10 爱第-指细菌学 有意义。 1.双球菌(diplococcus)在一个平面上分裂，分裂后两个菌体成对排列，如脑膜炎奈惑菌 肺炎链球菌」 2.链球菌(streptococcus)在一个平面上分裂，分裂后多个菌体连接成链状，如乙型溶血性 链球菌。 3.葡萄球菌(staphylococcus)在多个不规则的平面上分裂，分裂后菌体无一定规则地排列 在一起似葡萄状，如金黄色葡萄球菌。 4.四联球菌(terad)在两个互相垂直的平面上分裂，分裂后四个菌体黏附在一起呈正方 形，如四联加夫基菌。 5.八叠球菌(sar心ina)在三个互相垂直的平面上分裂，分裂后八个菌体排列成包裹状立力 体，如藤黄八叠球菌。 各类球菌在标本或培养物中除上述的典型排列方式外，还可有分散的单个菌体存在。 (仁)杆菌 不同杆菌(bacillus)的大小、长短、粗细差别较大。大的杆菌如炭殖芽胞杆菌长3-10μm,中 等的如大肠埃希菌长2-3μm,小的如布鲁氏菌长仅0.6-1.5μm。 杆菌形态多数呈直杆状，也有的菌体稍弯；多数呈分散存在，也有的呈链状排列，称为链杆 称为球杆菌(coccobacillus):有的常呈分支生长趋势，称为分枝杆菌(mycobacterium):有的末端常 呈分叉状，称为双歧杆菌(bifidobacterium) (三)螺形菊 螺形菌(spiral bacterium)菌体弯曲，有的菌体长2-3μm,只有一个弯曲，呈弧形或逗点状称 为孤菌(vibrio)),如霍乱弧菌；有的菌体长3-6um,有数个弯曲称为螺菌(spirillum),如鼠咬热螺 菌；也有的菌体细长弯曲呈弧形或螺旋形，称为螺杆菌(helicobacterium),如幽门螺杆菌。 细菌的形态受温度、H,培养基成分和培养时间等环境因素影响很大。一般是细菌在适宜 的生长条件下培养818小时时形态比较典型，在不利环境或菌龄老时常出现梨形，气球状和丝 状等不规则的多形性(polymorphism),称为衰退型(involution form)。因此，观察细菌的大小和形态， 应选择适宜生长条件下的对数生长期为宜。 第二节细菌的结构 细菌具有典型的原核细胞的结构（图1-2）和功能。其中细胞壁、细胞膜，细胞质和核质等 是每个细菌细胞都具有的，故称为细菌的基本结构；英膜、鞭毛、菌毛、芽胞仅某些细菌具有，为 其特殊结构。 核钻体细胞质荚歌 普通闲毛 细胞膜 质中分体质入人性毛 图1-2细菌细胞结构模式图
第一章细菌的形态与结构 11 一、细菌的基本结构 (一)细胞壁 细胞壁(clw)位于菌细胞的最外层，包绕在细胞膜的周围。是一种膜状结构，组成较复 杂，随不同细菌而异。用革兰染色法可将细菌分为两大类，即革兰阳性(G)菌和革兰阴性G)菌。 两类细菌细胞壁的共有组分为肽聚精，但分别拥有各自的特殊组分。 1,肽聚糖(peptidoglycan)肽聚糖是一类复杂的多聚体，是细菌细胞壁中的主要组分 为原核细胞所特有，又称为粘肽(mucopeptide)或胞壁质(murein)。G菌的肽聚糖由聚糖骨架 (backbone)、四肽侧链(tetrapeptide side)和五肽交联桥(peptide cross-bridge)三部分组成（图l-3). G菌的肽聚糖仅由聚糖骨架和四肽侧链两部分组成（图1-4）。 c 青宿素作用 M ①@③ 【溶酶作用点 图1-3金黄色葡萄球菌细胞壁的肽聚糖结构 图1 大肠埃希菌细胞壁的肽聚 M:N-乙酰胞壁 酸.C,N-乙.胺： 0:B-1,4糖苷键 糖结构 a:L丙氨酸：b:D 谷氨酸：:L-赖 d:D-丙氨酸： x:甘氨成 聚糖骨架由N-乙酰葡糖胺(N-acetyl glucosamine))和N-乙酰胞壁酸(N-acetylmuramic aid)交替间隔排列，经B-1,4辅苷键联结而成。各种细菌细胞壁的聚糖骨架均相同。 四肽侧链的组成和联结方式随细菌种类不同而异。如葡萄球菌(G:菌)细胞壁的四肽侧链 的氨基酸依次为L-丙氨酸、D-谷氨酸、L-赖氨酸和D-丙氨酸：第三位的L一赖氨酸通过由五 个甘氨酸组成的交联桥连接到相邻聚糖骨架四肽侧链末端的D-丙氨酸上，从而构成机械强度 十分坚韧的三维立体结构。在大肠埃希菌(G菌)的四肽侧链中，第三位氨基酸是二氨基庚二 酸(diaminopimelic acid,DAP),并由DAP与相邻四肽侧链末端的D-丙氨酸直接连接，没有五肽 交联桥，因而只形成单层平面网络的二维结构。其他细菌的四肽侧链中第三位氨基酸变化最大。 大多数G菌为DAP,而G菌可以是DAP,L-赖氨酸或其他L-氨基酸。迄今，DAP仅发现存在 于原核细胞的细胞壁中。 2.革兰阳性菌细胞壁特殊组分G菌的细胞壁较厚(20-80nm),除含有15~50层肽聚糖结 构外，大多数尚含有大量的磷壁酸(teichoie acid),少数是碳壁醛酸(teichuronie acid),约占细胞壁 干重的50%（图1-5）。 磷壁酸是由核糖醇(ibitol)或甘油残基经磷酸二酯键互相连接而成。其结构中少数基团被 氨基酸或糖所取代，多个磷壁酸分子组成长链穿插于肽聚糖层中，这是细菌细胞带负电荷的重
12 第一筒细菌学 膜壁酸 壁磷壁形 细胞 聚 细胞膜 MMWX AUBEN 图1-5革兰阳性菌细胞壁结构模式图 要原因。磷壁酸按其结合部位不同，分为壁磷壁酸(wall teichoic acid,WTA)和膜磷壁酸(membrane teichoie acid)或称脂磷壁酸(,LTA)两种。前者的一端通过磷脂与肽聚糖上的胞 壁酸共价结合，另一端伸出细胞壁游离于外。膜磷壁酸一端与细胞膜外层上的糖脂共价结合， 另一端穿越肽聚糖层伸出细胞壁表面呈游离状态。磷壁醛酸与磷壁酸相似，仅其结构中以糖醛 酸代替磷酸。 壁磷壁酸与脂磷壁酸共同组成带负电荷的网状多聚物或基质，使得G菌的细胞壁具有良 好的坚韧性通透性及静电性能。磷壁酸也具有抗原性及黏附素活性。 此外，某些革兰阳性菌细胞壁表面尚有一些特殊的表面蛋白质，如金黄色葡萄球菌的A蛋 白、A群链球菌的M蛋白等。而大多数苹兰阳性菌细胞壁中蛋白质含量较少。 3.革兰阴性菌细胞壁特殊组分G菌细胞壁较薄(10-15m),但结构较复杂。除含有1-2 层的肽聚糖结构外，尚有其特殊组分外膜（(outer membrane),约占细胞壁干重的80%（图1-6）。 脂多 孔蛋白 外 双层 周浆间 营养结合蛋白 肽聚糖 细胞膜 瓶 载体蛋白 笔记 图1-6革兰阴性菌细胞壁结构模式图
第一章细菌的形态与结构 13 外膜由脂蛋白、脂质双层和脂多糖三部分组成。脂蛋白位于肽聚糖层和脂质双层之间，其 蛋白质部分与肽聚糖侧链的二氨基庚二酸相连，其脂质成分与脂质双层非共价结合，使外膜和 肽聚糖层构成一个整体。脂质双层的结构类似细胞膜，双层内镶嵌着多种蛋白质称为外膜蛋白 (outer membrane protein,OMP),其中有的为孔蛋白(porin),如大肠埃希菌的OmpF、OmpC,允许水 溶性分子（分子量≤600）通过：有的为诱导性或去阻遏蛋白质，参与特殊物质的扩散过程：有的 为噬菌体，性菌毛或细菌素的受体。由脂质双层向细胞外伸出的是脂多糖(lipopolysaccharide LPS)。LPS由脂质A,核心多精和特异多糖三部分组成，即G茵的内毒素(endotoxin)。 )脂质A((lpid A为一种糖磷脂，由B-1,6糖苷键相连的D-氨基葡萄糖双糖组成的基 本骨架，双糖骨架的游离羟基和氨基可携带多种长链脂肪酸和磷酸基团。不同种属细菌的脂质 A骨架基本一致，其主要差别是脂肪酸的种类和磷酸基团的取代不尽相同，其中B-羟基豆蔻 酸是肠道菌所共有的。脂质A是内毒素的毒性和生物学活性的主要组分，无种属特异性，故不 同细菌产生的内毒素的毒性作用均相似。 (2)核心多糖(core polysaccharide):位于脂质A的外层，由己糖（葡萄糖、半乳糖等）庚糖，2- 酮基-3-脱氧辛酸(2-keto- -,KDO),磷酸乙醇胺等组成。经KD0与脂质A共 价联结。核心多糖有属特异性，同一属细菌的核心多糖相同。 (3)特异多糖(specific polysaccharide):是脂多糖的最外层，由数个至数十个寡聚糖(3-5个 单糖)重复单位所构成的多糖链。特异多糖即革兰阴性菌的菌体抗原(0抗原)，具有种特异性 因其多糖中单糖的种类、位置，排列和空间构型各不相同所致。特异多糖的缺失，细菌从光滑 (smooth,S)型变为粗糙(rough,R)型。 此外，少数革兰阴性菌（脑膜炎奈瑟菌、淋病东瑟菌、流感嗜血杆菌）的LS结构不 典型，其外膜糖脂含有短链分枝状聚糖组分（与粗糙型肠道菌的[S相似），称为脂寡糖 (,LOS)。它与哺乳动物细胞膜的鞘榭脂成分非常相似，从而使这些细菌逃避 宿主免疫细胞的识别。LOS作为重要的毒力因子受到关注。 在G菌的细胞膜和外膜的脂质双层之间有一空隙，约占细胞体积的20%~40%，称为周浆 间隙(periplasmic space。)该间隙含有多种水解酶，例如蛋白酶，核酸酶，碳水化合物降解酶及作 为毒力因子的胶原酶、透明质酸醇和B-内酰胺酶等，在细菌获得营养、解除有害物质毒性等方 面有重要作用。 G和G菌细胞壁结构显著不同（表1-1），导致这两类细菌在染色性，抗原性，致病性及对药 物的敏感性等方面有很大差异。 表1-1革兰阳性萄与阴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 厚，20-80nm 薄，10-15nm 肽聚糖层数 多，可达50层 少，1-2层 肽聚糖含量 多，占细胞壁干重50%-80% 少，占细胞壁干重5%-20% 糖类含量 多，约45% 少，15%-20% 脂类含量 少，1%-4% 多，11%-22% 磷晓酸 外膜 + 此外，某些细菌（如分枝杆菌）细胞壁含有丰富脂质，这与上述G和G菌细胞壁结构显 不同，因此这类细菌其有特殊的生物学性状和致病特点
14 第一篇细菌学 4.细胞壁的主要功能及相关的医学意义 ()保护细菌和维持菌体形态：细菌细胞壁坚韧而富弹性，其主要功能是维持菌体周有的形 态，并保护细菌抵抗低渗环境。细菌细胞质内有高浓度的无机盐和大分子营养物质，其渗透压 高达506.6-2533.1kPa(5~25个大气压)。由于细胞壁的保护作用，使细菌能承受内部巨大的渗透 压而不会破裂，并能在相对低渗的环境下生存。 (2)物质交换：细胞壁上有许多小孔以及特定的转运蛋白，可参与菌体内外的物质交换。 (3)与致病性有关：乙型溶血性链球菌表面的M蛋白与LTA结合，在细菌表面形成微纤维 (microfibril)),可介导菌体与宿主细胞黏附，是该菌重要的致病物质。金黄色葡萄球菌的A蛋白和 乙型溶血性链球菌的M蛋白具有对抗免疫细胞的吞噬功能。磷壁酸和LPS具有抗原性，可以 诱发机体的免疫应答。LPS是内毒素，可使机体发热，白细胞增加，严重时可致休克死亡。 (4)与耐药性有关：G菌肽聚糖缺失可使作用于细胞壁的抗菌药物失效（见L型细菌） 菌外膜通透性的降低阻止某些抗菌药物进人和外膜主动外排（泵出）抗菌药物，成为细南重要的 耐药机制。 (⑤)与静电性有关：磷壁酸和LPS均带负电荷，能与Mg·等双价离子结合，有助于维持菌体 内离子的平衡，调节细菌生理代谢。但G菌磷壁酸带更多的负电荷，故等电点更低(G菌等电 点为pH2-3,G~菌为pH45),故更易与带正电荷的碱性染料结晶紫结合，被染成紫色。 (6)其他：G菌的磷壁酸是重要表面抗原，与血清型分类有关。LPS也可增强机体非特异性 抵抗力，并有抗肿瘤等有益作用。 5.细菌细胞壁缺陷型（细菌L型）细菌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，这种细胞壁受损的细菌在高渗环境下仍可存活者称为细菌细胞壁缺陷型 1935年Klieneberger Nobel在英国Lister研究所研究念珠状链杆菌时发现，该菌培养物中有一种菌 落形态类似支原体的微生物，就以研究所第一个字母命名为L型(L-om)细菌，或称细菌L型 (bacterial Lform)。现已发现几乎所有细菌、多种螺旋体和真菌均可产生L型。L型有两种类型：G 菌细胞壁缺失后，原生质仅被一层细胞膜包住，称为原生质体(pro,G菌肽聚糖层受损后尚 有外膜保护，称为原生质球(spheroplast。)支原体是天然缺乏细胞壁的微生物，与细菌L型不同。 细菌L型在体内或体外、人工诱导或自然情况下均可形成，诱发因素很多，如溶菌酶 (lysozyme))和溶葡萄球菌素(lysostaphin)、胆汁、抗体，补体等：或抑制细胞壁合成的药物，如B 内酰胺类抗生素、杆菌肽、环丝氨酸、甘氨酸等；或因培养基中缺少合成细胞壁的成分，如二 氨基货二酸，赖氨酸等而获得。也可用亚硝基弧，紫外线、氯化锂等诱变获得。 细菌L型的形态因缺失细胞壁而呈高度多形性，大小不一，有球形，杆状和丝状等（图1-7） 若色不匀，无论其原为C或G菌，形成L型大多染成革兰阴性。细菌L型难以培养，其营养要 1P8】203-3 图1-7葡萄球L型 A.临床标本分出的丝状L型菌落（扫描电镜×10O00:B.丝状L型菌落回复后（打描 电镜×10000)