病原生物学绪论细菌基本性状

第一章 绪论 病原生物与病原生物学,病原生物（ pathogenic organism）,包括细菌、病毒、真菌和寄生虫等多种生物，可引起传染病、寄生虫病等多种疾病, 是导致疾病的生物性因素。 病原生物包括病原微生物与人体寄生虫两大部份。 病原生物学（Pathogen Biology）是研究病原生物的形态、结构、生命活动规律以及与机体和周围环境相互作用关系的一门学科, 是基础医学中的一门重要学科。,第一节 、 微生物与微生物学,微生物（microorganism） 是众多个体微小、结构简单、肉眼直接看不见的微小生物的总称。包括细菌、病毒、真菌等。其中少数可引起人或动植物发生疾病的微生物被称为病原微生物。,生物分类,将生物分为六个界，即病毒界、真菌界、原核生物界、原生生物界、植物界和动物界。按其细胞结构特点，可将微生物分为三种类型。1.非细胞型微生物，属病毒界，以病毒为代表。2.原核细胞型微生物(prokaryote)，属原核生物界，以细菌为 代表。3.真核细胞型微生物(eukaryote)，属真菌界，以真菌为代表。,微生物的类型,l.非细胞型微生物 （acellular microbe）是最小的微生物，由核心和蛋白质衣壳组成，只有RNA或DNA一种核酸。只能在活细胞内生长。病毒为其代表。近来又发现结构中没有核酸只有蛋白质构成的朊粒。2.原核细胞型微生物（Prokaryote） 仅有原始核质，呈环状裸DNA团块结构，无核膜和核仁;胞浆内细胞器不完善，有核糖体。原核细胞型微生物统称为真细菌,包括细菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体和放线菌等六类微生物。3.真核细胞型微生物（eukaryote）细胞核的分化程度高，有核膜和核仁；胞浆内细胞器完整。真菌属于此类微生物。,微生物与人类的关系：自然界中绝大多数的微生物对人类和动植物的生存是无害、甚至是必不可少的。如生态环境保护；工业和食品加工业应用；农业和医学方面的应用。 微生物学（microbiology）主要研究微生物的基本结构、代谢、遗传与免疫及其与人类、动植物、自然界的相互关系，是生命科学中的一门重要学科。 医学微生物学（medical microbiology）主要研究与人类疾病有关的病原微生物的分类、分布、形态、结构、代谢活动、遗传和变异、致病机理、机体的抗感染免疫、实验室诊断及特异性预防等。,二、医学微生物学发展史,1. 1674年吕文虎克（Antony van Leeuwenhoek，16321723年）用自制的显微镜第一次观察到微生物,为微生物学奠定了基础。2.巴斯德（Louis Pasteur，18221885年）是法国化学家，在解决葡萄酒变质原因的研究中,证实了有机物的发酵与腐败是由微生物引起的。此外，巴斯德还首次研制了炭疽菌苗、狂犬病疫苗。3.柯霍（Robert Koch，18431910年）创用了固体培养基和细菌染色技术，分离培养和鉴定病原菌。先后发现了炭疽芽胞杆菌（1876年）、结核分枝杆菌（1882年）和霍乱弧菌（1883年）等。巴斯德和柯霍是微生物学的奠基人。,4.琴纳（Edward Jenner，17491823年）应用牛痘苗预防天花是人类运用人工自动免疫预防疾病的开始。5.弗莱明（Alexander Fleming,18811955年）发现青霉素给感染性疾病的临床治疗带来了一次大的革命。6. 1892年伊凡诺夫斯基发现烟草花叶病毒。1901年美国科学家 Walter Reed首先分离出黄热病毒,奠定了病毒学基础。,近三十年来，微生物学的发展,1.不断发现新的病原微生物 : 1982年分离出朊粒,1983年分离出人类免疫缺陷病毒。2.微生物全基因组的研究: 可发现致病基因和特异DNA序列,用于诊断、研制新抗菌药物和新疫苗 。3.新型疫苗的研究 :如HBsAg疫苗, 核酸疫苗等 。4.微生物学诊断技术的发展为快速、微量和自动化奠定了基础。 5.新的抗细菌和抗病毒药物的研究有了突破性进展。,医学微生物学要继续加强的研究,1.发现病原体的变异和新出现的病原体,为及时诊治疾病提供病原学依据。 2.深入开展病原微生物的生物学特性及其致病机制的研究，为开发新的抗细菌和抗病毒新药提供理论基础。3.研制开发免疫原性好、副作用小的新型疫苗，以减少疾病的发生。4.研究特异、灵敏、简便、快速的微生物学诊断技术，及时地为临床和流行病学诊断提供依据。,1977年以来发现的病原微生物,第二节、寄生虫与寄生虫学,寄生虫（Parasite）是营寄生生活的多细胞无脊椎动物和单细胞的原生动物。其中原虫属真核细胞型；多数寄生虫属于无脊椎动物。包括：蠕虫、原虫和昆虫。 医学寄生虫学(medical parasitology)又称人体寄生虫学(human parasitology)，是研究寄生虫的形态结构、生态规律、寄生虫与人体及外界因素的相互关系，揭示寄生虫病发病机制及流行规律，以达到控制、消灭与预防寄生虫病的一门科学。,第二章 细菌的基本性状,细菌（bacterium）为原核细胞型微生物，广义的细菌指的是真细菌，包括放线菌、支原体等其他原核细胞型微生物。 以微米（1m=1/1000mm）作为测量单位。,第一节、细菌的形态球 菌 双球菌：淋病奈瑟氏菌 链球菌：化脓性链球菌 葡萄球菌：金黄色葡萄球菌杆 菌 大肠埃希氏菌、炭疽芽胞杆菌螺形菌 弧菌：霍乱弧菌 螺菌：鼠咬热螺菌,球 菌 单球菌：尿素微球菌 双球菌：淋病奈瑟氏菌 链球菌：化脓性链球菌 葡萄球菌：金黄色葡萄球菌,一、细菌的形态,杆 菌 大肠埃希氏菌、炭疽芽胞杆菌螺形菌 弧菌：霍乱弧菌 螺菌：鼠咬热螺菌 螺杆菌：幽门螺杆菌,二、细菌的基本结构,细菌基本结构是指各种细菌均具有的结构，由外向内依次为： 细胞壁 细胞膜 细胞浆 原生质体 核 质,细菌基本结构,主要成分：肽聚糖，为原核细胞生物所特有的物质。,（一）细胞壁 （Cell wall）,功 能：,保护菌细胞 维持菌体外形,参与细胞内外物质交换,决定菌体的抗原性,与细菌致病性有关,是多种抗生素作用的靶点,20-80nm厚15-50层肽聚糖多数含有大量的磷壁酸少数是磷壁醛酸,G+ 菌细胞壁的特殊成分,厚 10-15nm1-2 层肽聚糖有特殊组分外膜。,G- 菌细胞壁的特殊成分,脂多糖,脂质双层,脂蛋白,G-菌的内毒素，也由类脂A、核心多糖和寡糖重复单位等三部分组成。其中类脂A为内毒素主要毒性部分，且无种属特性，故不同G-菌感染时，其内毒素引起的毒性作用大致相同。核心多糖有属或组特异性。寡糖重复单位有种或型的特异性，用于细菌分类。,脂多糖,由多糖骨架、四肽侧链和交联桥等组成。多糖骨架由N-乙酰胞壁酸（M）和乙酰葡萄糖胺（G） 经-1，4糖苷键连接，交替排列形成。溶菌酶能切断M和G之间的联系，引起细菌裂解。青霉素能干扰甘氨酸交联桥与四肽侧链之间的连接而抑制肽聚糖合成，引起细菌死亡。,G+菌,G-菌,G-菌,G-菌在肽聚糖外，由内向外还有脂蛋白、外膜和脂多糖等三层结构。 脂多糖是G-菌的内毒素，也由类脂A、核心多糖和寡糖重复单位等三部分组成。其中类脂A为内毒素主要毒性部分，且无种属特性，故不同G-菌感染时，其内毒素引起的毒性作用大致相同。核心多糖有属或组特异性，寡糖重复单位有种或型的特异性，均用于细菌分类。,G+菌和G-菌细胞壁结构比较,L型细菌(L formed bacteria),是在溶菌酶和青霉素的作用下，肽聚糖的结构遭破坏或合成受抑，使细胞壁缺失，但在高渗环境中仍能存活。其特点是呈多型性，在高渗低琼脂含血清的培养基上形成“油煎蛋样”菌落，但仍有致病力，可引起尿路感染、骨髓炎和心内膜炎等疾病，且常规细菌学检查阴性，因此应引起注意。,G+细胞壁主要由肽聚糖构成，其变为L型后，因为细胞壁完全缺失，细菌原生质仅被一层细胞膜包裹，称为原生质体（protoplast）。由于G+内渗透压很高，所以原生质体必须保存在高渗环境中方可存活； G-因其细胞壁肽聚糖含量较少，且有外膜保护，并且其内渗透压比革兰阳性菌低，故其L型在低渗环境中仍有一定的抵抗力，一般将源于G-的L型称为原生质（spheroplast）。,其结构与真核细胞膜基本相同，但不含胆固醇。,(二)细胞膜,选择性渗透和运输作用； 细胞呼吸作用； 生物合成作用； 参与细菌分裂。,主要功能：,细胞膜向细胞浆内陷形成中介体(mesosome)其功能类似线粒体，故称拟线粒体。,是细菌新陈代谢的重要场所，参与菌体内物质的合成代谢和分解代谢。,（三）细胞浆,核糖体：是细菌合成蛋白质的场所，沉降系数为70S，由50S和30S两个亚基组成，而人的核糖体为80S，由60S和40S组成。链霉素和红霉素能分别与30S和50S亚基结合，干扰菌体蛋白质合成，从而杀死细菌。 质粒(plasmid)：为染色体外的遗传物质。 胞浆颗粒：多数为细菌储存的营养物质，其中的异染颗粒(metachromatic granules)有鉴别细菌的作用。,含有的结构：,异染颗粒,（四）核质 是细菌的遗传物质，由一条双股环状的DNA分子组成，具有染色体的功能，也称细菌染色体。 细菌的核没有核膜、核仁和有丝分裂器，为原核细胞，故称核质或拟核。,细菌基本结构的主要功能,基本结构 主要功能 细胞壁维持细菌固有外形 细胞膜 选择性的渗透作用 细胞浆合成细菌的蛋白质 核 质 控制细菌遗传性状,1 荚膜 Capsule 多糖或多肽大荚膜：微荚膜:黏液层:糖萼:,三、细菌的特殊结构,抗吞噬作用 重要的毒力决定簇 功能: 保护细胞壁 黏附作用 抗原性,单毛双毛 丛毛 周毛,2 鞭毛 flagellum,运动器官. 细菌的鉴别 功能: 黏附 抗原性：鞭毛抗原(H antigen),分类：,普通菌毛:性菌毛:.,3 菌毛pilus or fimbrae,黏附作用致病性有关耐药性、毒力等性状的转移有关,功能：,4.芽胞（spore） G+杆菌在一定环境条件下，胞浆脱水浓缩在菌体内形成圆形小体，称为芽胞。芽胞是细菌的休眠状态，当环境适宜时芽胞又能发育成细菌繁殖体，故不是细菌的繁殖形式。 由于芽胞有多层致密的膜结构，通透性低，含水量少，故蛋白质不易变性，芽胞内含特有的吡啶二羧酸（DPA），DPA能提高酶对热的稳定性，因此芽胞有强大的抵抗力，故常将杀死芽胞作为灭菌指标。,发芽: 活化-启动- 生长;,芽孢形成的原因：,1.有多层致密的膜结构,通透性低,理化因子不易透过。 2.含水少，蛋白质不易变性. 3.在核心和皮质中含有吡啶二羧酸DPA，可增强芽孢内酶的稳定性。,芽孢具有强大抵抗力的原因:,细菌特殊结构的主要功能,特殊结构 主要功能荚 膜 抗吞噬,与致病性有关鞭 毛 肌动蛋白,与运动有关普通菌毛 有黏附作用,与致病性有关性 菌 毛 通过接合,与变异有关芽 胞 抵抗力强,为灭菌的标志,根据对营养物质的需要细菌有两种营养类型：自养菌：能在完全含无机物的环境中生长繁殖的细菌；异养菌：需要利用有机物质作为营养和能量的细菌，包括腐生菌 和寄生菌。寄生菌必须从宿主（人或动物）体内的有机 物质中获得营养和能量。大部分病原菌均属于寄生菌。,（一）细菌的理化性状,第二节 细菌的生理学,（二）细菌的代谢,1. 细菌的能量代谢,发酵：以有机物为受氢体的途径，包括糖酵解 (EMP) 和 磷酸戊糖 (HMP)途径需氧呼吸：以分子氧为受氢体的途径厌氧呼吸：专性厌氧菌以其他无机物为受氢体的途径,物理性状,带电现象：G菌的pI为23； G菌的pI为45；,表面积：大，有利于物质交换；,半透性：选择性通透作用有利于吸收和排泄；,渗透压：菌体内含有高浓度的营养物质和无机盐，相对高渗。,光学性质：半透明体，其悬液呈混浊状态；,2. 细菌的生化反应： 检测细菌对各种基质的代谢作用及代谢产物，借以区别和鉴别细菌种类的生化试验。细菌的生化反应是鉴别细菌，尤其对细菌形态、革兰染色反应和菌落形态相同或相似的细菌更为重要。,甲基红试验（M）,糖发酵试验,VP试验（V）,检测糖代谢产物,吲哚试验（I）,硫化氢试验,尿素酶试验,检测蛋白质代谢产物,枸橼酸利用试验（C）,吲哚（I）、甲基红（M）、（V）和枸橼酸利用（C）四种试验合称IMViC试验，常用于鉴定肠道杆菌。如：大肠埃希菌的结果为，产气杆菌为。,3.细菌的合成代谢产物及医学意义,（1）与疾病有关的代谢产物：毒素：包括外毒素和内毒素。侵袭性酶类：如金黄色葡萄球菌产生的血浆凝固酶。热原质：是细胞壁的脂多糖，引起发热反应。,（2）与治疗有关的代谢产物:抗生素：多数由放线菌和真菌产生，少数由细菌产生。维生素：如人体肠道内的大肠埃希菌，能合成维生素B族和 维生素K，可被人体吸收利用。,（3）与鉴别细菌有关的代谢产物:色素：细菌产生不同颜色的色素，如铜绿假单胞菌产生的色素，金黄色葡萄球菌产生的色素，都有助于鉴别细菌。细菌素：某些菌株产生的一类具有抗菌作用的蛋白质，无治疗上应用价值，只用于细菌分型和流行病学调查。,（一）细菌生长繁殖的条件营养物质：水分、无机盐类、蛋白胨（或氨基酸）和糖等。 酸碱度：多数细菌pH 7.27.6，霍乱弧菌pH 8.4 9.2，结 核分枝杆菌pH 6.56.8。3. 温度：大多数细菌37气体：与细菌生长有关的气体是O2和CO2。大部分细菌需 要O2来氧