肽聚糖等，其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 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，分泌及呼吸功能，并与细菌的代谢及致病性密切相关；参与细菌结构（如肽聚糖、鞭毛和荚膜等）的生物合成；形成中介体（参与细菌分裂繁殖）等功能。3.细胞质 细胞质
5、位于菌体内部的原生质，内含核糖体、质粒、胞质颗粒等多种重要结构。4.核质 核质是由细胞质内的细菌本身的遗传物质 DNA 和 RNA 聚集而成，因为无核膜，不具备完整的核结构，故亦称为拟核。二、肽聚糖的结构肽聚糖或称作粘肽，为细胞壁的主要成分，由 N-乙酰葡萄糖胺与 N-乙酰胞壁酸借 -1，4 糖苷键连接为聚糖骨架，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，在革兰氏阳性（G +）菌与革兰氏阴性（G -）菌，肽聚糖的构成有所不同。三、革兰氏阳性菌和阴性菌的细胞壁结构和医学意义1.革兰氏阳性（G +）菌与革兰氏阴性（G -）菌细胞壁结构比较，参见表 3-1。表 3-1 革兰氏阳性（G +
6、）菌与革兰氏阴性（G -）菌细胞壁结构比较，参见表 3-1.细胞壁结构 革兰氏阳性菌 革兰氏阴性菌厚度强度肽聚糖组成交联方式交联率结构类型层数细胞壁干重比糖类含量脂类含量2080nm坚韧聚糖、侧链、交联桥侧链间以肽桥交联75%100%三维立体结构可达 50 层占 50%80%约占 45%约占 2%1015nm疏松聚糖、侧链侧链间以肽键交联25%以下二维网状结构仅 13 层占 5%20%约占 15%约占 20%磷壁酸外膜脂多糖（LPS）外膜蛋白（OMP）有无无无无有有有2.细菌细胞壁结构差异的医学意义 由于细胞壁结构的不同，导致它们的染色性不同，借此将其分为革兰氏阳性（G +）菌与革兰氏阴性（G
7、 -）菌两大类；它们的抗原性、致病性和免疫原性以及对抗生素的敏感性也存在着差异。有些抗菌药物通过作用于细胞壁，如青霉素类抗生素青霉素和头孢菌素能抑制 G+菌肽聚糖的五肽交联桥，多肽类抗生素万古霉素和杆菌肽可抑制四肽侧链的连结，磷霉素能抑制聚糖骨架的合成，溶菌酶可水解聚糖骨架的 -1，4 糖苷键，而发挥抗菌作用。G +菌与 G-菌在病原学诊断方法及防治原则方面也不尽相同。四、细菌胞质内与医学有关的重要结构与意义与医学有关的细胞质内的亚结构主要有核质、核糖体、质粒及胞质颗粒。1.核质 核质又称拟核，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
8、细菌的生物学性状和遗传特征。2.核糖体（或称核蛋白体） 每个细菌可含有万余个核糖体，它由 RNA（占 70%）和蛋白质（占 30%）构成，为细菌蛋白质合成的场所。链霉素和红霉素等抗生素可与核糖体结合，而起到抗菌作用。 3.质粒 质粒种类繁多，由闭合环状双链 DNA 构成，可自我复制，是核质以外的遗传物质，能携带多种遗传性状，并可通过结合、转化等方式在菌间传递质粒，而使细菌获得新的生物学性状。 主要的质粒有耐药性 R 质粒、编码性菌毛的 F 质粒、产生大肠菌素的 Col质粒及产生肠毒素的 ST 质粒和 LT 质粒等。由于质粒的结构简单，在分子生物学研究中被广泛地用作载体。4.胞质颗粒 胞质颗粒为
9、细菌贮存营养物质的多糖、脂类及多磷酸盐等。其中异染颗粒为白喉棒状杆菌、鼠疫耶尔森氏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。经亚甲蓝染色呈紫色，此着色特点用于鉴别诊断。 细菌的基本结构要点口诀为：壁膜质核四同基，粘肽为主细胞壁，阳厚阴薄有区别，阳裹抗原磷壁酸，阴裹三层脂外膜。壁层结构差异著，染色抗原药敏殊。阳壁主要肽聚糖,溶酶青霉能裂解，阴菌外膜无奈何细菌的特殊结构细菌的特殊结构包括荚膜、鞭毛、菌毛及芽孢（胞）。为某些细菌所缺乏，而为某些细菌所特有的结构。 一、荚膜及其与细菌致病性的关系荚膜菌在其细胞壁外有一层厚 0.2nm 粘稠结构称为荚膜，其化学成分在多数菌为多糖。
10、少数菌为多肽。荚膜具有粘附宿主细胞和抗吞噬等致病作用以及抗原性，并且是鉴别细菌的指征之一。二、鞭毛及其与医学的关系弧菌、螺菌、占半数的杆菌及少数球菌，由细胞膜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，且具有抗原性并与致病性有关，例如沙门氏菌的鞭毛抗原即 H 抗原，具有使菌体穿透肠粘液层侵及肠粘膜上皮细胞的功能。三、菌毛的定义、分类及其与医学的关系1.菌毛许多革兰氏阴性（G -）菌及少数革兰氏阳性（G +）菌在其菌体表面有细而短、多而直的蛋白性丝状体，称为菌毛。2.菌毛的分类 菌毛分
11、为普通菌毛和性菌毛两类：普通菌毛，数量多，每菌可达数百根，短而直，直径 38nm，长 0.22 微米 性菌毛亦称 F 菌毛，每菌仅有 110 根，粗而长、中空呈管状，它由 F 质粒表达。性菌毛菌称为 F +菌。3.菌毛与医学的关系 普通菌毛可促使细菌粘附于宿主细胞表面而致病。F +菌的菌体内质粒或染色体 DNA，通过中空的性菌毛与 F 菌表面相应的受体接合，可将遗传信息，如细菌毒力、耐药性及耐热性等，传递给 F 受体菌，使之获得新的遗传性状。此外，性菌毛也是某些噬菌体的受体，使噬菌体吸附于 F 菌，并使后者获取致病物质，如霍乱弧菌获取霍乱肠毒素。四、芽孢（胞）及其与医学的关系需氧芽孢（胞）杆菌
12、属或厌氧芽孢（胞）梭菌属的细菌繁殖体，当处于不利的外界环境中，在菌体内形成厚而坚韧芽孢（胞）壁及外壳的圆形或卵圆形小体，称为芽孢（胞）。它为细菌的休眠状态，其抵抗力远远大于繁殖体，是灭菌效果的指征。芽孢（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，均由芽孢（胞）菌引起。细菌形态与结构的检查法一、革兰氏染色法及其医学应用意义由丹麦细菌学家革兰氏（HCJ Gram）于 19 世纪末所发明的革兰氏染色法，能将细菌分为革兰氏阳性（G +）菌与革兰氏阴性（G 菌），至今仍被广泛应用于细菌的初步鉴别及指导选择抗生素治疗。二、革兰氏染色的步骤
13、及其结果判定革兰氏染色法的步骤：细菌玻片涂片经结晶紫初染碘液媒染95%乙醇脱色复红复染。凡未被 95%乙醇脱色，菌体被结晶紫和复红染成紫色者为 G+菌，而经乙醇脱色后，被复红染成红色者为 G 菌。 细菌的生理 细菌生长繁殖的条件一、细菌生长繁殖的基本条件与方式1.细菌生长繁殖的基本条件 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、氮源、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（pH 值）和必需的气体环境。2.细菌生长繁殖的方式细菌以简单的二分裂方式进行
14、无性繁殖，并向不同平面分裂而形成细菌排列方式的不同。细菌的分裂周期所需时间，称为代时。多数细菌的代时为2030 分钟。而结核分枝杆菌的代时则为 1820 小时。细菌的群体生长繁殖规律即“生长曲线”，包括迟缓期、对数期（或称指数期）、稳定期和衰亡期四个期。对数期在培养后 818 小时，其细菌繁殖最快、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为最好。处于稳定期的细菌形态和生理性状常有改变，产生芽孢（胞）、抗生素及外毒素等代谢产物，多在稳定期。二、根据细菌对氧的需求进行细菌分类根据对氧的需求，将细菌分为专性需氧菌、微需氧菌、兼性厌氧
15、菌和专性厌氧菌。专性需氧菌的代谢方式为有氧氧化；专性厌氧菌则是无氧酵解，不能在有氧环境中生长繁殖；微需氧菌和兼性厌氧菌介于前两者之间。细菌的分解与合成代谢一、细菌生化反应的原理细菌的代谢产物，包括分解代谢产物与合成代谢产物。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。常用的生化反应的方法有吲哚（）、甲基红（M）、VP（Vi）、枸橼酸盐利用（C）4 种试验即 IMViC 试验，糖发酵试验、硫化氢试验及尿素酶分解试验等。大肠埃希氏菌 IMViC 试验结果为+ + - -，产气肠杆菌为- - + +。二、由细
16、菌产生并与医学有关的主要合成代谢产物细菌通过合成代谢不断合成菌体成分，此外，还合成许多在医学上具有重要意义的代谢产物，如热原质、毒素（包括内毒素和外毒素）、侵袭性酶、色素、细菌素、抗生素和维生素等，前 3 种是细菌的致病物质，与细菌的致病性有关。不同的细菌产生的不同色素和细菌素，可用于细菌的鉴定。抗生素和维生素则是用于临床治疗的药物。细菌的人工培养一、培养基的概念细菌培养基是使用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、增菌培养基、选择培养基、鉴别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。根据不同的细菌种类和培养目的，应采用不同种类的培养基。二、细菌在液体和固体培养基中的生长现象1.细菌在液体培养基中生长现象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繁殖，表现为液体变混浊，表面形成菌膜，培养管的底部形成沉淀物。2.细菌在半固体培养基中生长现象 半固体培养基含有
