一.分類

細(xì)菌屬于原核微生物。

最準(zhǔn)確的方法是遺傳分類。

最常用的是經(jīng)典的傳統(tǒng)分類:根據(jù)細(xì)菌的親緣關(guān)系，進(jìn)行門(mén)、綱、屬、型和植物的分類。

科:由相關(guān)屬組成，如腸桿菌科；

屬:是物種的較高級(jí)分類單元，通常包含具有共同特征或親緣關(guān)系較近的物種，用于描述微生物的主要特征，如埃希氏菌；

種:是分類的基本單位，同一微生物的形態(tài)、生理特性和組成基本相同，用來(lái)描述微生物的次級(jí)特性，如大腸桿菌；

菌株或品系:同一微生物中不同來(lái)源的純培養(yǎng)物，如大腸桿菌CGMCC 1.3373。

二、細(xì)菌形態(tài)學(xué)及形態(tài)學(xué)檢查方法

細(xì)菌的形態(tài)結(jié)構(gòu)主要是指細(xì)菌的大小、形狀、排列和超微結(jié)構(gòu)。細(xì)菌結(jié)構(gòu)與其生理功能、致病性和免疫有關(guān)。

2.1形態(tài)結(jié)構(gòu)

2.1.1有三種基本形式:球菌、桿菌、螺旋體，桿菌是最常見(jiàn)的形式。

2.1.2尺寸

衡量細(xì)菌大小的單位是微米μ m，球菌的大小用直徑表示，桿菌的大小用長(zhǎng)度和寬度表示。同一細(xì)菌在不同條件下大小形態(tài)也不同:涂片干固染色時(shí)細(xì)菌收縮；快速生長(zhǎng)的球菌往往是短桿。

細(xì)菌年齡與細(xì)菌大小的關(guān)系受多種因素影響，主要與代謝廢物的積累和培養(yǎng)基滲透壓的增加有關(guān)。

2.1.3結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu):細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和核質(zhì)；

特殊結(jié)構(gòu):鞭毛、菌毛、莢膜、孢子等。

什么是pili？

菌毛許多絲狀的蛋白質(zhì)附屬物，比鞭毛更細(xì)、更短、更直、更硬，也稱為纖毛。它的化學(xué)成分是pilin，Pilin與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。菌毛可分為普通菌毛和性感菌毛。常見(jiàn)的菌毛長(zhǎng)0.3 ~ 1.0 um，直徑7nm。它具有粘附細(xì)胞(紅細(xì)胞、上皮細(xì)胞)并沉降在各種細(xì)胞表面的能力，這與某些細(xì)菌的致病性有關(guān)。帶有無(wú)菌毛的細(xì)菌，很容易被粘膜細(xì)胞的纖毛運(yùn)動(dòng)、腸蠕動(dòng)或尿液沖洗所消滅，失去菌毛和致病性。性菌毛有些細(xì)菌也有1 ~ 4個(gè)較長(zhǎng)的性菌毛，比普通菌毛粗，培養(yǎng)基空為管狀。性菌毛由質(zhì)粒攜帶的受精因子基因編碼，因此性菌毛也被稱為F菌毛。有性菌毛的細(xì)菌稱為F+菌或雄性菌，有無(wú)性菌毛的細(xì)菌稱為F-菌或雌性菌。F+細(xì)菌中的質(zhì)?；蛉旧wDNA可以通過(guò)空的有性菌毛進(jìn)入F-細(xì)菌，稱為接合。細(xì)菌的毒性和耐藥性可以通過(guò)這種方式傳播，這也是部分腸桿菌容易產(chǎn)生耐藥性的原因之一。

2.2形態(tài)學(xué)檢查方法

可分為非染色標(biāo)本檢查和染色標(biāo)本檢查。

非染色標(biāo)本檢查法:可以觀察細(xì)菌的大小和形態(tài)，但主要用于觀察細(xì)菌的動(dòng)態(tài)。

觀察細(xì)菌動(dòng)態(tài)時(shí)，應(yīng)選擇新鮮的幼體培養(yǎng)物(對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期)，并在室溫20℃以上進(jìn)行。同時(shí)要掌握細(xì)菌真實(shí)運(yùn)動(dòng)和溶膠布朗運(yùn)動(dòng)的區(qū)別。常用的方法有點(diǎn)滴法、懸滴法、暗場(chǎng)反射法等。

染色標(biāo)本的檢驗(yàn)方法:單染色法、雙染色法和特殊染色法。

鞭毛染色應(yīng)用于觀察細(xì)菌菌毛。

細(xì)菌學(xué)中最常用的差異染色方法是革蘭氏染色。

基本步驟是:涂抹→烘干→固定→染色

革蘭氏染色結(jié)果與培養(yǎng)基成分、培養(yǎng)條件和操作技術(shù)密切相關(guān)。酒精脫色是關(guān)鍵的一步。

第三，細(xì)菌生理學(xué)

3.1化學(xué)成分

水、蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽、核酸、維生素，各種成分隨細(xì)菌種類、細(xì)菌年齡和細(xì)菌環(huán)境的不同而不同。

固體成分占細(xì)菌質(zhì)量的15%~25%，其中碳、氫、氧、氮占90%~97%，其他元素占3%~10%。

水分:細(xì)菌75%~85%，孢子40%。游離水主要在生殖體內(nèi)，結(jié)合水主要在孢子內(nèi)。化合水不易蒸發(fā)，不結(jié)冰，不能作為溶劑，不能滲透。

蛋白質(zhì):分布在細(xì)菌的所有成分中，占細(xì)菌固體含量的50%~80%。除了白蛋白、球蛋白等少數(shù)簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)外，大部分與其他物質(zhì)結(jié)合形成復(fù)雜蛋白質(zhì)，如核蛋白、糖蛋白、脂蛋白等，其中核蛋白含量最高。蛋白質(zhì)是維持細(xì)菌生命活動(dòng)最基本的物質(zhì)，是細(xì)菌酶的主要成分。

核酸:RNA(在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞膜中，約占固體部分的10%)和DNA(在染色體和質(zhì)粒中，約占固體部分的3%)。

糖:占固體成分的10%~30%，主要以多糖的形式存在，如莢膜多糖、纖維素、淀粉、糖原等。

脂類:細(xì)菌中的能量?jī)?chǔ)存部位。

無(wú)機(jī)鹽:調(diào)節(jié)滲透壓，維持酶活性。

其他:生長(zhǎng)因子主要是B族維生素，大部分是細(xì)菌中的輔酶成分。顏料有很多種，一般是含氮的有機(jī)化合物。

3.2物理特性

帶電現(xiàn)象:細(xì)菌蛋白質(zhì)由多種氨基酸組成。氨基酸是兼性離子。在等電點(diǎn)，它們的正電荷和負(fù)電荷相等。革蘭氏陽(yáng)性菌的ph值為2 ~ 3，革蘭氏陰性菌的ph值為4 ~ 5。一般培養(yǎng)、染色、血清學(xué)試驗(yàn)，大多處于中性或弱堿性環(huán)境，pH值高于細(xì)菌等電點(diǎn)，均帶負(fù)電。環(huán)境中的pH值越高，其負(fù)電荷越多。起電與細(xì)菌的染色反應(yīng)、凝集反應(yīng)、抑菌殺菌密切相關(guān)。

多相膠體:原生質(zhì)含有各種不同組成和結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，是一種多相膠體，因此可以同時(shí)進(jìn)行各種不同性質(zhì)的生化反應(yīng)。細(xì)胞外濃度低的化學(xué)物質(zhì)，可以被原生質(zhì)的某一個(gè)相選擇性地吸收并濃縮到細(xì)胞中。

表面積:單位體積的表面積大于其他大型生物。葡萄球菌每立方厘米的表面積為60000cm2。所以細(xì)菌新陳代謝活躍，繁殖迅速，對(duì)外界環(huán)境因素也非常敏感。

布朗運(yùn)動(dòng):在溶液中，由于分散的酶分子的沖擊，發(fā)生非運(yùn)動(dòng)位置的振動(dòng)，稱為布朗運(yùn)動(dòng)。

光學(xué)特性:細(xì)菌是半透明的。當(dāng)光照射細(xì)菌時(shí)，一部分光被吸收，一部分光被散射，所以細(xì)菌懸液是渾濁的。

通透性:細(xì)菌的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜是半透性的，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物的吸收依賴于這種通透性。細(xì)菌具有堅(jiān)韌的細(xì)胞壁，既能承受細(xì)菌內(nèi)部的高滲透壓，又能保護(hù)細(xì)菌在低滲透壓環(huán)境下不開(kāi)裂，還能吸水，在純水中爆裂。

3.3新陳代謝

細(xì)菌為了生長(zhǎng)繁殖，必須從環(huán)境中吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)作為能量和基本原料，排出不需要的產(chǎn)物。這些生化過(guò)程稱為細(xì)菌代謝，包括分解代謝和合成代謝。

3.3.1分解代謝和生化反應(yīng)

定義:將復(fù)雜的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分解成簡(jiǎn)單的化合物，一方面為合成細(xì)菌成分提供原料，另一方面從物質(zhì)分解中獲取能量。

(1)糖:大多數(shù)細(xì)菌都可以利用糖。由于各種細(xì)菌的酶系統(tǒng)不同，分解糖的能力也不同。糖代謝的基本過(guò)程:多糖→單糖→丙酮酸，而丙酸酮進(jìn)一步分解的后續(xù)過(guò)程則因菌而異。

1)糖發(fā)酵試驗(yàn):常用于鑒定細(xì)菌。比如大腸桿菌使丙酮酸生成甲酸，甲酸氫酶分解甲酸生成CO2和H2，所以葡萄糖分解產(chǎn)生酸和氣體。而傷寒桿菌只能由丙酮酸產(chǎn)生甲酸，只能通過(guò)分解葡萄糖產(chǎn)生酸而不能產(chǎn)生氣體。

2)V-P試驗(yàn):好氧生物可脫羧丙酮酸生成中性乙酰甲基甲醇。乙酰甲基甲醇在堿性溶液中被大氣中的氧分子氧化形成紅色化合物，該反應(yīng)對(duì)V-P試驗(yàn)呈陽(yáng)性。大腸桿菌不產(chǎn)生乙酰甲基甲醇，所以是陰性。這個(gè)實(shí)驗(yàn)一定要做腸道細(xì)菌。

3)甲基紅試驗(yàn):在上述產(chǎn)氣桿菌培養(yǎng)液中，由于兩分子丙酮酸變成了一分子中性乙酰甲基甲醇(位于需氧和厭氧分解的界面)，產(chǎn)生的酸量相應(yīng)減少，因此pH值相應(yīng)升高(pH5.4以上)。當(dāng)甲基紅作為指示劑時(shí)，培養(yǎng)液呈橙色，稱為甲基紅試驗(yàn)陰性。而大腸桿菌在分解丙酮酸時(shí)不產(chǎn)生乙酰甲基甲醇，而是產(chǎn)生更多的酸，所以培養(yǎng)液的pH值降到4.5或更低，所以甲基紅指示劑是紅色的，即陽(yáng)性。

(2)蛋白質(zhì):蛋白質(zhì)由于分子量大，不能作為營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)被細(xì)菌直接吸收。需要將蛋白質(zhì)分解成多肽或氨基酸，通過(guò)細(xì)菌的胞外酶，如蛋白酶，可以滲入細(xì)胞壁和細(xì)胞膜。細(xì)菌分解蛋白質(zhì)的過(guò)程一般是:蛋白質(zhì)→蛋白質(zhì)→蛋白胨→多肽→氨基酸。不同的細(xì)菌對(duì)蛋白質(zhì)的分解能力不同，因此可以用明膠液化試驗(yàn)或蛋白質(zhì)消化試驗(yàn)來(lái)鑒定細(xì)菌的類型。氨基端的進(jìn)一步分解主要通過(guò)三種方式進(jìn)行:脫氨、脫羧和其他分解(吲哚形成、硫化氫形成和尿素分解)。

(3)檸檬酸鹽利用試驗(yàn):產(chǎn)氣桿菌可以利用檸檬酸鹽作為碳源，所以它在只含檸檬酸鹽而不含其他碳源的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，分解檸檬酸鹽形成碳酸鹽，使培養(yǎng)基由中性變?yōu)閴A性。以溴百里酚藍(lán)為指示劑，可以顯示培養(yǎng)基由綠色變?yōu)樯钏{(lán)色，即檸檬酸鹽為陽(yáng)性。相反，大腸桿菌不能使用檸檬酸鹽作為唯一的碳源，所以不能在這種培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，培養(yǎng)基顏色不變，屬于陰性反應(yīng)。

3.3.2合成代謝及其產(chǎn)物

(1)毒素和入侵酶:

細(xì)菌產(chǎn)生的內(nèi)毒素和外毒素毒性很大，尤其是外毒素。

內(nèi)毒素是革蘭氏陰性菌的細(xì)胞壁成分，即脂多糖。它的毒性存在于脂質(zhì)A中，在細(xì)菌死亡解體后會(huì)釋放出來(lái)。其性質(zhì)穩(wěn)定，用強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或強(qiáng)氧化劑加熱至160℃2 ~ 4小時(shí)或煮沸30分鐘即可失活。

外毒素是一種蛋白質(zhì)，在細(xì)菌生命過(guò)程中可以釋放細(xì)菌。產(chǎn)生外毒素的細(xì)菌多為革蘭氏陽(yáng)性菌，但也有少數(shù)革蘭氏陰性菌。不穩(wěn)定，易受熱損壞(50 ~ 60℃，20 ~ 120 min)。

有些細(xì)菌還能產(chǎn)生侵襲性的酶，能損傷機(jī)體組織，如產(chǎn)氣莢膜梭狀芽孢桿菌的卵磷脂酶和鏈球菌的透明質(zhì)酸酶。

(2)熱原:許多革蘭陰性桿菌能產(chǎn)生一種多糖，注射入人體或動(dòng)物體內(nèi)可引起發(fā)熱反應(yīng)，故稱熱原。121℃20分鐘不能破壞。吸附劑和特殊的石棉濾板可以去除大部分輸液中的熱源物質(zhì)，玻璃器皿上的熱源物質(zhì)只有在250℃下烘干才能破壞。如變形桿菌、綠膿桿菌(前稱綠膿桿菌)。

(3)色素:一些細(xì)菌在一定條件下(充足的氧氣、適宜的溫度或暴露于陽(yáng)光下)能產(chǎn)生各種顏色的色素。產(chǎn)生的色素有的能溶于水?dāng)U散到周圍環(huán)境，有的是脂溶性的，不溶于水，只能使菌落本身著色。

(4)抗生素:抗生素主要是一些微生物在代謝過(guò)程中產(chǎn)生的，可以抑制或殺死一些生物細(xì)胞(主要是微生物和腫瘤細(xì)胞)?？股刂饕煞啪€菌和真菌產(chǎn)生，細(xì)菌產(chǎn)生的較少。多粘芽孢桿菌產(chǎn)生的多肽抗生素(多粘菌素)和芽孢桿菌首先產(chǎn)生的多肽抗生素(桿菌肽)只有幾種。

(5)細(xì)胞因子:某種細(xì)菌菌株之間產(chǎn)生的一種具有抗菌作用的蛋白質(zhì)。與抗生素不同，其抗菌范圍較窄，只能抑制和殺滅與產(chǎn)生細(xì)胞因子的菌株密切相關(guān)的細(xì)菌。由于其特異性，它已被用于對(duì)物種內(nèi)的細(xì)菌進(jìn)行分類。

(6)維生素:維生素是細(xì)菌必需的生長(zhǎng)因子。有些細(xì)菌可以自己合成，除了自身需要，還可以分泌到細(xì)菌外面。人體腸道中的大腸桿菌可以合成維生素B6、B12、K2等。，人體可以使用。

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