医学微生物学（卫生部规划教材第6版）电子教案

医学微生物学（卫生部规划教材第6版周正任主编）电子教案第一章绪论第一节微生物与病原微生物微生物（micro-organism）: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放大数百倍、数千倍，甚至数万倍才能观察到的微小生物。病原微生物（pathogenicmicroorganisms）:能够引起人类和动植物发生疾病的微生物。微生物的三种类型：1．非细胞型微生物(acellularmicrobe)：仅由核酸（DNA或RNA）和蛋白质组成。如：病毒（virus）2．原核细胞型微生物（prokaryoticmicrobe）：有细胞壁、细胞膜、原始的核质。包括：细菌(Bacterium)衣原体(Chlamydia)支原体(Mycoplasma)立克次体(Rickettsia)螺旋体(Spirochete)放线菌(Actinomycete)3．真核细胞型微生物(eukaryoticmicrobe)：有典型的细胞核（核膜、核仁），细胞质中细胞器完整。如：真菌(fungus)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第二节医学微生物学一、医学微生物学(microbiology)研究对象：病原微生物二、医学微生物学发展史1．实验微生物学时期-Leeuwenhoek----自制显微镜发现微生物Pasteur----巴氏消毒法，炭疽、狂犬疫苗Koch----分离细菌，郭霍法则Iwanovsky----烟草花叶病毒Fleming---青霉素Jenner----牛痘预防天花Fleming，Florey----青霉素2.现代微生物学时期（1）新病原微生物的发现:朊粒，军团菌，幽门螺杆菌，人类免疫缺陷病毒，疯牛病，埃博拉病毒，冠状病毒，禽流感H5N1（2）病原微生物致病性的认识内源性感染，细菌耐药性，分子水平上的致病机制的研究……（3）病原微生物学诊断技术快速、准确、简易ELISA，PCR……（4）病原微生物的防治措施新型疫苗的研制:基因工程疫苗，核酸疫苗……（于修平）第一篇微生物学的基本原理第二章微生物的生物学性状第一节细菌（bacterium）一、细菌的大小与形态1.细菌的大小------观察仪器：光学显微镜，测量单位：微米(μm)球菌(coccus)2.细菌的形态-----杆菌(bacillus)螺形菌(spiralbacterium)二、细菌的基本结构细菌的基本结构――指细菌都具有的结构。包括：细胞壁、细胞膜、细胞质和核质。（一）细胞壁(cellwall)------位于细菌细胞的最外层，包绕在细胞膜的周围，组成较复杂，并随不同细菌而异。根据细胞壁的不同可用革兰氏染色法可将细菌分为两大类：革兰氏阳性菌（G+）革兰氏阴性菌（G-）1．革兰氏阳性菌的细胞壁组分：(1).肽聚糖（peptidoglycan）-----多聚糖，是细菌细胞壁中的主要成分，为原核细胞所特有。组成：G+菌肽聚糖由三部分组成：聚糖骨架---N-乙酰葡糖胺(N-acetylglucosamine,G)，N-乙酰胞壁酸(N-acetylmuramicacid,M)四肽侧链---L-丙氨酸、D-谷氨酸、L-赖氨酸、D-丙氨酸五肽交联桥---5个甘氨酸特点：G+菌细胞壁中肽聚糖含量多（15－50层），三维立体结构。溶菌酶（lysozyme）的作用靶点：切断N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸之间的β-1，4键的分子连接，破坏聚糖骨架，引起细菌裂解。青霉素（penicillin）的作用靶点：干扰甘氨酸交联桥与四肽侧链上的D-丙氨酸之间的连接，使细菌不能合成完整的细胞壁，导致细菌死亡。(2).磷壁酸（teichoicacid）-----G+菌细胞壁还含有大量磷壁酸，是G+菌的重要表面抗原，且与细菌的致病性有关。多个磷壁酸分子组成长链穿插于肽聚糖层中，分为：壁磷壁酸---通过磷脂与肽聚糖上的胞壁酸共价结合膜磷壁酸---与细胞膜外层上的糖脂共价结合(3).蛋白质：某些革兰氏阳性菌表面尚有一些特殊的表面蛋白质；如：金黄色葡萄球菌---A蛋白（SPA）;A组链球菌---M蛋白2．.革兰氏阴性菌细胞壁组分(1).肽聚糖---由聚糖骨架和四肽侧链组成（无五肽交联桥）。含量少，仅有1~2层。(2).外膜---是革兰氏阴性菌细胞壁的主要结构，由脂蛋白、脂质双层和脂多糖组成。①脂蛋白---外膜蛋白（outmembraneproteinOMP）；孔蛋白：小分子通道②脂质双层---磷脂双层③脂多糖(lipopolysaccharideLPS)---即革兰氏阴性菌的内毒素，由3部分组成：Ⅰ.脂质A（LipidA）：糖磷脂。是细菌内毒素的毒性和生物学活性的主要组分，无种属特异性。Ⅱ.核心多糖(corepolysaccharide)：位于脂质A的外层，有种属特异性。Ⅲ.特异多糖(specificpolysaccharide)：由数个至数十个低聚糖重复单位组成的多糖链。具有种特异性。是革兰阴性菌的菌体抗原（O抗原）。3.细胞壁的功能:维持菌体形态；抵抗渗透压的影响；参与细菌体内外的物质交换；具有多种抗原表位，诱发机体免疫应答；粘附宿主细胞，与细菌致病性有关。4.细菌细胞壁缺陷型---细菌的L型（Lformedbacteria）细菌的L型－－细菌细胞壁的肽聚糖结构受到理化或生物因素的作用被破坏或合成被抑制后，在高渗环境下，仍可生存的细菌。革兰氏阳性菌→原生质体；革兰氏阴性菌→原生质球(1)细菌L型的成因：溶菌酶，溶葡萄球菌素，青霉素，胆汁，抗体，补体等。(2)细菌L型的形态：大小不一，高度多形性。革兰氏染色阴性。(3)细菌L型的培养：高渗、低琼脂含血清培养基、生长缓慢；油煎蛋样细小菌落；(4)细菌L型的致病性：临床上引起慢性感染，但常规细菌学检查结果阴性。（二）、细胞膜（cellmembrane1．功能：参与细菌物质转运，生物合成，分泌、呼吸等生物学作用。2.中介体（mesosome）：部分细胞膜内陷、折叠、卷曲形成的囊状物。功能：扩大细胞膜面积；增加酶的含量和能量的产生。（三）、细胞质（cytoplasm）内含核糖体、质粒、胞质颗粒等许多重要结构。1.核糖体（ribosome）：:细菌合成蛋白质的场所，游离存在于细胞质中，每个细菌体内可达数万个。细菌核糖体沉降系数为70S（30S+50S），与真核细胞80S核糖体不同――抗生素的作用位点.2.质粒（plasmid）：染色体外的遗传质，存在于细菌细胞质中。为闭合环状的双链DNA，带有遗传信息，控制细菌某些特定的遗传性状---如菌毛;细菌素;毒素;耐药性.等。3.胞质颗粒:异染颗粒（metachromaticgranule）－－与细菌鉴别有关（四）、核质（nuclearmaterial）:由单一密闭环状DNA分子反复回旋卷曲盘绕组成的松散网状结构。集中于细胞质的某一区域。无核膜、核仁和有丝分裂器。是细菌的遗传物质三、细菌的特殊结构：某些细菌具有。（一）、荚膜（capsule）------细菌代谢过程中分泌在细胞壁外的一层粘液性物质，能牢固地与细胞壁结合，厚度约0.2μm，边缘明显。微荚膜(microcapsule)---厚度0.2μm者。粘液层(slimelayer)--边界不明显且易被洗脱者。1.荚膜的化学组成：多糖；多肽；透明质酸。2.荚膜的形成：在人和动物的体内或营养丰富的培养基中易形成。在普通培养基上或连续传代则易消失。3.荚膜的功能：与细菌致病性有关(1)抗吞噬作用；有荚膜的细菌毒力强(2)粘附作用；使细菌相互粘附，增强细菌致病性(3)抗有害物质的损伤作用：抵抗体内抗体、药物等对细菌的作用。（二）、鞭毛(flagellum)------某些细菌表面附着的细长呈波状弯曲的丝状物。根据鞭毛的数量、位置可将鞭毛菌分成四类:单毛菌；双毛菌；从毛菌；周毛菌。1．鞭毛的化学组成：蛋白质2．鞭毛的功能：(1)运动器官：有鞭毛的细菌在液体环境中能自由的运动。(2)具抗原性：H抗原，有特异性，对细菌的鉴别、分型有一定的意义。(2)致病性：有些细菌的鞭毛与致病性有关。如:霍乱弧菌（三）、菌毛（pilus）------许多G-菌和少数G+菌菌体表面存在着一种比鞭毛更细、更短而直硬的丝状物（仅在电镜下可见）。与细菌的运动无关。1.菌毛的化学组成：蛋白质2.菌毛的种类：普通菌毛（ordinarypilus）性菌毛（sexpilus）3.菌毛的功能：普通菌毛---粘附作用与细菌的致病性密切相关。如：大肠埃希氏菌的I型菌毛；肠产毒型大肠杆菌的定植因子（CFA/I）性菌毛---在细菌间传递遗传物质。（四）、芽孢(endospore/spore)-----某些细菌在一定环境条件下，能在菌体内部形成一个圆形或卵圆形小体，是细菌的休眠形式。产生芽孢的细菌都是G+菌。不同细菌的芽孢形态、大小、位置有所差异，是鉴别细菌的指标之一。1.芽孢的结构：具多层膜结构2.芽孢的形成与发芽：(1)芽孢的形成---细菌形成芽孢的能力是由菌体内的芽孢基因决定的。芽孢一般只在动物体外才形成。营养缺乏时易形成。(2)芽孢的发芽---当环境适宜时，一个芽孢发育形成一个细菌的繁殖体。3.芽孢的功能：芽孢对热、干燥、辐射、化学消毒剂等理化因素均有强大的抵抗力。细菌繁殖体：80℃水中迅速死亡。细菌芽孢：100℃沸水中，可存活数小时。被炭疽杆菌芽孢污染的草原，传染性可保持20~30年。杀死芽孢――高压蒸气灭菌。4.细菌芽孢抵抗力强的原因：芽孢含水量少，蛋白质受热后不易变性；芽孢具有多层致密的厚膜，理化因素不易进入；芽孢的核心和皮质中含有吡啶二羧酸，DAP与Ca2+结合生成的盐能提高芽孢中各酶的热稳定性。四、细菌的理化性状与新陈代谢（一）、细菌的能量代谢发酵：以有机物为受氢体的生物氧化过程。呼吸：以无机物为受氢体的生物氧化过程。需氧呼吸—以分子氧为受氢体；厌氧呼吸—以其他无机物为受氢体。（二）、细菌的新陈代谢1.分解代谢产物和细菌的生化反应：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，称为细菌的生化反应。2.合成代谢产物及其在医学上的意义（1）热原质（pyrogen）：细菌合成的注入人体或动物体内能引起发热反应的物质。G-菌细胞壁脂多糖；耐高温；121，20min不被破坏；250高温，干烤才能破坏热原质。蒸馏法可除去热原质。（2）毒素（toxin）:外毒素----G+菌、少数G-菌产生的、释放到菌体外的蛋白质。重要的致病物质。内毒素------G-菌细胞壁脂多糖，菌体死亡崩解后游离出来。重要的致病物质。（3）色素：有助于鉴别细菌；水溶性色素；脂溶性色素。（4）抗生素：某些微生物代谢过程中产生的一类能抑制或杀死某些其他微生物或肿瘤细胞的物质。多由放线菌和真菌产生。（5）细菌素(bactericin)：某些细菌产生的具有抗菌作用的蛋白质。仅对亲缘关系近的细菌有杀伤作用。（6）维生素：细菌能合成某些维生素除供自身需用外，还能分泌至周围环境中.维生素B,K.五、细菌的生长繁殖与培养1.细菌生长的环境因素(1)营养物质：营养物质充足，比例合适。(2)氢离子浓度（pH）：pH7.2~7.6(3)温度：37℃(4)气体：不同的细菌对气体的需求有所差异。专性需氧菌：具有完善的呼吸系统，需要氧分子作为受氢体以完成需氧呼吸，仅能在有氧的环境下生存。如结核杆菌。微需氧菌：在低氧压（5％～6％）生长最好，氧压大于10％对其有抑制作用。如幽门螺杆菌。兼性厌氧菌：兼有需氧呼吸和无氧发酵两种功能，在有氧或无氧环境中都能生长，但以有氧时生长较好。大多数的病原菌。专性厌氧菌：缺乏完善的呼吸酶系统，只能在无氧环境中进行发酵。如破伤风杆菌。专性厌氧菌厌氧生长的机制:a.缺乏氧化还原电势（Eh）高的呼吸酶---细胞色素和细胞色素氧化酶只能在120mV以下的Eh时生长。b.缺乏分解有毒氧基团的酶---超