第一节　细菌

细菌是一类具有细胞壁、以无性二分裂方式繁殖的原核单细胞结构型微生物。细菌细胞无核膜和核仁，无典型的细胞核，核糖体是它唯一的细胞器，在适宜的条件下有相对稳定的形态与结构。细菌种类繁多，在自然界分布广泛，与人类关系密切。

一、细菌的形态与大小

（一）细菌的形态

细菌的基本形态是球形、杆状和螺形，相应地分为球菌、杆菌和螺形菌三类（图1-1）。

1.球菌

呈圆球形或近似圆球形，有的呈矛头状或肾状，单个球菌的直径约在0.8～1.2μm左右。根据繁殖时细菌细胞分裂方向、分裂后细菌粘连程度及排列方式不同可分为：

（1）双球菌　分裂后的两个子代菌体不分离、成对排列，称双球菌，如肺炎双球菌、脑膜炎奈瑟菌。

（2）链球菌　细菌的分裂面相互平行，分裂后子代菌体粘连不分开，排列成链状，称为链球菌，如溶血性链球菌。

（3）四联球菌　细菌在两个相互垂直平面上连续分裂两次，分裂后的4个子代菌体排列在一起呈正方形，称四联球菌，如四联微球菌。

（4）八叠球菌　细菌在三个互相垂直的平面上连续分裂三次，产生的八个菌体重叠呈立方体状，称八叠球菌，如藤黄八叠球菌。

（5）葡萄球菌　细菌在几个不规则的平面上分裂，子代菌体粘连堆积在一起呈葡萄串状排列，称葡萄球菌，如金黄色葡萄球菌。

球菌是细菌中的一大类，对人类有致病性的病原性球菌主要引起化脓性炎症，又称为化脓性球菌。

2.杆菌

不同杆菌的大小、长短、弯度及粗细差异较大，大多数杆菌中等大小，长2～5μm，宽0.3～1μm，菌体的形态多数呈直杆状，也有微弯，两端多数呈钝圆形，少数两端平齐（如炭疽杆菌）、或两端尖细（如梭杆菌）、或末端膨大呈棒状（如白喉杆菌）。杆菌一般分散存在，无一定排列形式，偶有成对或链状，个别呈八字状或栅栏状特殊方式排列，如白喉杆菌。

3.螺形菌

螺形菌菌体弯曲，可分为弧菌和螺菌。

（1）弧菌　菌体只有一个弯曲，呈弧状或逗点状，如霍乱弧菌。弧菌属广泛分布于自然界，尤以水中为多，有一百多种。

（2）螺菌　菌体有数个弯曲，如鼠咬热螺菌。

细菌形态可受各种理化因素的影响。一般来说，在适宜的生长条件下培养8～18h的形态较为典型，而幼龄的形体较长，当细菌衰老或在陈旧培养物中、或环境中有不适于生长的物质（如抗生素、抗体、过高的盐分等）时，常出现不规则的形态，如梨形、气球状、丝状等，这种由于环境条件改变而引起细菌形态的变化称为多形性。这种变化是暂时的，如果恢复合适的生存条件，其形态可恢复正常，故观察细菌形态特征时，应选择典型形态进行观察。

（二）细菌的大小

细菌形体微小，通常以微米（1μm=10-6m）作为测量大小的单位，肉眼的最小分辨率为0.1mm，观察细菌要用光学显微镜放大几百倍到上千倍才能看到。

二、细菌的结构

细菌的结构分为基本结构和特殊结构。各种细菌都具有的结构称为基本结构，包括细胞壁、细胞膜、细胞质和核质，基本结构是所有细菌生存所必需的，一旦遭受破坏，易导致菌体死亡；某些细菌在特定环境条件下才形成的结构称为特殊结构，包括鞭毛、芽孢、菌毛和荚膜（图1-2），特殊结构的缺失不影响细菌的生存。

（一）基本结构

1.细胞壁

细胞壁是紧贴细菌细胞膜外的一层坚韧而富有弹性的网状结构，厚约15～80nm，可承受细胞内强大的渗透压而不被破坏。

细菌的细胞壁结构和成分较复杂，用革兰染色法可将细菌分为革兰阳性（G+）菌和革兰阴性（G-）菌两大类，它们的细胞壁结构和成分有较大的差异。

（1）细胞壁的成分与结构　肽聚糖是各种细菌细胞壁都具有的成分，但革兰阳性菌与革兰阴性菌的肽聚糖含量、组成和结构有较大差异。革兰阳性菌细胞壁较厚，约15～80nm，肽聚糖含量丰富，有15～50层，约占细胞壁干重的50%～80%。而革兰阴性菌细胞壁较薄，约10～15nm，肽聚糖只有1～3层，约占细胞壁干重的5%～15%。

肽聚糖是由肽聚糖单体聚合而成的网状大分子。革兰阳性菌的肽聚糖单体由聚糖骨架、四肽侧链及五肽交联桥组成：①聚糖骨架，由N-乙酰葡萄糖胺（G）和N-乙酰胞壁酸（M）两种氨基糖经β-1，4-糖苷键交替连接形成的长链状结构，所有细菌的聚糖骨架均相同。②四肽侧链，由四个氨基酸组成，一端连接在聚糖骨架的N-乙酰胞壁酸分子上。③五肽交联桥，由五个氨基酸组成，连接在相邻聚糖骨架的两条四肽侧链之间。如金黄色葡萄球菌四肽侧链的氨基酸依次为L-丙氨酸、D-谷氨酸、L-赖氨酸、D-丙氨酸，由五个甘氨酸组成五肽交联桥一端与侧链第三位上L-赖氨酸连接，另一端与相邻聚糖骨架的另一四肽侧链第四位D-丙氨酸连接，这种纵横交错的连接方式，形成了结构致密、交联度高、机械强度较大的三维网络结构[图1-3（a）]，革兰阳性菌的肽聚糖可达15～50层，结构厚且密。

革兰阴性菌的肽聚糖单体由聚糖骨架及四肽侧链组成，没有五肽交联桥，其聚糖骨架与革兰阳性菌相同，但四肽侧链的氨基酸种类及交联方式有差异，如大肠埃希菌四肽侧链中第三位的氨基酸为二氨基庚二酸（DAP），其交联方式是以侧链的第四位氨基酸D-丙氨酸与相邻聚糖骨架上另一四肽侧链的第三位氨基酸DAP通过肽键直接相连，且交联度低，仅形成二维平面结构，所以其结构较为疏松[图1-3（b）]。革兰阴性菌的肽聚糖只有1～3层，结构薄而疏。

凡能破坏肽聚糖结构或抑制其合成的物质，都能损伤细胞壁而使细菌变形或杀伤细菌。例如，溶菌酶能切断肽聚糖中N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸之间的β-1，4-糖苷键，破坏聚糖骨架，引起细菌裂解，环丝氨酸、磷霉素可抑制聚糖骨架的形成；万古霉素、杆菌肽抑制四肽侧链的连接。青霉素和头孢菌素抑制四肽侧链与五肽交联桥的交联作用，使细菌不能合成完整的细胞壁，从而导致细菌死亡。通常G-菌对溶菌酶没有G+菌敏感，是由于G-菌外膜层的屏障作用，使溶菌酶不易到达作用的靶部位。人和动物细胞无细胞壁结构，亦无肽聚糖，故这类抗菌药物对人和动物无毒性作用。

除肽聚糖外，革兰阳性菌和革兰阴性菌的细胞壁各有其特殊成分。革兰阳性菌细胞壁的特有成分是磷壁酸，其含量随培养基成分而变化，一般占细胞壁干重的10%。磷壁酸是由核糖醇或甘油残基经磷酸二酯键互相连接而成的长链状多聚物，分壁磷壁酸和膜磷壁酸两种，壁磷壁酸一端与肽聚糖的N-乙酰胞壁酸连接；膜磷壁酸的一端与细胞膜的磷脂分子连接，另一端均游离于细胞壁外[图1-4（a）]。磷壁酸的主要功能是：①抗原性很强，是革兰阳性菌的重要表面抗原；②在调节离子通过肽聚糖中起作用；③与某些酶的活性有关；④某些细菌的磷壁酸，能黏附在人类细胞表面，其作用类似菌毛，可能与致病性有关。此外，磷壁酸还是某些噬菌体的吸附性受体。

革兰阴性菌细胞壁的特有成分是外膜，位于肽聚糖的外侧，由脂蛋白、脂质双层以及脂多糖三部分组成[图1-4（b）]。

① 脂质双层　是革兰阴性菌细胞壁的主要结构，由两层脂质分子组成，中间分布孔蛋白，除了转运营养物质外，还有屏障作用，能阻止多种物质透过，抵抗许多化学药物，溶菌酶对革兰阴性菌的杀菌作用弱就是因为这一原因。

② 脂蛋白　起连接作用，其功能是使外膜与肽聚糖构成一个整体，脂蛋白一端以蛋白质部分连接于肽聚糖的四肽侧链上，另一端以脂质部分连接于脂质双层的磷脂上。

③ 脂多糖（LPS）　位于革兰阴性菌细胞壁最外层，由糖基及脂类组成，其脂酰链嵌入脂质双层，糖基暴露在细菌的表面，具有抗原性，称为O-抗原。脂多糖由类脂A、核心多糖、特异性多糖三部分组成，习惯上将脂多糖称为细菌内毒素。类脂A是一种糖磷脂，分布在脂多糖的最内层，是细菌内毒素生物活性成分，为革兰阴性菌的致病物质，无种属特异性，各种革兰阴性菌内毒素引起的毒性作用大致相同。核心多糖位于脂多糖的中间层，核心多糖具有属的特异性，同一属细菌的核心多糖相同。特异性多糖在脂多糖的最外层，是由数个至数十个低聚糖（3～5个单糖）重复单位所构成的多糖链，高度可变，此链的长度以及糖的种类、排列和空间构型随细菌种类不同而变化，具有种的特异性。

革兰阳性菌和革兰阴性菌的细胞壁成分与结构（图1-4）显著不同，导致这两类细菌在理化性质、染色性、抗原性、毒性及对某些药物的敏感性等方面存在很大差异（表1-1）。

（2）细胞壁的功能

①维持细菌形态。②保护细菌抵抗低渗环境。③与细胞膜共同参与细胞内外物质交换。④与细菌的耐药性、致病性、抗原性以及对噬菌体的敏感性有关。

2.细胞膜

细胞膜是位于细胞壁内侧、紧裹在细胞质外、具有弹性的半渗透性生物膜，约占细胞干重的10%，主要由磷脂、蛋白质和糖组成。在电子显微镜下，呈明显的双层结构：在上下两暗色层间夹着一浅色的中间层，每一个磷脂分子由一个带正电荷且能溶于水的极性头部（磷酸端）和一个不带电荷、不溶于水的非极性尾部（烃端）构成，极性头部朝向膜的内外两个表面，呈亲水性；非极性尾部则埋藏在膜的内层，形成磷脂双分子层，其中分布有各种功能的蛋白质（图1-5），因构成细胞膜的分子具有运动性，细胞膜的这种结构模式称为液态镶嵌模式。糖基分布在细胞膜的非胞质面，与膜蛋白或膜脂分子结合成糖蛋白或糖脂。

（1）细胞膜的功能

①具有选择性渗透作用，与细胞壁共同完成菌体内外的物质交换。②膜上有多种呼吸酶，参与细胞的呼吸过程。③膜上有多种合成酶，参与生物合成过程。

（2）细菌细胞膜的其他结构

① 中介体　用电子显微镜观察，可以看到由细胞膜向胞浆内陷、折叠、弯曲形成的管状、囊状结构，称为中介体（图1-6）。中介体与细胞的分裂、呼吸、胞壁合成和芽孢形成有关，多见于革兰阳性菌。

② 质周间隙　存在于革兰阴性细菌的细胞膜与细胞壁之间的空隙，有丰富的蛋白质和酶类，与营养物质的分解、吸收和运转有关，能破坏某些抗生素的酶（如青霉素酶）也在此间隙内。

3.细胞质

细胞质又称为原生质，为无色透明黏稠的胶状物，其基本成分是水、糖、蛋白质、脂类、核酸及少量无机盐，是细菌的内环境。细胞质内含有丰富的酶系统，是细菌合成和分解代谢的主要场所，细胞质中还有多种重要的颗粒状结构。

（1）质粒　质粒是细菌核质外的遗传物质，游离于细胞质中，为闭合环状双链DNA分子，分子量比核质小，约为1～200kb。质粒携带某些特殊的遗传信息，编码如细菌的耐药性以及产抗生素、色素、性菌毛等一些次要性状。质粒能进行独立复制及转移，是非细菌生存所必需的结构，失去质粒的细菌仍能正常存活。（2）核糖体　又称核蛋白体，是细菌细胞中唯一的细胞器。核糖体无生物膜包裹、呈颗粒状结构，由70%的RNA和30%的蛋白质组成，细胞中约90%的RNA存在于核糖体中，当mRNA与核糖体连成多聚核蛋白体后，就成为合成蛋白质的场所。原核细胞完整的核蛋白体沉降系数为70S，由50S和30S两个亚基组成，是许多抗菌药物选择作用的靶点，如链霉素能与30S亚基结合、红霉素能与50S亚基结合，从而干扰细菌蛋白质的合成而导致细菌死亡。

（3）胞质颗粒　大多数为细菌细胞的营养储藏物，包括多糖、脂类、多聚磷酸盐等。较为常见的是储藏高能磷酸盐的异染颗粒，其嗜碱性较强，用特殊染色法可以看得更清晰。根据异染颗粒的形态及位置，可以鉴别细菌。

4.核质

核质又称拟核、类核，由裸露的闭合环状双链DNA缠绕而成，长度为0.25～3mm，是细菌遗传变异的物质基础，含细菌生存所必需的遗传信息，决定细菌重要的遗传特征，其严重损伤会导致细菌死亡。细菌的核质多集中在菌体中部，无核膜包裹，不形成核仁，一般呈球状、棒状或哑铃状。

（二）特殊结构

1.芽孢

某些细菌在不利于生存的环境条件下，核质和胞质脱水浓缩，在细胞内形成一个厚壁、致密、圆形或椭圆形、折光性强的休眠结构，称为芽孢（图1-7），其主要由革兰阳性菌产生。芽孢多于代谢末期形成，与营养物质的缺乏、代谢产物的积累等生存不利因素有关，但芽孢能否形成是由细菌的芽孢基因决定的。在合适的营养和温度条件下，一个芽孢萌发成一个新的菌体，因此芽孢不是细菌的繁殖体，只是处于代谢相对静止的休眠体。

芽孢的主要功能是抵抗不良环境。芽孢在自然界分布广，抵抗力强，是生物界抗逆性最强的生命体之一，对热力、干燥、辐射、化学药物等理化因素均有强大的抵抗力。有的芽孢在自然界可存活数十年之久，有的可耐100℃沸水煮沸数小时，用一般的方法不易将其杀死，杀灭芽孢最可靠的方法是高压蒸汽灭菌法。当进行培养基、无菌药品、医疗器械、敷料、手术用具等的灭菌处理时，应以杀灭芽孢作为判断灭菌效果的指标。

芽孢对理化因素抵抗力强可能与以下因素有关：①芽孢的含水量少，因此蛋白质受热不易变性。②芽孢壁厚且结构致密，利于抵抗不良因素的侵入和危害。③芽孢体内含有大量耐热性强的2，6-吡啶二羧酸钙盐，能抵抗高温环境。

芽孢的形状、大小以及在菌体中的位置因菌种而异，例如炭疽杆菌的芽孢为卵圆形、比菌体小，位于菌体中央；破伤风杆菌芽孢为正圆形、比菌体大，位于顶端，如鼓槌状，这些形态特点有助于细菌的鉴别（图1-8）。

2.荚膜

荚膜是有些细菌在一定条件下向细胞壁外分泌的一层黏液性物质，厚度在0.2μm以上称为荚膜，染色处理后在普通显微镜下可以看见，如肺炎球菌荚膜（图1-9）。厚度在0.2μm以下的称为微荚膜。荚膜的化学成分因菌种而异，一般为多糖或多肽，如肺炎球菌、脑膜炎奈瑟球菌等的荚膜由多糖组成，少数细菌如炭疽杆菌荚膜为含D-谷氨酸的多肽。荚膜不易着色，要用墨汁负染色法或特殊荚膜染色法才能看清。

一般在机体内或营养丰富的培养基中细菌才能形成荚膜。有荚膜的细菌在固体培养基上形成光滑型（S型）或黏液型（M）菌落，失去荚膜后菌落变为粗糙型（R）。

荚膜的功能有：①抗吞噬和抗杀菌物质作用，保护细菌免遭吞噬细胞的吞噬和消化，抵抗补体、抗体和抗菌药物的杀伤作用，与细菌的毒力有关。②抗干燥作用，荚膜能贮留水分使细菌具有抗干燥能力。③储存养料，在营养匮乏的环境，荚膜可作为菌体的营养而被分解利用。④可使菌体附着于机体组织的表面，如某些链球菌的荚膜物质黏附于人的牙齿而引起龋齿。

3.鞭毛

鞭毛是某些细菌伸出菌体外的细长而弯曲的蛋白质丝状物，其数目为一至数十根。鞭毛的长度常超过菌体若干倍，但直径很小，通常为10～30nm，须用电镜观察，或用特殊的鞭毛染色法，可以在普通光学显微镜下看到（图1-10），或者不用显微镜，通过细菌在半固体培养基中的培养现象也可判断细菌是否具有鞭毛。

按鞭毛的数目、位置和排列不同，可分为：①偏端单毛菌。一个菌体只有一根鞭毛，位于菌体的一端，如霍乱弧菌。②双毛菌。两端各有一根鞭毛，如空肠弯曲菌。③丛毛菌。在菌体的一端或两端有一丛或两丛鞭毛，如铜绿假单胞菌、红色螺菌。④周毛菌。菌体周身分布鞭毛，如大肠埃希菌、伤寒沙门菌、枯草芽孢杆菌等（图1-11）。

鞭毛的功能有：①细菌的运动器官，具有运动功能。鞭毛往往具有化学趋向性，常朝向有高浓度营养物质的方向移动，而避开对其有害的环境。没有鞭毛的细菌只能因水分子的撞击而产生原地的颤动。②可用于鉴别细菌。鞭毛蛋白具有很强的抗原性，称为H抗原，对某些细菌的鉴定、分型及分类具有重要意义。 ③与致病性有关。如霍乱弧菌、空肠弯曲菌等的鞭毛运动活泼，可帮助细菌穿过小肠黏膜表面的黏液层，使细菌易于黏附组织而导致疾病发生。

4.菌毛

菌毛是遍布细菌表面、比鞭毛更为纤细、短而直的蛋白质丝状物，又叫做纤毛，与细菌的运动无关，在光学显微镜下看不见，须用电镜才能观察到（图1-12）。菌毛主要分布于许多G-菌及少数G+菌。

根据形态和功能的不同，菌毛可分为普通菌毛和性菌毛两种。

（1）普通菌毛　普通菌毛短、细、直，遍布于菌体表面，能与宿主黏膜表面的受体相互作用，具有黏附细胞（如红细胞、上皮细胞等）和定居于各种细胞表面的能力，与细菌的致病性密切相关，无普通菌毛的细菌则易被黏膜细胞的纤毛运动、肠蠕动或尿液冲洗而被排除，不易引起疾病。

（2）性菌毛　性菌毛比普通菌毛粗且长，是中空的管状结构，约1～4根。性菌毛由F质粒携带的基因编码，又称F菌毛，带有性菌毛的细菌称为F+菌株或雄性菌株，无性菌毛的细菌称为F-菌株或雌性菌株。性菌毛通过其中空的管状结构，可以在细菌之间传递某些遗传物质，如细菌的毒性及耐药性基因即可借此传递，这是某些肠道杆菌容易产生耐药性的原因之一。

三、细菌的繁殖方式与生长规律

（一）细菌的繁殖方式

细菌以无性二分裂方式繁殖。细菌吸收营养物质生长到一定阶段，核质DNA复制，各种细胞成分增加，胞体增大，细胞开始分裂。分裂的基本过程是：质膜从中间凹陷成中介质，向两端移动，复制好的DNA先拉长呈哑铃形，直至分开，细胞中间逐渐形成横隔，一个母细胞分裂成两个大小相等的子细胞（图1-13）。分裂形成的子细胞一般很快分离，但有的粘连不分开，则形成多种排列方式，如双球菌、链球菌、葡萄球菌等。

（二）细菌的繁殖速度

细菌分裂倍增的必需时间称为代时，细菌代时的长短取决于细菌的种类，同时又受环境条件的影响。细菌繁殖速度极快，代时一般为20～30min，个别菌较慢，如结核分枝杆菌繁殖一代需15～18h。若以大肠埃希菌的代时为20min计算，在最佳条件下8h后，1个细胞可繁殖到1600多万；10h后可超过10亿；24h后，细菌繁殖的数量可庞大到难以计算的程度。但实际上，由于细菌繁殖中营养物质的消耗、毒性产物的积聚及环境pH的改变，细菌绝不可能始终保持原速度无限增殖，经过一定时间后，细菌活跃增殖的速度逐渐减慢，死亡细菌增加、活菌数减少。

（三）细菌的生长曲线

将一定数量的细菌接种于适当的培养基，定时取样计数，以培养时间为横坐标、细菌数的对数为纵坐标，可画出一条曲线，称为细菌的生长曲线（图1-14），它可用来研究细菌生长过程的规律及指导实践工作。

细菌群体的生长繁殖可分为四个时期：

1.迟缓期

此为细菌接种至培养基后，适应环境、繁殖前的准备时期，一般为1～4h。此期的特点是：细菌不分裂，菌数不增加，细胞体积增大，代谢活跃，为细菌的分裂储备了充足的酶、能量及中间代谢产物。

2.对数期

对数期又称指数期，约培养8～18h。此期的特点是：细菌生长繁殖迅速，菌数以几何级数增长。此期细菌形态、染色性、生物活性都很典型，对外界环境因素的作用敏感，是研究细菌的形态、染色性以及做药敏试验的最佳时期，发酵工业应以对数期培养物作为发酵种子。

3.稳定期

由于培养基中营养物质消耗、毒性产物（有机酸、H2O2等）积累、pH下降等不利因素的影响，此期细菌繁殖速度渐趋下降，细菌繁殖数和死亡数趋于平衡，细菌的形态和生理特性逐渐发生改变，细菌的芽孢多在此期形成，并产生次级代谢产物，如外毒素、抗生素、有机酸等。

4.衰退期

由于各种生存条件越来越不利，此期的细菌繁殖越来越慢，死亡数超过繁殖数，菌体细胞变长、肿胀或畸形衰变，甚至菌体自溶，生理代谢活动趋于停滞。

掌握细菌的生长规律，对于研究细菌生理和生产实践有着重要的指导意义，如在生产中可选择适当的菌种、菌龄、培养基以缩短迟缓期；在需做最后灭菌处理的无菌制剂制备中就要把灭菌工序安排在迟缓期以减少热原的污染，培养基制备好后要及时灭菌；在实验室工作中，应尽量采用处于对数期的细菌作为实验材料；在发酵工业上，用处在对数期的菌种缩短迟缓期，为了得到更多的代谢产物，可适当调控和延长稳定期；芽孢在衰退期成熟，有利于菌种的保藏。

四、细菌的致病性

细菌在机体内寄居、增殖并引起疾病的性能称为细菌的致病性或病原性，凡具有致病性的细菌称为病原菌或致病菌。

细菌的致病性与其毒力、侵入机体的数量、侵入机体的途径及机体的免疫力密切相关。

（一）毒力

毒力是指细菌致病性的强弱程度。不同细菌的毒力各异，并可因宿主种类及环境条件不同而发生变化，同一种细菌也有强毒、弱毒与无毒菌株之分。细菌的毒力常用半数致死量（LD50）或半数感染量（ID50）表示，其含义是在一定时间内，通过适宜的途径，使一定体重的某种实验动物半数死亡或半数被感染所需的最少的细菌数或细菌毒素量。

构成细菌毒力的主要因素是侵袭力和毒素。

1.侵袭力

侵袭力是指细菌突破机体的防御机能，在体内定居、繁殖及扩散蔓延的能力。构成侵袭力的主要因素是细菌的表面结构物质、侵袭性酶及细菌抵抗免疫作用的能力。

（1）细菌表面结构物质　与致病性有关的表面结构包括菌毛、荚膜、鞭毛、磷壁酸和其他表面成分。这些结构能帮助细菌黏附在宿主细胞表面，避免纤毛运动、肠蠕动及分泌液的清除，利于细菌在宿主内局部定居、繁殖并引起疾病（图1-15）。

（2）侵袭性酶　细菌由侵入部位向周围和深层组织扩散蔓延，必须具备破坏机体组织屏障的能力，细菌的这种能力是通过侵袭性酶（胞外酶）来实现的，细菌的侵袭性酶本身无毒性，但在细菌感染过程中有一定作用，常见的侵袭性酶有以下几种。

① 血浆凝固酶　大多数致病性金黄色葡萄球菌能产生血浆凝固酶，它可促进血浆中可溶性的纤维蛋白原转变为不溶性的纤维蛋白，使血浆凝固，沉积于菌体表面或病灶周围，保护病原菌不被吞噬或免受抗体的中和。

② 链激酶　或称链球菌溶纤维蛋白酶。大多数引起人类感染的链球菌能产生链激酶，其作用是激活机体内的溶纤维蛋白酶原成为溶纤维蛋白酶，使具有局部屏障作用的纤维蛋白凝块溶解，从而促进细菌和毒素扩散。

③ 透明质酸酶　是一种可溶解机体结缔组织中的透明质酸，使结缔组织疏松、通透性增加的酶，又称为扩散因子，如A型溶血性链球菌、产气荚膜杆菌能分泌透明质酸酶，破坏组织结构，使病原菌及其毒素在深层组织中扩散，易造成全身性感染。

此外，有些病原菌还产生链道酶、胶原酶、卵磷脂酶、SIgA酶，破坏机体的屏障结构，帮助细菌扩散蔓延。

（3）抗吞噬、抗杀菌及破坏白细胞作用　细菌的荚膜具有抵抗吞噬及抗体液中杀菌物质的作用，有助于细菌在宿主内繁殖扩散。如肺炎球菌、炭疽杆菌、鼠疫杆菌及流行性感冒杆菌的荚膜是很重要的毒力因素，如将无荚膜细菌注射到易感的动物体内，细菌易被吞噬而消除，有荚膜则可引起病变，甚至死亡。有些细菌含有其他表面成分或类似荚膜物质。如链球菌的微荚膜（透明质酸荚膜）及M蛋白，金黄色葡萄球菌的A蛋白，具有与荚膜相似的抗吞噬及抗体液中杀菌物质的作用。

致病性金黄色葡萄球菌还可产生杀白细胞毒素，杀死吞噬细胞；链球菌可产生溶血素，杀伤白细胞和红细胞。

2.毒素

毒素是指细菌在生长繁殖过程中产生的对宿主细胞结构和功能有损伤作用的毒性物质，按其来源、性质和作用等的不同，可分为外毒素和内毒素两大类（表1-2）。

（1）外毒素　主要由革兰阳性菌合成并分泌到细胞外的毒性蛋白质，少数革兰阴性菌也能产生，个别外毒素在菌体裂解后才释放。外毒素具有以下特点：①成分是蛋白质，性质不稳定，易被蛋白酶破坏，不耐酸、不耐热，60～80℃ 30min能迅速破坏。如白喉杆菌产生的白喉毒素58～60℃ 1～2h、破伤风痉挛毒素60℃ 20min即可被破坏。②毒性强，小剂量即能使易感机体产生严重危害。如肉毒梭菌产生的肉毒毒素毒性最强，1mg纯品可杀死2000万只小鼠，0.1μg可使成人致死，毒性比KCN还强1万倍。③有很强的选择性毒性作用。外毒素选择性地作用于某些组织和器官，引起特殊病变。如破伤风痉挛毒素、肉毒毒素及白喉毒素都对神经系统有毒性作用，但作用部位、作用机制不同，临床症状亦不相同。肉毒毒素能阻断胆碱能运动神经末梢释放兴奋性神经递质乙酰胆碱，使肌肉松弛性麻痹，出现眼及咽肌等的麻痹。而破伤风毒素则阻断运动性神经抑制性冲动传递，使骨骼肌强直性痉挛。白喉毒素抑制外周神经、心肌等组织细胞的蛋白质合成，使外周神经麻痹，并引发心肌炎、肾上腺出血。④免疫原性强，少量的外毒素即可刺激机体产生抗体，即抗毒素，抗毒素能中和毒素起保护作用，临床上抗毒素常用于微生物感染的紧急防治。⑤外毒素经甲醛处理可制成类毒素，用0.3%～0.4%的甲醛溶液处理外毒素，可获得去除了毒性而保留免疫原性的类毒素，类毒素可制成疫苗，用于人工自动免疫，如白喉破伤风联合疫苗的成分就是类毒素。

外毒素种类多，根据致病机制不同分为三大类：①神经毒素，作用于神经组织，抑制神经递质的释放，阻断神经冲动的传导。如肉毒毒素、破伤风痉挛毒素。②细胞毒素，干扰靶细胞蛋白质合成，如白喉毒素；破坏或溶解靶细胞，如金黄色葡萄球菌产生的溶血毒素可使白细胞溶解，A型溶血性链球菌产生的致热外毒素可以破坏毛细血管内皮细胞，引起猩红热皮疹。③肠毒素，作用于肠黏膜细胞或呕吐中枢，引起呕吐、腹泻。如霍乱肠毒素、金黄色葡萄球菌肠毒素。

（2）内毒素　内毒素是革兰阴性菌细胞壁成分，细菌在生活状态时不释放出来，只有当菌体死亡自溶或用人工方法使细菌裂解后才释放。内毒素的特点是：①成分是脂多糖，性质稳定，耐热，不易破坏，121℃高压灭菌不能破坏，180℃干热2～4h或250℃干热30min才能灭活。用强碱、强酸或强氧化剂煮沸处理30min也能灭活。②毒性较弱。③免疫原性弱，不能制成类毒素。不能刺激机体产生抗毒素，甲醛处理也不能制成类毒素。④毒性作用选择性不强，内毒素对组织器官的选择性弱，各种细菌产生的内毒素引起的病理作用和临床症状基本相同。主要引起机体发热、白细胞数量变化、内毒素休克、弥漫性血管内凝血（DIC）等临床症状。无菌制剂、无菌医疗器械及注射用水需要控制内毒素，《中华人民共和国药典》（简称《中国药典》）规定用鲎试剂凝胶法检查内毒素。

（二）细菌侵入的数量

由于正常机体对外来微生物侵入有一定天然免疫力，因此，病原菌引起感染，除要有一定的毒力外，还必须有足够的数量。细菌致病的数量与其毒力呈反比，毒力愈强，致病所需菌量愈少。有些病原菌毒力极强，极少量的侵入即可引起机体发病，如鼠疫杆菌，有数个细菌侵入易感机体即可发生感染。而毒力弱的病原菌，少量侵入，易被机体防御机能所清除，需大量侵入才能致病，如毒性较弱的伤寒沙门菌需要摄入108～109个才引发伤寒。

（三）细菌的侵入途径

病原菌的侵入部位也与感染发生有密切关系，多数病原菌只有经过特定的途径侵入，并在特定部位定居繁殖，才能造成感染，如痢疾杆菌必须经口侵入，定居于结肠内，才能引起疾病；而破伤风杆菌，只有经伤口侵入，厌氧条件下在局部组织生长繁殖，产生外毒素，才引发疾病。

细菌的侵入途径主要有：①消化道，如伤寒沙门菌、霍乱弧菌、幽门螺杆菌等。②呼吸道，如脑膜炎奈瑟菌、百日咳杆菌、肺炎双球菌等。③皮肤伤口，如破伤风杆菌、产气荚膜杆菌、铜绿假单胞菌等。④皮肤接触，如布氏杆菌、淋球菌等。⑤节肢动物叮咬，如鼠疫杆菌。⑥多种途径，如结核分枝杆菌、金黄色葡萄球菌、炭疽杆菌等。

（四）机体的免疫力

正常机体具有完善的免疫防御机能，包括特异性免疫和非特异性免疫。机体正常的生理屏障，如皮肤、黏膜、正常菌群构成免疫第一道防线，可阻止病原菌的入侵；体内的非特异性免疫细胞和体液中的杀菌物质，如巨噬细胞、嗜中性粒细胞、NK细胞、溶菌酶、补体、防御素构成了免疫第二道防线，可吞噬和杀伤进入机体的病原菌；T淋巴细胞介导的细胞免疫和B淋巴细胞介导的体液免疫构成机体免疫的第三道防线，通过释放杀菌物质、淋巴因子及产生抗体，直接或间接杀伤病原菌、中和毒素，免除疫患。机体的各种防御机能相辅相成、密切配合，清除病原微生物，共同完成各种复杂的免疫活动。

（五）感染的来源与类型

病原菌在一定条件下侵入机体，与机体相互作用，引起机体不同程度的病理改变的过程称为感染。

1.感染的来源

（1）外源性感染　是指由来自宿主体外的病原菌所引起的感染。传染源主要包括传染病患者、恢复期病人、健康带菌者，以及病畜、带菌动物、媒介昆虫等。

（2）内源性感染　正常菌群寄居于人体体表及与外界相通的腔道内，一般情况下不引起疾病，但当机体免疫力下降，正常菌群失调，或寄居部位发生变化时，正常菌群转变为致病菌，造成的感染称之为内源性感染。

2.感染的类型

（1）隐性感染　当机体免疫力较强，或入侵的病原菌数量不多，毒力较弱时，感染后对人体损害较轻，不出现或出现不明显的临床症状，称隐性感染。通过隐性感染，机体仍可获得特异性免疫力，在防止同种病原菌感染上有重要意义，如流行性脑脊髓膜炎等大多由隐性感染而获得免疫力。在每次传染病流行中，常有较多的人发生隐性感染。

（2）显性感染　当机体免疫力较弱，或入侵的病原菌毒力较强，数量较多时，则病原微生物可在机体内生长繁殖，产生毒性物质，经过一定时间相互作用（潜伏期），如果病原微生物暂时取得了优势地位，而机体又不能维护其内部环境的相对稳定性时，机体组织细胞就会受到一定程度的损害，表现出明显的临床症状，称为显性感染，即一般说的传染病。

显性感染有以下多种类型：

① 按病情缓急分为急性感染和慢性感染。急性感染发病急，病程短，一般持续数日至数周，病愈后病原体从宿主体内消失，如痢疾。慢性感染发病缓，病程长，可持续数月至数年，如结核病。

② 按感染的部位分为局部感染和全身感染。

a.局部感染　是指病原菌侵入机体后，在局部定居，生长繁殖，产生毒性产物，引起局部病变，如金黄色葡萄球菌感染引起的疖、痈。机体免疫作用限制了病原菌生长繁殖，阻止了它们的蔓延扩散，如果免疫作用弱，也可引起全身感染。

b.全身感染　机体与病原菌相互作用中，由于机体的免疫功能薄弱，不能将病原菌限于局部，以致病原菌及其毒素向周围扩散，经淋巴通道或直接侵入血流，引起全身感染。在全身感染过程中可能出现下列情况：

ⓐ 毒血症：病原菌只在入侵部位局部生长繁殖、不侵入血液，但其产生的外毒素可进入血流到达易感的组织和细胞，引起特殊的毒性症状，如白喉、破伤风等。

ⓑ 菌血症：病原菌自局部病灶侵入血流，未大量繁殖，只是一过性或间断性通过血流到达适宜部位后再大量繁殖而致病，如伤寒早期的菌血症，伤寒沙门菌自消化道入侵，在小肠壁的淋巴组织内繁殖，然后进入血流，引发早期菌血症，表现为发热、头痛、乏力、全身酸痛等早期症状，菌体经血流进入肝、胆、脾、骨髓、肾等组织后大量繁殖，产生的大量菌体再次进入血流引起第二次菌血症，同时释放大量内毒素，发展成内毒素血症，加剧全身症状，开始发热，并出现肝、脾大，甚至肠壁坏死等严重症状。

ⓒ 内毒素血症：革兰阴性菌感染时，因细菌在血流或病灶中大量死亡溶解释放出大量内毒素进入血液引发全身症状，如伤寒晚期的内毒素血症。

ⓓ 败血症：病原菌侵入血液，并在血液中大量繁殖，释放毒素，造成机体损害，引起全身严重中毒症状，如不规则高热，皮肤、黏膜现出血点，肝、脾大等临床症状。鼠疫杆菌、炭疽杆菌等可引起败血症。

ⓔ 脓毒血症：化脓性细菌引起败血症时，由于细菌随血流扩散，在全身多个器官（如肝、肺、肾等）引起多发性化脓病灶。如金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌、A型溶血性链球菌严重感染时引起的脓毒血症。

（3）带菌状态　在隐性感染或显性感染后，患者未出现症状或治疗后症状消失，但病原菌并未清除，仍在体内继续存在，形成带菌状态。处于带菌状态的人称带菌者，带菌者携带并不断排出病原菌，但没有临床症状，不易引起人们的注意，常成为传染病流行的重要传染源。健康人（包括隐性感染者）体内带有病原菌，叫健康带菌者，例如在流行性脑脊膜炎或白喉的流行期间，不少健康人的鼻咽腔内可带有脑膜炎球菌或白喉杆菌。医护工作者常与病人接触，很容易成为带菌者，在病人之间互相传播，造成交叉感染，因此，及时查出带菌者，加以隔离治疗，能有效防止传染病的流行。

细菌性感染可用青霉素、链霉素、红霉素、磺胺等常用抗菌药物治疗。