1.2第九章医学细菌医学PPT课件.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第十章 医学细菌,细菌,(bacterium),是属于原核生物界,(prokaryotae),的一种形体微小、结构简单、具有细胞壁和原始核质、无核仁和核膜，除核糖体外无其他细胞器的单细胞型微生物。,第一节 细菌的形态与结构,（原核微生物）,狭义,则专指其中数量最大、种类最多、具有典型代表性的,细菌。,广义,的细菌泛指各类原核细胞型微生物，,细菌的大小与形态,观察工具,光学显微镜,测量单位,一般以,m,为测量单位,球菌,据形态不同分三大类,杆菌,螺形菌,球 菌,双球菌,链球菌,四联球菌,八叠球菌,葡萄球菌,杆 菌,球杆菌,链杆菌,棒状杆菌,分枝杆菌,螺形菌,弧菌,只有一个弯曲,螺菌,有若干个弯曲,弧 菌,螺 菌,细菌的结构,基本结构,细胞壁、细胞膜、细胞质、核质、,核蛋白体、质粒,特殊结构,荚膜、菌毛、鞭毛、芽孢,细胞壁,细胞膜,细胞质,质粒,核蛋白体,中介体,核质,cytoplasm,cellwall,cell membrane,chromosome,flagellum,plasmid,ribosome,荚膜,鞭毛,普通菌毛,性菌毛,芽孢,（一）细菌的基本结构,细胞壁,细胞膜,细胞质,核质,细胞壁,细胞膜,细胞质,质粒,核蛋白体,中介体,核质,1,、细胞壁,(cell wall):,细菌细胞的最外层，包绕在细胞膜周围的膜状结构，主要成分为,肽聚糖,。,肽聚糖,(peptidoglycan),：原核细胞特有的组分，又称粘肽,(mucopeptide),、糖肽,(glycopeptide),或胞壁质,(murein),。,M,M,M,M,M,M,M,M,M,M,M,M,G,G,G,G,G,G,G,G,G,G,G,G,聚糖骨架,：,M,M,M,M,M,M,M,M,M,M,M,M,G,G,G,G,G,G,G,G,G,G,G,G,a,b,c,d,a,b,c,d,a,b,c,d,a,b,c,d,a,b,c,d,a,b,c,d,a,b,c,d,a,b,c,d,a,b,c,d,a,b,c,d,a,b,c,d,a,b,c,d,G,+,菌的肽聚糖结构：,G,+,菌,由聚糖骨架、四肽侧链和五肽交联桥三部分组成,丙,M,G,G,G,DAP,M,G,丙,丙,丙,谷,谷,DAP,G,-,菌,由聚糖骨架、四肽侧链两部分组成。,G,-,菌的肽聚糖结构,G,+,菌的特殊组分,:,磷壁酸及一些表面蛋白,膜磷壁酸,壁磷壁酸,肽聚糖,细胞膜,磷脂,蛋白质,细胞壁,脂质双层,G,-,菌的特殊组分,:,外膜,细胞膜,肽聚糖,微孔蛋白,脂多糖,脂蛋白,营养结合蛋白,外膜,脂质双层,脂多糖,(LPS):,由脂质,A,核心多糖和特异性多糖组成,脂质,A,:,内毒素生物活性主要组分,无种属,特异性,核心多糖,:,有属特异性,特异多糖,:,G,-,菌的菌体抗原,(O,抗原,),有种特异性,周浆间隙,:,多种酶及特殊结合蛋白,对细菌获取营养,解除有害物质的毒性等方面有重要作用,.,脂质双层,细胞膜,肽聚糖,微孔蛋白,脂多糖,脂蛋白,营养结合蛋白,外膜,周浆,间隙,G,+,菌与,G,-,菌细胞壁结构比较,:,细胞壁,G,+,菌,G,-,菌,强度,厚度,肽聚糖层数,肽聚糖含量,糖类含量,脂类含量,磷壁酸,外膜,较坚韧,20-80nm,可多达,50,层,占细胞壁干重,50-80%,约,45%,1%-4%,+,-,较疏松,10-15nm,1-2,层,占细胞壁干重,5-20%,15%-20%,11%-22%,-,+,细胞壁的功能,:,细胞壁,渗透压为,5-25,大气压,1,、维持菌体的固有形态，保护细菌抵抗外界低渗环境；,2,、参与菌体内外物质交换；,3,、带有多种抗原，诱发机体产生免疫应答并与血清分,型有关。,细菌细胞壁缺陷型（细菌,L,型）,:,细胞壁的肽聚糖结构受到理化或生物因素直接破坏或合成被抑制后的细菌，在高渗环境下仍可存活，这种细胞壁受损的细菌能够生长和分裂者称为细胞壁缺陷型或,L,型。,L,型葡萄球菌,葡萄球菌,1,、多形性,2,、多为革兰阴性菌,3,、去除诱导因素后，,L,型可回复为原菌,形 态 特 征,培 养 特 征：,难培养，营养要求与原菌相似但需在高渗低琼脂含血清的培养基中生长，生长速度缓慢，一般培养,2-7,天可见荷包蛋样菌落。,荷包蛋样,L,型菌落,原菌菌落,颗粒型,L,型菌落,丝状型,L,型菌落,致病特征：,有一定的致病力，通常引起,慢性感染,，常在,使用了作用于细胞壁的抗菌药物后发生,，,尿路感染,较多见。,2,、细胞膜,(cell membrane,）：,又称胞质膜（,cytoplasmic membrane),，位于 细菌细胞壁内侧，紧包着细胞质。,细胞膜,细胞膜,1,、结构与真核细胞基本相同，由磷脂和多种蛋白质组成，但不含胆固醇。,2,、功能：物质转运、生物合成、分泌和呼吸等,*,青霉素结合蛋白,:,青霉素与转肽酶结合,抑制四肽侧链与五肽 交联桥的连接,.,*,蛋白分泌系统,:,14,型分泌系统,.,*,信号转导系统,:,中介体：,细胞膜内陷形成的囊状物，多见于,G,菌。,中介体,中介体,功能：,1,、与细菌分裂有关，,类纺锤丝,作用；,2,、扩大细胞膜面积，相应增加了酶的含量和能量的产生，,拟线粒体,作用。,3,、细胞质,(cytoplasm,）,即细菌细胞的原生质（,protoplasm),:,细菌细胞膜内容物，内含多种重要结构：,核蛋白体：,细菌蛋白质合成场所；,质粒：,1,、是染色体外的遗传物质；,2,、为闭合环状的双链,DNA,，控制细菌某些特定的遗传性状；,3,、能独立复制并传代；,4,、非细菌生命活动所必需；,5,、可通过接合、转导将有关性状传递给其他细菌。,胞质颗粒：,多为细菌储存的营养物质。,4,、核质,(nuclear material,）,或称拟核（,nucleoid),，即细菌的染色体,(chromosome),，为细菌的,主要遗传物质,。,组蛋白样蛋白质,化学组成为,DNA,（主要）,RNA,（较少）,（二）细菌的特殊结构,荚膜,鞭毛,菌毛,芽孢,1,、荚膜,(capsule):,细菌分泌的一层包绕在细胞壁外的黏液性物质。,荚膜,：,1,、边界清楚，,2,、厚度大于,0.2m,3,、不易洗脱,（,1,）化学组成,多糖（少数为多肽）,（,2,）形成：体内或在含大量血清或糖的培养基上,（,3,）染色：不易着色。,肺炎球菌,产气荚膜杆菌,（,4,）荚膜的功能,抗吞噬作用,黏附作用,形成生物膜,抗有害物质的杀伤作用,储留水分,抗干燥,2,、鞭毛,(flagellum):,菌体上附着的细长并呈波状弯曲的丝状物。,由蛋白质组成。,鞭毛：,细,菌的运动器官,电子显微镜下的细菌鞭毛,破伤风梭菌的周身鞭毛,根据鞭毛的数量和部位，鞭毛菌分四类：,1,、单毛菌,3,、丛毛菌,2,、双毛菌,4,、周毛菌,双毛菌,双毛菌,伤寒杆菌的周身鞭毛,菌体,鞭毛,鞭毛的功能：,1,、是细菌的运动器官，使细菌游向营养物质，而逃离有害物质；,2,、有些鞭毛与细菌的致病性密切相关。,3,、可籍鉴定细菌及对细菌分类。,3,、菌毛,(pilus or fimbriae),：,多数,G,-,菌和少数,G,+,菌菌体表面存在一种比鞭毛更细、更短而直硬的丝状物，称菌毛，必需电子显微镜观察,。,种类：,1,、普通菌毛,2,、性菌毛,1,、普通菌毛,(ordinary pilus),：,是,细菌的粘附结构,，可与宿主细胞表面受体结合，是细菌感染的第一步，所以与菌毛结合的特异性决定了宿主感染的易感部位。,血凝现象：,菌毛,+,红细胞表面的菌毛受体,出现血凝,（鉴定菌毛）,2,、性菌毛,(sex pilus),仅见于少数,G,-,菌，一般仅,1-4,根，比普通菌毛长而粗。有性菌毛的细菌为,F,+,菌，否则为,F,-,菌（,Fertility,编码）。,接合,（,conjugation,）,F,+,菌与,F,-,菌相遇，,F,+,菌的性菌毛与,F,-,菌的性菌毛受体结合，,F,+,菌体内的质粒或染色体,DNA,可通过中空的性菌毛进入,F,-,菌体内，这个过程称接合。,F,+,菌,F,-,菌,F,+,菌,F,-,菌,F,+,菌,F,+,菌,4,、芽孢,(spore),：,细菌在一定环境条件下在菌体内形成的一个圆形或卵圆形的小体。,Spore forming inside a bacterium,芽孢形成与发芽,1,、形成条件：,芽孢的形成是由芽孢形成基因决定的，在动物体外，且一般为环境条件恶劣时形成。,破伤风,炭疽杆菌的芽孢,艰难梭菌的芽孢,肉毒梭菌的芽孢,2,、芽孢特点：,（,1,）带有细菌生命活动所必需的全部物质，可游离与菌体而独立存在；,（,2,）难着色，其大小、形态及在菌体中的位置可籍细菌鉴别；,（,3,）可发芽形成新的菌体，但芽孢不是细菌的繁殖方式,。,3,、功能：,增强细菌对热力、干燥、辐射、化学消毒剂等理化因素的抵抗力。,细菌形态与结构检查法,一、显微镜放大法,二、染色法,一、显微镜放大法,（一）普通光学显微镜,（二）电子显微镜,（一）普通光学显微镜,光源,：,可见光（日光或灯光）,分辨率,：,0.25m,放大倍数,：,1000,倍（油镜镜头）,（二）电子显微镜,光源,：电子流,分辨率,：,1nm,放大倍数,：数千、数万及数十万倍，可见细菌的超微结构,常用电子显微镜有,：,1,、透射显微镜（,TEM,）,2,、扫描显微镜（,SEM,），分辨率较低，但能显示物体的三维立体图象。,缺点：不能观察活的微生物。,二、染色法,：,（一）革兰染色法：,（二）其它染色法,（一）革兰染色法：,将细菌分为两大类，即,G,+,菌,和,G,-,菌,结晶紫,碘液,95%,乙醇,沙黄染液,红色,（,-,）,兰色,（,+,）,媒染,脱色,复染,镜检,方法,初染,（二）其它染色法,:,四、真细菌的类群,（一）界、门、纲、目、科、属、种,种（,Species,）：,生物学性状,基本相同,的细菌群体构成一个菌种；,属（,genus,）：性状相近,关系密切的若干菌种组成一个菌属（,genus,）；,不同来源的同一菌种的细菌称为该菌的不同,菌株,(strain),。具有某种细菌典型特征的菌株称为该菌的,标准菌株,(standard strain),或,模式菌株,(type strain),。,（二）细菌的命名法,Staphylococcus,（,S,）,aurous,金黄色,葡萄球菌,Escherichia,（,E,）,coli,大肠,埃希菌,属名,种名 种名,属名,第二节,细菌的繁殖与培养,细菌的代谢特点：细菌的代谢活动十分活跃且多样化，使细菌生长速度极为迅速。,细菌的理化性状,水,75-90%,蛋白质、糖类、脂质,核酸、无机盐,化学组成,肽聚糖、胞壁酸、,磷壁酸、,D,型,AA,、,DAP,、吡啶二羧酸,物理性状,光学性质：细菌为半透明体；,表面积：单位体积表面积大；,带电现象：中性偏碱环境下，带负电；,半透性：允许小分子物质通过；,渗透压：革兰阳性菌,20-25,个大气压，,革兰阴性菌,5-6,个大气压,细菌的营养与生长繁殖,营养类型,自养型,(,autotroph,),异养型,(heterotroph,）,腐生型,(saprophyte),寄生型,(parasite),P24-,营养物质,水,碳源,（糖）,氮源,（氨基酸,蛋白胨,）,无机盐,生长,因子,营养物质,重要溶剂,菌体成分,能源,菌体成,分原料,某些菌需之,菌体及酶的组分,能量储存及转运,调节渗透压,与繁殖及致病相关,真细菌生长繁殖的条件,（一）营养物质,（二）,pH,值：大多病原菌的最适,pH,值为：,7.2-7.6,（三）温度：病原菌的最适温度为,37C,（四）气体：,专性需氧菌,微需氧菌,兼性厌氧菌,专性厌氧菌,专性厌氧菌不能在有氧环境中生长繁殖的原因：,1,、缺乏,Eh,高的呼吸酶,培养,基有,氧存,在时,Eh=,300 mV,FOOD,Eh=,150 mV,FOOD,人体组织,厌氧菌：,Eh5.4,）,（,pH4.5,）,（,）,（,+,）,4,、枸橼酸盐利用,(citrate utilization),试验：,（,+,）,（,）,枸橼酸盐,（碳源）,碳酸盐,铵盐,（氮源）,氨,培养基变为碱性,兰色（,+,）,5,、吲哚,(indol),试验,：,（,）,（,+,）,色氨酸,吲哚（靛基质）,玫瑰吲哚（红色）,+,二甲基氨,基苯甲醛,IMViC,：常用于肠道杆菌的鉴定,吲哚,(indol),、,甲基红,(methyl red),、,VP,及枸橼酸盐利用,(citrate utilization),试验的合称：,6,、硫化氢试验,：,（,）,（,+,）,含硫氨基酸,硫化氢,硫化铁或硫化铅,（黑色，,+,）,+,铁离子或,铅离子,7,、尿素酶试验,：,（,）,（,+,）,尿素,氨,培养基变碱性,（红色，,+,）,（二）合成代谢产物及其在医学上的意义,1,、热原质（,pyrogen),，又称致热原,（,1,）概念：是细菌合成的一种注入人体或动物体内能引起发热的物质。,热源质,体温上升,（,2,）特点：耐高温,（,3,）消除方法：,250,高温干烤；用吸附剂和特殊石棉滤板吸附液体中的热原质；蒸馏法除之。,2,、毒素与侵袭性酶,（,1,）毒素：,包括内毒素和外毒素，是细菌重要的致病物质。,内毒素,(endotoxin),：,G,-,菌细胞壁的脂多糖，菌体死亡崩解后游离出来；,外毒素,(exotoxin),：多数,G,+,菌和少数,G,-,菌在生长繁殖过程中释放到菌体外的蛋白质，毒性强于内毒素。,（,2,）侵袭性酶,：,亦为细菌重要的致病物质，能损伤机体组织，促使细菌的侵袭和扩散。,3,、色素,一般在营养丰富、氧气充足、温度适宜的条件下产生，功能尚不清楚，有助于鉴别细菌，有两类：,（,1,）水溶性色素,（,2,）脂溶性色素,金黄色,红色,柠檬色,白色,4,、抗生素：,某些微生物在代谢过程中产生一些能抑制或杀死某些其他微生物或肿瘤细胞的物质，称抗生素。,5,、细菌素：,某些菌株产生的一类具有抗菌作用的蛋白质，其作用范围比抗生素狭窄，仅对与产生菌有亲缘关系的细菌有杀伤作用。,6,、维生素：,细菌在代谢过程中能产生一些维生素，除供自身所用外，还能分泌到周围环境。,四、细菌的人工培养,（二）选择合适的接种和培养方法，常用两种方法，即分离培养和纯培养。,培养细菌的方法,（一）提供必要的营养物质和生长环境（酸碱度、渗透压、温度和气体环境）；,二、培养基：,由人工方法配制而成的，专供微生物生长繁殖使用的混合营养物质。,（一）根据培养基的营养组成和用途不同，可分：,1,、基础培养基,(basic medium),含多数细菌生长繁殖所需的基本营养成分，也是配制特殊培养基的基础。,肉汤培养基,2,、增菌培养基,(enrichment medium),：加入适合某些细菌生长而不利于其他细菌生长的营养物质。,通用增菌培养基：,专用增菌培养基（选择性增菌培养基）：,+,基础培养基,+,其他细菌生长所需生长因子或微量元素,3,、选择培养基,(selective medium),在培养基中加入某些化学物质，使之抑制某些细菌生长，而有利于另一些细菌的生长。,4,、鉴别培养基,(differential medium),用于培养和区分不同细菌种类的培养基，培养基中加入了一些特定的作用底物和指示剂。,5,、厌氧培养基,(anaerobic medium),专供厌氧菌的分离、培养和鉴别。常用：庖肉培养基,(cooked meat medium),基础液体培养基,石蜡,普通肉渣,+,庖肉培养基,（二）根据培养基的物理状态，培养基可分：,液体培养基,+,1.5-2.5%,琼脂,固体培养基,:,细菌的分离培养,0.3-0.5%,琼脂,半固体培养基,：,用于大量繁殖细菌,+,动力检查,三、细菌在培养基中的生长情况,（一）在液体培养基中的生长情况,多数呈均匀,混浊状态,少数链状菌,呈沉淀生长,专性需氧菌则在表面,生长，常形成菌膜,菌膜,（二）在固体培养基中的生长情况：,划线接种,18-24,小时培养后,可见菌落,菌落,(colony),纯培养,(pure culture),液体,培养基,斜面,培养基,菌落,(colony),纯培养,(pure culture),斜面培养基,液体培养基,菌落的类型,：,（,1,）,S,型菌落,(smooth colony),（,2,）,R,菌落,(rough colony),（,3,）,M,菌落,(mucoid colony,),四、人工培养细菌的用途,（一）在医学中的应用,、感染性疾病的病原学诊断,、细菌学的研究,、生物制品的制备（二）在工农业生产中的应用,（三）在基因工程中的应用,（三）在半固体培养基中的生长情况：,常用于观察细菌动力,有鞭毛的细菌可沿穿刺线,呈羽毛状或云雾状混浊生长,无鞭毛细菌则只能沿穿刺线呈明显的线状生长,第三节、细菌的遗传和变异,遗传,(heredity),变异,(variation),基因型变异（遗传性变异）,表型变异（非遗传性变异）,（一）细菌的变异现象与意义,1,、,形态结构的变异,（一）细菌的大小形态在不同的生长时期可不同，环境条件改变也可导致其变异；,（二）细菌的一些特殊结构也可发生变异，如荚膜、鞭毛、芽孢、,L,型等变异 由有到无等。,有荚膜的肺炎球菌,无荚膜的肺炎球菌,葡萄球菌,L,型葡萄球菌,2,、毒力变异,细菌的毒力变异包括其毒力的增强与减弱，如白喉毒素的产生及卡介苗的获得均为细菌毒力变异的结果。,3,、耐药性变异,细菌对某种抗菌药物由敏感变成耐药的变异称耐药性变异，这种变异给临床治疗带来很大的困难，并成为当今医学上的重要问题。,4,、菌落变异,细菌的菌落由,S,型变异为,R,型多见，且常伴随细菌理化性状、抗原性、代谢酶活性及毒力等也发生改变。,S,型菌落,R,型菌落,细菌遗传变异的物质基础,细菌的染色体,(chromosome),质粒,(plasmid),转位因子,遗传变异的,物质基础,噬菌体,三、细菌变异的机制,基因的突变,(mutation),基因的转移与重组,(gene transfer and recombination),。,基因损伤后修复,(repair),细菌基因结构的改变主要通过以下方式实现,：,噬 菌 体,噬菌体的生物学性状,毒性噬菌体,温和噬菌体,噬菌体的应用,噬菌体,(bacteriophage,phage):,是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的,病毒,.,噬菌体,细菌细胞,一、,噬菌体的基本特性,噬菌体的特点：,1,、个体微小、可以通过滤器；,2,、没有完整的细胞结构，主要由蛋白质构成的衣壳和包含于其中的核酸组成；,3,、只能在活的微生物细胞内复制增殖，是一种专性细胞内寄生的微生物。,噬菌体的生物学性状,形态与结构：,噬菌体有三种形态：蝌蚪形、微球形和丝形，但,多数为蝌蚪形,。,蝌蚪形噬菌体的结构：,头部,：呈多边形，内含遗传物质核酸。,尾部,：为一管状结构，由尾领、尾髓、尾鞘、尾板、尾刺、尾丝,头 部,尾领,尾髓,尾鞘,尾板,尾丝,尾刺,化学组成,头部,蛋白质,外壳,核酸,DNA,：,DNA,噬菌体,RNA,：,RNA,噬菌体,尾 部,蛋白质,抗原性：,噬菌体有抗原性，能刺激机体产生特异性抗体，该抗体可抑制相应噬菌体侵袭敏感细菌。,抵抗力,抵抗力比一般细菌繁殖体强。,二 噬菌体类型,噬菌体,毒性噬菌体,(virulent phage),：能在宿主细胞内复制增殖，产生许多子代噬菌体，并最终裂解细菌,温和噬菌体,(temperate phage),：噬菌体基因与宿主菌染色体整合，不产生子代噬菌体，但噬菌体,DNA,能随细菌,DNA,复制，并随细菌的分裂而传代,吸附,穿入,生物合成,成熟、释放,毒性噬菌体,的溶菌周期,（一）,毒性噬菌体,噬菌体,菌液（混浊）,菌液（变澄清）,噬菌体在液体培养基中的噬菌现象,3,2,1,1,2,3,痢疾杆菌,+,生理盐水,大肠杆菌,+,痢疾杆菌噬菌体,痢疾杆菌,+,痢疾杆菌,噬菌体,噬菌体在固体培养基上的噬菌现象,噬斑,（二）温和噬菌体,噬菌体,核酸,前噬菌体,溶原性细菌,传代,噬菌体,核酸,前噬菌体,生物合成,成熟、释放,溶原性转换,（,lysogenic conversion),一些前噬菌体可导致细菌基因型和性状发生改变，称溶原性转换。,细菌,前噬菌体,DNA,噬菌体的,滚环复制示意图,三 噬菌体的应用,(,一,),细菌的鉴定与分型,(,二,),分子生物学研究的重要工具,(,三,),细菌感染的诊断与治疗,小 结,1,、噬菌体的概念、特点（,病毒,）。,2,、噬菌体的形态结构、化学组成。,3,、毒性噬菌体的增殖周期及其噬菌现象。,4,、温和噬菌体的溶原性及溶菌性周期，溶原性转换。,一、基因的突变,1,、突变,(mutation),是细菌遗传物质的结构发生突然而稳定的变化，导致细菌的遗传性变异。,2,、基因突变规律：,（,1,）突变率：自发突变率很低，但用一些理化因素诱导则可大大提高突变率。,（,2,）突变与选择：突变是随机的、不定向的，外界环境不能决定突变，只能对突变进行选择。,3,、回复突变：细菌由野生型变为突变型是正向突变，而突变株经又一次突变可恢复野生型的性状，这一过程称回复突变。,二、基因的转移与重组,(,gene transfer and recombination),外源性的遗传物质由供体菌转入某受体菌细胞内的,过程称为基因转移，而转移的基因与,DNA,整合在一起称,为重组,.,基因转移重组的方式有：转化、接合、转导、溶原性转换和细胞融合等,。,传代,1,、,转化,(transformation),：,是供体菌裂解游离的,DNA,片段被受体菌直接摄取，供受体菌获得新的性状。,游离,DNA,供体菌,DNA,供体菌,DNA,（转化因子）,肺炎双球菌,无荚膜,有荚膜,荚膜破坏,有荚膜,有荚膜,有荚膜,无荚膜,荚膜破坏,+,无荚膜,荚膜破坏,菌的,DNA,+,小鼠死,小鼠死,小鼠死,2,、,接合,(conjugation),：是细菌通过性菌毛沟通，将遗传物质（主要是质粒,DNA,）从供体菌转移给受体菌。,（,1,）、,F,质粒的接合：,F,+,菌与,F,-,菌经接合后，,F,-,菌可获得,F,质粒而成为,F,+,菌。,F,+,菌,F,-,菌,F,+,菌,F,-,菌,F,+,菌,F,+,菌,（,2,）,R,质粒的接合：,R,质粒由耐药传递因子（,resistance transfer factor,RTF,）和耐药,(r),决定子两部分组成。,RTF,IS,r,决定子,RTF,IS,IS,r,决定子,Tn9,Tn4,Tn5,氯霉素,氨苄青霉素,链霉素,磺胺,卡那霉素,博来霉素,R,质粒的接合,A-Antibiotics,3,、转导,(transduction),：是以温和噬菌体为载体，将供体菌的一段,DNA,转移到受体菌内，使受体菌获得新的性状。转导比转化可转移更大片段,DNA,。,（,1,）普遍性转导,(generalized transduction),：,普遍性转,导的细菌,整合,未整合,完全转导,流产转导,细菌,DNA,（,2,）局限性转导,(restricted transduction),：,又称特异性转导,(specialized transduction),前噬菌体,gal,bio,gal,bio,正常脱离,gal,bio,断裂和,再接,bio,gal,断裂和,再接,gal,bio,偏差,脱离,4,、,溶原性转换,前噬菌体,5,、,原生质体融合,(protopast fusion),：两种不同的细菌经处理后失去细胞壁成为原生质体后进行相互融合的过程，两细胞间形成胞质桥，允许细胞的胞质混合及遗传物质交换，可发生于不相关的、甚至不同种类的两细胞间，这种基因转移的机制称为基因传输,(genetic transfusion),。,五、细菌遗传变异在医学上的应用,一、在疾病的诊断、治疗与预防中的应用,二、在测定致癌物质中的应用,三、在流行病学中的应用,四、在基因工程中的应用,第四节 细菌的感染与免疫,一 、几个基本概念：,感染（,bacterial infection,传染）：细菌侵入人体后，进行生长繁殖、释放毒性物质等引起不同程度的病理过程。,致病菌（,pathogenic bacterial,pathogen,病原菌）：能使宿主致病的细菌。,非致病菌（,nonpathogenic bacterial,nonpathogen,非病 原菌）：不能使宿主致病的细菌。,条件致病菌,(condition pathogen or,opportunistic pathogen),正常情况下不致病，而在宿主生态失调时会致病的菌群，称条件致病菌。,条件致病菌的致病条件：,1,、寄居部位的改变,2,、机体免疫功能低下,3,、菌群失调,(dysbacteriosis),二、影响感染的因素,1,、病原体：合适的寄生部位、病原体的致病力、病原体的数量；,2,、宿主免疫力：,3,、环境：,三、感染的类型,1,、流行病意义上的感染类型,2,、机会性感染：正常微生物群在宿主免疫力降低、寄居部位改变以及 菌群失调等异常情况下可引起感染。,3,、医院内感染,病人在住院期间发生的感染，通称医院内感染,(nosocomial infection),。,种类：,1,、交叉感染,2,、内源性感染,3,、医源性感染,四、感染的意义,1,、免疫系统的完善；,2,、引起严重疾病、甚至死亡。,一、细菌性感染,致病性（,pathogenicity,病原性）,细菌能引起感染的能力。,毒力,(virulence),致病菌致病性的强弱，是一个量的概念。,半数致死量（,median lethal dose,LD,50,半数感染量,median infective dose,ID,50,）,在规定时间内，通过指定的感染途径，能使一定体重或年龄的某种动物半数死亡或感染所需要的最小细菌数或毒素量。,（一）细菌的致病机制,1,、侵袭力,(invasiveness),2,、毒 素,(toxin),荚膜、微荚膜（,capsule and microcapsule,）,粘附素（,adhesin,）,侵袭性物质（,invasion material),（一）侵袭力,:,3,、免疫损伤作用,Capsule,、,microcapsule,：,抗吞噬；,阻挠杀菌物质,Adhesin,：,是细菌细胞表面的蛋白质。,1、菌毛粘附素,细菌菌毛,2、非菌毛粘附素,脂磷壁酸（,LTA,）,壁磷壁酸,侵袭性物质,1,、,invasin,：细菌质粒编码的侵袭素,2,、侵袭性酶类：,协助致病菌抗吞噬或向四周扩散,毒 素,(toxin):,外毒素（,exotoxin,）,内毒素（,endotoxin,）,外毒素,1,、产生菌,G,+,菌,活菌分泌,G,-,菌,活菌分泌,菌死亡后释放,2,、毒 性,毒性强、对组织器官有选择作用并引起特殊病变,3,、稳定性,外毒素,60-80C,失活,4,、化学成分,蛋白质,5,、抗原性良好,外毒素,机体,抗毒素,外毒素,甲醛,类毒素,机体,抗毒素,6,、结构,A,毒素活,性部分,B,S-S,与受体,结合部分,A,-,B,抗体,A,B,A,B,A,B,A,B,A,A,A,靶细胞,B,A,B,B,7,、外毒素的种类,神经毒素,细胞毒素,肠毒素,内毒素,1,、产生菌：,G,-,菌,菌死亡后释放,脂质,A,核心多糖,特异多糖,脂多糖,(LPS),为什么,G-,菌产生的内毒素其作用基本相似？,2,、稳定性,内毒素,160C 2-4,小时,失活,3,、抗原性较弱,4,、,毒性作用,（,1,）发热反应,LPS,M,TNF-,IL-1,IL-6,下丘脑,体温调,节中枢,体温,升高,（,2,）白细胞反应,内毒素,血,中性粒细胞数,骤减,早期,1-2,小时后,LPS,刺激骨髓释放中性粒细,胞入血使之数量,增加,先减后增,（,3,）内毒素血症与内毒素休克,内毒素,血,M,中性粒,细胞,内皮细胞,血小板,补体系统,凝血系统,诱生血管,活性物质,小血管,功能紊乱,微循环障碍,内毒素休克,内毒素血症,1,、呼吸道感染：带菌颗粒经呼吸道感染他人；有肺结核、白喉、百日咳、军团病。,2,、消化道感染：因食入菌污染食物而致病；有伤寒、细菌性痢疾、霍乱、食物中毒等。,3,、创伤感染：由于皮肤、黏膜的细小裂缝或破损，病原菌侵入 而引起感染；如金黄色葡萄球菌、链球菌、破伤风梭菌、产气荚膜梭菌等。,4,、接触感染：密切接触引发的感染，可直接接触，也可通过用具间接感染；如淋球菌、梅毒、麻风、布鲁菌等,5,、节肢动物叮咬感染：以吸血昆虫为媒介而传播；,6,、多途径感染：可通过呼吸道、消化道、创伤等多途径感染，如结核、炭疽等。,7,、垂直传播：淋球菌,（,二）细菌感染的传播：,（三）细菌感染的类型,：,不感染：机体免疫力强，或病原体致病力弱或数量不够，或侵入途径部位不当，使病原菌入侵后，很快被机体的免疫系统清除；,隐性感染,(inapparent infection),：机体免疫力较强，侵入病原菌数量不多，毒力较弱，感染后对机体损害较轻，不出现或出现不明显的临床症状；但机体可获得特异性免疫力。,显性感染,(apparent infection),：致机体的组织细胞受到不同程度的损害，生理功能也发生改变，出现一系列临床症状和体征：,临床按病情缓急不同，分：,（,1,）,急性感染,(acute infection),：起病急，病程短，一般数日至数周，病愈后，病原菌消失。,（,2,）,慢性感染,(chronic infection),：病程缓慢，常持续数日至数年；常见胞内菌感染。,临床按感染部位不同，分：,局部感染,(local infection),：,全身感染,(generalized infection,systemic infection),：包括：,（,1,）毒血症,(toxemia),：病原菌在侵入局部繁殖，只有其产生的外毒素入血，病菌不入血，常引起由外毒素感染后特殊的毒性症状。,（,2,）内毒素血症,(endotoxemia),：,G,-,菌侵入血流后大量繁殖，崩解释放大量内毒素致病。,（,3,）菌血症,(bacteremia),：病原菌由局部入血，一过性从血流到达易感部位后再行繁殖而致病。,（,4,）败血症,(septicemia),：病原菌入血后大量繁殖，产生毒性代谢产物，引起严重的全身性中毒症状，如发热、皮肤黏膜淤斑，肝脾肿大等。,（,5,）脓毒血症,(pyemia),：化脓性细菌侵入血流后在其中大量繁殖，并通过血流扩散到机体其他组织器官，产生新的化脓性病灶；常见金黄色葡萄球菌。,（,6,）带菌状态：显、隐性感染后，病原菌并未消失，而在体内继续留存一定时间，与人体免疫力处于平衡状态，可经常或间歇排菌，为重要的传染源。常见伤寒、痢疾、白喉等病后出现带菌状态。,（四）细菌感染的传播方式：,1,、水平传播,(horizontal transmission),2,、垂直传播,(vertical transmission),1,、水平传播,(horizontal transmission),细菌在人群不同个体间的传播，称水平传播。,人群 人群,呼吸道、消化道,皮肤粘膜,2,、垂直传播,(vertical transmission),细菌通过胎盘或产道，直接由亲代传给子代的方式，称垂直传播。,细菌,母体,新生儿 胎盘,显 隐 胎 受 先 流,性 性 儿 染 天 产,感 感 正 胎 畸 死,染 染 常 儿 形 胎,经产道,经血,一、天然免疫（,innate immunity),是人类在长期的种系发育和进化过程中，逐渐建立起来的一系列防御致病菌等外来抗原的功能。,（一）特点：,1,、作用范围广，不是针对某一特定致病菌，亦称非特异性免疫（,nonspecific immunity,）；,2,、同种系不同个体都有，代代遗传，较为稳定；,3,、个体出生就具备、应答迅速，担负,“,第一道防线,”,作用；,4,、再次接触同一抗原时，其功能不会增减。,（二）组成：,1,、组织屏障：,（,1,）皮肤与黏膜：机械阻挡；分泌杀菌物质；正常菌群的拮抗作用。,皮肤,黏膜,（,2,）血脑屏障：通过脑毛细血管内皮细胞层的紧密连接和微弱的吞饮作用来阻挡细菌、病毒及其毒性产物从血流进入脑组织或脑脊液以保护中枢神经系统。,（,3,）胎盘屏障：母体子宫内膜的基蜕膜和胎儿的绒毛膜组成。可阻挡病原体及有害产物进入胎儿。,2,、吞噬细胞：,大吞噬细胞,：血中的,单核细胞,和各种组织中的,巨噬细胞,；,小吞噬细胞,：外周血中的,中性粒细胞,。,嗜碱性粒细胞,嗜酸性粒细胞,致病菌,皮肤或粘膜,中性粒细胞,从毛细血管逸出,并聚集在致病菌所在部位,致病菌被吞噬消灭,淋巴管,附近淋巴结,致病菌被吞噬消灭,血流及其他器官,致病菌继续为吞噬细胞所吞噬,（,1,）吞噬和杀菌过程：接触,吞入 杀灭,细胞核,线粒体,溶酶体,内质网,细菌,（,2,）吞噬作用的后果：随菌种、毒力和人体免疫力不同而异，有完全吞噬和不完全吞噬两种情况。,完全吞噬,：化脓性细菌等被吞噬后，一般,5-10min,被杀死，,30-60min,被破坏，为完全吞噬；,不完全吞噬：,一些胞内寄生菌，在免疫力缺乏或低下的机体中，虽被吞噬，却不被杀灭。,3,、体液因素：正常体液和组织含多种杀伤和抑制致病菌的物质。,（,1,）,补体,：激活后可产生多种生物活性物质，可致趋化、粘连、促进吞噬、引发炎症等反应，有增强抗感染的作用。,（,2,）,溶菌酶,：可单独致,G,+,菌裂解，如有抗体存在，亦可破坏,G,-,菌。,A,：防御素分子被敏感菌细胞膜表面的静电吸引，使两者接触；,B,：在电势影响下，单体或双体的防御素分子可进入带电的菌细胞膜，破坏其完整性，形成受电势调节的孔洞；,C,：细菌细胞膜发生不可逆损伤，胞内外物质交换失控，细菌死亡。,（,3,）,防御素,：主要杀胞外菌，偶对胞内菌也可有杀菌作用。杀菌机制包括,3,个阶段：,防御素,杀菌的过程：,靶细胞,防御素,靶细胞,胞膜损伤,菌死亡,二、获得性免疫（,acquired immunity),机制,是个体出生后，在生活过程中与致病菌及其毒性产物等抗原分子接触后产生的一系列免疫防御机制。,（一）特点：,1,、针对性强，只对引发免疫力的相同抗原有作用，对它种抗原无效，称特异性免疫（,specific immunity,）；,2,、不能遗传给后代，需个体自身接触抗原后形成，故需一定时间，一般,10-14,天；,3,、再次接触相同抗原，其免疫强度可增加。,（二）组成：,1,、体液免疫：特异性抗体起主要作用的免疫应答。,（,1,）抗菌抗体（调理素）,（,2,）抗外毒素抗体（抗毒素）,A,B,A,B,抗毒素,+,抗毒素中和外毒素的毒性作用,A,B,A,B,A,B,A,B,A,B,外毒素,A,B,吸引活化巨噬细胞,和其他类型细胞,在反应部位聚集,组织慢性炎症,2,、细胞免疫：以,T,细胞为主的免疫应答。,病原微生物的免疫逃逸,1,、免疫逃逸现象,2,、病原微生物的免疫逃逸机制,（,1,）抗识别机制：保护“套”定居；细胞内寄居；抗 原调变；,MHC,分子表达障碍,（,2,）抗杀灭机制：抵抗吞噬；阻止细胞内杀伤；,Fc,受体诱导,（,3,）诱导免疫缺陷与免疫抑制机制：形成免疫缺陷；诱导免疫偏离，可溶性细胞因子受体竞争；产生抑制性细胞因子,（三）胞外菌感染的免疫：,1,、胞外菌的致病机制：,（,1,）产生内、外毒素等毒性物质；,（,2,）引发炎症反应。,2,、胞外菌感染的免疫机制,特异性体液免疫,为主，特异性抗体的作用有：,（,1,）,IgG,抗体介导调理吞噬,（,2,）抗体中和细菌外毒素,（,3,）分泌型,IgA,（,SIgA,）阻挡致病菌定植,（,4,）,IgM,、,IgG,抗体与抗原的复合物可激活补体，形成的攻膜单位可杀死细菌；补体激活过程