第5章-细菌的遗传与变异+gsmy.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,第五章 细菌的遗传与变异,遗传:,是指各种微生物的性状保持相对稳定，代代,相传，子代与亲代表现出相同的性状,变异：,在一定条件下，子代与亲代间或子代与子代,间的生物学性状出现差异,变异分为,遗传性变异：又称基因型变异。,基因变化、变异可传代且不可逆、受环境影响小。,非遗传性变异：又称表型变异。,基因不变化、变异不传代且可逆、受环境影响大。,胆汁、马铃薯、甘油,注入小鼠,13年230次传代,1石炭酸,1、细菌染色体,是单一的环状双链DNA，无组蛋白，无核膜，附着在横隔中介体或细胞膜上，含大量的,基因,基因,：,一段有功能的核苷酸序列，控制一定生物学功能,大肠杆菌的基因数有3000,5000个,人类的基因数约为大肠杆菌的基因数的1000倍,第一节 细菌的遗传物质,2、质粒（plasmid),概念：,是细菌染色体以外的遗传物质，是环状闭合,的双链DNA，控制某些生物学性状,特征：,1、具有独立的自我复制的能力,2、控制细菌的某些性状特征,3、可自行丢失和人工处理后消除,4、可在细菌间转移,5、不相容性与相容性,种类：F质粒、R质粒、Col质粒等,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,毒性噬菌体：,是指能在敏感菌细胞内复制增殖，产生许多子代噬菌体，并最终裂解细菌的噬菌体。,温和噬菌体：,是指有些噬菌体侵袭敏感细菌后，不能复制增殖，而是将其DNA整合于细菌DNA上，随细菌的分裂而分布到子代细菌中，这样的噬菌体称温和噬菌体或溶原性噬菌体。,2.噬菌体的类型,毒性噬菌体,（virulent phage）,复制周期或溶菌过程,1.吸附,2.穿入,3.生物合成,4.成熟与释放,噬斑,前噬菌体(prophage),溶原性细菌,前噬菌体：,整合在细菌染色体上的噬菌体基因组。,溶原性细菌：,带有前噬菌体的细菌。,(脱壳),3.溶原性周期和溶菌性周期,温和噬菌体,有,溶原性周期,和,溶菌性周期,。,毒性噬菌体,只有,溶菌性周期,。,溶原性,温和噬菌体具有的产生子代噬菌体,和裂解宿主菌的潜在能力。,（一）基因突变,细菌遗传物质DNA发生突然而稳定的结构,改变，导致细菌性状的遗传性变异。,1小突变,碱基置换、缺失、插入,2大突变,染色体重排,第三节 细菌变异的机制,二、,基因的转移与重组,基因转移和重组：,供体菌将,遗传物质,转入受体菌，并与受体菌,DNA整合的过程,基因转移和重组方式：,转化（,transformation,),转导 (,transduction,),接合,(,conjugation,),溶原性转换 (,lysogenic conversion,),1、转化,（,transformation,）,概念：,是指受体菌,直接摄取,供体菌游离的DNA,片段，从而获得供体菌部分遗传特性,1928年 Griffith,1946年 Avery,2、接合,（,conjugation,）,概念：,是指细菌通过,性菌毛,相互连接沟通，将遗传,物质从供体菌转移给受体菌,接合性质粒,：,能通过接合方式转移的质粒,如：,F质粒,、,R质粒,等,细菌接合示意图 扫描电镜15000,F质粒的接合,F,+,F,-,F,+,F,-,F,+,F,+,F,+,F,+,Donor,Recipient,F,+,F质粒的接合,高频重组菌（Hfr）：,与F质粒整合重组的细菌。,此菌能高效地转移染色体上的基因片段,F,质粒,：,Hfr菌的F质粒从染色体上脱离下来,时，可带有染色体上几个邻近的基因,F,+,、Hfr、F,菌：均称为雄菌，都有性菌毛,R质粒的接合,R质粒组成,：,耐药传递因子（RTF）,耐药（r）决定子,功能,：RTF编码性菌毛的产生和通过接合转移,R决定子编码对抗菌药物的耐药性,两部分的存在方式,：单独存在或结合在一起，,通过两段的 IS结合才能传递R质粒,3、转导,transduction,概念：,是指以,噬菌体,为载体，将供体菌的一段DNA,转移到受体菌内，使受体菌获得供体菌部分,遗传性状的过程,分类,：,根据噬菌体转导DNA片段范围分,普遍性转导和局限性转导,普遍性转导：,将,供体菌染色体上的任何部分,转导给受体菌,局限性转导：,将供体菌染色体上的特定基因转导给受体菌。,4、溶原性转换,是指温和噬菌体感染,细菌后，以前噬菌体,形式整合到菌体DNA,上，从而使细菌DNA,结构发生改变而导致,遗传性变异,5、原生质体融合,：,是指将两种不同的细菌经溶菌酶或青,霉素等处理，失去细胞壁成为原生质,体后进行相互融合的过程,第四节 遗传变异的意义,一、影响细菌学诊断,二、预防耐药菌株的扩散,三、制备菌苗 BCG,四、检测致癌物,五、在流行病学研究中的应用,六、在基因工程中的应用,目的基因 载体 受体细胞,第七章 细菌的感染与免疫,感染,：是微生物在宿主体内的生活过程中与宿主,相互作用并导致其不同程度的病理变化过程。,传染：,来自宿主体外的微生物，通过一定的方式,从一个宿主传播到另一个宿主引起的感染。,第一节 正常菌群与机会致病菌,正常菌群,在正常情况下，人的体表及同外界相通的腔道,中都寄居着不同种类和数量的对人体无害而有,益的微生物，称,正常微生物群。,人体常见的正常菌群,乳杆菌、大肠杆菌、类白喉杆菌、白假丝酵母菌,阴道,葡萄球菌、类白喉杆菌、非致病性分枝杆菌,尿道,大肠杆菌、产气肠杆菌、变形杆菌、铜绿假单胞菌、葡萄球菌、肠球菌、类,杆菌、产气荚膜梭菌、破伤风梭菌、双歧杆菌、乳杆菌、白假丝酵,母菌,肠道,葡萄球菌、干燥棒状杆菌、奈瑟菌,眼结膜,葡萄球菌、类白喉杆菌、铜绿假单胞菌、非致病性分枝杆菌,外耳道,葡萄球菌、甲型和丙型链球菌、肺炎链球菌、奈瑟菌、类杆菌,鼻咽腔,葡萄球菌、甲型和丙型链球菌、肺炎链球菌、奈瑟菌、乳杆菌、类白喉棒状,杆菌、梭杆菌、放线菌、螺旋体,口腔,葡萄球菌、类白喉杆菌、铜绿假单胞菌、非致病性分枝杆菌、丙酸杆菌、白,假丝酵母菌,皮肤,主要菌类,部位,鼻咽腔,葡萄球菌、甲，丙型链球菌,肺炎球菌、奈氏菌、类杆菌等,外耳道,葡萄球菌、类白喉杆菌,绿脓杆菌、非致病性分枝杆菌,表皮葡萄球菌,口腔,甲，丙型链球菌,类白喉杆菌、肺炎球菌,奈氏菌、乳杆菌、梭杆菌,螺旋体、放线菌、白念珠菌,肠道,大肠杆菌、产气杆菌、变形杆菌,绿脓杆菌、葡萄球菌、厌氧性细菌,真菌、乳杆菌，双歧杆菌等,阴道,乳杆菌,、大肠杆菌,白念珠菌、类白喉杆菌,非致病性分枝等,皮肽,葡萄球菌、绿脓杆菌、白念珠菌,丙酸杆菌、类白喉杆菌、,非致病性分枝杆菌,人,体,内,正,常,菌,群,的,分,布,眼结膜,白色葡萄球菌、干燥杆菌,尿道,白色葡萄球菌、类白喉杆菌、,非致病性分枝杆菌,正常菌群的生理学意义：,1、生物拮抗,受体竞争（占位性保护）,产生有害代谢产物,营养竞争,2、营养作用,促进消化吸收,参与营养物质转化,合成维生素供人体利用,3、免疫作用,促进宿主免疫器官发育成熟,持续刺激免疫系统发生免疫应答,对有交叉抗原的致病菌抑制杀灭,4、抗衰老作用,双歧杆菌、乳杆菌等产生超过氧化物歧化酶（SOD），,消除自由基（02,-,）毒性，抗氧化损伤,5、抗肿瘤作用,降解致癌物质,激活巨噬细胞抑制肿瘤细胞,肠道的正常菌群,健康青年,粪便涂片,健康壮年,粪便涂片,健康中年粪便涂片,条件致病菌：,有些细菌正常情况下不致病，但在条件改,变的特殊机会下可以致病。,特定条件：,1、正常菌群寄居部位改变,2、宿主免疫功能低下 3、菌群失调（多重耐药）,二、机会致病菌,三、微生态平衡与失调,微生态平衡,指正常微生物群与宿主生态环境在长期进化过程中形成的生理性组合的动态平衡,影响因素：,宿主因素（年龄、饮食、激素水平等）,正常微生物群（数量、种类、位置）,外界环境,微生态失调,指正常微生物群在宿主之间的平,衡，在外界环境因素影响下被破坏，由生,理性组合转变为病理性组合,类型,菌群失调,原生态环境内正常微生物群发生,定量或定性的异常。,定位转移（横向转移、深层转移）,第二节 细菌的致病作用,致病性,：细菌对宿主感染致病的能力。,毒力,virulence,：病原体的致病性的,强弱程度,。,用,半数致死量（LD,50,）,或,半数感染量（ID,50,）,即：在一定条件下能引起50%的实验动物死亡,或感染的最小微生物或毒素的量。,细菌的毒力因子,细菌侵入的数量,细菌侵入的部位,侵袭力,毒素,荚膜,粘附素,侵袭性物质,外毒素(exotoxin),内毒素(endotoxin),一、细菌的毒力,（一）侵袭力,致病菌能突破宿主皮肤、黏膜生理屏障，进入,机体并在体内定居、繁殖和扩散的能力。,与菌体表面结构以及侵袭性酶有关,1.黏附素（adhesin）,黏附与定植是感染的第一步，与致病性密切相关,根据来源分为菌毛黏附素和非菌毛黏附素,黏附、定居,黏附素（配体）宿主细胞受体,2.荚膜,抗吞噬细胞损伤,抗体液因素的杀伤,3.侵袭性物质,（1）侵袭素：由,侵袭基因编码，表达在菌,细胞表面，介导细菌侵入上皮细胞内,（2）侵袭性酶类,4.细菌生物被膜,细菌附着在有生命或无生命的材料表面后，,由细菌及其所分泌的胞外多聚物（多糖）共,同组成的呈膜状的细菌群体。,有利于细菌的附着,阻止了药物和免疫系统的杀伤,（,二,）,毒素,按其来源、性质和作用等不同分,1.外毒素,来源：,主要是G,+,菌产生，少数有G,-,菌产生,存在部位：,从活菌分泌出，少数菌崩解后释放,毒性作用：强,，对组织器官有,选择性,毒害反应，,引起,特殊临床,表现,化学成分：,蛋白质，不耐热，稳定性差。,分子结构：,多为,A-B,模式。,A,是外毒素活性部分，决定其毒性效应。,B,能与宿主靶细胞表面的特殊受体结合，,介导,A,进入靶细胞。,免疫原性：,强，类毒素，抗毒素。,分类：,神经毒素、细胞毒素、肠毒素。,A：活性亚单位,B：结合亚单位,可提纯制疫苗,来源：,主要由G,-,菌产生,存在部位：,细胞壁组分，细菌裂解后释放。,化学成分：,脂多糖（LPS），耐热，稳定性好。,免疫原性：,弱。,分子结构：,脂质A、核心多糖和特异多糖。,2.内毒素,毒性作用：较弱,；但广泛。,（1）发热反应:15ng/Kg,（2）白细胞反应,（3）内毒素血症与,内毒素休克,（4）DIC,外毒素与内毒素的主要区别,区别要点,外毒素 内毒素,来源,G,+,菌与部分G,菌 G,菌,存在部位,活菌分泌，少数由菌裂解释放 细胞壁组分，菌裂解后释放,化学成分,蛋白质 脂多糖,稳定性,6080，30min破坏 160，23h破坏,毒性作用,强，对组织有选择性毒害效应，较弱，各菌的毒性效应大致,引起特殊的临床表现 相同，引起发热、白细胞增,多、微循环障碍、休克、DIC,免疫原性,强，刺激机体产生抗毒素；弱，刺激机体产生的中和抗,甲醛液处理脱毒形成类毒素 体作用弱；甲醛液处理不能形,成类毒素。,二、细菌侵入的数量,毒力越强，所需菌量越少,三、细菌侵入的途径,必须经过特定的途径,第三节 宿主的免疫防御机制,非特异性免疫（天然免疫）,屏障结构,吞噬细胞,体液因素,皮肤与粘膜,血脑屏障,胎盘屏障,补体,溶菌酶,防御素,特异性免疫（获得性免疫）,体液免疫,细胞免疫,一、非特异性免疫,（一）屏障结构,（二）吞噬细胞,大吞噬细胞：血液中单核细胞和组织中巨噬细胞,小吞噬细胞：血液中中性粒细胞,吞噬杀伤过程：,趋化黏附吞入杀灭与消化,（三）体液因素,补体,溶菌酶,防御素,二、特异性免疫,（一）体液免疫抗体的作用,1.抑制病原体黏附,2.调理吞噬作用,3.中和细菌外毒素,4.抗体和补体的联合溶菌作用,5.抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用（ADCC）,（二）细胞免疫,细胞毒T细胞（CTL）直接杀伤靶细胞,效应T细胞（Th1）产生细胞因子发挥作用,（三）黏膜免疫,三、抗细菌感染免疫的特点,（一）抗胞外菌感染的免疫,胞外菌指寄生在宿主细胞外的血液、淋巴液和组织液,中的细菌。主要靠非特异免疫和体液免疫发挥作用,吞噬作用,抗体和补体的作用 阻止细菌定植（黏附）,调理吞噬,激活补体,中和外毒素,细胞免疫（Th2）,（二）抗胞内菌感染的免疫,寄生在细胞内的细菌（专性胞内菌、兼性胞内菌）,特点：胞内寄生、毒性低、呈慢性过程、免疫病理损伤，,主要靠细胞免疫功能。,吞噬细胞,不完全吞噬：特异性细胞免疫功能产生之前易形成,完全吞噬：细胞因子产生后发挥调理吞噬作用,细胞免疫,局部黏膜免疫：细菌未进细胞前由SIgA阻止其黏附，,使其不能侵入细胞内。,第四节 感染的发生与发展,一、感染的来源与传播,（一）,外源性感染,1、传染源：病人及带菌者，患病及带菌动物,2、传播途径,呼吸道：白喉,消化道：伤寒,皮肤创伤：破伤风,节肢动物叮咬：鼠疫,性传播：淋病,多途径：呼吸道、消化道、皮肤,（二）内源性感染：宿主体内的微生物。,二、感染的类型,隐性感染,显性感染,带菌状态,急性感染,慢性感染,局部感染,全身感染,毒血症,内毒素血症,菌血症,败血症,脓毒血症,隐性感染（inapparent infection）,当机体抗感染免疫力较强或入侵的细菌数量不多、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者。,显性感染（apparent infection）,当机体抗感染免疫力相对较弱，或病原菌数量多、毒力强，以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，并出现一系列的临床症状和体征。,毒血症（toxemia）,病原菌在局部生长繁殖，但不侵入血流，仅细菌产生的外毒素进入血流引起全身中毒症状,内毒素血症（,endotoxemia,）,革兰阴性菌入血并在血中繁殖，死亡崩解后释放大量内毒素，或局部病灶内大量革兰阴性菌死亡，释放的内毒素入血而引起全身中毒症状,菌血症（bacteremia）,病原菌由原发部位一过性或间断性入血，到达其他部位继续繁殖，但不在血中繁殖,败血症（,septicemia,）,病原菌侵入血流并在血中大量繁殖产生大量毒性产物，引起全身中毒症状,脓毒血症（pyemia）,化脓性细菌侵入血流，在其中大量繁殖，并通过血流扩散到其他组织或器官，产生新的化脓性病灶,带菌状态,有时致病菌在显性或隐性感染后并未立即消失，在体内继续留存一定时间，与机体免疫力处于相对平衡状态。,种类 病菌繁殖范围 病菌入血,菌血症,适宜部位 一过性入血,毒血症,局部,败血症,血液 +,脓毒血症,血液 +,内毒素血症,血液/局部 +/,第五节 医院感染,一、医院感染的基本特点,也称医院内感染或,医院获得性感染，患者在住院期间发生的感染和在医院内获得而在出院后发生的感染，或患者入院时已发生的直接与前次住院有关的感染。包括医院工作人员在医院内获得的感染。,（一）基本特点,1、地点：在医院内,2、时间：患者在住院时和出院后不久感染,3、对象：一切在医院内活动的人群，主要是住,院患者,4、来源：内源性感染为主,5、病原菌：多为耐药菌株，机会致病性微生物,（,二,）,医院感染的分类,1.按感染来源分：,内源性医院感染,外源性医院感染,交叉感染、环境感染,2.按感染部位分：,下呼吸道感染,泌尿生殖道,外科切口的感染等,二、医院感染的微生态特征,（一）微生物的特点,1.主要是机会性致病菌（常为内源性感染）,2.常具有耐药性,3.常发生种类的变迁,4.适应性强,（二）常见的微生物,90%是细菌，以G,-,杆菌为主，其次为病毒和真菌,三、医院感染的流行病学特征,（一）传染源,1.病人,2.病原携带者,3.环境传染贮源,4.动物,（二）传播途径,接触、空气,（三）易感者,四、医院感染的危险因素,易感对象,年龄因素（老人、婴幼儿）,基础疾病（抗感染能力下降）,诊疗技术及侵入性检查与治疗,器官移植、血液透析和腹膜透析,介入检查和治疗,损伤免疫系统的因素,放射治疗、化学治疗、激素治疗,其他因素,抗生素使用不当、外科手术及各种引流、住院时间过长,五、医院感染的预防和控制,（一）消毒灭菌,（二）隔离预防,严格隔离、接触隔离、呼吸道隔离、,结核病隔离、肠道隔离、引流物-分泌,物隔离、血液-体液隔离等。,（三）合理使用抗菌药物,小 结,正常菌群,内外毒素及区别,全身感染的类型,医院感染,吞噬作用的后果,完全吞噬：,病原体在吞噬溶酶体内被杀灭、消化、排,除残渣的过程。（5-10分钟死亡，30-60分钟破坏）,不完全吞噬：,只被吞噬，却不被杀死。,组织损伤,吞噬过程中，溶酶体酶（水解酶）也能破坏邻近,的正常组织，造成组织损伤和炎症反应。,病原体得以保护、不受抗体、药物的作用,病原体在吞噬细胞内增殖，导致吞噬细胞死亡,随吞噬细胞游走造成更广泛的扩散,对机体不利,