医学微生物学概念

1第一章绪论掌握医学微生物学概念熟悉微生物定义、种类、确定病原体的郭霍法则了解微生物与人类关系，微生物学发展史一、微生物与病原微生物(一)微生物概念存在于自然界中的一群形体微小、结构简单、肉眼看不见，必须借助光学显微镜及电子显微镜才能观察到的微小生物。特点(1)形体微小、结构简单；(2)繁殖迅速、容易变异；(3)种类繁多、分布广泛，在空气、水和土壤中，甚至在人和动物的体表以及与外界相通的腔道(呼吸道、消化道等)都有微生物存在。微生物在自然界生物中的地位微生物根据其细胞结构特点，可分为三大类：1．非细胞型微生物不具有细胞结构，主要由单一核酸和蛋白质衣壳构成，严格的活细胞内寄生，如病毒。2．原核细胞型微生物仅有原始的核，无核膜和核仁，除核糖体外，无其他细胞器。包括细菌、衣原体、支原体、立克次体、螺旋体和放线菌。3．真核细胞型微生物细胞核的分化程度较高，有核膜、核仁和染色体，胞浆内有多种细胞器，如真菌、藻类等。微生物与人类关系密切维持氮、碳循环，保证自然界食物链的形成。广泛应用于工业、农业、生活等各个领域。遗传学、分子生物学的研究材料或模型，基因工程技术中使用更加广泛。正常菌群。绝大多数微生物对人类和动、植物是有益的和必要的。只有一小部分可引起人或动植物疾病的微生物称为病原微生物。（二）微生物学是生命科学的一个重要学科，主要研究微生物的基本结构、代谢、遗传与变异，及其与人类、动植物、自然界相互关系的一门科学。二、医学微生物学医学微生物学是一门与临床医学和感染性疾病密切联系的基础学科，它主要研究与医学有关的病原微生物的基本生物学性状、致病机理、机体的抗感染免疫、检测方法、特异性预防和治疗原则等。医学微生物学发展简史21．微生物学的经验时期2．实验微生物学时期列文虎克（1632~1723）发现微生物的第一人；巴斯德（1822~1895）开创了微生物的生理学时代，发现发酵与腐败均由微生物引起；李斯特（1827~1912）创建了外科无菌手术；郭霍（1843~1910）在确认传染病的病原菌方面做出卓越贡献；①发明固体培养基，可做细菌纯培养；②建立染色方法；③动物实验；均有利于鉴别各种传染病的病原体。确定新发现病原微生物的标准—郭霍法则：①从感染部位取材，分离培养出可疑病原微生物；②将该微生物接种健康动物，可引起相同症状；③从感染动物体内分离出同样的病原微生物。伊凡诺夫斯基（1864~1920）第一个发现病毒的人。3．现代微生物学时期医学微生物学的学习目的1．新的病原微生物相继被发现，造成新现传染病；2．原流行的病原体因变异、耐药等原因重新流行，导致再现传染病；3．至今还有一些感染性疾病的病原体仍未发现；4．某些病原体的致病和免疫机制有待阐明；5．不少疾病尚缺乏有效的防治措施；有待加强的研究方向1．加强传染性疾病和感染性疾病的病原学研究，为及时诊治疾病提供病原学依据。2．深入开展病原微生物的生物学特性及致病机制的研究，为开发新药提供理论基础。3．研制开发免疫原性好、副作用小的新型疫苗。4．研制特异、灵敏、简便、快速的微生物学诊断方法及技术。思考题1.名词解释：microorganism（微生物）2．论述题（1）列表比较真核细胞型、原核细胞型、非细胞型微生物的生物学性状。（2）概述近二十年来医学微生物学的主要进展。（3）举例说明应用郭霍法则如何确定新病原体。（董晓慧）3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掌握细菌的测量单位，G+、G－菌细胞壁结构的不同及意义。细菌特殊结构荚膜、鞭毛、菌毛和芽胞的定义及医学意义。细菌的生长繁殖方式，按对氧需求的分类。熟悉细菌的大小、形态及结构组成，L型细菌，细菌形态和结构的检查法，细菌生长繁殖的条件，细菌的代谢作用及代谢产物，人工培养细菌方法及意义。了解细菌的理化特性、培养基。细菌是一类形体微小、结构简单、具有细胞壁的单细胞微生物。广义：泛指各类原核细胞型微生物。狭义：专指数量、种类最多的典型代表细菌。一、细菌的大小与形态(一)大小细菌个体微小，以微米(μm)为测量单位，大小约0．5~1．0μm，须用光学显微镜放大1000倍左右，即可清楚地观察到。不同种类的细菌大小不一，同一种细菌也因菌龄和环境因素的影响而有差异。(二)形态细菌的基本形态有三种1．球菌形状菌体呈圆球形或近似球形(椭园、肾形、豆形、矛头状等)。大小直径1μm。排列按其生长繁殖时的分裂平面不同及分裂后排列方式不同，可将球菌分为：(1)双球菌成双排列，如脑膜炎奈瑟菌、肺炎链球菌(2)链球菌成链状，如乙型溶血性链球菌。(3)四联球菌及八叠球菌成正方形及立方体，如四联加夫基菌及藤黄八叠球菌。，(4)葡萄球菌成葡萄串状，如金黄色葡萄球菌。2．杆菌形状直杆形或近似杆形，两端钝园、平截或尖细(梭状、棒状、球杆状等)。大小长短、粗细因菌而异，可分(1)大杆菌长3~10μm，如炭疽芽胞杆菌。(2)中杆菌长2~3μm，如大肠埃希菌。(3)小杆菌长0.6~l.5μm，如布鲁菌。4排列多数分散存在，也有链状排列或栅栏状排列。3．螺形菌菌体弯曲。(1)弧菌菌体长2~3μm，只有一个弯曲，呈弧形或逗点状，如霍乱弧菌。(2)螺菌菌体长3~6μm，呈多个弯曲，如鼠咬热螺菌。二、细菌的基本结构（一）细胞壁(cellwall)细菌最外层坚韧而富有弹性的膜状结构。化学组成细胞壁的化学组成较复杂，其主要成分是肽聚糖，为细菌细胞壁所特有，还有磷壁酸、脂多糖、脂蛋白等。革兰阳性菌和革兰阴性菌细胞壁结构不完全相同。功能(1)维持细菌固有外形；(2)保护菌体抵抗低渗；(3)参与细胞内外物质交换；(4)决定菌体的抗原性。1．肽聚糖又称粘肽、糖肽或胞壁质。N—乙酰葡糖胺（N-acetylglucosamine）聚糖骨架N—乙酰胞壁酸(N-acetylmuramicacid)肽聚糖四肽侧链五肽交联桥(G－菌没有)2．革兰阳性菌细胞壁特殊组分胞壁较厚(20~80nm)，由内向外有肽聚糖含量丰富(15~50层)，多层聚糖骨架通过四肽侧链、五肽交联桥，组成坚韧的三维立体框架，结构致密。磷壁酸革兰阳性菌的特殊组分。大量磷壁酸以长链形式穿插于肽聚糖中,一端结合在细胞壁上的称壁磷壁酸，结合在细胞膜上的称膜磷壁酸或脂磷壁酸(LTA)，另一端游离于肽聚糖层外。磷壁酸抗原性强，是革兰阳性菌重要的表面抗原；有类似菌毛样的粘附特性，与致病性有关。溶菌酶可破坏肽聚糖的聚糖骨架，引起菌体裂解。青霉素能干扰五肽交联桥与四肽侧链D-丙氨酸之间的连结，导致细菌死亡。表面蛋白某些细菌表面存在有特殊蛋白质，例如:A族链球菌--M蛋白，金黄色葡萄球菌--A蛋白。3．革兰阴性菌细胞壁特殊组分胞壁较薄(10~15nm)，结构较复杂，由内向外有肽聚糖含量少(1~2层)，无五肽交联桥，由不同聚糖骨架上的四肽侧链进行交联，呈疏松的二维结构。外膜8~10nm，为革兰阴性菌特有，包括脂蛋白、脂质双层、脂多糖三部分。脂多糖(LPS)是革兰阴性菌的内毒素，又由三种成分构成：脂质A(LipidA)为一种糖磷脂，是内毒素的毒性部分，与其致病性有关。核心多糖是属特异性抗原。寡糖重复单位革兰阴性菌菌体抗原(O抗原)，具有种特异性。革兰阳性菌和阴性菌细胞壁结构显著不同，导致这两类细菌在染色性、抗原性、致病性、对药物敏感性等方面差异很大。5革兰阳性菌与革兰阴性菌细胞壁的比较结构革兰阳性菌革兰阴性菌细胞壁厚度及强度较厚、较坚韧较薄、较疏松肽聚糖含量丰富(占胞壁干重50％~80％)较少(占10％左右)磷壁酸有无外膜无有对溶菌酶、青霉素敏感性敏感不敏感4．细胞壁缺陷细菌(L型细菌)当细菌细胞壁受到理化或生物因素(青霉素、溶菌酶)直接破坏或抑制时，在普通环境中会破裂死亡，但在高渗环境中，它们仍可存活而成为细胞壁缺陷型细菌，其特点：呈高度多形性，大小不一，革兰染色为阴性，生长繁殖较缓慢,临床仍可致病,常规培养阴性，除去抑制仍可返祖。（二）细胞膜基本与真核细胞相似。1．结构脂质双层(磷脂、糖类)十镶嵌蛋白(载体蛋白)2．功能(1)渗透和运输作用：选择性通透，主动转运。(2)细胞呼吸作用：氧化磷酸化过程，主要靠酶类产生能量。(3)生物合成作用：特殊结构的合成，酶类及菌体表层结构的合成等。(4)参与细菌分裂：中介体部分细胞膜内陷折叠卷曲形成的囊状物,多见G+菌，l~数个／菌。功能类似真核细胞纺锤体的作用——一端与核质DNA相连。拟线粒体作用——扩大的细胞膜，与细菌产能代谢有关。（三）细胞质或原生质呈溶胶状态，是细菌新陈代谢的场所，其中含有许多重要结构。1．核糖体细菌唯一的细胞器，合成蛋白质的场所，数万个／菌。由大亚基(50S)和小亚基(30S)构成。大亚基50S，结合红霉素干扰蛋白质合成，从而杀死细菌，沉降系数70S但对真核细胞的核蛋白体则无作用。小亚基30S，结合链霉素2．质粒细菌染色体外的遗传物质，为闭合环状双链DNA，带有遗传信息，控制细菌某些特定的遗传性状（如F质粒决定性菌毛的产生，R质粒决定耐药性，Col质粒决定大肠杆菌细菌素等）。质粒能自行复制，传递遗传性状，与遗传工程有关。3．胞质颗粒又称内含物，大多为营养贮藏物，其中较常见的是异染颗粒——主要成分是RNA和多偏磷酸盐，嗜碱性强，染色与菌体不同，可帮助鉴别细菌，如白喉杆菌、鼠疫杆菌等。（四）核质细菌为原核细胞，其染色体没有核膜与胞浆分开，也没有核仁，是由裸露的双股DNA高度盘旋卷曲组成的松散网状结构，携带遗传信息，控制着细菌的生6长繁殖和遗传性状。三、细菌的特殊结构（一）荚膜某些细菌细胞壁外包绕的一层较厚的粘液性物质，其厚度大于0.2μm，边界清晰，光镜下可见者称为荚膜。1．化学组成因菌而异，大多为多糖，如肺炎双球菌；少数为多肽，如炭疽杆菌。2．形成条件在动物体内或营养丰富的培养基上无荚膜菌有荚膜菌普通培养基上3．功能(1)抗吞噬作用：表现在抵抗吞噬细胞的吞噬和消化作用，是病原菌重要的毒力因子，有荚膜的细菌致病性强。(2)抗有害物质的损伤作用：具有保护作用，抵抗体液因子中的杀菌物质和抗干燥作用。(3)粘附作用：可使菌与菌粘连，也可粘附于组织细胞或无生命物体表面，在黏膜细胞表面形成生物膜，是引起感染的重要因素。(4)有助于鉴别细菌：形态鉴别荚膜不易着色，菌体周围有透明圈。抗原性鉴定荚膜抗原有型的特异性，可依此分型。（二）鞭毛(flagellum)许多细菌(所有的螺形菌、约半数的杆菌和极少数球菌)菌体上附着的细长的弯曲的丝状物，称为鞭毛。是细菌的运动器官。1．化学组成主要是蛋白质十少许糖脂。2．分类按鞭毛的数目，位置可分四类：周毛菌：周身布满鞭毛，如伤寒沙门菌。丛毛菌：一端或两端各一丛鞭毛，如铜绿假单胞菌。双毛菌：两端各一根鞭毛，如空肠弯曲菌。单毛菌：单端只有一根鞭毛，如霍乱弧菌。3．功能：（1）鞭毛是运动器官，有助趋利避害。（2）有助鉴别细菌，包括形态鉴别、动力鉴别和抗原性鉴别。（3）某些菌与致病性有关，如霍乱弧菌、空肠弯曲菌等。（三）菌毛(pilus)许多革兰阴性菌和少数革兰阳性菌菌体上附着的比鞭毛更细、短而直，数目较多的丝状物，称为菌毛。普通光镜下不可见。1．化学组成菌毛蛋白2．分类（1）普通菌毛每菌有数百根，具有粘附特性，称为定植因子。（2）性菌毛少数革兰阴性菌有，每菌l~4根，中空管状，由致育因子（F因子）编码，有性菌毛者，称F+菌，无性菌毛者，称F-菌。3．功能7（1）与致病性有关细菌可借助普通菌毛粘附于易感细胞引起感染。（2）与传递某些遗传物质有关F+菌和F-菌可通过性菌毛沟通，F+菌的遗传物质(质粒、核质)，输入F-体内，这个过程称为接合。细菌的毒力、耐药性可以此方式传递。（3）有助细菌抗原性鉴别，形态鉴别(须在电镜下)。（四）芽胞(spore)某些革兰阳性菌在一定环境条件下，胞浆脱水浓缩，在菌体内部形成一个圆形或卵圆形的小体，称为芽胞。1.芽胞的形成和发芽受遗传因素的控制和环境因素的影响动物体外及营养缺乏等一个细菌繁殖体一个细菌芽胞条件适宜发芽2．特点(1)坚实无通透性的球体。结构为芽胞核心(核质、核糖体、酶类等)及芽胞被膜(6层之多、致密、无通透性)。(2)代谢相对静