病原生物学细菌总论

免疫学与病原生物学承担部门：药学检验系检验教研室主讲人：李成忠课程的组成免疫学和病原生物学（64学时）免疫学部分（18学时）微生物学部分（20学时）寄生虫部分（10学时）原核型－细菌病毒、朊粒真核型－真菌细胞型非细胞型实验部分（16学时）第一章绪论及细菌总论一.微生物（microorganism）（一）定义：微生物是存在于自然界中的一群肉眼看不见，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。特点：体形微小，结构简单，繁殖迅速，种类繁多，易于变异，适应环境能力强。（二）种类和分布1.种类★非细胞型微生物：病毒★原核细胞型微生物：细菌、放线菌、衣原体、支原体、立克次体、螺旋体★真核细胞型微生物：真菌归纳：一毒三菌四体2.分布自然界的分布：（无处不有）。正常人体的分布：（正常菌群、条件致病菌、菌群失调和菌群失调症）。3.微生物与自然界及人类的关系农业工业食品工业医药卫生4.医学微生物学(medicalmicrobiology)定义：是微生物学的一个分支，是研究病原微生物的生物学性状、致病性、免疫性、微生物学检查和防治原则的一门基础医学学科。目的：掌握病原微生物的基本理论、基本知识、基本技能，以便于控制和消灭传染病，达到保障人类健康。第一节细菌的形态与结构一.细菌（bacterium）的大小与形态（一）测量细菌的单位—微米（μm）（二）基本形态1.球菌（coccus）2.杆菌（bacillus）3.螺形菌（spiralbacterium）细菌的基本形态球菌杆菌弧菌螺菌球菌的形态类型双球菌链球菌四叠球菌八叠球菌葡萄球菌球菌链球菌葡萄球菌双球菌杆菌螺形菌弧菌螺菌霍乱弧菌二.细菌的结构(一)细菌的基本结构：细胞壁、细胞膜、细胞质、核质。细菌结构示意图1.细胞壁★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。★用革兰染色法可将细菌分为两大类，即革兰阳性菌和革兰阴性菌G+G-(1).细胞壁的共有成分－肽聚糖革兰阳性菌聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥，三维立体结构，坚固15～50层革兰阴性菌聚糖骨架、四肽侧链，二维平面结构，疏松1～2层青霉素作用位点溶菌酶作用位点β－1，4糖苷键N-乙酰胞壁酸N-乙酰葡糖胺(2).特殊成分革兰阳性菌细胞壁特殊成分－－磷壁酸分类：壁磷壁酸、膜磷壁酸作用：1.革兰阳性菌的表面抗原2.参与调节细胞内外离子进出3.与染色有关4.与致病有关革兰阳性菌细胞壁的结构膜磷壁酸壁磷壁酸细胞壁细胞膜细胞壁细胞膜革兰阴性菌细胞壁特殊成分－－外膜组成：脂蛋白、脂质双层、脂多糖脂多糖（脂质A、核心多糖、特异多糖）（1）脂质A（lipidA）内毒素毒性与生物学活性成分，无种属特异性（2）核心多糖（corepolysaccharide）位于脂质A的外层，有属特异性，同一属细菌相同（3）特异多糖（specificpolysaccharide）最外层，是革兰阴性菌的菌体抗原（O抗原），具有种特异性；缺失，细菌变为粗糙型革兰阴性菌细胞壁的结构脂多糖脂质双层脂蛋白肽聚糖细胞膜外膜革兰阳性和阴性菌细胞壁比较Gram+Gram-革兰阳性菌与阴性菌细胞壁结构比较革兰阳性菌革兰阴性菌构型三维立体、坚韧平面网络、疏松肽聚糖厚、多层，50层薄、层少，1-2层糖脂含量糖多脂少糖少脂多特殊成分磷壁酸外膜意义：导致两类细菌在染色性、抗原性、致病性及药物敏感性等方面不同。例如：青霉素，溶菌酶(3)细胞壁的功能①维持细菌固有形态②保护细菌抵抗低渗环境③参与营养物质交换④决定细菌抗原性⑤与致病性有关(4)细菌细胞壁缺陷型(细菌L型，bacterialLform)定义：在某些理化因素或抗菌药物的作用下，使细菌细胞壁部分失去照样保持生命力的一种缺陷型细菌。特点：高度多形性，致病性，抗原性，高渗透压生长特性，对原菌敏感的抗生素耐受性。2.细胞膜定义：位于细胞壁内侧细胞质外面的一层半透性脂质双层生物膜。作用：①选择性渗透和物质转运；②呼吸作用；③生物合成；④形成中介体（拟线粒体）。3.细胞质(1)核糖体：细菌合成蛋白质的场所(2)质粒(plasmid)：是存在于菌细胞内的一种独立于染色体外的遗传物质、为双链环状DNA。(3)胞质颗粒：异染颗粒，与细菌鉴别有关。4.核质无核膜、核仁和有丝分裂器质粒(二)细菌的特殊结构1.荚膜（capsule）定义：是某些细菌最外面的一层黏液性物质组成：多糖或多肽类型：厚荚膜（≧0.2μm)、微荚膜(﹤0.2μm)功能：①抗吞噬作用②粘附作用③抗有害物质的损伤作用荚膜2.鞭毛（flagellum）定义：附着于某些细菌表面细长、柔软、呈波浪状弯曲的丝状物。类型：单鞭毛、双鞭毛、丛鞭毛、周鞭毛成分：蛋白质功能：①运动器官②与致病性有关③具有抗原性鞭毛类型单毛菌双毛菌丛毛菌周毛菌3.菌毛（pilus）定义：是附着于某些细菌表面，比鞭毛的数目众多，短而直的丝状物。必须用电镜观察。分类：普通菌毛、性菌毛功能：①与细菌的致病性有关②与细菌的变异有关菌毛普通菌毛：细菌的粘附结构，与宿主细胞表面特异性受体结合，与致病性密切相关性菌毛：接合，毒力、耐药性等性状的遗传物质传递。1～4根性菌毛传递DNA过程4.芽胞（spore）定义：是某些细菌在一定的条件下，胞浆失水浓缩所形成的圆形或椭圆形小体。类型：大小、形态、位置功能：芽胞对环境的抵抗力强消毒灭菌应以杀死芽胞作为灭菌效果的指标核心芽胞外衣芽胞壳芽胞结构芽胞形态示意图三、细菌的形态检查（一）显微镜放大法普通光学显微镜电子显微镜暗视野显微镜（二）染色法常用革兰染色革兰染色过程结晶紫碘液酒精复红第二节细菌的生理一、细菌的化学组成与物理性状（一）组成元素、化合物、无机盐、水（二）营养物质水、碳源、氮源、无机盐、生长因子二、细菌生长繁殖条件1.营养物质2.pH多数在7.2~7.63.温度最适温度37℃4.气体：CO2，O2根据细菌对氧的要求不同将细菌分为四类：（1）专性需氧菌：结核杆菌（2）微需氧菌：幽门螺杆菌（3）兼性厌氧菌：大多数病原菌（4）专性厌氧菌：破伤风杆菌三、细菌生长繁殖的方式、速度及规律1.细菌个体的生长繁殖二分裂方式繁殖2.细菌群体的生长繁殖生长曲线:（1）迟缓期：（2）对数期：研究细菌的生物学性状在此期（3）稳定期：细菌代谢产物多在此期产生（4）衰亡期：细菌的生长曲线细菌数的对数培养时间迟缓期对数期稳定期衰亡期四、细菌的代谢产物（一）与致病性有关的代谢产物1．热原质（pyrogen）细菌合成的一种LPS注入人体或动物体内能引起发热反应的物质。特点：耐高温；去除方法：250℃干烤、蒸馏等制备和使用注射药品过程无菌操作2．毒素3．侵袭性酶（二）与治疗有关的代谢产物1.抗生素某些微生物代谢过程中产生的一类能抑制或杀死某些微生物或肿瘤细胞的物质。2.维生素（三）与鉴别细菌有关的代谢产物1.色素水溶性和脂溶性2.细菌素3.糖分解产物4.蛋白质分解产物细菌代谢及代谢产物（一）细菌的营养类型：1.自营菌；2.异营菌（二）分解代谢产物1.糖发酵试验1)单糖发酵试验2)甲基红试验丙酮酸分解产生其他酸类使培养基PH低于4.5加入甲基红指示剂数滴显红色为甲基红试验阳性显桔黄色为甲基红试验阴性大肠杆菌3)VP试验葡萄糖某些细菌分解丙酮酸乙酰甲基甲醇碱性环境中氧化二乙酰培养基中精氨酸所含胍基生成红色化合物（VP试验阳性）脱羧缩合4)枸椽酸盐还原试验细菌能利用的碳源只有枸橼酸盐，当某种细菌利用枸橼酸盐时，可将其分解为碳酸钠，使培养基变为碱性。指示剂溴麝香草酚兰由淡绿色变成深蓝色。1)吲哚试验培养基内蛋白质中的色氨酸某些细菌具有色氨酸酶分解吲哚（靛基质）无色气体加入吲哚试剂形成玫瑰红色吲哚2.蛋白质代谢产物5)硫化氢试验培养基中的含硫氨基酸某些细菌能分解产生硫化氢（H2S）无色气体，遇铅或亚铁离子形成黑色的硫化铅或硫化铁五、细菌的人工培养（一）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制品。类型：基础培养基（basicmedium）增菌培养基（enrichmentmedium）选择培养基（selectivemedium）鉴别培养基（differentialmedium）厌氧培养基（anaerobicmedium）液体培养基固体培养基半固体培养基按使用目的按物理性状（二）细菌在培养基中的生长现象1.液体培养基：菌膜生长枯草芽胞菌混浊生长大多数细菌沉淀生长链球菌菌膜生长混浊生长沉淀生长2.固体培养基：菌落菌苔菌落菌苔菌株(strain)：对不同来源的同一菌种的细菌称为该菌的不同菌株(strain)。标准菌株：具有某种细菌典型特征的菌株。3.半固体培养基：无鞭毛有鞭毛培养基的用途液体培养基：增菌固体培养基：纯化，增菌半固体培养基：动力检测，保种（三）细菌人工培养的意义1.在医学中的应用：①诊断和治疗；②细菌鉴定和研究；③生物制品。2.在工农业生产中的应用：发酵等3.在基因工程中的应用：外源DNA的重组第三节细菌与环境一、细菌的分布（一）在自然界的分布无处不在：水、空气、土壤中（二）正常人体的分布正常菌群：是指存在于机体一定部位，具有一定种类和一定数量的，在正常条件下对机体有利无害的微生物群或细菌群。作用：①生物拮抗作用；②营养作用；③免疫促进作用；④抗衰老作用；⑤抑瘤作用。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，双歧杆菌等阴道大肠杆菌、乳杆菌白念珠菌、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、非致病性分枝杆菌条件致病菌：指正常菌群在某些非正常条件下（如防御机能下降、使用抗菌药物、改变寄居部位等）也能导致机体致病。菌群失调：指正常菌群的种类和数量的比例发生失调。菌群失调症：指因菌群失调所导致的临床症状，又称二重感染或菌群交替症。（二）消毒灭菌（一）消毒灭菌的相关术语1.消毒:不一定杀死芽胞2.灭菌:所有微生物3.抑菌（防腐）:抑制或防止微生物繁殖4.无菌（无菌操作）：5.清洁：减少微生物（二）消毒灭菌的方法1、物理灭菌法物理灭菌法温度日光、紫外线滤过除菌电辐射超声波低温高温（热力）（1）热力灭菌干热灭菌法焚烧烧灼干烤（160~170℃/2h）红外线巴氏消毒法煮沸法流动蒸气消毒法间歇蒸气灭菌法高压蒸气灭菌法121℃,20分钟湿热灭菌法同一温度下,湿热比干热效果好（2）辐射杀菌法①紫外线265~266nm②电离辐射β、γ射线（3）滤过除菌法0.22um,不耐热血清等,空气（4）超声波杀菌法（5）干燥与低温抑菌法冷冻真空干燥保存菌种2、化学消毒灭菌法（外用）（1）常用消毒剂的杀菌机制：①使菌体蛋白变性或凝固；②干扰微生物酶系统和影响其代谢；③损伤细胞膜。（2）化学消毒剂的选择原则：①低浓度杀菌力强；②对消毒物品或机体无害；③不受周围有机溶剂的影响；④价廉物美。（3）化学消毒剂的种类类别作用机制常用种类酚类蛋白变性，细胞膜损伤石炭酸醇类蛋白变性乙醇氧化剂氧化、蛋白沉淀高锰酸钾、过氧乙酸、碘酒重金属盐氧化、蛋白酶变性红汞、硫柳汞表面活性剂蛋白变性，细胞膜损伤新洁而灭染料干扰氧化、抑制繁殖龙胆紫酸碱类破坏膜、壁，蛋白凝固醋酸、生石灰烷化剂蛋白质、核酸烷基化环氧乙烷（4）影响消毒灭菌效果的因素①消毒剂的性质、浓度与作用时间②微生物的种类与数量③温度④酸碱度⑤有机物第四节细菌的遗传与变异一、细菌变异现象（一）形态结构的变异1.L型变异2.荚膜的变异3.芽胞的变异4.H-O变异（二）菌落的变异（S-R变异）（三）毒力的变异（四）耐药性变异1.染色体2.质粒定义：质粒是存在于菌细胞内，独立于染色体外的一种遗传物质。不受染色体控制，可自我复制，也可随意丢失。特性：①具有自我复制的能力;②可编