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细菌的特殊构造

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细菌2

细菌2
（二）细菌的特殊结构
1.鞭毛：某些细菌表面长出的一种呈波状弯曲的纤细丝状物。
鞭毛具有运动功能，通过鞭毛丝的旋转而动，它们是细菌的“运 动器官”，多在螺旋菌和杆菌中存在，球菌中只有芽孢八叠球菌 属长鞭毛，它着生在细胞膜的基粒上，穿过细胞壁伸向胞外。
鞭毛的长度：
一般为15—20 µ m，最长可达70 µ 。 m
培养方法：穿刺法，观察菌种的呼吸类型、运动状况、 酶学特性等。
3.液体培养基
观察菌膜、沉淀、色素、产气情况等。
五、细菌的染色
染色目的：增加与背景的反差。 染色原理：细菌等电点为PH2-5，一般情况下带负电荷，易与带 正电荷的碱性染液结合。 染色方法：简单染色：只用一种染液，主要用于形态观察。 复合染色:用两种以上染液，主要用于菌种鉴别。
粘膜肺炎球菌在血琼脂平板上菌落
肺炎克雷伯氏菌在DHL培养基上菌落形态
光滑型菌落
枯草芽孢杆菌菌落形态－粗糙型菌落
不同的微生物种类，其菌落特征不同。同一种菌 在不同培养条件下菌落特征也不尽相同。 菌落的特征：包括大小、形状、颜色、边缘、质地、 透明度、光泽、厚度、湿润度等。
不同种的细菌菌落特征
2.半固体培养
A 近中央
B 末端
C 中央
细菌芽孢的各种类型
芽孢的组成和结构
芽孢有多层结构，主要包括孢外壁、芽孢衣、皮层和核心.
芽孢的结构
芽孢的形成与芽孢的萌发过程
芽孢的形成：
芽孢的萌发：
芽孢萌发的必要条件：水、营养物、温度 和 O2，在条件具备的情况下，芽孢在几分钟 内便可萌发，芽孢吸收了水和营养物，体积膨 大，皮层破裂，长出芽管，发育成新的营养细 胞，与此同时芽孢的特征消失。
根据荚膜的形状和厚度的不同， 将荚膜分为四类：

细菌的特殊形态

细菌的特殊形态
作物生产技术专业 / 教学资源库
细菌的细胞壁和革兰氏染色
细菌细胞的特殊结构
• 糖被（glycoclyx） • 鞭毛（flagellum） • 菌毛（fimbria）
细胞壁外部特殊结构
• 芽孢（spore）
细胞内特殊结构
细胞壁的外部特殊结构
• （1）糖被 • （2）鞭毛 • （3）菌毛
（1）糖被（glycocalyx） 包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质。
RNA噬菌体的特异性吸附受体。
（七）芽孢 (spore) ----细菌的特殊结构之一
1. 概念
某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成一个圆形或椭圆 形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体，称为芽孢（偶 译“内生孢子” ，endospore ）。
2. 芽孢的特点 A. 抗逆性强（热、干燥、辐射等）生物界抗逆性最强的生命体。
核心部分的细胞质却变得高 度失水，具极强的耐热性。
6. 芽 孢 的 形 成 过 程
7. 芽孢萌发
一个芽孢如没有被活化，在营养丰富的基质中也不会发芽。
萌发分3 个阶段: 活化; 出芽; 生长
活化：可由热刺激引起，开始发芽，芽孢休眠期破坏， 芽孢膨胀、芽孢衣破裂和溶解，芽孢内容物释放出来，代 谢活动增强，芽孢的耐热和其他抗性消失，折光缺失。
• 储藏养料（营养缺乏时重新使用）
• 致病作用（是某些病原菌的毒力因子，如S型肺炎链球菌； 也是某些病原菌的粘附因子，如唾液链球菌和变异链球菌附 着牙齿表面 ——龋齿）
糖被的特性
对染料亲和力低。经特 殊的荚膜染色，特别是负 染色（又称背景染色）后 可在光学显微镜清楚地观 察到它的存在。
在固体培养基上形成表面 湿润、粘液状的光滑型菌 落，S型菌落。 不产糖被的细菌形成表面 干燥、粗糙的粗糙型菌落， 即R型菌落。

3.细菌的特殊结构

3.细菌的特殊结构
例如：Saccharomyces sp. 表示酵母菌属中的一个种。
（二）细菌的分类方法 1. 形态特征 2. 生理特性及生化反应 3. 血清学试验和噬菌体分型 4. 生态 5. 细胞壁成分分析 6. 核酸分析和分子杂交
7. 数值分类法
（三）细菌的分类系统
目前有3个比较全面的细菌分类系统，一个是苏联的克拉 西里尼科夫著的《细菌和放线菌的鉴定》，第二个是美 国布瑞德（R. S. Breed）等人主持编写的《伯杰鉴定细菌 学手册》，第三个是法国的普雷沃（Pre’vot）著的《细 菌分类学》。
分
重
要
的
分
类
学
意
义
两 端 生 鞭 毛
周生鞭毛
奇异变形杆菌的周身鞭毛
幽门螺杆菌的端生鞭毛
观察和判断细菌鞭毛的方法
电子显微镜直接观察： 鞭毛长度：15～20μm；直径：10～20nm
光学显微镜下观察：鞭毛染色和暗视野显微镜。 Leifson 染色法：碱性品红染色，鞣酸媒染。
根据培养特征判断：半固体穿刺、菌落（菌苔）形态。 血清学检查：鞭毛是很好的抗原。
菌株
这是在微生物学上经常碰到的一个名词，主要是指 不同来源的同一种微生物的纯培养。我们从自然界分离 到的微生物纯培养，尽管同属一个种，但由于来源不 同，它们之间总会出现一些细微的差异，我们就把这同 种不同来源的纯培养称为不同的菌株。从自然界分离到 的每一个微生物纯培养都可称为一个菌株，一般在学名 后用数字、地名或符号来表示的。
微荚膜（microcapsule） ：厚度为20nm。电镜下可见，或 者可用血清学证明其存在。
粘液层（slime layer）：结构疏松，排列无序，边缘不清晰 ，可扩散，易被清除。
菌胶团（zoogloea）：荚膜连成片。

执业兽医资格考试微生物学细菌的特殊结构

执业兽医资格考试微生物学细菌的特殊结构

鞭毛的化学组成和物理特性:
• 化学组成：蛋白质 • 物理特性：鞭毛的长度可因细菌种类不同而异，
一般都长于菌体本身若干倍。但很细，（直径仅 10-20nm），需在EM下可见。或用特殊染色法，使 染料沉积在鞭毛上，人为地增大其直径，才能在 光学显微镜下看见。
鞭毛的排列方式：
1.一端单毛菌（Monotrichate）：菌体一端只有一条鞭毛； 2.两端单毛菌（Amphitrichaie）：菌体两端各有一条鞭毛； 3.丛毛菌（Lophotrichate）：菌体一端或两端各有一丛鞭毛； 4.周毛菌（Peritrichate）： 菌体周身都有鞭毛。
荚膜或大荚膜 ：厚度在200nm以上、普通光镜可见、界限明 显、有一定的形状和轮廓，能与周围环境明显区分，有较一 致的密度，是细菌构造的一部分、对碱性染料亲和力弱（折 光性低，普通染色不易染，一般呈空圈） 微荚膜： 很多细菌虽无明显荚膜，但其外周却有一薄层荚膜 样物质，厚度在200nm以下，在光学显微镜下难以辨识（电 子显微镜下可看见），称为微荚膜。 粘液层：一些细菌能产生并分泌的类似荚膜的、易脱离菌体 的疏松粘液样物质。
功 能:
（1）普通菌毛的吸附性：能 使细菌牢固地附着于动、植 物和其他细胞上，与致病性 有一定的关系。
（2）普通菌毛的抗原性 （3）性纤毛的致育性：在雄
性菌（F+）和雌性菌（F-） 的结合中是重要的。
（4）性纤毛也是噬菌体吸附 受体。
四、芽孢（spore）
定义：一部分杆菌，个别球菌，在一定的环 境条件下，细胞质脱水浓缩形成一个圆形或 卵圆形的休眠体，称为芽孢。 芽胞体：带有芽胞的菌体。 繁殖体或营养体：未形成芽胞的菌体。
荚膜的化学组成：
因细菌种类和型别而异，其中水分占90%以 上。

细菌的特殊结构

细菌的特殊结构

肺炎双球菌
2.荚膜的成分
大多数细菌（如肺炎球菌、脑膜炎球菌 等）的荚膜由多糖组成。少数细菌的荚 膜为多肽（如炭疽杆菌荚膜为D-谷氨酸 的多肽）。 细菌一般在机体内和营养丰富的培 养基中才能形成荚膜。有荚膜的细菌在 固体培养基上形成光滑型（S型）或粘液 型（M）菌落，失去荚膜后菌落变为粗 糙型（R）。荚膜并非细菌生存所必需， 如荚膜丢失，细菌仍可存活。
（3）微荚膜 荚膜的厚度如在200nm以 下，用光学显微镜不能看见，但可在电 子显微镜下看到，称为微荚膜 。 （4）黏液层：有些细菌分泌一层很疏松、 与周围边界不明显，易与菌体脱离的黏 液样物质，则称为黏液层 (slime layer)。 （5）糖萼：有些细菌具有介于荚膜和黏 液层二者之间的结构，称为糖萼。
E. coli strains undergoing conjugation (TEM x27,700)
四、芽孢 (Spore) 某些革兰氏阳性 菌在一定的环境条件下，可在菌体内形 成一个圆形或卵圆形的休眠体，称为芽 孢，又称内芽孢。
末形成芽孢的菌体称为繁殖体或营养体， 老龄芽孢将脱离原菌体独立存在，称为 游离芽孢，芽孢不能分裂繁殖，是细菌 抵抗外界不良环境，保存生命的一种休 眠结构。 当恢复适宜的环境条件时，芽孢开始萌 发成新的营养体。 炭疽杆菌的芽孢在污染的土壤中数十年 仍能萌发。
4、S层 S为surface之意，是某些细菌 的一种特殊的表层结构，它完整地包裹 菌体，由单一的蛋白质亚单位组成，规 则排列，呈类晶格结构。 作用： 作为分子筛和离子通道。 具有类似荚膜的保护屏障作用。 S层是一种黏附素，可介导细菌对宿主细 胞的黏附以及内化进入巨噬细胞等。 许多致病菌或致病菌株具有S层结构，如 气单胞菌、弯曲菌 、拟杆菌、芽孢杆菌、 立克次体等。

微生物细菌的特殊结构

微生物细菌的特殊结构

鞭毛推动细菌运动的特点 1） 速度快 大肠杆菌鞭毛旋转可达270转/秒，弧菌平均可达1100转/秒。 2） 细菌的趋避运动 鞭毛的功能是运动，这是原核生物实现其趋性（taxis），即 趋向性的最有效方式。 化学趋避运动或趋化作用（chemotaxis）：细菌对某化学物质 敏感，通过运动聚集于该物质的高浓度区域或低浓度区域。
附属物，具有推动细菌运动功能，为细菌的“运动器官”。
哪些细菌有鞭毛呢？
所有弧菌、螺菌 和假单胞菌，约 半数杆菌和少数 球菌有鞭毛
鞭毛的着生方式
鞭毛着生方式
端生 单端 一根 周生 双端 一束 侧生
一束 一根
鞭毛(flagellum,复flagella)
2）观察和判断细菌鞭毛的方法 电子显微镜直接观察
The flagellum of a G+菌鞭毛基体仅有S,M环 Gram-negative bacterium
键钮 马达转子 马达定子 细胞信号
运动机制
鞭毛的运动机制是通过“栓菌”试验验证的。
鞭毛逆时针旋转推动细菌向前运动； 鞭毛顺时针旋转，菌体停止并翻滚（周 生鞭毛菌）或改变运动方向（极生鞭毛 菌，拉细胞代替了推细胞），然后回到 逆时针旋转推动细菌向前运动。 细菌也可不通过鞭毛旋转来运动。蓝 藻类细菌、粘细菌和一些支原体存在滑 动的运动方式，这些细菌可以3m/s的 速率沿着固体表面滑动。
糖被（glycocalyx）
概念： 包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质。 糖被按其有无固定层次、层次厚薄可细分： 层次厚：（大）荚膜 包裹在单个细胞上 在壁上有固定层 层次薄：微荚膜
糖被
松散，未固定在壁上：粘液层 包裹在细胞群上： 菌胶团
粘液层
荚膜
菌胶团

细菌的特殊构造

细菌的特殊构造
细菌的特殊构造包括以下几个方面：
1.细胞壁：细菌的细胞壁主要由多糖和肽链组成，可以提供细菌的形态和结构稳定性，保护内部细胞器和细胞质免受外界的伤害。

2.胶囊：有一些细菌会在细菌表面形成胶囊，这种物质可以使细菌在宿主体内生存下来，并在宿主体内形成抗体。

3.鞭毛：有些细菌表面有鞭毛，鞭毛可以用来移动细菌，帮助它们游动，或者粘附在宿主细胞表面。

4.菌体：有些细菌是菌体的形式，它们长得像细菌的纤维状体，但是比普通细菌复杂，可以定向移动。

5.磷酸酯键：细菌的细胞壁中含有磷酸酯键，这种化学结构可以使细菌迅速适应新的环境，从而免受外界压力的影响。

第二章-2 细菌细胞结构


Electron micrograph of a G+ cell wall.
细胞壁cell wall:
Gram Positive
Gram Negative
(1)CW的基本骨架—肽聚糖(共有成分)
肽聚糖网格状结构
概念：肽聚糖是由N-乙酰胞 壁酸（NAM）和N-乙酰葡糖 胺（NAG）以及短肽链（主 要是四肽）组成的亚单位聚 合而成的大分子聚合物。 G+菌肽聚糖单体
◆可切断NAM和NAG 之间的-1，4糖苷 键，引起细菌裂解 ◆对Gˉ菌，在EDTA 存在下，受溶菌酶 作用。 ◆溶菌酶处理后的 菌细胞应保存在弱 高渗（0.1-0.2M） 蔗糖液中。
◆在EDTA存在下，对Gˉ菌受溶菌酶作用的 原因： Gˉ菌含有较多的LPS，LPS具有阻拦溶菌酶、 抗生素、去污剂合某些染料等较大分子进入细 胞。要维持LPS结构的稳定性，必须有足够的
六、细菌细胞结构
★一般构造：如细胞壁、细胞膜、细胞质、核质 体、核糖体等，是所有细菌都有的构造 ★特殊构造：主要有鞭毛、菌毛、性菌毛、荚膜 和芽孢等，并非所有细菌都有的构造
Schematic diagram of a typical procaryotic cell. Minimally, a procaryote is composed of a cell wall and plasma membrane that surrounds its cytoplasm containing a chromosome, ribosomes, enzymes, several classes of RNA, and small molecules (precursors).
脂多糖(LPS, lipopolysaccharide)：

细菌特殊模式构造

• 大量的实验证据显示，接合时，性菌毛与与接受细胞上的受体蛋白结合，去聚合作用产生， 性菌毛缩短，将两个细胞拉近，细胞与细胞间建立起一道细胞质的桥梁，质粒可通过这道 桥转移到另一个细胞中。交换质粒可使细胞获得新的功能，如抗生素抗性。这个过程极为 复杂，其中涉及的蛋白质和过程还处于研究之中
细菌细胞壁以外的构造—糖被
荚膜的观察
荚膜的生理功能
• 1、荚膜富含水分，可保护细胞免于干燥； • 2、能抵御吞噬细胞的吞噬； • 3、为主要表面抗原（K抗原），是有些病原菌的毒力因子； • 4、能保护菌体免受噬菌体和其他物质（溶菌酶和补体）的侵害； • 5、是某些病原菌必须的粘附因子； • 6、贮藏养料，是细胞外碳源和能源的储备物质
能形成芽孢的细菌种类
在杆菌中能形成芽孢的种类较多，而在球菌和螺旋菌中只有少数 菌种可形成芽孢。 产生芽孢的几个属：
(BACILLUS)芽孢杆菌属
(CLOSTRIDIUM)梭状芽孢杆菌属
(SPOROSARCINA)芽孢八叠球菌属
芽孢的形成过程
轴丝形成 形成前芽孢 前芽孢隔膜形成 前芽孢发育成熟 芽孢形成 芽孢囊裂解
糖被的分类
• 根据糖被的形状和厚度的不同，将荚膜分为四类： • 大荚膜：粘液状物质具有一定外形，相对稳定地附着在细胞壁外，厚度：＞0.2UM。
微荚膜：粘液状物质较薄，厚度：＜0.2UM,与细胞表面牢固结合。
粘液层：粘液物质没有明显的边缘，比荚膜松散,可向周围环境中扩散,增大黏性。 菌胶团:包裹在细胞群体上的胶状物质。
• 核心（CORE ，包括芽孢壁、芽孢膜、芽孢质、核区）等结构，又称芽孢原生质体， 含水量极低，与一般细胞的区别仅为芽孢壁中不含磷壁酸，芽孢质中含有DPA-CA。
细菌的休眠体——芽孢

细菌细胞特殊构造


5、芽孢抗热机制
1.与芽孢中高浓度的吡啶二羧酸钙 （ DPA-Ca ） 和 极 低 多 大 的 含 水 量 有关。DPA与Ca能够螯合形成一种 耐热的凝胶样结构的物质。 2.渗透调节皮层膨胀学说p26
6、伴胞晶体（parasporal crystal）
少数芽孢杆菌，如Bacillus thuringiensis （苏云金芽孢杆菌）在形成芽孢的同时，会 在芽孢旁形成一个菱形或双锥形的碱溶性蛋 白晶体（即δ内毒素）称为伴胞晶体。它的 干重可达芽孢囊的约30%，由18种氨基酸组 成，大小约0.6＊2.0μm。伴胞晶体对200多 种昆虫尤其是鳞翅目昆虫的幼虫有毒杀作用， 因此可以用做生物农药。
4、质粒对于细胞生存并不是必要的。
二 细菌细胞的特殊构造 （一）糖被
1、糖被：包被于某些细菌细胞壁之外的一层厚度不定的胶状 物。可分为荚膜、微荚膜、粘液层和菌胶团。
荚膜: 在单个细胞壁上具有固定层次的糖被。 荚膜可用负染色观察
❖ 菌胶团：有时细菌的荚膜连在一起，成为一 团，其中包含多个细菌。
2、糖被的主要成分：水、多糖、多肽或 蛋白质，尤以多糖居多。
质粒的特点：
1、可以在细胞质中独立于染色体之外（即以 游离状态）存在，也可以插入到染色体上以 附加体的形式存在；
2、在细胞分裂时，可以不依赖于细菌染色体 而独立进行自我复制，也可以插入到细菌染 色体中与染色体一道进行复制；
3、质粒可以通过转化、转导、或接合作用而 由一个细胞转移到另一个细胞，使两个细胞 都成为带有质粒的细胞；
Bacillus thuringiensis
viewed by phase contrast
microscopy.
The
vegetative cells contain
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沉淀生长

3．菌毛(fimbria，复数fimbriae)：长在细菌体表的纤
细、中空、短直、数量较多的蛋白质类附属物，具有使 菌体附着于物体表面的功能。
普通菌毛
每个细菌约有 250～300条菌毛。
有菌毛的细菌一般 以革兰氏阴性致病 菌居多，借助菌毛 可把它们牢固地粘 附于宿主的呼吸道、 消化道、泌尿生殖 道等的粘膜上，进 一步定植和致病。
菌落的形态特征
一般细菌菌落的特征： 形状：圆形或不规则形状； 表面：光滑或粗糙或有突起； 质地：粘椆、透明或干燥； 颜色：白色或有颜色； 边缘：整齐或有缺刻。
a.平板上半部形成的
粘质沙雷氏菌红色菌落
b.黄色、紫色的细菌混合菌落

2.半固体培养基中
无动力
有动力


3.液体培养基中 表面生长 均匀混浊生长

5.芽孢(spore)：某些细菌在其生长发育后期，在细
胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、抗逆 性极强的休眠体，称为芽孢。 • 整个生物界中抗逆性最强的生命体（抗热、抗干燥、 抗紫外线、抗酶、抗药性）； • 芽孢是细菌的休眠体（不能检出代谢活性），而不是 繁殖体； • 通常条件下存活几年至几十年； • 芽孢的有无、形态、和着生位置是细菌分类鉴定的依 据；
荚膜／微荚膜
粘液层
菌胶团
糖被的有无与形态结构是细菌分类鉴定的重要依据。



形成因素—遗传、营养与环境 化学组成—多糖（多数）\多肽或其他物质 功能： 机械保护 贮存营养 抗吞噬 粘附作用 细胞间特异分子识别/信息识别 应用： 据荚膜抗原不同分血清型 制备疫苗 制备生化制剂、代血浆（ 右旋糖苷 ）、工业原料 （黄原胶）

2.鞭毛(flagellum)： 单毛菌
是某些细菌向 壁外长出的长丝状、 弯曲的蛋白质附属 物。是运动器官。
双 毛 菌
丛毛菌
周毛菌

功能：运动器官 鞭毛的运动速度极快，螺菌鞭毛转速每秒40周； 极生鞭毛菌的运动速度明显高于周生鞭毛菌的运动速 度，一般速度在每秒 20 ～ 80μm ，最高可达每秒 100μm （每分钟达到 3000 倍体长），超过了陆上跑得最快的 动物 —— 猎豹的速度（每分钟 1500 倍体长或每小时 110 公里）。 应用： ①鉴别细菌 ②分血清型
2、100转/秒以上转速 “钻孔”、收缩、进入 宿主细胞的周质空间， 同时失去鞭毛；



2.芽殖—在母细胞表面形成一个小突起，逐渐长大到 与母细胞相仿，与母细胞分离。 3.无性孢子 4.菌丝断裂

（二）群体存在状态 1.在固体培基上 菌落—在固体培基上单个细胞生长繁殖形成的 肉眼可见的细菌集团。 菌苔—菌落连成一片 不同细菌在特定培养基上生长形成的菌落或菌 苔一般都具有稳定的特征（形状、颜色等）， 可以成为对该微生物进行分类、鉴定的重要依 据。
芽孢的形成
芽孢构造
芽孢衣—含疏水角蛋白，抗酶、 抗药，多价阳离子难透过； 皮层—芽孢肽聚糖、DPA—Ca、 体积大、渗透压高； 芽孢壁—肽聚糖 芽孢膜—磷脂、蛋白质 芽胞质— DPA—Ca、核糖体、 RNA和酶类； 核区—DNA 孢外壁—脂蛋白，透性差；




芽孢的耐热机制来自渗透调节皮层膨胀学说二.细菌的特殊构造
糖被(荚膜) 鞭毛 菌毛／性菌毛 芽胞

1 ．糖被（ glycocalyx ）：某些细菌在细胞壁外包围的一 层粘液性物质。
在细胞壁上有固定层次，>0.2μm—荚膜 边界清楚 <0.2μm—微荚膜
包裹在单个细胞上
糖被 松散，未固定在壁上， 边界不明显—粘液层 包裹在细胞群上—菌胶团
芽孢衣对多价阳离子和水分的透性很差
皮层的离子强度很高，产生极高的渗透压夺取 芽孢核心的水分，结果造成皮层的充分膨胀。
核心部分的细胞质却变得高度失水， 因此，具极强的耐热性。
芽孢的萌发

应用： ①灭菌的指标 ②细菌鉴别
伴孢晶体（parasporal crystal）
• 苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis)伴随芽孢形 成产生晶体蛋白。
4．性菌毛／性毛(pilus)：构造和成分与菌毛
相同，但比菌毛长、粗，中空管状，数量仅一至少 数几根。
性菌毛


功能 — 细菌之间遗传物质 交换 性 菌 毛 由 质 粒 (fertility plasmid)编码并表达

一般见于革兰氏阴性细菌 的雄性菌株（即供体菌）
有的性毛还是噬菌体的特 异性吸附受体。
• 晶体蛋白对某些昆虫幼虫 有毒杀作用，可作为细菌 农药，晶体蛋白由质粒编 码。
三.细菌的繁殖方式与群体存在状态
（一）繁殖方式 1.裂殖——一个细胞通过分裂而形成两个子细胞的过程。 （1）二分裂 （2）三分裂 （3）复分裂
蛭弧菌复分裂
3、生长繁殖，并 使宿主细胞裂解； 1、高速猛烈碰撞、 附着于宿主细胞；