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1、整理医学微生物学教案医学微生物学（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（pathogenic microorganisms）: 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 (acellular microbe) ： 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（prokaryotic mi

2、crobe）： 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(eukaryotic microbe)： 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

3、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

4、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(m) 球菌(coccus) 2.细菌的形态- 杆菌(bacillus) 螺形菌(spiral bacterium) 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(cell wall)- 位

5、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-acetylmuramic acid,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

6、糖含量多（1550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-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（teichoic acid）-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

7、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12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。 脂蛋白- 外膜蛋白（out membrane protein OMP）；孔蛋白：小分子通道 脂质双层- - 磷脂双层 脂多糖 (lipopolysaccharide LPS)- 即革兰氏阴性菌的内毒素，由3部分组成： . 脂质A（Lipid A）：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。 .核

8、心多糖(core polysaccharide)：位于脂质A的外层，有种属特异性。 .特异多糖(specific polysaccharide)：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（ L formed bacteria ） 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

9、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（cell membrane1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

10、、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（metachromatic granule）与细菌鉴别有关（四）、核质（nuclear material）: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

11、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 0.2 m，边缘明显。 微荚膜(microcapsule)-厚度 0.2 m者。 粘液层(slime layer)-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

12、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

13、。 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- 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

14、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2030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Ca 2+结合生成的盐能提高芽孢中各酶的热稳定性。 四、细菌

15、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

16、（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

17、质：营养物质充足，比例合适。 (2)氢离子浓度（pH）：pH 7.27.6 (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（56）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

18、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： 2030min/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 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。 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。 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。 衰亡期：

19、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、只含有一种类型的核酸、专性活细胞寄生、以复制方式繁殖的非细胞型微生物。 病毒体（virion ）： 指完整的、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）；病毒的大小介于:20300nm之间; 能通过细菌滤器；离心沉降：510万转/分。2.病毒的形态多数病毒呈球形或近似球形，杆状，丝状，少数可为子弹状、砖块状，噬菌体可呈蝌蚪状。二、病毒的结构和化学组成及功能1

20、. 核心(core): DNA或RNA *DNA: dsDNA: 环状(如 HBV, HPV) 或线状(如疱疹病毒,腺病毒) ssDNA: 小DNA病毒科 *RNA: dsRNA: 如呼肠病毒(轮状病毒) +ssRNA：如小RNA病毒科 -ssRNA：如粘病毒科等 逆转录病毒：逆转录病毒科（如人类免疫缺陷病毒HIV）病毒核酸的功能：病毒复制：决定病毒的特性：为病毒复制、遗传变异、致病性的物质基础具有感染性： * 感染性核酸： 应用化学方法除去病毒衣壳蛋白后获得的核酸进入宿主细胞后能增殖，有感染性，被称为感染性核酸。某些病毒的核酸有感染性，如 dsDNA病毒， +ssRNA病毒。2 衣壳 (ca

21、psid)：化学组成: 蛋白质，由壳微粒组成。对称形式:二十面体对称、螺旋对称、复合对称。衣壳的功能：保护病毒核酸： 免受外环境中核酸酶的破坏； 参与感染过程：与病毒吸附有关 具有抗原性：可刺激机体产生抗病毒免疫应答 3 包膜(envelope):化学组成：含有双层脂质（来源于宿主细胞）、多糖和蛋白质（由病毒基因编码） 。剌突(Spike)或包膜子粒：有些包膜表面有蛋白质性的钉状突起，称为剌突或包膜子粒。包膜的功能： 维护病毒体（包膜病毒）的完整性： 参与感染过程：与包膜病毒的吸附有关 具有抗原性：4非结构蛋白（ Non-structural protein）:由病毒基因编码，但不参与病毒体结

22、构的组成。包括病毒基因组编码的酶类和特殊功能的蛋白： 如：DNA聚合酶, 逆转录酶；抑制宿主细胞代谢的蛋白，转化蛋白等 。 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（ adsorption）： 宿主细胞表面受体病毒表面结构蛋白两者的特异结合宿主细胞表面受体是影响病毒宿主特异性和组织嗜性的主要决定因素。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

23、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（2537）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 (bi

24、osynthesis)： 生物合成包括：合成病毒的核酸、合成病毒的蛋白质。 由于病毒基因组的类型不同，故其病毒基因的转录、蛋白质合成的方式也不同：I. 双股DNA病毒 - 多数DNA病毒为dsDNA ( 如单纯疱疹病毒)。A. 早期合成: 在宿主细胞核内的RNA聚合酶作用下，从病毒DNA上转录病毒早期mRNA，翻译合成早期蛋白。早期蛋白主要包括：病毒DNA复制所需要的酶（如DNA聚合酶，脱氧胸腺嘧啶激酶）；及调控蛋白等（抑制细胞代谢，转化蛋白）。 B .核酸复制：以亲代DNA为模板，按核酸半保留形式复制子代双股DNA。DNA复制出现在结构蛋白合成之前。C. 晚期合成：以子代DNA为模板，转录晚

25、期mRNA、翻译晚期蛋白。晚期蛋白主要包括：病毒结构蛋白（如衣壳蛋白）。 II. 单正链RNA病毒: 病毒RNA的硷基序列与mRNA完全相同者，称为正链RNA病毒。 以脊髓灰质炎病毒为例，侵入的RNA直接附着于宿主细胞核糖体上，翻译出大分子蛋白，并迅速被蛋白水解酶降解为结构蛋白和非结构蛋白，如依赖RNA的RNA聚合酶。在这种酶的作用下，以亲代正链RNA为模板形成互补负链RNA（复制中间型），再从互补的负链复制出多股子代正链RNA。新的子代正链RNA分子有三种功能：（1）为进一步合成复制中间型起模板作用；（2）继续起mRNA作用翻译病毒蛋白；（3）构成子代病毒RNA。III. 单负链RNA病毒：

26、 病毒RNA硷基序列与mRNA互补者，称为负链RNA病毒如 流感病毒、狂犬病毒等。 病毒体中含有RNA的RNA聚合酶，从侵入的负链RNA转录出正链mRNA，翻译出病毒结构蛋白和酶，同时正链mRNA又可做为模板，在依赖RNA的RNA聚合酶作用下合成子代负链RNA。IV. 反转录病毒（Retrovirus）： 病毒体含有单股正链RNA、依赖RNA的DNA多聚酶（逆转录酶）和 tRNA。分二个阶段：第一阶段， 以RNA为模板，在依赖RNA的DNA多聚酶和tRNA引物的作用下，合成负链DNA（即RNA：DNA），正链RNA被降解，进而以负链DNA为模板形成双股DNA（即DNA：DNA），转入细胞核内，

27、整合于宿主DNA中，成为前病毒（provirus）。第二阶段，前病毒DNA转录病毒mRNA，翻译病毒蛋白质。同样从前病毒DNA转录病毒RNA，在胞浆内装配，以出芽方式释放。被感染的细胞仍持续分裂将前病毒传递至子代细胞。 (5)组装、成熟和释放(assemble maturation and release) 组装-将生物合成的蛋白和核酸装配成子代核衣壳的过程 。 病毒种类不同，其装配的部位、方式不同。 DNA病毒的核衣壳在核内装配； RNA 病毒的核衣壳在胞质内装配 释放-组装完毕的病毒颗粒，以不同方式从宿主细胞中释放出去。 细胞裂解，病毒释放-裸露的病毒 病毒出芽，游离于细胞外-包膜病毒 某

28、些病毒基因组复制完成后，并不进行组装，而是将其核酸（DNA）整合到宿主染色体中，随宿主染色体一起复制，引起宿主细胞功能的改变。多见于一些引起肿瘤的病毒。 2. 病毒的异常增殖1)顿挫感染(abortive infection)： 有的细胞缺乏病毒复制所需要的酶、能量以及某些必要成分，因此病毒在其中不能合成自身成分，或不能组装成有感染性的病毒颗粒。 非容纳细胞(non-permissive cell)：不能为病毒复制提供相应的酶、能量及必要成分的细胞。 容纳细胞(permissive cell) 2)缺陷病毒(defective virus)： 因病毒基因组不完整或发生基因突变，导致病毒不能复制

29、出完整的子代病毒。 辅助病毒(helper virus)：与缺陷病毒同时感染细胞时，能够弥补缺陷病毒的不足，使之复制出完整病毒。这种有辅助作用的病毒称为辅助病毒3）. 干扰现象(interference) 当两种病毒感染同一细胞时，可发生一种病毒的增殖抑制了另一种病毒的增殖的现象，称为干扰现象。 机制 ：干扰素的产生； 吸附干扰； 复制干扰四、理化因素对病毒的影响 灭活（incativation）： 从细胞中释放出来的病毒体，受到 物理、化学因素作用后，会失去感染性,不能复制出完整的病毒颗粒。 灭活的病毒仍可保留抗原性、红细胞吸附性、血凝集细胞融合等特性。理化因素灭活病毒的机制是：（1）破坏有

30、包膜病毒的包膜-冻融或脂溶剂 （2）使病毒蛋白变性-酸、碱、温度 （3）损伤病毒核酸-变性剂、射线 1.物理因素 （1） 温度：多数病毒耐冷不耐热，病毒标本的保存应尽快低温冷冻。 在-70和液氮（-196）中病毒的感染性可保持数月至数年； 而在50-60 30min，100数秒钟，多数病毒可被灭活。 （2）PH: 多数病毒在pH 59范围内稳定，强酸、强碱条件下可被灭活。 （3）射线：X射线、射线和紫外线都能灭活病毒。2.化学因素（1）脂溶剂：乙醚、氯仿、去氧胆酸盐、阴离子去污剂等能使包膜病毒的包膜破坏溶解，病毒失去吸附能力而灭活。（2）化学消毒剂：强酸、强碱类消毒剂，酚类、氧化剂、醇类等。不同病毒对化学消毒剂的敏感性不同。 肝炎病毒对过氧乙酸、次氯酸盐较敏感。