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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。
结构 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。
表面结构 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。
内部结构 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。
芽孢 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。