平成24年基礎微生物学 第１回 平成２４年４月１１日 担当；前田伸子

細菌の位置づけと種類 ＊微生物の定義と分類 ＊微生物の違い ＊微生物の狩人たち ＊微生物の大きさ

肉眼でみることのできないほど小さな生き物 微生物の定義 肉眼でみることのできないほど小さな生き物 ●ウイルス ●リケッチア／クラミジア ●マイコプラズマ ●細　菌 ●真　菌 ●原　虫

微生物の狩人たち P８ ● Leeuwenhoek 1632~1723 初めて細菌を観察した ● Pasteur 1822~1895 　微生物の自然発生説を否定した　 ● Koch 1843~1910 　病原菌特定のためのコッホの条件 　　　　　　　　　　　　　　 純培養法の確立 　　　　　　　 ● Lister 1827~1912　　消毒の概念　　　　　　　　 ● Jenner 1749~1823 　免疫現象をヒトで証明　　　　　 ● Fleming 1881~1955　　抗生物質の発見 ● Miller 1853~1907　　う蝕の病因の確立　　　　　　 P８

PasteurとKoch ●Pasteur；細菌は有用である プロバイオティクス ●Koch；病原菌と感染症との関連

特定の感染症の原因微生物を特定するために満たさねばならない条件 Kochの条件 特定の感染症の原因微生物を特定するために満たさねばならない条件 病巣部に外来性の特色ある微生物が証明されること 2　その菌は分離して純培養されること 3　純培養された菌を健康な動物個体に入れたとき新たに 　　元と同じ病気を起こすこと 4　感染させた動物から再び同じ菌が分離されること　

歯垢内に存在する細菌を特定するための手技 歯　垢 培地；必要な栄養分と 水分を含む 培　地 分離培養 純培養 コロニー；細菌の集団

コロニー（細菌の集団）の例

微生物の大きさ ●1mm=1000μm=103μm ●1μm=103nm ●1nm=10A ○

細菌の大きさ 1 μmは1 mmの千分の1 →1 kmに対する1 mの比と同じ つまり、1 μmの細菌にとっての

微生物の世界 p13 原核生物 真正細菌 微生物 古細菌 真 菌 原 虫 真核生物 DNAウイルス RNAウイルス 非細胞性 ウイルス グラム陰性菌 グラム陽性菌 スピロヘータ リケッチア クラミジア マイコプラズマ シアノバクテリア 微生物 古細菌 真　菌 原　虫 真核生物 DNAウイルス RNAウイルス 非細胞性 ウイルス

細菌の分類と同定 同定 ；Identification 病原体をつきとめることが細菌 （微生物）学の出発点だった。 　　病原体をつきとめることが細菌 　　（微生物）学の出発点だった。 ●病気の患部（病巣部）から原因らしき微生物を分離 ●形態や配列などの見かけの特徴を確認し、性状を調べ、 どの微生物種に属するかを決定 同定 ；Identification

種の概念と記載法 genus（属）species （種） Streptococcus mutans ２度目からはS. mutans

細菌の分類法 細菌の分類法；古典的 ● 表現形質による分類法 コロニー形態、グラム染色性、代謝様式 ●細菌細胞の構成成分による分類 ペプチドグリカンの組成など 細菌の分類法；最新の方法 ● 遺伝子レベルでの分類 PCR法、DNAの塩基組成比、DNA-DNAハイブリダイゼーション DNA,RNAの塩基配列の決定

塗抹→乾燥→固定 ↓ クリスタル紫 ↓ ルゴール液 エタノール サフラニン液 グラム染色 塗抹→乾燥→固定 ↓ クリスタル紫 ↓ ルゴール液 エタノール サフラニン液 グラム陽性菌 グラム陰性菌

球菌の配列；ブドウ球菌

球菌の配列；レンサ球菌

球菌の電子顕微鏡写真

桿菌の配列；乳酸桿菌

桿菌の配列；ビフィズス菌

桿菌の電子顕微鏡写真

細菌の構造 ＊細胞壁 ＊ペプチドグリカン ＊LPS ＊莢 膜 ＊線毛と鞭毛 ＊芽 胞

微生物で細胞壁を持つのは 細菌と真菌のみである。 細胞壁;cell wall 微生物で細胞壁を持つのは 細菌と真菌のみである。 ●グラム陽性菌と陰性菌は細胞壁の構造に差がある；グラム染色での染め分け ●共通点はペプチドグリカンを持つこと；ペプチドグリカンが基本構造

グラム陽性菌と陰性菌の細胞壁の化学的組成の比較 主要構成成分　　　グラム陽性菌　　グラム陰性菌 ペプチドグリカン　　　厚い　　　　　　薄い タイコ酸　　　　　　　ある　　　　　　ない リポ多糖体　　　　　　ない　　　　　　ある リポタンパク　　　　まれにある　　　　ある リン脂質　　　　　　　ない　　　　　　ある　

細胞壁 P３１

ペプチドグリカン

リポ多糖体（LPS） P３１

リポ多糖体/LPSの 内毒素活性 1 発熱因子 2 シュワルツマン反応 3 血管の傷害・血圧低下 4 免疫担当細胞であるB細胞の活性化 5 炎症／免疫担当細胞であるマクロファージの活性化 6 補体の活性化＝炎症の惹起 7 抗腫瘍作用 8 骨吸収作用；歯周病との関連

莢膜; capsule P３０ 菌体を取り巻く粘液性物質； 多くは多糖体、まれにペプチド性 ●親水性；食細胞の貪食作用に抵抗 例）肺炎球菌 *薄いものを粘液層と呼ぶこともある ●親水性；食細胞の貪食作用に抵抗　例）肺炎球菌 ●疎水性；付着因子として働く　例）ブドウ球菌

食細胞の貪食作用 細菌の取り込み 貪食空胞 核 殺　菌 *ライソゾーム *活性化酸素 排　出

食細胞の貪食作用に 対する抵抗 細菌の取り込み 核 殺菌作用に抵抗 内部で増殖 無傷で外へ出て増殖

鞭　毛

線毛；fimbriae, pilli P３２ ●付着に関係する線毛 生体に付着することから病原性と関連している。 ●DNA伝達に関係する線毛 細菌は原則として２分裂による無性生殖で増殖するが、ある種の細菌では線毛を介した接合と呼ばれる有性生殖をする。

病原性 ●微生物が病気（感染症）を起こす性 質 ●通常、複数の病原因子により宿主に 感染症を起こす ●付着→侵入→食細胞に抵抗→組織破 壊に関わる酵素／毒素産生性

芽 胞 ある種の細菌は芽胞と呼ばれる構造物を作る； クロストリジウム属；破傷風菌、ガス壊疽菌 バシラス属；枯草菌、納豆菌 P３４ 芽　胞 P３４ ある種の細菌は芽胞と呼ばれる構造物を作る； クロストリジウム属；破傷風菌、ガス壊疽菌 バシラス属；枯草菌、納豆菌 細菌にとって都合の悪い状態； ●栄養がない ●水分がない ●消毒薬や抗菌薬がある

染色されにくく、グラム染色では白く抜けて見える 芽胞の特徴 ●耐熱性で100℃の加熱でも死滅しない ●消毒薬／抗菌薬に強い ●乾燥に強い 染色されにくく、グラム染色では白く抜けて見える

芽胞形成菌の生活環 軸状染色体出現 栄養細胞 芽　胞 前芽胞形成 発　芽 母細胞融解 芽胞殻形成 コルテックス形成

細菌の生理 ＊細菌の代謝 ＊呼吸と発酵の違い ＊細菌の増殖に必要な条件 ＊細菌の増殖曲線

細菌の生理と生化学 P３５ 細菌だけでなく、全ての生物の生命現象は利用可能 な運動エネルギー（ATP）を蓄積し、これを利用する ことの繰り返しで行われる。 ●独立栄養菌；無機物質（H+, H2S, Fe2+, NH3+）を利用し てATPをつくる。 ●従属栄養菌；有機物質（糖、脂肪酸、アミノ酸）を 利用してATPをつくる。 ヒトや動物に関わる常在菌、病原菌

細菌が必要とする栄養素 ●炭素化合物；糖、糖の中間代謝産物（乳酸、ピルビ ン酸、マロン酸など ●窒素化合物；アミノ酸など ●無機塩類；Ca2+, Mg2+, Na+, Fe2+ ●ビタミン；ビタミンB1,ビタミンB2,ビタミンB6,ビタミ ンK(メナジオン）、ビオチン、ヘミン、葉酸、ニコチ ン酸アミド、ニコチン酸アミドヌクオレチド（NAD）

細菌の発育条件 P３６ 1）酸素 ●好気性 ●通性嫌気性 ●嫌気性 この他、微好気性、酸素耐性、CO2要求性

細菌の発育条件 2）pHと塩濃度 P３７ ●pH；一般的に至適pHは中性から弱アルカリ性 （ pH7.4付近） ただし、乳酸桿菌；酸性 　　　　コレラ菌；ややアルカリ性 ●塩濃度；通常は塩濃度は浸透圧を等張にするために加える。 例外的に腸炎ビブリオなど海水と同程度の塩濃度を好むもの　 あるいはブドウ球菌や腸球菌のように塩濃度に耐性があるも のも存在する。

細菌の発育条件 3）温度 至適温度は37℃付近 ただし、高温や低温で発育可能な細菌も存在する。 ４）酸化還元電位 pH７の酸化還元電位を標準にして値が小さいほど酸素が 少ない状態。したがって、嫌気性菌は酸化還元電位が 低い状態を要求し、-200mV以下で増殖可能となる。

細菌の増殖 P３８ 　必要な栄養源と発育に適した条件が整う と細菌は発育／増殖する。 　培地；人工的に増殖させるため、目的と する細菌に必要な栄養源を全て含む。実 際の培養には、やはり目的とする細菌の 求める条件を見たさねばならない。

細菌の発育（増殖）曲線 P３９ 濁度 菌数 ；対数 定常期 死滅期 生菌数 対数増殖期 誘導期 時間 *定常期の菌数；およそ109／ml

世代時間 １個の細菌が２個になるのに要する時間 ●発育の早い菌（大腸菌）；15〜20分 ●発育の遅い菌（結核菌）； 24時間

細菌の代謝 P４１ 　生物が生きるために行う化学反応 ●生体成分の生合成の過程（同化＝合成） ●エネルギーを調達する過程（異化＝分解）

エネルギーの産生 酸化・還元反応によって作られ、作ら れたエネルギーはアデノシン３リン酸 （ATP）として蓄えられる。 糖からのエネルギー産生の経路を例に とると、 まず解糖系（エムデン・マイヤーホーフ 回路）でピルビン酸までつくられる。 この後・・・・

解糖系のあとひきつづき　 ●発酵；酸素のない嫌気的環境で酸化 する方法＝放出された電子と水素に よって有機物が還元される ●呼吸；有機物の酸化によって放出さ れた電子と水素は無機分子（多くは 酸素）に渡される P35

発　酵 P４３ 細菌によってバラエティに富んだ発酵 経路がある ●アルコール発酵 ●乳酸発酵 ●酢酸発酵 ●コハク酸発酵 など

呼　吸 P４５ 呼吸には ●前半；TCA（クレブス、クエン酸）回路 ●後半；電子伝達系 最終代謝産物は炭酸ガス（CO2）と水

発酵より呼吸の方が効率が良い エネルギー産生効率は発酵より呼吸の 方が良い。 ブドウ糖１分子から作られるATP分子 呼吸；36分子 発酵；2分子 *通性嫌気性菌の中には状況に応じて 呼吸と発酵を使い分けることができ るものがいる。

プレ／ポストテスト；4/11/12 正しいのはa、誤っているのはbにマークしてください。 1　微生物で細胞壁を持つのは細菌と真菌のみである。　 2　細菌は細胞性の単細胞生物である。 3　ウイルスはRNAかDNAのいずれか片一方しか持たない。 4　真菌は原核生物である。 5　グラム陽性菌と陰性菌の細胞壁の構造は同じである。 ６ グラム陽性菌はペプチドグリカンを持たない。 ７ グラム陰性菌はリポ多糖体を持つ。 ８ リポ多糖体はリピドA、コアオリゴ糖、O抗原多糖から成る。 ９ リポ多糖体は補体を活性化する働きがある。 10 リポ多糖体は骨吸収する働きがある。 11 莢膜は病原性に関連する構造である。 12 鞭毛は細菌の付着器官である。 13 線毛には有性生殖に関連するものもある。 14 芽胞は細菌にとって都合の良い状況で形成される。 15 芽胞は100℃の加熱で死滅する。 純培養とは未知の材料から細菌を分離することである。 通性嫌気性菌は酸素があると発育できない。 細菌の増殖曲線は誘導期→対数期→定常期→死滅期の順である。 　世代時間とは1個の細菌が2個になるのに要する時間である。 17 発育の早い細菌が1個から2個になるのにおよそ24時間かかる。 18 呼吸の最終代謝産物はアルコールである。 19 発酵より呼吸の方がエネルギ−産生効率が良い、