微生物与免疫学(微生物部分)—中国药科大学

中国药科大学 国家生命科学与技术人才培养基地 微生物与免疫学 By ZuHui Liu 绪绪 论论 一 一 微生物的定义微生物的定义 微生物微生物 microorganism microbe 微生物是所有形体微小的单细胞或个体结构较简单的 多细胞 以及没有细胞结构的低等生物的通称 二 二 微生物的种类微生物的种类 按照有无细胞及细胞组成结构有无细胞及细胞组成结构不同 可将微生物分为三种细胞类型 原核细胞型原核细胞型真核细胞型真核细胞型非细胞型非细胞型 细胞细胞单细胞单细胞 多数为多细胞 少数多数为多细胞 少数 为单细胞为单细胞 无细胞无细胞 细胞核细胞核 无典型核 无核仁核 无核仁核 膜 单个染色体 仅膜 单个染色体 仅 有裸露有裸露 DNA 有典型核 有核膜核 有核膜核 仁 多个染色体 由仁 多个染色体 由 DNA 与组蛋白组成与组蛋白组成 细胞壁细胞壁大多含肽聚糖肽聚糖纤维素 几丁质构成 核糖体核糖体70S80S 细细 胞胞 结结 构构 线粒体线粒体无无有有 无细胞结构 由无细胞结构 由 蛋白和核酸组成 蛋白和核酸组成 且仅含有一种核且仅含有一种核 酸 酸 DNA 或或 RNA 细胞分裂细胞分裂无有丝分裂无有丝分裂有丝分裂有丝分裂 繁殖方式繁殖方式无性分裂无性分裂无性或有性无性或有性寄生 复制寄生 复制 三 微生物命名三 微生物命名 微生物学名微生物学名 属名属名 种名种名 首次命名人 首次命名人 现名命名人现名命名人 命名年份命名年份 大肠埃希氏菌大肠埃希氏菌E coliE coli 金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌S aureusS aureus 枯草芽胞杆菌枯草芽胞杆菌B subtilisB subtilis 四 微生物学的发展史四 微生物学的发展史 1664 年 英国人虎克 Robert Hooke 用显微镜观察微生物 1676 年 微生物学的先驱荷兰人列文虎克 微生物学的先驱荷兰人列文虎克 Antony van leeuwenhoek 首次观察到了细菌 首次观察到了细菌 中国药科大学 国家生命科学与技术人才培养基地 微生物与免疫学 By ZuHui Liu 英国微生物学家弗来明发现青霉素弗来明发现青霉素 开创了用抗生素治疗疾病的新纪元 1970 1972 Arber Smith 和 Nathans 发现并提纯了 DNA 限制性内切酶 1982 1983 Prusiner 发现朊病毒 prion 1983 1984 Mullis 建立 PCR 技术 1 巴斯德巴斯德 微生物学之父微生物学之父 1 发现并证实发酵发酵是由微生物引起的 2 彻底否定否定 自然发生自然发生 学说学说 曲颈瓶试验 空气内确实含有微生物 是它们引起有机质的腐败 3 免疫学 预防接种 首次制成狂犬疫苗狂犬疫苗 4 巴斯德消毒法巴斯德消毒法 60 65 作短时间加热处理 杀死有害微生物 2 柯赫柯赫 细菌学的奠基人细菌学的奠基人 a 细菌纯种分离技术 b 悬浮培养法 c 流动蒸汽灭菌 d 细胞染色技术和显微摄影 柯赫法则 柯赫法则 Koch postulates 证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则 从动植物的患者体内分离出病原物 进行纯培养 回接到同样类型的动植物体 引起同样 的病症 再分离得到与第二步一致的菌系 可能出现微生物考题可能出现微生物考题 艾滋病 AIDS 军团病 埃博拉病毒病 霍乱新菌型 0139 埃希氏大肠杆菌 0157 疯牛病 第一章第一章 原核微生物原核微生物 基本要求基本要求 1 了解 细菌的分类 放线菌代表属 2 掌握 细菌的概念 大小和基本形态 细菌的基本结构 特殊结构 细菌形态学检查法 细菌的菌落特征和繁殖方式 细菌外毒素与内毒素 常见的病原性细菌 螺旋体 支原体 衣原体 立克次体 放线菌的分类 细胞结构 菌落特征 培养条件 生活史 链霉菌属 的生物学特性及其在抗生素工业中的应用 3 重点掌握 细菌的概念 大小和基本形态 细菌的基本结构 特殊结构 革兰氏染色法 细菌拉丁双名法 细菌的繁殖方式 不同细菌毒素 放线菌的形态 繁殖方式及其是原核 细胞微生物的依据 中国药科大学 国家生命科学与技术人才培养基地 微生物与免疫学 By ZuHui Liu 第一节第一节 细菌细菌 细菌 指一大类具有独特细胞壁独特细胞壁 以无性二分裂无性二分裂方式繁殖的原核细胞型微生物原核细胞型微生物 一 细菌的大小和形态一 细菌的大小和形态 1 大小 细菌 光学显微镜观察 细菌的长度单位为微米 m 球菌 直径 杆菌 螺旋菌 宽度 长度 螺旋菌 自然弯曲状的长度 2 形态 morphology of bacteria 细菌具有三种基本形态 即球状 杆状和螺旋状 分别称为球菌 杆菌和螺旋菌 3 细菌染色法 一一 单染色法单染色法 标本涂片 干燥固定 加一种染料 如美蓝或石炭酸复红等 染色 在光镜下观察形态 二二 复染色法 复染色法 初染 脱色 复染 鉴别染色法 革兰染色法 Gram stain 涂片干燥固定 结晶紫初染 路哥碘液媒染 加 95 酒精脱 色 最后用沙黄或稀释石炭酸复红复染 2 种颜色 三三 特殊染色法特殊染色法 二 细菌细胞的结构与功能二 细菌细胞的结构与功能 1 细菌的基本结构 细胞壁 细胞膜 细胞质 核物质和一些细胞内含物等 一 细胞壁 cell wall 高等植物高等植物 纤维素 纤维素 霉菌霉菌 几丁质 几丁质 细菌细菌 肽聚糖肽聚糖 peptidoglycan 真菌真菌 葡聚糖 几丁质葡聚糖 几丁质 肽聚糖是由 N 乙酰葡萄糖胺 N acetylglucosamine G N 乙酰胞壁酸 N acetylmuramic acid M 和短肽侧链聚合而成的多层网状结构的大分子化合物 中国药科大学 国家生命科学与技术人才培养基地 微生物与免疫学 By ZuHui Liu 溶菌酶对细胞壁的作用溶菌酶对细胞壁的作用 可切断可切断 NAM 和和 NAG 之间的之间的 1 4 糖苷键 引起细菌裂解 糖苷键 引起细菌裂解 对 G 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 青霉素对细菌细胞壁的作用青霉素对细菌细胞壁的作用 Penicillium 与转肽酶转肽酶结合 而使该酶失活 抑制了侧链末端的丙氨酸与五肽桥的连接抑制了侧链末端的丙氨酸与五肽桥的连接 破坏了细菌细胞壁的完整性破坏了细菌细胞壁的完整性 即抑制肽聚糖的合成 主要是对 G 菌菌有效 细胞壁缺陷细菌细胞壁缺陷细菌 1 在自然界长期进化中形成 支原体 2 G 溶菌酶酶解或青霉素 原生质体 3 G 溶菌酶和乙二胺四乙酸 EDTA 圆球体 原生质体和圆球体统称为 L 型细菌 高渗溶液 形成 油煎蛋 样菌落 可用低倍镜观察 到 除去诱导因子 L 型细菌仍能恢复原来的细菌形态 Eg 研究表明 L型细菌也具 有致病作用 用药后反复发作 有临床症状 但常规培养菌检呈 可考虑是L型细菌感 染结果 G G 细胞壁的比较细胞壁的比较 比较项目G 细菌G 细菌 结构厚度 nm 20 8010 15 肽聚糖层数多 可达 50 层 少 1 3 层 肽聚糖结构90 亚单位交联 致密 网状 交联度高 35 亚单位交联 疏松 网状 交联度低 相邻多糖链连接方式肽桥连接直接连接 组成肽聚糖 占细胞干重 50 805 15 磷壁酸有无 脂多糖无有 脂蛋白无有 脂类含量少 1 4 多 11 22 对青霉素敏感性敏感不敏感 G 中磷壁酸磷壁酸主要功能有 是 G 细菌重要的表面抗原 与血清学分型有关 有保存和 运送 Mg2 的作用 噬菌体感染的吸附受体 具有一定的致病作用 贮藏磷元素 G 中脂多糖脂多糖 LPS 的结构 类脂 A 内毒素的物质基础 致热作用 核心多糖 多糖 O 抗原 LPS 的主要功能有 是 G 细菌内毒素的主要成分 吸附 Mg2 Ca2 等阳离子 G 细菌细胞表面抗原 是噬菌体的吸附受体 革兰染色的原理革兰染色的原理 中国药科大学 国家生命科学与技术人才培养基地 微生物与免疫学 By ZuHui Liu 二 细胞膜 cell membrane 细胞正常的渗透性屏障 选择性控制细胞内外物质的运输和交换 即具有选择通透性选择通透性 细菌细胞膜上具有脱氢酶系 电子传递系统等 与细胞代谢细胞代谢有关 细胞膜还是细胞壁各种组分 肽聚糖 磷壁酸和 LPS 等 和荚膜等大分子合成的场所 大分子合成的场所 细胞膜是细菌鞭毛的着生点细菌鞭毛的着生点 为细菌鞭毛的运动提供能量 三 细胞质 cytoplasm 介绍包含的物质 1 核糖体 ribosome 2 颗粒状内含物 inclusion body 1 异染异染 颗颗 粒粒 metachromatic granules 又称迂回体 volutin 主要成分为多聚磷酸盐 用蓝色染科 甲苯胺蓝 美蓝 可染成紫红色 用特殊染色法可染成与细菌其它部位 不同的颜色 故名 多聚磷酸盐可作为磷酸盐的储存体 在反应中可作为能量来源可作为磷酸盐的储存体 在反应中可作为能量来源 2 脂肪颗粒脂肪颗粒 由聚 羟基丁酸 poly hydroxybutyric acid 组成 易被脂溶性染料如苏 丹黑着色 是细菌碳源和能源碳源和能源性贮藏物 3 肝糖粒和淀粉粒肝糖粒和淀粉粒 肝糖粒为糖原 glycogen 用稀碘液可染成红褐色 淀粉粒可用碘 液染成深蓝色 它们均为细菌碳源和能源性贮藏物 四 核质 nuclear material 由大型环状双链 DNA 纤丝不规则地折叠或缠绕而构成的无核膜 核仁的区域 五 质粒 plasmid 质粒是细菌染色体外闭环双链的 DNA 分子 是除染色体 DNA 外存在核外的遗传物质 能 独立复制 亦能整合到染色体上随细菌染色体同时复制 并随细胞分裂而分配到子代细胞 中 2 细菌的特殊结构 荚膜 鞭毛 菌毛 芽胞等 一 荚膜 capsule 荚膜 某些细菌在一定营养条件下可向细胞壁表面分泌一层松散透明 粘度极大的胶状物 质 组成大多为多糖或多肽物质 并非为细菌细胞的必不可少的结构 荚膜的分类 1 根据荚膜在细胞表面存在的状况 可分为三种情况 荚膜 粘液性物质具有一定外形 相对稳定地附着于细胞壁外 粘液层 slime layer 没有明显的边缘 可扩散到周围环境中的 中国药科大学 国家生命科学与技术人才培养基地 微生物与免疫学 By ZuHui Liu 微荚膜 microcapsule 有些细菌的荚膜很薄 200nm 2 光滑型 S 型 菌落 具有荚膜 菌落表面湿润 光滑 粗糙型 R 型 菌落 不具有荚膜 表面干燥 粗糙 S 型菌落可因失去荚膜而转化为 R 型菌落 荚膜对细胞的功能 抗干燥能力 保护细菌 抵抗吞噬 免受溶菌酶和补体以及其他杀菌物质的杀菌作用 是细菌体外的贮藏物质 当缺乏营养时可作为碳源利用 堆积某些代谢废物 可使菌体附着于适当的物体表面 如链球菌的荚膜物质粘附于人的牙齿 可引起龋齿 Eg 有些细菌荚膜本身对人体具有毒性而致病 粘性面包 牛奶都是因污染了产荚膜细 菌而引起的 肠膜状明串珠菌 Leuconostoc mesenteroides 利用蔗糖合成大量荚膜物质葡聚 糖 已被用来大量生产右旋糖酐 作为代血浆的主要成分 可用于抗休克 消肿和解毒 有的荚膜物质具抗原性 可用于细菌分型 作为鉴定细菌的依据之一 二 鞭毛 flagella 鞭毛蛋白鞭毛蛋白 少量的糖类和脂类 抗原物质 H 抗原抗原 可用作细菌的分类 氨基酸组成类似肌肌 动蛋白 动蛋白 作为细菌运动的 器官 有利于实现趋性 鞭毛组成 鞭毛组成 由鞭毛丝 鞭毛钩 基体基体三部分组成 鞭毛基体结构不同 G 菌 L 环 P 环 S 环 M 环 G 菌 S 环 M 环 观察方法 观察方法 电镜直接观察 鞭毛染色法 悬滴法暗视野观察运动情况 半固体穿刺培 养观察有无扩散 菌落外形 边缘 表面 血清学反应 三 菌毛 pilus 或 fimbriae 细菌菌毛是比鞭毛纤细 短而直的丝状物 细菌菌毛的数目很多 遍布菌体表面 1 普通菌毛 common pilus 普通菌毛广泛存在于肠道细菌中 遍布于细菌细胞表面 通过菌毛粘附在多种细胞上 由 此获得立足点 进而侵入粘膜引起感染 所以普通菌毛的粘附作用与致病菌的致病性有关 2 性菌毛 sex pilus 性菌毛稍长而粗 数量较少 只有 1 4 根 带有性菌毛的细菌具有致育性 称 F 菌株 它在细菌的接合中与遗传物质的传递有关 同时 性菌毛也是某些噬菌体吸附的受体 四 芽胞 spore 芽孢 某些细菌在其生长发育后期 细胞质脱水浓缩 在细胞内形成一个圆形或椭圆形 对不良环境条件具有较强抗性的休眠体 由于细菌芽孢的形成都在胞内 故又称为内生孢 子 芽胞与细菌的繁殖体不同 一般认为它是细菌的休眠体 能否形成芽胞是细菌种的特性能否形成芽胞是细菌种的特性 有的 G 有的杆菌产生芽孢 芽孢杆菌属 梭状芽孢 杆菌属 芽孢八叠球菌属 芽胞着生的位置 形状 大小位置 形状 大小因菌种而异 细菌芽胞的结构由芽胞外壁 芽胞壳 皮层 和核心组成 细菌芽胞的结构由芽胞外壁 芽胞壳 皮层 和核心组成 芽胞的特点是具有较强的耐热性较强的耐热性 原因见下 含水量少 蛋白质受热不易变性 芽胞壁厚且致密 通透性低 可阻止化学药品渗入 合成了一些较繁殖体耐热性更强的酶 芽胞皮层中含有砒啶二羧酸钙 DPA Ca 耐热性增强 芽孢的萌发芽孢的萌发 由休眠状态的芽孢变成营养细胞的过程 萌发过程主要分活化活化 发芽和生长发芽和生长两个阶段 伴胞晶体 伴胞晶体 parasporal crystal 在形成芽孢的同时 在芽孢旁形成一个菱形或双锥形的碱 溶性蛋白晶体 即 内毒素 中国药科大学 国家生命科学与技术人才培养基地 微生物与免疫学 By ZuHui Liu 三 细菌与人类的关系三 细菌与人类的关系 1 细菌的致病性 毒力 入侵数量和入侵途径 毒力是指病原菌致病性的强弱程度 具有菌株或型的差异 一般以半数致死量 LD50 表示 即采用一定途径感染实验动物使其半数死亡所需的最小细菌量 细菌外毒素和内毒素的比较细菌外毒素和内毒素的比较 外毒素内毒素 细菌来源G 细菌和部分 G 细菌分泌到胞外 G 细菌细胞壁成分 菌体自溶或 裂解时释放 化学成分蛋白质脂多糖 热稳定性60 80 30 分钟被破坏 耐热性强 250 30 分钟被破 坏 抗原性强 刺激机体产生抗毒素 抗体 弱 刺激机体产生抗菌性抗体 类毒素0 4 甲醛处理可除去毒性制备类毒素不能制备类毒素 毒性 强 具组织特异性 引起特殊病变 不引起机体发热 弱 无具组织特异性 病理作 用大致相同 引起机体发热 编码基因常为质粒细菌染色体 第二节第二节 放线菌 放线菌 ActinomycesActinomyces 放线菌 属于细菌 是一类呈菌丝状生长 主要以孢子繁殖的单细胞原核生物 革兰氏阳革兰氏阳 性性 具细胞壁 菌落呈枝线状 有特殊的土霉味 一 分类依据一 分类依据 有原核 类核 无核膜和核仁 细胞壁的主要成分是肽聚糖 核糖体同为 70S 对溶菌酶和抗生素敏感 DNA 重组方式与细菌相同 为无性繁 殖 二 放线菌的形态与构造二 放线菌的形态与构造 单细胞 无菌丝隔膜 大多由分枝发 达的菌丝组成 菌丝直径与杆菌类似 约 1mm 细胞壁组成与细菌类似 革兰氏染色 阳性 少数阴性 营养菌丝 气生菌丝 孢子丝 中国药科大学 国家生命科学与技术人才培养基地 微生物与免疫学 By ZuHui Liu 孢子 孢子丝孢子丝 横隔分裂横隔分裂 孢子孢子 孢子丝生长到一定阶段 形成一串孢子 成熟后孢子就单个释放 孢子的形状 颜 色和孢子表面状况等也是菌种鉴定的重要 依据 三 放线菌生长与繁殖三 放线菌生长与繁殖 1 放线菌的生活史放线菌的生活史 以链霉菌为例 孢子萌发 基内菌丝 气生菌丝 孢 子丝 孢子丝分化为孢子 2 繁殖方式 繁殖方式 无性孢子 菌丝断裂 四 放线菌菌落形态四 放线菌菌落形态 1 生长慢 3 7 天 2 大小似细菌 不扩散 3 基内菌丝生长于培养基内 接种针难挑 起 4 菌落一般为圆形 表面光滑 皱褶 绒 毛状或粉状 5 菌落常带有多种颜色 第三节第三节 其它原核微生物其它原核微生物 可透过细菌过滤器 支原体 立克次体 衣原体 无细胞壁 支原体 胞内寄生 支原体 可独立 立克次体 专性胞内 衣原体 专性胞内 对青霉素敏感 螺旋体 一 支原体 一 支原体 Mycoplasma G G 非典 非典 1 概念 支原体 又称类菌质体 是一类无细胞壁 介于独立生活和细胞内寄生生活之间 的最小型原核生物 多数为致病菌 2 特性 无细胞壁 球状体 小 能通过滤器 人工培养营养要求苛刻 需胆固醇 菌落微小 油煎蛋 一些支原体能引起病害疾病 体外组织细胞培养时 常被支原体污染 四环素族 红霉素 卡那霉素 氯霉素四环素族 红霉素 卡那霉素 氯霉素 敏感敏感 青霉素青霉素 不敏感不敏感 二 立克次氏体 二 立克次氏体 Rickettsia 1 概 念 立克次氏体 是大小介于通常的细菌与病毒之间 在许多方面类似细菌 专性活 细胞内寄生的原核微生物 2 特 性 比细菌小 能通过滤器 光镜可见 以节肢动物为传播媒介 有储存宿主 专性细胞内寄生 胞浆内 原核细胞微生物 酶系统不完整 敏敏 感感 氯霉素和四环素氯霉素和四环素 不敏感不敏感 磺胺类磺胺类 中国药科大学 国家生命科学与技术人才培养基地 微生物与免疫学 By ZuHui Liu 三 衣原体 三 衣原体 Chlamydia G 沙眼 沙眼 1 概念 衣原体 介于立克次氏体与病毒之间 能通过细菌滤器 专性活细胞内寄生的一 类原核微生物 2 特性 具有细胞壁 但无肽聚糖 G 特征 专性活细胞内寄生 有独特发育周期 原体发育 长成始体 原体有感染性 始体无感染性 原体发育 长成始体 原体有感染性 始体无感染性 能通过细菌滤器 不耐热 60 10min 被灭活 对红霉素 氯霉素 四环素敏感 四 螺旋体 四 螺旋体 G 概念 是一类细长柔软 弯曲呈螺旋状 运动活泼的原核细胞型微生物 对抗生素和溶菌 酶敏感 用青霉素 强力霉素 四环素治疗 能运动 但不具备鞭毛 钩端螺旋体属 钩端螺旋体 钩体病 疏螺旋体属 回归热疏螺旋体 回归热 密螺旋体属 苍白密螺旋体 梅毒 中国药科大学 国家生命科学与技术人才培养基地 微生物与免疫学 By ZuHui Liu 第二章第二章 真菌学真菌学 概念 真菌是一类不含叶绿素 无根 茎 叶分化 具有细胞壁的真核细胞型微生物 概念 真菌是一类不含叶绿素 无根 茎 叶分化 具有细胞壁的真核细胞型微生物 1 球状真菌 酵母 单细胞 球状真菌 酵母 单细胞 2 丝状真菌 霉菌 多细胞 丝状真菌 霉菌 多细胞 基本要求基本要求 1 了解 真菌的分类 细胞结构与培养特征 2 掌握 真菌的培养条件 几种与人类关系密切的真菌 真菌的致病性 3 重点掌握 真菌概念 酵母菌和霉菌的大小 形态 结构 繁殖方式等生物学性状 第一节第一节 酵母菌 酵母菌 YeastYeast 一 分布及与人类的关系一 分布及与人类的关系 酵母菌 酵母菌 泛指能发酵糖类的各种单细胞的真菌 多分布在含糖的偏酸性环境含糖的偏酸性环境 也称为 糖糖 菌菌 啤酒酵母 Saccharomyces cerevisae 第一个完成全基因组序列测定的真核生物 1996 有些酵母菌 如白假丝酵母 能引起皮肤 呼吸道 消化道 泌尿生殖道疾病 5 个特点 个特点 1 个体单细胞 2 多数出芽繁殖 出芽繁殖 3 能发酵糖类产能 4 细胞壁 常含甘露聚糖 5 常生活在含糖量较高 酸度较大的水生环境中 二 酵母菌的形态和大小二 酵母菌的形态和大小 酵母菌细胞的形态通常有球形等 酵母菌进行一系列的芽殖后 如果长大的子细胞与 母细胞不立即分离 其间以狭小的面积相连 这种藕节状细胞串称为假丝 假丝 酵母菌无鞭毛 不能游动 细胞直径 细菌 10 三 细胞结构 典型的真核细胞 三 细胞结构 典型的真核细胞 结构 壁 膜 质 核 细胞器 液泡 细胞壁 主要葡聚糖葡聚糖 glucan 甘露聚糖 mannan 蛋白质 protein 几丁质 chitin 细胞膜 含有麦角固醇麦角固醇 细胞核 真正的核 真核系统真核系统 四 酵母菌繁殖方式和生活史四 酵母菌繁殖方式和生活史 一一 无性繁殖无性繁殖 1 芽殖 budding 主要主要 成熟细胞长出小芽 到一定程度后脱离母体继续长成新个 体 2 裂殖 fission 少数酵母菌可以象细菌一样借细胞横割分裂而繁殖 例如裂殖酵 母 3 无性孢子 二二 有性繁殖有性繁殖 质配 核配 形成二倍体核的接合子形成二倍体核的接合子 减数分裂 子囊孢子 孢子萌发 无性繁殖 有性繁殖 酵母菌以形成子囊和子囊孢子的形式进行有性繁殖 五 酵母菌的菌落五 酵母菌的菌落 中国药科大学 国家生命科学与技术人才培养基地 微生物与免疫学 By ZuHui Liu 与细菌菌落类似 但一般较细菌菌落大且厚 表面湿润 透明 光滑 易被挑起 多 为乳白色 少数呈红色 第二节第二节 霉菌 霉菌 MoldMold 霉菌 是丝状真菌的一个俗称 意即 会引起物品霉变的真菌 通常指那些菌丝体较发达 又不产生大型柔质子实体结构的真菌 一 分布及与人类的关系一 分布及与人类的关系 霉菌易引起动物和人体传染病 Eg 皮肤癣症等 少部分霉菌可产生毒性很强的真菌毒素 Eg 黄曲霉毒素 aflatoxin 等 二 霉菌的形态结构二 霉菌的形态结构 壁 膜 质 核 细胞器 液泡壁 膜 质 核 细胞器 液泡 真核 真核 细胞壁主要成分为几丁质 蜗牛消细胞壁主要成分为几丁质 蜗牛消 化酶化酶 菌丝分为有隔菌丝 多细胞 子囊菌丝分为有隔菌丝 多细胞 子囊 菌 担子菌 和无隔菌丝 单细胞 根霉 毛霉 菌 担子菌 和无隔菌丝 单细胞 根霉 毛霉 三 霉菌的菌落三 霉菌的菌落 四 霉菌的繁殖方式 有性无性交替 四 霉菌的繁殖方式 有性无性交替 1 无性繁殖 主要主要 无性孢子无性孢子包括关节孢子 厚膜孢 子 孢囊孢子 分生孢子 次要 菌丝断 裂 2 有性繁殖 经过两性细胞结合产生新 个体 质配 核配 减数分裂 有性孢子 经过两性细胞结合而形成的孢子称为有两性细胞结合而形成的孢子称为有 性孢子性孢子 包括卵孢子 接合孢子 子囊孢子 担孢子 霉菌的有性繁殖分为三个阶段 即质配 质配 核配和减数分裂核配和减数分裂 a 质配 两个性细胞结合 细胞质融合 成为双核细胞 每个核均含单倍染色体 n n b 核配 两个核融合 成为二倍体接合子核 此时核的染色体数是二倍 2n 中国药科大学 国家生命科学与技术人才培养基地 微生物与免疫学 By ZuHui Liu c 减数分裂 双倍体的细胞核经过减数分裂 核中的染色体数目又恢复到单倍体状态 3 生活史 无性繁殖阶段 菌丝体 营养体 在适宜的条件下产生无性孢子 无性孢子萌发形成新 的菌丝体 多次重复 有性繁殖阶段 在发育后期 在一定条件下 在菌丝体上分化出特殊性器官 细胞 质配 核配 减数分裂后形成单倍体孢子 再萌发形成新的菌丝体 中国药科大学 国家生命科学与技术人才培养基地 微生物与免疫学 By ZuHui Liu 第三章第三章 病毒学病毒学 病毒 一类纳米 nm 级 体积微小 结构简单 能通过细菌滤器 含一种类型核酸 DNA or RNA 具有感染性 必须在活细胞内才能生长增殖 宿主特异性 的非细胞型微生物 第一节第一节 病毒的大小 形态 化学组成 结构和分类病毒的大小 形态 化学组成 结构和分类 一 病毒的形态 1 形态学术语 核衣壳 nucleocapsid 病毒衣壳 病毒核酸 包膜 envelope 脂质 宿主 蛋白质 病毒基因编 码 包膜子粒 peplomer 和刺突刺突 spike 处于病毒包 膜表面 向外突出的钉状病毒特异性糖蛋白为包膜子粒 它与无包膜病毒衣壳表面的突起统称为刺突 2 病毒衣壳的对称型式 1 二十面体对称型 如腺病毒 Adenovirus 2 螺旋对称型 如烟草花叶病毒 Tobacco mosaic virus 狂犬病毒 Rabies virus 等 3 复合对称 衣壳结构 如有尾噬菌体 T4噬菌体等 二 病毒的结构和分类 病毒 核酸 遗传信息 核酸 遗传信息 蛋白质蛋白质 病毒的蛋白质 结构蛋白结构蛋白 非结构蛋白 代谢需要 非结构蛋白 代谢需要 核酸类型核酸结构病毒举例 DNAssDNA线状 单链细小病毒 环状 单链 174 噬菌体 dsDNA 线状 双链腺病毒 T4噬菌体 不完全环状双链HBV RNAssRNA线状 单正链脊髓灰质炎病毒 TMV 线状 单负链狂犬病毒 副粘病毒 线状 单正链 二倍体HIV 线状 单负链 分段流感病毒 dsRNA 线状 双链 分段呼肠病毒 1 真病毒 蛋白 核酸 2 亚病毒 subvirus 类 拟 朊 1 类病毒 Viroid 只含侵染性 RNA 一种组分 柑橘裂皮病 2 拟病毒 Virusoid 只含不具单独侵染性的 RNA 组分 依靠辅助病毒的存在才 能复制 丁型肝炎病毒 3 朊病毒 prion virino 只含蛋白质 疯牛病 中国药科大学 国家生命科学与技术人才培养基地 微生物与免疫学 By ZuHui Liu 第二节第二节 病毒的增殖病毒的增殖 一 吸附 attachment or adsorption 二 侵入 penetration 和脱壳 uncoating 三 生物合成 biosynthesis 四 装配 assembly 五 释放 release 第三节第三节 干扰现象和干扰素干扰现象和干扰素 一 干扰现象 病毒感染寄主细胞后能干扰随后进入的病毒的增殖 病毒感染寄主细胞后能干扰随后进入的病毒的增殖 在疫苗的制备和预防接种上重要意义 1 减毒活疫苗可阻止毒力较强的病毒感染 2 机体感染毒力较弱的呼吸道病毒在一定时间内可降低对其它病毒的感染 机制 竞争干扰 改变宿主代谢途径 产生干扰素等机制 竞争干扰 改变宿主代谢途径 产生干扰素等 二 干扰素 干扰素是机体细胞受病毒感染或机体在其他干扰素是机体细胞受病毒感染或机体在其他 IFN 诱生剂作用下由细胞基因组控制产生的是诱生剂作用下由细胞基因组控制产生的是 一组可溶性的糖蛋白分子 具有抗病毒增殖等多种生物学活性 一组可溶性的糖蛋白分子 具有抗病毒增殖等多种生物学活性 干扰素的产生和作用机制 一般认为 在正常情况下 宿主细胞基因组中存在着 IFN 基因基因 但受阻遏物和操纵子阻遏物和操纵子 的控制 IFN 基因处于被抑制抑制的状态 干扰素基因不能转录和翻译成蛋白质 从而不产生 IFN 当病毒感染病毒感染 或在其他 IFN 诱生剂作用下 IFN 阻遏物失活阻遏物失活 IFN 基因去抑制而激活激活 通过转录和翻译合成了转录和翻译合成了 IFN 蛋白蛋白 IFN 作用同一细胞的另一组基因和 或 迅速释放到细胞 外作用于同种细胞膜上的 IFN 受体受体 细胞内抗病毒蛋白抗病毒蛋白 antiviral protein AVP 基因去抑制 而激活 转录并翻译产生几种 AVP 最终抑制病毒的增殖抑制病毒的增殖 第四节第四节 噬菌体噬菌体 一 噬菌体的概念和数目测定 噬菌体噬菌体 phage bacteriophage 是感染细菌 放线菌 真菌的病毒如大肠杆菌噬菌体 coliphages 金黄色葡萄球菌噬菌体 staphylophages 伤寒杆菌噬菌体 typhoidphages 等 噬菌斑噬菌斑 将增殖的噬菌体与敏感宿主菌混合在熔化了的固体琼脂培养基中倾注平板 经孵 育后 则平板上出现由噬菌体裂解宿主细胞而形成的透明的溶菌空斑噬菌体裂解宿主细胞而形成的透明的溶菌空斑 个噬菌斑就是一 个噬菌体裂解细菌的结果 所以噬菌斑数目即代表噬菌体的数目数目 为了判断噬菌体数目的多少 可通过连续稀释法在液体培养基中进行测定 以最大稀释度 还能溶解相应细菌判为该噬菌体的效价 或者采用固体培养基作噬菌斑计数 可测定噬斑 形成单位 phqge forming unit PFU 数目 常以每毫升噬菌体液能出现的噬斑数 PFU m1 表示 噬菌体的浓度又称为效价或滴度 titer 中国药科大学 国家生命科学与技术人才培养基地 微生物与免疫学 By ZuHui Liu 二 噬菌体与宿主细胞生活周期 1 烈性噬菌体 virulent phage 噬菌体感染宿主细胞后 在细胞内迅速增殖 最后使细胞裂解而死亡 这类噬菌体称 为烈性噬菌体 virulent phage 2 温和性噬菌体 溶源菌和前噬菌体 噬菌体感染宿主细胞后 并不立即引起宿主细胞裂解 噬菌体与细胞建立稳定的共存 关系 噬菌体 DNA 整合 integration 至细菌染色体中 并随宿主细胞的分裂而传代 这类 噬菌体称为温和性噬菌体温和性噬菌体 temperate phage 或溶源噬菌体 或溶源噬菌体 lysogenic phage 如 E coli 噬菌体是一个典型的温和噬菌体 通常把整合到宿主细胞染色体上 并随同宿主一起复制的噬菌体基因组叫做前噬菌体前噬菌体 或原噬菌体或原噬菌体 prophage 把带有前噬菌体的细菌叫做溶源菌溶源菌 1ysogenic bacteria 温和噬菌体可有三种存在状态 A 游离的具有感染性的噬菌体颗粒 B 宿主菌胞质内类似质粒的噬菌体核酸 C 前噬菌 体 噬菌体免疫状态噬菌体免疫状态 溶原性细菌具有抵抗同种或近缘噬菌体重复感染的能力 溶原性转换溶原性转换 某些前噬菌体可导致细菌基因型和性状发生改变 自主状态自主状态 噬菌体进入宿主细胞 噬菌体 DNA 以线状双链形式进入线状双链形式进入 两端有未修复 的互补末端 而后在细菌细胞内双链在细菌细胞内双链 DNA 的粘性末端互补的粘性末端互补 环合起来 缺口由连接 酶连接和封合 整合状态整合状态 随后细胞染色体和噬菌体 DNA 联会 交叉连接 最终导致噬菌体 DNA 整合入宿主细胞染色体中 噬菌体转换为前噬菌体 细菌细胞则溶源化 3 诱导 溶源菌能以极低的频率自发裂解 产生子代噬菌体 特别是在 UV 等理化因素作用下 可使绝大部分乃至全部溶源菌裂解释放子代噬菌体 理化因素的这种作用称为诱导 4 温和性噬菌体与宿主细胞生活周期 噬菌体感染宿主细胞后既可以进行溶解性循环 1ytic cycle 也可以进行溶源性循环 1ysogenic cycle 噬菌体 DNA 呈线状进入宿主细胞 然后环合 溶解循环中 以双链环 状闭合 DNA 为模板复制核酸和生物合成蛋白质 然后自身装配起来 产生完整的病毒颗 粒 最后细胞破裂 成熟的噬菌体释放出来 在溶源性循环中 噬菌体 DNA 失去自主性 整合 又称插入 insertion 到细菌 DNA 中 此时的细菌即为 噬菌体的溶原菌 前噬菌体 可随细菌的分裂而不断增殖 但不溶解细菌 反向的剪切过程可以自发发生 自发消除频 率很低 约 10 2 10 5 也可经诱变剂 如紫外线 X 射线 丝裂霉素 C 等 诱导产生 结 果使噬菌体的增殖进入溶解性周期 溶源性细菌对同源的或其本身的噬菌体不敏感 这种特性称为溶源性细菌对同源的或其本身的噬菌体不敏感 这种特性称为 免疫性免疫性 即这些噬菌 即这些噬菌 体进入溶源性细胞后 既不能增殖 也不导致细胞裂解 体进入溶源性细胞后 既不能增殖 也不导致细胞裂解 因此在测定溶原细菌的噬菌体时 必须同时加入非溶源性的指示菌 三 噬菌体的应用 噬菌体可用于细菌的鉴定和分型 分子生物学研究的重要工具 噬菌体表达的产物存在于噬菌体表面 将噬菌体用于基因工程抗体库的建立 在菌种选育时可筛选抗噬菌体的突变株 噬菌体还可供作抗病毒药物和抗肿瘤抗生素筛选的实验模型 通过测定标本中的噬菌体或应用噬菌体效价增殖试验 检测标本中的未知细菌 中国药科大学 国家生命科学与技术人才培养基地 微生物与免疫学 By ZuHui Liu 第六节第六节 病毒与人类疾病病毒与人类疾病 一 一 流行性感冒病毒流行性感冒病毒 球形或丝状 有包膜 脂双层 单负链 RNA 病毒 血凝素 HA 神经氨酸酶 NA 分型 根据 RNP 和 M 蛋白 基质蛋白 的不同 可分为甲 A 乙 B 丙 C 型 亚型 根据血凝素 HA 和神经氨酸酶 NA 分为若干亚型 H1 H15 N1 N9 且 HA NA 易变异 而引起大流行 RNA 分节段 因而 流感病毒的基因重组频率高 易发生突变 二 肝炎病毒 二 肝炎病毒 乙型肝炎病毒 HBV 嗜肝 DNA 病毒科 1 1 抗原组成 抗原组成 HbsAgHbsAg HBVHBV 感染的主要标志 存在于外衣壳上 感染的主要标志 存在于外衣壳上 HBcAgHBcAg 存在于内衣壳上 存在于内衣壳上 不易在血清中查到不易在血清中查到 抗原性强 刺激机体产生抗 抗原性强 刺激机体产生抗 HBc HBc 活动 活动 期期 IgMIgM 型 非活动期型 非活动期 IgGIgG HBeAgHBeAg 可溶性蛋白 可溶性蛋白 MWMW 大约大约 1900019000 DaDa 游离于血清中 游离于血清中 2 致病性 传染性强 乙肝患者或携带者 密切接触 性 母婴乙肝患者或携带者 密切接触 性 母婴 可导致原发性肝癌 3 检查与防治 抗原抗体检测抗原抗体检测 HBV 的 HBsAg HBeAg 抗 HBs 抗 HBe 抗 HBc 称为 两对半 是临床检测指标 表为 HBV 抗原抗体检测结果的临床分析 HBsAg HBeAg抗 HBs抗 HBe抗 HBc临床判断 感染 HBV 结合肝功能判断病情 急慢性乙肝或无症状携带者 传染性强 同上 大三阳 乙肝恢复期 小三阳 乙肝恢复期 感染过 HBV 接种过乙肝疫苗或乙肝已恢复 三 人类免疫缺陷病毒 三 人类免疫缺陷病毒 HIV 是获得性免疫缺陷综合症即艾滋病 AIDS 的病原体 属逆转录病毒科 Retroviridae 1 形态与结构 球形 直径 100 120nm 内含病毒 RNA 和酶 外层囊膜嵌有刺突 gp120 和 gp41 囊膜内面 为 P17 蛋白构成的衣壳 其内有核心蛋白 P24 包裹 RNA 热不稳定 对消毒剂和去污剂热不稳定 对消毒剂和去污剂 敏感敏感 中国药科大学 国家生命科学与技术人才培养基地 微生物与免疫学 By ZuHui Liu 2 致病性与免疫性 性行为 血液 母婴传播 T4T4 细胞细胞 第四章第四章 微生物的营养与代谢微生物的营养与代谢 营养 nutrition 指生物体从外部环境中摄取对其生命活动必需的能量和物质 通过吸收 利用以满足正常生长和繁殖需要的一种最基本的生理功能 即碳源 氮源 能源 生长因 子 无机盐和水 以碳 氢 氧 氮 硫 磷 6 种元素为主 吸收营养物质的方式 吸收营养物质的方式 一 一 简单扩散简单扩散 simple diffusion eg H2O O2 CO2 甘油 乙醇 脂肪酸等 分子量 小 脂溶性 极性小 二 二 促进扩散促进扩散 facilitated diffusion eg 氨基酸 单糖 维生素 无机盐等 三 三 主动运输主动运输 active transport eg 大多数氨基酸 糖类 部分离子 Na K HPO4 2 等 四 基团转位四 基团转位 group translocation 有一个复杂的运输系统来完成物质的运输 在运输中发生化学变化 eg 糖 微生物的营养类型微生物的营养类型 营营养养类类型型 电电子子供供体体 碳碳源源 能能源源 举举例例 光光能能无无机机自自养养型型 光光能能自自养养型型 H2 H2S S或H2O CO2 光能 着色细菌 蓝细菌 藻类 光光能能有有机机异异养养型型 光光能能异异养养型型 有机物 有机物 光能 红螺细菌 化化能能无无机机自自养养型型 化化能能自自养养型型 H2 H2S Fe2 NH3或NO2 CO2 化学能 无机物氧化 氢细菌 硫杆菌 亚硝化单胞 菌属 Nitrosomonas 甲烷杆 菌属 Methanobacterium 醋 杆菌属 Acetobacter 化化能能有有机机异异养养型型 化化能能异异养养型型 有机物 有机物 化学能 有机物氧化 假单胞菌属 芽孢杆菌属 乳 酸菌属 真菌 原生动物 腐生型 metatrophy 可利用无生命的有机物 如动植物尸体和残体 作为碳源 寄生型 paratrophy 寄生在活的寄主机体内吸取营养物质 离开寄主就不能生存 培养基培养基 培养基 由人工配制的 适合微生物生长繁殖 代谢用的混合营养料 控制相应营养物质控制相应营养物质 的浓度和比例 的浓度和比例 pH 灭菌处理 渗透压 水活度和氧化还原电势等物理化学条件较为适宜 灭菌处理 渗透压 水活度和氧化还原电势等物理化学条件较为适宜 液体培养基 用于生产 固体培养基 液体培养基 2 琼脂 用于菌种保藏 纯种分离 菌落特征观察以及活细胞计数等方面 半固体培养基 液体培养基 0 2 0 8 琼脂 多用于 细菌有无动力的检查 1 专性需氧菌 枯草芽胞杆菌 2 微需氧菌 需要少量氧气 如霍乱弧菌 中国药科大学 国家生命科学与技术人才培养基地 微生物与免疫学 By ZuHui Liu 3 耐氧菌 生长不需氧 氧气存在与否对其生长影响不大 缺乏过氧化氢酶 如乳酸菌 4 专性厌氧菌 缺乏 SOD 细胞色素氧化酶和过氧化氢酶 氧气有毒 如破伤风梭菌 5 兼性厌氧菌 有氧无氧均能生长 但有氧时生长较好 大多数病原性细菌属于此类 中国药科大学 国家生命科学与技术人才培养基地 微生物与免疫学 By ZuHui Liu 第五章第五章 微生物的生长与控制微生物的生长与控制 生长 growth 生物个体物质有规律地 不可逆增加 导致个体体积扩大的生物学过程 繁殖 reproduction 生物个体生长到一定阶段 通过特定方式产生新的生命个体 即引 起生命个体数量增加的生物学过程 一 微生物的生长一 微生物的生长 一一 群体生长规律群体生长规律 1 1 细菌群体生长规律细菌群体生长规律 在细菌个体生长里 每个细菌分裂繁殖一代繁殖一代 所需的时间为代时 Generation time 代时通常以 G 表示 在群体生长里细菌数量增加一倍增加一倍所需的时间称为倍增时间 Doubling time 如 E coil 20min 左右 2 2 细菌生长曲线细菌生长曲线 生长曲线生长曲线 少量菌种接种到恒定容积的液体培养基液体培养基中 提供最适培养条件最适培养条件培养 定时定时 测定测定培养液中的细胞数 以培养时间为横座标 以细胞数的对数或生长速率为纵座标以培养时间为横座标 以细胞数的对数或生长速率为纵座标 作图 延滞期 延滞期 Lag phase 对数生长期 对数生长期 Logarithmic phase 芽胞于对数生长期末期开始形成 稳定期大量形成 衰亡期释放 有利于菌种保藏 稳定期 稳定期 stationary phase 目的 1 生产菌体代谢产物 SCP 乳酸等 次生代谢产物 稳定期是产物的最佳收获 期 2 对维生素 碱基 氨基酸等物质进行生物测定 稳定期是最佳测定时期 衰亡期 衰亡期 decline phase 或或 death phase 有的物质可直接被利用 Eg 葡萄糖或 NH 4 等 称为速效碳源 或氮源 有的需要 经过一定的适应期后才能获得利用能力 Eg 乳糖或 NO3 等 称为迟效碳源 或氮源 当培养基中同时含有这两类碳源 或氮源 时 微生物在生长过程中会形成二次生长现象 二二 培养方法培养方法 1 根据培养基分为 固体 半固体培养法 液体培养法 静置培养 摇瓶培养 发酵罐培根据培养基分为 固体 半固体培养法 液体培养法 静置培养 摇瓶培养 发酵罐培 养 养 固体 常用于微生物的分离 纯化 保存和种子制备 半固体 多采用穿刺培养 往往用于微生物的鉴定和菌种保藏 判断动力 2 根据具体方法分为 分批培养和连续培养 同步培养 厌氧培养根据具体方法分为 分批培养和连续培养 同步培养 厌氧培养 分批培养 封闭培养 一定容积的培养基 一次收获 中国药科大学 国家生命科学与技术人才培养基地 微生物与免疫学 By ZuHui Liu 连续培养 在微生物的整个培养期间 通过不断补充营养物质和以同样的速率移出培 养物使微生物能以恒定的生长速率生长 并能持续生长下去的一种培养方法 特征为 特征为 恒浊 菌液浓度恒定 恒化 恒组成 营养物浓度恒定 恒浊 菌液浓度恒定 恒化 恒组成 营养物浓度恒定 同步生长 一个细胞群体中各个细胞都在同一时间进行分裂的状态 称为同步生长 synchronous growth 进行同步分裂的细胞称为同步细胞 三三 测定方法测定方法 1 显微计数法 采用细菌计数板或血球计数板细菌计数板或血球计数板 在显微镜下显微镜下对微生物数量进行直接计数直接计数 计算一定容积里样品中全部微生物的数量 缺点 不能区分死 活菌 不适于运动细菌的计数 需要相对高的细菌浓度 个体小难观 察 2 比浊法 在一定波长下 测定菌悬液的光密度光密度 OD 值 表示菌量 测定结果为总菌数 3 活菌计数法 活菌计数法 液体稀释后采用涂布法 倾注平板法 测定菌落形成单位 涂布法 倾注平板法 测定菌落形成单位 4 膜过滤法 当样品中菌数很低时 可以将一定体积的液体样品通过膜过滤器 然后将 膜转到相应的培养基上进行培养 对形成的菌落进行统计 二 对微生物的控制二 对微生物的控制 一一 常用概念常用概念 灭菌 sterilization 杀灭所有所有的微生物 包括细菌的芽 孢 消毒 disinfection 杀灭病原微生物 防腐 antiseptic 抑制微生物的生长繁殖 化疗 Chemotherapy 化疗是指利用具有选择毒性的化学物质如磺胺 抗生素等对生物体 内部被微生物感染的组织进行治疗 以杀死组织内的病原微生物 但对机体本身无毒害作 用的治疗措施 无菌 asepsis 不含活菌 无菌技术 aseptic technique 在进行外 科手术或分离转接及培养时防止其它微生物污染实验材料或实验材料污染环境的操作方法 二二 物理方法物理方法 1 干热灭菌法 dry heat sterilization 2 湿热灭菌法 湿热灭菌法 moist heat sterilization A 巴氏消毒法 巴氏消毒法 63 30min 72 15 30s 82 3s B 煮沸消毒法 煮沸消毒法 100 30min 难以杀灭芽胞难以杀灭芽胞 C 流通蒸气消毒法 100 15 30min 难以杀灭芽胞 D 间歇蒸汽灭菌法 100 15 30min 37 过夜培养 3 次 E 高压蒸气灭菌法 高压蒸气灭菌法 1 含糖培养基 含糖培养基 113 20 30min 2 一般培养基 一般培养基 121 15 30min 湿热比干热灭菌好的原因 1 细菌蛋白质在有水的情况下易于凝固变性 2 湿热穿透力强 中国药科大学 国家生命科学与技术人才培养基地 微生物与免疫学 By ZuHui Liu 3 湿热蒸气有潜热存在 水蒸气凝固成水释放潜热 迅速提高被灭菌物体的温度 三三 化学方法化学方法 抗微生物剂抗性强弱的指标抗微生物剂抗性强弱的指标 1 最低抑制浓度 minimum inhibitory concentration MIC 评定某化学药物药效强药效强 弱弱的指标 指在一定条件下 某化学药剂抑制特定