细菌学基础,第一章 细菌的形态和结构,细菌(bacterium)是属于原核生物界(prokaryotae)的一种形体微小、结构简单、具有细胞壁和原始核质、无核仁和核膜，除核糖体外无其他细胞器的单细胞型微生物细菌的概念：,狭义则专指其中数量最大、种类最多、具有典型代表 性的细菌广义的细菌泛指各类原核细胞型微生物，,一、 细菌的大小与形态,观察工具——光学显微镜,测量单位——一般以μm为测量单位,球菌 据形态不同分三大类 杆菌 螺形菌,,球 菌,双球菌（如脑膜炎奈瑟菌）,链球菌（如乙型溶血性链球菌）,葡萄球菌（如金黄色葡萄球菌）,四联球菌,,,,,,,,,八叠球菌,杆 菌,球杆菌,链杆菌,棒状杆菌,分枝杆菌,螺形菌,弧菌——只有一个弯曲 螺菌——有若干个弯曲,弧 菌,螺 菌,,第二节 细菌的结构,基本结构：细胞壁、细胞膜、细胞质、核质,特殊结构：荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞,,（一）细胞壁(cell wall): 细菌细胞的最外层，包绕在细胞膜周围的膜状结构，主要成分为肽聚糖肽聚糖(peptidoglycan)：原核细胞特有的组分，又称粘肽(mucopeptide)、糖肽(glycopeptide)或胞壁质(murein)。
M,M,M,M,M,M,M,M,M,,,,,,,,,,,,,,,,M,M,M,G,G,G,G,G,G,G,G,G,G,G,G,聚糖骨架：,,,,,,,,,,,,,,M,M,M,M,M,M,M,M,M,,,,,,,,,,,,,,,,M,M,M,G,G,G,G,G,G,G,G,G,G,G,G,,G+ 菌的肽聚糖结构：,G+ 菌——由聚糖骨架、四肽侧链和五肽交联桥三部分组成,青霉素作用点,,溶菌酶作用点,,,,,,G,G,G-菌——由聚糖骨架、四肽侧链两部分组成G-菌的肽聚糖结构,G+ 菌的肽聚糖结构,G-菌的肽聚糖结构,G+ 菌的特殊组分:磷壁酸及一些表面蛋白,膜磷壁酸,,壁磷壁酸,,,肽聚糖 （15~50层）,,细胞膜,,,细胞壁,磷壁酸的功能：稳定细胞结构、维持离子平衡、调节依赖阳离子的 酶的活性重要的表面抗原G- 菌的特殊组分:外膜,外膜的功能：稳定细胞结构、含有内毒素、重要的表面抗原,脂多糖(LPS):由脂质A,核心多糖和特异性多糖组成 ——即G- 菌的内毒素,,周浆间隙:多种酶及特殊结合蛋白,对细菌获取营养,解除有害物质的毒性等方面有重要作用.,G+ 菌的细胞表面结构,G-菌的细胞表面结构,G+ 菌与G-菌细胞壁结构比较:,,细胞壁 G+ 菌 G- 菌,强度 厚度 肽聚糖层数 肽聚糖含量 糖类含量 脂类含量 磷壁酸 外膜,较坚韧（三维结构） 20-80nm（肽桥结合） 可多达50层 占细胞壁干重50-80% 约45% 1%-4% + -,较疏松（二维平面） 10-15nm （肽键结合） 1-2层 占细胞壁干重5-20% 15%-20% 11%-22% - +,,,G+ 菌与G- 菌的差别及与细胞壁的关系,细胞壁的功能:,,1、维持菌体的固有形态，保护细菌抵抗外界低渗环境；,2、参与菌体内外物质交换；,3、带有多种抗原，诱发机体产生免疫应答并与血清分 型有关。
细胞壁,细菌细胞壁缺陷型（细菌L型）: 细胞壁的肽聚糖结构受到理化或生物因素直接破坏或合成被抑制后的细菌，在高渗环境下仍可存活，这种细胞壁受损的细菌能够生长和分裂者称为细胞壁缺陷型或L型L型葡萄球菌,葡萄球菌,致病特征：,有一定的致病力，通常引起慢性感染，常在使用了作用于细胞壁的抗菌药物后发生，尿路感染较多见 临床上遇到症状明显而常规细菌培养阴性者，应考虑细菌L型感染可能，宜做L型的专门分离培养，并更换抗菌药物二）细胞膜(cell membrane）： 又称胞质膜 （cytoplasmic membrane)，位于 细菌细胞壁内侧，紧包着细胞质细胞膜,,1、结构与真核细胞基本相同，由磷脂和多种蛋白质组成，但不含胆固醇2、功能：物质转运、生物合成、分泌和呼吸等,青霉素结合蛋白,概念：青霉素结合蛋白是细菌细胞膜表面上的一些特异性蛋白质，Beta-内酰类抗生素能与其相结合，从而抑制细菌细胞壁的生物合成 主要的青霉素结合蛋白( PBP )： PBP1B* - 催化细菌细胞璧合成的主要酶 PBP1A* - 补充PBP1B酶的活性 PBP2 - 协助维持细菌形态 PBP3* - 参与细菌分裂 舒普深与PBP1B，PBP1A及PBP3结合,（三）细胞质(cytoplasm） 即细菌细胞的原生质（protoplasm) :细菌细胞膜内容物，内含多种重要结构：,,,,,,(四）核质(nuclear material ） 或称拟核（nucleoid)，即细菌的染色体(chromosome)，为细菌的主要遗传物质。
组蛋白样蛋白质,DNA（主要）,RNA（较少）,二、细菌的特殊结构 荚膜 鞭毛 菌毛 芽孢,（一）荚膜(capsule):细菌分泌的一层包绕在细胞壁外的黏液性物质荚膜：边界清楚， 厚度大于0.2µm,,1、化学组成——多糖（少数为多肽） 2、形成：体内或在含大量血清或糖的培养基上 3、染色：不易着色肺炎球菌,产气荚膜杆菌,4、荚膜的功能 （1）抗吞噬作用 （2）黏附作用 （3）抗有害物质的杀伤作用,（二）鞭毛(flagellum):菌体上附着的细长并呈波状弯曲的丝状物鞭毛：细菌的运动器官,,,,电子显微镜下的细菌鞭毛,破伤风梭菌的周身鞭毛,根据鞭毛的数量和部位，鞭毛菌分四类： 1、单毛菌 3、丛毛菌 2、双毛菌 4、周毛菌,双毛菌,,双毛菌,伤寒杆菌的周身鞭毛,菌体,鞭毛,,,鞭毛的功能： 1、是细菌的运动器官，使细菌游向营养 物质，而逃离有害物质； 2、有些鞭毛与细菌的致病性密切相关 3、可籍鉴定细菌及对细菌分类三）菌毛(pilus or fimbriae)： 多数G-菌和少数G+菌菌体表面存在一种比鞭毛更细、更短而直硬的丝状物，称菌毛，必需电子显微镜观察。
种类： 1、普通菌毛 2、性菌毛,1、普通菌毛(ordinary pilus)： 是细菌的粘附结构，可与宿主细胞表面受体结合，是细菌感染的第一步，所以与菌毛结合的特异性决定了宿主感染的易感部位2、性菌毛(sex pilus) 仅见于少数G-菌，一般仅1-4根，比普通菌毛长而粗有性菌毛的细菌为F+菌，否则为F-菌（Fertility 编码）接合（conjugation） F+菌与F-菌相遇，F+菌的性菌毛与F-菌的性菌毛受体结合，F+菌体内的质粒或染色体DNA可通过中空的性菌毛进入F-菌体内，这个过程称接合四）芽孢(spore)： 细菌在一定环境条件下在菌体内形成的一个圆形或卵圆形的小体Spore forming inside a bacterium,芽孢形成与发芽,1、形成条件： 芽孢的形成是由芽孢形成基因决定的，在动物体外，且一般为环境条件恶劣时形成都是G+菌,破伤风,炭疽杆菌的芽孢,艰难梭菌的芽孢,肉毒梭菌的芽孢,2、芽孢特点： （1）带有细菌生命活动所必需的全部物质，可游离与菌体而独立存在； （2）难着色，其大小、形态及在菌体中的位置可籍细菌鉴别； （3）可发芽形成新的菌体（1对1），但芽孢不是细菌的繁殖方式，而是休眠状态。
3、功能： 增强细菌对热力、干燥、辐射、化学消毒剂等理化因素的抵抗力第二章 细菌的耐药性及控制策略,第一节 细菌的耐药性,耐药性（drug resistance）是指细菌对药物所具有的相对抵抗性 耐药性的程度以该药对细菌的最小抑菌浓度（MIC）表示临床常以药物的治疗浓度小于最小抑菌浓度为敏感，反之为耐药抗菌药物的作用机制,抗菌药物的主要作用部位,一、细菌耐药性的分类,（一）固有耐药性： 指细菌对某些抗菌药物天然不敏感 与种属有关，主要是缺乏药物作用的靶位，如 二性霉素B可与真菌细胞膜的固醇类结合，改变其通透性，发挥抗真菌作用细菌 细胞膜则无固醇类，故对二性霉素B具有固有耐药性革兰阴性菌因有外膜，对作用于肽聚糖类的多种药物均不敏感二）获得耐药性： 由于DNA的改变使其获得耐药性 原因： 1、基因突变 如链霉素的靶位是30S亚基上的 p12蛋白，当染色体上str基因突变后， p12蛋 白构型改变，药物不能与其结合而产生耐药性 突变的频率很低，与抗菌药物使用无关，但药物存在形成的选择性压力则有利于耐药突变株的存活，最终形成优势群体2、可传递的耐药性—质粒介导的耐药性 多重耐药菌株的发现难以用自发突变来解释，1959年发现多重耐药性可由大肠埃希菌传递给志贺菌，首次证实了R质粒的接合传递。
几乎所有致病菌均有耐药性质粒，可通过接合、转导、转化的方式传 递，环境中的抗生素可促进质粒的扩散及耐 药菌的存活关于基因转移元件的推测,单个基因自发突变,耐药基因,,一、钝化酶（modified enzyme）的产生 耐药菌株通过合成某种钝化酶作用于抗菌药物，使其失去抗菌活性 1、β-内酰胺酶（ β- lactamase） ——最主要的灭活酶 目前已发现300多种 新的种类不断出现 对-内酰胺抗生素造成威胁,第二节 细菌耐药性产生机制,-内酰胺酶的作用位点,,-内酰胺酶的作用位点,β－内酰胺酶的抑制作用,,单酰胺类,青霉素类,头孢菌素类,,-内酰胺酶的分类,Bush K, et al. Antimicrob Agents Chemother 1995;39:1211,,,,临床关注的主要-内酰胺酶,超广谱-内酰胺酶 (ESBLs) 高产头孢菌素酶 (AmpC酶) 碳青霉烯类酶 (金属酶及2f组 -内酰胺酶),由质粒介导的2be类-内酰胺酶 除了能水解青霉素类和一二代头孢菌素外，还能水解三代头孢菌素及单环-内酰胺类氨曲南 被-内酰胺酶抑制剂如克拉维酸(CA)所抑制 产ESBLs细菌是院内感染的主要致病菌之一,Sirot D. J Antimicrob Chemother 1995;36:19,超广谱-内酰胺酶 extended-spectrum -lactamases, ESBLs,产ESBLs菌株的耐药特点,细菌一旦产生此类酶，临床上对所有青霉素类、头孢类（1-4代）和单酰胺类抗生素耐药，而对碳青霉烯类和头霉烯类较为敏感（2001，NCCLS） 体外对酶抑制剂敏感，但使用酶抑制剂复合药不一定有效,AmpC 酶 特点（1）,往往在抗生素（特别是三代头孢菌素）治疗 过程中诱导产生，并有可能选择出持续高产AmpC β-内酰胺酶的突变株 所有β-内酰胺酶抑制剂均不能解决AmpC酶，相反，克拉维酸是强诱导剂,AmpC 酶 特点（2）,突变株不仅对第三代头孢菌素耐药，而且对 β-内酰胺类抗生素/酶抑制剂复合物也耐药。
目前大约30%-50%肠杆菌属、弗劳地枸橼酸菌、沙雷菌等高产AmpC酶 碳青霉烯是潜在的AmpC酶诱导剂，但对AmpC酶高度稳定，故没有选择去阻遏突变株的作用,产 ESBL 与 AmpC 的差别,ESBL AmpC 耐药谱 多重 多重 对三代头孢 多耐药 耐药 头孢吡肟 多敏感 敏感 哌酮/舒巴坦 大多敏感 耐药 氧哌/三唑 大多敏感 耐药 头霉菌素 敏感 耐药 碳青霉烯类 敏感 敏感,,,,,2、氨基糖甙类钝化酶 可通过羧基磷酸化或羧基腺苷酰化而使药物结构改变，失去抗菌作用依机理不同分为22种 由于氨基糖甙类抗生素结构相似，常有交叉耐药现象3、氯霉素乙酰转移酶（chloramphenicol acetyl transferase） 由质粒编码，使氯霉素乙酰化而失去活性 以已酰辅酶A为辅酶，可使氨基糖苷类药物 如链霉素、卡那霉素等已酰化而完全失活 4、甲基化酶 金葡菌质粒可编码一种甲基化 酶，使50S亚基中的23SrRNA上的嘌呤甲基。