导图社区 医学微生物学：细菌总论
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细菌总论
细菌的结构
细菌的基本结构
细胞壁
肽聚糖
聚糖骨架
四肽侧链
五肽交联桥
革兰阳性菌细胞壁特殊组分
磷壁酸
膜磷壁酸
壁磷壁酸
革兰阴性菌细胞壁特殊组分
外膜
脂质双层
不对称
内膜为磷脂
外层为脂质A
穿插着外膜蛋白
对小分子具有通透性
对抗生素具有抵抗性
可阻挡溶菌酶、青霉素的进入
脂蛋白
连接在外膜和肽聚糖之间
稳定外膜
脂多糖
脂质A
致热源
毒性主要成分
没有种属特异性
核心多糖
具有属特异性
特异多糖
O抗原
可用于鉴别细菌
缺失以后菌落由光滑变为粗糙
脂寡糖
存在于某些G-，比如脑膜炎奈瑟菌、淋病奈瑟菌、流感嗜血杆菌等
结构类似于缺失O抗原的LPS
具有毒性，结构与鞘糖脂类似
周浆间隙
存在于肽聚糖和细胞膜之间
含有多种蛋白质：β-内酰胺酶、结合蛋白、水解酶、毒力因子等
比较
性质
强度
厚度
结构
层数
含量
结构有无
药物抵抗
溶菌酶
青霉素
细胞壁的功能
维持细菌形态，使其在低渗环境中仍能生存
参与菌体内外的物质交换
毒性因子
黏附
发热
具有多种抗原，可诱发免疫应答
抗生素的靶点
种属特异性
细菌细胞壁缺陷型(L型)
细胞壁不能合成
β-内酰胺类药物、溶菌酶
胆汁、抗体
培养基缺少成分
但是仍然能够存活
使用加入10-20%人或马血清的软琼脂高渗培养基培养
生长缓慢
可形成荷包蛋样菌落或颗粒状、丝状
去除因素以后大多可以回复，有的不能回复
具有致病性
可引起慢性炎症
常规细菌检查阴性
当使用细胞壁合成抑制药物不好使的时候需要分离培养
分类
天然：支原体
G-：原生质球
G+：原生质体
细胞膜
物质转运
氧化呼吸链
分泌胞外水解酶和致病蛋白
物质合成：肽聚糖、荚膜等
参与细菌分裂：中介体
感知外界信息的系统
细胞质
核糖体
质粒
胞质颗粒
核质
也称拟核
细菌染色体
单倍体，附着于中介体或细胞膜
细菌的特殊结构
荚膜
黏液样胞外多聚物
在细胞壁外，与磷脂或脂质A共价结合
分型的标准之一
大荚膜：厚度大于20um，分界清楚
微荚膜：厚度小于20um，分界清楚
黏液层：分界不清
成分
多糖或蛋白质
少数细菌如炭疽芽孢杆菌和鼠疫耶尔森菌为多肽
大多数细菌为多糖，也称糖萼，是荚膜-黏液层的通称
染色
一般的碱性染料不着色
墨汁负染色更清楚
荚膜特殊染色可染成与细菌不同的颜色
变异
受到环境因素和遗传因素的影响
动物体内或含有血清或糖的培养基容易形成
普通培养基上连续传代则容易消失
有荚膜为M型或S型，没有荚膜就是R型
功能
抗吞噬作用
重要的毒力因子
黏附作用
黏附于宿主细胞的表面
形成生物膜有关
抵抗免疫清除
溶菌酶、补体、抗体、抗菌药物
鉴别细菌的依据
荚膜多糖疫苗
肺炎链球菌疫苗
嗜血杆菌B型疫苗等
鞭毛
存在于许多细菌中，比如螺菌、杆菌、弧菌、个别球菌等
连接在细胞膜上
复杂，多种蛋白质构成
鞭毛蛋白类似肌动蛋白，赋予细菌运动的能力
不同细菌的鞭毛蛋白结构不同，具有高度抗原性，称为H抗原
单毛菌：霍乱弧菌
双毛菌：空肠弯曲菌
丛毛菌：铜绿假单胞菌
周毛菌：伤寒沙门菌
运动
有鞭毛的细菌可以在软琼脂上成雾气样的扩散
致病性
空肠弯曲菌和霍乱弧菌通过鞭毛运动穿过小肠表面的黏液层，从而附着在黏膜上皮细胞上
细菌的鉴别和分类
根据动力和抗原性鉴别
菌毛
存在于许多革兰氏阴性菌和少数革兰氏阳性菌
由菌毛蛋白构成，从基底部生长
比鞭毛细、短、直、硬
具有抗原性，基因位于染色体或质粒上
必须用电子显微镜观察
普通菌毛
遍布细菌表面
与细菌的易感部位有关，可以与相关部位的受体结合
比如UPEC致肾盂肾炎的大肠埃希菌，其P菌毛可以使其黏附在肾盂和肾盏，可抵抗肠蠕动和尿液冲洗作用
性菌毛
见于少数格兰阴性菌
有1-4根
中空长管状
由F因子编码
与基因的水平传递有关
也是某些噬菌体吸附的受体
芽孢
形成
遗传因素
不良的环境条件
炭疽芽孢杆菌在有氧时形成
破伤风梭菌在无氧时形成
某些细菌可以形成
位于菌体的内部，不同细菌芽孢的大小、形态、位置不同
炭疽芽孢杆菌：芽孢小、卵圆形、位于菌体的中央
破伤风梭菌：芽孢大、位于菌体的一端
肉毒梭菌：芽孢大、位于菌体的次极
中央为原生质体，含有细菌的核质、酶类、核糖体等主要生命物质
向外依次为：内膜、芽孢壁、皮质层、外膜、芽孢壳、芽孢外衣
含有细菌生存所需的所有成分，保存细菌全部的生命物质
折光性强
意义
细菌的休眠体，抵御不良环境
对热、干燥、化学消毒剂均不敏感
灭菌的指标
高压蒸气灭菌121度，20Min
严重外源性感染病原
产气荚膜梭菌：气性坏疽
破伤风梭菌：破伤风
肉毒梭菌：食物中毒
炭疽芽孢杆菌：炭疽
细菌形态与结构检查法
显微镜观察法
普通光学显微镜
电子显微镜
染色法
革兰染色法Gram stain
方法
结晶紫初染
碘液媒染，形成深紫色复合物
95%乙醇脱色
复红或沙黄复染
结果
阳性紫色，阴性红色
与细菌细胞壁结构有关
鉴别细菌
选择抗菌药物
研究细菌致病性
特殊
有些细菌不能用革兰染色法
结核分枝杆菌：抗酸染色
支原体：无细胞壁
军团菌：复红不能染色
螺旋体：过于细小，需要暗视野显微镜
细菌培养时间过长或老龄菌也没法染色
细菌的理化性状
化学组成
有特殊组分
物理性质
半透明的光学性质
比浊法
比表面积大
高速物质交换
带电荷
黏附特性
半透性
细胞膜和细胞壁都是半透性
高渗性质
G+渗透压为20-25大气压
G-渗透压为5-6个大气压
高糖、高盐的防腐作用常用于日常生活中
生长繁殖
生长繁殖的条件
营养物质
碳源、氮源和水
碳源：提供能量
氮源：合成各种有机物
水：运输、散热
无机盐
各种金属离子
铁离子与致病有关
生长因子
自身不能合成，但是生长所必须的微量有机物
维生素
芳香族氨基酸
嘌呤
嘧啶
特殊生长因子
流感嗜血杆菌
X因子：高铁血红素，呼吸酶的辅基
V因子：辅酶I或辅酶II，与细菌的呼吸有关
吸收
被动扩散
促进扩散
主动运输：最主要
集团转位
自养菌：利用无机物合成自身所需的碳源和氮源，不是致病菌
异养菌：需要有机物
腐生菌：利用无生命体的有机物
寄生菌：寄生于生物上
致病菌都是异养菌，大部分是寄生菌
酸碱度
一般是7.2-7.6
温度
15-40度均可，37最适
气体
二氧化碳
一般可以自己产生，但是脑膜炎奈瑟菌需要额外补充
氧气
专性需氧菌
把氧气作为氢受体
必须有氧
结核分枝杆菌、霍乱弧菌
微需氧菌
最适氧压条件5-6%，超过10%对生长有抑制
空肠弯曲菌、幽门螺杆菌
兼性需氧菌
既可以在有氧也可以再无氧，但是有氧生长较好
大多数细菌
专性厌氧菌
没有完善的呼吸酶系统，也没有有效的分解有毒氧基团的酶
只能在低氧分压或者在无氧分压环境下发酵
产气荚膜梭菌、破伤风梭菌
繁殖方式和生长曲线
繁殖方式：二分裂
生长曲线
作图
一定数量细菌
接种于适宜的液体培养基
定时取样计数
横轴为时间，纵轴为数量的对数
分期
迟缓期
细菌体积增大，代谢活跃，数量不增加
对数期
数量几何级数增长
形态、染色性、生理性质都处于最典型时期
对环境改变最为敏感
药物测试、细菌生物学形状研究
稳定期
数量基本不变
代谢产物积聚、PH降低、氧化还原电位变化
形态和生理的改变
胞浆颗粒增多
染色性改变
芽孢形成
收取抗生素、外毒素的适宜时期
衰亡期
死亡数增多
出现变形、肿胀、自溶等表现，较难鉴定
细菌生物膜
细菌的一种生存状态、黏着状态
黏着于有生命或无生命的物体上（如医疗植入物）
细胞之间相互黏附、可以增殖、分泌
具有三维结构（含有营养物交换通道）
可有一种或多种细菌形成，细菌的生长状态呈现异质性
对理化因素的抵抗力明显增强
细菌遗传与变异
细菌基因组
环状或线性dsDNA
没有蛋白质结合
特点
非编码序列比较少，因此基因组的大小与基因的数量大致成正比
多数基因为单拷贝，但是rDNA为多拷贝，可以快速合成大量核糖体
有操纵子
没有内含子，没有转录后修饰
不同基因组G+C含量不同，可用于分析细菌的种属关系或基因来源
耐药岛、致病岛、毒力岛、代谢岛
细菌基因组中的一些外源性DNA片段
在密码子偏好和G+C百分比有明显不同
两侧往往有重复序列、插入序列或tRNA编码序列，提示经过水平基因转移获得
环状闭合或线性dsDNA
具有独立复制能力的复制子
可自行丢失或通过人工处理消除（高温、丫啶橙、溴化乙锭处理）
通过是否通过接合传递分类
接合性质粒
可通过接合方式传递
携带与接合相关的基因，分子量较大
非接合性质粒
通过宿主菌内拷贝数分类
严紧型质粒
与宿主基因同步复制，拷贝数低
松弛型质粒
通过质粒间相容性分类
不相容性：是指结构相似且密切相关的质粒不能共存于统一宿主内的现象
相容性质粒
不相容性质粒
通过携带基因的额生物学性状分类
F质粒
R质粒
对多种药物和重金属的耐药性
毒力质粒
肠产毒素大肠埃希菌的ST质粒编码的耐热性肠毒素
细菌素质粒
Col质粒编码大肠杆菌的大肠菌素
代谢质粒
沙门菌发酵乳糖的能力
整合在细菌染色体上的噬菌体基因组
前噬菌体
细菌基因组中的转座元件
插入序列
转座子
整合子
细菌基因的水平转移和重组
转化
宿主菌直接摄取DNA，重组后受体菌获得新的遗传性状的过程称为转化
结局
有同源性，稳定遗传
无同源性，发生降解
过程
吸附
水解一条链
单链进入细胞，与细菌染色体的同源部分发生重组，形成异源双链区
分裂后产生的子细胞一个具有新性状，一个具有旧性状
影响转化的因素
供受体菌基因的同源性
生理状态
感受态很重要，表面带有正电荷且细胞膜的通透性增高
只有少数细菌天然就有感受态，比如肺炎链球菌、脑膜炎奈瑟菌、淋病奈瑟菌、流感嗜血杆菌
环境因素
钙离子、镁离子、cAMP可维持DNA的稳定性
氯化钙溶液加上42度热激
接合
细菌通过性菌毛连接沟通，将遗传物质从供体菌传递到受体菌的过程
编码性菌毛
接合过程
双链打开
传递单链
两条单链滚环复制
仅需要1Min
高频重组株Hfr
F因子整合到细菌的染色体上，可以在接合时诱导邻近基因转入
F因子最后转入，位于最前的基因转入最快，高频重组
完整转入需要100Min左右
F因子的整合是可逆的，可以脱离染色体，如果脱离有偏差则形成F’质粒
耐药传递因子RTF+耐药决定子r-det
RTF：编码性菌毛，决定质粒的复制、接合和转移
r-det：携带抗性基因
可在不同种属之间传递，还可以诱导非接合性耐药质粒的传递
转导
经过噬菌体介导，供体菌将基因传递给受体菌
普遍性转导
毒性噬菌体和温和噬菌体都可以
包装错误，所有基因都可能转导
完全转导：整合
流产转导：没整合，不能自身复制也不能传代
金黄色葡萄球菌中耐药传递的主要方式，发生于同种菌株之间
局限性转导
温和噬菌体介导
特异性整合位点的两侧基因
仅发生在同种细菌之间
溶源型转换
局限性传导的一种形式，以前噬菌体形式与细菌基因组结合，使得细菌获得噬菌体编码的某些性状
β棒状杆菌噬菌体携带白喉毒素基因tox
A群链球菌的红疹毒素
金黄色葡萄球菌的α溶血毒素和肠毒素A
肉毒梭菌的C、D毒素
Ames试验
用于测试可能的诱变剂
利用鼠伤寒沙门菌组氨酸缺陷型在无组氨酸的培养基上培养
如果诱变剂组菌落数超过对照组一倍以上则为Ames试验阳性，诱变剂确实有诱变效果
