细菌的基本结构 你需要的微生物检验基础知识汇总！

一.分类

细菌属于原核微生物。

最准确的方法是遗传分类。

最常用的是经典的传统分类:根据细菌的亲缘关系，进行门、纲、属、型和植物的分类。

科:由相关属组成，如肠杆菌科；

属:是物种的较高级分类单元，通常包含具有共同特征或亲缘关系较近的物种，用于描述微生物的主要特征，如埃希氏菌；

种:是分类的基本单位，同一微生物的形态、生理特性和组成基本相同，用来描述微生物的次级特性，如大肠杆菌；

菌株或品系:同一微生物中不同来源的纯培养物，如大肠杆菌CGMCC 1.3373。

二、细菌形态学及形态学检查方法

细菌的形态结构主要是指细菌的大小、形状、排列和超微结构。细菌结构与其生理功能、致病性和免疫有关。

2.1形态结构

2.1.1有三种基本形式:球菌、杆菌、螺旋体，杆菌是最常见的形式。

2.1.2尺寸

衡量细菌大小的单位是微米μ m，球菌的大小用直径表示，杆菌的大小用长度和宽度表示。同一细菌在不同条件下大小形态也不同:涂片干固染色时细菌收缩；快速生长的球菌往往是短杆。

细菌年龄与细菌大小的关系受多种因素影响，主要与代谢废物的积累和培养基渗透压的增加有关。

2.1.3结构

基本结构:细胞壁、细胞膜、细胞质和核质；

特殊结构:鞭毛、菌毛、荚膜、孢子等。

什么是pili？

菌毛许多丝状的蛋白质附属物，比鞭毛更细、更短、更直、更硬，也称为纤毛。它的化学成分是pilin，Pilin与运动无关。菌毛可分为普通菌毛和性感菌毛。常见的菌毛长0.3 ~ 1.0 um，直径7nm。它具有粘附细胞(红细胞、上皮细胞)并沉降在各种细胞表面的能力，这与某些细菌的致病性有关。带有无菌毛的细菌，很容易被粘膜细胞的纤毛运动、肠蠕动或尿液冲洗所消灭，失去菌毛和致病性。性菌毛有些细菌也有1 ~ 4个较长的性菌毛，比普通菌毛粗，培养基空为管状。性菌毛由质粒携带的受精因子基因编码，因此性菌毛也被称为F菌毛。有性菌毛的细菌称为F+菌或雄性菌，有无性菌毛的细菌称为F-菌或雌性菌。F+细菌中的质粒或染色体DNA可以通过空的有性菌毛进入F-细菌，称为接合。细菌的毒性和耐药性可以通过这种方式传播，这也是部分肠杆菌容易产生耐药性的原因之一。

2.2形态学检查方法

可分为非染色标本检查和染色标本检查。

非染色标本检查法:可以观察细菌的大小和形态，但主要用于观察细菌的动态。

观察细菌动态时，应选择新鲜的幼体培养物(对数生长期)，并在室温20℃以上进行。同时要掌握细菌真实运动和溶胶布朗运动的区别。常用的方法有点滴法、悬滴法、暗场反射法等。

染色标本的检验方法:单染色法、双染色法和特殊染色法。

鞭毛染色应用于观察细菌菌毛。

细菌学中最常用的差异染色方法是革兰氏染色。

基本步骤是:涂抹→烘干→固定→染色

革兰氏染色结果与培养基成分、培养条件和操作技术密切相关。酒精脱色是关键的一步。

第三，细菌生理学

3.1化学成分

水、蛋白质、碳水化合物、脂质、无机盐、核酸、维生素，各种成分随细菌种类、细菌年龄和细菌环境的不同而不同。

固体成分占细菌质量的15%~25%，其中碳、氢、氧、氮占90%~97%，其他元素占3%~10%。

水分:细菌75%~85%，孢子40%。游离水主要在生殖体内，结合水主要在孢子内。化合水不易蒸发，不结冰，不能作为溶剂，不能渗透。

蛋白质:分布在细菌的所有成分中，占细菌固体含量的50%~80%。除了白蛋白、球蛋白等少数简单蛋白质外，大部分与其他物质结合形成复杂蛋白质，如核蛋白、糖蛋白、脂蛋白等，其中核蛋白含量最高。蛋白质是维持细菌生命活动最基本的物质，是细菌酶的主要成分。

核酸:RNA(在细胞质和细胞膜中，约占固体部分的10%)和DNA(在染色体和质粒中，约占固体部分的3%)。

糖:占固体成分的10%~30%，主要以多糖的形式存在，如荚膜多糖、纤维素、淀粉、糖原等。

脂类:细菌中的能量储存部位。

无机盐:调节渗透压，维持酶活性。

其他:生长因子主要是B族维生素，大部分是细菌中的辅酶成分。颜料有很多种，一般是含氮的有机化合物。

3.2物理特性

带电现象:细菌蛋白质由多种氨基酸组成。氨基酸是兼性离子。在等电点，它们的正电荷和负电荷相等。革兰氏阳性菌的ph值为2 ~ 3，革兰氏阴性菌的ph值为4 ~ 5。一般培养、染色、血清学试验，大多处于中性或弱碱性环境，pH值高于细菌等电点，均带负电。环境中的pH值越高，其负电荷越多。起电与细菌的染色反应、凝集反应、抑菌杀菌密切相关。

多相胶体:原生质含有各种不同组成和结构的蛋白质，是一种多相胶体，因此可以同时进行各种不同性质的生化反应。细胞外浓度低的化学物质，可以被原生质的某一个相选择性地吸收并浓缩到细胞中。

表面积:单位体积的表面积大于其他大型生物。葡萄球菌每立方厘米的表面积为60000cm2。所以细菌新陈代谢活跃，繁殖迅速，对外界环境因素也非常敏感。

布朗运动:在溶液中，由于分散的酶分子的冲击，发生非运动位置的振动，称为布朗运动。

光学特性:细菌是半透明的。当光照射细菌时，一部分光被吸收，一部分光被散射，所以细菌悬液是浑浊的。

通透性:细菌的细胞壁和细胞膜是半透性的，营养物质和代谢产物的吸收依赖于这种通透性。细菌具有坚韧的细胞壁，既能承受细菌内部的高渗透压，又能保护细菌在低渗透压环境下不开裂，还能吸水，在纯水中爆裂。

3.3新陈代谢

细菌为了生长繁殖，必须从环境中吸收营养物质作为能量和基本原料，排出不需要的产物。这些生化过程称为细菌代谢，包括分解代谢和合成代谢。

3.3.1分解代谢和生化反应

定义:将复杂的营养物质分解成简单的化合物，一方面为合成细菌成分提供原料，另一方面从物质分解中获取能量。

(1)糖:大多数细菌都可以利用糖。由于各种细菌的酶系统不同，分解糖的能力也不同。糖代谢的基本过程:多糖→单糖→丙酮酸，而丙酸酮进一步分解的后续过程则因菌而异。

1)糖发酵试验:常用于鉴定细菌。比如大肠杆菌使丙酮酸生成甲酸，甲酸氢酶分解甲酸生成CO2和H2，所以葡萄糖分解产生酸和气体。而伤寒杆菌只能由丙酮酸产生甲酸，只能通过分解葡萄糖产生酸而不能产生气体。

2)V-P试验:好氧生物可脱羧丙酮酸生成中性乙酰甲基甲醇。乙酰甲基甲醇在碱性溶液中被大气中的氧分子氧化形成红色化合物，该反应对V-P试验呈阳性。大肠杆菌不产生乙酰甲基甲醇，所以是阴性。这个实验一定要做肠道细菌。

3)甲基红试验:在上述产气杆菌培养液中，由于两分子丙酮酸变成了一分子中性乙酰甲基甲醇(位于需氧和厌氧分解的界面)，产生的酸量相应减少，因此pH值相应升高(pH5.4以上)。当甲基红作为指示剂时，培养液呈橙色，称为甲基红试验阴性。而大肠杆菌在分解丙酮酸时不产生乙酰甲基甲醇，而是产生更多的酸，所以培养液的pH值降到4.5或更低，所以甲基红指示剂是红色的，即阳性。

(2)蛋白质:蛋白质由于分子量大，不能作为营养基质被细菌直接吸收。需要将蛋白质分解成多肽或氨基酸，通过细菌的胞外酶，如蛋白酶，可以渗入细胞壁和细胞膜。细菌分解蛋白质的过程一般是:蛋白质→蛋白质→蛋白胨→多肽→氨基酸。不同的细菌对蛋白质的分解能力不同，因此可以用明胶液化试验或蛋白质消化试验来鉴定细菌的类型。氨基端的进一步分解主要通过三种方式进行:脱氨、脱羧和其他分解(吲哚形成、硫化氢形成和尿素分解)。

(3)柠檬酸盐利用试验:产气杆菌可以利用柠檬酸盐作为碳源，所以它在只含柠檬酸盐而不含其他碳源的培养基上生长，分解柠檬酸盐形成碳酸盐，使培养基由中性变为碱性。以溴百里酚蓝为指示剂，可以显示培养基由绿色变为深蓝色，即柠檬酸盐为阳性。相反，大肠杆菌不能使用柠檬酸盐作为唯一的碳源，所以不能在这种培养基上生长，培养基颜色不变，属于阴性反应。

3.3.2合成代谢及其产物

(1)毒素和入侵酶:

细菌产生的内毒素和外毒素毒性很大，尤其是外毒素。

内毒素是革兰氏阴性菌的细胞壁成分，即脂多糖。它的毒性存在于脂质A中，在细菌死亡解体后会释放出来。其性质稳定，用强酸、强碱或强氧化剂加热至160℃2 ~ 4小时或煮沸30分钟即可失活。

外毒素是一种蛋白质，在细菌生命过程中可以释放细菌。产生外毒素的细菌多为革兰氏阳性菌，但也有少数革兰氏阴性菌。不稳定，易受热损坏(50 ~ 60℃，20 ~ 120 min)。

有些细菌还能产生侵袭性的酶，能损伤机体组织，如产气荚膜梭状芽孢杆菌的卵磷脂酶和链球菌的透明质酸酶。

(2)热原:许多革兰阴性杆菌能产生一种多糖，注射入人体或动物体内可引起发热反应，故称热原。121℃20分钟不能破坏。吸附剂和特殊的石棉滤板可以去除大部分输液中的热源物质，玻璃器皿上的热源物质只有在250℃下烘干才能破坏。如变形杆菌、绿脓杆菌(前称绿脓杆菌)。

(3)色素:一些细菌在一定条件下(充足的氧气、适宜的温度或暴露于阳光下)能产生各种颜色的色素。产生的色素有的能溶于水扩散到周围环境，有的是脂溶性的，不溶于水，只能使菌落本身着色。

(4)抗生素:抗生素主要是一些微生物在代谢过程中产生的，可以抑制或杀死一些生物细胞(主要是微生物和肿瘤细胞)。抗生素主要由放线菌和真菌产生，细菌产生的较少。多粘芽孢杆菌产生的多肽抗生素(多粘菌素)和芽孢杆菌首先产生的多肽抗生素(杆菌肽)只有几种。

(5)细胞因子:某种细菌菌株之间产生的一种具有抗菌作用的蛋白质。与抗生素不同，其抗菌范围较窄，只能抑制和杀灭与产生细胞因子的菌株密切相关的细菌。由于其特异性，它已被用于对物种内的细菌进行分类。

(6)维生素:维生素是细菌必需的生长因子。有些细菌可以自己合成，除了自身需要，还可以分泌到细菌外面。人体肠道中的大肠杆菌可以合成维生素B6、B12、K2等。，人体可以使用。

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