医学微生物学知识点归纳细菌学总论及肠杆菌属

医学微生物学medicalmicrobiology:主要研究与人类疾病有关的病原微生物的基本生物学特性、致病机制、检测方法，机体抗感染免疫，以及相关感染性疾病的防治措施。细菌学总论部分第一章细菌的生物学性状细菌是原核细胞型微生物，广义范畴的细菌是各类原核细胞型微生物，包括细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体，狭义范围则专指数量最大、种类最多、具有典型结构的细菌。第一节细菌的形态与结构一、细菌的大小与形态细菌的测量单位：微米μm细菌按照其外形可分为球菌、杆菌、螺形菌三大类。球菌：呈球形或近似球形，直径约1μm。根据菌体分裂时的平面和菌体间排列方式的不同，分为：双球菌eg脑膜炎奈瑟菌链球菌eg乙型溶血性链球菌四联球菌eg四联加夫基菌八叠球菌eg藤黄八叠球菌杆菌双歧杆菌、球杆菌、链杆菌、分支杆菌螺形菌弧菌、螺菌、螺杆菌上述均为细菌在适宜条件下表现出的典型形态，当细菌衰老或环境中存在不利于细菌生长的因素（如抗菌药物过高的盐分等）时，细菌可出现对中不规则的多形性，称为衰退型。二、细菌细胞的结构基本结构：细胞壁、细胞膜、细胞质、核质、特殊结构：荚膜、菌毛、鞭毛、芽孢（一）细菌的基本结构1.细胞壁cellwall位于细菌细胞最外层，紧贴在细胞膜外，是无色透明，坚韧而有弹性的膜状结构。用革兰染色法可将细菌分为革兰阳性菌G+和革兰阴性菌G-细胞壁的化学组成细胞壁组成G+菌G-菌肽聚糖：又称黏肽，为细菌细胞壁的主要成分聚糖骨架N-乙酰葡糖胺N-乙酰胞壁酸经β-1,4糖苷键（溶菌酶作用位点）四肽侧链五肽交联桥聚糖骨架四肽侧链第三位氨基酸为二氨基庚二酸DAP特殊组分磷壁酸teichoicacid由核糖醇或甘油残基经磷酸二酯键相互连接而成的多聚体，穿插于肽聚糖层中。分为：膜磷壁酸和壁磷壁酸磷壁酸免疫原性很强，为G+菌重要的表面抗原。特殊蛋白：金黄色葡萄球菌的A蛋白A链球菌的M蛋白等。外膜：肽聚糖的外侧，由脂蛋白、脂质双层、脂多糖三部分组成。脂蛋白LPS：位于外膜最外层，组成①脂质A一种糖磷脂，G-菌内毒素主要毒性部分，无种属特异性②核心多糖corepolysaccharide有属特异性③特异多糖specificpolysaccharide为G-菌菌体抗原（O抗原）有种特异性周浆间隙细胞膜与外膜之间的一空隙，占细胞体积20%-40%，含有多种蛋白酶、核酸酶、糖类、降解酶及特殊结合蛋白，在细菌摄取营养、解除有害物质等方面起重要作用。细菌结构青霉素、头孢霉素作用位点细胞壁的功能①维持细菌固有外形②保护细菌抵抗低渗环境③参与菌体内外物质交换④菌体表面带有多种抗原分子，可诱发机体的免疫应答⑤某些成分与细菌致病性相关细菌细胞壁缺陷型即细菌L型细菌细胞壁肽聚糖的结构受到理化或者生物因素的直接破坏或合成被抑制后，在普通环境中不能生存，但在高渗环境下仍能存活的细胞壁缺陷型细菌。革兰染色阴性。G+菌肽聚糖结构受损，细胞壁几乎完全缺失，原生质仅被一层细胞膜包绕，称为原生质体G-菌肽聚糖结构受损，其细胞膜外还有外膜保护，称为原生质球2.细胞膜cellmembrane位于细胞壁内侧，为紧密包绕着细胞质的半渗透性薄膜，占细胞干重10%-30%，结构与真核细胞基本相同，由磷脂和蛋白质组成，不含胆固醇。主要功能①物质渗透与运输②生物合成作用膜上含有多种酶③呼吸作用中介体mesosome细菌细胞膜向细胞质内凹陷、折叠、卷曲而形成的囊状物称为中介体，多见于G+菌，中介体的形成扩大了细胞膜的表面积，相应增加了呼吸酶的含量和能量的产生，功能类似于真核细胞的线粒体，故也称为拟线粒体。④参与细胞分裂中介体参与3.细胞质cytoplasm又称原生质protoplasm是被细胞膜包绕的胶状物质（核质除外）。基本成分水蛋白质脂类物质核酸糖无机盐多种酶系统特殊成分质粒plasmid是染色体以外的遗传物质，为闭合环状双链DNA。质粒可携带遗传信息，控制细菌某些性状，如性菌毛的生成、耐药性的形成、细菌素的产生等，这些性状并非细菌生命活动所必须。质粒复制不受染色体控制，可自主复制，可传给子代也可自然丢失，还可通过接合、转导等方式在细菌间转移致育性质粒F质粒耐药性质粒R质粒毒力质粒Vi质粒核糖体ribosome沉降系数为70S，由50S亚基和30S亚基组成，70%RNA30%蛋白质。为细菌合成蛋白质的场所，也是某些抗菌药物作用靶位，如链霉素和红霉素能分别与细菌30S和70S亚基接合，从而干扰细菌蛋白质合成，使细菌死亡。细胞质颗粒细胞质内含有的多种颗粒，如多糖、淀粉、脂类物质、多磷酸盐等，为细菌储存营养物质，并非细菌的恒定结构其中的异染颗粒可帮助细菌的分型鉴别4.核质或拟核nucleoid单一环状双股DNA分子，习惯上也称细菌染色体。（二）细菌的特殊结构1.荚膜capsule是某些细菌细胞壁外周的一层黏液性物质，边界明显且厚度达到或超过0.2μm者称为荚膜或大荚膜，厚度不足0.2μm者，称为微荚膜，边界不明显且易被洗脱者，称为黏液层。荚膜是细菌致病的重要毒力因子化学组成基本组成：水多肽多糖细菌荚膜成分随菌种或菌株而异，为血清学分型基础。荚膜肿胀反应quellingreaction细菌荚膜与同型抗血清结合后，荚膜逐渐增大的反应。形成条件：营养丰富功能保护细菌抗吞噬、抗干燥、抗有害物质的损伤粘附作用与细菌抗原性相关：荚膜肿胀反应2.鞭毛flagellum是附着在细菌表面，细长且呈波浪状弯曲的丝状物，比菌体长很多倍。由鞭毛蛋白flagellin构成，为一种弹力纤维蛋白，伸缩力强，与鞭毛运动有关免疫原性很强，各种细菌鞭毛蛋白具有高度特异性，称为H抗原功能为细菌运功器官与细菌致病性有关鞭毛蛋白具有免疫原性3.菌毛pilus是从细菌表面伸出的，比鞭毛更细而且短而直的、较硬的丝状物，与细菌运动无关。普通菌毛：细菌的黏附结构与宿主细胞表面特异性受体（常为蛋白质和糖脂）与菌毛结合的特异性决定了宿主的易感部位性菌毛：由F质粒编码，故又称F菌毛，可介导遗传物质在细菌之间的结合转移，在细菌毒力及耐药性的形成和散播中发挥着重要作用4.芽孢spore某些细菌一定环境条件下，细胞质浓缩在菌体内形成圆形或椭圆形小体，形成芽孢的多为G+菌芽孢抵抗力强的可能原因(1)具有多层致密的厚膜，理化因素不易透入。(2)含水量少，蛋白质受热后不易变性。(3)含有的吡啶二羧酸（dipicolinicacid,DPA)与钙结合的盐能提高芽胞中各种酶的稳定性。第二节细菌生长繁殖与代谢一、细菌的生长繁殖细菌的物理性状1.多为半透明体可用比浊法2.体积小且表面积大3.具有带电现象多带负电4.具有半透性5.细胞内渗透压较高5-25kPa细菌营养与生长繁殖细菌营养类型自养型autotroph异养型heterotroph细菌生长繁殖所需的条件充足的营养物质合适的酸碱度适宜温度必要气体环境根据对气体的需求分类专性厌氧菌微需氧菌兼性厌氧菌专型厌氧菌化能自养光能自养寄生型腐生型营养物质营养成分功效作用水溶解营养成分营养吸收与代谢碳源糖类合成菌体成分提供能量氮源氨基酸蛋白胨合成菌体成分无机盐与微量元素PKNaCaMgFeCoZnMnCu合成菌体成分维持酶活性参与能量储存和转运生长因子维生素氨基酸嘌呤嘧啶细胞色素氧化酶补充细菌自身不能合成的有机营养成分、呼吸辅酶生长因子：细菌由于缺少一种或多种基本的酶，而不能合成某些生长所必须的，必须从环境中摄取的物质，如维生素、氨基酸等。细菌的生长方式与速度个体繁殖：无性二分裂群体繁殖——生长曲线①概念：如果将一定数量的细菌接种于特定的、适宜细菌生长的液体环境中培养，连续定时取样检查活菌数，可发现细菌的生长速率随着时间的推移发生有规律的变化，以培养时间为横坐标、培养物中活菌数为纵坐标，可绘制出细菌生长曲线②分期及各期特点分期特点迟缓期为分裂做准备对数期对抗生素敏感性状典型稳定期收获各种代谢产物芽孢形成衰退期出现多形态衰退型二、细菌新陈代谢分为合成代谢和分解代谢（一）细菌能量代谢代谢方式说明能量代谢细菌进行新陈代谢所需能量主要是通过生物氧化作用获得。即细菌从底物上脱下的氢，通过多种酶和辅酶所组成的连锁反应依次传递，最终交给受氢体。根据最终受氢体的不同分类发酵fermentation最终受氢体为有机物基本途径是EMP途径，又称糖酵解专性厌氧和兼性厌氧菌在无氧条件下通过发酵获取能量呼吸最终受氢体为无机物需氧呼吸aerobicrespiration以游离氧分子为受氢体三羧酸循环厌氧呼吸以无机物为受氢体（二）细菌代谢产物1.分解代谢产物检测细菌对各种基质的代谢作用及代谢产物，借以鉴别细菌种类的生化反应，称为细菌生化反应。糖发酵试验细菌对各种糖的分解能力和代谢产物不同大肠埃希菌分解葡萄糖产酸产气沙门菌分解葡萄糖只产酸不产气V-P试验Vi产气肠杆菌使丙酮酸脱羧生成乙酰甲基甲醇，后者在强碱性环境下，被空气中的氧气氧化为二乙酰，二乙酰与基化合物生成红色化合物，称V-P试验阳性甲基红试验M肠杆菌科各细菌（如大肠埃希菌）都能发酵葡萄糖产生丙酮酸，由于进一步代谢途径不同，产生乳酸、琥珀酸、醋酸或甲酸等大量酸性化合物，使培养基pH下降至4.5以下，指示剂甲基红变红，为甲基红试验阳性。而产气肠杆菌分解葡萄糖生成乙酰甲基甲醇，使培养基pH大于5.4，甲基红变黄，为甲基红试验阴性。枸橼酸盐利用实验C某些细菌（如产气肠杆菌）利用铵盐作为唯一氮源，并利用枸橼酸盐作为唯一碳源，可在枸橼酸盐培养基上生长，分解枸橼酸盐生成碳酸盐，分解铵盐形成氨，使培养基变为碱性，使培养基中的指示剂溴麝香草酚蓝由淡绿色转变为深蓝色，此为枸橼酸盐试验阳性。而大肠埃希菌不能以枸橼酸盐作为唯一碳源，故不能在该培养基上生长，培养基颜色不变，为枸橼酸盐试验阴性。吲哚试验I有些细菌，如大肠埃希菌、变形菌、霍乱弧菌等，能分解培养基中的色氨酸生成吲哚，吲哚与指示剂对二甲基氨基苯甲醛作用生成玫瑰红色吲哚，为吲哚试验阳性。硫化氢试验有些细菌，如沙门菌变形菌等，能分解培养基中的含硫氨基酸（胱氨酸、甲硫氨酸），生成硫化氢，硫化氢遇铅离子或铁离子生成黑色硫化物，此为硫化氢试验阳性。常用试验结果IMViC试验大肠埃希菌++--产气肠杆菌--++2.合成代谢产物热原质pyrogen又称为致热原，是细菌合成的一种能引起人体或动物发热反应的物质。产生热原质的细菌多为G-菌，即G-菌细胞壁脂多糖。热原质耐高温，不易被高压蒸汽破坏去除方法：250℃高温干烤特殊石棉滤板蒸馏（最佳）毒素外毒素exotoxin多数G+菌核少数G-菌在生长繁殖过程中释放到菌体外的蛋白质内毒素endotoxin是G-菌的细胞壁脂多糖，当细菌死亡崩解后游离出来侵袭性酶是某些细菌产生的有利于细菌侵入机体和在机体内扩散的酶类，如金黄色葡萄球菌产生的血浆凝固酶，链球菌产生的透明质酸酶色素某些细菌可产生不同颜色的色素，对细菌鉴别有一定意义。分为水溶性色素和脂溶性色素抗生素antibotics某些微生物在代谢过程中产生的，能抑制或杀死其他微生物或癌细胞的物质，多由放线菌和真菌产生，细菌产生较少，仅有黏菌素和杆菌肽等细菌素bacteriocon某些细菌产生的一类具有抗菌作用的蛋白质，与抗生素相比，仅对与产生菌有亲缘关系的细菌有杀伤作用，以产生菌命名，目前无临床治疗意义，只用于细菌分型和流行病学调查第二章细菌遗传与变异第一节细菌变异现象形态变异、L型变异、特殊结构变异（炭疽杆菌市区形成芽孢的能力变形杆菌变为单个菌落）菌落变异（S-R）毒力变异耐药性变异第二节细菌遗传与变异的物质基础遗传物质：DNA染色体环状双螺旋的DNA长链、按一定结构反复回旋成松散的网状结构附着于横隔中介体或细胞膜特点：1、多为单拷贝基因2、功能相关的基因高度集中成操纵子3、具有连续的基因结构，无内含子4、转录后的RNA无需剪切5、大部分基因均能编码蛋白质复制方式：半保留复制质粒plasmid是细菌染色体外的遗传物质，存在于细胞质中为环状、闭合的双股DNA；能自我复制；并非细菌生命活动所必需，可以自然丢失，也可以在细菌间转移；赋予细菌的某些重要的生物学性状；具有相容性与不相容性。质粒分类：