病原生物學緒論細菌基本性狀

1、第一章 緒論 病原生物與病原生物學,病原生物（ pathogenic organism）,包括細菌、病毒、真菌和寄生蟲等多種生物，可引起傳染病、寄生蟲病等多種疾病, 是導致疾病的生物性因素。 病原生物包括病原微生物與人體寄生蟲兩大部份。 病原生物學（Pathogen Biology）是研究病原生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生命活動規(guī)律以及與機體和周圍環(huán)境相互作用關系的一門學科, 是基礎醫(yī)學中的一門重要學科。,第一節(jié) 、

2、 微生物與微生物學,微生物（microorganism） 是眾多個體微小、結(jié)構(gòu)簡單、肉眼直接看不見的微小生物的總稱。包括細菌、病毒、真菌等。其中少數(shù)可引起人或動植物發(fā)生疾病的微生物被稱為病原微生物。,生物分類,將生物分為六個界，即病毒界、真菌界、原核生物界、原生生物界、植物界和動物界。按其細胞結(jié)構(gòu)特點，可將微生物分為三種類型。1.非細胞型微生物，屬病毒界，以病毒為代表。2.原核細胞型微生物(prokaryote)，屬原核生物

3、界，以細菌為 代表。3.真核細胞型微生物(eukaryote)，屬真菌界，以真菌為代表。,微生物的類型,l.非細胞型微生物 （acellular microbe）是最小的微生物，由核心和蛋白質(zhì)衣殼組成，只有RNA或DNA一種核酸。只能在活細胞內(nèi)生長。病毒為其代表。近來又發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)中沒有核酸只有蛋白質(zhì)構(gòu)成的朊粒。2.原核細胞型微生物（Prokaryote） 僅有原始核質(zhì)，呈環(huán)狀裸DNA團塊結(jié)構(gòu)，無核膜和核仁;胞漿內(nèi)細胞器不完善，有核糖體

4、。原核細胞型微生物統(tǒng)稱為真細菌,包括細菌、支原體、衣原體、立克次體、螺旋體和放線菌等六類微生物。3.真核細胞型微生物（eukaryote）細胞核的分化程度高，有核膜和核仁；胞漿內(nèi)細胞器完整。真菌屬于此類微生物。,,微生物與人類的關系：自然界中絕大多數(shù)的微生物對人類和動植物的生存是無害、甚至是必不可少的。如生態(tài)環(huán)境保護；工業(yè)和食品加工業(yè)應用；農(nóng)業(yè)和醫(yī)學方面的應用。 微生物學（microbiology）主要研究微生物的基本結(jié)構(gòu)、代

5、謝、遺傳與免疫及其與人類、動植物、自然界的相互關系，是生命科學中的一門重要學科。 醫(yī)學微生物學（medical microbiology）主要研究與人類疾病有關的病原微生物的分類、分布、形態(tài)、結(jié)構(gòu)、代謝活動、遺傳和變異、致病機理、機體的抗感染免疫、實驗室診斷及特異性預防等。,二、醫(yī)學微生物學發(fā)展史,1. 1674年呂文虎克（Antony van Leeuwenhoek，1632～1723年）用自制的顯微鏡第一次觀察到微生物,為

6、微生物學奠定了基礎。2.巴斯德（Louis Pasteur，1822～1885年）是法國化學家，在解決葡萄酒變質(zhì)原因的研究中,證實了有機物的發(fā)酵與腐敗是由微生物引起的。此外，巴斯德還首次研制了炭疽菌苗、狂犬病疫苗。3.柯霍（Robert Koch，1843～1910年）創(chuàng)用了固體培養(yǎng)基和細菌染色技術，分離培養(yǎng)和鑒定病原菌。先后發(fā)現(xiàn)了炭疽芽胞桿菌（1876年）、結(jié)核分枝桿菌（1882年）和霍亂弧菌（1883年）等。巴斯德和柯霍是微生物

7、學的奠基人。,4.琴納（Edward Jenner，1749～1823年）應用牛痘苗預防天花是人類運用人工自動免疫預防疾病的開始。5.弗萊明（Alexander Fleming,1881～1955年）發(fā)現(xiàn)青霉素給感染性疾病的臨床治療帶來了一次大的革命。6. 1892年伊凡諾夫斯基發(fā)現(xiàn)煙草花葉病毒。1901年美國科學家 Walter Reed首先分離出黃熱病毒,奠定了病毒學基礎。,近三十年來，微生物學的發(fā)展,1.不斷發(fā)現(xiàn)新的病原微生物

8、 : 1982年分離出朊粒,1983年分離出人類免疫缺陷病毒。2.微生物全基因組的研究: 可發(fā)現(xiàn)致病基因和特異DNA序列,用于診斷、研制新抗菌藥物和新疫苗 。3.新型疫苗的研究 :如HBsAg疫苗, 核酸疫苗等 。4.微生物學診斷技術的發(fā)展為快速、微量和自動化奠定了基礎。 5.新的抗細菌和抗病毒藥物的研究有了突破性進展。,醫(yī)學微生物學要繼續(xù)加強的研究,1.發(fā)現(xiàn)病原體的變異和新出現(xiàn)的病原體,為及時診治疾病提供病原學依據(jù)。 2.

9、深入開展病原微生物的生物學特性及其致病機制的研究，為開發(fā)新的抗細菌和抗病毒新藥提供理論基礎。3.研制開發(fā)免疫原性好、副作用小的新型疫苗，以減少疾病的發(fā)生。4.研究特異、靈敏、簡便、快速的微生物學診斷技術，及時地為臨床和流行病學診斷提供依據(jù)。,1977年以來發(fā)現(xiàn)的病原微生物,第二節(jié)、寄生蟲與寄生蟲學,寄生蟲（Parasite）是營寄生生活的多細胞無脊椎動物和單細胞的原生動物。其中原蟲屬真核細胞型；多數(shù)寄生蟲屬于無脊椎動物。包括：蠕蟲、

10、原蟲和昆蟲。 醫(yī)學寄生蟲學(medical parasitology)又稱人體寄生蟲學(human parasitology)，是研究寄生蟲的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生態(tài)規(guī)律、寄生蟲與人體及外界因素的相互關系，揭示寄生蟲病發(fā)病機制及流行規(guī)律，以達到控制、消滅與預防寄生蟲病的一門科學。,第二章 細菌的基本性狀,細菌（bacterium）為原核細胞型微生物，廣義的細菌指的是真細菌，包括放線菌、支原體等其他原核細胞型微生物。 以微米（1μm=1/

11、1000mm）作為測量單位。,第一節(jié)、細菌的形態(tài)球 菌 雙球菌：淋病奈瑟氏菌 鏈球菌：化膿性鏈球菌 葡萄球菌：金黃色葡萄球菌桿 菌 大腸埃希氏菌、炭疽芽胞桿菌螺形菌 弧菌：霍亂弧菌 螺菌：鼠咬熱螺菌,球 菌 單球菌：尿素微球菌 雙球菌：淋病奈瑟氏菌 鏈球菌：化膿性鏈球菌 葡萄球菌：金黃色葡萄球菌,一、細菌的形態(tài),桿

12、菌 大腸埃希氏菌、炭疽芽胞桿菌螺形菌 弧菌：霍亂弧菌 螺菌：鼠咬熱螺菌 螺桿菌：幽門螺桿菌,二、細菌的基本結(jié)構(gòu),細菌基本結(jié)構(gòu)是指各種細菌均具有的結(jié)構(gòu)，由外向內(nèi)依次為： 細胞壁 細胞膜 細胞漿 原生質(zhì)體 核 質(zhì),,細菌基本結(jié)構(gòu),,主要成分：肽聚糖，為原核細胞生物所特有的物質(zhì)。,（一）細胞壁 （Cell wall）,功 能：,保護菌

13、細胞 維持菌體外形,參與細胞內(nèi)外物質(zhì)交換,決定菌體的抗原性,與細菌致病性有關,,是多種抗生素作用的靶點,20-80nm厚15-50層肽聚糖多數(shù)含有大量的磷壁酸少數(shù)是磷壁醛酸,G+ 菌細胞壁的特殊成分,厚 10-15nm1-2 層肽聚糖有特殊組分外膜。,G- 菌細胞壁的特殊成分,脂多糖,脂質(zhì)雙層,脂蛋白,,G-菌的內(nèi)毒素，也由類脂A、核心多糖和寡糖重復單位等三部分組成。其中類脂A為內(nèi)毒素主要毒性部分，且無種屬特性，故不同G-

14、菌感染時，其內(nèi)毒素引起的毒性作用大致相同。核心多糖有屬或組特異性。寡糖重復單位有種或型的特異性，用于細菌分類。,脂多糖,由多糖骨架、四肽側(cè)鏈和交聯(lián)橋等組成。多糖骨架由N-乙酰胞壁酸（M）和乙酰葡萄糖胺（G） 經(jīng)β-1，4糖苷鍵連接，交替排列形成。溶菌酶能切斷M和G之間的聯(lián)系，引起細菌裂解。青霉素能干擾甘氨酸交聯(lián)橋與四肽側(cè)鏈之間的連接而抑制肽聚糖合成，引起細菌死亡。,G+菌,G-菌,G-菌,G-菌在肽聚糖外，由內(nèi)向外還有脂蛋

15、白、外膜和脂多糖等三層結(jié)構(gòu)。 脂多糖是G-菌的內(nèi)毒素，也由類脂A、核心多糖和寡糖重復單位等三部分組成。其中類脂A為內(nèi)毒素主要毒性部分，且無種屬特性，故不同G-菌感染時，其內(nèi)毒素引起的毒性作用大致相同。核心多糖有屬或組特異性，寡糖重復單位有種或型的特異性，均用于細菌分類。,G+菌和G-菌細胞壁結(jié)構(gòu)比較,L型細菌(L formed bacteria),是在溶菌酶和青霉素的作用下，肽聚糖的結(jié)構(gòu)遭破壞或合成受抑，使細胞壁缺

16、失，但在高滲環(huán)境中仍能存活。其特點是呈多型性，在高滲低瓊脂含血清的培養(yǎng)基上形成“油煎蛋樣”菌落，但仍有致病力，可引起尿路感染、骨髓炎和心內(nèi)膜炎等疾病，且常規(guī)細菌學檢查陰性，因此應引起注意。,G+細胞壁主要由肽聚糖構(gòu)成，其變?yōu)長型后，因為細胞壁完全缺失，細菌原生質(zhì)僅被一層細胞膜包裹，稱為原生質(zhì)體（protoplast）。由于G+內(nèi)滲透壓很高，所以原生質(zhì)體必須保存在高滲環(huán)境中方可存活； G-因其細胞壁肽聚糖含量較少，且有外膜保護，并且其內(nèi)

17、滲透壓比革蘭陽性菌低，故其L型在低滲環(huán)境中仍有一定的抵抗力，一般將源于G-的L型稱為原生質(zhì)（spheroplast）。,其結(jié)構(gòu)與真核細胞膜基本相同，但不含膽固醇。,(二)細胞膜,選擇性滲透和運輸作用； 細胞呼吸作用； 生物合成作用； 參與細菌分裂。,主要功能：,細胞膜向細胞漿內(nèi)陷形成中介體(mesosome)其功能類似線粒體，故稱擬線粒體。,是細菌新陳代謝的重要場所，參與菌體內(nèi)物質(zhì)的合成代謝和分解代謝。,（三）細胞漿,核糖體

18、：是細菌合成蛋白質(zhì)的場所，沉降系數(shù)為70S，由50S和30S兩個亞基組成，而人的核糖體為80S，由60S和40S組成。鏈霉素和紅霉素能分別與30S和50S亞基結(jié)合，干擾菌體蛋白質(zhì)合成，從而殺死細菌。 質(zhì)粒(plasmid)：為染色體外的遺傳物質(zhì)。 胞漿顆粒：多數(shù)為細菌儲存的營養(yǎng)物質(zhì)，其中的異染顆粒(metachromatic granules)有鑒別細菌的作用。,含有的結(jié)構(gòu)：,異染顆粒,（四）核質(zhì) 是細菌的遺傳

19、物質(zhì)，由一條雙股環(huán)狀的DNA分子組成，具有染色體的功能，也稱細菌染色體。 細菌的核沒有核膜、核仁和有絲分裂器，為原核細胞，故稱核質(zhì)或擬核。,細菌基本結(jié)構(gòu)的主要功能,基本結(jié)構(gòu) 主要功能 細胞壁維持細菌固有外形 細胞膜 選擇性的滲透作用 細胞漿合成細菌的蛋白質(zhì) 核 質(zhì) 控制細菌遺傳性狀,,,,1 莢膜 Capsule 多糖或多肽大莢膜：微莢膜:黏液層:

20、糖萼:,三、細菌的特殊結(jié)構(gòu),抗吞噬作用 重要的毒力決定簇 功能: 保護細胞壁 黏附作用 抗原性,,,單毛雙毛 叢毛 周毛,2 鞭毛 flagellum,運動器官. 細菌的鑒別 功能: 黏附 抗原性：鞭毛抗原(H antigen),,,分類：,普通菌毛:性菌毛:.,3 菌毛pilus

21、 or fimbrae,黏附作用致病性有關耐藥性、毒力等性狀的轉(zhuǎn)移有關,功能：,,4.芽胞（spore） G+桿菌在一定環(huán)境條件下，胞漿脫水濃縮在菌體內(nèi)形成圓形小體，稱為芽胞。芽胞是細菌的休眠狀態(tài)，當環(huán)境適宜時芽胞又能發(fā)育成細菌繁殖體，故不是細菌的繁殖形式。 由于芽胞有多層致密的膜結(jié)構(gòu)，通透性低，含水量少，故蛋白質(zhì)不易變性，芽胞內(nèi)含特有的吡啶二羧酸（DPA），DPA能提高酶對熱的穩(wěn)定性，因此芽胞有強大的

22、抵抗力，故常將殺死芽胞作為滅菌指標。,發(fā)芽: 活化-----啟動---- 生長;,芽孢形成的原因：,1.有多層致密的膜結(jié)構(gòu),通透性低,理化因子不易透過。 2.含水少，蛋白質(zhì)不易變性. 3.在核心和皮質(zhì)中含有吡啶二羧酸DPA，可增強芽孢內(nèi)酶的穩(wěn)定性。,芽孢具有強大抵抗力的原因:,細菌特殊結(jié)構(gòu)的主要功能,特殊結(jié)構(gòu) 主要功能莢 膜 抗吞噬,與致病性有關鞭 毛 肌動蛋白

23、,與運動有關普通菌毛 有黏附作用,與致病性有關性 菌 毛 通過接合,與變異有關芽 胞 抵抗力強,為滅菌的標志,,,,,,,根據(jù)對營養(yǎng)物質(zhì)的需要細菌有兩種營養(yǎng)類型：自養(yǎng)菌：能在完全含無機物的環(huán)境中生長繁殖的細菌；異養(yǎng)菌：需要利用有機物質(zhì)作為營養(yǎng)和能量的細菌，包括腐生菌 和寄生菌。寄生菌必須從宿主（人或動物）體內(nèi)的有機 物質(zhì)中獲得營養(yǎng)和能量。大部分病原菌均屬于寄生菌。,（一

24、）細菌的理化性狀,第二節(jié) 細菌的生理學,（二）細菌的代謝,1. 細菌的能量代謝,發(fā)酵：以有機物為受氫體的途徑，包括糖酵解 (EMP) 和 磷酸戊糖 (HMP)途徑需氧呼吸：以分子氧為受氫體的途徑厭氧呼吸：專性厭氧菌以其他無機物為受氫體的途徑,物理性狀,,帶電現(xiàn)象：G＋菌的pI為2～3； G－菌的pI為4～5；,表面積：大，有利于物質(zhì)交換；,半透性：選擇性通透作用有利于吸收和排泄；,滲透壓：菌體內(nèi)含有高濃度的營養(yǎng)物質(zhì)和無機鹽，

25、相對高滲。,光學性質(zhì)：半透明體，其懸液呈混濁狀態(tài)；,2. 細菌的生化反應： 檢測細菌對各種基質(zhì)的代謝作用及代謝產(chǎn)物，借以區(qū)別和鑒別細菌種類的生化試驗。細菌的生化反應是鑒別細菌，尤其對細菌形態(tài)、革蘭染色反應和菌落形態(tài)相同或相似的細菌更為重要。,甲基紅試驗（M）,糖發(fā)酵試驗,VP試驗（V）,檢測糖代謝產(chǎn)物,,吲哚試驗（I）,硫化氫試驗,尿素酶試驗,檢測蛋白質(zhì)代謝產(chǎn)物,,枸櫞酸利用試驗（C）,吲哚（I）、甲基紅（M）、ＶＰ（V）和

26、枸櫞酸利用（C）四種試驗合稱IMViC試驗，常用于鑒定腸道桿菌。如：大腸埃希菌的結(jié)果為＋＋－－，產(chǎn)氣桿菌為－－＋＋。,3.細菌的合成代謝產(chǎn)物及醫(yī)學意義,（1）與疾病有關的代謝產(chǎn)物：毒素：包括外毒素和內(nèi)毒素。侵襲性酶類：如金黃色葡萄球菌產(chǎn)生的血漿凝固酶。熱原質(zhì)：是細胞壁的脂多糖，引起發(fā)熱反應。,（2）與治療有關的代謝產(chǎn)物:抗生素：多數(shù)由放線菌和真菌產(chǎn)生，少數(shù)由細菌產(chǎn)生。維生素：如人體腸道內(nèi)的大腸埃希菌，能合成維生素B族和

27、 維生素K，可被人體吸收利用。,（3）與鑒別細菌有關的代謝產(chǎn)物:色素：細菌產(chǎn)生不同顏色的色素，如銅綠假單胞菌產(chǎn)生的色素，金黃色葡萄球菌產(chǎn)生的色素，都有助于鑒別細菌。細菌素：某些菌株產(chǎn)生的一類具有抗菌作用的蛋白質(zhì)，無治療上應用價值，只用于細菌分型和流行病學調(diào)查。,（一）細菌生長繁殖的條件營養(yǎng)物質(zhì)：水分、無機鹽類、蛋白胨（或氨基酸）和糖等。 酸堿度：多數(shù)細菌pH 7.2~7.6，霍亂弧菌pH 8.4 ~ 9.2，結(jié) 核分

28、枝桿菌pH 6.5~6.8。3. 溫度：大多數(shù)細菌37℃氣體：與細菌生長有關的氣體是O2和CO2。大部分細菌需 要O2來氧化營養(yǎng)物質(zhì)，產(chǎn)生能量，供生長繁殖之用。但厭 氧菌必須在無氧環(huán)境中才能生長。,五、細菌的生長與培養(yǎng),按細菌對氧的需要分類,（二）生長方式和速度,1. 生長方式：以二分裂方式進行無性繁殖。2. 繁殖速度：多數(shù)細菌20~30min分裂一次，稱一代；繁殖一代所需時間叫代時，有的細菌繁殖較慢，

29、如結(jié)核桿菌18~24h分裂一次。3. 生長曲線：,遲緩期：第1～4h，合成 代謝活躍，不分裂。對數(shù)期：第6～8h，快速增殖。穩(wěn)定期：繁殖數(shù)與死亡數(shù)趨于平衡。衰退期：死亡菌數(shù)超過活菌數(shù)。,細菌的生長曲線,（三）細菌的培養(yǎng),1. 培養(yǎng)基：培養(yǎng)基是由適合細菌生長需要的各種營養(yǎng)物質(zhì)配制，經(jīng)滅菌后制成的。,2．細菌在不同培養(yǎng)基中的生長現(xiàn)象 ⑴ 液體培養(yǎng)基：細菌生長后大多數(shù)呈均勻混濁狀態(tài)，少數(shù)出現(xiàn)沉淀和菌膜，主要用于增菌。⑵ 半固體培

30、養(yǎng)基：含0.5％瓊脂，有鞭毛細菌生長后出現(xiàn)混濁，無鞭毛細菌則沿穿刺線生長。主要用于檢測細菌動力和保存菌種。⑶ 固體培養(yǎng)基：含1％～2％瓊脂，單個細菌生長后菌落，有鑒別細菌的意義，且能做純培養(yǎng)。主要用于分離鑒定細菌，做病原學診斷和生產(chǎn)菌苗用于預防。,與醫(yī)學有關的細菌有49個菌屬 1．傳統(tǒng)分類 2．數(shù)值分類 3．分子生物學分類 （1）分析DNA堿基組成（G+C 含量