医学微生物学笔记摘要

绪论微生物分三型八大类真核细胞型微生物（eukaryote)——细胞核分化程度高，有核膜和核仁，细胞器完整。如真菌。原核细胞型微生物(prokaryote)——细胞核的分化较低，仅有原始核，无核膜、核仁。细胞器很不完善。DNA和RNA同时存在。这类微生物众多，有细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体。非细胞型微生物(nonecell)——是最小的一类微生物。无典型的细胞结构，只有核心和蛋白衣壳，核酸类型为DNA或RNA。只能在活细胞内生长繁殖。病毒属之。微生物在自然界是普遍存在的，和人类的关系密切，大多数微生物是对人类有意的，只有少数的微生物多人有害。能引起人类及动物、植物疾病的微生物称为病原微生物。这部分是医学微生物学讲述的部分。第一章细菌的形态和结构第一节细菌的大小和形态细菌(bacterium)广义——所有原核细胞型微生物（细菌、支原体衣原体、立克次体、螺旋体、放线菌）共性：有细胞壁、原始核质、二分裂、对抗生素敏感狭义——专指其中的细菌观察细菌常用光学显微镜，其大小用测微尺在显微镜下进行测量，以微米(μm)为单位。不同种类的细菌大小不一，同一种细菌也因菌龄和环境因素的影响而有差异。细菌按其外形，主要有球菌（coccus）、杆菌（bacillus）、螺形菌（spiralbacterium）。球菌根据细菌分裂的平面和菌体之间的排列方式分双球菌、链球菌和葡萄球菌等。不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致杆菌不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致螺形菌根据菌体的弯曲分为弧菌和螺菌第二节细菌的结构一、细菌的基本结构包括：细胞壁、细胞膜、细胞质、核质细胞壁是位于细菌细胞最外层，包绕在细胞膜周围，无色透明、坚韧而富有弹性的膜状结构。平均厚度为12——30nm，组成较复杂，并随不同菌种而异。主要成分是肽聚糖。不同细菌细胞壁的组成不同，根据革兰染色法将细菌分为两大类：革兰阳性菌和革兰阴性菌。革兰阳性菌：肽聚糖(peptidoglycan)—聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥（三维立体结构）。聚糖骨架是由N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸经β-1，4糖苷键连接，在N-乙酰胞壁酸分子上连接四肽侧链，四肽侧链再由五肽交联桥组成。革兰阳性菌细胞壁肽聚糖经这样的三级链接，构成了交叉的、机械强度相当大的空间框架结构，交联率为75%，坚固而致密。这种三维立体结构的肽聚糖在革兰阳性菌中高达50层，为其细胞壁主要成分。溶菌酶能切断β-1，4糖苷键，引起细菌裂解。青霉素能干扰四肽侧链和五肽交联桥的连接，使细菌不能合成完成的细胞壁，可导致细菌死亡。革兰阴性菌：肽聚糖(peptidoglycan)—聚糖骨架、四肽侧链（二维平面结构）。聚糖骨架组成与阳性菌相同，也是由N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸经β-1，4糖苷键连接，但是缺乏交联桥，只能形成二维平面结构，而且交联率低，只有25%，故多数侧链呈游离状。这种二维平面的肽聚糖在革兰阴性菌中只有1——2层，只作为其细胞壁的组成成分之一。革兰阳性菌细胞壁特殊组分——磷壁酸(teichoicacid)磷壁酸为革兰阳性菌特有成分，按结合部位不同分为壁磷壁酸和膜磷壁酸两种。壁磷壁酸结合在细胞壁的肽聚糖的胞壁酸上，另一端游离于细胞外；膜磷壁酸结合在细胞膜上。另一端游离。革兰阴性菌细胞壁特殊组分——外膜(outermembrane)外膜位于肽聚糖外侧，由内向外由脂蛋白、脂质双层和脂多糖三部分组成。革兰阴性菌与革兰阳性菌细胞壁结构比较细胞壁革兰阳性菌革兰阴性菌强度较坚韧较疏松厚度20-80nm10-15nm肽聚糖层数可多达50层1-2层肽聚糖含量占细胞壁干重50%-80%占细胞壁干重5%-20%磷壁酸+—脂质双层—+脂蛋白—+脂多糖—+细胞壁的功能维持菌体固有的形态：细菌一旦失去细胞壁，就变得多形。保护细菌抵抗低渗环境：菌体内的大气压是外界的5~25倍，没有细胞壁，必将涨破。参与菌体内外的物质交换：与细胞膜一起参与物质交换，细胞壁上有很多小孔，容许小分子物质通过菌体表面带有多种抗原分子，可诱发机体的免疫应答。细菌细胞壁缺陷型或L型(bacterialLform)：细胞壁的肽聚糖结构受到理化或生物因素的直接破坏或合成被抑制，受损后的细菌在高渗环境下仍可存活的细菌。某些L型仍有一定的致病力，通常引起慢性感染。细菌L型呈高度多形性，大小不一。着色不匀，无论其原为革兰阳性或阴性菌，形成L型大多染成革兰阴性。细菌L型生长缓慢，营养要求高，对渗透压敏感，普通营养基上不能生长，培养时必须用高渗的含血清的培养基。细菌L型在高渗的含血清的培养基上生长后形成三种类型的菌落细胞膜细菌细胞膜的结构与真核细胞者基本相同，由磷脂和多种蛋白质组成，但不含胆固醇。细菌细胞膜的功能与真核细胞者类似，主要有物质转运、生物合成、分泌和呼吸等作用。细菌细胞膜可形成一种特有的结构，称为中介体。中介体：是部分细胞膜内陷、折叠、卷曲形成的囊状物，多见于革兰阳性菌。其功能类似于真核细胞的线粒体，故亦称为拟线粒体。细胞质核糖体(ribosome)：细菌合成蛋白质的场所，游离存在于蛋白质中。质粒(plasmid)：染色体外的遗传物质，存在于细胞质中。为闭合环状的双链DNA，控制细菌某些特定的遗传特性。细菌细胞质中含有多种颗粒，大多为贮藏的营养物质。其中有一种主要成分是RNA和多偏磷酸盐的颗粒，其嗜碱性强，用亚甲蓝染色时着色较深呈紫色，称为异染颗粒(metachromaticgranule)。常见于白喉棒状杆菌，位于菌体两端，故又称极体(polarbody)，有助于鉴定。核质核质由单一密闭环状DNA分子反复回旋卷曲盘绕组成松散网状结构。细菌是原核细胞，不具有成形的核。细菌的遗传物质称为核质或拟核，无核膜、核仁和有丝分裂器。功能与真核细胞的染色体相似——决定细菌各种遗传性状。二、特殊结构荚膜：某些细菌在其细胞壁外包绕一层粘液性物质，当其厚度=0.2µm，边界明显，光镜下可见时，称为荚膜。厚度0.2µm者称为微荚膜。其成分为疏水性多糖或蛋白质的多聚体，用理化方法去除后并不影响细胞的生命活动。荚膜的功能—与细菌的致病性有关，抗吞噬作用；；粘附作用；抗有害物质的损伤作用。鞭毛：许多细菌在菌体上附有细长并呈波状弯曲的丝状物，称为鞭毛，是细菌的运动器官。鞭毛需用电子显微镜观察，或经特殊染色法使鞭毛增粗后才能在光镜下看到。菌毛：许多革兰阴性菌和少数革兰阳性菌菌体表面存在着一种比鞭毛更细、更短而直硬的丝状物，与细菌的运动无关。根据功能不同，菌毛可分为普通菌毛和性菌毛两类。普通菌毛是细菌的黏附结构，性菌毛参与F质粒的接合传递。菌毛在普通光学显微镜下看不到，必须用电子显微镜观察。芽胞：某些细菌在一定的环境条件下，能在菌体内部形成一个圆形或卵圆形小体，是细菌的休眠形式。芽胞形成后细菌即失去繁殖能力，不能再进行二分裂繁殖。产生芽胞的都是革兰阳性菌。芽孢折光性强、壁厚、不易着色，经特殊染色光镜下可见。芽胞的大小、形状、位置等随菌种而异，有重要的鉴别意义。芽胞的抵抗力强，可在自然界中存在多年，是重要的传染源。但芽胞并不直接引起疾病，只有发芽成为繁殖体后，才能迅速大量繁殖而致病。芽胞抵抗力强，故应以杀灭芽胞作为可靠的灭菌指标。高压蒸汽灭菌法是杀灭芽孢最有效的方法。第二章细菌的生理第一节细菌的理化性状细菌的物理性状光学性质——细菌为半透明体。表面积——细菌体积微小，相对表面积大。带电现象——均带负电。半透性——细菌的细胞壁和细胞膜都有半透性。渗透压——菌体内为高渗透压。细菌的化学组成：水、无机盐、蛋白质、糖类、脂质和核酸等。第二节细菌的营养与生长繁殖一、细菌的营养类型根据细菌所需要的营养物质不同，将细菌分为两大营养类型——自养菌和异养菌。•自养菌(autotroph)：以简单的无机物为原料，合成菌体成分。•异养菌(heterotroph)：以多种有机物为原料，合成菌体成分并获得能量。异养菌包括腐生菌(saprophyte)和寄生菌(parasite)。所有的病原菌都是异养菌，大部分属寄生菌。二、细菌的营养物质营养物质：水、碳源、氮源、无机盐及生长因子为细菌的代谢及生长繁殖提供必需的原料和充足的能量。三、细菌摄取营养物质的机制被动扩散:顺浓度梯度,不需能量主动转运:逆浓度梯度,需要能量四、影响细菌生长的环境因素营养物质：水、碳源、氮源、无机盐及生长因子为细菌的代谢及生长繁殖提供必需的原料和充足的能量酸碱度(pH)：多数病原菌最适PH为7.2----7.6温度：病原菌最适温度为37度气体：O2：根据细菌代谢时对氧气的需要与否分四类：专性需氧菌：具有完善的呼吸酶系统，需要分子氧作为受氢体以完成需氧呼吸，仅能在有氧环境下生长。微需氧菌：在低氧压（5%-6%）生长最好。兼性厌氧菌：兼有有氧呼吸和无氧发酵两种功能，在有氧、无氧环境中均能生长，但以有氧时生长较好。大多数病原菌属于此。专性厌氧菌：缺乏完善的呼吸酶系统，只能进行无氧发酵，必须在无氧环境中生长。CO2：对细菌生长也很重要，大部分细菌在代谢中产生的CO2可满足需要，个别细菌初次分离时需人工供给5-10%CO2渗透压五、细菌的生长繁殖1、细菌个体的生长繁殖繁殖方式----细菌以简单的二分裂方式进行繁殖。繁殖速度----繁殖一代所需时间（代时）约20-30min。但少数细菌代时较长，如结核分枝杆菌代时为18小时。2、细菌群体的生长繁殖繁殖规律----生长曲线（growthcurve)迟缓期(lagphase)，对数期(logarithmicphase)稳定期(stationaryphase)，衰退期(declinephase)迟缓期：细菌被接种培养基的最初一段时间，主要是适应新环境，同时为分裂繁殖作物质准备，此时细菌体积比较大，含有丰富的酶和中间代谢产物。对数期：细菌分裂繁殖最快的时期，菌数以几何级数增长，研究细菌的最佳时期稳定期：由于营养物质的消耗，代谢产物的堆积，繁殖数与死亡数几乎相等。活菌数保持稳定。衰退期：繁殖变慢，死菌数超过活菌数。细菌形态发生改变，生理活动趋于停滞。第三节细菌的新陈代谢和能量转换一、细菌的能量代谢发酵：无氧时,以有机物(lactate,ethanol)为受氢体。1Glucose2ethanol+2CO2+2ATP呼吸：以无机物为受氢体。有氧呼吸：以氧为受氢体。1Glucose+6O26CO2+6H2O+38ATP厌氧呼吸：无氧时,以其它无机物(CO2,SO42-,NO3-)为受氢体。1Glucose2ATP二、细菌的代谢产物（一）分解代谢产物和细菌的生化反应细菌种类不同——细菌酶不同——分解物质能力不同——代谢产物不同——鉴别作用.1、糖发酵试验：2、VP试验：3、甲基红试验：4、枸橼酸盐利用（citrateutilization)试验5、吲哚试验吲哚(I),甲基红(M),VP(V),枸橼酸盐利用（C）试验，常用于鉴定肠道杆菌，合称IMViC试验。大肠杆菌的结果是：++--产气杆菌的结果是：--++6、H2S试验7、尿素酶试验（二）细菌的合成代谢产物热原质(pyrogen)：或称致热原。是细菌合成的一种注入人体或动物体内能引起发热反应物质。产生热原质的细菌大多是革兰阴性菌，热原质即其细胞壁的脂多糖。毒素与侵袭性酶：细菌产生外毒素和内毒素两类毒素。外毒素(exotoxin)是多数革兰阳性菌和少数革兰阴性菌在生长繁殖过程中释放到菌体外的蛋白质；内毒素(endotoxin)是革兰阴性菌的脂多糖。色素：细菌的色素有两类——水溶性色素，能弥散到培养基或周围组织。脂溶性色素，不溶于水，只存在于菌体，使菌落显色而培养基颜色不变。抗生素：某些微生物代谢过程中产生的一类能抑制或杀死某些其他微生物或肿瘤细胞的物质。细菌素：某些菌株产生的一类具有抗菌作用的蛋白质。维生素：细菌能合成某些维生素除供自身需要外，还能分泌至周围环境中。第四节细菌的人工培养第三章消毒灭菌与病原实验室生物安全第一节消毒灭菌的常用术语消毒(disinfection)：杀死物体上病原微生物的方法，并不一定能杀死含芽胞的细菌或非病原微生物。用以消毒的药品称为