病原生物与免疫学基础

病原生物与免疫学基础孙月荣第一章微生物概述一、微生物的概念及种类•1.什么是微生物？•微生物是一群存在于自然界中肉眼不能直接看见，必须借助光学显微镜或电子显微镜放大几百倍、几千倍甚至几万倍才能观察到的微小生物。•2.微生物有什么特点？•个体微小、结构简单、繁殖迅速、分布广泛、种类繁多、容易变异等特点•微生物的分类•根据结构、组成等的差异，可分为三大类：•1.非细胞型微生物•非细胞型微生物是结构最简单和最小的微生物，它体积微小，能通过除菌滤器，没有典型的细胞结构，无产生能量的酶系统，只能在宿主活细胞内生长增殖的微生物。这种微生物仅有一种核酸类型，即由DNA或RNA构成核心，外披蛋白质衣壳，有的甚至仅有一种核酸不含蛋白质，或仅含蛋白质而没有核酸。如病毒(virus)、亚病毒(subvirus)、朊粒(prion)。•2.原核细胞型微生物仅有原始核，无核膜和核仁，缺乏完整的细胞器，如细菌、支原体、立克次体、衣原体、螺旋体和放线菌等•3.真核细胞型微生物细胞核分化程度高，有核膜、核仁和染色体，胞内有完整的细胞器，如真菌二、微生物与人类的关系•绝大多数微生物对人和动植物是有益的，有些则是必需的。•少数微生物能引起人和动植物的疾病，这些具有致病性的微生物称为病原微生物。•医学微生物学主要研究与的病原微生物的生物学特性、致病性与免疫性、微生物学检查方法及防治原则第二章细菌概述第一节细菌的形态与结构•一、细菌的大小与形态（一）细菌的大小通常以微米（um）作为测量单位1um=1/1000mm(二）细菌的形态•基本形态：球形、杆形、螺旋形•1.球菌•（1）双球菌•（2）链球菌•（3）葡萄球菌2.杆菌3.螺旋菌•（1）弧菌•（2）螺菌二、细菌的结构•（一）细菌的基本结构•细胞壁、细胞膜、细胞质、核质1.细胞壁•细胞壁是位于细菌细胞膜外的一层坚韧而富有弹性的膜状结构。•功能：•（1）维持细菌的固有外形•（2）保护细胞抵抗低渗的外环境•（3）参与细胞内外的物质交换•（4）具有免疫原性•细菌学中较常用的染色方法:•革兰染色法•革兰氏染色法是细菌学中广泛使用的一种鉴别染色法，1884年由丹麦医师Gram创立。•细菌先经碱性染料结晶染色，而经碘液媒染后，用酒精脱色，在一定条件下有的细菌此色不被脱去，有的可被脱去，因此可把细菌分为两大类，前者叫做革兰氏阳性菌（G+），后者为革兰氏阴性菌（G—）。为观察方便，脱色后再用一种红色染料如碱性蕃红等进行复染。阳性菌仍带紫色，阴性菌则被染上红色。•革兰阳性菌和革兰阴性菌细胞壁的结构和化学组成的差异•肽聚糖（黏肽）主要化学成分•革兰阳性菌15-50层，含量高。占细胞壁干重的50%-80%•另还有大量磷壁酸，表面抗原，与致病性有关•革兰阴性菌1-3层，含量少。占细胞壁干重的10%-20%•肽聚糖层外有较厚的外膜，为革兰阴性菌细胞壁的主要结构，占细胞壁干重的80%，•由内而外依次为脂蛋白、脂质双层、脂多糖三层•其中脂多糖（ＬＰＳ）为内毒素，与细菌的致病性有关细菌的Ｌ型•细菌细胞壁受损，细菌在高渗环境中仍可生长繁殖，成为细菌细胞壁缺陷型或Ｌ型２.细胞膜•细胞壁内层紧包在细胞质外面的一层柔软并富有弹性的半透性生物膜•主要化学成分：脂质、蛋白质、少量多糖•功能：•参与细胞内外物质交换•参与细胞的呼吸过程•生物合成的重要场所•参与细胞分裂３.细胞质•细胞膜包裹的透明胶状物•基本成分：水、无机盐、蛋白质、脂质、核酸及少量的糖•为细胞新陈代谢的主要场所细胞质中其他重要结构•1.核糖体：即核蛋白体，有RNA和蛋白质组成，为合成蛋白质的场所•2.质粒：（1）染色体外的遗传物质，为环状闭合的双链DNA分子。（2）主要特征：携带遗传信息、自我复制、在细菌间传递细胞质中其他重要结构•3.胞质颗粒：多数为细菌营养贮存物质如：白喉棒状杆菌中的异染颗粒核质•细菌是原核细胞，无核膜和核仁，故称核质或拟核。•核质由一条双链环状DNA分子反复盘绕卷曲而成，与细胞质界限不明显，多位于菌体中央。•为细菌遗传变异的物质基础细菌的特殊结构包括荚膜、鞭毛、菌毛和芽孢1.荚膜：某些细菌分泌并包绕在细胞壁外的一层较厚的粘液性物质。意义：（1）与细菌致病性有关（2）具有免疫原性，可作为细菌鉴别和分型的依据（3）抗干燥2.鞭毛•按鞭毛的数目和部位，分为四类•单毛菌、双毛菌、丛毛菌、周毛菌鞭毛的意义•意义：•（1）运动器官•（2）化学成分主要是蛋白质，具有免疫原性•（3）与致病性有关3.菌毛•1.普通菌毛：粘附作用•2.性菌毛：雄性菌•雌性菌4.芽孢•形成原因：•芽孢是某些细菌在一定环境条件下，细胞质脱水浓缩在菌体内形成的一个圆形或椭圆形小体。•芽孢是细菌抵抗不良环境形成的休眠状态，当环境条件适宜时，芽孢又可发育成菌体。与芽孢相比，菌体能进行分裂繁殖，称为繁殖体。•芽孢不是细菌的繁殖方式芽孢形成的意义•1.芽孢的大小、形状和在菌体中的位置随菌种而异，可用以鉴别细菌•2.对高温、干燥、化学消毒剂和辐射等理化因素具有很强的抵抗力。第二节细菌的生长繁殖与变异•一、细菌的生长繁殖•（一）细菌生长繁殖的条件•1.营养物质生长因子•2.酸碱度•3.温度•4.气体专性需氧菌专性厌氧菌兼性厌氧菌微需氧菌细菌的方式与速度•细菌以二分裂方式进行无性繁殖。•大多数20-30分钟繁殖一代•一般细菌培养8-18小时生长最旺盛，大小、形态、生理特性等都比较典型细菌的人工培养•1.培养基用人工方法配制的适合于细菌生长繁殖的营养物质，成为培养基。•分类：液理化性状：液体、半固体、固体培养基•用途：基础培养基、营养培养基、选择培养基、鉴别培养基、厌氧培养基等•2.细菌在培养基中的生长现象（1）液体培养基多数呈均匀混浊状态，少数呈沉淀生长，结核分枝杆菌等需氧菌呈膜状生长（2）固体培养基菌落：单个细菌在固体培养基上生长繁殖形成的肉眼可见的细菌集落菌苔：当细菌在固体培养基表面密集生长时，多个菌落融合在一起，称为菌苔（3）半固体培养基鞭毛3.人工培养的意义•主要是对患者做出病原学诊断，通过细菌药物敏感试验来选择有效的抗生素进行治疗。•用于细菌的鉴定和研究，开发生产生物制品以及用于传染性疾病的诊断、预防和治疗二、细菌的代谢产物•细菌的生长繁殖实际上是进行物质的分解与合成的新陈代谢过程。•（一）细菌合成代谢产物及其意义1.热原质又称致热源是多种革兰阴性菌和少数革兰阳性菌在代谢过程中所合成的注入人体或动物体内能引起发热反应的物质。革兰阴性菌的热原质是其细胞壁中的脂多糖热原质耐高温，不能被高压蒸汽灭菌（121.3℃,20分钟）破坏，玻璃器皿需经250℃高温干烤才能破坏热原质.•2.毒素和侵袭性酶•毒素是病原菌在代谢过程中合成的对机体有毒性的物质，包括外毒素和内毒素•侵袭性酶是某些病原菌在代谢过程中产生的具有损伤机体组织、促使细菌侵袭和扩散的致病性物质。•3.维生素某些细菌能合成维生素如大肠埃希菌能合成维生素B和维生素K4.抗生素某些微生物在代谢过程中产生的一类能抑制或杀死其他微生物和肿瘤细胞的物质称为抗生素。•5.细菌素•是某些细菌产生的仅对近缘菌株有抗菌作用的蛋白质。•6.色素色素分两类：（1）脂溶性色素不溶于水，只存在于菌体，而不扩散至含水的培养基中（2）水溶性色素能扩散至培养基或周围环境中铜绿假单胞菌金黄色葡萄球菌（二）细菌分解代谢产物及其意义•不同细菌所含酶类不同，故分解糖和蛋白质的能力不同。•大肠埃希菌具有乳糖分解酶三、细菌的遗传与变异•遗传和变异是所有生物的共同生命特征。•遗传在一定的环境条件下，细菌的生物学性状保持相对稳定，而且代代相传•变异在一定条件下，若子代与亲代之间或子代与子代之间的生物学性状出现差异•遗传使细菌的种属性状保持稳定；变异可使细菌产生变种和新种，有利于物种的发展和变化（一）常见的细菌变异现象•1.形态结构的变异细菌在生长过程中受外环境等因素的影响，其形态与结构可发生改变。•2.毒力变异毒力的增强和减弱•3.耐药性变异细菌对某种抗菌药物由敏感变成耐药的变异，称为耐药性变异（二）细菌遗传变异在医学上的应用•1.诊断方面•2.治疗方面•3.预防方面•4.基因工程中的应用第三节细菌与外界环境•一、细菌的分布•广泛分布于土壤、水、空气等自然界中。•在人体的体表及与外界相通的腔道中，也存在不同种类和数量的细菌。（一）细菌在自然界的分布•1.土壤中的细菌土壤是细菌良好的生活场所•2.水中的细菌水是细菌生存的天然环境，不同的水源细菌的种类和数量不同。•3.空气中的细菌（二）细菌在正常人体的分布•1.正常菌群正常人体的体表以及与外界想通的腔道中存在着不同种类和数量的细菌，这些细菌通常对人体无害，故称为正常菌群。人体常见的正常菌群部位主要菌类皮肤葡萄球菌、类白喉棒状杆菌、铜绿假单胞菌、丙酸杆菌、白假丝酵母菌、非致病性分枝杆菌等眼结膜葡萄球菌、干燥棒状杆菌、非致病性奈瑟菌等外耳道葡萄球菌、类白喉棒状杆菌、铜绿假单胞菌、非致病性分枝杆菌口腔葡萄球菌、甲型和丙型链球菌、肺炎链球菌、非致病性奈瑟菌、乳杆菌、类白喉棒状杆菌、梭杆菌、螺旋体、白假丝酵母菌、放线菌、类杆菌等鼻咽腔葡萄球菌、甲型和丙型链球菌、肺炎链球菌、非致病性奈瑟菌、类杆菌等胃一般无细菌肠道大肠埃希菌、产气肠杆菌、变形杆菌、铜绿假单胞菌、葡萄球菌、肠球菌、类杆菌、产气荚膜梭菌、破伤风梭菌、双歧杆菌、乳杆菌、白假丝酵母菌尿道乳杆菌、大肠埃希菌、阴道棒状杆菌、白假丝酵母菌等阴道葡萄球菌、类白喉棒状杆菌、非致病性分枝杆菌等正常菌群的生理意义•正常菌群不仅与人体保持一个平衡状态，而且菌群之间也相互制约，形成相对的生态平衡。通常情况下，正常菌群中的细菌对人体不致病，有些对人体还起着有益的生理作用。抗癌、抗衰老作用3.条件致病菌•1.概念：正常菌群与人体间的平衡状态在某些特定条件下可被打破，使原来不致病的正常菌群也能引起疾病，因此把这些细菌称为条件致病菌。•2.正常菌群转变为条件致病菌的特定条件：•（1）寄居部位的改变•（2）免疫功能低下•（3）菌群失调：由于某些因素的影响，正常菌群中的各种细菌的种类和数量发生较大的变化。二、消毒与灭菌•（一）基本概念•1.消毒：指用化学、物理等方法杀灭或消除物体表面或环境中的病原微生物。通常采用化学方法消毒，用于消毒的化学药品称为消毒剂。一般消毒剂在常用的浓度下，只对细菌的繁殖体有效，若要杀死芽孢则需要提高消毒剂浓度并延长作用时间。•2.灭菌：指杀灭物体上的所有微生物。灭菌比消毒要求高，杀灭包括芽孢在内的全部病原微生物和非病原微生物。通常用物理方法灭菌。3.防腐指防止或抑制体外微生物的生长繁殖，细菌一般不死亡。用于防腐的化学药品称为防腐剂。4.无菌及无菌操作•1.无菌操作（无菌技术）：防止微生物进入机体或物体的操作技术医护工作者必须树立牢固的无菌观念，在进行外科手术及其他各种诊疗技术操作过程中，均需严格执行无菌操作，以防止微生物感染和污染（二）物理消毒灭菌法•1.热力灭菌法是利用高温进行灭菌的方法。高温可使细菌的蛋白质和酶变性或凝固，导致细菌死亡。•2.热力灭菌法分湿热灭菌法和干热灭菌法。在同一温度下，湿热灭菌效果要比干热好。•(1)湿热灭菌法：最常用的消毒灭菌方法•1)巴氏消毒法：用较低温度杀灭液体中的病原菌或特定微生物（如结核分枝杆菌），而不影响被消毒物品的营养成分的消毒方法。•加热温度为62℃30分钟或71.7℃15-30秒。常用于牛奶、酒类的消毒•2）煮沸法：100℃5分钟，可杀死细菌的繁殖体，杀死芽孢则需1-2小时。•加入2%碳酸氢钠可提高沸点至105℃，既可提高杀菌力，又能防止金属器械生锈。此法主要用于食具、饮水、刀箭、注射器和一般外科器械的消毒。•3）流通蒸汽消毒法：利用普通蒸笼或阿诺蒸锅进行消毒。加热温度至80-100℃,15-30分钟可杀死细菌繁殖体，但不能杀死芽孢。•4）间歇灭菌法：利用连续三次流通蒸汽加热，已达到灭菌的目的。把经过流通蒸汽消毒的物品放置37℃孵箱过夜，使芽孢发育成繁殖体，次日再经流通蒸汽加热灭菌，如此重复三次以上，可达到灭菌的目的。不适用于不耐高温的含糖或牛奶等培养基的灭菌。5）高压