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1、微生物学重点内容十章、细菌学概论细菌（bacteria）：一类具有细胞壁、单细胞、以无性二分裂方式进行繁殖的原核细胞型微生物。一、细菌的形态、结构与分类（p123-137）一）大小与形态1.大小：微米、光学显微镜2.基本形态（适宜条件、8-18h、主要有3种；观察选对数生长期最优）球菌Coccus单、双、链、四联、八叠、葡萄球菌杆菌Bacillus各种杆菌差异较大，排列分散、无一定形式螺形菌Spiral bacterium弧菌：一个弯曲、螺菌：数个弯曲3.多形性：细菌在条件改变时，出现不规则形态，呈梨形、气球状、丝状等，条件适宜，可以恢复。二）细菌的细菌结构（10分）1.基本结构（所有细菌共有

2、的结构）：细胞壁、细胞膜、细胞浆及核质。1）细胞壁：坚韧、有弹性；保护细菌；含主要成分肽聚糖，特殊成分磷酸壁、脂多糖等。A.革兰氏阳性菌细胞壁较厚，含丰富肽聚糖，少量磷壁酸a.肽聚糖由40层左右的网格状分子交织成厚的三维立体网状结构，由聚糖骨架和四肽侧链及五肽桥组成。聚糖骨架由N-乙酰葡糖胺（G）和N-乙酰胞壁酸（M）经-1,4糖苷键交替间隔排列而成。肽聚糖支架相同，肽链肽桥随菌而异。b.磷壁酸（G+特有成分）酸性多糖，由核糖醇或甘油残基经磷酸二酯键互相连接而成的链状聚合物。分壁磷壁酸（核糖醇型）和膜磷壁酸（甘油型）具重要生理功能：.P-结合阳离子，Mg2+提高细胞表面酶活性.细胞壁表面抗原成

3、分.噬菌体吸附的特异受体.调节自溶素活力.增加细菌粘附性，与致病性有关。B.革兰氏阴性菌细胞壁较薄，肽聚糖含量低。外膜层位于细胞壁肽聚糖层的外侧，包括脂多糖、脂质双层、脂蛋白三部分a.肽聚糖b.外膜.脂蛋白：一端以蛋白质部分共价键连接于肽聚糖的四肽侧链上另一端以脂质部分连接在外膜的磷酸上，其功能是稳定外膜并将之固定于肽聚糖层。.脂质双层：脂蛋白外侧，脂质双层结构。含有外膜蛋白。.脂多糖（LPS）：习惯称细菌内毒素，由脂质双层向细胞外伸出，含类脂A、核心多糖、特异性多糖。类脂A：毒性部分及主要成份。致病物质，无种属特异性。核心多糖：类脂A外层，具属和组特异性。特异性多糖：最外层，数个至数十个低聚

4、糖重复单位构成。G-菌体抗原（O抗原）就是特异多糖，有种和型特异性。LPS功能吸附Mg2+等阳离子，与磷壁酸作用类似类脂A，细菌内毒素主要成分特异性多糖：O-侧链（O抗原），鉴定细菌噬菌体吸附的位点c.周质空间外膜与细胞膜间的空间，含周质蛋白C.作用于细胞壁的抗生素及酶 A.青霉素（penicillin）和头孢菌素：与细菌竞争合成胞壁过程所需的转肽酶，抑制四肽侧链上D-丙氨酸与五肽桥之间的联结，使细菌不能合成完整的细胞壁，可导致细菌死亡。B.溶菌酶（lysozyme）：切断肽聚糖中N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸之间的-1,4糖苷键之间的联甘键之间的联结，破坏肽聚糖支架，引起细胞裂解。D.细胞壁

5、缺陷型细菌L型细菌（bacterial L form）：实验室培养过程中，自发突变，指细胞壁缺陷的变型。原生质体：G+ 高渗、人工条件，溶菌酶完全水解或青霉素完全抑制新生细胞壁的合成球状体：G- 高渗、 人工条件，溶菌酶部分水解或青霉素不完全抑制新生细胞壁的合成 2）细胞膜A.半渗透性脂质双层生物膜，主要由磷脂和蛋白质组成。B.功能：a.细胞膜有选择性通透作用，菌体内外的物质交换。b.维持渗透压c.膜上有多种呼吸酶，参与产能过程。d.合成细胞壁及附属结构的场所C.中介体（mesosome）：又称间体，细胞膜向胞浆凹陷折叠成囊状物（充满囊泡）。与细胞呼吸有关，为细菌提供大量能量。有拟线粒体之称。

6、多见于G+。3）细胞质及内含物细胞质：基本成份是水（约80%）、蛋白质、脂类、核酸及少量糖和无机盐。A.核糖体：70&RNA + 30%蛋白质细菌：70S核糖体 （50S亚基 + 30S亚基） 真核：80S核糖体 （60S亚基 + 40S亚基）某些抗生素能作用于细菌核糖体，如红霉素与链霉素能分别于细菌核糖体的50S和30S亚基结合，干扰蛋白质的合成，使细菌死亡。而真核核糖体为80S，故许多能有效作用于细菌核糖体的抗生素对人体无害。B.胞质颗粒：细菌细胞内颗粒状内含物，大多数为营养贮藏物，可以鉴别细菌。聚beta-羟丁酸：类脂性质C源贮藏物异染颗粒：贮藏高能磷酸盐，嗜碱性较强，用特殊染色法可以看

7、得更清晰。糖原粒与淀粉粒：C源贮藏物4）核质体（Nuclear body）：细菌的遗传物质。核质（nuclear material）、原核（prokaryon）、类核（nucleoid）、细菌的染色体（chromosome）富尔根（Feulgen）染色法染色后，显微镜观察多形态核质体。基因组（genome）：核质体为单倍体，含细菌全部基因，也称基因组。5.）质粒 （plasmid）：染色体外的遗传物质。2.特殊结构：非细菌生活所必须。包括荚膜、芽孢、鞭毛、菌毛。1）荚膜（capsule）：A由多糖或多肽组成。厚度0.2m以下者，称微荚膜。B细菌一般在机体内和营养丰富的培养基中才能形成荚膜。2.

8、C在固体培养基上形成光滑型（S型）或粘液型（M）菌落，失去荚膜后变为粗糙型（R）。D荚膜作用：a.保护细菌抗干燥、抗吞噬细胞的吞噬和消化。b.储存营养。c堆积代谢废物。d一定屏障作用，对其他因子（溶酶菌、补体、抗体、抗菌药物等）的侵害有一定抵抗力。E荚膜与人类a医疗：提取葡聚糖 b.细菌分型鉴定 c.危害：发酵生产2）芽胞（spore）A.定义：在一定条件下，芽孢杆菌属（如炭疽杆菌）及梭状芽胞杆菌属（如破伤风杆菌、气性坏疽病原菌）能在菌体内形成一个折光性很强的不易着色小体，称为內芽胞，简称芽胞。B.芽胞含水量少（约40%），蛋白质受热不易变性。无通透性，有保护作用，能阻止化学品渗入。芽胞对理化

9、因素（热、干燥、辐射、化学消毒剂等）具有高强度的抵抗力。炭疽杆菌芽胞可在草原中存活20-40年。C.芽胞含有大量吡啶二羧酸DPA，使芽胞的酶类具高稳定性和耐热性。D.芽胞并非细菌繁殖体，而是休眠休态，以维持细菌生存的持久体。E.芽胞的抵抗力强，当进行消毒灭菌时往往以芽胞是否被杀死作为判断灭菌效果的指标。F营养缺乏，容易形成芽胞。3）鞭毛（flagellum）：化学组成鞭毛蛋白；基础小体 + 钩状体 + 丝状体（运动性）运动“器官”与细菌的致病性有关。如：霍乱弧菌鞭毛的数量、分布可用以鉴别细菌。4）菌毛：G- 化学组成菌毛蛋白（抗原性）A.普通菌毛（粘附性、致病性）B.性菌毛 （F菌毛）传递DN

10、A性菌毛由质粒携带的一种致育因子（Ferility factor）的基因编码，故性菌毛又称F菌毛。带性菌毛的细菌称为F+菌或雄性菌，无菌毛的细菌称为F-菌或雌性菌。三）分类1.分类单位纲、目、科、属、种，最重要、最基本的单元是种，其次是属。细菌中常用属和种。种（species）：细菌分类的基本单位。生物学性状基本相同的细菌群体构成一个菌种。亚种、变种(subspecies)：一个种内不同细菌存在稳定的变异或遗传特征，不足以归为新种型：亚种下的细分。菌株(strain)：不同来源的标本种所得到的同属一种的纯培养标准株（standard strain）：具有典型特征的菌株，由菌种中心给统一编号 2

11、.命名：林奈双名法 Staphylococcus aureus Rosenbach 菌株：Bacillus subtilis BF7658 标准菌株：Staphylococcus aureus ATCC 259233.分类方法：核酸分析：16srRNA/18srRNA序列4.分类系统：分为真细菌和古细菌 1）真细菌 狭义：专指其中的细菌, 种类最多、数量最大、最具代表性。广义：指各类原核细胞型微生物包括：衣原体、立克次氏体、霉形体、螺旋体、放线菌、蓝细菌、 光合细菌等2）古细菌：生存在极端环境下（高温、高盐、低pH)，细胞壁无肽聚糖。未发现有病原菌。二 、细菌的营养与生长繁殖（p138-150

12、）1.营养物质运输方式：简单扩散、促进扩散、主动运输（主要方式）、基因转移。1）主动运输（active transport）：在细胞膜上特异性渗透酶的参与下，消耗能量，可以逆浓度差运输营养物质，且被运输物质在运输前后并不发生任何变化的一种物质运输形式。2）基因转移（group translocation）： 指需要载体蛋白参加，消耗能量的物质运输方式，且被运输物质在运输前后发生分子结构修饰（化学修饰）。磷酸转移酶系统。主要存在厌氧菌、兼性厌氧菌。除化学修饰外，其他同于主动运输。2.营养类型主要营养类型代表类型光能无机自养型绿硫细菌、蓝细菌光能有机异养型红螺细菌化能无机自养型硝化细菌、铁细菌化能

13、有机异养型绝大多数细菌和全部真核微生物3.生长繁殖条件1）营养物质：水、C源、N源、无机盐、生长因子 2）适宜的酸碱度: pH = 6.8-7.4 缓冲物质。乳酸杆菌5.8-6.6 霍乱：8.4-9.2； 亚硝酸细菌7.8-8.6 结核：6.5-6.83）温度细菌类型最适温度代表类型嗜冷菌10-20海洋、深湖、冷泉和冷藏库的细菌嗜温菌体温菌25-32寄生病原菌室温菌37腐生菌嗜热菌50-55温泉、堆肥、火山口附近的细菌4）气体环境（氧和CO2）细菌类型最适O2体积（%）代表类型专性需氧菌20枯草芽胞杆菌、结核杆菌微需氧菌2-10霍乱杆菌、空肠弯曲菌，HP耐氧菌2乳酸菌兼性厌氧菌有或无O2大肠埃

14、希菌（多数菌）专性厌氧菌不能有O2丙酮丁醇梭菌 需氧菌：具SOD，过氧化氢酶。4.繁殖方式：无性二分裂繁殖速度极快，代时（G）：20-30min；个别较慢（如结核杆菌）。5.人工培养1）培养基（medium）：人工配制，专供微生物生长繁殖和（或）积累代谢产物的营养基质。划分依据培养基类别组成天然、合成、半合成培养基物理状态液体、固体、半固体培养基用途基础、营养、选择、鉴别、厌氧培养基2）培养方法及生长现象培养方法备注固体培养法菌落形成单位：CFU；菌落（colony）、纯种分离、纯培养；菌苔液体培养法静置、震荡培养半固体培养法判断运动性（有无鞭毛）：有动力、无动力菌苔（lawn）：挑取单个菌落

15、划线接种于琼脂斜面上，由于划线密集重叠，长出的细菌会融合成片。6.生长繁殖规律生长曲线 生长曲线（growth curve）：描述细菌群体在整个培养期间细菌群体生长规律的曲线。1）迟缓期（Lag phase）:适应期。细菌接种至培养基后，对新环境有一个短暂适应过程（不适应者可因转种而死亡）。迟缓期长短因素种、接种菌量、菌龄以及营养物质等不同而异。此期中细菌体积增大，代谢活跃，为细菌的分裂增殖合成、储备充足的酶、能量及中间代谢产物。迟缓期的长短可以反映细菌的生长繁殖条件是否适宜。2）对数期(Logarithmic phase):又称指数期(Exponential phage)。此期生长曲线上活菌

16、数直线上升。细菌以稳定的几何级数极快增长，可持续几小时至几天不等（视培养条件及细菌代时而异）。此期细菌形态、染色、生物活性都很典型，对外界环境因素的作用敏感，因此研究细菌性状以此期细菌最好。抗生素作用，对该时期的细菌效果最佳。（连续培养）3）稳定期（Stationary phase）:恒定期。该期的生长菌群总数处于平坦阶段，但细菌群体活力变化较大。由于培养基中营养物质消耗、毒性产物（有机酸、H2O2等）积累PH下降等不利因素的影响，细菌繁殖速度渐趋下降，相对细菌死亡数开始逐渐增加，此期细菌增殖数与死亡数渐趋平衡。细菌形态、染色、生物活性可出现改变，并产生相应的代谢产物如外毒素、内毒素、抗生素、

17、以及芽胞等。4）衰亡期（Decline phase）:随着稳定期发展，细菌繁殖越来越慢，死亡菌数明显增多。活菌数与培养时间呈反比关系，此期细菌变长肿胀或畸形衰变，甚至菌体自溶，难以辩认其形。生理代谢活动趋于停滞。故陈旧培养物上难以鉴别细菌。三、细菌的代谢（p150-158）分解代谢；合成代谢分解代谢产物和相关的生化反应试验（不记细节）糖发酵试验、硫化氢试验、吲哚试验(I)、甲基红试验(M)、VP试验(Vi)、柠檬酸盐（枸橼酸盐）利用试验(C)。IMViC试验常用于肠道的鉴定。合成代谢产物及其应用 1）热原质（Pyrogen）:泛指那些能引起机体发热的物质。 内源性热原质：如白细胞介素-1（IL

18、-1） 外源性热原质：革兰阴性菌细胞壁的脂多糖（LPS） 热原质耐高温。高压消毒不被破坏。经25030分钟或1804小时高温处理。液体中的热原质可用 离子交换剂或过滤方法除去。制药用水不能含热原质。 原质。2）毒素与侵袭性酶 A.毒素（toxin）：许多病原性细菌能合成对人和动物有毒性的物质。细菌产生外毒素和内毒素两类毒素。 a.外毒素(exotoxin)：多数革兰阳性菌和少数 革兰阴性菌在生长繁殖过程中释放到菌体外的蛋白质。毒性强，如白喉毒素、破伤风毒素、炭疽毒素及肉毒毒素等。 b.内毒素(endotoxin)：革兰阴性菌的细胞壁的脂多糖组分，只有当细菌死亡裂解后才能大量释放到菌细胞外，内毒

19、素的毒性较弱。 B.侵袭性酶：细菌致病物质。透明质酸酶、卵磷脂酶3）细菌素（Bacteriocin） 定义：某些细菌合成的一类具有杀菌作用的蛋白类物质。抗菌范围很窄，无治疗意义，但可用于细菌分型和流行病学调查。 细菌素以生产菌而命名。大肠杆菌大肠菌素、绿脓杆菌绿脓菌素、霍乱弧菌弧菌素。4）色素（Pigment）：细菌的色素有两类。A.水溶性色素，能弥散到培养基或周围组织。B.脂溶性色素，不溶于水，只存在与菌体，是菌落显色而培养基颜色不变。5）抗生素：多粘菌素、短杆菌肽等6）维生素：K、B四、细菌的感染与免疫（p158-163）感染：病原菌突破机体防御屏障，侵入机体，在一定部位生长繁殖，释放毒性

20、物质等，导致不同程度的病理性过程。有临床症状的为感染性疾病。感染：机体免疫力 + 细菌致病性一）细菌的致病性：毒力、侵入机体的数量及途径 1.细菌的毒力 致病性强弱程度以毒力(Virulence)表示。 常用半数死量(Median lethal dose, LD50)或半数感染量(Median infective dose,ID50)表示。 构成病原菌毒力的主要因素是侵袭力和毒素。 1）侵袭力 2）毒力细菌毒素（Toxin）：可分为外毒素和内毒素两大类A外毒素（Exotoxin）：主要是G+，也有少数是G-菌在生活过程中产生的有毒蛋白。外毒素毒性强，小剂量即能使易感机体致死。 一般外毒素是蛋白

21、质，不耐热，对机体有器官选择性。外毒素可被蛋白酶分解，遇酸发生变性。在甲醛作用下可以脱毒成类毒素，但保持抗原性，能刺激机体产生特异性的抗毒素。B内毒素（Eedotoxin）:是G-菌体的细胞壁的脂多糖LPS，只有当菌体自溶或用人工方法使细菌裂解后才释放。细菌内毒素是由类脂A、核心多糖和菌体特异性多糖三部分组成。（磷脂多糖蛋白质复合物）内毒素对组织细胞的选择性不强，不同革兰氏阴性细菌的内毒素，引起的病理变和临床症状大致相同。发热反应；DIC ；内毒素血症。2.细菌侵入的数量3.细菌侵入途径二）感染感染过程的发展与结局，取决于病原菌的毒力、数量、机体的免疫状态及环境因素的影响。来源：外源性、内源性

22、类型：隐性感染、潜伏感染、显性感染、带菌状态显性感染全身感染：菌血症伤寒早期、 败血症炭疽芽胞杆菌毒血症白喉破伤风、 脓毒血症金黄色葡萄球菌超级细菌五、细菌的检查方法（p163-167）染色标本的检查：复染色法1.革兰染色法（Gram strain）最经典最常用步骤：将细菌涂片、干燥和固定后，先用结晶紫初染，再经碘夜煤染后用95%的乙醇脱色，最后用苯酚或沙黄复染，干燥后置显微镜下观察。镜下呈紫色的为G+，红色的为G-。2. 抗酸染色法（acid-fast strain）：分支杆菌（主要抗酸性细菌：结核 + 麻风）分枝菌酸与石炭酸复红牢固结合，抗盐酸酒精脱色，称抗酸染色阳性。步骤：将细菌涂片用苯

23、酚复红加温染色，再用3%的盐酸乙醇脱色，最后用美蓝复染。在显微镜下，不脱色呈红色抗阳酸性细菌；脱色呈蓝色非抗酸性细菌。六、放线菌（p167-174）放线菌(Actinomycetes)：一类具有丝状分枝细胞和无性孢子的G+单细胞原核微生物,由于菌落呈放射状而得名,是特殊类型的细菌。一）应用：1.能产生大量的、种类繁多的抗生素，到目前为止。至今已报道的近10000种抗生素中约70%是放线菌生产的。如：链霉素、土霉素、卡那霉素等。2.生产维生素和酶3.进行甾体转化、烃类发酵和污水处理 二）在微生物中的分类地位放线菌门，属于原核生物界细菌域第14门。1.培养特征上与真菌相似,属于细菌.2.原核微生物

24、3.细胞结构,细胞壁成分为肽聚糖,二氨基庚二酸,菌丝直径与细菌基本相同4.最适生长PH与细菌相同5.对抗生素和溶菌酶敏感6.无性繁殖,DNA重组方式三）放线菌的形态与结构1.菌丝mycelium分基内菌丝、气生菌丝和孢子丝三类。放线菌菌落形态示意图 五）放线菌代表属2.孢子spore3细胞壁（与G+菌相似）含肽聚糖，胞壁酸、多糖二氨基庚二酸DAP（特殊多糖），赖氨酸生物合成的前体。有些细菌的肽聚糖中成分，除革兰氏阳性球菌及某些链霉菌外，广泛存在于几乎所有的细菌。 四）繁殖方式主要：无性孢子；+菌丝断片（液体培养时）五）代表属及特点代表属特点备注链霉菌属Streptomyces具发育良好的分枝状

25、菌丝体，分化为基内菌丝、气生菌丝和孢子丝，菌丝无隔，孢子丝分化成孢子放线菌最大的一个属；产生的抗生素种类最多，占90%链霉素、红霉素、四环素诺卡菌属Nocardia只有基内菌丝，菌丝纤细，一般无气生菌丝。少数菌产生一薄层气生菌丝，成为孢子丝。星形诺卡菌和巴西诺卡菌，引起外源性感染游动放线菌属Actinoplanes一般不形成气生菌丝，基内菌丝有分枝并形成各种形状的球形孢囊。囊内有孢子囊孢子，孢子有鞭毛，可运动。创新霉素，绛红霉素：对肿瘤、细菌、真菌均有一定作用放线菌属Actinomyces厌氧放线菌属基内菌丝有横隔，断裂为V、Y、T型，不形成气生菌丝和孢子。多为厌氧或兼性厌氧。多为致病菌。能引

26、起人致病的主要是衣氏放线菌（条件致病菌）十一章、微生物的遗传与变异一、噬菌体（p184-187）一）定义噬菌体（bacteriophage，phage）：感染细菌、放线菌、螺旋体或真菌等微生物的病毒，因为噬菌体能引起宿主菌的裂解，故称噬菌体。微小、衣壳+核酸、细胞内寄生二）生物学性状1.形态结构：电镜、蝌蚪形、微球形、丝形2.化学组成：核酸+蛋白质核酸：遗传物质，大多数为DNA噬菌体，少数为RNA噬菌体蛋白质：保护核酸，决定表面特征3.抗原性4.抵抗力：比一般细菌繁殖体强，7530min灭活，耐受低温冰冻，对紫外线和X射线敏感三）与宿主菌的关系1.毒性噬菌体（virulent phage）：能

27、在宿主细胞内增殖，产生许多子代噬菌体，并最终裂解细菌。增殖与溶菌：复制方式增殖，包括吸附、穿入、生物合成、成熟与释放吸附：特异性结合穿入：有尾噬菌体：溶菌酶、注入；无尾噬菌体与丝形噬菌体：脱壳生物合成：以噬菌体核酸为模板，复制子代噬菌体的核酸基因成熟和释放：裂解（有些丝形：出芽方式）2.温和噬菌体（temperate phage）：噬菌体基因与宿主染色体整合，不产生子代噬菌体，但噬菌体DNA能随细菌复制，并随细菌的分裂而传代，又称溶原性噬菌体。溶原周期1）前噬菌体（prophage）：整合在细菌基因组中的噬菌体基因组。溶原性转换； 脱离，进入溶菌周期溶原性细菌：噬菌体免疫状态2）三种存在状态：

28、A.游离的具有感染性的噬菌体颗、B.宿主菌胞质内类似质粒形式的噬菌体核酸、C.前噬菌体二、遗产变异（P187-197）一）突变株类型1.高产突变株2.突变株：抗噬菌体突变株+抗药突变株3致死性突变株（conditionally lethal mutant）：在许可条件下，突变株表达出野生菌的表型；而在限制条件下致死。4缺陷突变株：微生物突变后失去对生长因素的合成能力，必须依靠外界供应才能生长。原养型菌株Ames实验（鼠伤寒沙门氏菌回复突变试验）：一系列的鼠伤寒沙门氏菌的组氨酸营养缺陷型进行的试验新药等是否有诱变作用。这些菌株A.确定的组氨酸营养缺陷；B.对化合物高度渗透；C.修复功能突变。实验

29、菌无组氨酸培养基上不能生长，药物作用后，回复突变后可生长。回复突变率过高的，认为有诱变作用。5.毒力变异株：微生物长期培养于加有特殊化学成分的培养基或长期通过不同的动物传代，毒力能够逐渐降低，可应用于减毒活疫苗的制备。卡介苗BCG、狂犬病毒、SARSE病毒二）基因的转移与重组1.转化（transformation）：受体菌直接摄取供体菌游离的DNA片段 ，通过与染色体重组，或得供体菌的部分遗传特性。（感受态）自然转化过程及机制：吸附、解链、整合、转化子的产生 2.接合（conjugation）：供体菌和受体菌通过性菌毛直接接触，遗传物质自供体菌移入受体菌，使后者获得前者的部分遗传性状的过程。（

30、Hfr：高频重组菌株）接合方式结果F+F-F-F+、F+F+HfrF-HfrHfr、F-F- 少数变传递接合子 FF-FF、F-F3.转导（transduction）：以噬菌体为媒介，把供细菌的基因转移到受体菌内，通过交换重组导致后者基因改变的过程1）普遍转导（generalized transduction）通过完全缺陷噬菌体将供体菌任何DNA片段转移至受体菌的转导现象。A完全转导（complete transduction）：外源性DNA片段与受体菌的染色体整合，并随染色体而传代。B.流产转导（abortive transduction）外源性DNA片段游离在胞质内，既不能与受体菌染色体整合，也不能自我复制。2）局限转导（restricted或speciali