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医学微生物学(卫生部规划教材 第6版)电子教案医学微生物学（卫生部规划教材 第6版）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 -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(周亚滨) 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(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（一）、细胞壁(cell wall)-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-acetylmuramic acid,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（teichoic acid）-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12层。 脂蛋白(2).外膜 脂质双层 脂多糖脂蛋白-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)- .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。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（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 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（metachromatic granule） （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 0.2 m，边缘明显。 微荚膜(microcapsule)-厚度活菌数 ，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:10300nm; 能通过细菌滤器；离心沉降：510万转/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（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 (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 早期合成:E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。 E 转录早期mRNA，翻译合成早期蛋白（病毒进行生物合成所需要的酶） 晚期合成：9病毒子代核酸的复制9 病毒基因组转录、翻译 9 产生病毒结构蛋白。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。 双股DNA病毒的复制-多数DNA病毒为双股DNA。双股DNA病毒，如单纯疹病毒和腺病毒在宿主细胞核内的RNA聚合酶作用下，从病毒DNA上转录病毒mRNA，然后转移到胞浆核糖体上，指导合成蛋白质。A. 病毒基因的mRNA转录（早期转录）: 病毒本身含有RNA聚合酶，可在胞浆中转录 mRNA。mRNA有二种：早期m RNA，主要合成复制病毒DNA所需的酶及调控蛋白等，如依赖DNA的DNA聚合酶，脱氧胸腺嘧啶激酶等，称为早期蛋白；B. 病毒核酸复制：子代病毒DNA的合成是以亲代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. 晚期转录: 晚期mRNA和晚期翻译:晚期蛋白 - 衣壳蛋白, 包膜蛋白晚期mRNA,在病毒DNA复制之后出现，主要指导合成病毒的结构蛋白，称为晚期蛋白。单股RNA病毒的复制-RNA病毒核酸多为单股，病毒全部遗传信息均含在RNA中。又可分为：病毒RNA的硷基序列与mRNA完全相同者，称为正链RNA病毒。病毒RNA硷基序列与mRNA互补者，称为负链RNA病毒。逆转录病毒又称RNA肿瘤病毒 (Oncornavirus) ，病毒体含有单股正链RNA、依赖RNA的DNA多聚酶（逆转录酶）和 tRNA。A.正链RNA病毒的复制 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RNA为模板形成一双链结构，称“复制型（Replicative form）”。再从互补的负链复制出多股子代正链RNA，这种由一条完整的负链和正在生长中的多股正链组成的结构，秒“复制中间体(Replicative intermediate) ”。新的子代RNA分子在复制环中有三种功能：（1）为进一步合成复制型起模板作用；（2）继续起mRNA作用；（3）构成感染性病毒RNA。B. 负链RNA病毒的复制 流感病毒、副流感病毒、狂犬病毒和腮腺炎病毒等有囊膜病毒属于这一范畴。病毒体中含有RNA的RNA聚合酶，从侵入链转录出mRNA，翻译出病毒结构蛋白和酶，同时又可做为模板，在依赖RNA的RNA聚合酶作用下合成子代负链RNA。C.逆转录病毒（Retrovirus）复制过程 分二个阶段：第一阶段，病毒核时进入胞浆后，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，整合成宿主DNA中，成为前病毒。第二阶段，前病毒DNA转录出病毒mRNA，翻译出病毒蛋白质。同样从前病毒DNA转录出病毒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严重改变，导致病毒不能复制出完整的子代病毒。 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。 （3）抗生素与中草药：现有抗生素对病素无抑制作用；中草药对病毒的增殖有一定的抑制作用。第三节 真菌真菌(fungus)：是一大类具有细胞壁和典型 细胞核，不含有叶绿素，不分根、茎、叶的真核细胞型微生物。 真菌细胞高度分化，有核膜和核仁，胞质内有完整的细胞器。一、真菌的形态与结构单细胞真菌：圆形或椭圆形多细胞真菌：结构：菌丝(hypha)和孢子(spore)二、真菌的繁殖与培养 1.真菌的繁殖方式： -无性繁殖 -有性繁殖 繁殖体：菌丝；孢子 2.真菌的培养： 温度：22-28 ； 培养基：sarbouraud培养基；pH:4.0-6.0 菌落：酵母型菌落；类酵母型菌落；丝状菌落。三、 变异性与抵抗力 变异性-形态，致病性。 抵抗力： 温度-60 1h杀灭真菌 化学消毒剂-1%-3%石炭酸，2.5%碘酊等。 对干燥、阳光、紫外线耐受性较强。 对抗生素不敏感。 敏感药物：灰黄霉素；制霉菌素；二性霉素B ;克霉素等。 （周亚滨）第三章 感 染 感染(infection)：微生物在宿主体内生活时与宿主相互作用并导致不同程度的病理变化的过程。 *病原菌（pathogen）： 能使宿主致病的细菌。 *非病原菌（nonpathogen）：不能造成宿主致病的细菌。*条件致病菌（conditioned pathogen）：正常情况下不致病，在某些条件改 变的特殊情况下可以致病。*致病性(pathogenicity):病原微生物能引起感染的能力。*毒力（virulence）：致病菌的致病性强弱程度。*半数致死量(median lethal dose,LD50) 半数感染量(median infective dose,ID50) 在规定时间内，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。第一节 细菌性感染一、细菌的致病机制 (一)侵袭力(invasiveness)：致病菌能突破宿主皮肤、粘膜生理屏障,进入机体并在体内定植、繁殖和扩散的能力。 1.黏附与定植-表面结构 荚膜: 具有抗吞噬和阻挠杀菌物质的作用。 粘附素:使细菌粘附在敏感细胞的表面，利于细菌的定植、繁殖。与细菌的致病性密切相关。如菌毛； 脂磷壁酸等。2.侵入 侵袭素：使细菌能够侵入敏感细胞内。3.繁殖与扩散 侵袭性酶：利于细菌在组织中扩散；协助细菌抗吞噬。 如血浆凝固酶；透明质酸酶；链激酶；链道酶；胶原酶等。 局部扩散：表层扩散；深层扩散 全身扩散：细菌入血(二) 毒素 1.外毒素(exotoxin)： 细菌在细胞内合成后分泌至细胞外 毒性强 细胞毒 对机体的组织器官有选择作用 神经毒 蛋白质；不耐热 肠 毒 抗原性；刺激机体产生抗毒素。 外毒素经甲醛处理可制成类毒素。 分子结构为A-B模式2.内毒素(endotoxin) 菌体破裂后才释放出来。 毒性弱。 脂多糖，耐热，100e 1h不被破坏。 抗原性弱，抗体无中和作用；不能用甲醛脱毒为类毒素。 对组织无选择性，引起的毒性作用大致相同。 u 发热反应；v 白细胞反应；w 内毒素血症与内毒素休克； x Shwartzman与DIC 二、细菌性感染的传播（一）、细菌感染的来源 外源性感染（exogenous infection）：病人；带菌者；病畜和带菌动物。 内源性感染(endogenous infection) 条件致病菌； 隐伏状态存在于体内的致病菌。（二）、传播方式与途径 v呼吸道传播：肺结核；百日咳；军团病 v消化道传播：菌痢；伤寒；霍乱；食物中毒。 v皮肤传播：气性坏疽；化脓性感染。 v性传播：淋病；梅毒；钩体病。 v人畜共患病的传播：鼠疫；恙虫病。 v 血液传播：梅毒；伤寒。 v多途径感染：有些致病菌的传播可有呼吸道、消化道、皮肤创伤等多种途径。