細(xì)菌學(xué)概論_微生物學(xué)與免疫學(xué)

課堂筆記

一、細(xì)菌的形態(tài)、結(jié)構(gòu)與分類★★★

細(xì)菌是自然界中廣泛存在的一類具有細(xì)胞壁，以無性二分裂方式進(jìn)行繁殖的原核細(xì)胞型微生物。是微生物學(xué)的主要研究對象。

（一）細(xì)菌的大小和形態(tài)★★★

1．細(xì)菌的大小

（1）通常以微米（μm）為測量單位。

（2）不同形態(tài)的細(xì)菌用不同的參數(shù)來表示其大?。呵蚓拇笮∫云渲睆奖硎荆ǘ鄶?shù)為1．0μm左右）；桿菌和螺旋菌的大小一般以其長度×寬度表示（多數(shù)為2～5μm×0．5～1．0μm）。需要注意的是，不同種類細(xì)菌的大小不同，同一種類細(xì)菌的大小也可隨著生存環(huán)境的改變和培養(yǎng)時間的不同而發(fā)生變化。

2．細(xì)菌的形態(tài)　細(xì)菌的形態(tài)可分為基本形態(tài)、特殊形態(tài)和不規(guī)則形態(tài)。其中就單個細(xì)胞來說，基本形態(tài)主要有球狀、桿狀和螺旋狀三種，分別稱為球菌、桿菌和螺旋菌。

（1）球菌：外觀呈球形或近似球形。由于球菌分裂后，其子代細(xì)胞常保持一定的排列方式，因此可用作球菌的分類鑒定依據(jù)。常見的排列方式包括：單球菌；雙球菌；鏈球菌；四聯(lián)球菌；八疊球菌和葡萄球菌。

（2）桿菌：細(xì)胞呈桿狀或球桿狀。桿菌的空間排列方式受環(huán)境因素影響較大，因此不作為分類鑒定的依據(jù)，而其兩端的形狀則相對要恒定得多。例如兩端呈鈍圓形、兩端平齊呈竹節(jié)狀排列或似梭狀等。

（3）螺旋菌：菌體呈彎曲狀，按其彎曲程度不同可分為弧菌和螺菌兩大類。

細(xì)菌形態(tài)可受多種因素影響而發(fā)生變化。在不適宜的環(huán)境中生長或培養(yǎng)時間過長時，常會出現(xiàn)不規(guī)則形態(tài)（即多形性）。當(dāng)將細(xì)菌轉(zhuǎn)移到新鮮培養(yǎng)基或重新獲得適宜條件后，又能恢復(fù)原來的正常形態(tài)。

（二）細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)★★★

細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)分為基本結(jié)構(gòu)和特殊結(jié)構(gòu)。

1．基本結(jié)構(gòu)包括細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)及其內(nèi)容物、核質(zhì)等。

（1）細(xì)胞壁★★★：位于細(xì)菌細(xì)胞膜的外層，堅韌并且有彈性的結(jié)構(gòu)。

①觀察細(xì)胞壁的方法有：細(xì)菌超薄切片的電鏡直接觀察；質(zhì)壁分離與適當(dāng)?shù)娜旧梢栽诠鈱W(xué)顯微鏡下看到細(xì)胞壁；機(jī)械法破裂細(xì)胞后，分離得到純的細(xì)胞壁；制備原生質(zhì)體，觀察細(xì)胞形態(tài)的變化。

②細(xì)胞壁具有多種生物學(xué)功能：保護(hù)細(xì)胞，使其免受由于滲透壓的變化而引起的細(xì)胞破裂；維持細(xì)菌的基本形態(tài)；為細(xì)胞的生長、分裂和鞭毛運動所必需；細(xì)胞壁是多孔性的，有一定的通透性和機(jī)械阻擋作用；細(xì)菌的細(xì)胞壁還與細(xì)菌的致病性、抗原性和對某些藥物及噬菌體的敏感性有關(guān)。

③細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)

革蘭染色與細(xì)胞壁：C．Gram（革蘭）于1884年發(fā)明的一種鑒別不同類型細(xì)菌的染色方法。其染色要點為：先用結(jié)晶紫染液初染，再加媒染劑——碘液處理，使菌體著色，然后用乙醇脫色，最后用復(fù)染液（沙黃或番紅花紅）復(fù)染。顯微鏡下菌體呈紅色者為革蘭陰性細(xì)菌（常以G-表示），呈深紫色者為革蘭陽性細(xì)菌（常以G＋表示）。G＋菌與G-菌細(xì)胞壁的化學(xué)組成結(jié)構(gòu)具有明顯差異，因此造成染色后呈現(xiàn)不同顏色。

革蘭陽性細(xì)菌：細(xì)胞壁的化學(xué)組成以肽聚糖為主，另外還結(jié)合磷壁酸。肽聚糖是由大量單體組成。每一單體又由三個亞單位構(gòu)成：分別是以β-1，4糖苷鍵連接N-乙酰葡萄糖胺（NAG）和N-乙酰胞壁酸（NAM）所構(gòu)成的雙糖單位；連接在NAM上的四肽尾；用于連接相鄰四肽尾的肽橋（約70%的四肽側(cè)鏈由肽橋相連）。其中四肽側(cè)鏈的氨基酸組成和排列順序通常為L-丙氨酸、D-谷氨酸、L-賴氨酸和D-丙氨酸。在金黃色葡萄球菌中，肽橋由五個甘氨酸構(gòu)成。大量肽聚糖單體的重復(fù)相連就形成了致密且機(jī)械強(qiáng)度大的三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。磷壁酸是革蘭陽性細(xì)菌細(xì)胞壁上特有的組分，可分為甘油型和核糖醇型兩種。同時具有重要生理功能。

革蘭陰性細(xì)菌：革蘭陰性細(xì)菌細(xì)胞壁分為內(nèi)壁層、外壁層和周質(zhì)空間。

內(nèi)壁層由肽聚糖組成，其結(jié)構(gòu)與革蘭陽性細(xì)菌相似，但肽鏈中的L-賴氨酸往往被內(nèi)消旋二氨基庚二酸（m-DAP）取代。而且四肽側(cè)鏈的交聯(lián)不需要肽橋，交聯(lián)度低（大約30%），故其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不及革蘭陽性細(xì)菌的堅固，顯得比較疏松。

外壁層再分為內(nèi)、中、外三層。最外層為脂多糖層（LPS），中間為磷脂層，內(nèi)層為脂蛋白層。其中脂多糖又由類脂A、核心多糖和特異性多糖組成，是革蘭陰性細(xì)菌細(xì)胞壁特有的成分，具有重要生物學(xué)功能。類脂A無種屬特異性，而核心多糖和特異性多糖則具有種屬特異性。磷脂雙層結(jié)構(gòu)與細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)類似。脂蛋白則起到連接肽聚糖層和外膜層的作用。

周質(zhì)空間是外膜與細(xì)胞膜之間除內(nèi)壁層與外壁層以外的狹窄空間，其中含有大量酶類。其實在革蘭陽性菌中也存在周質(zhì)空間，但寬度較陰性菌窄，即位于肽聚糖層與細(xì)胞膜之間。

④作用于細(xì)菌細(xì)胞壁的藥物：青霉素和溶菌酶。

青霉素的抑菌機(jī)制：可以抑制細(xì)菌細(xì)胞壁中肽聚糖的合成，從而抑制細(xì)菌生長。在肽聚糖合成的最后階段，短肽側(cè)鏈之間的交聯(lián)過程需要轉(zhuǎn)肽酶參加，青霉素可專一性地抑制轉(zhuǎn)肽酶的活性，使肽聚糖合成中斷。不論是對革蘭陽性菌還是革蘭陰性菌，青霉素的作用機(jī)制相同，但由于陰性菌和陽性菌肽聚糖結(jié)構(gòu)的不同，使得青霉素的作用位點不同。由于革蘭陽性菌細(xì)胞壁的肽聚糖含量和交聯(lián)度明顯高于革蘭陰性菌，因此對青霉素的敏感性高于革蘭陰性菌。此外，由于革蘭陰性菌細(xì)胞壁中含有外膜層，外膜對生物大分子的通透屏障作用使青霉素不易進(jìn)入細(xì)胞壁，也使其對青霉素不如革蘭陽性菌敏感。

溶菌酶的殺菌機(jī)制：溶菌酶是廣泛存在于卵清、人的淚液和鼻涕、部分細(xì)菌及噬菌體內(nèi)的一種酶，該酶專一性地水解細(xì)菌細(xì)胞壁中肽聚糖里NAM和NAG的β-1，4糖苷鍵，破壞肽聚糖骨架，引起細(xì)菌細(xì)胞裂解，達(dá)到殺菌目的。

⑤細(xì)胞壁缺陷的細(xì)菌

L型細(xì)菌：是指在實驗室培養(yǎng)過程中通過自發(fā)突變而形成的遺傳性穩(wěn)定的細(xì)胞壁缺陷菌株。對滲透壓十分敏感，可在低滲條件下緩慢生長。在固體培養(yǎng)基表面形成“油煎蛋”狀的小菌落。有些可通過細(xì)菌濾器。大腸埃希菌、變形桿菌、葡萄球菌、鏈球菌等多種細(xì)菌都可形成L型細(xì)菌。

原生質(zhì)體：是在人工條件下，用溶菌酶完全水解細(xì)胞壁或用青霉素抑制新生細(xì)胞壁合成所得到的僅有細(xì)胞膜包裹的圓球狀結(jié)構(gòu)。一般由革蘭陽性菌在高滲環(huán)境中形成。原生質(zhì)體均呈球形，對環(huán)境條件很敏感，有的原生質(zhì)體還保留著鞭毛，但不能運動，也不能被相應(yīng)的噬菌體感染。

球狀體：又稱原球體或原生質(zhì)球，是在人工條件下，用溶菌酶和乙二胺四乙酸（EDTA）部分水解細(xì)胞壁所獲得的殘留有部分細(xì)胞壁的圓球狀結(jié)構(gòu)。一般由革蘭陰性菌在高滲環(huán)境中形成。球狀體較之原生質(zhì)體對外界環(huán)境具一定抗性，并能在普通培養(yǎng)基上生長。

上述三種細(xì)胞壁缺陷細(xì)菌對環(huán)境的敏感度依次為：原生質(zhì)體＞球狀體＞L型細(xì)菌。

（2）細(xì)胞質(zhì)膜★：是緊貼在細(xì)胞壁內(nèi)側(cè)，包圍著細(xì)胞質(zhì)的柔軟、具有一定彈性的半透性薄膜。細(xì)胞膜的化學(xué)組成主要有磷脂（20%～30%）、蛋白質(zhì)（50%～70%）和少量的多糖。

其生理功能包括：①選擇性控制細(xì)胞內(nèi)、外營養(yǎng)物質(zhì)及代謝產(chǎn)物的運輸；②維持細(xì)胞內(nèi)正常滲透壓的屏障；③借助膜上含有的與呼吸有關(guān)的酶直接參與細(xì)菌的產(chǎn)能代謝，它是細(xì)菌的產(chǎn)能基地；④是合成細(xì)菌細(xì)胞壁及壁外各種附屬結(jié)構(gòu)的場所；⑤是鞭毛著生點，并為鞭毛運動提供能量。

中介體是一種由細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)褶而形成的囊狀結(jié)構(gòu)，其中充滿著層狀或管狀的囊泡。多見于革蘭陽性菌的細(xì)胞內(nèi)，有“擬線粒體”之稱。此外，還與細(xì)菌DNA的復(fù)制、分配和細(xì)菌細(xì)胞分裂密切相關(guān)。

（3）細(xì)胞質(zhì)及內(nèi)含物★：細(xì)胞質(zhì)是細(xì)胞質(zhì)膜包圍的除核區(qū)外的全部物質(zhì)，為無色、半透明的膠狀物。細(xì)胞質(zhì)的主要成分為核糖體、胞質(zhì)顆粒等，少數(shù)細(xì)菌還有類囊體、羧酶體、氣泡或伴胞晶體等。

①核糖體：原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的核糖體結(jié)構(gòu)不同，由50S的大亞基和30S的小亞基組成70S核糖體，是合成蛋白質(zhì)的場所；真核細(xì)胞核糖體由60S和40S大小兩個亞基組成80S的核糖體。正是由于兩者之間的差異，可以作為許多抗菌藥物的作用靶位而對人體無害。

②胞質(zhì)顆粒：是細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的一些顆粒狀內(nèi)含物，是微生物合理利用營養(yǎng)物質(zhì)的一種調(diào)節(jié)方式，并有利于維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的平衡。例如：聚-β-羥丁酸（PHB）為碳源類儲藏物，由于其無毒、可塑、易降解，是生產(chǎn)醫(yī)用塑料和生物降解塑料的良好原料。異染顆粒是無機(jī)偏磷酸的聚合物。糖原粒與淀粉粒均為碳源的儲藏物，用稀碘液可將糖原粒染成紅褐色，淀粉粒則染成藍(lán)色。

（4）核質(zhì)★：又稱擬核或類核，是原核生物特有的無核膜、核仁結(jié)構(gòu)、無固定形態(tài)的原始細(xì)胞核。其實質(zhì)為一條雙鏈DNA分子，經(jīng)過高度折疊、盤繞，形成閉合環(huán)狀的超螺旋形式。在正常情況下，細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的核質(zhì)體數(shù)目一般為一個。處于分裂期的細(xì)菌，由于DNA的復(fù)制先于細(xì)胞分裂，導(dǎo)致一個細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)可含2～4個核質(zhì)體。

質(zhì)粒是細(xì)菌染色體外的能自主復(fù)制的遺傳物質(zhì)。其本質(zhì)為共價、閉合、環(huán)狀的雙鏈DNA分子。質(zhì)粒的分子量比核質(zhì)體小得多，所攜帶的基因數(shù)也很少，通常只有1～200個。許多質(zhì)粒既可以游離在細(xì)胞質(zhì)中，也可以整合入宿主細(xì)胞染色體中。雖然質(zhì)?？梢钥刂萍?xì)菌的一些性狀，如抗藥性及性菌毛等，但質(zhì)粒并不是細(xì)菌生活所必需的結(jié)構(gòu)，在自然或人工條件下，都可導(dǎo)致質(zhì)粒消除，質(zhì)粒所控制的性狀也隨之消失。

2．細(xì)菌細(xì)胞的特殊結(jié)構(gòu)包括莢膜、鞭毛、芽胞和菌毛等。★★★

（1）糖被——莢膜：某些細(xì)菌在生活過程中，向其細(xì)胞壁外分泌一層疏松、透明的黏液狀物質(zhì)，有一定外形并相對穩(wěn)定地附著于細(xì)胞壁外，稱為莢膜。

其特點包括：①主要成分是多糖、多肽或蛋白質(zhì)，尤以多糖居多。經(jīng)特殊的莢膜染色，特別是負(fù)染色（又稱背景染色）后可在光學(xué)顯微鏡下清楚地觀察到它的存在；②產(chǎn)生莢膜是微生物的一種遺傳特性，其菌落特征及血清學(xué)反應(yīng)是細(xì)菌分類鑒定的指標(biāo)之一；③莢膜并非細(xì)胞生活的必要結(jié)構(gòu)，但它對細(xì)菌在環(huán)境中的生存有利。如抗干燥、抗白細(xì)胞吞噬、儲存養(yǎng)料等；④莢膜的形成可以增強(qiáng)細(xì)菌的致病性，可以抗白細(xì)胞吞噬、抗補體的殺菌作用及表面黏附作用。

（2）芽胞：某些細(xì)菌在其生長發(fā)育后期，能夠在菌體內(nèi)部形成一個圓形或橢圓形的厚壁對不良環(huán)境有極強(qiáng)抗性的休眠體，稱之為芽胞。主要由好氧性的芽胞桿菌屬和厭氧性梭菌屬產(chǎn)生。

芽胞的特點包括：①芽胞是整個生物界中抗逆性最強(qiáng)的生命體，是否能消滅芽胞是衡量各種消毒滅菌手段的最重要的指標(biāo)；②芽胞是細(xì)菌的休眠體，在適宜的條件下可以重新轉(zhuǎn)變成為營養(yǎng)態(tài)細(xì)胞；產(chǎn)芽胞細(xì)菌的保藏多用其芽胞；③產(chǎn)芽胞的細(xì)菌多為桿菌，也有一些球菌。芽胞的有無、形態(tài)、大小和著生位置是細(xì)菌分類和鑒定中的重要指標(biāo)；④芽胞與營養(yǎng)細(xì)胞相比，化學(xué)組成存在較大差異，容易在光學(xué)顯微鏡下觀察（芽胞染色）。

芽胞的結(jié)構(gòu)由內(nèi)向外依次為：核心、皮質(zhì)層、芽胞衣和胞外壁。由于芽胞外壁較營養(yǎng)體厚度明顯增大，因此與細(xì)菌的繁殖體相比，芽胞對熱、干燥、輻射、化學(xué)藥物及其他不良環(huán)境的抗性方面有明顯的優(yōu)勢。不過其抗熱機(jī)制除與外壁厚有關(guān)外，與其核心的高度失水和皮層中DPA-Ca的存在也直接相關(guān)。少數(shù)芽胞菌在形成芽胞的同時，還會在芽胞旁形成一個菱形或雙錐形的堿溶性蛋白晶體，稱為伴胞晶體。

（3）鞭毛：某些細(xì)菌從細(xì)胞內(nèi)向外伸出一根或數(shù)根細(xì)長、波狀彎曲的蛋白質(zhì)類絲狀體，稱為鞭毛，是細(xì)菌的運動“器官”。鞭毛的長度為菌體的4～6倍，一般為15～20μm，直徑為10～20nm?？梢岳秒娮语@微鏡直接觀察鞭毛；或通過特殊染色法在普通光學(xué)顯微鏡下觀察鞭毛；也可以在暗視野顯微鏡中通過觀察細(xì)菌運動方式從而判斷細(xì)菌是否具有鞭毛；還可以用半固體培養(yǎng)基穿刺培養(yǎng)，通過菌體的生長狀況推斷鞭毛存在與否。鞭毛主要由基體、鉤形鞘和鞭毛絲三部分組成。革蘭陽性菌與革蘭陰性菌鞭毛在細(xì)胞壁外的結(jié)構(gòu)部分相同，但兩者的基體構(gòu)造略有差異。鞭毛的有無、數(shù)量和著生方式可作為細(xì)菌分類、鑒定的依據(jù)。

（4）菌毛：某些細(xì)菌細(xì)胞表面著生的非鞭毛的蛋白質(zhì)類絲狀物，稱之為菌毛，也稱纖毛或細(xì)毛。菌毛與細(xì)菌的運動性無關(guān)。根據(jù)其形態(tài)和功能可將菌毛分為普通菌毛和性菌毛兩類。

普通菌毛：著生在許多革蘭陰性菌及少數(shù)革蘭陽性菌的菌體細(xì)胞表面，數(shù)目眾多，短直，與細(xì)菌的黏附性有關(guān)，能與宿主細(xì)胞表面的相應(yīng)受體結(jié)合，導(dǎo)致感染的發(fā)生。

性菌毛：存在于大腸埃希菌和其他腸道菌的雄性菌株表面。性菌毛長度和直徑都比普通菌毛大，數(shù)目較少?？梢越閷?dǎo)細(xì)菌遺傳物質(zhì)重組方式——接合作用的發(fā)生。

（三）細(xì)菌的分類★

1．分類單位　細(xì)菌的分類單位與其他生物一樣，依次為：界、門、綱、目、科、屬、種。常用的還有菌株：是指從不同來源的標(biāo)本中所得到的同屬一個種的各純培養(yǎng)物。在實驗室中所獲得的某種細(xì)菌的變異型也可以稱為一個新的菌株。

2．命名　和其他生物一樣，細(xì)菌的命名采用國際上通用的林奈的拉丁雙名法。雙名是指屬名和種名兩部分，由此構(gòu)成細(xì)菌的學(xué)名。具體命名規(guī)則是：①屬名在前，種名在后；②屬名描述該屬的主要特征，種名描述種的個體特征；③屬名和種名用拉丁文、希臘文或拉丁化的其他文字表示，并一律采用斜體形式；④屬名為名詞，首字母大寫，種名為形容詞，首字母小寫。如結(jié)核分枝桿菌的學(xué)名為Mycobacterium tuberculosis。有時常在種名之后附以命名者的姓氏，如金黃色葡萄球菌學(xué)名的全稱為Staphylococcus aureus Rosenbach。如果書寫為Bacillus subtilis ASI398，則代表枯草芽胞桿菌ASI398菌株。

二、細(xì)菌的營養(yǎng)與生長繁殖★★★

（一）細(xì)菌細(xì)胞的化學(xué)組成★

細(xì)菌細(xì)胞的化學(xué)組成與其他生物細(xì)胞相似，物質(zhì)基礎(chǔ)是各種化學(xué)元素，由各種元素再構(gòu)成細(xì)胞內(nèi)的各類化學(xué)物質(zhì)，以滿足生命活動的需要。組成細(xì)菌細(xì)胞各化學(xué)元素的種類和所占的比例相對穩(wěn)定。各種化學(xué)元素主要以化合物的形式存在于細(xì)菌細(xì)胞中，重要的化合物組分有水、各類無機(jī)物、有機(jī)物和以此為基礎(chǔ)進(jìn)一步合成的蛋白質(zhì)、核酸、糖類及脂類等。

（二）細(xì)菌需要的營養(yǎng)物質(zhì)及生理功能★

細(xì)菌的六大營養(yǎng)要素為碳源、氮源、能源、無機(jī)鹽、生長因子和水。

1．碳源　凡是可以被微生物用來構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中碳素來源的物質(zhì)稱為碳源。碳源通過機(jī)體內(nèi)一系列復(fù)雜的化學(xué)變化被用來構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)和（或）為機(jī)體提供完成整個生理活動所需要的能量。因此，碳源通常也是機(jī)體生長的能源。

2．氮源　凡是能被微生物用來構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)中或代謝產(chǎn)物中氮素來源的營養(yǎng)物質(zhì)通常稱為氮源。

3．能源　能為微生物生命活動提供能量來源的營養(yǎng)物或輻射能稱為能源。根據(jù)來源不同可以把能源分為兩類：一是化學(xué)物質(zhì)，化能有機(jī)異養(yǎng)型微生物的能源為有機(jī)物，與它們的碳源物質(zhì)相同?；軣o機(jī)自養(yǎng)型微生物的能源為無機(jī)物，與它們的碳源物質(zhì)不同。二是輻射能，是光能自養(yǎng)型和光能異養(yǎng)型微生物的能源。

4．無機(jī)鹽　無機(jī)鹽是微生物生長必不可少的一類營養(yǎng)物質(zhì)，它們?yōu)闄C(jī)體生長提供必需的金屬元素。這些金屬元素在機(jī)體中的生理作用有參與酶的組成、控制細(xì)胞的氧化還原電位和作為某些微生物生長的能源物質(zhì)等。

5．生長因子　某些微生物在一般含有碳源、氮源、無機(jī)鹽的培養(yǎng)基里培養(yǎng)時還不能生長或生長極差，但當(dāng)在這種培養(yǎng)基里加進(jìn)某種組織（或細(xì)胞）提取液時，這些微生物能生長得很好。說明這種組織（或細(xì)胞）里含有某些微生物生長所需要的因子。生長因子通常指那些微生物生長所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成或合成量不足以滿足機(jī)體需要的有機(jī)化合物?？蓪⑺鼈兎殖删S生素、氨基酸與嘌呤（或嘧啶）堿基三大類。

6．水　水是微生物生長所需要的另外一種重要物質(zhì)，它在微生物的生存中起著重要作用。包括作為溶劑與運輸介質(zhì)；參與細(xì)胞內(nèi)一系列化學(xué)反應(yīng)；維持蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子穩(wěn)定的天然構(gòu)象；有效地控制細(xì)胞內(nèi)溫度變化等。

（三）吸收營養(yǎng)物質(zhì)的方式★★

細(xì)菌的跨膜運輸方式主要有簡單擴(kuò)散、促進(jìn)擴(kuò)散、主動運輸和基團(tuán)轉(zhuǎn)移四種類型。

1．簡單擴(kuò)散　是借助細(xì)胞內(nèi)外營養(yǎng)物質(zhì)的濃度梯度，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)通過細(xì)菌細(xì)胞的壁膜屏障結(jié)構(gòu)從高濃度向低濃度擴(kuò)散。其主要特點是：①不消耗能量；②不需要載體蛋白——滲透酶的參與；③擴(kuò)散方向是從高濃度向低濃度；④擴(kuò)散的速率隨濃度梯度的降低而減小，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)外濃度相等時達(dá)動態(tài)平衡。借助簡單擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞的營養(yǎng)物質(zhì)種類并不多，主要是水、脂肪酸、乙醇、甘油、某些氨基酸及一些氣體分子。

2．促進(jìn)擴(kuò)散　促進(jìn)擴(kuò)散是借助細(xì)胞內(nèi)外營養(yǎng)物質(zhì)的濃度梯度和載體蛋白，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)通過細(xì)菌細(xì)胞的壁膜屏障結(jié)構(gòu)，進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的過程。與簡單擴(kuò)散相比，不同之處是在促進(jìn)擴(kuò)散中還需要載體蛋白參加。一般載體蛋白與營養(yǎng)物質(zhì)之間是特異性的，也有些細(xì)菌可以利用多種載體來運輸同一種營養(yǎng)物質(zhì)。通過促進(jìn)擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞的營養(yǎng)物質(zhì)主要有氨基酸、單糖、維生素及無機(jī)鹽等。

3．主動運輸　主動運輸是在特異性滲透酶的參與下，可以逆濃度差運輸所需營養(yǎng)物質(zhì)的過程，是細(xì)菌細(xì)胞吸收營養(yǎng)物質(zhì)的主要方式。主動運輸?shù)闹饕攸c是：①消耗能量；②需要載體蛋白——滲透酶參與；③對被運輸?shù)臓I養(yǎng)物質(zhì)具有高度的選擇性。

4．基團(tuán)轉(zhuǎn)移　基團(tuán)轉(zhuǎn)移是一種特殊形式的主動運輸，其特點是被運輸?shù)臓I養(yǎng)物質(zhì)在由細(xì)胞膜外向膜內(nèi)運輸中發(fā)生了化學(xué)修飾。如TPS系統(tǒng)中，葡萄糖經(jīng)過這種方式被運輸?shù)桨麅?nèi)后，增加了一個磷酸基團(tuán)成為磷酸葡萄糖?；鶊F(tuán)轉(zhuǎn)移的主要運輸對象是糖類、脂肪酸、核苷、堿基等營養(yǎng)物質(zhì)。

（四）細(xì)菌的營養(yǎng)類型★

根據(jù)碳源、能源及電子供體性質(zhì)的差異將細(xì)菌的營養(yǎng)類型主要分為四種。

1．光能無機(jī)自養(yǎng)型　能以CO2作為主要或唯一的碳源，以無機(jī)物作為供氫體并利用光能進(jìn)行生長。

2．光能有機(jī)異養(yǎng)型　不能以CO2或碳酸鹽作為主要或唯一的碳源，而是以有機(jī)物作為碳源及供氫體并利用光能進(jìn)行生長。光能異養(yǎng)型細(xì)菌在生長時，大多數(shù)需要外源的生長因子。

3．化學(xué)能無機(jī)自養(yǎng)型　能夠以CO2或碳酸鹽作為主要或唯一的碳源，而生長所需的能量來自于無機(jī)物氧化過程中放出的化學(xué)能。廣泛分布于土壤和水環(huán)境中，參與地球物質(zhì)循環(huán)。

4．化學(xué)能有機(jī)異養(yǎng)型　以有機(jī)物氧化時所產(chǎn)生的化學(xué)能為能源，并以有機(jī)物作為主要碳源。因此，有機(jī)物對這類細(xì)菌既是碳源又是能源。大多數(shù)細(xì)菌、真菌等都是化能異養(yǎng)型微生物，已知所有的病原性細(xì)菌都屬于此種類型。

細(xì)菌營養(yǎng)類型的劃分不是絕對的，不同營養(yǎng)類型之間的界限并非十分嚴(yán)格。在特定環(huán)境條件下，有些自養(yǎng)型細(xì)菌可以利用有機(jī)物進(jìn)行生長；而一些異養(yǎng)型細(xì)菌也可以利用CO2或碳酸鹽作為碳源生長。微生物營養(yǎng)類型的可變性無疑有利于提高其對環(huán)境條件變化的適應(yīng)能力。

（五）細(xì)菌的生長繁殖★★

1．細(xì)菌生長繁殖的條件

（1）營養(yǎng)物質(zhì)：主要包括碳源、氮源、能源、無機(jī)鹽、生長因子和水。在一定范圍內(nèi)，菌體細(xì)胞的生長繁殖速度與其營養(yǎng)物質(zhì)的濃度成正比。

（2）酸堿度（pH）：大多數(shù)細(xì)菌的最適pH為6．8～7．4。

（3）溫度：溫度對細(xì)菌生長速度的影響最大。

（4）氣體：多數(shù)細(xì)菌在代謝過程中不同程度地需要一定量的氧氣，根據(jù)細(xì)菌生長與氧氣的關(guān)系可將其分為五種常見類型：專性需氧菌、微需氧菌、耐氧菌、專性厭氧菌和兼性厭氧菌。需氧類型的劃分與細(xì)胞中的多種酶類有關(guān)，主要包括SOD和過氧化氫酶等。

2．細(xì)菌的繁殖方式　無性二分裂方式，速度為15～ 20min繁殖一代，因此在固體培養(yǎng)基上培養(yǎng)10～12h后，就能形成肉眼可見的由單個菌細(xì)胞增殖而來的細(xì)胞集團(tuán)，即菌落。少數(shù)細(xì)菌繁殖速度較慢。

（六）細(xì)菌的人工培養(yǎng)★★★

1．培養(yǎng)基　培養(yǎng)基是人工配制的滿足細(xì)菌及其他微生物生長繁殖和（或）積累代謝產(chǎn)物的營養(yǎng)基質(zhì)。配制培養(yǎng)基必須注意以下原則：根據(jù)所培養(yǎng)微生物的類型選擇適宜的營養(yǎng)物質(zhì)；要注意各種營養(yǎng)物質(zhì)的濃度和比例；必須調(diào)整培養(yǎng)基的pH至適宜范圍；培養(yǎng)基必須及時滅菌后方可使用。

培養(yǎng)基的種類繁多，可以按照其組成、物理狀態(tài)和用途不同分類。

（1）按照培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)的來源：可分為合成培養(yǎng)基、天然培養(yǎng)基和半合成培養(yǎng)基。

（2）按照培養(yǎng)基的物理狀態(tài)可分為液體、固體和半固體三種培養(yǎng)基。液體培養(yǎng)基中不加任何凝固劑。而固體和半固體培養(yǎng)基中需添加凝固劑，常用瓊脂。一般固體培養(yǎng)基中瓊脂的添加量為1．8%～2．5%，半固體培養(yǎng)基為0．2%～0．8%。

（3）按照培養(yǎng)基的用途：可分為基礎(chǔ)培養(yǎng)基、營養(yǎng)培養(yǎng)基、選擇培養(yǎng)基、鑒別培養(yǎng)基和厭氧培養(yǎng)基。

2．細(xì)菌的培養(yǎng)方法及生長現(xiàn)象

（1）固體培養(yǎng)法：主要是在平板或斜面培養(yǎng)基上接種培養(yǎng)，用于細(xì)菌的分離、純化、鑒定、保存、計數(shù)等研究和選種、育種等實際工作。在固體培養(yǎng)基表面由單個細(xì)菌細(xì)胞大量繁殖所形成的肉眼可見的細(xì)菌群體，稱為菌落。菌落特征可用于細(xì)菌初步分類、鑒定的依據(jù)之一。細(xì)菌的菌落一般較小，多數(shù)呈圓形，邊緣形態(tài)整齊或不規(guī)則，濕潤、有光澤、顏色多樣，由于它是堆積在培養(yǎng)基表面，故與培養(yǎng)基的結(jié)合力較小，很容易挑起。菌落在固體培養(yǎng)基上連成一片的純培養(yǎng)物稱為菌苔，常用于菌種的保藏。

（2）液體培養(yǎng)法：通常是在容器中進(jìn)行培養(yǎng)，主要用于收集細(xì)菌、獲得發(fā)酵產(chǎn)物及菌種的鑒定等。培養(yǎng)方式有靜置培養(yǎng)和震蕩培養(yǎng)兩種形式。

（3）半固體培養(yǎng)法：常用于觀察細(xì)菌的運動性、測定某些生化反應(yīng)及菌種的保藏等。

3．細(xì)菌的生長繁殖規(guī)律——生長曲線　將定量的細(xì)菌接種到定量的液體培養(yǎng)基中，定時取樣測定細(xì)胞數(shù)量，以培養(yǎng)時間為橫坐標(biāo)，以活菌數(shù)的對數(shù)為縱坐標(biāo)作圖，得到的一條反映細(xì)菌在整個培養(yǎng)期間菌數(shù)變化規(guī)律的曲線稱為生長曲線。典型的細(xì)菌生長曲線可分為延遲期、對數(shù)期、穩(wěn)定期和衰亡期。

（1）延遲期：指少量純種細(xì)菌接種到適宜培養(yǎng)基后，適應(yīng)新環(huán)境，數(shù)目不增加的一段時期。細(xì)菌細(xì)胞不分裂，菌數(shù)不增加，但細(xì)胞內(nèi)合成代謝旺盛，胞內(nèi)RNA和蛋白質(zhì)大量增加，易產(chǎn)生誘導(dǎo)酶，細(xì)胞體積變大，主要是為分裂做準(zhǔn)備，對不良環(huán)境敏感。一般認(rèn)為延遲期是細(xì)菌適應(yīng)新的環(huán)境，延遲期的長短可以反映細(xì)菌的生長繁殖條件是否適宜。在工業(yè)生產(chǎn)上，這個時期愈短愈好。影響延遲期長短的因素主要有菌種、菌齡、接種量以及接種前后培養(yǎng)基成分的差異等，因此通過基因工程改造、加入對數(shù)期種子，調(diào)整培養(yǎng)基配方或加入酶激活劑等均能縮短延遲期。

（2）對數(shù)期：細(xì)菌數(shù)目按幾何級數(shù)增加，活菌數(shù)和總菌數(shù)非常接近。處于這一時期的細(xì)菌繁殖速度最快，代時穩(wěn)定。由于細(xì)菌種類和營養(yǎng)條件等差異，細(xì)菌的代時也長短不等。對數(shù)期細(xì)菌細(xì)胞的代謝活性最強(qiáng)、酶活性高并且穩(wěn)定，菌體內(nèi)各成分按比例有規(guī)律的增加，是研究菌體細(xì)胞的形態(tài)、大小、染色性和基本代謝、生理的良好材料，是噬菌體吸附的最適菌齡，也是發(fā)酵生產(chǎn)用作“種子”的最適菌齡。

（3）穩(wěn)定期：由于營養(yǎng)物質(zhì)消耗，菌體內(nèi)代謝產(chǎn)物積累和環(huán)境pH的變化等因素，使生長環(huán)境逐步不適于細(xì)菌生長，導(dǎo)致生長速率降低直至零，即細(xì)菌分裂增加的細(xì)胞數(shù)等于死亡的細(xì)胞數(shù)。表現(xiàn)為活菌數(shù)最高并能維持一段時間的穩(wěn)定。細(xì)胞開始儲存糖原、異染顆粒和脂肪等儲藏物，多數(shù)芽胞桿菌在此期形成大量的芽胞，適于芽胞的收集或菌種的保藏，細(xì)菌的次級代謝產(chǎn)物如抗生素、外毒素等也開始積累。在生產(chǎn)上往往采取一些措施如補充營養(yǎng)物質(zhì)、調(diào)節(jié)pH、移去代謝產(chǎn)物等使穩(wěn)定期得以延長，以積累更多的代謝產(chǎn)物。

（4）衰亡期：由于有害代謝產(chǎn)物大量積累，菌體死亡的速率超過繁殖的速率，活菌數(shù)呈幾何級數(shù)下降，細(xì)胞形態(tài)多樣，出現(xiàn)畸形或衰退型，細(xì)菌衰老并出現(xiàn)自溶，釋放出氨基酸、抗生素、酶和內(nèi)毒素等。但在衰亡期的后期，部分細(xì)菌對不良環(huán)境能產(chǎn)生一定的抗性，在一定程度上使死亡速率降低。

4．細(xì)菌生長量的測定　可以通過細(xì)菌的數(shù)目、重量及生理指標(biāo)三方面對生長量進(jìn)行測定。

（1）計數(shù)法：分為直接計數(shù)法、間接計數(shù)法和比濁法。直接計數(shù)法是利用特定的細(xì)菌計數(shù)板或血細(xì)胞計數(shù)板，在顯微鏡下計數(shù)一定容積樣品中細(xì)菌的數(shù)量，此法的缺點是不能區(qū)分死菌與活菌，需要較高的菌濃度，并只適用于非運動細(xì)菌。間接計數(shù)法又稱活菌計數(shù)法，是通過計數(shù)在瓊脂平板上生長的菌落數(shù)來計算出樣品中的細(xì)菌數(shù)目，常用單位體積中菌落形成單位（colony forming unit，CFU／ml）表示。比濁法則是根據(jù)細(xì)菌懸液的光吸收值能反映出細(xì)菌細(xì)胞濃度的原理，用濁度計或分光光度計測出細(xì)菌懸液的光吸收值，由此計算出細(xì)菌數(shù)。

（2）重量法：測定菌體重量的方法稱為重量法，分為濕重法和干重法。濕重法是將一定體積的樣品通過離心或過濾將菌體分離出來，經(jīng)洗滌，再離心后直接稱重；而干重法則是將樣品于105℃烘干至恒重后，再稱其重量。

（3）生理指標(biāo)法：生理指標(biāo)包括細(xì)菌的呼吸強(qiáng)度、耗氧量、酶活性及生物熱等。

三、細(xì)菌的新陳代謝★★

新陳代謝是細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的各種化學(xué)反應(yīng)的總稱，由分解代謝和合成代謝兩個過程組成。代謝過程需要大量酶的參與，還涉及能量的產(chǎn)生與消耗，下面將重點講述細(xì)菌的產(chǎn)能方式和一些重要的代謝產(chǎn)物。

（一）細(xì)菌的產(chǎn)能方式★★

1．呼吸　呼吸是指用于產(chǎn)生能量的生物氧化還原過程?；|(zhì)的氧化主要是以脫氫和失去電子方式實現(xiàn)的，根據(jù)在呼吸中最終的氫和電子受體不同，可將細(xì)菌的呼吸分為需氧呼吸和無氧呼吸兩種類型。

（1）需氧呼吸：需氧呼吸是指最終電子（氫）的受體是分子氧的生物氧化產(chǎn)能過程。需氧菌和兼性厭氧菌在有氧情況下以需氧呼吸獲得能量，它是細(xì)菌獲取能量的主要方式。

需氧呼吸過程的重要特征是底物按常規(guī)方式脫氫后，需要經(jīng)過完整的呼吸鏈進(jìn)行電子傳遞，最終將氫和電子傳遞給分子氧，使之還原為水。在電子傳遞過程中，釋放的能量與ADP的磷酸化相偶聯(lián)，產(chǎn)生ATP，即氧化磷酸化作用。1分子的葡萄糖經(jīng)過需氧呼吸，可以釋放出3　632kJ的自由能，從中凈合成38個ATP，其余以熱的形式散出。

（2）無氧呼吸：無氧呼吸是以無機(jī)氧化物（個別為有機(jī)氧化物）作為呼吸鏈最終氫和電子受體的生物氧化過程，是一種在無氧條件下進(jìn)行的產(chǎn)能效率較低的特殊呼吸方式。一些厭氧菌和兼性厭氧菌在無氧條件下可進(jìn)行無氧呼吸獲得能量。

在無氧呼吸過程中也需要細(xì)胞色素等電子傳遞鏈，并在能量的逐級釋放中偶聯(lián)有ATP的生成，但由于部分能量隨電子轉(zhuǎn)移傳給最終電子受體，所以產(chǎn)生的能量比需氧呼吸少。

2．發(fā)酵　發(fā)酵是指電子（氫）的供體和受體都是有機(jī)化合物的氧化作用，有時最終電子（氫）受體就是供體的分解產(chǎn)物。是厭氧菌和兼性厭氧菌在無氧條件下產(chǎn)生能量的一種重要方式。

一般自電子（氫）供體上脫下的電子和氫交給輔酶Ⅱ（NADP），使之還原成NADH2，再由NADPH2將電子和氫交給有機(jī)的最終電子（氫）受體，完成氧化還原反應(yīng)。這種氧化作用不徹底，最終形成還原型產(chǎn)物，因此只能放出部分自由能。其中一部分自由能儲存于ATP中，其余以熱的形式散失。如從葡萄糖發(fā)酵生成乳酸，只在葡萄糖糖酵解過程中發(fā)生基質(zhì)水平磷酸化，凈合成2分子ATP，因此產(chǎn)能水平低，最后積累有機(jī)物——乳酸。

3．無機(jī)物氧化　利用無機(jī)物氧化產(chǎn)能是化能自養(yǎng)型細(xì)菌特有的一種產(chǎn)能方式，其產(chǎn)能途徑主要也是借助于經(jīng)過呼吸鏈的氧化磷酸化反應(yīng)。因此，絕大多數(shù)化能自養(yǎng)菌都是好氧類型。

與化能異氧型細(xì)菌進(jìn)行的呼吸或發(fā)酵相比，化能自養(yǎng)型細(xì)菌的能量代謝主要有三個特點：①無機(jī)底物的氧化可直接與呼吸鏈發(fā)生聯(lián)系；②呼吸鏈的組成更為復(fù)雜和多樣化；③產(chǎn)能效率低。

（二）細(xì)菌的代謝過程★

細(xì)菌的代謝類型主要有分解代謝和合成代謝。分解代謝主要為細(xì)菌提供能量和用于合成生物大分子的前體物質(zhì)。然后細(xì)菌利用分解代謝產(chǎn)生的能量、中間產(chǎn)物以及從外界吸收的小分子物質(zhì)，通過生物合成為復(fù)雜細(xì)胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)的過程稱為合成代謝。

（三）細(xì)菌的重要代謝產(chǎn)物★★★

某些微生物在代謝過程中除了通過初級代謝產(chǎn)生維持生命活動所必需的物質(zhì)和能量外，還能通過次級代謝產(chǎn)生如抗生素、激素、生物堿、毒素及維生素等次級代謝產(chǎn)物，這些次級代謝產(chǎn)物除了有利于這些微生物的生存外，還與人類的生產(chǎn)和生活密切相關(guān)。伴隨著代謝的進(jìn)行，細(xì)菌產(chǎn)生大量的代謝產(chǎn)物，其中有些是細(xì)菌生長所必需的，有些產(chǎn)物雖然并非細(xì)菌必需，但可用于鑒別細(xì)菌，還有些與細(xì)菌的致病性有關(guān)。

1．分解代謝產(chǎn)物和相關(guān)的生化反應(yīng)試驗　由于不同細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的酶系統(tǒng)不完全相同，對同一營養(yǎng)物質(zhì)的代謝途徑和代謝產(chǎn)物也不相同，因此可以通過檢測不同的代謝產(chǎn)物對細(xì)菌進(jìn)行鑒定，稱為細(xì)菌的生化反應(yīng)，其中以細(xì)菌分解糖和氨基酸產(chǎn)物的生化反應(yīng)類型為主。這里將介紹糖發(fā)酵試驗和IMViC試驗（用于區(qū)分大腸埃希菌和產(chǎn)氣腸桿菌）。

（1）糖發(fā)酵試驗：不同種類的細(xì)菌對糖的分解利用能力不同；對某一種糖，有的能分解，有的不能分解。對同種糖分解的途徑也不盡相同：有的只產(chǎn)酸，有的可同時產(chǎn)酸和氣體，借此可以鑒別細(xì)菌。例如大腸埃希菌和產(chǎn)氣腸桿菌可以分解葡萄糖、乳糖等產(chǎn)酸產(chǎn)氣，而傷寒沙門菌只分解葡萄糖產(chǎn)酸，不產(chǎn)氣，且不能分解乳糖。

（2）甲基紅試驗：大腸埃希菌和產(chǎn)氣腸桿菌均屬G-短桿菌，并且都能分解葡萄糖、乳糖產(chǎn)酸產(chǎn)氣，二者不易區(qū)別。但兩者所產(chǎn)生的酸類和總酸量不一：大腸埃希菌可產(chǎn)生甲酸、乙酸、乳酸、琥珀酸和乙醇，而產(chǎn)氣腸桿菌只產(chǎn)生甲酸以及乙醇和乙酰甲基乙醇。從而大腸埃希菌培養(yǎng)液酸性強(qiáng)，pH在4．5以下，加入甲基紅指示劑呈紅色，為甲基紅試驗陽性；產(chǎn)氣腸桿菌將分解葡萄糖產(chǎn)生的兩分子丙酮酸轉(zhuǎn)變成1分子中性的乙酰甲基甲醇，故生成的酸類少，培養(yǎng)液最終pH在5．4以上，加入甲基紅指示劑呈橘黃色，甲基紅試驗陰性。

（3）VP試驗：產(chǎn)氣腸桿菌在含有葡萄糖的培養(yǎng)基中，可分解葡萄糖產(chǎn)生丙酮酸，丙酮酸進(jìn)一步脫羧生成乙酰甲基甲醇，在堿性溶液中能被空氣中的氧氧化成二乙酰，二乙?？膳c蛋白胨中精氨酸的胍基發(fā)生反應(yīng)，生成紅色的化合物，此為VP反應(yīng)陽性。大腸埃希菌分解葡萄糖不能產(chǎn)生乙酰甲基甲醇，最終培養(yǎng)液的顏色不能變紅，故其VP反應(yīng)為陰性。

（4）枸櫞酸鹽利用試驗：產(chǎn)氣腸桿菌能利用枸櫞酸鹽為碳源，在僅含有枸櫞酸鹽為唯一碳源的培養(yǎng)基中能生長，分解枸櫞酸鹽產(chǎn)生CO2，再轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓猁}，使培養(yǎng)基由中性變?yōu)閴A性，導(dǎo)致含有溴麝香草酚藍(lán)（BTB）指示劑的培養(yǎng)基由中性時的綠色變?yōu)樗{(lán)色，此為枸櫞酸鹽利用試驗陽性。大腸埃希菌不能利用枸櫞酸鹽，在上述培養(yǎng)基上不能生長，結(jié)果為陰性，培養(yǎng)及顏色保持中性時的綠色。

（5）吲哚試驗：有些細(xì)菌體內(nèi)含有色氨酸酶，能分解色氨酸生成吲哚，在培養(yǎng)液中加入對-二甲基氨基苯甲醛試劑，可生成紅色的玫瑰吲哚，稱為吲哚試驗陽性。大腸埃希菌、霍亂弧菌等吲哚試驗為陽性；產(chǎn)氣腸桿菌、傷寒沙門菌等由于細(xì)胞內(nèi)不含色氨酸酶，故不能產(chǎn)生吲哚，結(jié)果為陰性。

（6）硫化氫試驗：有些細(xì)菌，如變形桿菌、鼠傷寒沙門菌等能分解胱氨酸、半胱氨酸和甲硫氨酸等含硫氨基酸，產(chǎn)生H2S，如遇培養(yǎng)基中的鉛鹽或亞鐵鹽，就會生成黑色的硫化物，為硫化氫試驗陽性。

細(xì)菌的生化反應(yīng)還有其他一些重要類型，上述六項試驗是較常用的，細(xì)菌的生化反應(yīng)是鑒別細(xì)菌的重要手段，尤其對形態(tài)、革蘭染色反應(yīng)和培養(yǎng)特性相同或相似的細(xì)菌鑒別更為重要。其中吲哚試驗（I）、甲基紅試驗（M）、VP試驗（V）和枸櫞酸鹽利用試驗（C）簡稱為IMViC試驗，常用于大腸埃希菌和產(chǎn)氣腸桿菌的鑒別。典型大腸埃希菌的IMViC試驗結(jié)果是“＋＋--”，而產(chǎn)氣腸桿菌是“--＋＋”。

2．合成代謝產(chǎn)物及其應(yīng)用　細(xì)菌在合成代謝中，除能合成細(xì)胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)外，還能合成一些相關(guān)的代謝產(chǎn)物，存在于菌體細(xì)胞中或分泌到細(xì)菌細(xì)胞外。其中有些產(chǎn)物與細(xì)菌的致病性有關(guān)，有些可用于細(xì)菌的鑒定，還有些在醫(yī)學(xué)及制藥工業(yè)中有重要應(yīng)用價值。

（1）熱原質(zhì)：泛指那些能引起機(jī)體發(fā)熱的物質(zhì)，包括革蘭陰性菌細(xì)胞壁中的內(nèi)毒素等。熱原質(zhì)能耐受高溫和強(qiáng)酸堿，因此對注射液、生物制品、抗生素以及輸液用的蒸餾水等要求均不能含有熱原質(zhì)的物質(zhì)進(jìn)行處理時，可用吸附劑吸附、特殊石棉濾板過濾或通過蒸餾方法除去液體中的熱原質(zhì)。玻璃容器可在250℃高溫下作用2h，以徹底破壞熱原質(zhì)。

（2）毒素：致病菌能合成對人和動物有毒性的物質(zhì)，稱為毒素。細(xì)菌的毒素主要有兩種：一種是產(chǎn)生后可以分泌到胞外的毒素，其化學(xué)成分均為蛋白質(zhì)，毒性強(qiáng)，稱為外毒素，如白喉毒素、破傷風(fēng)毒素等；另一種是細(xì)菌細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)物質(zhì)如脂多糖中的類脂A，該毒素不能向胞外分泌，只有在細(xì)菌死亡或崩解后才能釋放出來，稱為內(nèi)毒素，毒性較弱。

（3）細(xì)菌素：細(xì)菌素是某些細(xì)菌合成的一種具有殺菌作用的蛋白類物質(zhì)。

（4）色素：許多細(xì)菌在一定條件下能合成某些色素，使菌落或培養(yǎng)基帶有一定的顏色?？捎糜诩?xì)菌的分類、鑒定。

（5）抗生素：是某些細(xì)菌在代謝過程中產(chǎn)生的一類次級代謝產(chǎn)物。

（6）維生素：多數(shù)細(xì)菌都能合成自身生長所需的維生素。

四、放線菌★★★

放線菌與人類的關(guān)系極為密切。人們到醫(yī)院去看病，醫(yī)生根據(jù)病人的病因，往往開些鏈霉素、土霉素、四環(huán)素、氯霉素、紅霉素、慶大霉素等抗生素藥物，這些抗生素藥物都是放線菌制造的。至今從微生物中發(fā)現(xiàn)了幾千種抗生素，其中2／3是由放線菌產(chǎn)生的。有些放線菌還用于生產(chǎn)維生素和酶制劑、處理污水等。所以，雖然有幾種放線菌引起人、動物、植物的疾病，如引起人的皮膚和肺部患病，但大多數(shù)放線菌卻對防治人、畜和植物的病害有重要作用。放線菌是一類呈菌絲狀生長，主要以孢子繁殖，革蘭染色為陽性的單細(xì)胞原核微生物，是細(xì)菌中的一種特殊類型。

（一）放線菌的形態(tài)與結(jié)構(gòu)

以鏈霉菌屬為例，主要由菌絲和孢子兩部分結(jié)構(gòu)組成。

1．菌絲　鏈霉菌的菌絲可分為基內(nèi)菌絲、氣生菌絲和孢子絲。

（1）基內(nèi)菌絲：孢子萌發(fā)出芽，向基質(zhì)的四周和內(nèi)部伸展，形成基內(nèi)菌絲，又稱初級菌絲或營養(yǎng)菌絲。

（2）氣生菌絲：基內(nèi)菌絲發(fā)育到一定階段，向空氣中長出的菌絲稱作氣生菌絲，又稱二級菌絲。

（3）孢子絲：氣生菌絲發(fā)育到一定階段，在其頂端分化出可形成孢子的菌絲，稱作孢子絲，又稱繁殖菌絲。孢子成熟后，可從孢子絲中逸出飛散。孢子絲的形狀以及在氣生菌絲頂端的排列方式，是鏈霉菌菌種鑒定的重要依據(jù)。

2．孢子　孢子絲發(fā)育到一定階段即分化成孢子。孢子的大小、形態(tài)不能作為分類、鑒定的依據(jù)。但孢子的顏色和表面特征則是菌種分類、鑒定的重要依據(jù)。

（二）放線菌的生長與繁殖

放線菌中除致病類型外，一般為需氧菌，生長最適溫度為28～30℃，最適pH　7．0～7．6。自然環(huán)境中的放線菌多為異養(yǎng)菌，營養(yǎng)要求不高，但對無機(jī)鹽要求較高，一般3～7d形成菌落，對水分敏感。菌落形態(tài)主要有兩種。①氣生菌絲型：即氣生菌絲發(fā)達(dá)，干燥、不透明，表面呈緊密的絲絨狀，上有一層色彩鮮艷的干粉；菌落和培養(yǎng)基連接緊密，小而不擴(kuò)散，難以挑取；菌落的正反面顏色常不一致，菌落邊緣常有輻射狀皺褶。②基內(nèi)菌絲型：主要指氣生菌絲不發(fā)達(dá)或無氣生菌絲的菌落類型，菌落較小，與培養(yǎng)基結(jié)合不緊密，粉狀，用接種針挑取易粉碎。

（三）放線菌代表屬

1．鏈霉菌屬　鏈霉菌屬是放線菌的代表屬，具有發(fā)達(dá)的基內(nèi)菌絲和氣生菌絲。能產(chǎn)生多種抗生素，如鏈霉素、卡那霉素、絲裂霉素、土霉素等。鏈霉菌主要分布于含水量較低，有基質(zhì)豐富的中性或微堿性的土壤中，多數(shù)為腐生，好氣性厭氧菌。

2．小單胞菌屬　本屬的典型特征是無氣生菌絲，其基內(nèi)菌絲纖細(xì)，無橫隔，不斷裂，只在基內(nèi)菌絲上長出孢子梗，頂端著生一個球形或橢圓形孢子，其表面為棘狀或疣狀。是產(chǎn)生抗生素的主要放線菌類型，如慶大霉素、氯霉素等，是土壤和水體中常見的放線菌。

3．諾卡菌屬　本屬主要形成基內(nèi)菌絲，一般無氣生菌絲。菌落比鏈霉菌菌落小，表面多皺，致密、干燥或濕潤。用接種環(huán)一觸即碎。也可產(chǎn)生多種抗生素，如利福霉素，瑞斯托霉素等。少數(shù)諾卡菌可致病。

4．游動放線菌屬　本屬菌一般不形成氣生菌絲，典型特征是以孢囊孢子進(jìn)行繁殖，孢子有鞭毛可運動。產(chǎn)生的抗生素有創(chuàng)新霉素、耐醌類的絳紅霉素等。

5．馬杜拉放線菌屬　本菌屬細(xì)胞壁含有馬杜拉糖，有生長良好的基內(nèi)菌絲和氣生菌絲，氣生菌絲上形成短孢子鏈，產(chǎn)生的抗生素有洋紅霉素等。

6．放線菌屬　厭氧放線菌屬只形成基內(nèi)菌絲，無氣生菌絲，是主要的致病性菌屬，包括牛放線菌和衣氏放線菌。

五、細(xì)菌的感染與免疫★★

（一）正常菌群與條件致病菌

在正常人體的體表以及與外界相通的腔道中分布著一定種類和數(shù)量的微生物，稱為正常菌群。在正常情況下，正常菌群與人體以及菌群中不同種類的微生物之間是相互制約、相互依存的。正常菌群對人體有著非常重要的作用，主要表現(xiàn)如下。

1．通過菌群微生物之間的拮抗作用使病原菌不能定居和致病。

2．合成一些人體所需的營養(yǎng)物質(zhì)，如氨基酸、維生素等。

3．促進(jìn)免疫器官的發(fā)育，刺激免疫系統(tǒng)產(chǎn)生有保護(hù)作用的免疫應(yīng)答。

4．抗腫瘤作用，正常菌群能將機(jī)體內(nèi)某些致癌物質(zhì)轉(zhuǎn)化為非致癌物，合成一些免疫調(diào)節(jié)物質(zhì)，激活免疫細(xì)胞達(dá)到抗癌作用。

5．抗衰老作用，腸道中的雙歧桿菌產(chǎn)生的酸性產(chǎn)物可保持腸道酸性環(huán)境，維持腸道正常蠕動，促進(jìn)人體的消化、吸收，具有抗衰老作用。兒童時期，雙歧桿菌在腸道正常菌群的比例為98%，隨著機(jī)體年齡增長，雙歧桿菌在腸道正常菌群的比例明顯減少。所以可以通過外在補充的方式增加此類有益菌的數(shù)量。

正常菌群與人體之間的平衡關(guān)系及正常菌群之間的平衡關(guān)系一旦被打破，正常菌群就會對人體產(chǎn)生致病性，稱為條件致病菌或機(jī)會致病菌。正常菌群中各種菌的比例嚴(yán)重失調(diào)并伴隨有臨床表現(xiàn)的現(xiàn)象稱為“菌群失調(diào)癥”。

“菌群失調(diào)癥”出現(xiàn)時，往往可引起“二重感染”或“重疊感染”，即在抗菌藥物治療原感染性疾病中，發(fā)生了另一種新致病菌引起的感染。若發(fā)生“二重感染”，需停止使用原來的藥物，重新選擇合適的藥物進(jìn)行治療，同時可以使用有關(guān)的微生態(tài)制劑，協(xié)助調(diào)整菌群的類型和數(shù)量，加快恢復(fù)原有的生態(tài)平衡。

（二）細(xì)菌的致病性

按細(xì)菌能否使機(jī)體致病將其分為致病菌和非致病菌兩類。致病菌即為病原菌，具有較強(qiáng)的致病能力，其致病性主要由其毒力、侵入機(jī)體的數(shù)量及途徑等方面的因素決定。

1．細(xì)菌的毒力　致病菌的致病性強(qiáng)弱程度稱為毒力，即為致病性的強(qiáng)度。細(xì)菌的毒力主要指侵襲力和毒素兩方面。

（1）侵襲力指病原菌突破機(jī)體的防御功能，在機(jī)體內(nèi)定植、繁殖和擴(kuò)散的能力。侵襲力主要包括細(xì)菌的莢膜、黏附素和侵襲性物質(zhì)。

（2）毒素也是細(xì)菌致病性的關(guān)鍵因素。細(xì)菌的毒素按其分泌方式、性質(zhì)及作用不同，可分為外毒素和內(nèi)毒素兩種。

①外毒素：主要是G＋菌，以及部分G-菌在生活過程中產(chǎn)生的有毒蛋白質(zhì)。大多數(shù)外毒素是細(xì)菌細(xì)胞合成并分泌到菌體外，也有些菌如痢疾志賀菌、產(chǎn)毒型大腸埃希菌的外毒素存在于菌體內(nèi)，當(dāng)菌細(xì)胞破裂后釋放出來。表10-1是某些代表性的外毒素。

表10-1　某些代表性的外毒素

外毒素由兩部分組成，是由兩個蛋白質(zhì)亞基構(gòu)成的。一個是有毒性的部分，其本質(zhì)為酶；另一部分與細(xì)胞結(jié)合，這部分使外毒素結(jié)合到寄主細(xì)胞的特定組分上，這個組分多半也是酶。外毒素的毒性強(qiáng)，不同細(xì)菌產(chǎn)生的外毒素，對機(jī)體的組織器官具有選擇性作用，能各自引發(fā)獨特的病變。外毒素一般具有很強(qiáng)的免疫原性，如果用0．3%～0．4%的甲醛作用于外毒素，其毒性就會降低甚至喪失，但其免疫原性一般仍能保留，成為類毒素。用類毒素注射動物（如馬、兔子等），以制備外毒素的抗體，稱為抗毒素，用于治療。

②內(nèi)毒素：內(nèi)毒素是G-菌細(xì)胞壁中的脂多糖（LPS）中的脂類A，只有在細(xì)菌死亡、自溶或經(jīng)人工裂解后才能釋放出來。內(nèi)毒素是G-菌的主要毒力因子。

內(nèi)毒素抗熱性極強(qiáng)，不易被高溫、酸或堿破壞，也不能用甲醛處理成為類毒素。各種革蘭陰性菌內(nèi)毒素的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)相似，故不同的革蘭陰性菌感染時，由內(nèi)毒素引發(fā)的病理改變和臨床癥狀大體相同。內(nèi)毒素的毒性弱，作用時無組織細(xì)胞選擇性。各種內(nèi)毒素均能刺激機(jī)體的巨噬細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞等產(chǎn)生細(xì)胞因子，少量內(nèi)毒素能誘發(fā)機(jī)體產(chǎn)生發(fā)熱、微血管擴(kuò)張和炎癥反應(yīng)等對宿主有一定免疫保護(hù)的應(yīng)急性反應(yīng)。感染嚴(yán)重時，大量的內(nèi)毒素能引發(fā)內(nèi)毒素血癥、中毒性休克以及彌散性血管內(nèi)凝血等疾病，死亡率較高。

2．病原菌的侵入數(shù)量　病原菌的致病性除與其毒力有關(guān)外，還與其侵入機(jī)體的數(shù)量有關(guān)。一方面，致病能力與侵入的數(shù)量成正比，即感染的病原菌數(shù)量越多，發(fā)病概率越高。另一方面，病原菌的毒力愈強(qiáng)，引起機(jī)體感染、發(fā)病所需的菌量愈少；相反則需要的菌量大。

3．病原菌的侵入途徑　病原菌的侵入途徑對其感染與致病性也有一定的影響。這是因為宿主的不同部位、不同組織器官對病原菌的敏感性不同。

（三）感染的類型

感染的發(fā)生、發(fā)展與轉(zhuǎn)歸是致病菌和機(jī)體在一定條件下相互作用的復(fù)雜過程，作用結(jié)果會出現(xiàn)四種類型：隱性感染、潛伏感染、顯性感染和帶菌狀態(tài)。

（四）抗細(xì)菌免疫

致病菌侵入人體后，首先遇到機(jī)體固有免疫功能的防御，即非特異性免疫，經(jīng)4～6d后，適應(yīng)性免疫，即特異性免疫開始。最終終止感染并恢復(fù)和維持機(jī)體生理功能。免疫應(yīng)答過弱，會引起持續(xù)感染，過強(qiáng)的免疫應(yīng)答，導(dǎo)致病理損傷。

1．非特異性免疫　主要指機(jī)體固有的屏障結(jié)構(gòu)和多種吞噬細(xì)胞的吞噬作用。屏障結(jié)構(gòu)由皮膚和黏膜、血腦屏障和血胎屏障構(gòu)成。是機(jī)體抗細(xì)菌感染的第一道防線，絕大多數(shù)病原菌不能突破該屏障，僅少數(shù)病原菌侵入組織而導(dǎo)致感染，一旦病原體突破屏障作用，將遭遇固有免疫成分的抵抗。最終通過吞噬作用和補體系統(tǒng)清除病原體。

2．適應(yīng)性免疫　主要包括抗體的效應(yīng)和細(xì)胞免疫。前者針對細(xì)胞外細(xì)菌感染，以體液免疫為主，通過抑制細(xì)菌黏附、中和毒素、調(diào)理作用、介導(dǎo)ADCC以及CDC等效應(yīng)發(fā)揮特異性抗細(xì)菌感染效應(yīng)；細(xì)胞免疫主要針對抗細(xì)胞內(nèi)寄生菌感染，主要是以Th1細(xì)胞為主。

（五）微生物逃避機(jī)體防御功能的機(jī)制

病原體為了更好地在體內(nèi)生存，在進(jìn)化過程中也逐漸形成一系列抵御機(jī)體免疫的機(jī)制。微生物逃避機(jī)制建立在反識別與反清除基礎(chǔ)之上。

六、細(xì)菌的檢查方法★★

細(xì)菌細(xì)胞體積微小，必須借助顯微鏡或其他手段才能觀察或檢測到其存在。用于檢查細(xì)菌的方法很多，以下主要介紹對單一種類細(xì)菌的形態(tài)檢查和對致病菌的檢查方法。

（一）細(xì)菌形態(tài)的檢查

細(xì)菌的形態(tài)檢查是認(rèn)識和鑒定細(xì)菌的第一步，主要是檢查細(xì)菌的大小、形狀、排列、染色性及其特殊構(gòu)造。具體方法是將待檢查的細(xì)菌制成涂片，經(jīng)過染色在顯微鏡下觀察。

1．顯微鏡　常用的顯微鏡類型包括光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡。其中光學(xué)顯微鏡又包括亮視野顯微鏡、暗視野顯微鏡、相差顯微鏡和熒光顯微鏡。電子顯微鏡使用波長比可見光短得多的電子束作為光源，用電磁透鏡聚焦，分辨率較光學(xué)顯微鏡大大提高。分為透射式和掃描式兩種類型。

2．不染色標(biāo)本的檢查　不染色標(biāo)本檢查是將細(xì)菌標(biāo)本直接置于顯微鏡下觀察。常用的方法有懸滴法、壓滴法及暗視野觀察法。利用不染色標(biāo)本鏡檢可觀察細(xì)菌的生活狀態(tài)、運動能力和繁殖方式等，其特點是操作簡單。

3．染色標(biāo)本的檢查　由于細(xì)菌無色半透明，一般很難直接在顯微鏡下觀察其形態(tài)結(jié)構(gòu)。因此，必須將其制成標(biāo)本，再經(jīng)染色后才能進(jìn)行觀察。用于細(xì)菌染色的染料一般為堿性染料，如亞甲藍(lán)、堿性復(fù)紅、結(jié)晶紫等。堿性染料由著色的陽離子和不著色的陰離子組成。細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)的等電點在pH　2～5，在近中性溶液中帶負(fù)電荷，因而容易與帶正電荷的堿性染料結(jié)合，使細(xì)菌著色。常用的染色標(biāo)本檢查有單染色法、復(fù)染色法和特殊染色法。

（1）單染色法：即只用一種染料對細(xì)菌標(biāo)本進(jìn)行染色的方法。細(xì)菌經(jīng)單染色法處理后，只能觀察其大小、形態(tài)和排列方式，不能觀察其特殊構(gòu)造及用于細(xì)菌的屬性鑒別。

（2）復(fù)染色法：又稱鑒別染色，是指用兩種以上的染料對細(xì)菌標(biāo)本進(jìn)行染色的方法。通過復(fù)染色法可以將不同種類的細(xì)菌或同種細(xì)菌的不同結(jié)構(gòu)部位染成不同的顏色，這樣既可觀察到細(xì)菌的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，又有助于對細(xì)菌進(jìn)行鑒別。主要包括革蘭染色法和抗酸染色法。

革蘭染色法：由丹麥醫(yī)生Christian Gram于1884年創(chuàng)立。具體步驟見細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)。革蘭染色有重要的理論與實際意義。通過該染色法可以將細(xì)菌分為革蘭陽性菌和革蘭陰性菌兩大類，在一定程度上反映出細(xì)菌某些生物學(xué)形狀的差異，如革蘭陽性病原菌大多能分泌外毒素，而革蘭陰性病原菌則具有內(nèi)毒素，這有助于了解細(xì)菌的致病性；多數(shù)抗生素是通過作用于細(xì)菌細(xì)胞壁來發(fā)揮效應(yīng)的，革蘭陽性菌與革蘭陰性菌細(xì)胞壁組成的差異導(dǎo)致其對某些抗生素的敏感性不同。如多數(shù)革蘭陽性菌對青霉素、頭孢霉素等作用于細(xì)菌細(xì)胞壁的抗生素敏感，而多數(shù)革蘭陰性菌對作用于細(xì)胞內(nèi)核糖體的紅霉素、鏈霉素等抗生素敏感。這對指導(dǎo)臨床用藥有一定的參考價值。

抗酸染色法：主要用于鑒定細(xì)菌的抗酸性，根據(jù)染色結(jié)果可將細(xì)菌分為抗酸性細(xì)菌和非抗酸性細(xì)菌兩類。具體步驟是將細(xì)菌涂片用苯酚復(fù)紅加溫染色，再用3%的鹽酸酒精脫色，最后用稀釋美蘭復(fù)染。凡不被脫色在顯微鏡下呈紅色的，稱為抗酸性細(xì)菌；能被脫色在顯微鏡下呈藍(lán)色的，稱為非抗酸性細(xì)菌。具有抗酸性的細(xì)菌主要有結(jié)核分枝桿菌和麻風(fēng)分枝桿菌，這類細(xì)菌的抗酸性可能與其細(xì)胞內(nèi)含有的分枝菌酸（mycolic acid）有關(guān)。在完整的細(xì)胞中，分枝菌酸能與苯酚復(fù)紅牢固結(jié)合，并能抵抗鹽酸酒精的脫色作用。

特殊染色法：細(xì)菌細(xì)胞的一些結(jié)構(gòu)，如芽胞、鞭毛、莢膜等，用一般的染色法難以觀察，必須用相應(yīng)的特殊染色法才能著色分辨。在芽胞染色中，為了使其著色必須處理芽胞壁，使其通透性增強(qiáng)；在鞭毛染色中，一般是將染料堆積在鞭毛絲上，使其直徑加粗；而在莢膜染色中，往往是通過將背景染色，從而將不能著色的莢膜襯托出來，在顯微鏡下呈現(xiàn)透明的莢膜層，又稱為負(fù)染色法。

（二）致病菌的檢查原則

致病菌檢查方法較多，主要包括直接涂片鏡檢、分離培養(yǎng)、生化試驗、血清學(xué)鑒定以及分子生物學(xué)檢測技術(shù)等。

1．涂片檢查　該方法主要用于來自正確部位，且在形態(tài)和染色性上有明顯特征的致病菌，通過將被檢樣品涂片，染色后在顯微鏡下直接觀察，根據(jù)菌體的形態(tài)和著色特點初步診斷，要確診病原菌需要做進(jìn)一步鑒定。

2．分離培養(yǎng)　分離培養(yǎng)的目的是要獲得純種病原菌，被檢樣品原則上都應(yīng)做分離培養(yǎng)，然后進(jìn)一步鑒定。

3．生化檢查　該方法主要依據(jù)生化試驗結(jié)果判斷相應(yīng)病原菌的種類。不同的病原菌可產(chǎn)生不同的代謝產(chǎn)物，有些獨特的代謝產(chǎn)物對病原菌的鑒定具有重要意義，如IMViC反應(yīng)?，F(xiàn)已有多種微量、自動或半自動的細(xì)菌生化反應(yīng)試劑條或試劑板，使檢測變得簡單、快速。

4．血清學(xué)鑒定　是指用含有已知特異性抗體的免疫血清與分離培養(yǎng)出的未知純種細(xì)菌進(jìn)行血清學(xué)試驗，來確定致病菌的種或型。

5．動物實驗　主要用于某些疑難的、新的病原菌的分離鑒定，測定菌株的產(chǎn)毒性等。用致病菌感染動物，根據(jù)動物的發(fā)病癥狀進(jìn)行綜合分析，判斷病原菌的種類。

6．藥物敏感試驗　檢測病原菌對抗菌藥物的敏感性試驗，對指導(dǎo)臨床用藥，及時控制感染有重要的意義。

7．PCR技術(shù)　聚合酶鏈反應(yīng)（polymerase chain reaction， PCR）是一種體外DNA或RNA擴(kuò)增技術(shù)，其原理是以經(jīng)過熱變性的雙鏈DNA為模板，以與模板互補的一對寡核苷酸為引物，在高溫DNA聚合酶的作用下，通過變性、退火、延伸的循環(huán)方式完成對目的DNA的擴(kuò)增。在對致病菌進(jìn)行檢測時，可選擇或設(shè)計特異性的引物，直接對樣品進(jìn)行PCR擴(kuò)增，若出現(xiàn)陽性擴(kuò)增帶，說明樣品中含有相應(yīng)的病原菌。

8．核酸雜交技術(shù)　是以帶有標(biāo)記物的已知核苷酸序列為探針，利用核酸雜交的方法與樣品中的相應(yīng)核酸形成雙鏈雜交體，通過對雜交信號的檢測判斷樣品中是否有相應(yīng)的病原體基因。

9．生物芯片技術(shù)　生物芯片是近年來迅速發(fā)展起來的一種新技術(shù)，主要包括基因芯片、蛋白質(zhì)芯片和抗體芯片等。芯片技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用于對病原微生物的檢測，其中以基因芯片為主。用于檢測致病菌的基因芯片是將多種病原體特異基因序列（探針）提取后以微點陣方式固定于芯片上，使其與標(biāo)記的樣品核酸分子雜交，通過檢測雜交信號的強(qiáng)度，獲取樣品核酸分子的數(shù)量和序列信息，從而檢測出樣品中的致病菌類型。

重點難點提示

1．細(xì)菌的大小、形態(tài)、結(jié)構(gòu)、組成及生理功能。

2．細(xì)菌的營養(yǎng)類型及營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式。

3．細(xì)菌的代謝反應(yīng)及細(xì)菌的致病性。

4．放線菌的概念及生物學(xué)特性。

5．熟悉幾個代表菌屬的特點及經(jīng)濟(jì)價值。

測試及考研

一、選擇題

1．革蘭染色時，如果乙醇脫色過度，將導(dǎo)致（?。?/p>

A．細(xì)菌均被染成紫色　　B．細(xì)菌均被染成紅色

C．對染色結(jié)果無影響　　D．易產(chǎn)生假陽性結(jié)果

E．易產(chǎn)生假陰性結(jié)果

本題考點：革蘭染色法的原理。

2．細(xì)菌的芽胞是（?。?/p>

A．細(xì)菌的一種繁殖體

B．細(xì)菌細(xì)胞的一種基本結(jié)構(gòu)

C．細(xì)菌儲存能源的一種形式

D．細(xì)菌儲存碳源的一種形式

E．細(xì)菌處于休眠態(tài)的一種結(jié)構(gòu)

本題考點：芽胞的定義。

3．在土壤中篩選放線菌，通常選用下面哪種土壤（　）

A．含水量高，有機(jī)質(zhì)豐富，中性微偏堿的土壤

B．含水量高，有機(jī)質(zhì)不豐富，中性微偏堿的土壤

C．含水量低，有機(jī)質(zhì)豐富，中性微偏堿的土壤

D．含水量低，有機(jī)質(zhì)豐富，偏酸的土壤

本題考點：放線菌的最適生長條件。

二、問答題

1．什么叫細(xì)菌的生長曲線？分成幾個期？每期有何特點？

2．細(xì)菌對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收主要有哪些方式？各有何特點？

答案：

一、1．B；2．E；3．C

二、1．將定量的細(xì)菌接種到定量的液體培養(yǎng)基中，定時取樣測定細(xì)胞數(shù)量，以培養(yǎng)時間為橫坐標(biāo)，以活菌數(shù)的對數(shù)為縱坐標(biāo)作圖，得到的一條反映細(xì)菌在整個培養(yǎng)期間菌數(shù)變化規(guī)律的曲線稱為生長曲線。一條典型的生長曲線可分為延遲期、對數(shù)期、穩(wěn)定期和衰亡期四個生長時期。①延遲期的主要特征為：細(xì)菌細(xì)胞不分裂，菌數(shù)不增加，但細(xì)胞內(nèi)合成代謝旺盛，胞內(nèi)RNA和蛋白質(zhì)大量增加，細(xì)胞體積變大，主要是為分裂做準(zhǔn)備。②對數(shù)期的主要特征為：細(xì)菌數(shù)目按幾何級數(shù)遞增，處于這一時期的細(xì)菌繁殖速度是最快的。對數(shù)期細(xì)菌細(xì)胞的代謝活性、酶活性高并且穩(wěn)定，大小比較一致，生活力強(qiáng)。③穩(wěn)定期的主要特征為：細(xì)菌分裂增加的細(xì)胞數(shù)等于死亡的細(xì)胞數(shù)。這一時期活菌數(shù)相對穩(wěn)定，細(xì)菌的芽胞多在此期形成，細(xì)菌的次級代謝產(chǎn)物如抗生素、外毒素等也開始積累。④衰亡期的主要特征為：有害代謝產(chǎn)物大量積累，活菌數(shù)減少，細(xì)菌衰老并出現(xiàn)自溶。

2．根據(jù)細(xì)菌吸收營養(yǎng)物質(zhì)的特點，可將其分為簡單擴(kuò)散、促進(jìn)擴(kuò)散、主動運輸和基團(tuán)轉(zhuǎn)移四種類型。①簡單擴(kuò)散主要是借助細(xì)胞內(nèi)外營養(yǎng)物質(zhì)的濃度梯差，導(dǎo)致營養(yǎng)物質(zhì)通過細(xì)菌細(xì)胞的壁膜屏障結(jié)構(gòu)，進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的過程。其主要特點是不消耗能量；不需要載體蛋白——滲透酶參與；擴(kuò)散方向是從高濃度向低濃度，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)外濃度相等時達(dá)動態(tài)平衡。②促進(jìn)擴(kuò)散是借助細(xì)胞內(nèi)外營養(yǎng)物質(zhì)的濃度梯差和載體蛋白，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)通過細(xì)菌細(xì)胞的壁膜屏障結(jié)構(gòu)，進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的過程。與簡單擴(kuò)散相比，在能量消耗、擴(kuò)散方向、擴(kuò)散速率及擴(kuò)散平衡點等方面相似，不同之處是在促進(jìn)擴(kuò)散中還需要載體參加。③主動運輸是在特異性滲透酶的參與下，逆濃度差運輸細(xì)胞內(nèi)所需的營養(yǎng)物質(zhì)過程，是細(xì)菌細(xì)胞吸收營養(yǎng)物質(zhì)的主要方式。主動運輸?shù)闹饕攸c是消耗能量；需要載體蛋白——滲透酶參與；擴(kuò)散方向是從低濃度向高濃度；對被運輸?shù)臓I養(yǎng)物質(zhì)具有高度的選擇性。④基團(tuán)轉(zhuǎn)移是一種特殊形式的主動運輸，其特點與主動運輸相似，不同的是被運輸?shù)臓I養(yǎng)物質(zhì)在由細(xì)胞膜外向膜內(nèi)運輸中發(fā)生了化學(xué)修飾。

（馬曉楠）