细菌学基础资料

细菌学基础沙井人民医院ICU赖剑波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(cellwall):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)。MMMMMMMMMMMMGGGGGGGGGGGG聚糖骨架：×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××MMMMMMMMMMMMGGGGGGGGGGGGabcdabcdabcdabcdabcdabcdabcdabcdabcdabcdabcdabcdG+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丙MGGGDAPMG丙丙丙谷谷DAPG-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）细胞膜磷脂蛋白质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。脂质双层G-菌的特殊组分:外膜细胞膜肽聚糖微孔蛋白脂多糖脂蛋白营养结合蛋白外膜外膜的功能：稳定细胞结构、含有内毒素、重要的表面抗原脂质双层脂多糖(LPS):由脂质A,核心多糖和特异性多糖组成——即G-菌的内毒素脂质A:内毒素生物活性主要组分,无种属特异性核心多糖:有属特异性特异多糖:G-菌的菌体抗原(O抗原),有种特异性周浆间隙: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.脂质双层细胞膜肽聚糖微孔蛋白脂多糖脂蛋白营养结合蛋白外膜周浆间隙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%-+项目革兰阳性菌革兰阴性菌细胞壁的关系染色性蓝紫色红色细胞壁对酒精的通透性抗原性主要为磷壁酸主要为外膜细胞壁的化学组成不同毒性无内毒素有内毒素内毒素为阴性菌细胞壁成分脂多糖对青霉素的作用有效无效青霉素作用部位为肽聚糖五肽交联桥对溶菌酶的作用有效无效溶菌酶作用部位为肽聚糖聚糖骨架细胞壁的功能:渗透压为5-25大气压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(cellmembrane）：又称胞质膜（cytoplasmicmembrane)，位于细菌细胞壁内侧，紧包着细胞质。细胞膜细胞膜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：核糖体：细菌蛋白质合成场所；质粒：1、是染色体外的遗传物质；2、为闭合环状的双链DNA，控制细菌某些特定的遗传性状；3、能独立复制并传代；4、非细菌生命活动所必需；5、可通过接合、转导将有关性状传递给其他细菌。胞质颗粒：多为细菌储存的营养物质。(四）核质(nuclearmaterial）或称拟核（nucleoid)，即细菌的染色体(chromosome)，为细菌的主要遗传物质。组蛋白样蛋白质化学组成为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0.2µm1、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(pilusorfimbriae)：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(ordinarypilus)：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(sexpilus)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。F+菌F-菌F+菌F-菌F+菌F+菌（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。Sporeforminginsideabacterium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（drugresistance）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细胞壁细胞膜渗透性细胞蛋白质合成核酸合成β-内酰胺类多粘菌素类氯霉素磺胺药万古霉素两性霉素B四环素类甲氧苄胺嘧啶杆菌肽制霉菌素红霉素利福平环丝氨酸酮康唑林可霉素类喹诺酮类氨基糖苷类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其mRNA逆转录产物作为基因盒被细菌染色体上的整合子捕获多个耐药基因被捕获，形成多重耐药转座子转位至质粒，导致R质粒的形成整合子两端插入IS转变为转座子一、钝化酶（modifiedenzyme）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RCONHSCOOHNORRCONHSCH2CH3COOHNO青霉素头孢菌素-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+H2ONHONH3COHO+H2OCH2NOSCH3COOHR-CO-NH青霉素酶CH2NHO=CSCH3COOHR-CO-NHOH+H2O头孢菌素酶NOSRR-CO-NHCOOHNHOSRR-CO-NHCOOHCOH单酰胺类青霉素类头孢菌素类-内酰胺酶的分类Ambler分类Bush分类质粒或染色体介导主要底物克拉维酸抑制代表酶A2aP青霉素类+G+菌中青霉素酶2bP,C青霉素类、头孢菌素类+TEM-1,2,SHV-1,ROB-12beP青霉素类+TEM3-90一二三代头孢菌素SHV2-9单环-内酰胺类K1,PER-1,2等2brP青霉素类-TEM30-42,SHV-10,TRC-12cP青霉素类+PSE-1,3,4羧苄西林BRO-1,22eC头孢菌素类+头孢菌素诱导酶2fC青霉素类、头孢菌素类、碳青霉烯类+Sme-1,NMC-A,Imi-1C1C,P头孢菌素类-革兰阴性杆菌中AmpC酶D2dP青霉素类、邻氯西林OXA1-15未定4C,P青霉素-洋葱伯克霍尔德菌产青霉素酶B3C,P全部-内酰胺类包括碳青霉烯类-IMP-1,CcrA,L-1BushK,etal.AntimicrobAgentsChemother1995;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)00.20.4非ESBLESBL病死率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SirotD.JAntimicrobChemother1995;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