兽医微生物学细菌的致病机理课件.ppt

课件002,兽医微生物学教学课件,1,绪言 共六部分，介绍微生物与微生物学的概念，微生物学发展简史，微生物学理论与技术成就及应用，兽医微生物学的地位、任务与贡献。细菌总论 共七章，介绍细菌的形态、构造、生理，消毒与灭菌，细菌生态、致病机理、遗传变异，细菌分类与命名等。免疫基础 共七章，介绍抗原抗体，免疫系统，抗感染免疫，变态反应，免疫调节，免疫技术及应用等。细菌各论 共十二章，介绍各属重要病原细菌的形态、生化特性、致病性、微生物学诊断和免疫防治等。真菌 共二章，介绍真菌的分类、形态、生化及致病特性，真菌病的诊断与防治等。病毒 共十四章，介绍病毒的形态、构造、繁殖、遗传、培养，病毒的致病性。各科属重要病毒形态、生化及致病特性，微生物学诊断和防治等。实验 共十多个，显微镜油镜的使用，细菌形态及构造观察，细菌抹片制备及染色，培养基的制备，细菌的分离培养、生长表现观察、生化试验、药敏试验，沉淀反应和凝集反应，重要病原菌的认识，真菌与病毒培养测定等。,内容简介,课件002,兽医微生物学教学课件,2,第一章 细菌的形态与构造第二章 细菌的生理第三章 消毒与灭菌第四章 细菌等微生物的生态第五章 细菌的致病机理第六章 细菌的遗传变异第七章 细菌的分类与命名,第一篇,总论,课件002,兽医微生物学教学课件,3,第五章 细菌的致病机理,第一篇,第一节 细菌的致病性和毒力第二节 细菌的毒力因子及分泌系统第三节 细菌的致病性和毒力的现代概念第四节 细菌的毒力的增强与减弱,课件002,兽医微生物学教学课件,4,第五章,第五章 细菌的致病机理 感染(infection) 是指病原微生物侵入宿主体内持续存在或增殖的现象。 发病 指病原微生物感染后，对宿主造成明显病理损害的现象。 病原微生物 指那些可以导致机体发病的微生物。第一节 细菌的致病性和毒力 致病性 一定种类的病原菌在一定的条件下，能在宿主体内引起感染的能力称为致病性。致病性是细菌种的特征之一。,课件002,兽医微生物学教学课件,5,毒力 指同种病原微生物的不同株的致病力在程度上的差异。毒力是病原微生物株的特征。 一、细菌致病性的确定1. 柯赫法则 是确定某种细菌是否具有致病性的主要依据，其要点：第一，特殊的病原菌应在同一疾病中可查见，在健康者不存在；第二，此病原菌能被分离培养而得到纯种；第三，此纯培养物接种易感动物，能导致同样病症；第四，自感染的动物体内能重新获得该病原菌的纯培养。该法则也适用于其他病原微生物，如病毒等。,第五章,课件002,兽医微生物学教学课件,6,2.法则评价 柯赫法则在确定细菌致病性方面具有重要意义，特别是鉴定一种新的病原体时非常重要。但是，它也具有一定的局限性。3. 基因柯赫法则 有以下几点： 第一，在致病菌株中能检出某些特定基因或其产物，而无毒力菌株中没有。 第二，有毒力菌株的某个基因被损坏，则其毒力应减弱或消除。或者将此基因克隆到无毒菌株内，后者成为有毒力菌株。 第三，将细菌接种动物时，这个基因应在感染的过程中表达。 第四，在接种动物检测到这个基因产物的抗体，或产生免疫保护。 该法则也适用于其他微生物，如病毒。,第五章,课件002,兽医微生物学教学课件,7,二、细菌毒力的测定 在传染病诊断与防治等工作中，须了解细菌的毒力。毒力常用半数致死量和半数感染量等表示。1. 半数致死量(LD50) 指能使实验动物在接种后一定时限内死亡一半，所需的微生物或毒素的量。2. 半数感染量(ID50) 指能使实验动物在接种后一定时限内感染一半，所需的微生物或毒素的量。常用的有LD50 、ID50 、EID50 、TCID50等。测定方类似。如某病原微生物的 LD50为10-7.6/0.2ml。,第五章,课件002,兽医微生物学教学课件,8,第二节 细菌的毒力因子 构成细菌毒力的物质称为毒力因子，主要包括侵袭力和毒素等。细菌的许多重要毒力因子的分泌与细菌的分泌系统有关。一、侵袭力 病原微生物在机体内定殖，突破防御屏障，内化作用，繁殖和扩散的这种能力称为侵袭力。1.定殖 指病原微生物在机体内定居繁殖的过程。即黏附在宿主（消化道、呼吸道、生殖道、尿道及眼结膜）等黏膜上，以免被肠蠕动、黏液分泌、呼吸道纤毛运动等作用所清除。,第五章,课件002,兽医微生物学教学课件,9,具有黏附作用的细菌结构成分，统称为黏附素。如菌毛、外膜蛋白(OMP)、磷壁酸(LTA) 等。 细胞或组织表面与黏附素结合的成分称为黏附素受体。如细胞表面糖蛋白等。2.干扰或逃避宿主的防御机制 病原菌粘附于细胞表面后，必须克服机体局部的防御屏障（如抗吞噬、逃避抗体等）才能建立感染。 抵抗吞噬作用 抑制吞噬（外毒素、荚膜等） ；在吞噬细胞内生存（有荚膜菌等）；杀死或损伤吞噬细胞（外毒素）。,第五章,课件002,兽医微生物学教学课件,10,抵抗体液免疫 抗原伪装或抗原变异（如葡萄球菌SPA等）；破坏抗体（分泌蛋白酶降解Ig如嗜血杆菌等）；逃避抗体补体（脂多糖LPS、外膜蛋白OMP、荚膜及S层等）。3.内化作用 指某些细菌黏附于细胞表面之后，能进入吞噬细胞或非吞噬细胞内部的过程。如结核杆菌、衣原体等 。 内化作用可使细菌扩散感染，提供庇护，逃避免疫杀灭等。,第五章,课件002,兽医微生物学教学课件,11,4.在体内增殖 增殖是感染的关键，增殖速度对致病性极其重要。5.在体内扩散 细菌分泌的致病性蛋白酶等，可作用于组织基质或细胞膜，造成损伤，使其通透增加，有利于细菌在体内的扩散性。如透明质酸酶（扩散因子）、胶原酶、磷脂酶、激酶、凝固酶等。 二、毒素 有外毒素和内毒素两大类。1.外毒素 是某些病原菌在生长繁殖过程中所产生的对宿主细胞有毒性的可溶性蛋白质。分泌于胞外，外毒素。,第五章,课件002,兽医微生物学教学课件,12,第五章,外毒素产生菌 如破伤风杆菌、炭疽杆菌、肉毒梭菌、产气荚膜梭菌、溶血性链球菌、金黄色葡萄球菌和大肠杆菌、霍乱弧菌、多杀性巴氏杆菌等。有菌种特异性。 外毒素特异性 对组织器官的选择性。如破伤风毒素作用于脊髓前角运动神经细胞，引起肌肉的强直性痉挛；而肉毒毒素选择性地作用于眼神经和咽神经，引起眼肌和咽肌麻痹。也有一些毒素具有相同作用，霍乱弧菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等可产生作用类似的肠毒素。,课件002,兽医微生物学教学课件,13,第五章,外毒素的毒性 外毒素的毒性极强，如1mg纯化的肉毒毒素能致死2000万只小鼠或107个人。 外毒素抗原性 外毒素具有良好的免疫原性，可刺激机体产生特异性的保护抗体，这种抗体称为抗毒素，可用于紧急治疗和预防。外毒素用0.4甲醛溶液处理脱毒后，但仍保留原有抗原性，称之为类毒素(疫苗)，可用于免疫接种。 外毒素理化性 外毒素不耐热，高温失去毒性。少数例外，如葡萄球菌肠毒素及大肠杆菌热稳定肠毒素能耐10030min。 外毒素易被热、酸及蛋白水解酶灭活。,课件002,兽医微生物学教学课件,14,第五章,2.内毒素 内毒素指革兰氏阴性菌外膜中的脂多糖(LPS)成分，细菌在死亡后裂解后才释放。 内毒素的作用 所有内毒素的毒性作用都大致相同，引致发热、白细胞减少、弥散性血管内凝血、休克甚至致死。 内毒素理化性 内毒素耐热，加热100经1h仍不被破坏。不能被甲醛脱毒成类毒素。内毒素的抗原性较弱，相应抗体不能中和内毒素毒性作用。,课件002,兽医微生物学教学课件,15,第三节 细菌致病性和毒力的现代概念 细菌致病性、毒力的传统概念的缺陷是仅考虑了病原菌本身，忽视了宿主因素。用宿主损伤来定义病原微生物的致病病机制，更为准确。 因此对病原体、致病性、毒力及毒力因子重新定义：1. 病原体为能引致宿主损伤的微生物；2. 致病性为微生物引致宿主损伤的能力（有无）；3. 毒力为微生物引致宿主损伤的程度（大小）；4. 毒力因子为病原体损伤宿主的某种成分（结构物质）。,。,第五章,课件002,兽医微生物学教学课件,16,第四节 细菌毒力的增强与减弱 毒力是病原菌株特有的一种生物学性状。毒力强的菌株在体外连续传代后，毒力往往减弱，而通过易感动物又能使毒力减弱的菌株恢复毒力。一、细菌毒力减弱的方法1.体外连续传代培养2.高于最适生长温度培养 如炭疽型和号疫苗，均是将炭疽杆菌强毒株在42-43培养传代育成。3.含有特殊化学物质的培养基中培养 如结核病卡介苗(BCG)，系将牛型结核杆菌在含有胆汁的马铃薯培养基上每15天传1代，持续传代13年后育成。,第五章,课件002,兽医微生物学教学课件,17,4.特殊气体条件下培养 如无荚膜炭疽芽孢苗是半强毒菌株在含50动物血清的培养基上，在50CO2的条件下选育的。5.通过非易感动物 如猪丹毒弱毒苗(GC42)系将强致病菌株通过豚鼠370代后，又通过鸡42代选育而成。如猪瘟兔化弱毒苗。6.通过基因工程方法 去除毒力基因或用点突变的方法使毒力基因失活，可获得无毒力株或弱毒株。,第五章,课件002,兽医微生物学教学课件,18,二、 细菌毒力增强的方法 在自然条件下，回归易感动物是增强细菌毒力的最佳方法。三、 细菌毒力因子的调节 许多细菌的毒力因子受环境因素的调节，环境因素包括：温度、铁离子和钙离子浓度、渗透压等。,第五章,课件002,兽医微生物学教学课件,19,复习思考题 1.什么是柯赫法则?如何从分子水平解释柯赫法则? 2.如何确定某种细菌具有致病性? 3.试述致病菌侵入宿主细胞的主要过程。 4.什么样的细菌能内化入胞?意义何在? 5.胞外蛋白酶有何致病作用?举例说明。 6.什么是细菌外毒素?其基本特性如何？ 7.什么是类毒素?有何用途? 8.试述内毒素的来源、组成、致病性。 9.比较外毒素与内毒素的异同点。 10.举例说明细菌毒力因子型分泌系统的主要特点。 11.细菌致病性的现代概念及其精髓。 12.试述增强或减弱细菌毒力的方法。 13.影响细菌毒力因子的环境因素如何?,第五章,课件002,兽医微生物学教学课件,20,感谢观看此片欢迎指导,END,课件002,兽医微生物学教学课件,21,天津农学院动物医学,兽医微生物学,兽医微生物学,(多媒体教学课件)天津农学院动科系动物预防医学教研室制作2003/02/28,课件002,兽医微生物学教学课件,23,绪言 共六部分，介绍微生物与微生物学的概念，微生物学发展简史，微生物学理论与技术成就及应用，兽医微生物学的地位、任务与贡献。细菌总论 共七章，介绍细菌的形态、构造、生理，消毒与灭菌，细菌生态、致病机理、遗传变异，细菌分类与命名等。免疫基础 共七章，介绍抗原抗体，免疫系统，抗感染免疫，变态反应，免疫调节，免疫技术及应用等。细菌各论 共十二章，介绍各属重要病原细菌的形态、生化特性、致病性、微生物学诊断和免疫防治等。真菌 共二章，介绍真菌的分类、形态、生化及致病特性，真菌病的诊断与防治等。病毒 共十四章，介绍病毒的形态、构造、繁殖、遗传、培养，病毒的致病性。各科属重要病毒形态、生化及致病特性，微生物学诊断和防治等。实验 共十多个，显微镜油镜的使用，细菌形态及构造观察，细菌抹片制备及染色，培养基的制备，细菌的分离培养、生长表现观察、生化试验、药敏试验，沉淀反应和凝集反应，重要病原菌的认识，真菌与病毒培养测定等。,内容简介,课件002,兽医微生物学教学课件,24,第一章 细菌的形态与构造第二章 细菌的生理第三章 消毒与灭菌第四章 细菌等微生物的生态第五章 细菌的致病机理第六章 细菌的遗传变异第七章 细菌的分类与命名,第一篇,总论,课件002,兽医微生物学教学课件,25,第六章 细菌的遗传变异,第一篇,第一节 细菌遗传的物质基础第二节 基因突变第三节 基因的转移与重组第四节 细菌遗传变异研究的实际意义,课件002,兽医微生物学教学课件,26,第六章 细菌的遗传变异第一节 细菌遗传的物质基础一、基因组 细菌的基因组位于核体，是遗传的主要物质基础。核体又称染色体，是由两条环状双螺旋DNA长链组成，含细菌的遗传基因，控制细菌的遗传与变异。DNA含有四种碱基，即两种漂吟：腺 (A)和鸟 (G)，两种嘧啶：胸腺 (T)和胞 (C)。二、质粒 质粒是细菌染色体外的遗传物质，多为环状双螺旋DNA分子，可以自身复制，随宿主菌分裂传到子代菌体。质粒也可自然或人工以转移、丢失。,第六章,课件002,兽医微生物学教学课件,27,编码性菌毛的质粒称致育质粒或F质粒，有F质粒的细菌有性菌毛，为雄性细菌；无F质粒的细菌无性菌毛，为雌性细菌。 编码细菌各种毒力因子的质粒统称毒力质粒或Vi质粒。 细菌抗药性则由R质粒所决定。一个质粒可同时具有几种编码功能。,第六章,课件002,兽医微生物学教学课件,28,三、转座因子 微生物的某些DNA片段作为一个独立单位可在染色体上移动，移动甚至可发生在不同种细胞之间。这种可移动的DNA片段称为转座因子。转座因子有三类：插入序列(IS)、转座子(Tn)以及某些特殊噬菌体。 IS与Tn有两个共同特点： 1.都携带编码转座酶的基因； 2. 其DNA末端都有短的倒置末端重复子。 Tn是当今遗传学及基因工程研究的工具。,第六章,课件002,兽医微生物学教学课件,29,四、毒力岛(PAl) PAI指病原菌的某个或某些毒力基因群，位于细菌染色体之内，称之为毒力岛。 PAI编码产物 PAI基因编码的产物为分泌性蛋白或细胞表面蛋白。一种病原菌可以有一个以上的毒力岛。 PAI的生物学意义 毒力岛可在致病菌株与非致病菌株间重组，使后者通过基因重组获得致病性。,第六章,课件002,兽医微生物学教学课件,30,第二节 基因突变一、概念 基因突变指生物细胞遗传物质DNA分子结构突然发生了稳定的可遗传的变化。 按突变范围分：染色体畸变和点突变。染色体畸变指染色体的一大段发生了变化，包括染色体结构上的缺失、重复、插入、易位和倒置。点突变指DNA链中一个或少数几个核苷酸对的改变，包括置换（转换与颠换）、缺失、插人等造成的移码。 按突变原因分：自发突变和人工诱变。人工诱变是人为应用诱变因素使微生物基因发生改变（突变），突变率较高。理化诱变因素如x射线、紫外光、亚硝酸、烷化剂。,第六章,课件002,兽医微生物学教学课件,31,二、细菌变异的类型 细菌基因突变表现的变异类型很多，常见有以下几种。1. 菌落形态变异 在一定条件下，光滑型(S型) 菌落可变为粗糙型(R型)，称为SR变异。S型的抗原丧失，毒力减弱。2. 抗原变异 由于细菌基因突变而引起其抗原结构发生改变的变异类型。当编码细菌的抗原结构(菌体抗原、鞭毛抗原、荚膜抗原)的基因发生突变时，引起细菌抗原性变异。,第六章,课件002,兽医微生物学教学课件,32,第六章,3.抗性变异 是对某种化学药物或致死物理因子抗性的变异。如抗药性变异等，它和化学药物的存在并无关系。 但细菌对于青霉素、氯霉素、四环素、红霉素等抗生素可出现由于诱导而产生的耐药性，它类似于诱导酶的产生。4. 营养型变异 主要引起营养缺陷型变异，即细菌丧失合成一种或几种生长因子能力，无法在基本培养基上正常生长繁殖的变异类型。,课件002,兽医微生物学教学课件,33,第六章,三、诱发细菌变异的方法 常用的诱变方法:1. 物理方法 包括温度及各种射线(紫外线、激光、X射线、射线、射线等)。2. 化学方法 化学诱变剂有5溴脱氧尿苷、5氟脱氧尿苷、2氨基嘌呤、亚硝酸、羟胺、烷化剂等。3. 生物学方法 增强毒力（通过易感动物）、减弱毒力（通过非易感动物等）。,课件002,兽医微生物学教学课件,34,第三节 基因的转移与重组 细菌的基因转移和重组的主要形式有转化、转导、接合、原生质体融合和转染。 一、转化 供体菌游离的DNA片段直接进入受体菌，使受体菌获得新的性状，称为转化。大多数细菌不能接受外源性DNA。二、转导 以温和噬菌体为媒介，把供体菌的DNA小片段携带到受体菌中，通过交换与整合，使受体菌获得供体菌的部分遗传性状，称为转导。获得新遗传性状的受体菌，称为转导子。,第六章,课件002,兽医微生物学教学课件,35,三、接合 是两个完整的细菌通过性菌毛直接接触，由供体细菌将质粒DNA转移给受体细菌的过程。接合性质粒有F质粒、R质粒等。四、原生质体融合 使遗传性状不同的两细菌的原生质体发生融合，并进而发生遗传重组，以产生同时带有双亲性状的、遗传性稳定的融合子的过程，称为原生质体融合。是一种更加有效的转移遗传物质的手段。,第六章,课件002,兽医微生物学教学课件,36,融合步骤：选择亲本菌，用去除细胞壁形成原生质体，加入促融合剂PEG(聚乙二醇)或通过电脉冲等促进融合，然后在高渗溶液中稀释，再涂布于能使其细胞壁再生和分裂繁殖的培养基上，待形成菌落后，通过影印接种法，将其接种到各种选择性培养基上，鉴定它们是否为融合子，最后测定其生物学性状。 能进行原生质体融合的细胞，包括原核生物中的细菌和放线菌，而且还包括真核生物的细胞。,。,第六章,课件002,兽医微生物学教学课件,37,五、转染 受体菌获得噬菌体DNA的过程，称为转染。受体菌部分性状发生改变。第四节 细菌遗传变异研究的实际意义 揭示了细菌遗传变异的规律，而且推动整个分子遗传学的发展。而且在实践方面，具有重大的实用意义。1、疾病诊断 在临床细菌学检查中，要作出正确的诊断，不但要熟悉细菌的典型特性，还要了解细菌的变异规律。如猪丹毒杆菌。,。,第六章,课件002,兽医微生物学教学课件,38,2、疾病预防和治疗 由于抗生素的广泛使用，某些可发生变异而形成耐药性。在治疗用药时，应选择敏感抗菌药物，并应防止耐药菌株的扩散。 疫苗接种是预防传染病的有效措施，弱毒菌苗株都是病原菌的减毒变异株。3、基因工程 基因工程是用人工方法将所需要的某一供体生物的DNA大分子提取出来，用工具酶切割，把它与作为载体的DNA分子连接起来，然后与载体一起导入某一易生长、繁殖的受体细胞中，让外源遗传物质在其中正常的复制和表达，获得新产物。,第六章,课件002,兽医微生物学教学课件,39,操作步骤 (1)目的基因分离；(2)目的基因与载体DNA的体外重组；(3)重组载体导入受体细菌（转化）；(4)复制与表达。 应用产品 基因工程生产的人胰岛素、脑啡肽、干扰素、新型诊断试剂、疫苗。,第六章,课件002,兽医微生物学教学课件,40,复习思考题,1.何谓遗传、变异?2.概述细菌遗传变异的物质基础。3.质粒有哪些主要特点及类型?4.什么是转座因子?转座因子有何用途?5.试述毒力岛的概念及遗传学意义。6.试述细菌变异的类型及人工诱变方法。7.在自然条件下细菌基因转移重组主要方式有哪些?8.什么叫转化?试述转化的一般过程。9.何谓转导?10.何谓接合?试解释F质粒接合、R质粒接合、COL质粒接合。11.什么叫原生质体融合?它的基本操作过程如何?12.什么是转染?细菌与真核细胞的转染有何异同?13.研究细菌遗传变异在理论上有何重要意义及应用价值?,第六章,课件002,兽医微生物学教学课件,41,感谢观看此片欢迎指导,END,