细菌

bacteria

　　微生物的一个大类群，属原核生物。觉大多数是单细胞，少数种类形成多核细胞或多细胞丝状体。有细胞壁，不含组蛋白，也无核膜，细胞内也不含任何由单位膜包裹的细胞器。广泛分布于自然界，多营寄生或腐生生活，少数种类为自养菌。细菌在自然界物质循环中起重要作用。有的能增加土壤的肥力，有的可用于工业生产，但某些细菌能引起人或动、植物的疾病。广义的细菌包括螺旋体、放线菌、立克次氏体、菌质体、衣原体；狭义的细菌仅指以前所谓的裂殖菌，能在光学显微镜下看到，可在一般培养基生长。大体分革兰氏阳性球菌或杆菌、革兰氏阴性球菌或杆菌。革兰氏染色反映细菌壁的结构特征，不仅是重要的分类依据，革兰氏染色反应也有助说明细菌的生态习性和对药物的敏感性。

　　细菌存在于空气、土壤、灰尘、水及环境中的大部物体上，人体表面及与外界相通的腔道内也存在着。有些细菌具致病性，如金黄色葡萄球菌可引起皮肤化脓性感染，但有些细菌一般不致病，而是在某些条件下才致病，称为条件致病菌。 　

电镜下的细菌

　　域： 细菌域 Bacteria

　　门：
　　产水菌门 Aquificae
　　热袍菌门 Thermotogae
　　热脱硫杆菌门 Thermodesulfobacteria
　　异常球菌-栖热菌门 Deinococcus-Thermus
　　产金菌门 Chrysiogenetes
　　绿弯菌门 Chloroflexi
　　热微菌门 Thermomicrobia
　　硝化螺旋菌门 Nitrospirae
　　脱铁杆菌门 Deferribacteres
　　蓝藻门 Cyanobacteria
　　绿菌门 Chlorobi
　　变形菌门 Proteobacteria
　　厚壁菌门 Firmicutes
　　放线菌门 Actinobacteria
　　浮霉菌门 Planctomycetes
　　衣原体门 Chlamydiae
　　螺旋体门 Spirochaetes
　　纤维杆菌门 Fibrobacteres
　　酸杆菌门 Acidobacteria
　　拟杆菌门 Bacteroidetes
　　黄杆菌门 Flavobacteria
　　鞘脂杆菌门 Sphingobacteria
　　梭杆菌门 Fusobacteria
　　疣微菌门 Verrucomicrobia
　　网团菌门 Dictyoglomi
　　芽单胞菌门 Gemmatimonadetes

分为表面结构、附件与内部结构。有些细菌在一定条件下能形成芽孢；芽孢形成后菌体逐渐消失。细菌的L型是细菌通过变异而产生的细胞壁缺陷型,也有致病作用。 　

 　有细胞壁和表面粘着物。

　　①细胞壁。革兰氏阳性菌的细胞膜外面有厚厚的一层由肽聚糖组成的细胞壁。革兰氏阴性菌的肽聚糖层极薄，而且在这层外还有个外膜，其构造和里面的细胞膜相似，都是由脂双分层组成。这个双分子层的外层中有脂多糖分子，即内毒素。它具有极强的抗原性，是引发细菌性休克的主要发病因子。

　　②荚膜或粘液层。许多细胞在细胞壁外还有荚膜和粘液层，其化学组成主要是多糖或多肽，作用是保护细胞壁免受溶菌酶、补体等的损伤，也能对抗白细胞的吞噬和消化。因此，有荚膜或粘液层的细菌致病力和侵袭力强。 　　

 　细菌表面可有鞭毛或菌毛。鞭毛细长呈螺旋状，与细菌的运动有关，一般染色下因太细见不到，必须用特殊染色；有无鞭毛也是鉴别细菌的一种方法。菌毛可在电子显微镜下见到，主要见于肠道的革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌，分普通菌毛和性菌毛，二者可以同时或单独存在。普通菌毛主要起吸附作用，可吸附于红细胞、消化道、呼吸道或泌尿道的上皮细胞上，性菌毛比普通菌毛粗而长，中空呈管状，末端有一基点。有性菌毛者为雄性菌，通过性菌毛末端的基点粘附在雌菌上，结合后,雄菌质粒的双股DNA中的一股经性菌毛进入雄菌体内，或雌雄两菌结合后直接发生基因的转移，以此传递遗传信息、耐药性和致病性。性菌毛还有吸附噬菌体的作用。 　

 　用溶菌酶可以将革兰氏染色阳性细菌外面的糖肽除去，剩下部分称为原生质体，在高渗溶液中仍能存活，这部分细菌的内部结构包括细胞膜、中间体、核质和其他。

　　①细胞膜。由两层脂质构成的薄膜，含蛋白质约60～70％、脂质20～30％及少量糖类，细菌裂解后所剩细胞膜重量占整个细胞的30％，量如此高是因为有很多结构与之相连,如DNA、核糖体、信使核糖核酸以及许多酶的复合体，如青霉素结合蛋白(PBP)。PBP是一类酶，主要是在糖肽的合成中起作用,一旦被β-内酰胺类抗生素结合则会影响糖肽的合成。细胞膜的功能有：营养物质选择性渗透与转运;细菌的电子转运与氧化磷酸化;酶通过胞膜分泌到菌体外表；部分细菌的生物合成在胞膜中进行。

　　②中间体。细胞膜内陷折迭形成的泡状或管状结构，具有线粒体样功能，多见于革兰氏阳性菌。

　　③核质。细胞蕴藏遗传信息的场所，控制细胞代谢、生长与繁殖。细菌属原核细胞,无有形的核，其DNA散在胞浆中,部分DNA在染色体外以质粒的形式存在，这些质粒上的 DNA像染色体一样也能复制，各携带不同的遗传信息，如耐药因子等，但并非所有质粒都能自身复制或结合到染色体上，又由染色体脱离下来，故有人认为质粒可以分为可转移和不可转移两种。亦可丢失或药物除掉（如吖啶橙）。

　　④核糖体。蛋白质合成的场所，其稳定性与镁离子浓度有关。

　　⑤胞质颗粒。生长旺盛的细胞质均匀，衰老的细菌可见颗粒，一般颗粒为细菌贮存的食物，如多糖、脂类、多磷酸复合物等。另一种颗粒为异染颗粒，用美蓝等染色时着色较深呈紫色，与菌体不同，故称异染，这种颗粒多见于白喉杆菌、鼠疫和分枝杆菌等。 　

 　有些细菌发育到一定时间时，胞质脱水浓缩，形成一圆形或椭圆形的结构称为芽孢。有需氧的芽孢杆菌属和厌氧的芽孢梭菌属，在球菌中只有革兰氏阳性的八迭球菌有芽孢。芽孢的形成主要发生于营养较差的情况下，但仍需具有一定的营养、温度和pH。一旦芽孢处于营养丰富的环境再加上一个能使芽孢胞膜破坏的因素存在，芽孢就可以从休眠状态转入活动分裂繁殖期。芽孢对干燥、温度及化学药品抵抗力较强。

　　细菌的 L型 　经过变异而有细胞壁缺陷的细菌的一型,细胞壁是维持细菌外形并有保护作用的结构,失去细胞壁的细菌必须在高渗培养环境中方能继续存活，若外环境是低渗时,液体即进入细菌内,使之膨大，胞膜破裂，细菌死亡。越来越多的资料报道,L型细菌也具有致病作用，很多慢性反复发作的感染与L型细菌有关,如风湿热、慢性尿路感染和亚急性细菌性心内膜炎 (SBE)等有反复发作时，要进一步检查有否 L型菌的存在。

　　生长和繁殖 　因各种细菌的新陈代谢和生命活动的物质基础不同，所以每一种细菌对营养物质和气体的选择也不同，有些菌生长需要氧气；有些则不需要，氧的存在反抑制其生长。有些在高张氯化钠的环境中生长良好，而另一些则否。细菌在适宜的温度、pH、气体等条件下，从其周围环境中摄取营养进行能量转换和新陈代谢。在代谢过程中每一个反应均有酶起催化作用。通过糖、蛋白质、脂肪的合成和分解来获得或消耗能量，不同细菌对糖酵解的不同，可借此鉴别细菌。

　　理化因素和抗菌物质对细菌的影响 　理化因素可以使细菌的细胞膜、核质、基因和酶受损而杀伤或抑制细菌的生长。

 　主要有以下几种：

　　①温度。细菌对低温的耐受性较强，大多数细菌在液态空气(-190℃)或液态氧(-252℃)下可保存多年。高温对细菌有明显的杀伤作用,大多数无芽孢菌在100℃煮沸时立即死亡，而有芽孢的细菌对高热有抗力，如炭疽芽孢可耐受煮沸5～15分钟，湿热灭菌比干热效果强,因为湿热灭菌渗透性大。

　　②干燥。大多数细菌的繁殖体在干燥空气中很快死亡，有些菌如结核杆菌对干燥耐力强，在干痰中保存数月后仍有传染性，干燥不能作为有效的灭菌手段，只能用于保存食物,但细菌在湿度<15％、真菌在湿度<5％时，均不利其生长，因此干燥的食物可保持相当一段时间而不坏。

　　③射线。紫外线对细菌的作用包括诱发突变及致死，紫外线的波长260μm时作用最强。主要作用于细菌的DNA，但紫外线的穿透力很弱，一薄层盖玻片就能吸收大部分紫外线，紫外线适量照射可以杀死细菌,但在照射后3小时再用可见光照射,则部分细菌又能恢复其活力,这种现象称为光复活作用。可见光杀菌作用虽不大，但在通过某些染料时，染料放出的荧光具有与紫外线同样的作用，可杀死细菌，称为光感作用。其原理目前尚不太清楚。

　　④电离射线。放射性核素可以放出 α、β、γ三种射线。β射线穿透力强，在几秒钟内就能灭菌；γ射线穿透力比 α、β射线都强，但对细菌作用弱，消毒需要的时间长； α射线穿透力弱，有杀菌和抑菌作用。电离射线损伤细胞的DNA,使细胞死亡，电离辐射通过介质时还可引起猛烈冲击。其他影响表面张力的溶液如有机酸、醇、肥皂等也可使一些细菌不生长或溶解。

 　常用的消毒药按其作用机理可分为：①作用于细胞膜的有机溶剂和表面活性剂，如乙醇、氯仿、甲苯、2～5％酚溶液等。②使蛋白质变性的消毒药如酸、碱、醇、酮等。③破坏或改变蛋白质功能的消毒药如汞、砷等化合物和氯、碘、过氧化氢、高锰酸钾等氧化剂,还有过氧乙酸、甲醛等。应用化学消毒药时要注意所用浓度、作用时间以及温度，因为这些将直接影响杀菌的效果。污染物中有机物亦影响消毒效果。

 　①抑制细胞壁的合成，如β内酰胺类、万古霉素、杆菌肽等。②作用于细胞膜，如多粘菌素、二性霉素 B、制霉菌素等。③作用于核糖体蛋白的合成，如氨基糖苷类、四环素、氯霉素、大环内酯类和林可霉素等。④作用于DNA、RNA的合成，如利福平、新生霉素、萘啶酸、吡哌酸、氟派酸等。⑤抑制二氢叶酸的合成；如磺胺类、 TMP、异烟肼、乙胺丁醇等。

 　细菌同其他生物一样，具有遗传和变异的生命特征。基因工程也称遗传工程，是用人工方法将所需某一供体生物的遗传物质── DNA提出，在离体条一受体细胞中，使外来的遗传物质在其体内进行正常的复制和表达,从而产生一种新物种。例如乙型肝炎病毒的DNA片段导入大肠杆菌内，使之表达产生乙型肝炎表面抗原(HBsAg)或乙型肝炎核心抗原（HBcAg）。

 　细菌的遗传物质亦是 DNA。细菌除染色体为一团丝状双股DNA外,尚有染色体外的遗传物质，称为质粒。质粒存在于胞浆中，可以独立自我复制，稳定遗传。质粒亦是环状的双股DNA,可分为可传递质粒和不可传递质粒两种。可传递因子是指两菌结合时质粒在转移的同时也伴随复制，在转移质粒完成时供受菌两方胞浆中各有一完整的质粒分子,R因子（耐药因子）可以由2 个或 2个以上质粒组成，其中之一是耐药抗转移因子(RTF)，功能是转移，作用类似F因子。另一为耐药基因(γ因子)，它决定耐药性, RTF和 γ因子能分别自主复制，但只有这两者共存于同一细胞时，才能将耐药性转移给另一细胞，使之亦变成耐药菌，如果细菌内单有γ因子，则γ因子可传代，但不能通过结合方式传递耐药性。不可传递质粒，可以自主复制，但单独存在无转移至他菌的能力,必须伴有合适的F因子或靠有关的噬菌体的转导。

 　细菌突变中基因突变较常见，引起的原因有自发的和诱发的，前者系没有人为影响情况下发生的突变，后者是某些理化因素如诱发剂等引起的，常用的几种诱发剂有5-FU（5-氟尿嘧啶）、氮芥、紫外线及X射线和γ射线等。

 　将性状不同的个体细胞的遗传基因，转移到另一细胞内，使之发生遗传变异的过程。细菌的基因重组有：①转化。受菌直接摄取供菌的游离 DNA片断，并将它整合到自己的基因组中，而获得供菌部分遗传性状的现象。②转导。以噬菌体为媒介,供菌中的DNA片段被带至受菌中，使后者获得部分遗传性状。③溶原转变。当温和噬菌体感染其寄主，将噬菌体基因带入寄生基因组时，使后者获得新的性状的现象。当寄生菌丧失该噬菌体时，所获得新的性状亦消失。④接合。供菌与受菌通过直接接触或性菌毛介导,供菌的大段DNA(包括质粒)进入受菌，而与后者发生基因重组的现象。

　　致病性 　细菌对寄主的侵犯，包括细菌吸附于体表，侵入组织或细胞，生长繁殖，产生毒素，乃至扩散蔓延以及抗拒寄主的一系列防御机能，造成机体损伤。

　　吸附 　细菌能以它表面的特殊成分和结构附着于寄主体表或各器官的上皮粘膜，如大肠杆菌的某些菌株借其表面抗原(K88)吸附于肠上皮，淋球菌借其表面丝状突出物吸附于尿道上皮,化脓性链球菌借其表面特异性M蛋白吸附于咽部粘膜等。

　　侵入机体 　分三种不同现象：①细菌在表面生长繁殖，释放毒素，毒素进入人体，如破伤风、白喉等。②有些细菌在吸附后，细胞膜上形成裂隙，细菌进入细胞内繁殖产生毒素，使细胞死亡，如痢疾杆菌和沙门氏杆菌。③另有些细菌,通过粘膜上皮细胞进入皮下组织,并进一步扩散如链球菌所致丹毒及蜂窝组织炎等。

　　在体内繁殖 　细菌在体内繁殖，要求适合它生长的营养条件和抵抗寄主的能力，如变形杆菌，由于具有尿素酶，能利用尿素生长，并产生氨损伤组织，所以比其他细菌引起更为严重的肾盂肾炎。又如布氏杆菌能在胎型绒毛膜和羊水中大量生长，造成流产，因为胚胎组织中有丰富的赤癣醇是布氏杆菌生长的刺激素。

　　扩散 　某些细菌能产生可溶性物质，分解结缔组织基质中的透明质酸,造成皮下扩散,如化脓性链球菌。另外有些细菌如布氏杆菌、鼠疫杆菌，在淋巴结内不被清除，反而能生长繁殖，通过淋巴液扩散至体内其他部位。在机体抵抗力差时，局部感染的细菌可侵入血循环造成菌血症。

　　对寄主防御机能的抵抗 　如链球菌的溶血素、肺炎球菌的荚膜、金黄色葡萄球菌的凝固酶、结核杆菌的抑制和抵抗溶菌酶的作用，有些致病菌还能产生某些物质杀伤吞噬细胞等，这些均能使细菌在机体内存活而致病。

　　毒素 　有外毒素和内毒素两类，肉毒杆菌的毒素和葡萄球菌的肠毒素即是外毒素（在体外产生）。还有在传染病中起主要作用或起部分致病作用的如白喉、破伤风的毒素以及链球菌的红斑毒素等。引起肠道感染的细菌，可产生一些毒素激活腺苷酸环化酶使cAMP增加，肠道分泌增多而致腹泻。

　　内毒素是和革兰氏阴性细菌细胞壁相关的磷脂多糖蛋白质，大分子复合物，脂多糖是其主要成分，内毒素可以引起微循环灌注不足，休克、弥漫性毛细血管内凝血和施瓦茨曼氏反应（局部皮肤反应）等。但目前对内毒素在自然感染中致病作用的机理尚不完全清楚。 　

 　一般有两种分类法：

　　人为分类 　按一定目的分类，如医学上按疾病种类分类：炭疽杆菌、脑膜炎球菌、梅毒螺旋体等；按形态分类：葡萄球菌、链球菌、芽孢杆菌等；此分类法不是按照自然界生物的本质和进化程度分类的，有其局限性，但有一定的实用性，故至今仍用。

　　自然分类 　按客观存在的生物的本质分类。已建立了三个体系和系统：美国的伯杰氏分类；前苏联的克拉西利尼科夫氏分类；法国的普雷沃氏分类。中国目前惯用伯杰氏分类系统。

所属分类

 生物致病因子和生物源性疾病

现代医学