细菌学

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绪论第一节细菌学的研究对象

细菌学是微生物学的一个分支学科。它主要研究细菌的类型、形态、结构、分布、生理、生物化学、生态、遗传、进化、分类及其与人类、动物、植物等相互关系的一门应用科学。细菌学的研究对象是能引起人类和动物、植物等病害的具有致病性原核细胞型微生物。它们包括细菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体和放线菌。

细菌(Bacteria)是生物的主要类群之一。它们多数只能在显微镜下看到，一般是单细胞，细胞结构简单，缺乏细胞核、细胞骨架以及细胞器，比如线粒体和叶绿体。由于这些特征，细菌属于原核生物（原核生物的另一类是古菌(Archaea)。或者本类群称作真细菌(Eubacteria)，而另一类为古细菌(Archaebacteria)）。与原核生物相反，具有更复杂细胞结构的生物被称为真核生物(Eukaryota 或 Eukarya)。

虽然从系统发育来看，细菌和古生菌是二种完全不同的生物类群，但它们得到了改进。

细菌学的奠基人——科赫

科赫从上述的工作结果，找到了一种方法可以很容易地将致病菌在纯培养中获得，并在不受其他细菌干扰的条件下，可以检出和识别纯培养的细菌。科赫还提出要确定某种菌可引起某种病必须具备的条件，即科赫氏先决条件。

科赫于1905年荣获生理学或医学诺贝尔奖。

他研究出的新方法，用他的同事Petri发明而且至今沿用的特殊圆扁盘上放固体介质，如土豆或琼脂，培养细菌的纯菌株。科赫还研究出新的细菌染色方法使细菌更容易被观察和鉴别。

1889～1901年，拜耶林克分离成功根瘤菌和固氮菌，确证了细菌在物质转化、提高土壤肥力和控制植物病害等方面的作用。

李斯特（Joseph Lister）与其外科消毒术

英国医生Joseph Lister（1827-1912）通过防止手术伤口的感染，彻底改变了外科手术。受到巴斯德（Luis 物化学和生理学对它都有浓厚的兴趣，而且大肠杆菌对于现代生物学也有着不可替代的作用。

1946年Joshua Lederberg和Sdwan L Tstum发现，大肠杆菌是第一种已被发现的具有有性繁殖过程的细菌。偶然的繁殖功能使得遗传学研究成为可能,并可实现遗传交叉和遗传分析。大肠杆菌的另一个有利的特性是它能够支持多种细菌病毒的生长，这使得我们可以深入研究病毒的性质和复制。因此，它以上的实验室可操作性，使得它适于病毒学和有性生殖研究。使得生化学家和分子生物学家能够深入探索生命的奥秘，而他们的工作最终使我们有了今天对分子生物学和病毒学的深入了解。

为什么大肠杆菌适于进行遗传学研究？

大肠杆菌是原核生物，在进化上是原始的，遗传物质比较简单；

大肠杆菌生长繁殖及其迅速，便于培养；

大肠杆菌中的核酸、蛋白质、及酶类都比较容易分离纯化；模式生物————大肠杆菌

类制糖；生产糕饼、巧克力等；有的则研究利用细菌的“发酵工艺”来生产药品；有的则研究环保产品，如利用细菌来生产能降解的“绿色塑料”产品等。

在工业方面，微生物应用于食品、皮革、纺织、石油、化工、冶金等行业日趋广泛。例如采用盐酸水解法生产1吨味精需要小麦30吨，现改用细菌发酵法只需薯粉3吨。既降低生产成本，又大大节约细粮。又如在炼油工业中，利用多种能以石油为原料的细菌进行石油脱蜡，可以提高石油的质量和产量。

有少数细菌能引起人类和动物、植物的病害，这些具有致病性的细菌称为人、动物病原细菌和植物病原细菌。它们分别引起人类的伤寒、痢疾、结核、破伤风等；禽、兽的鸡霍乱、鸭瘟、牛炭疽、猪气喘等；以及农作物的水稻白叶枯病、棉花角斑病、花生、烟草等的青枯病、甘薯瘟、马铃薯黑胫病和环腐病等。有些细菌，在正常情况下不致病，只是在特定情况下导致疾病，这类微生物称为条件致病细菌。例如一般大肠埃希菌在肠道结合。真核生物的遗传物质以双螺旋 DNA 构成一条或一条以上的多条染色体群，形成一个真核 (nucleolus) ，有一核膜包围，膜上有孔，有核仁，明显有别于周围的细胞质，并有组蛋白与之相结合。而且各种细胞器如线粒体、叶绿体携带有自己的 DNA ，可自主复制。

（ 2 ）、原核生物细胞的细胞质由细胞膜 (cell membrane) 包围，并有细胞膜大量褶皱内陷入细胞质中形成中间体或称为间体 (mesosome) 。不含其他分化明显的细胞器 (organelles) 。真核生物细胞同样由细胞膜包围，但不内陷，内含多种细胞器，如主要进行呼吸能量代谢的线粒体（ mitochondria ）和光合作用的叶绿体 (chloroplast) 等。各种细胞器有各自的膜包围，细胞器膜与细胞膜之间无直接关系。

（ 3 ）、原核生物和真核生物细胞的蛋白质合成都是在核蛋白体上进行，但大小不同，原核生物的核蛋白体为 70S ，而真核生物的核蛋白体为 80S ，其细胞器的核蛋白体也为 70S 。而且它们各自的亚单位构成也属名（葡萄球菌），后一个字是种名（金黄色）。

《伯杰氏鉴定细菌学手册》已出版了九版，1984年又出版了最新版，由美国微生物学会发起编写，最初指定David H Bergey作为编委会主席，后改名为《伯杰氏系统细菌学手册》（Bergey?ˉs Manual of Systematic Bacteriology）。

在这版手册中，着重于表观特性描述的基础上，结合化学分类、数值分类、特别是DNA相关分析，及16SrRNA寡核苷酸序列分析在生物种群间的亲缘关系研究中应用作出了详细的阐述，体现了细菌分类的研究从表观向系统发育体系的发展。将所有已知的细菌，依照各种特性和细菌之间的关系，分为35个群，分列于4册书中：（群的划分根据表观特征，如形态、生理和营养类型）《伯杰氏系统细菌学手册》

第一册：包括一般的、医学和工业中重要的革兰氏阴性细菌。

第二册：包括除放线菌以外的革兰氏阳性细菌。

包括其他的革兰氏阴性细菌、蓝细菌的细胞结构却基本一致，同属原核生物（Prokaryote），在显微镜下的形态也十分类似。

细菌是所有生物中数量最多的。它们广泛分布于土壤和水中，或者与其它生物共生。很多病原体是细菌。细菌非常小，通常大小只有0.5到5.0微米，尽管有一些直径可达0.75毫米（硫珠菌(Thiomargarita)）。细菌通常像植物和真菌一样，具有细胞壁，但其组成不同，为肽聚糖。很多细菌利用鞭毛运动，其结构也与其它生物不同。

肉眼可见的世界上最大的细菌

德国麦斯宾克海洋微生物学院的生物学家舒尔斯在非洲西南面的纳米比亚海岸的海床沉积物中发现了用肉眼也可以看见的世界最大细菌。

这种细菌呈球形细胞，宽度普遍有0.1—0.3毫米，有些可大至0.75毫米，它们比以前所知的最大细菌大100倍，能够清楚地用肉眼看见。科学家们称：如果把它们和普通的细菌相比较，就好象把蓝鲸和新生老鼠的个头相比较一样。它们住在纳米比亚海岸的沉淀物中，数量很多。因含有微小的硫磺颗粒，并发出闪烁的白色。当它们排列成一行的时候，就好像一串闪亮的珍珠链。因此，舒尔斯和其他研究人员便把它命名为“纳米比亚的硫磺珍珠”。神奇的链球菌

被荒废的Gilligan岛上没有任何微小生命，除了一种小链球菌。60年代末，一小撮这种细菌被投放到月球上并且生存在恶劣残酷的外太空达3年之久。

1967年4月，一些附带在无人探测仪的摄影机的微生物通过飞船到达了月球。一小撮小链球菌在真空的，连续的辐射，温度在绝对温度20度，还有没有水、食物，能量的空间生存了超过2年半的时间。在1969年11月，一部分带有摄象机的探测器被阿波罗12号的工作人员修理并带回地球。科学家们非常惊讶的发现在摄像机边缘的绝缘橡胶上的小链球菌。链球菌

这些微小的太空旅行者可以在那么残酷的太空中生还是很值得让人引起注意的。一些与检测原料的工作员的助理有关的人提出微生物是由于在摄影机带回地球后意外的污染上去的可能性。但是从60年代末期起，微生物学家发现许多生活在地球上条件非常极端恶劣的地方的微生物，促使他们重新考虑他们对于生命和生存环境的理解。这些极端的细菌被发现在沸泉和热水的出口，南极的冰里，在核反应堆的内部和地表以下4.2里下。由于细菌可以生存在71吨／英寸的压力，接近绝对0度和0压力和上千倍对人致死的辐射量的情况引起了人们的注意。

第二节细菌学的发展简史

形态学发展阶段： 1676年，列文虎克(Antony Van Leeuwenheok)首先发现口腔中的细菌当时叫做“微小生物”。利用显微镜，单纯地描述所看到的各种细菌的形态，此时间长达200年之久。

生理学发展阶段：法国学者巴斯德（Louis Pasteur）于1886年创造了巴氏消毒法，对发酵、消毒、病原和免疫方法进行了研究。同年，德国人科赫分离出了炭疽菌，提出有名的科赫法则。到了19世纪后半叶，细菌学真正地成为一门独立的新学科。科赫首先采用平板法得到炭疽菌的单个菌落，肯定了细菌的形态和功能是比较恒定的。自从单形性学说取得初步胜利之后，就建立了以形态大小为基础的细菌分类体系，随后又用生理、生物化学特性作为分类的依据，使细菌分类学的内容逐步得到充实，并在细菌染色技术和显微镜检查技术Pasteur）“空气中的微生物导致了食物腐败”学说的启发，李斯特怀疑手术伤口的化脓发炎也是微生物引起的。进而他尝试将大剂量的饱和石炭酸溶液注入伤口进行消毒。尤其令他自豪的是，在他坚持定期用石炭酸处理病人伤口后，病人不再出现坏疽现象。他的研究为细菌致病理论提供了有力的证据，尽管直到十年后，各种疾病与其致病菌之间的关系才被一一确定。

此后，李斯特改进了消毒的方法，发明了无感染手术即通过保持手术室洁净和使用无菌器械来防止细菌侵入伤口。这些手段更适合用于消毒伤口以杀死已侵入的细菌。 1883年，李斯特（Joseph Lister）因他的杰出贡献被册封为爵士，不久晋升为男爵并成为上议院议员。《英国医学杂志》声称李斯特的发明所拯救的生命超过了在19世纪所有战争中牺牲的总人数。

分子生物学发展阶段： 1943年，德尔布吕克分析了大肠杆菌的突变体；1944年，埃弗里在肺炎球菌中发现转化作用都是由DNA决定的；1957年，木下宙用发酵法生产氨基酸；在用大肠杆菌制造出胰岛素之后，1980年，吉尔伯特又用细菌制造出人的干扰素，从而将细菌学的研究推进到分子生物学的水平。广泛运用分子生物学理论和现代研究方法，深刻揭示细菌的各种生命活动规律，大量理论性、交叉性、应用性和实验性分支学科的飞速发展，推动了细菌学的研究。

两名澳大利亚人68岁的沃伦与54岁的巴里·马歇尔一同获得了2005年度诺贝尔生理学或医学奖，可分享130万美元奖金。在诺贝尔奖各个奖项中，这所获奖项最先公布于众。在同一座城市的最大医院内，20多年前，沃伦最先发现、随后又与马歇尔一同确认了幽门螺杆菌，即人体罹患胃炎、胃溃疡和十二指肠溃疡的诱因。

1979年4月，时年42岁，沃伦在珀斯医院观察一份胃黏膜活体标本发现了一个细菌群落。进一步研究让他意识到，这种细菌可能关联胃炎等多种人体疾病。

如今，医学界已经确定，人类一半以上成员的肠胃中存在这种螺旋状细菌，治疗相关疾病已不必采用外科手术方式，而可以采用药物治疗方式。幽门螺杆菌电镜图

大肠杆菌——最著名的原核生物

显然，最著名的原核生物是肠道细菌——大肠杆菌（Escherichia coli）。的确，可以说我们了解大肠杆菌比其他任何一种生物要多，甚至是生活在近代的人类。大肠杆菌的结构和功能常常被认为是所有生物的原型。为什么大肠杆菌是如此有名？其实这种生物并没有什么特别的。它就是一种普通(run-of-the-mill)的原核生物，一种生活在人类肠道里的真细菌（eubacterium）。

大肠杆菌于1885年首先被德国的细菌学家Theodor Escherich分离出来，因为它是一种普通的肠道居住者，Escherich把它命名为Bacterium coli，这个名字反映了细胞的杆状形态（Bacterium指的是杆形）和生活环境（coli指的是结肠）。这个属名后来被改作Escherichia，以纪念它的发现者。尽管大部分大肠杆菌的菌株是无害的,但某些菌株却是致病的，可以引起腹泻和泌尿道感染。病原性大肠杆菌菌株明显不同于无害的大肠杆菌菌株。

大肠杆菌扫描电镜图（分裂）

大肠杆菌之所以如此的重要，是因为它易于实验室的研究。甚至是那些对于无菌技术和细菌学技术有困难的人也可以轻松地进行研究。大肠杆菌生长的非常迅速，营养要求不高，故生所谓模式生物（model organism）是指生物的一个物种（species），它在人们研究生命现象的过程中长期、反复的被作为研究材料，并且，从这个物种的研究中得出的许多生命活动规律往往代表了许多物种共同的规律。常用的模式生物有大肠杆菌（Escherichia coli）、啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、粗糙脉孢菌（Neurospora crassa）、小鼠（Mus musculus domesticus）、玉米（Zea mays）、拟南芥(Arabidopsis thaliana)、水稻（Oryza sativa）等。模式生物————大肠杆菌

大肠杆菌作为实验材料使用最广泛的一种细菌，例如DNA如何复制以及外源DNA转化等分子生物学理论和方法均来自对大肠杆菌的研究，许多研究还利用大肠杆菌的突变体进行。尽管大肠杆菌是遗传工程和生化技术研究的研究对象，但它从未成为工业微生物学的主要菌种，这一点是非常奇怪的。而大规模培养工业用途的生物却包括了许许多多不同种类的微生物。由于复杂或没有深入调查的原因，大肠杆菌并不像酵母、链霉素和杆菌那样适合大规模的培养。事实上，因为它的潜在致病性，许多人担心如果工业规模地使用大肠杆菌。现在企业家们发现他们自己正处于进退两难的境界，是应该“驯服”大肠杆菌以做工业用，还是应该找到一种既具有大肠杆菌的实验室可操作性，又适于工业应用的生物。第三节细菌学在科学和生产发展中的作用

细菌学在建立绝大多数微生物对人类和动、植物是有益的，而且有些是必需的。自然界中N、C、S等元素的循环要靠有关的微生物的代谢活动来进行。例如土壤中的细菌能将死亡动、植物的有机氮化物转化为无机氮化物，以供植物生长的需要，而植物又为人类和动物所食用。此外，空气中的大量游离氮，也只有依靠固氮菌等作用后才能被植物吸收。因此，没有微生物，植物就不能进行代谢，人类和动物也将难以生存。

在农业方面，也可以应用细菌制造菌肥、植物生长激素等；也可利用细菌感染昆虫这一自然现象来杀死害虫。例如苏云金杆菌能在一些农作物害虫的肠腔中生长繁殖并分泌毒素，导致寄生昆虫的死亡。这样，开辟了以菌造肥、以菌催长、以菌防病、以菌治病等农业增产新途径，为人类创造物质财富。

细菌在农业上也有作为。俗话说：“人有说不完的话，地有除不尽的草”。田间除草是—种最繁重和耗时的劳动。日本农林水产省北陆农业试验场的科技入员，从细菌中筛选培育出—种能除草的菌株，这种细菌对人畜和水稻植株均无妨害，它能以孢子的方式附着生长在杂草上，并且迅速繁殖导致杂草枯萎死。尤其对—种由地下茎不断分节繁殖的稻田油莎草效果更好。这种杂草地表除掉后，地下隐芽又会萌发生长。用除草细菌能感染油莎草的地下茎，随其不能再抽芽生长，而危害水稻作物。

随着“基因工程”技术的不断完善，科学家们研究利用细菌生长快、繁殖力强的特点．在电子显微技术的帮助下，采用“基因枪”、“基因刀”等手术，将其细胞内的基因“更新换代”，定向培育出人们所需要的某种类型细菌。如美国科学家着眼于环境保护，他们认为目前乙醇发酵工艺中的细菌菌株可以进行改良，采用“基因工程”技术方法将其基因改变，使其专“吃”马铃薯、玉米、小麦类改变成专“吃”庄稼秸杆、废纸木屑，甚至一些家庭生活垃圾，让其生产出乙醇来、而乙醇是代替汽油最理想的“绿色能源”。也有不少科学家研究利用细菌于“食品工业”，如用嗜热细雨消化纤维素不致病，在泌尿道或腹腔中就引起感染。此外，有些细菌的破坏性还表现在使工业产品、农副产品和生活用品的腐蚀和霉烂等。人、动物病原细菌植物病原细菌

细菌与人类的生活和生产关系密切，特别是在医学卫生、畜禽养殖、加工、检验、储藏及食品工业和医药化工等方面起着非常重要的作用。随着细菌学研究的不断深入，在未来的生命科学世纪，细菌将为人类作出更大的贡献。

第四节细菌的分类

近代生物学把生物区分为细胞生物和非细胞生物两大类。细胞生物包括一切具有细胞形态的生物，按系统发育和 16S rRNA 分析它们分属于细菌（广义的， Bacteria ，曾用 Eubacteria ）、古菌 (Archaea ，曾用 Archaebacteria) 和真核生物 (Eukaryota)。非细胞生物包括病毒和亚病毒。

细胞生物的系统发育树

古菌、细菌和真核生物三域

原核生物中，古菌和细菌在细胞形态结构、生长繁殖、生理代谢、遗传物质存在方式等方面相类似，因而同属原核生物。但在分子生物学水平上，古菌和细菌之间有明显差别。从这些差异可见，古菌确是不仅在细胞化学组成上更是在分子生物学水平上不同于同属于原核生物的细菌和真核生物的另一类特殊生物类群。

古菌 (archaea) 、细菌 (bacteria) 和真核生物 (eucaryoutes) 三域 (urkingdoms) 的概念是沃斯 (Woese) 及其同事 1977 年根据对代表性细菌类群的 16S rRNA 碱基序列进行广泛比较后提出的，认为生物界的发育并不是一个由简单的原核生物发育到较完全、较复杂的真核生物的过程，而是明显存在着三个发育不同的基因系统，即古菌、细菌和真核生物。并认为这三个基因系统几乎是同时从某一起点各自发育而来，这一起点即是至今仍不明确的一个原始祖先。这一生物界三域观念已被广泛接受。古菌

一群具有独特基因结构或系统发育生物大分子序列的单细胞生物。通常生活在地球上极端的生境或生命出现初期的自然环境中，营自养或异养生活，具有特殊的生理功能，如在超高温、高酸碱度、高盐及无氧状态。尽管古菌在细胞大小、结构及基因结构方面与细菌相似，但在遗传信息的传递和可能标志系统发育的信息物质方面却更类似与真核生物。

原核生物（细菌、古生菌）的基因组 1）染色体为双链环状的DNA分子（单倍体）；

2）基因组上遗传信息具有连续性； 3）功能相关的结构基因组成操纵子结构；

4）结构基因的单拷贝及rRNA基因的多拷贝；

5）基因组的重复序列少而短；

古生菌的基因组在结构上类似于细菌。但是信息传递系统(复制、转录和翻译)则与细菌不同而类似于真核生物。

真核微生物（啤酒酵母）的基因组 1）典型的真核染色体结构；

啤酒酵母基因组大小为13.5×106bp，分布在16条染色体中。 2）没有明显的操纵子结构；

3）有间隔区（即非编码区）和内含子序列；

4）重复序列多；

原核生物与真核生物的区别

（ 1 ）、原核生物的遗传物质主要是以双螺旋 DNA 构成的一条染色体 (chromosome) ，仅形成一个核区，没有核膜包围，无核仁，称为原核 (nucleoid) 或拟核，无组蛋白与之相不一样，原核生物的核蛋白体是由（Cyanobacteria）和古生菌50S 和 30S 的两个亚单位构成，真核（Archaeobacteria）。生物的核蛋白体是由 60S 和 40S 两个第四册：包括放线菌。

亚单位构成，各亚单位的构成上也有国际上最具权威性的细菌分类系统区别

专著“伯杰氏系统细菌学手册一、细菌的分类原则与层次

（1984）”和“伯杰氏鉴定细菌学手按生物学的分类系统进行系统分册，第9版（1994）”都已反应了细类(依据形态, 生理生化特性, 遗传特菌种系分类的研究进展，但在具体性及免疫学特性)

编排上也保留了许多传统分类的安自然界生物分为6界，即病毒排。目前，伯杰（Bergey）分类将细界、原核生物界、原生生物界、真菌菌分为四大类目、35个群。界、植物界和动物界。细菌属于原核原核生物的高级分类

生物界，为种系分类的真细菌；广义原核生物界（Procaryotae）的细菌包括各类原核细胞型微生物，薄壁菌门（Gracilicutes）

如细菌、放线菌、衣原体、支原体、无氧光细菌纲立克次体和螺旋体；狭义的细菌专指（Anoxyphotobacteria）

其中的细菌，它的种类最多、数量最产氧光细菌纲大、最具代表性。

（Oxyphotobacteria）

古细菌、真细菌、真核生物厚壁菌门（Firmicutes）

细菌的分类层次

放线菌纲（Thallobacteria）界、门、纲、目、科、属、种厚壁菌纲（ Firmicutes ）种(species)是细菌分类的基本单位。

生物学性状基本相同的细菌群体构成原核生物的高级分类

一个菌种；

1、薄壁菌门（Gracilicutes）具细胞性状相近关系密切的若干菌种组成一壁的革兰氏阴性细菌。

个菌属（genus） 2、厚壁菌门（Firmicutes）具细胞壁种、变种的含义

的革兰氏阳性细菌。

种(species):种是最基本的分类单位,是3、软壁菌门(Tenericutes)又称柔壁菌指起源于一个共同祖先,在形态特征门，是无细胞壁的原核生物。

和理化特性上差别微小,能适应一定4、疵壁菌门（Mendosicutes）是一类环境的一群个体。

古细菌，主要在极端环境条件下生活变种(variety):新分离的种除大部分特的细胞生物。

性与模式种相同外,某些特性表现不原核生物约4935种：

同,如有毒细菌变异为无毒的变种,而古菌约208种，2门，5组，8纲，这些特性又是稳定的。 63属。

型的含义

真细菌约4727种，16门，814属。型(type): 是同种之间在某些特殊性质真菌约9万多种。上有区别的细菌。它们之间的区别不藻类约10万种。象变种那样显著; 所以\型\常用于变病毒约4000种。

种以下的细分。按抗原结构的不同, 第一章细菌（bacterium)的形态与可将细菌分成多种不同的血清型结构

(serotype); 根据对噬菌体和细菌素的细菌的大小(Size of Bacteria) 敏感性不同, 可将细菌分成不同的噬微米(μm) 菌体型(phage type)和细菌素型球菌coccus (bacteriocine type)。

杆菌bacillus

亚种以下的分类单元，具有相同或相螺形菌spiral bacterium 似的一个菌株或一组菌株，只作为一特殊形态的细菌个分类类群看待，不是正式的分类等细菌的拉丁学名级，而是习惯术语。

Coccus

血清型(serotype)具有特殊抗原特征 streptococcus mutans(肺炎链球菌), 的菌株群。

staphylococcus aureus(金黄色葡萄球噬菌体型(phage-type)

菌) 细菌素型(bacteriocin-type)

Bacillus

生物型(biotype)具有特殊的生物化 B.thuringiensis (苏云金芽孢杆菌) 学或生理特性的菌株群。 Lactobacillus bulgaricus(保加利亚乳菌株(strain)

杆菌) 菌株(strain): 从自然界分离纯化所得Spirilla 的纯培养的后代，经过鉴定，属于某Vibro

个种，由于其来自不同地区、不同土细菌的结构(Structure of Bacteria) 壤及生活环境或不同实验室分离到的细胞壁( Cell Wall)

具体菌种，会出现一些性状差异，这位于菌细胞的最外层，包绕在细胞膜个属于同一种但来源不同的纯培养的的周围。组成较复杂，并随不同细单个分离物的后代称为菌株。

菌而异。

标准菌株(standard strain)或模式菌株用革兰染色法可将细菌分为两大类，(type strain）：具有某种细菌典型特即革兰阳性菌和革兰阴性菌征的菌株

肽聚糖（peptidoglycan）拉丁文双名法。每个菌名由两个拉丁革兰阳性菌

字组成, 前一字为属名, 用名词大写; 聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥后一字为种名, 用形容词小写。印刷三维立体结构，坚固 15～50层时用斜体字。中文名是种名在前属名革兰阴性菌

在后。如Salmonella typhi伤寒沙门聚糖骨架、四肽侧链二维平面结氏菌

构，疏松 1～2层

大肠杆菌分类系统为: 原核生物界→革兰阳性菌和革兰阴性菌细菌门→分裂型细菌亚纲→真细菌目肽聚糖的差异

→肠杆菌科→埃希氏菌属→大肠埃希革兰氏阳性细菌特殊组分氏菌种。革兰阳性菌

命名法

肽聚糖（15—50层）拉丁双名法

磷壁酸(teichoic acid) Escherichia coli （E. coli）壁磷壁酸和膜磷壁酸属名种名（重要表面抗原）中文：

特殊蛋白：

大肠埃希菌 A蛋白、M蛋白

种名属名

革兰氏阴性细菌特殊组分例如“金黄色葡萄球菌”这个中文菌名革兰阴性菌

“金黄色”是种名，“葡萄球菌”是属肽聚糖（1—2层）

名。拉丁文的学名则是外膜（outer membrane） “Staphylococcus aureus”,前一个字是

脂蛋白

脂质双层（内嵌多种蛋白质）

脂多糖LPS（细胞最外层）化学组成：多糖/多肽脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）形成条件：营养丰富（1）脂质A（lipid A）染色：不易着色，负染（墨汁）为一种糖磷脂，由D-氨基葡萄糖双荚膜的功能糖组成的基本骨架，不同细菌骨架一抗吞噬作用肺炎链球菌致。粘附作用导管，医院内感染内毒素毒性与生物学活性主要组分抗有害物质的损伤作用无种属特异性（内毒素毒性相似）鞭毛（flagellum）（2）核心多糖（core 概念：许多细菌菌体上附有细长并呈polysaccharide）波状弯曲的丝状物。鞭毛长位于脂质A的外层 5~20μm，直径12~30nm 有属特异性，同一属细菌相同数量与部位：① 单毛菌② 双毛菌③ （3）特异多糖（specific 丛毛菌④ 周毛菌 polysaccharide）化学组成：鞭毛蛋白最外层，由数个至数十个低聚糖细菌的鞭毛（3~5个单糖）重复单位所构成的多功能糖链。（菌体最外层）细菌的运动器官是革兰阴性菌的菌体抗原（菌体抗原有些细菌的鞭毛与致病性有关 — 根据鞭毛菌的动力和鞭毛的抗原性 O抗原），具有种特异性（H抗原），可用以鉴定细菌和进行缺失，细菌变为粗糙型细菌分类 G+ 菌与G- 菌细胞壁的比较菌毛（pilus或fimbriae）细胞壁革兰阳性菌革兰概念：许多革兰阴性菌和少数革兰阳阴性菌性菌菌体表面存在着一种比鞭毛更强度较坚韧细、更短而直硬的丝状物，与细菌的microscope，图2-8、9）由P．Zernike于1932年发明，并因此获1953年诺贝尔物理奖。这种显微镜最大的特点是可以观察未经染色的标本和活细胞。

相差显微镜的基本原理是，把透过标本的可见光的光程差变成振幅差，从而提高了各种结构间的对比度，使各种结构变得清晰可见。

无色的活细菌,细胞和水几乎没有反差,因此观察前要进行固定和染色以增加反差,及使细胞的不同结构之间产生颜色差异.对于观察一些细菌的组分如内生孢子,内含体等特别有用.因其组分折射率都与水明显不同,所以易与观察.

将样品不同部位折射率和细胞密度之间的微小差异转化为易于被人观察的光强度的变化,特别适于活细胞的观察.

荧光显微镜

细胞中有些物质，如叶绿素等，受紫外线照射后可发荧光；另有一些物质本身虽不能发荧光，但如果用荧光染料或荧光抗体染色后，经紫外线照射冰冻蚀刻

冰冻蚀刻（freeze-etching）亦称冰冻断裂（freeze-fracture）。标本置于-100?C的干冰或-196?C的液氮中，进行冰冻。然后用冷刀骤然将标本断开，升温后，冰在真空条件下迅即升华，暴露出断面结构，称为蚀刻（etching）。蚀刻后，向断面以45度角喷涂一层蒸汽铂，再以90度角喷涂一层碳，加强反差和强度。然后用次氯酸钠溶液消化样品，把碳和铂的膜剥下来，此膜即为复膜（replica）。复膜显示出了标本蚀刻面的形态，在电镜下得到的影像即代表标本中细胞断裂面处的结构。冰冻蚀刻技术可用透射电镜对微生物细胞内部细胞器的形态进行研究. 冰冻蚀刻技术的优点是使细胞快速冷冻,无须经过化学固定,脱水,包埋等处理,因此能减少人为操作可能形成的假象. 染色法

最常用最重要的染色法

革兰染色法（Gram stain）

该法是丹麦细菌学家革兰（Han 氮气。

多数是植物致病菌，分布在土壤中，通过伤口侵入双子叶植物的根冠、根部和茎，使植物细胞转变成自动增殖的肿瘤细胞，结果产生根癌、根多毛症和茎癌。

土壤杆菌对根癌的诱发与其细胞内的诱导根癌的Ti质粒有关。 3.假单胞菌科（Pseudomonadaaceae）

直或弯的杆菌，严格好氧，化能有机营养型，能利用（除一碳以外）有机化合物作为唯一碳源和能源。

（一）假单胞菌属（Pseudomonas）可利用H2或CO作为能量来源，可广泛地利用有机化合物作为碳源和产生能量的电子供体。（100多种化合物）

是土壤和水中的重要细菌，作为反硝化细菌在自然界的氮素循环中起重要作用，可分解杀虫剂、石油废水等有害难降解的有机化合物。

是植物致病菌，引起多个属植物的枯萎病，具有广泛的寄主范围。（二）黄单胞菌属物，以及人和动物的肠胃。

（三）不产芽孢的革兰氏阳性杆菌乳酸杆菌属（Lactobacillus）

通常为棍棒状的球杆菌，成链。具有高度的耐酸性，专性分解糖类化合物，发酵代谢的主要或唯一产物是乳酸。至少一半终产物为乳酸。存在于乳制品、谷物、肉和鱼制品等环境中，许多是恒温动物的口腔、肠胃和阴道的正常菌群。

（四）不产芽孢、形状不规则的革兰氏阳性杆菌

1. 棒杆菌属（Corynebacterium）直或略弯曲的杆菌，两端削尖，可形成棒状。大多数种从葡萄糖和其它一些糖类化合物产酸。是人、动物和植物的病原菌，及腐生菌。（白喉棒状杆菌）

2. 放线菌属（Actinomyces）

直或略弯曲的杆菌,细丝状，产生真正的分枝，成熟的菌落表面干燥、粗糙，为白色、灰白色等颜色，缺乏气生菌丝。主要存在于人和各种动物的口腔和肠胃中。

放线菌是介于细菌与丝状真菌之间而较疏松厚度 20-80nm 10-15nm 肽聚糖层数可多达50层 1-2层肽聚糖含量 50%-80% 5%-20% 磷壁酸有无外膜无有 G+ 菌与G- 菌的差别及与细胞壁的关系项目革兰阳性菌革

兰阴性菌细胞壁的关系

染色性紫色红色对酒精的通透性

抗原性磷壁酸外膜细

胞壁化学组分

毒性无内毒素有

内毒素细胞壁成分

青霉素作用有效

无效位点五肽联桥

溶菌酶作用有效

无效位点聚糖骨架

细菌细胞壁的功能

维持菌体固有的形态，并保护细菌抵

抗低渗环境（阳性菌20~25大气压，

阴性菌5~6大气压）

参与菌体内外的物质交换

菌体表面带有多种抗原表位，可以诱

发机体的免疫应答

磷壁酸：重要表面抗原，与血清型分

类有关

外膜：屏障结构，与致病性相关

LPS

细菌L型（bacterial L form）

概念：某些药物作用于细菌，可抑制

的肽聚糖的合成或破坏细胞壁的结

构，在高渗环境下，细菌仍可存活，

成为细胞壁缺陷型

形成条件：溶菌酶、青霉素、胆汁、

溶葡萄球菌素、抗体、补体等

L－型细菌油煎蛋菌落

细胞膜（cell membrane）

或称胞质膜（cytoplasmic

membrane），

细胞壁内侧，包绕细胞质

结构：磷脂、蛋白质

不含胆固醇

功能

中介体（mesosome）是部分细胞膜

内陷、折叠、卷曲形成的囊状物，

多见于革兰阳性细菌

细胞质（cytoplasm）

细胞膜包裹的溶胶状物质，或称原生

质（protoplasm），由水、蛋白质、

脂类、核酸及少量糖和无机盐组成，其中含有许多重要结构。核糖体（ribosome）RNA和蛋白质沉降系数 70s 50s+30s（真核80s 60s+40s）质粒（plasmid）胞质颗粒异染颗粒 RNA、多偏磷酸盐嗜碱，着色深诊断价值（白喉棒状杆菌）核质（nuclear material）原核细胞，不具成形的核。遗传物质称为核质或拟核（nucleoid），无核膜、核仁和有丝分裂器；因其功能与真核细胞的染色体相似，决定细菌的遗传变异，亦称细菌的染色体（chromosome）一般为单倍体，是一个共价闭合环状双链DNA 分子大肠埃希菌核质分子量约3×10 9Dal ，长度1.1mm，4.7×10 6 碱基，约3000~5000个基因特殊结构（只在部分细菌或在特殊环境条件下形成的特殊构造）荚膜（capsule）概念：某些细菌在其细胞壁外包绕一层粘液性物质，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菌细胞的生命活动 ≥0.2μm荚膜，＜ 0.2μm 微荚膜

运动无关。（电镜观察）种类及功能普通菌毛ordinary pilus 性菌毛sex pilus（F菌毛）由F质粒编码普通菌毛多，短而细粘附，致病性菌毛少，粗、长、中空遗传物质传递菌毛的着生位置

芽孢(spore）某些革兰阳性细菌在一定的环境条件

下，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杆菌属、梭菌属形成条件：营养缺乏保存全部生命必需物质：核酸、酶、合成菌体成分的结构休眠状态，无新陈代谢可发芽 1个细菌→1个芽孢→1个细菌细菌——繁殖体芽孢——休眠体每种细菌形成一种类型芽孢功能抵抗力强。耐干燥、热、辐射、化学消毒剂 100℃数小时消毒灭菌是否彻底的标准最可靠方法为高压蒸气灭菌致病性不直接引起疾病，发芽后形成繁殖体后致病鉴别意义根据芽孢位置、大小等

细菌形态与结构检查法

普通光学显微镜（light microscope）

电子显微镜（electron microscope）

暗视野显微镜（darkfield

microscope）

相差显微镜（phase contrast

microscope）

荧光显微镜（fluorescence

microscope）

同焦点显微镜（cofocal microscope）

显微镜放大法

显微镜是观察细胞的主要工具。

根据光源不同，可分为光学显微镜和

电子显微镜两大类。

前者以可见光（紫外线显微镜以紫外

光）为光源，后者则以电子束为光

源。

一、普通光学显微镜普通生物显微镜由3部分构成，即： ①照明系统，包括光源和聚光器； ②光学放大系统，由物镜和目镜组成，是显微镜的主体，为了消除球差和色差，目镜和物镜都由复杂的透镜组构成； ③机械装置，用于固定材料和观察方便（图2-1）。暗视野显微镜暗视野显微镜（dark field microscope，图2-7）的聚光镜中央有当光片，使照明光线不直接进人物镜，只允许被标本反射和衍射的光线进入物镜，因而视野的背景是黑的，物体的边缘是亮的。利用这种显微镜能见到小至 4～200nm的微粒子，分辨率可比普通显微镜高50倍。通过对照明方式进行简单的改变,可以对活的细胞及生物进行观察,(如对一些细菌的鉴定,较大真核微生物的内部结构观察). 将中空的光束在样品上聚焦,只有被样品反射和折射的光线才能进入物镜形成物像,使明亮物像的周围形成黑的背景,故视野的背景是黑的. 相差显微镜相差显微镜（phasecontrast 亦可发荧光，荧光显微镜就是对这类Christian Gram）于1884年创建，至物质进行定性和定量研究的工具之今仍在广泛应用。

一。

革兰染色法在鉴别细菌、选择抗菌电子显微镜

药物、研究细菌致病性等方面都具有在光学显微镜下无法看清小于0.2μm极其重要的意义。的细微结构，这些结构称为亚显微结染色法的基本原理

构（submicroscopic structures）或超细菌体小半透明，经染色后才能观察微结构（ultramicroscopic 较清楚。

structures；ultrastructures）。要想染色法是染色剂与细菌细胞质的结看清这些结构，就必须选择波长更短合。

的光源，以提高显微镜的分辨率。碱性染色剂可与菌细胞（富含核酸）电子显微镜（图2-12）与光学显微相结合，而酸性染色剂不能使细菌着镜的成像原理基本一样，所不同的是色，而使背景着色形成反差，故称为前者用电子束作光源，用电磁场作透负染（背景染色）。镜。另外，由于电子束的穿透力很染色法的基本原理

弱，因此用于电镜的标本须制成厚度细菌染色的基本原理，是借助物理因约50nm左右的超薄切片。这种切片素和化学因素的作用而进行的。需要用超薄切片机物理因素：如细胞及细胞物质对染料（ultramicrotome）制作。电子显微的毛细现象、渗透、吸附作用等。镜的放大倍数最高可达近百万倍、由化学因素：是根据细胞物质和染料的电子照明系统、电磁透镜成像系统、不同性质而发生地各种化学反应。真空系统、记录系统、电源系统等5染色法的基本原理

部分构成。细菌的等电点较低，pH值大约在透射电子显微镜

2—5之间，故在中性、碱性或弱酸性电子抢的钨丝被加热产生的电子束在溶液中，菌体蛋白质电离后带阴电样品上聚焦,聚焦器是磁透镜,样品和荷；而碱性染料电离时染料离子带阳磁透镜的柱体必须处于真空中,在荧电。因此，带阴电的细菌常和带阳电光屏上形成放大了的,肉眼可见的样的碱性染料进行结合。所以，在细菌品像.

学上常用碱性染料进行染色。样品上密度较高的区域形成较暗的物革兰氏阴性菌——大肠杆菌

像,因其使较多的电子发生散射,而最革兰氏阳性菌——金黄色葡萄球菌终到达荧光屏相应的区域的电子减少.革兰氏阴性细菌类群

反之,对电子透明的区域会形成较亮革兰氏阴性细菌类群特点：

的物像.

许多是在医学、工业或农业上具有重扫描电子显微镜

要性的细菌；

扫描电子显微镜（scanning electron 形态和细胞排列相当简单，不形成复microscope，SEM，图2-17、18、杂的细胞结构；

19）于20世纪60年代问世，用来观主要为异养方式，包括腐生菌和寄生察标本的表面结构(皮肤及肠黏膜的菌；

微生物)。

多数不知是否能引起疾病，少数为条目前扫描电镜的分辨力为6~10nm，件致病菌。人眼能够区别荧光屏上两个相距革兰氏阴性菌

0.2mm的光点，则扫描电镜的最大有（一）需氧性杆菌和球菌：效放大倍率为包括固氮菌、根瘤菌、假单胞细菌、0.2mm/10nm=20000X。醋酸细菌等制样技术

1、固氮菌属（Azotobacter）有氧配合电子显微镜观察使用的标本制备条件下能固定空气的氮素。

方法：生理特点：自生固氮（游离）负染色

形态特点：具多形性（从卵圆形到杆投影法(shadowing)

状、球状；单生、成对生）、荚膜。超薄切片(ultrathin section) 营养特点：好氧，化能有机营养型冰冻蚀刻法(freeze etching)

常见的菌种：褐球固氮菌。电子显微镜标本须在真空干燥的状态革兰氏阴性菌

下检查，故不能观察活的微生物。 2、根瘤菌科（Rhizobiaceae）

TEM最显著特点是对被观察样品及细胞为杆状，生有极生或周生鞭毛，其制样技术提出了苛刻的要求.由于好氧，能利用多种碳水化合物。电子束非常容易被固体物质所吸收或根瘤菌属能促使豆科植物的根形成根散射,一般在用TEM观察前要对样品瘤，并固定空气中的氮气供植物营使用非常薄的样品切片.厚度仅为一养。

般细菌直径的1/50到1/10,并且它还土壤杆菌属可在不同植物的根和茎形必须能在高真空中电子的轰击下保持成菌瘿。

原来的结构稳定.

1. 根瘤菌属（Rhizobium）电子被散射的概率取决于样品的原子主要特点：与豆科植物共生形成根瘤密度(原子序数). 并固氮,可作为细菌肥料。

样品制备

形态特征：根瘤菌为杆菌，不良条件用戊二醛或四氧化锇进行固定以稳定下常呈多形态，能侵入豆科植物的根细胞结构.

毛，促使其形成根瘤，细菌在根瘤内然后用有机溶剂(丙酮,乙醇)进行脱多形性，形成类菌体，棒状、T形、水.(必须彻底因为包埋样品的塑性材Y形），可固定大气的氮形成结合态料是不与水互溶的).

的氮（铵）。之后将样品在未聚合的液态的环氧树营养要求：好氧，化能有机营养型，脂中充分浸透,再将该塑料材料硬化能利用多种碳水化合物和有机酸作为成块状(包埋). 碳源。

超薄切片

2. 中华根瘤菌属（Sinorhizobium）通常以锇酸和戊二醛固定样品，以环细胞杆状，周生鞭毛，好氧，具抗逆氧树脂包埋，以热膨胀或螺旋推进的性；

方式推进样品切片，切片厚度能利用甘露醇、葡萄糖、乳糖等作为20~50nm，切片采用重金属盐染色，唯一碳源，氯化铵和硝酸盐为唯一氮以增大反差。源；

负染技术

主要能在野生大豆和栽培大豆上有效负染就是用重金属盐（如磷钨酸、醋结瘤。

酸双氧铀）对铺展在载网上的样品进慢生根瘤菌属（大豆、百脉根、豇豆行染色；吸去染料，样品干燥后，样等）、固氮根瘤菌属（在具喙田箐的品凹陷处铺了一薄层重金属盐，而凸根或茎）和叶瘤菌属（在紫金牛科和的出地方则没有染料沉积，从而出现茜草科植物上形成叶瘤）。负染效果，分辨力可达1.5nm左右。 3.土壤杆菌属（Agrobacterium）

负染技术在研究病毒的结构,细菌的细胞杆状，好氧，大多数菌株能在植气泡及其他微小的物质方面非常有用. 物组织的低氧压环境下生长，不固定（Xanthomonas）

又接近于细菌的一类多核单细胞的丝植物致病菌，引起水稻白叶枯病状原核微生物。（链霉素菌属、诺卡等。可在培养基上产生一种非水溶性氏菌属）

的黄色色素使菌落呈黄色。（溴化芳3. 链霉菌属（Streptomyces）

基多烯）

有发达的气生菌丝和基内菌丝，革兰氏阴性菌

气生菌丝形成3-50个孢子的长链孢（二）兼性厌氧细菌

子丝，呈直形，波形或螺旋形，好氧肠杆菌科（Enterobacteriaceae）：化能有机营养菌，利用复杂的化合物生理特点：发酵糖类产酸，通常不产的能力很强，是土壤有机质分解后期气

的优势菌。

沙门氏菌和志贺氏菌是食物与水传播是产生抗生素最多的一类细菌，的肠道病原菌，欧文氏菌是重要的植可产生千余种抗生素，其中100多种物病原细菌。大肠杆菌(Escherichia)用于人和兽医及工农业生产。还可产（肠毒素）引起婴儿严重腹泻生大量的维生素和酶抑制剂。多为腐弧菌科

生菌。该菌高度适应了土壤环境，菌生理特点：具有发酵能力，存在于水丝可在土壤颗粒或有机质碎片间穿体和人和动物的肠道中。插，分泌各种水解酶降解有机质供其革兰氏阴性菌

生长。有些种可引起马铃薯和甜菜的（三）立克次氏体、衣原体、支原体疮痂病。立克次氏体：是哺乳动物的活细胞第二章细菌的生理

中专性寄生菌。形态多样，球状、杆第一节细菌的理化性状状、丝状等。不能通过细菌滤器。一、细菌的化学组成衣原体：是仅在脊椎动物细胞中生活二、细菌的物理性状

专性寄生菌。形态呈球形或椭圆形，第二节细菌的营养类型与生长能通过细菌滤器。一、细菌的营养类型

支原体：最小的革兰氏阴性菌，无细根据细菌所利用的碳源的不同，将细胞壁，因而细胞柔软，形态多样，能菌分为两大营养类型。通过细菌滤器。自养菌（autotroph）(CO2)

革兰氏阴性菌异养菌（heterotroph）(还原型有机（四）内共生体

物)

在原生动物、昆虫等生物细胞内生长根据取得死或活有机物分：繁殖的，不能脱离寄主细胞生长的细腐生菌

菌。

寄生菌大部分病原菌

昆虫内共生体：与昆虫密切相关的，根据细菌所利用的能源的不同，将并有互惠作用的细菌。

细菌分为:

不能纯培养、细胞培养或在其他昆虫光能营养型(phototrophy) 中培养，体外很难模仿它的生长需化能营养型(chemotroph) 求。

自养菌和异养菌的摄取来源革兰氏阴性菌

二、细菌的营养物质

（五）蓝细菌（蓝绿藻，产氧的光水（water activity aw）细菌０.９１合细菌）碳源（具有选择性、碳源谱广）鱼腥蓝细菌属念珠蓝细菌属螺旋氮源（蛋白胨、玉米浆、牛肉浸膏、蓝细菌属酵母浸膏、分子氮Ｎ２、硫酸铵、硝酸异形胞：蓝细菌进行光合作用的场铵、硝酸钾）ＰＨ变化

所

无机盐（微量元素参与酶的组成和是兰细菌的主要生理特点酶活化）

(1) 兰细菌能进行放氧光合作用 (2) 生长因子growth factor：细菌生长必部分兰细菌具有固N能力（有20多需，而自身不能合成的化合物

种有固

如维生素、某些氨基酸、嘌呤、嘧 N能力：热带地区、水稻田）啶等

革兰氏阳性菌

流感嗜血杆菌 X因子（高铁血红（一）革兰氏阳性球菌

素）厌氧菌

根据子细胞聚集排列状态和呼吸类型 V因子（辅酶Ⅰ或分科。（葡萄球菌属、链球菌属） Ⅱ）

是系统发育和遗传差异很大的一群三、细菌摄取营养物质的机制

菌，可有细胞排列、对氧的需求和接被动扩散：被吸收物质依靠其在细触酶反应；来区分。

胞内外的浓度梯度为动力，从浓度高仅有少量形态学（球形）和生理学的地区向浓度低的胞内扩散的过程，（有机营养、不形成芽孢）的共同之不需外加能量。

处。

A.简单扩散：不需载体、能量，例如革兰氏阳性菌

水分子的进入。

微球菌科（Micrococcaceae）

B.协助扩散：需要载体（膜上一些蛋细菌直径0.5-2.5微米，在一个以上白质），不需能量，例如葡萄糖的运平面分裂，形成规则或不规则的细胞输。

簇。可利用碳水化合物和氨基酸为碳简单扩散源和能源。不运动或很少运动。协助扩散 1.微球菌属(Micrococcus)

主动运输

细胞球形，成对或四联存在，菌落细菌常常生活在营养浓度非常低的环通常为圆形，凸起，光滑，也可产生境中,营养物质必须逆浓度梯度抽到黄、橙、粉红或红色的菌落。主要存胞内,该过程需能,需载体蛋白.由于有在与哺乳动物的皮肤上。载体蛋白的参与,因而对运送的物质革兰氏阳性菌

有高度的立体专一性,而且亲和力在2.葡萄球菌属（Staphylococcus）

胞内外也有所不同(载体蛋白构型变细胞球形，多个平面分裂，不运化需要能量).

动，可利用乳糖和半乳糖并产酸。厌主动运输的能量来源大多来自质子动氧条件下发酵葡萄糖产乳酸，好氧条势,它是一种来自有膜内外两侧的质件下产乙酸和CO2。

子势度差的高能级能势,是质子化梯（二）产芽孢的革兰氏阳性杆菌和球度和膜电位梯度的总和,质子动势可菌

在电子传递时产生,也可在ATP水解芽孢杆菌属（Bacillus）

时产生.

每个细胞只产生一个芽孢，广泛分是微生物主要营养运输方式（许多无布于自然界，菌落形态多变，可产生机离子、有机离子和许多糖类）能量色素。炭疽芽孢杆菌为人和动物的致来源因微生物不同而不同病菌；苏云金芽孢杆菌、幼虫芽孢杆主动转运系统的特点菌、日本甲虫芽孢杆菌和球形芽孢杆需要高度专一性的载体

菌的某些菌株是昆虫的致病菌。载体蛋白的构型决定其与被吸收物梭菌属（Clostridium）

质

存在于土壤、海水、淡水的沉积之间的亲和力

运输的动力不同（K+、Na+）消耗能量基团转移

基团转位与其他主动运输方式的不同之处在于它有一个复杂的运输系统来完成物质的运输，而物质在运输过程中发生化学变化。基团转位主要存在于厌氧型和兼性厌氧型细菌中，主要用于糖的运输，脂肪酸、核苷、碱基等也可通过这种方式运输。目前尚未在好氧型细菌及真核生物中发现这种运输方式，也未发现氨基酸通过这种方式进行运输。细菌新陈代谢有两个突出的特点： ①代谢活跃细菌菌体微小，相对表面积很大，因此，物质交换频繁、迅速，呈现十分活跃的代谢。

②代谢类型多样性。各种细菌其营养要求、能量来源、酶系统、代谢产物各不相同，形成多种多样的代谢类型，适应复杂的外界环境。

细菌获能的过程的差别不仅在于能源的不同，而且也在于化能营养细菌所采用的电子受体的不同。主要利用三种类型的受体：

发酵过程——中间代谢产物——丙酮又生成磷酸己糖和磷酸丙糖（3-磷酸甘油醛），磷酸丙糖借EMP途径的一些酶，进一步转化为丙酮酸。(磷酸戊糖支路)

称为不完全HMP途径。

②由六个葡萄糖分子参加反应，经一系列反应，最后回收五个葡萄糖分子，消耗了1分子葡萄糖（彻底氧化成CO2 和水），称完全HMP途径。由一个循环的反应体系构成。该反应体系的起始物为葡萄糖-6-磷酸，经过氧化分解后产生五碳糖，CO2，无机磷酸，NADPH。在呼吸作用中，以分子氧作为最终电子受体的称为有氧呼吸(aerobic respiration)。在发酵过程中，葡萄糖经过糖酵解作用形成的丙酮酸在厌氧条件下转变成不同的发酵产物，而在有氧呼吸过程中，丙酮酸进入三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle，简称TCA循环)，被彻底氧化生成CO2和水，同时释放大量能量。厌氧呼吸

在呼吸作用中，以氧化型化合物作为最终电子受体的称为无氧呼吸肠杆菌科的细菌有两种类型的甲酸发酵:

1.混合酸发酵: 产生乙醇、甲酸,乙酸、乳酸等有机酸。如有甲酸脱氢酶存在，甲酸被转变为CO2和H2。 2.丁二醇发酵：丙酮酸被转变为3-羟基丁酮，随后被NADH还原为2，3-丁二醇。丁二醇发酵产物是丁二醇、乙醇和CO2。

甲酸发酵在鉴定肠杆菌科中细菌可通过VP试验、甲基红试验等试验来区分丁二醇发酵和混合酸发酵。糖发酵试验

类物质，抗菌范围很窄，无治疗意义，但可用于细菌分型和流行病学调查。细菌素以生产菌而命名。大肠杆菌产生的细菌素称大肠菌素，绿脓杆菌产生的称绿脓菌素，霍乱弧菌产生的称弧菌素。细菌的人工培养

人工培养细菌需要的条件：

充足的营养和能量；酸碱度；渗透压；温度；必要的气体细菌的人工培养

根据不同的标本及不同的培养目的，基团转移

酸

四、影响细菌生长的环境因素

有氧呼吸——外源物质————氧营养氢离子浓度温度气体渗透压厌氧呼吸——不同的外源无机物——五、细菌的生长繁殖

NO-3、(NO-2)、SO2-4、CO2 、Ｆe 3+或细菌的生长繁殖环境因素: 延胡索酸

营养：

发酵作用中,由于电子受体与启始温度：嗜冷菌≤30℃、兼性嗜冷菌营养物处于同样的氧化状态,因此不20℃-30℃、嗜温菌20℃-45℃（多数存在对营养物的净氧化作用,所以只致病菌）、嗜热菌≥55℃ 有有限的能量被释放.

pH：

而在呼吸作用过程中,电子受体具有气体环境: 氧气(氧浓度)、二氧化碳较呼吸底物正得多的还原电位,因此(厌氧菌) 有相当多的能量被释放出来

渗透压绝大多数呼吸作用涉及电子传递链的氧

活动。ＡＴＰ是电子传递链的结果，专性需氧菌(obligate aerobe) 电子传递链的电子可以来自于无机营结核分枝杆菌

养物，所以从无机物分子的氧化过程微需氧菌（microaerophilic 中而不是从有机营养物的氧化中获得bacterium ）

能量是可能的（化能无机营养型细氧浓度5~6%，空肠弯曲菌、幽门菌）。

螺杆菌

生物的氧化与产能

兼性厌氧菌(facultative anaerobe) （二）糖酵解的四种途径

大多数病原菌

发酵的种类有很多，可发酵的底物专性厌氧菌(obligate anaerobe) 有糖类、有机酸、氨基酸等，其中以破伤风梭菌、肉毒梭菌

微生物发酵葡萄糖最为重要。生物体缺乏氧化还原电势高的呼吸内葡萄糖被降解成丙酮酸的过程称为酶：细胞色素、细胞色素氧化酶糖酵解。(glycolysis).

缺乏分解有毒氧基团的酶：主要分为四种途径：EMP途径、SOD、触酶、过氧化物酶

HMP途径、ED途径、磷酸解酮酶途专性厌氧菌在有氧环境中不能生长的径。

原因

EMP途径(糖酵解途径)

（1）缺乏氧化还原电势（Eh）高的整个EMP途径大致对分为两个阶呼吸酶（细胞色素氧化酶）。

段。第一阶段可认为是不涉及氧化还人组织的Eh约为150mV，普通原反应及能量释放的准备阶段，只是培养基在有氧

生成两分子的主要中间代谢产物： 3- 环境中Eh可达300mV左右，专磷酸-甘油醛。第二阶段发生氧化还性厌氧菌缺乏

原反应，合成ATP并形成两分子的这类高Eh呼吸酶，只能在丙酮酸。

120mV以下的Eh EMP途径生理功能

时生长。 EMP途径是一些特殊细菌具有的代细菌的生长繁殖

谢途径，产能效率虽低，生理功能极细菌群体的生长繁殖其重要。

1．迟缓期(lag phase)

生成几种磷酸化中间产物及终产物在2．对数期(logarithmic phase) 合成代谢中起重要作用(提供碳骨架3．稳定期(stationary phase) 和逆转合成多糖)，并为细菌提供生4．衰亡期(decline phase) 理活动所需的ATP和NADP。在有细菌的生长曲线growth curve 氧呼吸时NADP经呼吸链氧化，同时一、细菌的生物氧化由电子转移磷酸化生成ATP；发酵时有氧呼吸 NADP将分子中氢交给有机物使之还厌氧呼吸原，本身则氧化为NAD+提供还原发酵

力。(NADH生成后不能积存,必须从糖酵解: 生物体内葡萄糖被降解为丙新氧化为NAD,以便推动代谢循环进酮酸的过程行)

1.EMP途径

连接重要的代谢途径的桥梁（TCA2.磷酸戊糖途径（HMP），又称一磷循环、HMP途径）。

酸己糖途径。酵母一型发酵，或对于某些生长在极3.ED途径

端酸性条件下的严格厌氧菌，如胃八4.磷酸解酮酶途径

叠球菌、肠杆菌是利用EMP途径进能量代谢是细菌新陈代谢的核心,行乙醇发酵。

就是追踪有机物,无机物或日光辐射同型乳酸发酵：葡萄糖经EMP途径能这些最初能源是如何一步步地转变降解为丙酮酸，在乳酸脱氢酶的作用为生命活动的通用能源(ATP)的。下被NADH还原为乳酸。（终产物代谢(metabolism)是细胞内发生的各只有乳酸）

种化学反应的总称，它主要由分解代丙酸发酵（厌氧菌）EMP途径，丙谢(catabolism)和合成代谢(anabolism)酮酸转化为丙酸。（或将乳酸转化为两个过程组成。

丙酸）

细菌分泌胞外酶将多糖、蛋白质等大肠杆菌（埃希氏菌、沙门氏菌和志贺分子营养物质分解为单糖、小肽或氨氏菌）可混合酸发酵（根据不同酶系基酸，然后吸收进入菌体，再经氧化产生乳酸、乙酸、甲酸、乙醇等）或胞内酶分解形成菌体可利用的成HMP途径（磷酸戊糖途径）

分，此谓细菌的分解代谢。细菌以营该途径在作用过程中形成五碳糖分养原料及生物氧化产生的能量，合成子,故称为磷酸戊糖途径。并与EMP菌体及相应的代谢产物，此谓合成代途径有着密切的联系。

谢。

磷酸戊糖途径可分为氧化阶段(6-磷（一）分解代谢

酸葡萄糖酸开始经脱羧、水解、氧化分解代谢一般可将分解代谢分为三个脱羧成5-磷酸核酮糖和CO2)和非氧阶段：第一阶段是将蛋白质、多糖及化阶段（磷酸戊糖之间的集团转移，脂类等大分子营养物质降解成氨基缩合成7碳、4碳和3碳化合物最后酸、单糖及脂肪酸等小分子物质；第是6-磷酸己糖再生）。

二阶段是将第一阶段产物进一步降解一般认为HMP途径不是产能途径，成更为简单的乙酰辅酶A、丙酮酸以而是为生物合成提供大量的还原力及能进入三羧酸循环的某些中间产(NADPH)和中间代谢产物。

物，在这个阶段会产生一些ATP、HMP途径降解葡萄糖的三个阶段 NADH及FADH2；第三阶段是通过1. 葡萄糖经过几步氧化反应产生核酮三羧酸循环将第二阶段产物完全降解糖-5-磷酸和CO2

生成CO2，并产生ATP、NADH及2. 核酮糖-5-磷酸发生同分异构化或表FADH2。第二和第三阶段产生的异构化而分别产生核糖-5-磷酸和木酮ATP、NADH及FADH2通过电子传糖-5-磷酸

递链被氧化，可产生大量的ATP。 HMP是一条葡萄糖不经EMP途径和细菌在分解代谢阶段显示了其在营TCA循环途径而得到彻底氧化，并养方面的多样性，一条公共的代谢途能产生大量NADPH+H+形式的还原径往往降解许多类似的物质（如几种力和多种中间代谢产物的代谢途径不同的多糖），这些代谢途径有顺序3.上述各种戊糖磷酸在无氧参与的情排列的酶促反应组成，少数几条共同况下发生碳架重排，产生己糖磷酸和分解途径（每条途径降解许多营养物丙糖磷酸质）的存在，避免了需要大量缺乏灵HMP途径：

活性的代谢途径，大大地增加了代谢葡萄糖经转化成6-磷酸葡萄糖酸后，的效率。

在6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶的催化下，细菌代谢的独特性在于产生ＡＴＰ裂解成5-磷酸戊糖和CO2。

和ＮＡＤＨ的物质和能量来源的多样磷酸戊糖进一步代谢有两种结局，性。 ①磷酸戊糖经转酮—转醛酶系催化，

6 G-6-P + 12NADP+ +7 H2O_____+

5 G-6-P + 6CO2 + 12NADPH +12H多数好氧菌和兼性厌氧菌都存在HMP途径并与EMP途径同时存在。可提供重要的发酵产物，如核苷酸、氨基酸、辅酶和乳酸。（提供合成原料：为核酸、NADP+、FAD和CoA等的生物合成提供戊糖—磷酸等）产还原力（NADPH2），通过呼吸链产生大量的能量，并可供脂肪酸、固醇生物合成之用。

扩大碳源利用的范围。（自养菌固定CO2）

连接EMP途径，为生物合成提供更多的戊糖。 ED途径

此途径最早（1952）由Entner和Doudoroff两人在Pseudomonas saccharophila（嗜糖假单胞菌）中发现，接着许多学者证明它在细菌中广泛存在。 ED途径是少数缺乏完整EMP途径的微生物所具有的一种替代途径，在其他生物中还没有发现。其特点是葡萄糖只经过4步反应即可快速获得由EMP途径须经10步才能获得的丙酮酸。

根瘤菌、固氮菌、假单胞菌、G+ 无。

细菌酒精发酵:

运动发酵假单孢菌（微好氧菌）经ED途径形成丙酮酸可脱羧呈乙醛，然后被NADH还原为乙醇的方法。特点：代谢速率高，产物转化率高，菌体生成少，代谢副产物少等。具ED途径的细菌有嗜糖假单胞菌，铜绿假单胞菌，荧光假单胞菌，运动发酵假单胞菌等。

葡萄糖经转化为2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸后，经脱氧酮糖酸醛缩酶催化，裂解成丙酮酸和3-磷酸甘油醛， 3-磷酸甘油醛再经EMP途径转化成为丙酮酸。结果是1分子葡萄糖产生2分子丙酮酸，1分子ATP。 ED途径的特征反应是关键中间代谢物2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸（KDPG）裂解为丙酮酸和3-磷酸甘油醛。ED途径的特征酶是KDPG醛缩酶. 反应步骤简单，产能效率低. 此途径可与EMP途径、HMP途径和TCA循环相连接，可互相协调以满足微生物对能量、还原力和不同中间代谢物的需要。好氧时与TCA循环相连，厌氧时进行乙醇发酵.

磷酸解酮酶途径

明串珠菌(缺少醛缩酶,故不能将磷酸己糖裂解为两个三碳糖)在进行异型乳酸发酵过程中分解己糖和戊糖的途径,根据解酮酶的不同,把具有磷酸戊糖解酮酶的称为PK途径;把具有磷酸己糖解酮酶的叫HK途径.

根据在不同条件下代谢产物的不同,可将酵母菌利用葡萄糖进行的发酵分为三种类型.

乳酸发酵有三种类型同型乳酸发酵、异型乳酸发酵、双歧发酵丙酸发酵混合酸发酵

能发酵葡萄糖的微生物：酵母菌、根霉、曲霉和某些细菌。

根据不同条件下代谢产物的不同，可分为酵母的三型发酵。

1.一型发酵：（EMP途径）终产物为乙醇。

2.二型发酵（亚硫酸氢钠）与乙醛生成难溶磺化羟基乙醛（不能作为NADH受氢体），磷酸二羟丙酮代替乙醛生成a?a磷酸甘油。

3.三型发酵：弱碱性条件下，两分子乙醛发生歧化反应，生成乙醇和乙酸，磷酸二羟丙酮作为氢受体形成甘油。

异型乳酸发酵：葡萄糖经PK途径分解，发酵终产物除乳酸外还有一部分乙醇或乙酸。

葡萄糖经不同途径(脱氢)的产能效率（三）呼吸作用

根据递氢特别是受氢过程中氢受体性质的不同，可以把生物氧化区分成三种类型：呼吸（有氧呼吸）、无氧呼吸、发酵

呼吸（ respiration ）或有氧呼吸：一种最普遍和最重要的生物氧化方式。其特点是底物按常规方式脱氢后，经完整的呼吸链（或电子传递链）递氢，最终由分子氧接受氢并产生水和释放能量（ATP）。有氧呼吸

(anaerobic respiration)。某些厌氧和兼性厌氧微生物在无氧条件下进行无氧呼吸。无氧呼吸的最终电子受体不是氧，而是像氧化型化合物（NO-2-3、NO-2、SO4、CO2等）这类外源受体。无氧呼吸也需要细胞色素等电子传递体，并在能量分级释放过程中伴随有磷酸化作用，也能产生较多的能量用于生命活动。

硝酸盐呼吸( nitrate respiration )或反硝化作用

能进行硝酸盐呼吸的都是一些兼性厌氧微生物（即反硝化细菌），如地衣芽孢杆菌等。

反硝化细菌具有完整的呼吸链，只有在无氧条件下，才能诱导出反硝化作用所需的硝酸盐还原酶A和亚硝酸还原酶。

硫酸盐呼吸( sulfate respiration ) 硫酸盐还原菌都是一些严格依赖于无氧环境的专性厌氧细菌。如脱硫弧菌。

硫呼吸( sulphur respiration )

能进行硫呼吸的微生物只有氧化乙酸脱硫单胞菌。

碳酸盐呼吸( carbonate respiration ) 产甲烷菌产生甲烷的碳酸盐呼吸产乙酸细菌产生乙酸的碳酸盐呼吸延胡索酸呼吸( fumarate respiration ) 许多兼性厌氧细菌，如埃希氏杆菌属。

（四）丙酮酸代谢的多样性巴斯德发现并证实了发酵是由细菌引起的

由葡萄糖降解为丙酮酸后，丙酮酸的进一步代谢去向视不同的微生物和环境条件而异。在有氧的条件下通过三羧酸循环彻底氧化成CO2，生成NADH+H+和FADH2进入呼吸链将H+

和电子交给最终受体分子氧生成水，并获能。在无氧条件下一些微生物可以进行发酵作用将丙酮酸转化为各种发酵产物。

常常以终产物为它们命名，如酒精发酵、乳酸发酵、丁酸发酵等，由于是有机物不完全降解，并且一般只有底物水平磷酸化作用，因此产能水平低。

发酵（ fermentation ）：在生物氧化或能量代谢中，发酵指在无氧条件下，底物脱氢后所产生的还原力[H]不经过呼吸链传递而直接交给某一内源氧化性中间代谢产物的一类低效产能反应。

细菌进行的各种发酵,常以它们的终产物来命名,如乙醇发酵、乳酸发酵、丁酸发酵等。

丙酮酸进一步代谢去向视不同的细菌和环境条件而异：有氧条件下通过三羧酸循环彻底氧化成CO2 ，生成NADH+H+和FADH+2进入呼吸链将H和电子交给最终受体O2生成水并获得能量。

细菌发酵作用的共同点： 1. NADH被氧化成NAD+；

电子受体通常是丙酮酸或它的衍生物。

乙醇（酒精）发酵（许多真菌（酿酒酵母EMP途径）和一些细菌（ED途径）、藻类及原生动物）

乳酸发酵（乳杆菌属（EMP途径）、链球菌属、藻类）

同型乳酸发酵（EMP途径）通过糖酵解途径借助乳酸脱氢酶直接将丙酮酸转变为（2分子）乳酸。（链球菌属）

异型乳酸发酵（HMP途径）通过磷酸戊糖（解酮酶）除产生乳酸外，还产生乙醇、乙酸和CO2。（肠膜状明串珠菌）

丁酸发酵（专性厌氧梭状芽孢杆菌、丁酸发酵）

在微生物中许多发酵类型都与丙酮酸代谢有关，形成丙酮酸代谢的多样性。其中有些发酵类型只为某种菌所特有，具有特殊性，常用于微生物分类上鉴别和区分菌种。如大肠杆菌的混合酸发酵，丙酸细菌的丙酸发酵，产气杆菌的2，3-丁二醇发酵由EMP途径中丙酮酸出发的发酵：酵母型酒精发酵

酵母一型发酵、酵母二型发酵、酵母三型发酵同型乳酸发酵

丙酸发酵（许多厌氧菌和少数丙酸细菌）

混合酸发酵（埃希氏菌属、沙门氏菌属）

丁酸型发酵、丙酮丁醇发酵（厌氧菌）葡萄糖 HCOOH 脱氢酶 CO2+H2 可选用不同的接种和培养方法。大肠杆菌产酸产气,而沙门氏菌产酸分离培养：不产气纯培养：

VP试验

第三节细菌的人工培养

可检测丁二醇的3-羟基丁醇的显色反植物病原细菌一般用稀释分离法，稀应：丁二醇发酵（肠杆菌、欧文氏菌,释培养可以使病原细菌与杂菌分开，沙门氏菌和变形杆菌）呈阳性反应形成分散的菌落，容易分离得到纯培而混合酸发酵（大肠杆菌、沙雷氏养。

菌、和部分芽孢杆菌）不显色

培养皿稀释分离法：这两类甲酸发酵,混合酸发酵产生乙平板划线分离法：醇和复杂的有机酸(乙酸、乳酸、琥分离纯化

珀酸和甲酸)4；丁二酸产生2，3-丁含有一种以上的微生物培养物称为混二醇及少量的乙醇和有机酸5。和培养物（Mixed culture）。如果在甲基红试验一个菌落中所有细胞均来自于一个亲2．蛋白质代谢测定

代细胞，那么这个菌落称为纯培养（1）吲哚试验（Indol test）：含有（Pure culture）。在进行菌种鉴定色氨酸酶的细菌（如大肠杆菌、变形时，所用的微生物一般均要求为纯的杆菌等）可分解色氨酸生成吲哚，若培养物。得到纯培养的过程称为分离加入二甲基氨基苯甲醛，与吲哚结纯化，方法有许多种。合，形成玫瑰吲哚，呈红色，称吲哚1、倾注平板法

试验阳性。首先把微生物悬液通过一系列稀释，（2）硫化氢试验：变形杆菌、乙型取一定量的稀释液与熔化好的保持在副伤寒杆菌等能分解含硫氨基酸如胱40~50°左右的营养琼脂培养基充分混氨酸、甲硫氨酸等，生成硫化氢。在合，然后把这混合液倾注到无菌的培有醋酸铅或硫酸亚铁存在时，则生成养皿中，待凝固之后，把这平板倒置黑色硫化铅或硫化亚铁，可借以鉴别在恒箱中培养。单一细胞经过多次增细菌。殖后形成一个菌落，取单个菌落制成IMViC试验

悬液，重复上述步骤数次，便可得到细菌的生化反应用于鉴别细菌，尤其纯培养物。对形态、革蓝氏染色反应和培养特性2、涂布平板法

相同或相似的细菌更为重要。

首先把微生物悬液通过适当的稀释，吲哚（I）、甲基红（M）、VP取一定量的稀释液放在无菌的已经凝（V）、和枸橼酸试(C)验常用于鉴定固的营养琼脂平板上，然后用无菌的肠道杆菌，合称为IMViC试验玻璃刮刀把稀释液均匀地涂布在培养3．尿素分解试验基表面上，经恒温培养便可以得到单合成代谢产物

个菌落

热原质（pyrogen）

3、平板划线法

细菌合成的一种注入人体或动物体最简单的分离微生物的方法是平板划内能引起发热反应的物质。LPS 线法。用无菌的接种环取培养物少许耐高温

在平板上进行划线。划线的方法很去除方法：250℃干烤、蒸馏、吸多，常见的比较容易出现单个菌落的附剂等

划线方法有斜线法、曲线法、方格制备和使用注射药品过程无菌操作法、放射法、四格法等。（图3-6）毒素与侵袭性酶当接种环在培养基表面上往后移动色素

时，接种环上的菌液逐渐稀释，最后抗生素某些微生物代谢过程中产生在所划的线上分散着单个细胞，经培的一类能抑制或杀死某些微生物或肿养，每一个细胞长成一个菌落。瘤细胞的物质常用分离方法

细菌素稀释分离法：主要用于分离细菌和酵维生素

母等。是直接将病组织上的孢子洗下毒素与酶：细菌可产生内、外毒素及配成孢子悬浮液，经稀释后与溶化并侵袭性酶，与细菌的致病性密切相冷却到45℃左右的培养基混合，然后关。

倒在灭菌的培养皿中。病组织是不经内毒素（Endotoxin）即革兰氏阴性过表面消毒的，可能带来叫多的杂菌细胞壁的脂多糖，其毒性成分为类菌。

脂A。菌体死亡崩解后释放出来。组织分离法：就是切取小块病组织，外毒素(Exotoxin)是由革兰氏阳性菌经表面消毒和灭菌水洗过后，移入培及少数革兰氏阴性菌在生长代谢过程养基平板上培养。中释放至菌体外的蛋白质。具有抗原细菌的人工培养

性强、毒性强、作用特异性强的突出培养基（culture medium）

特点。由人工方法配制而成的，专供微生某些细菌可产生具有侵袭性的物生长繁殖使用的混合营养物制品酶，能损伤机体组织，促进细菌的侵培养基的分类：基础培养基（basic 袭、扩散，是细菌重要的致病因素，medium）如链球菌的透明质酸酶等。

增菌培养基（enrichment medium）色素（Pigment）：有些细菌能产生色素，对细菌的鉴别有一定意义选择培养基（selective medium）细菌色素有两类：①水溶性色素，能弥散至培养基或周围组织，如绿脓杆鉴别培养基菌产生的绿脓色素使培养基或脓汗呈（differential medium）绿色。②脂溶性色素，不溶于水，仅厌氧培保持在菌落内使之呈色而培养基颜色养基（anaerobic medium）不变，如金黄色葡萄球菌色素。细菌液体培养基色素的产生需一定条件（营养丰富、固体培养基氧气充足、温度适宜），无光合作半固体培养基用，对细菌的功能尚不清。

按成分不同划分

抗生素（Antibiotic）:某些微生物代天然培养基(complex medium)：凡是谢过程中可产生一种能抑制或杀死某利用来自生物的组织、器官以用它们些其他微生物或癌细胞的物质，称抗的抽提物或制品制成的培养基。如：生素。临床使用的抗生素多由放线菌牛肉汁、玉米粉、米糠。其化学成分和丝状真菌产生，细菌仅产生少数几还不清楚或化学成分不恒定，也称化种，如多粘菌素（Polymyxin）、杆学限定培养基。如：牛肉膏蛋白胨培菌肽(Bicitracin)等。养基等。

抑制细胞壁合成：

合成培养基(synthetic medium)是由化青霉素（G+）、氨苄青霉素、头学成分完全了解的物质(化学药品)配孢霉素（G+G-）等（В?a内酰胺制而成的培养基。也称化学限定培养类）。

基。如：高氏一号培养基等。 2. 抑制蛋白质的合成：

按成分不同划分

链霉素（G-）、红霉素（G+）、卡半合成培养基：采用天然有机物作为那霉素、四环素、氯霉素（G+G-N源和生长物质，再添加一部分的化）、新霉素(G-)等。学药品作为C源和无机盐来源的培养抑制DNA的合成：

基。

灰黄霉素抑制真菌（奎诺酮类天然培养基：成本低，生长量好，工药物）。

业上常采用；合成培养基：成本高，抑制RNA合成

生长缓慢，但研究代谢途径是必需用利福平、利福霉素。（与RNA聚的。

合酶结合）

按用途划分

细菌素（Bactericin）:某些细菌能产基础培养基(minimum medium)是含生一种仅作用于有近缘关系的细菌的有一般微生物生长繁殖所需的基本营抗菌物质，称细菌素。细菌素为蛋白

养物质的培养基。如：细菌——牛肉

膏蛋白胨；酵母菌——麦芽汁；真菌——马铃薯蔗糖培养基（PDA）。选择培养基(selectivemedium) 是用来将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来的培养基。(SS培养基、MS培养基) 选择培养基

①一种类型选择培养基是依据某些微生物的特殊营养需求设计的（相当于加富培养基）。②另一类选择培养基是在培养基中加入某种化学物质，这种化学物质没有营养作用，对所需分离的微生物无害，但可以抑制或杀死其他微生物，

例如：泡菜的制作（高盐）选择培养基

Martin培养菌富集土壤真菌用，含有链霉素或金霉素等抗生素。

Ashhy无氮培养基富集好氧自生固氮菌。含有缓冲剂和碳酸钙或硫酸钙。青霉素可抑制革兰氏阳性细菌的生长；加多粘霉素B可以抑制革兰氏阴性细菌的生长；加链霉素或氯霉素可以抑制大部分细菌的生长。

过滤，即可得澄清麦芽汁。用波美计菌群和变形杆菌，但不影响沙门氏菌检测糖化液浓度，加水稀释至10的生长；硫代硫酸钠和枸橼酸铁用于倍，调pH5~6，用于酵母菌培养；稀检测硫化氢的产生，使菌落中心呈黑释至5~6倍，调pH7.2，可用于培养色；中性红为pH指示剂，发酵糖产细菌，121℃灭菌20min。酸的菌落呈红色，不发酵糖的菌落为查（察）氏培养基Czapek′s Agar无色；琼脂是培养基的凝固剂（察氏琼脂）血液琼脂基础 Blood Agar Base 红霉素链霉菌、洋葱曲霉、金头曲用途：供分离营养要求较高的致病菌霉、泡盛曲霉用，后加血液制成血平板成分：NaNO3 2g，K2HPO4 1g，蛋白胨 10.0 牛肉浸粉 3.0 氯化钠 5.0 MgSO4. 7H2O 0.5g，KCL 0.5g，琼脂 15.0 pH值7.3 ± 0.1 25℃ FeSO4.7H2O 0.01g，蔗糖30g，琼脂蛋白胨、牛肉浸粉提供氮源、维生15~20g，蒸馏水1000mL，pH值自素、生长因子；氯化钠维均衡的渗透然。压；琼脂是凝固剂。制法：加热溶解，分装后121℃灭菌细菌在培养基中的生长情况 20min。液体培养基：表面生长均匀混浊生高氏一号（淀粉琼脂）培养基长沉淀生长（主用于放线菌、霉菌培养）菌落可溶性淀粉20g，KNO3 1g，NaCL 如果把单个细菌的细胞接种到适合0.5g，K2HPO4 0.5g，MgSO4.7H2O 的固体培养基上后，在适合的环境条0.5g，FeSO4.7H2O 0.01g，琼脂件下细胞就能迅速生长繁殖，繁殖的20g，蒸馏水1000mL，pH7.2~7.4，结果是形成一个肉眼可见的细胞群121℃灭菌20min。体，我们把这个细菌的细胞群体称为乳酸菌培养基菌落（colony）核苷酸序列．以及DNA—rRNA杂交某种营养物质的缺陷型株。

的同源性等。测定遗传物质DNA分第二节细菌遗传变异的物质基础子中G十C含量的多少，具有属和(一)、细菌转化实验种一级分类价值，不同的属数值范围1. 基础知识是较固定的，但由于有些亲缘关系相野生型肺炎双球菌菌落为光滑型，一近的属的这个数值边缘略有覆盖或重种突变型为粗糙型，两者根本差异在叠，因此这一数值主要用来确认或否于荚膜形成? 定某个菌株是否为该属的成员，如某荚膜的主要成分是多糖，具特殊的抗菌株的G十Cmol％不在本属范围原性时，即可确认该菌株不是本属的成不同抗原型是遗传的、稳定的，一般员。情况下不发生互变 Griffith转化研究(1928) 第5章细菌的遗传和变异 Griffith对其试验结论及发展第一节细菌的变异现象根据上述研究结果Griffith认为：形态、结构变异 (有毒)死细菌中的某种物质转移到(无毒力变异毒)活细菌中，并使之具有毒性，导耐药性变异致小家鼠死亡菌落变异将这种细菌遗传类型的转变称为转形态结构变异化，并将引起转化的物质称为转化因 3-6%食盐子(tranforming principle) 鼠疫耶氏菌多形态性但是当时的化学与生化分析技术还无陈旧培基物法鉴定杀死细菌中的确切成分，因而青霉素、溶菌酶不能确定转化因子为何物正常形态细菌 L型以后一些研究者重复上述试验，并且体菌细胞的过程称为基因转移。

重组（ recombination）

转移的基因与受体菌DNA整合在一起称为重组，使受体菌获得供体菌的某些性状。外源性遗传物质包括供体菌染色体DNA片段,质粒DNA和噬菌体基因等.

细菌的基因转移和重组可通过转化、接合、转导、溶原性转换和原生质体融合等方式进行。

细菌的基因转移和重组的特点片段性：单向性：

转移机制独特而多样转化（transformation）

供体菌裂解游离的DNA片段被受体菌直接摄取，使受体菌获得新的性状。

细菌转化实验 1. 基础知识

野生型肺炎双球菌菌落为光滑型，一种突变型为粗糙型，两者根本差异在于荚膜形成?

荚膜的主要成分是多糖，具特殊的抗分离土壤植物病原细菌使用放线菌酮（环已酰胺）或新霉素。

加富培养基(enrichment medium) 也称增殖培养基，即在基础培养基中加入有利于某种微生物生长繁殖所需的特殊营养物质，使这类微生物增殖速度比其它微生物快，从而使这类微生物在混有多种微生物的情况下占优势地位。这些特殊营养物质包括血液、血清、酵母浸膏、动植物组织液或提取物等。加富培养基

在胰蛋白胨琼脂或培养液加入各物质以供营养要求苛刻的细菌生长。如血琼脂（选择培养基）加入柠檬酸盐血的胰蛋白胨琼脂中发生不同的溶血作用而用于菌种鉴定，有三种溶血方式：

1. α-溶血作用——菌落周围绿色至棕色的晕

2. β-溶血作用——血细胞完全溶解，导致菌落周围的清晰的透明圈（金黄色葡萄球菌）

非溶血作用——培养基无变化

巧克力培养基，可提供必需生长因子（流感嗜血杆菌）羊血平板培养基加富培养基鉴别培养基

鉴别培养基(differential medium) 是用于鉴别不同类型微生物的培养基。在培养基中加入某种特殊化学物质，某种微生物在培养基中生长后能产生某种代谢产物，而这种代谢产物可以与培养基中的特殊化学物质发生特定的化学反应，产生明显的特征性变化，根据这种特征性变化，可将该种微生物与其他微生物区分开来。

主要用于细菌的快速分离鉴定急分离筛选某种特殊代谢产物的菌种。伊红美蓝乳糖培养基

即EMB(Eosin Methylene Blue)培养基可区分乳糖发酵菌和半乳糖发酵菌（含有乳糖、盐类和两种染料）大肠杆菌是乳糖发酵菌，会产生黑色菌落或金属光泽的菌落。而伤寒沙门氏菌是非乳糖发酵菌，菌落无色。

细菌学检查：饮用水、牛奶的大肠菌群

E.colide 遗传学研究常用培养基的配方牛肉膏蛋白胨培养基

成分：蛋白胨10g，牛肉膏3g，氯化钠5g，蒸馏水1000mL，pH7.4。制法：按上述成分混合，溶解后校正pH，121℃高压灭菌15min。普通肉汤培养基 Broth Medium

用途：用于金黄色葡萄球菌的增菌培养蛋白胨 20.0g 牛肉粉 5.0g 氯化钠 5.0g pH值 7.5±0.1 25 ℃ 蛋白胨和牛肉粉提供氮源、维生素、氨基酸和碳源；氯化钠能维持均衡的渗透压

Potato Dextrose Agar PDA (马铃薯、葡萄糖琼脂)

Potato extract (马铃薯汁) 1000ml Dextrose(glucose) (葡萄糖) 20g Agar (琼脂) 20g

麦芽汁琼脂培养基（培养酵母菌）成分：优质大麦或小麦，蒸馏水，碘液。制法：取优质大麦或小麦若干，浸泡6~12h，置于深约2cm的木盘上摊平，上盖纱布，每日早、中、晚各淋水一次，麦根伸长至麦粒两倍时，停止发芽晾干或烘干。

称取300g麦芽磨碎，加1000mL水，38℃保温2h，再升温至45℃，30min，再提高到50℃，30min，再升至60℃，糖化1~1.5h。取糖化液少许，加碘液1~2滴，如不为蓝色，说明糖化完毕，用文火煮半小时，四层纱布过滤。如滤液不清，可用一个鸡蛋清加水约20mL调匀，打至起沫，倒入糖化液中搅拌煮沸再

蛋白胨5g，牛肉膏5g，酵母膏5g，吐温80（Tween 80）0.5mL，糖或醇10g，琼脂5~6 g，蒸馏水（自来水）1000mL，加入1.6％溴甲酚紫溶液约1.4mL。以上调pH6.8~7.0，分装试管，112℃灭菌30min LB Medium (LB 培养基) Yeast extact (酵母膏) 5g Peptone (蛋白胨) 10g NaCl 10g Agar (琼脂) 1-2% Distilled water (蒸馏水) 1000ml pH 7.0 适用范围：大肠埃希氏菌（大肠杆菌） Skim Milk Medium (脱脂牛奶培养基) 脱脂牛奶 100g 去离子水 1000ml 适用范围：保加利亚乳杆菌、嗜热乳酸链球菌 Rhizobium medium （根瘤菌培养基） Yeast eztract （酵母膏） 1g Soil eztract （土壤浸提液） 200ml Mannitol （甘露醇） 10g Agar （琼脂） 15g Distilled water （蒸馏水） 800ml pH 7.2 适用范围：大豆根瘤菌（慢生型）、豇豆慢生根瘤菌、花生根瘤菌大豆根瘤菌（快生型）、大豆根瘤菌 Gause′s Synthetic Agar （高氏合成一号琼脂） KNO3 1g Soluble starch（可溶性淀粉） 20g K2HPO4 0.5g MgSO4.7H2O 0.5g NaCl 0.5g FeSO4 0.01g Agar （琼脂） 20g water （水）

1000ml

pH 7.2-7.4

紫色小单孢菌（绛红小单孢菌）、白

黄链霉菌、白色链霉菌、抗生链霉

菌、双重轮丝链霉菌、产色链霉菌、

面粉琼脂培养基

面粉 60g 琼脂 20g 水1000ml 把

面粉用水调成糊状，加水到500ml，

放在文火上煮30分钟。另取500ml

水，放入琼脂，加热煮沸到溶解后，

把两液调匀，补充水分，调整pH值

到7.4，分装，灭菌，备用。

SE培养基

Soil Extract(土壤提取液)配置方法取花园土未施过肥0。5kg置于烧杯

或三角瓶中，加入蒸馏水1000毫

升，瓶口用透气塞封口，在水浴中沸

水加热2小时，冷却数小时，在无菌

条件下过滤，取上清液，将灭菌蒸馏

水加入上清液至总体积1000毫升。

营养肉汤（NB）Nutrient Broth

用途：一般细菌培养,转种,复壮,增菌

等

蛋白胨 10.0 牛肉粉 3.0 氯化钠 5.0 pH值 7.2 ± 0.2

蛋白胨和牛肉膏粉提供氮源、维生

素、氨基酸和碳源；氯化钠能维持均

衡的渗透压。

普通肉汤培养基 Broth Medium

用途：用于金黄色葡萄球菌的增菌培

养

蛋白胨 20.0 牛肉粉 5.0 氯化钠 5.0 pH值 7.5±0.1

营养琼脂（NA）Nutrient Agar

用途：细菌计数、不含糖，可作血琼

脂基础和传代用(饮用天然矿泉水检

验培养基 )

蛋白胨牛肉浸膏

酵母浸膏

葡萄糖琼脂

SS琼脂

Salmonella Shigella Agar

用途：用于沙门氏菌，志贺氏菌的选

择性分离培养

牛肉粉月示胨乳糖三号胆盐枸橼酸

钠硫代硫酸钠枸橼酸铁中性红煌绿

琼脂

pH值7.0 ± 0.1

月示胨、牛肉粉提供碳源、氮源、维

生素和矿物质；乳糖、葡萄糖为可发

酵的糖类；三号胆盐、枸橼酸钠和煌

绿抑制革兰氏阳性菌及大多数的大肠

不同菌种其菌落特征不同，同一菌种因不同生活条件其菌落形态也不尽相同，但是同一菌种在相同培养条件下所形成的菌落形态是一致的，所以菌落形态特征对菌种的鉴定有一定的意义。菌落的特征菌落特征包括菌落的大小、形态（圆形、丝状、不规则状、假根状等），侧面观察菌落隆起程度（如扩展、台状、低凸状、乳头状等），菌落表面状态（如光滑、皱褶、颗粒状龟裂、同心圆状等），表面光泽（如闪光、不闪光、金属光泽等），质地（如油脂状、膜状、粘、脆等），颜色与透明度（如透明、半透明、不透明等）细菌的菌落光滑型菌落（smooth colony）S型菌落粗糙型菌落（rough colony）R型菌落粘液型菌落（mucoid colony）M型菌落培养性状生长量表现生长情况色素的产生 4. 有无沉淀和特殊气味大肠杆菌在EMB平板上的典型菌落 1. 平板培养性状（菌落的观察）形状（圆形、不规则形、假根形）和大小（毫米表示直径），颜色和光泽、表面是否隆起或凹陷、边缘的形状（整齐、波纹状、裂刻状）、透明度和粘度，培养基颜色的变化（菌落表现不同的颜色而培养基不变色非水

溶性色素；假单胞菌能产生荧光色素）。菌苔菌苔：把大量分散的纯种细胞密集的接种在固体培养基的较大表面上，结果出现大量“菌落”以相互联成一片，这就是菌苔。 2. 斜面培养性状菌苔的形状（丝状、念珠状，薄膜、分枝状）；菌苔表面光滑、不平整或有褶皱；质地有毡质、膜质或蜡质等；有透明、半透明或不透明。营养液培养性状

生长量、表面生长情况（菌膜、菌环及厚度）；表面下生长情况（混浊情况云雾状、团粒状、片状）；底部生长情况（是否有沉淀物及形状）培养基的用途液体培养基：增菌固体培养基：纯化，增菌半固体培养基：动力检测，保种细菌个体的生长繁殖细菌一般以简单的二分裂法进行无性

繁殖，个别细菌如结核杆菌偶有分枝繁殖的方式。在适宜条件下，多数细菌繁殖速度极快，分裂一次需时仅20～30分钟。球菌可从不同平面分裂，分裂后形成不同方式排列。杆菌则沿横轴分裂。细菌分裂时，菌细胞首先增大，染色体复制。细菌群体生长繁殖规律

细菌繁殖速度之快是惊人的。大肠杆菌的代时为20分钟，以此计算，在最佳条件下8小时后，1个细胞可繁殖到200万上，10小时后可超过10亿，24小时后，细菌繁殖的数量可庞大到难以计数据和程度。

细菌的人工培养在医学中的应用：诊断；细菌鉴定；生物制品。在工农业生产中的应用

：在基因工程中的应用细菌的鉴定形态特征和培养性状：菌体形状与大小、鞭毛、荚膜、芽孢、在固体和液体陪养中的形态特征和色素的产生。生理生化性状：革兰氏染色反应和抗酸染色反应等；细胞壁结构与组分，色素和毒素的生化性状、抗原性、代谢类型、对碳源、氮源和大分子物质的利用能力与分解产物等。细菌的鉴定遗传性状；DNA中G+Cmol％、寡聚变异加入了体外培养试验，即：将加热杀原性

抗体或补体死的SIII细菌与无毒RII细菌混合培不同抗原型是遗传的、稳定的，一般(部分或完全失去胞壁)细菌L型养，然后注入小家鼠体内，同样导致情况下不发生互变

（bacterial L form）家鼠死亡。表明： Griffith转化研究(1928)

概念：某些药物作用于细菌，可抑制细菌在培养条件下也能够实现遗传类Griffith对其试验结论及发展

的肽聚糖的合成或破坏细胞壁的结型间的定向转化根据上述研究结果Griffith认为：构，在高渗环境下，细菌仍可存活，（二）阿维利(Avery)等的转化实验(有毒)死细菌中的某种物质转移到(无成为细胞壁缺陷型 (1944)

毒)活细菌中，并使之具有毒性，导形成条件：溶菌酶、青霉素、胆汁、

致小家鼠死亡

溶葡萄球菌素、抗体、补体等

实验结论将这种细菌遗传类型的转变称为转L－型细菌油煎蛋菌落

上述实验结果表明：来源于加热杀死化，并将引起转化的物质称为转化因特殊结构的变异

的SIII细菌，并使 RII细菌转化成为子(tranforming principle)

42-43℃

SIII型细菌的转化因子是DNA 但是当时的化学与生化分析技术还无炭疽杆菌失去形成芽胞能力, 正是在这一认识的基础上，将转化定法鉴定杀死细菌中的确切成分，因而毒性降低义为：不能确定转化因子为何物

10-20天某一基因型的细胞从周围介质中吸收以后一些研究者重复上述试验，并且来自另一基因型的DNA而使它的基变形杆菌 0.1%石炭酸加入了体外培养试验，即：将加热杀因型和表现型发生相应变化的现象迁徙生长（H）点状生死的SIII细菌与无毒RII细菌混合培Avery等人的实验实际上也表明：决长、单个菌落（O）养，然后注入小家鼠体内，同样导致定细菌遗传类型的物质是DNA，即毒力变异家鼠死亡。表明：

证明了DNA就是遗传物质增强细菌在培养条件下也能够实现遗传类但由于他们采用的实验方法当时不被 β棒状噬菌体(溶源性型间的定向转化

人们广泛接受，而且得出的结论与当转换) 阿维利(Avery)等的转化实验(1944) 时人们的传统观念(认为蛋白质是遗白喉棒状杆菌获得白喉毒转化

传物质)不符合，而长期没有得到人素转化(transformation)：指某些细菌们的承认减弱质粒（plasmid） (或其它生物)能通过其细胞膜摄取周胆汁、甘油、马铃薯培围介质中的DNA片段，并将此外源细菌染色体外的遗传物质，是环状闭养基合的双链DNA。带有遗传信息，能DNA片段整合到自己染色体组中的牛分枝杆菌卡介苗过程。

自行复制，随细菌分裂转移到子代细 13年(230代) （一）转化的过程

胞，并非细菌生长所必需。可编码许多生物学性状。非感受态细胞外源耐药性变异大质粒可含几百个基因，约占染色体DNA被洗掉了

细菌对某种抗菌药物有敏感变成耐转化因子感受态细胞外源药的变异称为耐药性变异。 1%—10%；小质粒可含10—20个基因，约占染色体的0.1%。 DNA仍与细胞结合

金黄色葡萄球菌转位因子整合吸收有些细菌还同时耐受多种抗菌药物，整合

即多重耐药性，甚至产生药物依赖是存在于细菌染色体或质粒DNA 分供体单链DNA进入受体细胞后与受子上的一段特异性核苷酸序列片性。体染色体的某一部分联会，并进一步段，它能在DNA 分子中移动，不断含链霉素培基置换受体的对应染色体区段的过程。改变它们在基因组的位置，能从一个痢疾杆菌赖链霉素株转化过程

基因组转移到另一个基因组中。长期培养转化现象在细菌中是一种普遍现象。插入序列（insertion sequence,IS）不同细菌转化过程有一定差异，但是菌落变异是最小的转位因子，＜2kb，不携带它们都存在几个方面的特征，即：在陈旧培养基中长期培任何已知与插入功能无关的基因区域感受态与感受态因子：

养转座子（transposon,Tn）感受态指细菌能够从周围环境中吸收光滑型菌落粗糙型＞2kb，除携带与转位有关的基因DNA分子进行转化的生理状态

菌落外，还携带耐药性基因、抗金属基感受态主要受一类蛋白质(感受态因 S R 因、毒素基因及其他结构基因。子)影响，感受态因子可以在细菌间

可能与细菌的多重耐药性有关。进行转移，从感受态细菌中传递到非原因：失去LPS的特异多糖

转座子的特征

感受态细菌中，可以使后者变为感受

转座噬菌体或前噬菌体（Prophage）

态

革兰阴性菌

是一些具有转座功能的溶原性噬菌一般认为感受态出现在细菌对数生长外膜（outer membrane）

体，当整合到细菌染色体上，能改变后期，并且某些处理可以诱导或加强脂蛋白

溶原性细菌的某些生物学性状。感受态，以大肠杆菌为例，用脂质双层

第三节细菌的变异机制 Ca2+(如CaCl2)处理对数生长后期的大脂多糖LPS

(基因结构的改变)基因的突变和损伤肠杆菌可以增强其感受能力脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）

后修复

（1）脂质A（lipid A）

基因的转移和重组转化过程

为一种糖磷脂，由D-氨基葡萄糖双

非遗传性改变供体(donor)DNA与受体(receptor)细糖组成的基本骨架，不同细菌骨架一

是细菌在环境因素等的影响下出现的胞结合(binding)：

致。

变化. 结合发生在受体细胞特定部位(结合内毒素毒性与生物学活性成分

如大肠杆菌在有乳糖的培养基中,乳点)

无种属特异性

糖操纵子通过基因表达的调节来适应对供体DNA片段有一定要求（2）核心多糖（core

营养环境的变化而产生乳糖酶. 结合是一个可逆过程 polysaccharide）

细菌的变异机制 DNA摄取：

位于脂质A的外层

突变（mutation）：细菌遗传物质的当细菌结合点饱和之后，细菌开始摄有属特异性，同一属细菌相同

结构发生了突然而稳定的改变，导致取外源DNA

（3）特异多糖（specific

细菌性状的遗传性变异。往往只有一条DNA单链进入细胞(单polysaccharide）

细菌的变异机制链摄入)，另一条链在膜上降解

最外层，由数个至数十个低聚糖

基因突变规律联会(synapsis)与外源DNA片段整合（3~5个单糖）重复单位所构成的多

突变率自然突变率 10-6-10-9 (integration)：

糖链。

突变与选择突变是随机的，不定向整合指单链转化DNA与受体DNA对是革兰阴性菌的菌体抗原（O抗

的应位点置换，稳定掺入到受体DNA原），具有种特异性

回复突变（backward mutation）某中的过程，实际上就是遗传重组过程缺失，细菌变为粗糙型

种细菌在自然环境下具有的表现型称研究整合的分子机制也就是研究遗传

野生型（wild type），发生突变的菌重组的分子机制细菌酶活性变异

株称突变株（mutant）细菌由野生型细菌的形态结构、代谢活动以及毒力

变为突变型是正向突变，有时突变株

和抗原性等, 都是以生化活动为基础

可恢复野生型的性状(原养型)，这一二、接合

的, 而生化活动又主要是通过一系列

过程称回复突变接合现象的发现

酶实现的。因此, 从某种意义上讲, 细

DNA的损伤修复 1946年，J.Lederberg的大肠杆菌杂菌的大多数变异都是生化变异或酶活

细菌的基因重组交试验：

性变异。在微生物遗传学和生化遗传

一、接合材料：大肠杆菌(Escherichia coli)K12学研究中, 经常使用的营养缺陷型也

二、转化菌株的两个营养缺陷型品系：

是一种酶活性发生了变异株。如有的

三、性导菌株A—甲硫氨酸缺陷型met-和生物细菌通过紫外线照射或化学诱变剂处

四、转导素缺陷型bio-；

理后成为营养缺陷型株, 由原来能自

二、基因的转移和重组菌株B—苏氨酸缺陷型thr-和亮氨酸行合成某种氨基酸、维生素等营养物

基因转移（gene transfer）缺陷型leu-。

质原营养型发生变异, 成为不能合成

外源性的遗传物质由供体菌转入某受方法：将A、B两菌株混和，在基本

培养基(固体)上涂布培养。

结果：平板上长出原养型菌落(++++)。接合的概念

通过一系列的实验，排除了该实验结果是由当时已知原因（回复突变、互养作用、转化作用、杂合二倍体）所产生。

接合(conjugation)：

两种菌株的细胞直接接触后，遗传物质从供体(donor) 转移到受体(receptor) 的重组过程。

通过接合转移的质粒有F 质粒、R 质粒、COL 质粒和毒力质粒等。

W.Hayes的实验（1952）链霉素处理A菌

完全培养基培养一段时间洗涤离心 B菌

重组体未减少基本培养基

链霉素处理B菌

完全培养基培养F因子的化学本质是DNA，可以自主状态存在于细胞质中或整合到细菌的染色体上

F因子可在细菌细胞间进行转移 F因子与细菌结构、生理差异 F因子的存在状态

F因子及其在杂交中的行为 2. F因子及其在杂交中的行为

转导的概念与类型(p168) 转导(transduction)：

( 温和) 噬菌体介导的细菌细胞间遗传转移( 重组) 过程转导的类型

普遍性转导(generalized transduction) 如P1、P22 噬菌体介导（R 质粒的转导）

特殊性转导(specialized transduction) 专化性转导/ 局限转导如λ噬菌体介导

The Lederberg-Zinder experiment using Salmonella 转导

概念：以噬菌体为媒体所进行的细菌遗传物质重组的过程，称为转导。 Results of the serial dilution technique and subsequent culture of bacteria (三) 选择培养法鉴定突变型与重组型许多细菌突变都与培养基成分、培养条件有关

营养缺陷型的筛选、鉴定：

选择培养法是根据原养型(也称为原生营养型)与营养缺陷型在基本培养基和营养培养基上的生长能力差异进行筛选

营养突变型的筛选、鉴定方法与红色面包霉生化突变型的鉴定方法基本一致

其它突变类型的筛选、鉴定：

对于其它的突变类型(如温度敏感型)，也可以通过培养条件的选择培养来筛选与鉴定

(四) 突变型与重组型的批量筛选方法选择培养法的缺点：

效率不高：一次可鉴定、筛选一种突变型

影印培养法：

黎德伯格夫妇为高效检测、分离混和群体不同突变型设计了影印培养法，该方法原理与选择培养法一致毒素

细胞毒素白喉毒素、葡萄球菌表皮剥脱毒素、葡萄球菌毒性休克综合征毒素、A群链球菌致热外毒素

肠毒素霍乱肠毒素、ETEC肠毒素、产气荚膜梭菌肠毒素、葡萄球菌肠毒素内毒素种类

革蓝阴性菌细胞壁中的脂多糖（LPS）

分子结构由O特异性多糖、非特异核心多糖脂质A 内毒素毒性作用

内毒素与外毒素的比较宿主的免疫防御机制

人体内存在着较完善的免疫系统。免疫器官免疫细胞免疫分子天然免疫获得性免疫免疫系统的组成和功能

免疫系统包括免疫器官、无被膜淋巴组织、免疫细胞以及免疫分子等。免疫器官、免疫细胞和免疫分子相互关联、相互作用，共同协调，完成机体免疫功能。

天然免疫（innate immunity）用。以T细胞为主的免疫应答。（一）胞外菌感染的免疫

胞外菌感染时，病原菌位于宿主细胞外的血液、淋巴液、组织液等体液中繁殖引起致病。胞外菌主要有葡萄球菌、链球菌、脑膜炎奈瑟菌、淋病奈瑟菌、厌氧芽胞梭菌和多种革兰阴性菌。

胞外菌（extracellular bacteria）和胞内菌（intracellular bacteria）

胞外菌寄居在宿主细胞外的组织间隙和血液、淋巴液、组织液等体液中葡萄球菌、链球菌、志贺菌、霍乱弧菌、破伤风梭菌等

胞内菌兼性（facultative）和专性（obligate）专性胞内菌

立克次体、衣原体兼性胞内菌

结核分枝杆菌、麻风分枝杆菌、伤寒沙门菌、布鲁菌、嗜肺军团菌、产单核细胞李氏菌胞外菌感染的免疫

致病机制：产生毒性物质、引起炎症反应腺球蛋白、眼晶状体蛋白、精子等）释放人血。

三、宿主的遗传性宿主的遗传性决定着宿主对抗原的免疫应答能力，现已清楚认识到机体的免疫应答是受基因控制的。控制人类免疫应答基因位点定位于 HLA 复合体的 D 区；控制小鼠免疫应答基因位点定位于 H-2 复合体的 I 区，称此基因为免疫应答基因。宿主的年龄和健康状态也影响着机体对抗原应答的强弱。

一、抗原的特异性

抗原的特异性 (specificity) 既表现在免疫原性上，又表现在免疫反应性上。前者是指某一抗原只能诱导相应的淋巴细胞系发生应答的专一性。后者是指某一抗原分子只能与相应的免疫应答的产物特异性结合的专一性。特异性是免疫应答最基本特点，也是免疫学诊断与防治的理论依据。一、抗原的分类 1 ．根据抗原的来源及与机体的亲缘关系分类

(1) 异种抗原指来自另一物种的抗原一段时间洗涤离心 A菌

无重组体产生基本培养基

该实验说明细菌接合过程中遗传物质的转移是单向的，即遗传物质从A株转移到了B株。大肠杆菌的两种类型 Hayes(1952)研究表明：

大肠杆菌两种不同菌株( 品系) 接合过程中遗传物质的转移是单向的；从而认为大肠杆菌存在两种类型：雌性与雄性，分别作为接合过程中遗传物质的受体与供体。 F因子及其在杂交中的行为 ①致育因子

细菌染色体外的一个决定细菌雄性性别的共价环状DNA分子，称为致育因子 (fertility factor)，又称为F因子或F质粒。（合成性菌毛基因载体和决定性别的物质基础） ②供体菌（雄性菌）

含有F因子的细菌，F因子游离于宿主染色体外，记为F+。 ③受体菌（雌性菌）

不含有F因子的细菌，记为F－

。 ④Hfr菌株（高频重组菌株）

指F因子整合到宿主染色体中的菌株，其重组频率比F+高1000多倍。 F因子在杂交中的行为（接合配对和DNA转移）

F因子在宿主染色体上有许多特定的插入位点和方向，整合频率为每代10-5～10-7

。

性菌毛形成结合桥，进而诱导F因子上traYz基因表达，产生核酸内切酶，该酶在oriT转移起始点处一条单链上切开一个口，供体DNA从5′末端开始向受体转移到F- 。接合过程

（F+ → F-）：细菌间接触→接合管形成→单链断裂→单链DNA 从供体向受体转移→环化

（Hfr → F-）：细菌间接触→接合管形成→单链断裂→单链DNA 从供体向受体转移→DNA双链的形成（部分二倍体） →重组交换（奇偶次交换）。

F因子在杂交中的行为—接合过程 Hfr × F-杂交

F因子插入到染色体DNA后形成高频重组菌株。

1. Hfr的染色体双链中的一条单链在F质粒出断裂，由环状变成线状，F质粒中与性别有关的基因位于单链染色体末端。

2. 整段单链线状DNA以5’端引导，通过行菌毛转移至F-细胞中。（F因子大部分处于转移染色体末端）

3. 越是位于Hfr的染色体前端的基因，进入F-细胞的几率就越高。（转移过程长，线性DNA常发生断裂）而F质粒上决定性别的基因位于线状DNA末端，进入F-细胞的几率就越少。故F因子不易转入受体细胞中。

接合现象的发现和证实根据上述研究可以认为：

在Lederbery和Tatum及其它类似试验中，发生了一种不同于转化的遗传重组方式，称之为接合 Hayes(1952)研究表明：

大肠杆菌两种不同菌株(品系)接合过程中遗传物质的转移是单向的

认为大肠杆菌存在两种类型品系，分别作为接合过程中遗传物质的供体与受体

接合(conjugation)：

遗传物质从供体(donor)转移到受体(receptor)的重组过程

F因子及其在杂交中的行为 1. F因子

Hayes等进一步研究发现，大肠杆菌在接合中作供体的能力受细胞内一种致育因子(fertility factor/F因子，sex factor/性因子)控制

转导现象的发现

Lederbery及其研究生Zinder（1951）首先在鼠伤寒沙门氏菌（Salmenella typhimurium）中发现转导现象。

2、局限性转导（specialized transduction）

由温和噬菌体进行的转导，如λ 的DNA，既可以以自主的状态存在，也可以整合在细菌的染色体中。细菌在遗传研究中的优越性

作为遗传研究材料具有独特优势世代周期短，繁殖世代所需时间短易于操作管理和进行化学分析(纯培养与代谢产物累积)

便于研究基因的突变(表现与选择) 便于研究基因的作用机理(突变型生长条件与基因作用)

便于研究基因的重组(重组群体大、选择方法简便有效)

遗传物质比较简单，可作为研究高等生物的简单模型

在研究基因结构、功能与表达调控时更为简便

原生质体融合

是将两种不同的细菌经溶菌酶或青霉素等的处理,失去细胞壁成为原生质体或进行彼此的融合的过程.

可发生在不相关的两细胞之间,甚至不同种类的细胞间,两个完整的染色体合在一起形成二倍体,可获得具有亲代细胞许多特异性的重组体,是一种有价值的人工基因转移系统 .

第五节细菌变异的实际意义

一、在检验诊断上的应用由于细菌有形态, 结构, 染色性, 生化反应, 抗原性等方面的变异, 在临床检查的标本中, 常出现不典型的细菌。因此, 了解细菌的变异规律非常重要。如金黄色葡萄球菌耐药性菌株的增多, 绝大多数菌株产生的色素由金黄色变为灰白色, 按以前产生金黄色色素为葡萄球菌的致病性指标已不适用, 目前改用血浆凝固酶的产生来区分致病性。患者常因大量使用青霉素、先锋霉素等抗生素的治疗, 使细菌失去细胞壁变成L型。L型不易培养, 应用高渗培养基才能分离出。因此, 分离与鉴定时要注意到细细菌和病毒的拟有性过程真核、原核生物生殖/遗传真核：有性生殖的遗传重组

原核：不存在严格意义上的有性生殖过程

细菌的遗传体系细菌染色体外寄生性复制因子如噬菌体、质粒( 核外/ 染色体外因子) ，可在细胞间传递

细菌遗传的实验研究方法

(一) 细胞计数(培养物细胞浓度) (二) 建立纯系的方法

(三) 选择培养法鉴定突变型与重组型 (四) 突变型与重组型的批量筛选方法 (一) 细胞计数(培养物细胞浓度)

培养物中细胞计数是微生物学的基本实验技术

其基本思路是：

对原培养物进行连续稀释进行平板涂抹培养

由于每个细胞形成一个菌落，计数菌落数

根据稀释倍数计算原培养物中的细胞浓度

(二) 建立纯系的方法——纯培养

挑取由单个细胞繁殖而来的菌落进行培养就可以获得由一个细胞繁殖而来的纯系

通常采用平板表面涂布法或划线法可以获得单菌落。这种方法获得的纯系，称为“菌种纯”

有时采用显微操纵器进行菌丝尖端切割等方法从单个细胞直接培养建立纯系。采用这种方法获得的纯系称为“菌株纯”

采用影印法将完全培养基上的单菌（非特异性免疫nonspecific 落同时接种到不同选择培养基上，同时对所有菌落进行选择，提高鉴定效immunity ）

屏障结构、免疫细胞、免疫分子率

屏障结构影印培养法(p150)

吞噬细胞

第6章细菌的感染与免疫小吞噬细胞外周血中的中性粒细胞 Infection and Immunity of Bacteria 基本概念

大吞噬细胞血中的单核细胞和各种细菌的感染（bacterial infection）或组织中的巨噬细胞（单核吞噬细胞系传染

统）细菌侵入宿主机体后，进行生长繁体液因素

殖、释放毒性物质等引起不同程度的补体是正常血清中的一组蛋白质病理过程

致病菌或病原菌（pathogen）：能使溶菌酶（lysozyme）主要来源于吞噬细胞宿主致病的细菌

非致病菌或非病原菌防御素

（nonpathogenic bacterium, 补体是继抗体后，在新鲜血清中发现nonpathogen）

的另一类免疫成分，因其具有辅助特正常菌群（normal flora)

异性抗体介导的溶菌及溶细胞作用，正常人的体表和同外界相通的口腔、故名。现知补体并非单一分子，而是鼻咽腔、肠道、泌尿生殖道等腔道中存在于人和脊椎动物体液中的一组不都寄居着不同种类和数量的微生物。耐热的，具有酶活性的蛋白质，称为当人体免疫功能正常时，这些微生物补体系统（complement system）。补对宿主无害，有些对人还有利，是为体系统在机体防御和介导免疫病理损正常微生物群，通称正常菌群

伤中均具有重要的生物学作用。条件致病菌（conditioned pathogen) 补体成分的合成

机会致病菌（opportunitistic pathogen) 已证明多个器官和多种细胞合成补体有些细菌在正常情况下并不致成分，其中肝细胞和巨噬细胞是合成病，在某些条件改变的特殊情况下可大多数补体成分的主要细胞。以致病。补体的生物学功能

致病条件

补体是人及其他动物长期进化而获寄居部位的改变得的、极为重要的非特异免疫成免疫功能低下

分。，一方面免疫系统以抗体为导菌群失调（dysbacteriosis）

向，以补体作杀伤手段，来抵御病原菌群失调症或菌群交替症微生物的入侵。另一方面，补体又可（microbial selection and 以通过替代途径，在抗体未形成前的substitution）

感染早期，直接由革兰氏阴性菌的内二重感染：金黄色葡萄球菌、白毒素和革兰氏阳性菌的肽聚糖激活假丝酵母菌等

C3 ，将病原溶解，使补体单独产生医院获得性感染（hospital acquired 抗感染效应。补体的生物功能主要包infection）

括上述攻膜复合体对靶细胞的裂解作病人在住院期间发生的感染，通称医用和补体水解片段的的生物学效应。院内感染（nosocomial infection）。溶菌酶

①交叉感染，由医院内病人或医务人.溶菌酶主要来源于吞噬细胞，是一员直接或间接传播引起的感染；种低分子碱性蛋自质，广泛存在于机②内源性感染，或称自身感染，由病体正常组织和体液中，如血清、唾人自己体内正常菌群引起的感染；液、泪液、鼻涕等。溶菌酶能裂解革③医源性感染，在治疗、诊断或预防兰阳性菌细胞壁的肽聚糖，使细胞壁过程中，因所用器械等消毒不严而造损伤而溶菌。革兰阴性菌细胞壁肽聚成的感染。

糖外有脂多糖和脂蛋白等多层包围，决定传染的三大因素

故溶菌酶单独对革兰阴性菌无效。若病原体（毒力、侵入数量、侵入门同时存在相应抗体及补体时，溶菌酶径）

也能对革兰阴性菌发挥溶菌作用。宿主的免疫力（非特异性、特异性）防御素

环境因素（宿主环境、外界环境）防御素防御素是一类富含精氨酸的细菌的致病机制

小分子多肽，主要存在于中性粒细胞细菌能引起感染的能力称为致病性的嗜天青颗粒和人的肠细胞中。目前（pathogenicity）或病原性。 (质) 已发现人防御素有4种（HNP1～致病菌的致病性强弱程度称为毒力4）。防御素主要杀胞外细菌，但（virulence），即致病性的强度(量) HNP1～3对偶发分枝杆菌和鸟-胞内半数致死量（median lethal dose, 分枝杆菌等胞内细菌也有一定杀伤作LD50）

用。

半数感染量（median infective 获得性免疫

dose,ID50）

特异性免疫又称后天免疫或获得性免细菌的致病机制

疫。是指人体出生后，在生活过程中致病菌的致病机制主要与三方面有与病原微生物及其毒性代谢产物等抗关：

原物质接触后产生的免疫防御功能。细菌的毒力强弱

免疫应答

侵入宿主机体的菌量免疫应答（immune response）是抗原侵入部位是否合适

性物质激发免疫系统发生的一种生理细菌的毒力物质：侵袭力、毒素性排异过程，即免疫细胞受抗原刺激(物质基础)

后活化、分化及产生免疫效应（体液侵袭力（invasiveness）

免疫和细胞免疫）的过程。

致病菌能突破宿主皮肤、粘膜生理屏指一类发生在活生物体内的特异性免障，进入机体并在体内定植、繁殖和疫的系列反应过程。

扩散的能力识别异己、具特异性、记忆性是免疫荚膜应答的三个突出的特点。粘附素

获得性免疫

侵袭性物质体液免疫：机体在抗原刺激后，来毒素（toxin）

源于骨髓的一类小淋巴细胞（B细外毒素（exotoxin）多数革兰阳性菌胞）发生增殖、分化为浆细胞，由它和少数革兰阴性菌在生长繁殖过程中合成抗体并释放到体液中发挥其免疫释放到菌体外的蛋白质

作用。由特异抗体起主要作用的免疫内毒素（endotoxin）革兰阴性菌细胞应答。

壁的脂多糖,菌体死亡崩解时游离出细胞免疫：机体在抗原刺激下，一类来

小淋巴细胞（依赖胸腺的T细胞）发外毒素种类

生增殖、分化，进而直接攻击靶细胞神经毒素破伤风痉挛毒素、肉毒或间接地释放一些淋巴因子的免疫作

免疫

物质。如：植物花粉，异种动物血中性粒细胞吞噬、杀灭（入侵的胞外清，各种微生物及其代谢产物。菌）

(2) 同种异型抗原指来自同种生物而产生抗体

基因型不同的个体的抗原物质。如：特异性体液免疫是抗胞外菌感染的主人类红细胞血型抗原及其组织相容性要获得性免疫机制。

抗原等。

胞外菌的胞壁和荚膜等多糖是T细胞(3) 自身抗原 (autoantigen) 机体对正非依赖性抗原（TI抗原），能直接常的自身组织和体液成分处于免疫耐刺激相应的B细胞产生IGM抗体应受状态，当自身耐受被打破，即可引答。

起自身免疫应答。包括改变的自身抗 (二)胞内菌感染的免疫

原和隐蔽的自身抗原。

病原菌侵入机体后，在宿主细胞内繁2 ．根据抗原刺激 B 细胞产生抗体是殖，称为胞内菌感染。医学上重要的否依赖 T 细胞辅助进行分类

胞内菌主要有结核分枝杆菌、麻风分(l) 胸腺依赖性抗原 (thymus 枝杆菌、布鲁氏菌、军团菌等，此类dependent antigen ， TD-Ag) 在刺激细菌被吞噬细胞吞入后往往引起不完B 细胞产生抗体时需要 T 细胞的辅全吞噬。因特异性抗体不能进入细胞助，所以称为 TD-Ag 。如细胞、病与寄居的细菌起作用，体液免疫对此毒及各种蛋白质均为 TD 抗原。 TD-类细菌作用不大，故抗胞内菌感染免Ag 活化成熟的 B 细胞，诱导产生疫主要依赖于细胞免疫。 lgG 类抗体，能引起回忆应答。同时免疫的基本概念与功能也可以诱导细胞免疫应答。

一、免疫的概念

(2) 胸腺非依赖性抗原 (thymus 免疫（immunity）是由拉丁字 independent antigen ， TI-Ag) 在刺激 immunis 衍生而来，其原意为“免除B 细胞产生抗体时不需要 T 细胞辅税收”，最初被引用到医学中有“免除助，所以称为 TI-Ag 。此类抗原只含瘟疫”之意。人类在与传染病长期斗有 B 细胞抗原决定基，只活化未成熟争中发现，一些患天花、鼠疫、霍乱B 细胞，诱导产生抗体仅为 IgM 等烈性传染病侥幸康复的人不再患同类。 TI-Ag 一般只引起体液免疫应一疾病。也就是说机体通过接触病答，不引起细胞免疫应答和回忆应原，获得了对相应传染病的抵抗能答。如细菌的脂多糖、荚膜多糖及聚力。据此认为，免疫系指机体的抗感合鞭毛素等少数抗原属于此类抗原。染防御能力。后来人们又观察到一些3 ．抗原的其他分类方法

如输血反应、过敏等并非由感染病原(1) 根据抗原的性能分为完全抗原和引起的排异现象，对免疫有了新的理半抗原。

解即免疫不只局限于抗感染方面，也(2) 根据抗原的获得方式 ( 来源 ) 分为可以由其它物质诱导；免疫对机体既天然抗原、人工抗原。

有有利的一面，也有有害的一面。因(3) 根据抗原的化学组成可分为蛋白此，现代免疫的概念指的是机体免疫质抗原、脂蛋白抗原、糖蛋白抗原、系统识别排除抗原性异物的功能。多糖及核蛋白抗原等。

第一节抗原的概念和特性二、医学上重要的抗原物质二、抗原的特性

1 ．病原微生物及其代谢产物

1 ．免疫原性 (immunogenicity) 指抗各种病原微生物如细菌、病毒等，虽原分子能刺激免疫细胞，使之活化、然结构简单，但它们的化学组成极为增殖、分化，最终产生免疫效应分子复杂，每种结构具有不同的抗原成( 抗体 ) 或效应细胞 ( 致敏淋巴细胞 ) 份，因此每种病原微生物均是由多种的性能。

抗原组成的复合体，如细菌有表面抗2 ．免疫反应性 (immunorectivity) 指原、菌体抗原、鞭毛抗原及菌毛抗原抗原分子能与相应免疫应答的产物 2 ．动物免疫血清 ( 抗体或致敏淋巴细胞 ) ，在体内或动物免疫血清对人而言具有很强免疫体外发生特异性结合的性能。原性，常因注射此血清引起超敏反第二节决定抗原免疫原性的条件应。所以，应用前应先作皮肤敏感试一种物质是否具有免疫原性，一方面验。

取决于物质本身的化学性质、异物3 ．同种异型抗原性，

同一种属不同个体之间所存在的抗原另一方面还取决于机体对该物质的应称为同种异型抗原。此类抗原是由不答性 ( 宿主的反应性 ) 。同个体的遗传基因决定的。

一、免疫原性的化学基础

(1) 血型抗原血型抗原是红细胞表面许多天然有机物质具有免疫原性，可的同种异型抗原。

诱导机体产生免疫应答，如蛋白质、① ABO 血型抗原根据人类红细胞表复杂的多糖、小分子多肽、核酸等。面所含有的 A 、 B 抗原的不同，将 1 ．分子的大小

人类血型分为 A 、 B 、 AB 和 O 四具有免疫原性的物质，通常为大分子种血型。 A 型和 B 型红细胞上分别的有机物质，分子量常在 10 000dal 有 A 抗原和 B 抗原； AB 型红细胞上以上，而低于 4 000dal 的无机物一般有 A 、 B 两种抗原； O 型红细胞上不具备免疫原性。在有机物中，蛋白不含 A 、 B 抗原，但含有 A 、 B 抗质的免疫原性最强。一般分子量越原的前体物质— H 抗原，

大，免疫原性越强， (2) 组织相容性抗原也称人类白细胞异物性

抗原 (human leukocyte antigen ，异物性是指抗原与自身正常组织成份HLA) ，此类抗原参与免疫应答、免的差异程度。正常情况下，自身组织疫调节、移植排斥反应。 HLA 与人和细胞不引起免疫应答，只有异种物类某些疾病相关

质才能诱导机体产生免疫应答。所第一节抗体与免疫球蛋白以，异物性是一种物质成为抗原的重免疫球蛋白可分为抗体和膜免疫球蛋要条件。通常抗原来源与宿主种系关白 (membrane immunoglobulin ，系越远，免疫原性越强；反之，种系mIg) 。抗体主要存在于血清中，也关系越近免疫原性越弱。

可见于其它体液和外分泌液。 mIg 是异物性物质通常可分为以下三类 B 细胞膜上的抗原受体，能特异性识1 ．异种物质如细菌、病毒、真菌别抗原分子。

等。异种动物血清、植物蛋白质（花第二节免疫球蛋白的结构与类型粉、孢子等）。

一、免疫球蛋白的基本结构

2 ．同种异体物质如人类红细胞表面Ig 的基本结构是由两条相同的重链血型抗原（ A 、 B 、 O 、 Rh ）；(heavy chain,H 链 ) 和两条相同的轻组织相容性抗原等。

链 (light chain, L 链 ) 籍二硫键连接3 ．改变与修饰的自身成份及隐蔽的形成的四肽链分子。此四肽链分子是自身成份的释放主要在外伤、感构成 Ig 的基本单位，称为 Ig 单体。染、电离辐射及药物等多种因素的作第四节抗体的人工制备

用与影响下，使自身正常组织结构发抗体对临床许多疾病的预防诊断和治生改变，以及隐蔽的自身抗原（甲状疗具有重要应用价值。因此，常常需

要人工制备抗体以满足实际应用的需要。根据抗体制备原理和方法的不同，目前人工制备的抗体可分为三类即多克隆抗体、单克隆抗体和基因工程抗体。

一、多克隆抗体

大多数天然抗原（如细菌外毒素、细胞等）为多价抗原，机体淋巴组织中存在着针对不同抗原决定基的抗体形成细胞（ B 细胞）克隆。用一种天然抗原经各种途径免疫动物后，可刺激多个抗体形成细胞克隆产生抗体，并分泌到血清体液中，以这种方法获得的免疫血清，实际上含有多种抗体，此即多克隆抗体（ polyclonal autibody,PcAb ）。

多克隆抗体的制备方法是一种早期的人工抗体制备方法，因此，多克隆抗体被认为是第一代抗体。由于此种抗体特异性不高、易出现交叉反应等，在实际应用中受到很大限制。二、单克隆抗体

单克隆抗体（ monocloned antibody infection；systemic infection）毒血症（toxemia）：

致病菌侵入宿主体后，只在机体局部生长繁殖，病菌不进入血循环，但其产生的外毒素入血。外毒素经血到达易感的组织和细胞，引起特殊的毒性症状。例如白喉、破伤风等。内毒素血症（endotoxemia）:

革兰阴性菌侵入血流，并在其中大量繁殖、崩解后释放出大量内毒素；也可由病灶内大量革兰阴性菌死亡、释放的内毒素入血所致。

菌血症（bacteremia）：致病菌由局部侵入血流，但未在血流中生长繁殖，只是短暂的一过性通过血循环到达体内适宜部位后再进行繁殖而致病。例如伤寒早期。

败血症（septicemia）：致病菌侵入血流后，在其中大量繁殖并产生毒性产物，引起全身性中毒症状。鼠疫耶氏菌、炭疽芽胞杆菌等。

脓毒血症（pyemia）：化脓性病菌侵入血流后，在其中大量繁殖，并通过McAb ）是通过 B 细胞杂交瘤技术产生的，能识别抗原分子上一种抗原决定基的抗体。

单克隆抗体特异性强、纯度高、少或无血清交叉反应，已作为诊断试剂用于血清学检测。单克隆抗体可与核素、毒素（如外毒素、蓖麻毒素等）或药物耦连，制成导向药物用于肿瘤的治疗，此外，某些细胞表面分子和细胞因子的单克隆抗体也可用于器官移植、类风湿性

第一节补体系统的概念与组成

补体是继抗体后，在新鲜血清中发现的另一类免疫成分，因其具有辅助特异性抗体介导的溶菌及溶细胞作用，故名。现知补体并非单一分子，而是存在于人和脊椎动物体液中的一组不耐热的，具有酶活性的蛋白质，称为补体系统（complement system）。补体系统在机体防御和介导免疫病理损伤中均具有重要的生物学作用。二、补体系统的组成和命名

补体系统由 30 余种可溶性蛋白或膜结合蛋白组成。按其生物学功能不同可分为三类。

1. 参与经典激活途径的成分： C1 （C1q 、 C1r 、 C1s）、 C2 、 C3 、 C4 、 C5 、 C6 、 C7 、 C8 、 C9 。

2 ．参与旁路激活途径和甘露聚糖凝集素（MBL）激活途径的成分： B 因子、 D 因子和 P 因子； MBL 、丝氨酸蛋白酶。

3. 补体调节蛋白：① 可溶性调节蛋白： C1INH 抑制物、 I 因子、 C4 结合蛋白 (C4bp) 、 H 因子、 S 蛋白（膜攻复合体抑制物）。②细胞膜上的调节蛋白 . ： C3b 受体、促衰变因子 (DNF) 、膜辅助蛋白 (MCP) 、同源限制因子（ HRF ）、膜反应性溶解抑制物（ MIRL ）。第一节免疫应答的概述

免疫应答（immune response）是抗原性物质激发免疫系统发生的一种生理性排异过程，即免疫细胞受抗原刺激后活化、分化及产生免疫效应的过程。

感染的发生和发展感染的来源

外源性感染（exogenous infection）来源于宿主体外病人

带菌者携带有某些致病菌的健康人，传染病恢复期仍排菌者（重要传染源）

病畜和带菌动物人畜共患病

内源性感染（endogenous infection）来源于宿主体内或体表

大多为正常菌群，少数为致病菌传播方式与途径呼吸道感染消化道感染创伤感染接触感染

节肢动物叮咬感染多途径感染

感染的类型(结局) 不感染

隐性感染inapparent infection 当宿主体的抗感染免疫力较强，或侵入的病菌数量不多、毒力较弱，感染后对机体损害较轻，不出现或出现不明显的临床症状，或称亚临床感染。

特点：机体获得足够的特异免疫力传染源

潜伏感染latent infection 当宿主体与致病菌在相互作用过程中暂时处于平衡状态时，病菌潜伏在病灶内或某些特殊组织中，一般不出现在血液、分泌物或排泄物中。一旦机体免疫力下降，则潜伏的致病菌大量繁殖，使病复发。结核分枝杆菌