微生物学绪论

,主 讲,罗屏。,临床微生物学 和微生物检验,课程名称：临床微生物学 和微生物检验,教学内容：微生物绪论,学 时：2 学 时,教学目的：掌握微生物、医学微生物、临床微生物学的定义和分类 ,以及病原微生物、正常菌群、条件致病微生物的概念。 熟悉微生物的分类及其与人类的关系，正常菌群对人体的益处 了解临床微生物学的研究范畴。,教学方法：理论,教学重点、难点、关键：临床微生物学的定义和分类 ,以及病原微生物、正常菌群、条件致病微生物的概念。,绪 论一、复习基本概念(一) 微生物(micro-organism ): 概念: 存在于自然界中，个体微小，结构简单，肉眼直接看不见，必须借助光学显微镜或电子显微镜才能观察到的微小生物。,微生物学的开山鼻祖-列文虎克的显微镜,（放大266倍）,微生物的特点体积微小结构简单繁殖迅速容易变异分布广泛种类繁多,体积微小: 肉眼不能观察，测量单位- 微米(m)或纳米(nm),单个细菌虽然肉眼看不见， 但经在人工培养基上培养1824小时后可迅速长成一个肉眼可见的细菌集落称为菌落,细菌菌落,菌落：在固体培养基上，由单个细菌生长繁殖形成的肉眼可见的细菌集落称为菌落。,结构简单绝大多数微生物（除多细胞真菌）是单细胞生物，病毒甚至无细胞结构。,培养4-5天所形成的大肠杆菌的重量将和地球相仿,繁殖迅速,一般细菌每20分钟繁殖一代,易变异 微生物与外界环境直接紧密接触,易受环境因素的影响,发生突变获得很强的外环境适应力,起源早:地球诞生于46亿年前, 微生物35亿年前即已形成,分布广,广泛分布在土壤、水、空气和动植物及人体的体表及人体各种与外界相通的腔道如呼吸道、消化道和泌尿生殖道表面。85公里的高空、11公里深的海底、2000米深的地层均有微生物近100的温泉、零下250的环境中也有微生物 同学们要牢固地树立有菌的观念,砧板上的微生物,皮肤、毛发上分布的细菌,肠黏膜上分布的细菌,种类多 微生物的种类有数十万种之多生物分为原核生物界(细菌、支原体等) 原生生物界(藻类, 原生动物)、 真菌界(酵母菌、霉菌)植物界、动物界和病毒界,微生物在六界中占有三界, 显示了微生物在自然界的重要地位,微生物的种类 非细胞型微生物 原核细胞型微生物 真核细胞型微生物,非细胞结构型微生物(acellular),无典型的细胞结构，也无产生能量的酶系统，由单一核酸（RNA或DNA）和蛋白质组成，只能在活细胞内增殖。包括病毒以及结构更简单的亚病毒,非细胞型微生物,腺病毒,乙肝病毒,噬菌体,原核细胞型微生物(prokaryote),细胞的分化程度较低，仅有原始的核，无核仁和核膜。胞浆内无完整的细胞器。如细菌、衣原体、支原体、立克次体、放线菌、螺旋体,原核细胞型微生物,真核细胞型微生物（eukaryote）,细胞核的分化程度较高，有核膜、核仁和染色体，胞浆内有完整的细胞器，行有丝分裂。 如:真菌,真核细胞型微生物,单细胞型真菌,多细胞型真菌,微生物与人类的关系 益 参与自然界中C、N、S等元素的循环。 农业方面：杀虫、造肥、固氮 工业方面：食品发酵、石油脱蜡 医药方面：制药、正常菌群 害 引起人类及动植物病害 导致工业产品、农副产品和生活用品 的腐烂和霉烂。,自然界中N、C、S等元素循环,农业,以菌造肥,以菌催长,以菌防病,以菌治病,工业,微生物应用于食品、皮革、纺织、石油、化工、冶金等,医药工业,利用微生物制造抗生素、维生素、辅酶、ATP等药物,污水处理,利用微生物降解有机磷、氰化物等,基因工程技术中提供多种工具酶和载体系统,创建有益的工程菌新品种,微生物与人类的关系,微生物,有少数微生物能引起人类和动、植物的病害,病原微生物能引起动/植物和人类患病的微生物被称为病原微生物。如引起人类疾病的结核分枝杆菌、伤寒沙门菌、沙眼衣原体、梅毒螺旋体、肝炎病毒、人类免疫缺陷病毒等。,正常菌群（normal fiora）,1、概念：存在于正常人体表面以及与外界相通的腔道表面的一定种类和一定数量的、正常情况下对人无害的细菌。,生物拮抗；营养作用；免疫作用；抗衰老作用；抗肿瘤作用,2、正常菌群的生理学意义,菌群失调症：当正常菌群在组成和数量上发生明显改变时，称为菌群失调。 当这种失调状态进一步发展，出现一系列临床症状和体征，就称为菌群失调症。,由正常菌群转化而来，在一定条件下引起致病。 致病条件为机体抵抗力降低、寄居部位改变、菌群失调。,条件致病菌,正常菌群,菌群失调,免疫功能低下,寄居部为改变,条件致病菌,(二) 微生物学:,是生命科学中的一门重要的学科主要研究微生物的类型、分布、结构、代谢，遗传与变异及与人类、动植物、自然界的相互关系。分支学科：1、按基本问题研究分：普通微生物学、微生物分类学、微生物生理学、微生物生态学、微生物遗传学、分子微生物学等2、按研究领域和用途分：工业微生物学、农业微生物学、食品微生物学、海洋微生物学、医学微生物学等,（三） 医学微生物学：主要阐述与医学有关的致病及条件致病微生物的生物学特性、致病性、免疫性、实验室诊断和防治原则的一门科学;以控制和消灭传染病，保障人类健康。,(1)研究对象病原微生物(2)研究内容生物学特性、致病性、免疫性、微生物学诊断、防治原则。(3)学习目的掌握特性、控制和消灭传染病，保障人类健康。,（四）临床微生物学(1)范畴属医学微生物学中的分支学科，与临床医学结合紧密，侧重于感染性疾病病原体的研究。(2)性质是一门专业性强的应用学科，是检验专业的重要专业课程。,(3)任务研究感染性疾病病原体的特征提供快速、准确的病原学诊断指导临床合理使用抗菌药物对医院内感染进行质控(4)目的为临床提供快速、准确诊断和有效治疗依据。,(5)应用价值新病原体不断出现朊粒古老的传染病，基本控制的又开始回升结核基本消灭的又死灰复烧霍乱、登革热一些局部流行的传染病开始快速扩散AIDS注：最近几年来，国家非常重视，2004年国务院温家宝颁发中华人民共和国国务院令424号“以人为本，加强生物安全”。,(6)思路与原则确保标本的可靠性可定位体征者，采取相应部位无定位体征者，一般取血液采取方法是否正确采集时间是否恰当送检(运送)过程是否正确,全面了解机体的正常菌群,皮肤：葡萄球菌、链球菌、类白喉杆菌、绿脓杆菌、丙 酸杆菌、白色念珠菌、非致病性分枝杆菌口腔：葡萄球菌、甲型和丙型链球菌、肺炎球菌、非致病性奈瑟菌、乳杆菌、类白喉杆菌、放线菌、白色念珠菌、螺旋体、梭杆菌鼻咽腔：葡萄球菌、甲型和丙型链球菌、肺炎球菌、非致病性奈瑟菌、类杆菌外耳道：葡萄球菌、类白喉杆菌、绿脓杆菌、非致病性分枝杆菌眼结膜：葡萄球菌、干燥棒状杆菌、非致病性奈瑟菌肠道：大肠杆菌、双歧杆菌、产气肠杆菌、变形杆菌、绿脓杆菌、类杆菌、产气荚膜梭菌、破伤风梭菌、真杆菌、乳杆菌、白色念珠菌尿道：葡萄球菌、类白喉杆菌、非致病性分枝杆菌阴道：乳杆菌、类白喉杆菌、非致病性奈瑟菌、白色念珠菌,保证检验质量，所用仪器设备、药品试剂、实验条件。做到三定一结合，定性、定量、定位，结合病情。检验工作不能孤军作战，与临床保持联系。,(7)病原微生物实验室生物安全病原微生物的分类根据病原微生物的传染性、感染后对个体或群体的危险程度分为四类：第一类：指能够引起人类动物非常严重疾病的微生物. 如:鼠疫、霍乱、天花、黄病毒、出血热、脑炎病毒、荚膜组织胞浆菌等29种病原体。,第二类：指能够引起人类动物严重疾病,比较容易直接或间接在人与人、动物与人、动物与动物间传播的微生物. 如：土拉热弗郎西斯菌、布氏菌、炭疽杆菌、肉毒梭菌、结核、麻风杆菌、狂犬病毒、甲肝、乙肝病毒、立克次体等70种病原体。,第三类：指能够引起人类动物疾病，但一般情况下对人、动物或环境不构成严重危害，传播风险有限，实验室感染后很少引起严重疾病，并具备有效治疗和预防措施的微生物.脑膜炎球菌、肺炎链球菌、葡萄球菌、淋球菌、白喉、百日、杆菌、流感杆菌、沙门氏菌、志贺菌、破伤风、钩体、大肠杆菌致病菌株等275种病原体。,第四类：指通常情况下不会引起人或动物疾病的微生物如：菌苗、疫苗注：第一类、第二类病原微生物统称为高致病性微生物由卫生部指定机体统一供应，任何单位和个人不得保管、出售。使用一类病原微生物，由卫生部审批，使用二类由卫生厅审批。,根据所操作的生物因子的危害程度和采取的防护措施，将生物安全防护水平(biosafety level, BSL)分为四级：BSL-1实验室无需特殊选址，普通建筑物即可，但应有防止节肢动物和啮齿动物进入设计。每个实验室应设洗手池，宜设置在靠近出口处在实验室门口应设挂衣装置，个人便装与实验室工作服分开放置。,病原微生物实验室分级,实验室的墙壁、天花板和地面应平整、易清洁、不渗水、耐化学品和消毒剂的腐蚀。地面应防滑，不得铺设地毯。实验台面应防水，耐腐蚀、耐热。实验室中的橱柜和实验台应牢固。橱柜、实验台彼此之间应保持一定距离，以便于清洁。实验室如有可开启的窗户，应设置纱窗实验室内应保证工作照明，避免不必要的反光和强光。应有适当的消毒设备。,BSL-2实验室满足BSL-1的要求实验室门应带锁并可自动关闭。实验室的门应有可视窗。应用足够的存储空间摆放物品以方便使用。在实验室工作区域外还应当有供长期使用的存储空间在实验室内应使用专门的工作服；应戴乳胶手套在实验室的工作区域外应有存放个人衣物的条件,在实验室所在的建筑内应配备高压蒸汽灭菌器，并按期检查和验证，以保证符合要求。应在实验室内放置生物安全柜。应设洗眼设施，必要时应有应急喷淋装置。应通风，如使用窗户自然通风，应有防虫纱窗有可靠的电力供应和应急照明。必要时，重要设备如培养箱、生物安全柜、冰箱等应设备用电源。实验室出口应有在黑暗中可明确辨认的标识。,BSL-3实验室：应在建筑物中自成隔离区(有出入控制)或为独立建筑物。(1)布局由清洁区、半污染区和污染区组成。污染区和半污染区之间应设缓冲间。必要时，半污染区和清洁区之间应设缓冲间。在半污染区应设供紧急撤离使用的安全门。污染区与半污染区之间、半污染区和清洁区之间应设置传递窗，传递窗双门不能同时处于开启状态，传递窗内应设物理消毒装置。,(2)围护结构实验室围护结构内表面应光滑、耐腐蚀、防水，以易于消毒清洁；所有缝隙应可靠密封，防震、防火围护结构外围墙体应有适当的抗震和防火能力天花板、地板、墙间的交角均为圆弧且可靠密封地面应防渗漏、无接缝、光洁、防滑。实验室内所有的门应可自动关闭；实验室出口应有在黑暗中可明确辨认的标识。外围结构不应有窗户；内设窗户应防破碎、防漏气及安全。所有出入口处应采用防止节肢动物和啮齿动物进入的设计。,(3)送排风系统1)应安装独立的送排风系统以控制实验室气流方向和压力梯度。应确保在使用实验室时气流由清洁区向污染区，同时确保实验室空气只能通过高效过滤后经专用排风管道排出。2)送风口和排风口的布置应该是对面分布，上送下排，应使污染区和半污染区内的气流死角和涡流降至最小程度。3)送排风系统应为直排式，不得采用回风系统。4)由生物安全柜排出的经内部高效过滤的空气可通过系统的排风管直接排出。应确保生物安全柜与排风系统的压力平衡。,5)实验室的送风应经初、中、高三级过滤，保证污染区的静态洁净度达到7级到8级。6)实验室的排风应经高效过滤后向空中排放。外部排风口应远离送风口并设置在主导风的下风向，应至少高出所在建筑2m，应有防雨、防鼠、防虫设计，但不应影响气体直接向上空排放。7)高效空气过滤器应安装在送风管道的末端和排风管道的前端。8)在污染区和半污染区内不应另外安装分体空调、暖气和电气扇等。,9) 通风系统、高效空气过滤器的安装应牢固，符合气密性要求。高效过滤器在更换前应消毒，或采用可在气密袋中进行更换的过滤器，更换后应立即进行消毒或焚烧。每台高效过滤器安装、更换、维护后都应按照经确认的方法进行检测，运行后每年至少进行一次检测以确保其性能。10)在送风和排风总管处应安装气密型密闭阀，必要时可完全关闭以进行室内化学熏蒸消毒。11)应安装风机和生物安全柜启动自动联锁装置，确保实验室内不出现正压和确保生物安全柜内气流不倒流。排风机一备一用。,(4)环境参数相对室外大气压，污染区为-40Pa，并与生物安全柜等装置内气压保持安全合理压差。保持定向气流并保持各区之间气压差均匀。实验室内的温度、湿度符合工作要求且适合于人员工作。实验室的人工照明应符合工作要求。实验室内噪声水平应符合国家相关标准。,(5)特殊设备装置应用符合安全和工作要求的级或级生物安全柜，其安装位置应离开污染区入口和频繁走动区域。低温高速离心机或其他可能可产生气溶胶的设备应置于负压罩或其他排风装置(通风橱、排气罩等)之中，应将其可能产生的气溶胶经高效过滤后排出。污染区内应设置不排蒸汽的高压蒸汽灭菌器或其他消毒装置。,应在实验室入口处的显著位置设置带报警功能的室内压力显示装置，显示污染区、半污染区的负压状况。当负压值偏离控制区间时应通过声、光等手段向实验室内外的人员发出警报。还应设置高效过滤器气流阻力的显示。应有备用电源以确保实验室工作期间有不间断的电力供应。应在污染区和半污染区出口处设洗手装置。洗手装置的供水应为非手动开关。供水管应安装防回流装置。不得在实验室内安设地漏。下水道应与建筑物的下水管线完全隔离，且有明显标识。下水应直播妆通往独立的液体消毒系统集中收集，经有效消毒后处置。,(6)其他实验台表面应防水，耐腐蚀、耐热。实验室中的家具应牢固。为便于清洁，实验室设备彼此之间应保持一定距离。实验室所需压力设备(如泵，压缩气体等)不应影响室内负压的有效梯度。实验室应设置通讯系统。实验记录等资料应通过传真机、计算机等手段发送至实验室外。清洁区设置淋浴装置。必要时，在半污染区，设置紧急消毒淋浴装置。,BSL-4实验室BSL-4实验室根据使用的生物安全柜的类型和穿着防护服的不同，可以分为安全柜型、正压服型和混合型实验室。(1)安全柜型BSL-4实验室选址实验室应建造在独立的建筑物内或建筑物中独立的安全隔离区域内，该建筑物应远离城区。,布局由清洁区、半污染区和安放有级生物安全柜的污染区组成。清洁区包括外更衣室、淋浴室和内更衣室。相邻区由缓冲间连接。应在半污染区和清洁区墙上、半污染区和污染区墙上设置不排蒸汽的双扉高压灭菌器和浸泡消毒槽或熏蒸消毒室或带有消毒装置的通风互锁传递窗，以便传递或消毒不能从更衣室携带进出的材料、物品和器材。,污染区和半污染区墙上设置不排蒸汽的双扉高压灭菌器应与级生物安全柜直接相连。半污染区应设紧急出口，紧急出口通道应设置缓冲间和紧急消毒处理室。,围护结构：按的规定。送排风系统：排风应连续经过两个高效过滤器处理。其他要求按“BSL-3送排风系统”的规定。环境参数：按 “BSL-3环境参数”的规定安全装置及特殊设备：应有符合安全和工作要求的级生物安全柜。其它要求按“BSL-3特殊设备装置”的规定。其他 按“BSL-3其他”的规定。,(2)正压服型BSL-4实验室由BSL-4级实验设施、级生物安全柜和具有生命支持供气系统的正压防护服组成。选址：按“安全柜型”选址相同。布局：由清洁区、半污染区和安放有级生物安全柜的污染区组成，相邻区由缓冲间连接。清洁区包括外更衣室、淋浴室、内更衣室(可兼缓冲间)，污染区、半污染区之间的缓冲间应设化学淋浴装置，工作人员离开实验室时，经化学淋浴对正压防护服正月面进行消毒。其它要求按“安全柜布局2和4” 要求。,围护结构：按“BSL-3围护结构”要求。送排风系统：按“BSL-4安全柜送排风系统”要求。环境参数：按“BSL-3环境参数”要求安全装置及特殊设备应使用级外排风型生物安全柜进入污染区的工作人员应穿着正压防护服。生命支持系统包括提供超量清洁呼吸气体的正压供气装置，报警器和紧急支授气罐。工作服内气压相对周围环境应为持续正压，并符合要求。生命支持系统应有自动永动的紧急电源供应。,其他：按“BSL-3其他”的规定(3)混合型BSL-4实验室在本级实验设施基础上，同时使用级生物安全柜和具有生命支持供气系统(正压防护服)。应同时符合“安全柜型”和“正压服型”的全部要求。,生物安全实验室的分级,第一章微生物与感染,一、基本概念：,感染(传染)-infection:,指病原菌与机体的防御机能相互作用所引起的不同程度的病理过程,传染性：,指病原微生物不仅能引起疾病，还能从一个宿主传给另一宿主的能力,第一节微生物感染,二、感染的来源1、外源性感染:由外界致病微生物侵入而导致的感染。传染源为带菌者和病人2、内源性感染：由体内寄生的正常微生物群，必须在一定条件下致病故又称条件致病微生物传染源为正常菌群（条件致病菌）,三、感染的类型,1. 不感染：,当宿主体具有高度免疫力，或入侵的病原微生物毒力很弱或数量不足，或入侵的部位不适宜，则病原微生物迅速被机体的免疫系统消灭，不发生感染。,2. 隐性感染（inapparent infection)：,当宿主的抗感染免疫力较强，或入侵的病原微生物数量不多、毒力较弱，感染后对机体损害较轻，不出现或出现不明显的临床症状。又称亚临床感染。,隐性感染后，机体常可获得足够的特异性免疫力，能够抗御相同病原微生物的再次感染。,3. 潜伏感染：,当宿主与病原微生物在相互作用过程中暂时处于平衡状态时，病菌潜伏在病灶内或某些特殊的组织中，一般不出现在血液、分泌物或排泄物中。一旦机体免疫力下降，则潜伏的病原微生物大量繁殖，使疾病复发。,4. 显性感染(apparent infection)：,当宿主体抗感染的免疫力较弱，或侵入的致病菌数量较多、毒力较强，抑制机体的组织细胞受到不同程度的损害，生理功能也发生改变，出现一系列的临床症状和体征。,按病情缓急不同分为：急性感染；慢性感染。,按感染部位不同分为：局部感染；全身感染。,全身感染的类型（细菌）：,毒血症 (toxemia)：,细菌产生的外毒素进入血流，经血液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。,革兰阴性菌侵入血流，并在其中 量繁殖、崩解后释放出大量内毒素；或病灶内大量革兰阴性菌死亡、释放出的内毒素入血所致。,内毒素血症(endotoxemia)：,菌血症(bacteremia)：,致病菌由局部进入血流，但未在血流中生长繁殖，只是短暂的一过性通过血循环到达体内适宜部位后在进行繁殖而致病。,败血症(septicemia)：,致病菌侵入血流后，在其中大量繁殖并产生毒性产物，引起全身性中毒症状。,脓毒血症(pyemia):,化脓性细菌侵入血流后，在其中大量繁殖，并通过血流扩散至宿主体的其他组织或器官，产生新的化脓性病灶。,5.持续性病毒感染(persistent viral infection),病毒在宿主体内持续存在数月至数十年，甚至终生。但不一定持续增殖和持续引起症状。,原因:(1)抗体免疫力低下,无力清除病毒,(2)病毒抗原性弱,难以激发产生免疫应答,(3)病毒存在于受保护的部位或发生突变,(4)病毒基因整合,与细胞长期共存, 慢性感染(chronic infection),经急性或隐性感染后，病毒持续存在于机体血液或组织中，经常或间断地排出体外；发病进展缓慢。,特点：,病程长，可出现临床症状,可经常，间隙性地排病毒,病情不是进行发展, 潜伏感染(latent infection),经急性或隐性感染后，病毒潜伏在组织或细胞内，不进行增殖；在某些条件作用下，病毒可被激活，大量繁殖，引起与 初次症状极为相似的或截然不同的病变。,特点：,潜伏期无症状,潜伏期不排病毒,潜伏期查不到病毒, 慢发病毒感染(slow viral infection),经显性或隐性感染后，病毒有很长的潜伏期，此时机体无症状，也分离不出病毒；以后出现慢性、进行性疾病，常导致死亡 。,如：艾滋病; 疯牛病,特点：,潜伏期长,不向体外排病毒,病情呈进行性加重，常导致死亡,一、致病性：,二、致病力：,指病原微生物引起疾病的性能,指病原微生物引起疾病的能力,毒力：致病菌的致病性强弱程度。,半数致死量(median lethal dose,LD50):,在规定时间内，使一定体重或年龄的某种动物半数死亡所需要的最小毒素量。,第二节微生物的致病性,（一）致病力的表示方式,（二）致病力的衡量标准,半数感染量 ( ID50 ):（median infective dose）,在规定时间内，使一定体重或年龄的某种动物半数感染所需要的最小细菌数。,（三）、细菌致病的条件,细菌引起疾病的条件,细菌的毒力,细菌侵入的数量,细菌侵入的部位,（四）细菌的毒力物质,一)侵袭力,致病菌能突破宿主皮肤、粘膜生理屏障,进入机体并在体内定植、繁殖和扩散的能力。,1.黏附与定植-表面结构：,荚膜: 具有抗吞噬和阻挠杀菌物质的作用。,粘附素:,使细菌粘附在敏感细胞的表面，利于细菌的定植、繁殖。与细菌的致病性密切相关。,如菌毛； 膜磷壁酸等,2.侵入（invasion） 侵袭素：使细菌能够侵入敏感细胞内。,3.繁殖与扩散-侵袭性酶：,如：血浆凝固酶；透明质酸酶；链激酶,如侵袭素、侵袭性酶等利于细菌在组织中扩散；协助细菌抗吞噬。,血浆凝固酶的种类及作用机制,游离血浆凝固酶(类似凝血酶原样物质),结合血浆凝固酶(凝聚因子),血浆中激活 因 子,凝血酶样物质,纤维蛋白原,纤维蛋白,血浆凝固,抗吞噬作用,感染灶局限,脓汁粘稠,链激酶的作用机制,链激酶（类似酶激活剂）,溶纤维蛋白酶原(胞浆素原),溶纤维蛋白酶(胞浆素),纤维蛋白,溶解,细菌易扩散,二) 毒素（toxin）,1.外毒素（exotoxin）：某些细菌在 细胞内合成后分泌至菌体外的毒性 物质,根据种类和作用机制分为：神经毒素（neurotoxins）细胞毒素（cytotoxins）肠毒素（enterotoxins）,细菌外毒素的检测:P28 1.体内毒力实验: 原理: 抗毒素可中和外毒素 方法: 小鼠甲 小鼠乙 腹腔注射 直接肌注 破伤风抗毒素 破伤风外毒素 30min 肌注 破伤风外毒素 结果: 小鼠甲出现典型的发病症状, 小鼠乙不出现