医学微生物学教案.docx

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医学微生物学教案

医学微生物学电子教案

第一章绪论

第一节微生物与病原微生物

微生物:

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。

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 

                 核酸（DNA/RNA）

非细胞型微生物                   如：

病毒（virus）

                  蛋白质

核质 

原核细胞型微生物    细胞膜

                     细胞壁

   如：

细菌（Bacterium）

       衣原体（Chlamydia）

       支原体（Mycoplasma）  

       立克次体（Rickettsia）

       螺旋体（Spirochete）

放线菌（Actinomycete） 

                    细胞核

真核细胞型微生物    细胞质    如：

真菌（fungus）

                    细胞膜                                                                  细胞器

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、微生物学（microbiology）

     是研究微生物的类型、分布、形态、结构、代谢、生长繁殖、遗传、进化，以及与人类、动植物等相互关系的科学。

二、医学微生物学发展史

1.实验微生物学时期------微生物的发现及病原微生物学的建立

Leeuwenhoek----显微镜

Pasteur----巴氏消毒法

Koch----分离细菌，郭霍法则

Iwanovsky----烟草花叶病毒

Loeffler,Frosch----口蹄疫病毒

Walter-Reed----黄热病毒

Twort----噬菌体

2.实验微生物学时期---抗感染免疫、化学疗法及抗生素的发现

Jenner----牛痘预防天花

                Pasteur----霍乱、炭疽、狂犬疫苗

                Behring----白喉抗毒素

                  меЧНИкоВИИ----吞噬细胞学说

                   Ehrlich----体液抗体学说

                    Wright----体液免疫、细胞免疫

                Ehrlich----砷凡纳明

Fleming，Florey----青霉素

3.现代微生物学时期

（1）新病原微生物的发现:

          朊病毒，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）微生物学诊断技术

             快速、准确、简易        ELISA，PCR……

      （4）微生物的防治措施

           新型疫苗的研制:

 核酸疫苗，基因工程疫苗……

 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

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

（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。

 1.用革兰氏染色法可将细菌分为：

            革兰氏阳性菌（G+）

            革兰氏阴性菌（G-）

2.革兰氏阳性菌细胞壁组分：

（1）.肽聚糖（peptidoglycan）-----多聚糖，细菌细胞壁中的主要成分，为原

                                核细胞所特有。

粘肽（mucopeptide）/糖肽（glycopeptide）/胞壁质（murein）

肽   聚糖骨架---N-乙酰葡糖胺（N-acetylglucosamine,G）

                 N-乙酰胞壁酸（N-acetylmuramicacid,M）

聚               L-丙氨酸

     四肽侧链-- D-谷氨酸

             L-赖氨酸

糖               D-丙氨酸

     五肽交联桥---甘氨酸5

（2）.磷壁酸（teichoicacid）-----由核糖醇或甘油残基经磷酸二酯键互相

           连接而成的多聚物；多个磷壁酸分子组成长链穿插于肽聚糖层中。

         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

3.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。

 仅有1~2层。

             脂蛋白

（2）.外膜 脂质双层                 

             脂多糖

①脂蛋白---外膜蛋白（outmembraneprotein OMP）;孔蛋白:

小分子通道                  

②脂质双层---磷脂双层

③脂多糖（lipopolysaccharide LPS）---

  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。

革兰是阴性菌的菌体抗原（O抗原）

4.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。

5.细菌细胞壁缺陷型---细菌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。

       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、10%-20%血清、3%-5%NaCl、10%-20%蔗糖；

                 生长缓慢；油煎蛋样菌落；

（4）细菌L型的致病性：

引起慢性感染；

（二）、细胞膜（cellmembrane

1．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 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。

                  沉降系数为70S（30S+50S）。

由RNA（66%）和蛋白质（34%）组成。

                    核糖体RNA（rRNA）---23S,16S,5SrRNA;抗生素作用位点.

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---菌毛;细菌素;                                                                       毒素;耐药性. 

3.胞质颗粒:

细菌细胞质中含有多种颗粒，大多为储藏的营养物质，包括糖原、淀粉等多糖、脂类、磷酸盐等。

        当细菌生活环境中营养充足时,胞质颗粒较多,养料和能源短缺时,颗粒减少甚至消失。

   异染颗粒（metachromaticgranule）

（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

（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≤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：

抗吞噬作用；粘附作用；抗有害物质的损伤作用 

（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。

   （3）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。

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（ordinary pilus）

              性菌毛（sex pilus）

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---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，芽孢发育形成细菌的繁殖体。

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。

       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 

            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；121e，20min不被破坏；250e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：

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。

   ¹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。

 ②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。

如葡萄球菌。

  ¼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---超氧化物歧化酶（SOD），触酶或过氧化物酶。

2.生长方式与速度

（1）.细菌个体的生长繁殖：

    繁殖方式：

二分裂繁殖，无性繁殖。

    繁殖速度：

20~30min/代

         代时---细菌分裂、数量倍增所需要的时间。

（2）.细菌群体的生长繁殖：

细菌生长曲线 

À迟缓期：

细菌的适应阶段。

该期菌体增大，代谢活跃，分裂迟缓，繁殖极少。

Á对数期：

生长迅速，菌数急剧上升，细菌的形态、染色性、生理活性等都较典型。

Â稳定期：

细菌繁殖速度减慢，死菌数逐渐增加。

               细菌的形态、染色性、生理性状有所改变。

生成芽孢、外毒素、抗生素等

代谢产物。

Ã衰亡期：

死菌数>活菌数，细菌形态显著改变，生理代谢活动趋于停滞。

第二节 病毒

病毒（virus）

  是一类形体微小，结构简单（非细胞结构）、只含有一种类型的核酸、专性活细胞寄生、以复制方式繁殖的微生物。

病毒体（virion）

     完整的、成熟的病毒颗粒。

是细胞外的结构形式，具有典型的形态结构，并有感染性。

一、病毒的大小与形态

1.病毒的大小------观察仪器：

电子显微镜。

测量单位：

纳米（nm）；直径:

10~300nm;

               能通过细菌滤器；离心沉降：

5~10万转/分。

2.病毒的形态

二、病毒的结构和化学组成及功能

结构             化学组成               功能

   核心                   核酸（DNA或RNA）                 病毒复制

                           （双链/单链）                 决定病毒的特性                                                                          

                           （线型/环型）        具有感染性（感染性核酸）

                           （连续/分节段）                                                                               保护核酸

   衣壳                      蛋白质                 具有抗原性                                                                            与病毒的致病性有关

                                                       维持病毒的形状

包膜                 蛋白质、糖、脂类             具有抗原性

                                                       维持病毒的形状

   刺突               包膜表面凸起的结构；        与病毒的致病性有关

                      是由病毒基因编码的糖蛋白

三病毒的增殖

1.病毒的复制周期

从病毒进入细胞开始，经基因组复制到子代病毒的释出，称为一个复制周期。

（1）吸附：

►病毒受体：

由宿主基因组所编码、控制和表达的一组能参与病毒结合、相互             作用，便于病毒感染宿主细胞、位于细胞膜表面的蛋白质组分。

►病毒吸附蛋白：

病毒体表面能与细胞受体结合的蛋白质。

病毒受体的分布与病毒对宿主动物的感染范围有关。

         有的受体可在多种不同种属的动物细胞上存在。

   在同一感染动物中，存在着各种不同类型的病毒受体。

   如果没有受体，也没有与受体有关的病毒附着系统，就不可能发生感染，或感染效能大大降低。

         病毒受体是影响病毒宿主特异性和组织嗜性的主要决定因素。

   对病毒受体的研究及对病毒-受体结合方式的研究对于抗病毒药物的筛选有重要的指导意义。

如：

流感病毒的表面结构---神经氨酸酶与呼吸道上皮细胞表面的半乳糖-N-乙酰神经氨酸结合。

人类免疫缺陷病毒的表面结构---gp120与淋巴细胞表面的CD4分子结合。

（2）穿入（penetration）:

   病毒吸附在易感细胞表面上后，可通过多种方式进入细胞内。

             吞饮---裸露的病毒； 如：

痘类病毒

             融合---包膜病毒；      如：

流感病毒

             直接进入---微小病毒；如：

呼肠孤病毒

    穿入过程中需一定的温度（25~37℃）及能量供应（细胞中的ATP分解，释放能量）。

（3）脱壳 （uncoating）：

   进入易感细胞的病毒体必须脱去衣壳，才能使病毒基因组发挥作用。

不同病毒脱壳的方式各异：

  ★外壳留在宿主细胞外，如：

噬菌体。

★   在宿主细胞溶酶体酶的作用下，衣壳蛋白溶解.如：

脊髓灰质炎病毒。

★   在宿主细胞溶酶体酶及病毒特有的脱壳酶的双重作用下，衣壳蛋白才能完全溶解.如：

痘病毒。

★   螺旋对称型病毒无需脱去衣壳亦可进行核酸转录。

 如：

流感病毒

（4）生物合成  （biosynthesis）：

       病毒基因组一旦释放到细胞中，就开始 病毒的生物合成。

       生物合成一般分两个阶段:

                       早期合成;  晚期合成

 ① 早期合成:

☛抑制宿主细胞的代谢。

病毒基因编码转录、翻译抑制细胞代谢的蛋白质；病毒

         激活细胞内隐伏的对细胞自身代谢抑制的成分。