微生物的基本知识.ppt

第二讲 微生物的基本知识(1),第一节 微生物分类及与人类的关系一、微生物的概念与种类 A.按生物学特点分：八大类微生物 B.按细胞结构分：三大类 1、非细胞型（acellular）：病毒 2、原核细胞型（prokaryote）：古生菌和 真细菌 细菌、放线菌、螺旋体、支原体、衣原体、立克次体 3、真核细胞型（eukaryote）：真菌,二、病原微生物的概念、特点与种类1.病原微生物(pathogenic microbe):指能引起人类、动物、植物发生病害的微生物2.特点 种类不多 致病能力差别很大,人类的病原微生物【细菌】结核杆菌、痢疾杆菌、大肠杆菌、葡萄球菌、伤寒杆菌、破伤风杆菌、链球菌【病毒】肝炎病毒、HIV、流感病毒、麻疹病毒、出血热病毒、脊灰病毒、狂犬病毒【真菌】皮肤癣菌、白假丝酵母菌、新生隐球菌、曲霉菌,3.病原微生物的分类（1）分类依据：人间传染的病原微生物名录中华人民共和国卫生部 2006年1月11日（2）分类：分4类（见下一张）,生物安全的菌（毒）种分类：类：感染后症状严重，危及生命，缺乏有效预防 措施，易造成实验室污染，包括国内未出现 过的。鼠疫杆菌、霍乱弧菌、炭疽杆菌和HIV类：感染后症状较严重，可危及生命，不易治疗，可造成实验室污染。麻风分枝杆菌、结核分枝 杆菌、肝炎病毒、出血热病毒，狂犬病毒等。1，类为高致病性！类：感染后症状较轻，有防治措施，一般不引起实 验室污染。脑膜炎球菌、白喉杆菌、流感病 毒、麻疹病毒、风疹病毒等类：弱毒和减毒的菌（毒）种，常用于制备疫苗。,附：病原微生物实验室分级的介绍1.生物安全(biosafety)：是指可避免生物危险因子 使实验人员暴露及造成危害、向实验室外扩散及造成危害、和被恶意使用。2.生物安全防护水平(biosafety level,BSL)：是根据生物危险因子的危害程度，所要求的保障条件或设施，分 14级（BSL1-4）。3.分类依据：病原微生物实验室生物安全管理条例 中华人民共和国国务院 2004年11月5日,一级、二级实验室（BSL-1，BSL-2）：不得从事高致病性病原微生物实验活动三级、四级实验室（BSL-3，BSL-4）：可从事高致病性病原微生物实验活动，但应经管理机构批准。,三、微生物与人类的关系（一）有利方面 1、参与物质循环 2、生产上（1）工业上：食品、皮革、纺织、化工等。（2）农业上：制造菌肥、植物生长素、灭虫等。,（3）医药工业上：1）抗生素的生产；2）生物制品的制备；3）微生态制剂；4）基因工程。（二）不利方面 1、病原微生物 2、机会致病性微生物（opportunistic pathogen）:,（1）机会性致病的三大条件,a.寄居部位的改变b.机体免疫力的下降c.菌群失调,（2）机会致病性微生物,a.细菌中以革兰阴性杆菌居多，尤以大肠埃希菌、克雷伯菌属、假单胞菌属最常见。b.真菌中以白假丝酵母菌最常见，也可见曲霉菌和毛霉菌感染。c.病毒中以疱疹病毒多见,（3）机会性致病菌的主要特点 a.毒力弱或无明显毒力 b.常为耐药菌或多重耐药菌 c.新的机会性致病菌不断出现（4）机会性感染的易感因素 易感机体是诱发机会性感染的决定因素,第二节 医学微生物学发展过程 1.经验时期 特点：人类对微生物视而不见，触而不觉，嗅而不闻，食而不查，得其益、不 感其恩，受其害、不知其误。2.实验时期 特点：人们将微生物与生产、生活密切联系 起来，发现了许多病的病原体，找到了 医治和预防方法，并能利用它。,3.现代时期 具有以下特点：a.新病原微生物的发现（新现和再现 p.5）b.基因组学 c.诊断技术 d.疫苗研究 e.生物安全我国科学家对微生物学发展的成就：目前病原微生物对人类的威胁：（见后）展望：微生物将永远伴随人类而存在，人类与 病原微生物的斗争永远不会结束！,近年公共卫生突发事件的大事记：2003年春，SARS病毒爆发流行；2004年春，禽流感爆发（H5N1）；2005年春，流脑局部流行；2005年6-7月，人-猪链球菌感染；2005年冬，全球性禽流感爆发 2006年夏，登革病毒2009年，流感病毒2010年，手足口病,The biologic warfare program in Iraq began in the 1970s and was expanded in 1985.Two pathogenic bacteria were studied.For Bacillus anthracis,approximately 8000 L of solution with a spore and cell count of 109/mL were produced;6000 L were used to fill weapons.The second pathogen was Clostridium perfringens;340 L of solution were produced.Toxins were studied also.For aflatoxin(hepatotoxin,nephrotoxin,carcinogen),2200 L were produced.For botulinum toxin,20,000 L were produced,and 11,500 L were put in Scud missile warheads.Ricin is a potent toxin that has been used for assassination;10 L of a concentrated solution were produced.Tricothecene mycotoxins were studied,and 20 mL were produced.,第三节 微生物的形态与结构,二、细菌的大小和形态（一）细菌的大小：以m 作为测量单位。球菌（coccus）杆菌（bacillus）螺形菌（spirala bacterium）（三）细菌的排列：1、球菌：双、链、四联、八叠、葡萄样。2、杆菌和螺菌：多分散排列，偶呈链状。,（二）细菌的形态：,一、细菌的概念,coccus,bacillus,Spiral bacterium,三、细菌的结构,基本结构：细胞壁、细胞膜、细胞质、核质,特殊结构：荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞,（一）细胞壁（cell wall）：是细菌细胞的外层结构，坚韧而有弹性的膜状结构，占细菌干重的10%25%。可通过膜分离法、特殊染色和EM进行观察,A、基本结构,1.细胞壁的主要成分肽聚糖(1)、肽聚糖（peptidoglycan）：原核生物细胞特有 G+菌：丰富的肽聚糖，大量的磷壁酸，表面蛋白。聚糖骨架(backbone)肽聚糖 四肽侧链(side chains)五肽桥(cross-bridge)形成牢固的三维立体框架结构，层数多。,G,M,G-菌：含有少量的肽聚糖、很厚的外膜。聚糖骨架：与G+菌同 肽聚糖：四肽侧链（3rd 氨基酸为DAP）缺乏五肽桥，只能形成疏松的二维平面结构，层数少,（2）G+菌的特殊组分 1）磷壁酸(teichoic acid)：是核糖醇及甘油醇残基连接而成的多聚物。分为：a.壁磷壁酸 b.膜磷壁酸（LTA）：为甘油醇型 作用：具有粘附功能 是G+菌的主要抗原 2）表面蛋白（surface protein）：如链球菌的M蛋白 葡萄球菌的SPA,（3）G-菌的特殊组分外膜（out membrane）占细胞壁干重的80%脂蛋白：蛋白质部分与DAP连 脂质部分与脂质双层连 脂质双层：类似细胞膜，允许小分子通过，可阻止多种大分子 脂多糖(LPS)：脂质A-是糖磷脂，为内毒素的毒性所在，无特异性（lipid A）核心多糖-己糖、庚糖、KDO等组成，属 特异性 特异多糖-重复寡糖，具种型特异性,脂多糖,外 膜,2.革兰阴性、阳性细菌的细胞壁比较 见下表 研究细菌细胞壁的意义：鉴别细菌 致病机制 指导用药及药物作用靶点或机制,细 胞 壁,G+菌与G-菌细胞壁的比较,G+菌与G-菌的差别及与细胞壁的关系,3.细胞壁功能（1）维持细菌固有的形态；（2）保护细菌抗低渗，起到屏障作用；（3）参与物质交换；（4）与细菌的抗原性、致病性有关。,4.细菌L型（L formed bacteria）：即肽聚糖结构被破坏或合成受抑制后所形成 的细胞壁缺陷型细菌。分类：G+原生质体(protoplast)G-原生质球（spheroplast,圆球体）例：PNC妨碍肽链与肽桥的交联 溶菌酶裂解-1、4糖苷键 以及胆汁、抗体和补体等因素,特点：呈高度的多形性；多染为革兰阴性；在高渗、低琼脂、含人或马血清的平 板上经2-7 天形成油煎(荷包)蛋样的细小菌落；仍有一定的致病力。分颗粒状、丝状（如结核杆菌）,临床分离葡萄球菌L型,葡萄球菌L型回复后,细菌L型菌落类型,电镜照片,（二）细胞膜（cell membrane）：1、结构：液态脂质双层内镶嵌多种蛋白质，但不含胆固醇。2、功能：物质交换，呼吸作用，生物合成，分泌作用。3、中介体（mesosome):细胞膜内折形成的囊管状物，多见于G+菌。分类：横膈中介体、侧中介体。功能：与细菌的分裂、能量代谢、以及生物 合成有关。所以又被称为“拟线粒体，chondroid”,（三）细胞质（cytoplasm）1、核蛋白体(ribosome)：与真核细胞的不同，可作为药物靶点。链霉素及红霉素均通过与亚基的结合而干扰 细菌蛋白质的合成来杀菌。2、质粒（plasmid）：概念：染色体外的遗传物质，存在于细胞质中。为环状闭和的双链DNA，控制部分特定的遗传 信息。能在胞浆中自我复制，维持许多世代。医学上重要的质粒有F质粒、R质粒、Col质粒。,核糖体（ribosome),质粒,异染颗粒,特点：独立自行复制；编码重要的生物学信息；非细菌生命活动所必须；可在细菌之间相互转移；一种质粒可同时决定几种功能；有的具有相容性。3、胞浆颗粒：多为营养储存物，其中的异染颗粒(metachromatic granules)有鉴别意义。（四）核质（nuclear material）裸露的双股DNA链卷曲盘绕而成的松散网状物，是细菌遗传变异的物质基础。无内含子 微生物基因组学（microbial genomics）,细菌DNA：长度：一般为1-3mm例：大肠杆菌的DNA长约1mm，在细胞内只有2-3m。功能：负载遗传信息。,Electron micrograph of an isolated nucleoid released from E.coli.,（一）荚膜（capsule）:1、概念：2、化学组成：多糖或多肽。3、形成条件：营养丰富 4、功能：抗吞噬、抗有害物质的损伤作用、粘附作用。5、观察法：荚膜染色或墨汁负性染色。,B、细菌的特殊结构,（二）鞭毛（flagellum）1、概念:所有的弧菌和螺菌、约半数杆菌、个别球菌，在菌体上附着的细长、弯曲 的丝状物。分单、双、丛、周毛菌。2、化学组成：由鞭毛蛋白构成。3、超微结构：基础小体、钩状体、丝状体 4、功能：（1）细菌的运动器官；（2）具有特定的H抗原；（3）有些与致病性有关。,5、检查方法：,（三）菌毛（pilus）1、概念：多数G-菌及少数G+菌菌体表面存在 着一种比鞭毛更细、更短、更直的丝状物。2、组成：由菌毛蛋白构成。3、分类及作用：普通菌毛：具有粘附能力，与致病性有关。性菌毛：遗传物质转移的媒体；噬菌体的受体。4、观察法：EM下可见。,（四）芽胞（spore）：1、概念：营养缺乏时，某些细菌脱水浓缩在细胞内形成的圆性或椭圆形的小体，多见于G+菌。2、特点：保存了细菌的全部生命活性，是细菌的休眠状态；条件适宜时，芽胞可萌发成繁殖体而致病；抵抗力强。3、结构：多层厚膜。4、意义：鉴别细菌；判断灭菌效果。5、观察法：芽胞染色后LM下可见。,芽胞的形成过程,一个细菌只形成一个芽胞，一个芽胞发芽也只生成一个菌体，细菌数量并未增加，因而芽胞不是细菌的繁殖方式。与芽胞相比，未形成芽胞而具有繁殖能力的菌体可称为繁殖体(vegetative form)。,