细菌的感染与致病性

第五章细菌感染和致病机制，重要概念：1.感染：致病微生物在宿主体内持续存在或增殖。 感染发病：2.病原菌：引起宿主发病的细菌叫病原菌。 第一节细菌的致病性和毒性，一、概念1 .致病性：一定种类的致病菌在一定条件下在宿主体内引起感染的能力。 2 .毒性：病原菌致病力强弱程度。 二、毒性测定细菌毒性大小的表示方法有最小致死量、半数致死量、最小感染量和半数感染量的表示法。 最实用的是半数致死量(LD50 )或半数感染量(ID50 )的表现。 意思：单位时间内接种的实验动物的一半死亡或感染所需的微生物量或细菌毒素量。 3、细菌致病性的确定依据是古典的科夫定律： 1、病原菌应该同病检测，健康者不存在。 2 .病原菌可以在体外获得纯培养。 3、这种纯培养物接种敏感动物会得同样的病。 4 .可从自感染动物体内再分离为该病原菌的纯培养。 基因水平的科赫定律： 1、检测到病原菌中的基因及其产物，无毒力菌株中没有。 2、毒力菌株某些基因受损时，毒力菌株毒力减弱或消除，或将该基因插入无毒力菌株中，表现为毒力菌株的特性。 3 .给动物接种细菌时，该基因应在感染过程中得到解答。 4 .接种动物检测该基因表达产物的抗体或引起免疫保护。 某鸡场发病、鸡大量死亡、病死鸡尸检，发现肝质脆，且内有大量大小不同的出血点，取肝组织涂膜观察显微镜发现细菌，如何验证该菌为病原菌？ 第二节细菌毒性因子构成病原菌毒性的物质主要是侵袭力和毒素。 一、侵袭力(一)概念：指细菌突破机体屏障，在体内定居、内化、繁殖、扩散的能力。 (2)细菌侵袭力(1)细菌分泌的胞外酶又称蛋白酶，其本身无毒性，但在细菌感染过程中有一定作用。 (2)与细菌分泌的创伤力相关的细胞外酶血浆凝固酶纤维蛋白酶透明质酸酶及其他酶类，(3)与毒性相关的细菌表面结构物质，荚膜具有抵抗吞咽和体液中杀菌物质杀菌的作用。 对、菌毛、细菌的普通菌毛、其他表面结构、沙门氏菌Vi抗原、大肠菌k抗原、链球菌表面的m抗原等有抗蚀作用。 结合杆菌表面的特殊脂质，(二)侵袭过程1 .定居(也称定居)黏附素2 .干扰或逃避宿主的防御机制3 .内化作用的定义，意义4 .在体内增殖5 .在体内扩散细胞外蛋白酶，毒素细菌毒素可分为外毒素和内毒素两类。 (1)外毒素(Exotoxin)1.概念：2 .源：为主要的革兰氏阳性菌，少数为革兰氏阴性菌。 3 .化学成分：一般外毒素为蛋白质。 5 .特性： (1)具有菌种特异性。 (2)毒性强。 (3)具有较高的特异性。 (4)良好的抗原性。 (5)无耐热性。 (6)0.3%0.4%甲醛，可消毒类毒素。 6.a亚基：构成毒素活性中心，决定毒素毒性效应的b亚基：结合单元使毒素分子与宿主细胞膜受体结合，帮助a亚基通过细胞膜7。 对A-B型毒素攻击膜毒素超抗原毒素进行分类。 (2)内毒素(Eedotoxin)1.概念：2.化学成分：内毒素的主要成分是脂多糖(LPS )。 内毒素的作用a，发热反应：内毒素作为外源性热原(即热原质)作用于粒细胞和单核细胞等，释放内源性热原，如IL-1，引起发热。 b、糖代谢障碍：先发高血糖，后发低血糖，大量糖原被消耗，可能与肾上腺素的大量分泌有关。 c、血管舒缩功能障碍：内毒素能激活血管活性物质(5-羟色胺、激肽释放酶和激肽)的释放。 d、弥漫性血管内凝血(ddissementitindtravelascularcogulation，DIC ) :内毒素活化凝血系统XII因子。纤维蛋白原变成了纤维蛋白原。 e，施瓦斯曼现象(Shwartzmanphenomenon ) :是内毒素引起的DIC的特殊形式。 4 .特性： (1)毒性作用弱于外毒素，毒性作用无特异性。 (2)抗原性弱，只能刺激机体产生微量抗毒素。 (3)耐热。 (3)外毒素和内毒素的不同，三型分泌系统(一)的功能与多种g病原菌毒性因子的分泌有关。 有通过接触的特征。 病原菌一接触宿主细胞，即启动型分泌系统，启动后细菌分泌许多与毒性相关的蛋白质，从细菌细胞直接侵入宿主细胞，发挥毒性作用。 (二)构成为30-40kb大小的基因组编码，以毒力岛的形式存在于细菌质粒和染色体中。 第三节病原菌与传染感染：病原微生物侵入动物机体，在一定地点定居繁殖，产生有毒物质，引起机体一系列病理生理现象反应。 也称为感染。 一、病原菌引起感染的必要条件(一)病原菌方面一.病原菌必须具有一定的毒性：二.病原菌必须达到一定的数量：三.病原菌必须具有适当的入侵入口：(二)动物方面的种类、性别、年龄、体质、抗感染能力(三)外界环境、二、 传染的表现形式一.显性传染：当侵入病原菌毒性强、数量多、生物抵抗力低时，侵入病原菌繁殖，损害动物机体，出现具有明显临床症状的疾病时，称为显性传染。 2 .隐性感染：侵入的病原菌毒性弱、数量少、对动物身体有一定抵抗力时，侵入的病原菌会进行有限的繁殖，对动物身体损害少，不会出现微小的临床症状，或者不会出现，即隐性感染。 3带菌现象：隐性感染和传染病痊愈后，病原菌存在于动物体内，不断排出体外，称为带菌现象。 呈带菌状态的动物叫带菌者。 三、病原菌在宿主体内的分布1 .局部感染：2.全身感染： (1)毒血症： (2)菌血症： (3)败血症： (4)脓毒血症： (4)第四节细菌毒性增强和弱化、毒性减弱的方法2、毒性增强的方法、第六章细菌的遗传变异、主要内容是：细菌遗传物质(1)细菌的染色体(2) 染色体以外的遗传物质二、细菌变异(一)细菌变异的类型(二)细菌变异的机制三、细菌遗传变异的实用、细菌遗传细菌变异的分类、第一节细菌遗传的物质基础、一、细菌染色体的结构和特征一、细菌是染色体，呈环状双螺旋DNA结构，是以一定配置重复旋涡卷曲的松散网状结构。 2 .细菌染色体由核蛋白和细菌的DNA结合而成。 该蛋白质与基因激活、DNA复制有关。 3 .细菌染色体DNA的G Cmol%不同。 约1%的碱被甲基化，其中腺嘌呤被甲基化的数量最多，其次是胞嘧啶。 4、细菌基因组中，未编码的DNA序列较少，只有少数基因具有重复序列，功能相关基因高度集中，成为操纵子。 5 .细菌具有连续的基因结构，没有内含子，二是质粒1 .质粒特征1 .质粒不是细菌生存不可缺少的遗传物质。 2 ) .质粒的传递(转移)是细菌遗传物质转移的重要方式之一。 3 ) .质粒可以自己失去，也可以人工处理后消失。 4 ) .质粒可以独立复制。 5 ) .一些质粒可以同时在一个细菌内共存。 2 .质粒的分类1 )细菌的结合作用能否转移结合粒非结合粒2 )质粒在宿主菌内拷贝数多少严格型质粒松弛型质粒3 )质粒的相容性和不相容性两种结构类似，结构差异在于密切相关的质粒不能稳定地共存于一个宿主菌内4 )质粒来源不同的天然质粒人工构建质粒，生殖因子(fertilityfactor)F质粒，具有与有性生殖相关的f质粒的是雄菌，不具有能够生长性菌毛的f质粒的是雌菌， 无性菌毛高频重组菌(higHfrequencerecombination，Hfr):F质粒与宿主染色体集成的菌株f因子： hfr菌株上的f因子通过重组恢复自由状态时，可以一起切取相邻的染色体基因，成为具有某染色体基因的f因子，成为不同的基因一些重要的天然质粒、耐药质粒编码细菌对抗菌药物和重金属盐类的耐药性。 毒性质粒(Vi质粒) (virulenceplasmid )编码与该菌致病相关的毒性因子。 细菌质粒编码各种细菌产生的细菌素。 代谢质粒编码产生相关的代谢酶。 人工构建的质粒，1 .人工构建的质粒的目的：人工构建的质粒主要用于基因工程技术，该技术中质粒主要用作载体。 基因工程方案： (1)获得所需基因，(2)连接目标基因和载体，(3)将重组DNA导入受体细胞，表达外源基因。 2、基因工程载体应具备以下条件：1)环状DNA结构2 )具有限制酶部位与外源基因连接，3 )可独立复制，4 )具有与宿主不同的选择标记，5 )能以特定方式导入宿主细胞、功能不同的特殊用途载体， 克隆载体，具有表达载体拷贝数高的单(多)克隆位点的载体本身带有一个或多个选择标记，除克隆载体的一般特性外，还以启动子、SD序列、终止子、3 .基因工程载体分类、4 .质粒为载体，AATTC，GAATT，CTTAA，EcoRI酶切断，1，高温改性2，低温恢复性3，一定温度拉伸，PCR，3，转录因子存在于细菌染色体上转录因子有插入序列(IS )、转录因子(Tn )、特殊噬菌体3种。 1 .插入序列(insertionsequence，IS )是最小的位错因子，长度在2kb以下，已知与插入功能无关的基因区常在插入后与插入点附近的序列一起作用，可能是原细胞正常代谢的调节开关之一。IS、IS、2 .转位子(transposon，Tn )长度一般超过2kb，除转位子相关基因外，还具有耐药性基因、抗金属基因、毒素基因、其他结构基因等。 因此，插入具有Tn的基因会引起插入基因失活引起的基因变异，另一方面，通过携带耐药基因细菌获得耐药性。 转座子可能与细菌的多药耐药有关。 转座子的特点，3 .转座噬菌体或前噬菌体是具有转座功能的溶血性噬菌体，通过与细菌的染色体融合，可以改变溶血性细菌的生物学性状，例如白喉杆菌、肉毒杆菌等外毒素由转座噬菌体的相关基因编码另外，转化噬菌体从细菌染色体中分离脱落时，可能与细菌的DNA片段有关，因此在遗传物质转移过程中也可能发挥载体的作用。 四、毒力岛(PAI )位于细菌染色体中，具有分子结构和功能与细菌染色体不同的病原菌的一个或几个独立基因组。 第二节基因突变一，细菌突变型，1 .形态突变(1)自然形成或诱导的细菌l型。 (2)病原菌为特定的动物组织器官，形态结构变异2 .结构和抗原性变异发生。 (1)荚膜变异。 (2)芽胞变异。 (3)鞭毛变异。 H-O突变：具有鞭毛运动的细菌失去鞭毛形成能力的突变为3 .培养性状的突变S-R突变； R-S变异4 .毒性变异5 .生化形态变异(1)营养缺陷型变异(2)诱导酶产生。 (三)终末产物阻止； 6 .耐药性变异、形态结构变异、3-6%食盐鼠疫菌-琼脂培养基、形态结构变异、青霉素、溶菌酶正常形态细菌-l型变异抗体或补体(部分或完全丧失细胞壁)、正常霍乱弧菌、霍乱弧菌l型、毒性变异、棒状噬菌体白喉杆菌-白喉毒素、二、细菌变异机制1 .变异(1)碱基置换。 (2)碱的减少、增加、逆转。 (3)碱的互变异构性。 1 )碱基取代(basesubstitution ) :突变ATGCACCTTCTTATAAAAACCGAATAA甲硫群亮度异常亮度苏谷atgcacctctataaatcgaataa甲硫群亮度异常亮度谷，碱基转换， CTTCTCCTACTG亮tagtga终止密码atgcacctttataaaccgaataa甲硫组亮异亮赖苏谷atgcacctttcaaaccgaataa甲硫组亮赖苏谷，a，g， 碱基取代、atgcaccttcttataaaccgaataa甲硫群亮度亮度亮度异常赖苏谷ATGCACCTTCTTATATAAACCGAATAA甲硫群亮度亮度亮度、无意义突变、无意义蛋白质或t、c、a、c或t、g， 2 )插入或缺失突变atgcacctttataaaccgaataa甲硫组亮度异常亮赖苏谷atgcacctctAAACCCataaatcgaataa甲硫组亮度异常亮赖谷， aaaccc atgcacctttatAAACcgaataa甲硫群亮度亮度亮度赖苏谷atgcacctctaaacataaaccgaataa甲硫群亮度赖氨酸组赖氨酸精度、aaac、氨基酸数增加或减少、编码变异、异常蛋白质、突变机制特征：具有偶然性，突变是随机的，没有方向性的，不能决定外界因素如何改变细菌的性状。 突变率通常为10-610-9。 b .诱发突变：用人工方法，用诱变剂(mutagen )诱导细菌突变。 1、电离辐射： x射线、紫外线。 x射线能量非常强，导致DNA磷酸二酯键断裂的紫外线使DNA形成嘧啶二聚体，阻碍DNA聚合酶的作用。 2、化学诱变： (1)亚硝酸：其主要作用是c和g的脱氨基作用，脱氨基结果引起氢键的改变，下次复制时通过a或t成对(而不是g或c )；(2)羟胺：主要作用于c，c仅与a成对的修饰碱，即羟基(3)烷基化剂(乙烷磺酸、甲烷磺酸等)嘌呤的烷基化、碱的错配。2 .基因转移和重组(1)转化定义：转化是受体细菌直接摄取供体细菌游离的DNA片段，将其整合到自身的基因组中，得到该供体细菌的遗传特性。，活无毒II型(无荚膜)，活有毒III型(有荚膜)，杀死有毒III型(有荚膜)，大鼠，混合，大鼠，死亡，活有毒III型肺炎链球菌的分离， 过程： a .转化因子(transforming:principle)b .敏感态(co