细菌总论本科.ppt

医 学 微 生 物 学罗恩杰主编（第四版）,病原生物学教研室 郭亚楠 2012-11,绪 论,感染性疾病是世界上发病率最高,引起人类死亡的主要原因之一。病原生物（pathogenic organism）发展趋势：新的病原微生物不断出现非典型性肺炎,禽流感,甲型流感，耐药的肠道杆菌 旧的病原微生物死灰复燃结核病 人畜共患病的流行疯牛病三大感染性疾病流行:艾滋病、乙型肝炎、结核病,医学微生物学,古老的学科-1674年第一次观察到微生物，我国古代伤寒、鼠疫的描述。不断发展的学科-传染病学 免疫学 分子生物学 1973年以来新发现重要病原微生物30多种。充满斗争性的学科-2004年-SARS病原微生物 实验室生物安全管理条例；2005年-禽流感；2006年-猪链球菌流行；2009年-甲型流感流行 2011年-耐药致病性大肠杆菌欧洲流行,一、微生物的定义,微生物(microorganism)：是存在于自然界 的一大群体形 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。,二、微生物的种类与分布,微生物的种类:非细胞型微生物无典型的细胞结构，只能在活细胞内生长繁殖，是最小的一类微生物。病毒原核细胞型微生物仅有原始核，无核膜、核仁。细胞器不完善。细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体真核细胞型微生物有发育成熟的细胞核，细胞器完整。真菌 一毒三菌四体,微生物的分布,微生物分布十分广泛,“无处不在”。,三、微生物与人类的关系,绝大多数微生物对人类和动物、植物是有益的，而且有些是必需的 在自然界中元素的循环 在工业方面的作用 在农业方面的作用 在医药方面的作用只有少数的微生物对人类和动、植物是有害的病原微生物。,四、微生物学的发展过程,微生物学经验时期实验微生物学时期现代微生物学时期,1676年荷兰人列文虎克用自磨镜片，创造了一架能放大266倍的原始显微镜检查了污水、齿垢、粪便等，发现了许多肉眼看不见的微小生物，正确描述了微生物的形态有球形、杆状和螺旋样，为微生物的存在提供了科学依据。,(Louis Pasteur,18221895)首先证明了有机物的发酵和腐败是由微生物引起的。巴斯德开始了微生物的生理学时期，他还创立了巴氏消毒法用于酒类和乳类的消毒 成功研制鸡霍乱、炭疽和狂犬病疫苗。,(Robert Koch,18431910)创用了固体培养基用于细菌的分离纯培养，首次发现了TB、霍乱弧菌等。,(Edward Jenner,17491823)首创用牛痘预防天花，为预防医学开辟了广阔途径。,医学微生物学(medical microbiology),主要研究与医学有关的病原微生物的生物学性状，及病原微生物与人类的相互作用（感染与免疫）、以及特异性诊断、防治措施等方面的一门自然科学。分为细菌学、真菌学、病毒学。,思考题,微生物的定义?微生物的种类?,第一篇 细菌学,第一章 细菌的形态与结构（P09),细菌(bacterium):是属原核生物界的一种单细胞微生物。一类具有细胞壁，以无性二分裂方式进行繁殖的原核细胞型微生物。第一节 细菌的大小与形态第二节 细菌的结构第三节 细菌形态与结构检查法,第一节 细菌的大小与形态,测量细菌大小单位微米(m)细菌按其外形，主要有,球菌杆菌螺形菌:弧菌 螺菌 螺杆菌,球菌(coccus),球 菌,双球菌(diplococcus),脑膜炎奈瑟菌,球 菌,链球菌(streptococcus)葡萄球菌(staphylococcus),球 菌,四联球菌 八叠球菌,杆 菌(bacillus),不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致。,杆 菌,杆菌的形态多样,杆 菌,杆菌的形态多样,分枝杆菌,双歧杆菌,螺形菌(spiral bacterium),弧菌,螺菌,第二节 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.基本结构,（一）细胞壁(cell wall)包绕在细胞膜外的坚韧而有弹性的膜状结构。细 革兰阳性菌（G+菌）菌 革兰阴性菌（G-菌）两类细菌细胞壁的共同组分为肽聚糖，但各有其特殊组分。,革兰染色,肽聚糖(peptidoglycan)G+菌肽聚糖：聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥聚糖骨架：-1，4糖苷键 N-乙酰葡糖胺 N-乙酰胞壁酸四肽侧链：L-丙氨酸、D-谷氨酸、L-赖氨酸、D-丙氨酸五肽交联桥：五个甘氨酸,三维立体结构,连接,革兰阴性菌肽聚糖:聚糖骨架、四肽侧链聚糖骨架：同G+菌四肽侧链：L-丙、D-谷 DAP、D-丙 二氨基庚二酸,连接,二维平面结构,2.革兰阳性菌细胞壁特殊组分磷壁酸 膜磷壁酸,G+性菌特有成分,壁磷壁酸,重要表面抗原调节离子交换稳定和加强细胞壁与细菌粘附致病有关,作用,3.革兰阴性菌细胞壁特殊组分外膜,外膜,1.脂多糖(lipopolysaccharid,LPS 即G-菌的内毒素),脂质A:毒性和生物学活性（lipid A)核心多糖：属特异性特异多糖：种特异性,2.脂质双层3.脂蛋白,革兰阳性菌与阴性菌细胞壁结构比较,细胞壁 革兰阳性菌 革兰阴性菌,构型、强度 三维立体结构、较坚韧 二维平面结构、较疏松厚度 20-80nm 10-15nm肽聚糖层数 可多达50层 1-2层肽聚糖含量 占细胞壁干重50%-80%占细胞壁干重5%-20%糖脂含量 糖多脂少 糖少脂多磷壁酸+-外膜-+,意义：两类细菌在染色性、致病性、抗原性及 药物敏感性（青霉素，溶菌酶）等方面有差异。,4.细胞壁的功能,维持细菌的固有形态、保护细菌抵抗低渗环境特异性抗原与细菌的分类有关某些成分与致病有关：A群链球菌膜磷壁酸 抗吞噬作用 革兰阴性菌脂多糖 多种生物学效应细胞壁与细菌营养物质的交换、离子调节有关。,5.细菌细胞壁缺陷型（细菌L型）,含义：细菌细胞壁的肽聚糖结构受到理化 或生物因素的直接破坏或合成被抑制，这 种细胞壁受损的细菌在高渗环境下仍可成 活者，称为细胞壁缺陷型（细菌L型）。,细菌L型的特点,细菌L型呈高度多形性；独特的培养特性；L型菌仍有一定的致病性；有些L型菌在去除诱发因素后，能回复 为原菌。,细菌L型的培养特性和菌落形态,细菌L型生长缓慢，营养要求高，培养时必须用高渗的含血清的培养基。细菌L型的菌落。,颗粒型菌落,油煎蛋样菌落（典型L型菌落）,油煎蛋样菌落（典型L型菌落）,丝状菌落,临床分离葡萄球菌L型 葡萄球菌L型回复后,L型菌的回复,(二)细胞膜(cell membrane),位于细胞壁内紧包细胞质，结构与真核细胞基本相同,功能,渗透运输细胞呼吸生物合成参与细菌分裂,中介体(mesosome),中介体：部分细胞膜内陷、折叠、卷曲形成的囊状物，多见于G+菌。其功能类似于真核细胞的线粒体，故亦称为拟线粒体。,（三）细胞质(cytoplasm),核糖体:细菌合成蛋白质的场所，由蛋白质和核糖体核酸（rRNA）组成。细菌核糖体沉降系数70S（50S，30S），真核细胞80S（60S，40S）。链霉素-30S亚基结合 红霉素-50S亚基结合 杀死细菌,干扰蛋白质合成,胞质颗粒 大多为贮藏的营养物质包括糖原、脂类、磷酸盐等。质粒(plasmid)：染色体外的遗传物质，携带有遗传信息。为双股闭合环状DNA分子，控制细菌某些特定的遗传特性。可在细菌间移动。异染颗粒主要成分是RNA和多偏磷酸盐的颗粒，嗜碱性强，用甲基蓝染色时着色呈深紫色，较菌体其它部位着色不同，故名异染颗粒或纡回体。异染颗粒常见于白喉棒状杆菌。,异染颗粒,（四）核质（拟核）(nuclear material/nucleoid),电镜显示，一般细菌的核质为双链DNA组成的环状松散网状结构，无核仁、核膜，是细菌主要的遗传物质，控制细菌大部分生物学性状。,二.特殊结构,（一）荚膜(capsule)1.定义：荚膜某些细菌在其细胞壁外包饶的一层粘液性物质，厚度0.2m，边界清楚，光镜下可见。,肺炎球菌荚膜,荚膜含水多，对一般碱性染料的亲合力低，不容易着色，常用特殊染色法染色。（如荚膜染色法、墨汁负染法）,2.荚膜的功能,抗吞噬作用：荚膜具有抵抗宿主吞噬细胞的作用，因而荚膜是病原菌的重要毒力因子。储存营养堆积某些代谢产物抗有害物质的损伤作用：荚膜处于细胞的最外层，有保护菌体避免和减少受有害物质的损伤作用。抗干燥作用。粘附作用：荚膜多糖可使细菌与特异的宿主组织结合，也参与细菌生物膜（biofilm）的形成，是引起感染的重要因素。,（二）鞭毛(flagellum),1.定义：鞭毛是某些细菌从细胞内向外伸出的一根或数根细长、波状弯曲的丝状体，是细菌的运动“器官”。,鞭毛菌分类,单毛菌（霍乱弧菌）丛毛菌（铜绿假单胞菌）,双毛菌（空肠弯曲菌）周毛菌（伤寒沙门菌）,3.鞭毛的功能,鞭毛是细菌的运动器官 动力试验；鞭毛蛋白具有良好的免疫原性，称为鞭毛抗原（H抗原）；有些菌的鞭毛与致病有关。,鉴定细菌细菌分类,（三）菌毛(pilus/fimbria),菌毛：许多G-和少数G+菌体表面存在着一种比鞭毛更细、更短、更直硬的丝状物。根据功能不同，菌毛可分为普通菌毛和性菌毛两类。,1.普通菌毛(common pili),数量多(每菌可达数百根)，遍布于菌体表面；普通菌毛是细菌的粘附结构，能与宿主细胞表面的特异性受体结合，与细菌 的粘附致病有关。,2.性菌毛(sex pili),数量少，每个细菌1-4根，性菌毛由致育因子（fertility factor,F factor)的质粒编码，与细菌的遗传变异（如耐药性变异、毒力变异等）有关。,菌毛的功能,与细菌的粘附致病有关。-普通菌毛 与细菌的遗传变异有关。-性菌毛,（四）芽胞(spore),1.定义：某些G+菌在一定的环境条件下，胞质脱水浓缩，在菌体内形成的多层膜包裹的圆形或卵圆形小体，称为芽胞。,2.芽胞特点,芽胞折光性强，不易着色。芽胞是细菌的休眠状态，一个细菌只形成一个芽孢，一个芽孢发芽只生成一个菌体;芽胞抵抗力强（对热、干燥、辐射、化学消毒剂等均有较强抵抗力）。,3.芽胞的功能,芽胞的抵抗力强，是灭菌的指标。杀死芽孢最可靠的方法-高压蒸汽灭菌芽胞的大小、形状、位置等随菌种而异，有助于细菌的鉴别。,肉毒梭菌,破伤风梭菌,第三节 细菌形态与结构检查法,显微镜放大法二.染色法,一.显微镜放大法,普通光学显微镜(light microscope）普通光学显微镜的分辨率为0.25um。一般细菌都大于0.25um，故可用普通光学显微镜观察。,电子显微镜(electron microscope)电子显微镜的分辨率为1nm。不仅能看清细菌的外形，内部超微结构可一览无余。,二.染色法,1.单染法2.鉴别染色法 最常用的鉴别染色法 革兰染色法（Gram stain）,（1）革兰染色步骤,初染：结晶紫媒染：碘液脱色：95%乙醇复染：稀释复红结果判定：篮色为G+菌 红色为G-菌,革兰阳性 革兰阴性,(2)革兰氏染色原理细胞壁结构学说;等电点学说。(3)革兰氏染色的意义鉴别细菌；药物选择；了解细菌的致病性。,思考题,测量细菌的单位？细菌的基本形态？比较革兰阳性菌与阴性菌细胞壁结构差异及其意义？细菌的特殊结构由哪些？功能？什么是L型细菌？有何特点？,第二章 细菌的生理学（P15),细菌代谢特点,代谢旺盛:细菌体积虽小，但 与环境接触表面积大，大多数 细菌20分钟/代。代谢类型多样化:细菌营养 类型多样化、能量代谢呼吸 类型多样化、代谢产物多样化。,一.细菌的生长代谢,（一）细菌的能量代谢 基本化学反应是生物氧化 加氧，脱氢，脱电子反应 发酵 呼吸 有氧呼吸 无氧呼吸,(二)细菌的营养类型自养菌（autotroph）：以简单的无机物为原料，合成菌体成分，又分为化能自养菌和光能自养菌；异养菌(heterotroph)：以多种有机物为原料，合成菌体成分并获得能量。异养菌包括腐生菌和寄生菌。所有的病原菌均为异养菌，大部分属寄生菌。,（三）细菌的代谢产物,1.分解代谢产物和细菌的生化反应生化反应试验 不同的细菌具有的酶不完全相同，对营养物质的分解能力亦不一致，代谢产物也不相同，根据此特点，利用生物化学方法来鉴别不同细菌称为生化反应试验。常见的有：糖发酵试验，吲哚试验，硫化氢试验,糖发酵试验,吲哚试验,硫化氢试验,2.细菌的合成代谢产物,1)热原质（pyrogen）：是许多细菌合成的一种注入人体或动物体内能引起发热反应的物质，又叫致热原。产生细菌：多为G-菌，热原质=脂多糖。特点：a.耐高温；b.污染器皿及药物输液反应。,2)毒素和侵袭性酶：,(1)毒素：外毒素(exotoxin)是多数G+菌和少数G-菌在生长繁殖过程中释放到菌体外的蛋白质；内毒素（endotoxin）是G-菌细胞壁的脂多糖，当菌体死亡崩解后游离出来。(2)侵袭性酶：某些细菌产生的具有侵袭作用的酶，能损伤机体组织，促进细菌的侵袭和扩散，是细菌重要的致病物质。如链球菌的透明质酸酶、产气荚膜梭菌的卵磷脂酶等。,3)色素,水溶性色素 如绿脓杆菌产生的绿色色素；脂溶性色素 如金葡菌产生的金黄色色素。,4)抗生素(antibiotic）：某些微生物代谢过程中产生的一类能抑制或杀死某些其它微生物或肿瘤细胞的物质，称为抗生素。5)细菌素：某些菌株产生的一类具有抗菌作用的蛋白质称为细菌素。细菌素与抗菌素比较起来其作用范围较窄。6)维生素：细菌能合成多种维生素，如大肠b就可合成VB6、VB12、Vk等。,（四）细菌生长繁殖的条件,1、营养物质 水、碳源、氮源、无机盐和生长因子。2、pH-最适pH 7.2-7.63、温度-35-374、对气体要求：CO2：5%CO2 氧气：专性需氧菌 微需氧菌 兼性厌氧菌 专性厌氧菌,厌氧菌厌氧机制,缺乏氧化还原电势（Eh）高的呼吸酶：即缺乏细胞色素和细胞色素氧化酶;缺乏分解有毒氧基团的酶：即缺乏超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（触酶）、过氧化物酶。2O2-+2H+SOD H2O2+O2（清除 O2-）2H2O2 过氧化氢酶 2H2O+O2（清除H2O2）H2O2+AH2 过氧化物酶 2H2O+A(有机物),(五)细菌生长繁殖,1.细菌个体的生长繁殖繁殖方式-二分裂法,2.细菌群体的生长繁殖细菌生长曲线,细菌数的对数,细菌典型生物学特性-对数期,二.细菌的人工培养(自学),固体培养基：菌落(colony)，菌落里的所有 细菌均具有相同的遗传物质、特征相同。-分离纯培养，增菌,菌落（S型）,菌苔（lawn）,菌落（R型）,液液体培养基：表面生长 均匀混浊生长 沉淀生长 液体培养基：表面生长 均匀混浊生长 沉淀生长,液体培养基：,液体培养基：表面生长；均匀混浊生长；沉淀生长,半固体培养基：,增菌,动力检测，保种,动力检测，保种,动力检测，保存菌种,细菌的命名,通常采用拉丁双命名法。英文名：属名在前(大写，名词);种名在后(小写，形容词)。如:Escherichia coli.(E.coli)中文名：种名在前，属名在后 如:大肠埃希氏菌等。,三.细菌的分类及命名,细菌的分类：界、门、纲、目、科、属、种种是细菌分类的基本单位，生物学性状基本相同的细菌群体构成一个菌种（species）。属性状相近、关系密切的若干菌种组成一个菌属（genus）。型同种细菌间，若存在微小的差异，则称为型（type）。株不同来源的同一菌种的细菌（strain)。标准株具有某种细菌典型特征的菌株（standard strain）,思考题,细菌生长代谢的特点？细菌的合成代谢产物？常见的细菌生化反应？,第三章 消毒灭菌与病原微生物实验室生物安全(自学、实验课内容，P73)1.掌握下述基本概念：消毒、灭菌、抑菌、防腐、无菌；2.掌握以下几种消毒方法 煮沸、间隙灭菌、干烤、所需的时间及温度；巴氏消毒法、高压蒸气灭菌3.为什么湿热灭菌效果比干热灭菌效果好?4.掌握紫外线灭菌原理、特点及用途？选择下列物品最佳 牛奶、手术器械、体温表、消毒灭菌方法 血清、手术室空气、玻璃器皿、普通培养基。6.熟悉病原生物学的分类及病原生物学实验室的分级。,第四章 噬菌体（P34),一.概述 1.定义：噬菌体(bacteriophage,phage)是感 染细菌、真菌、放线菌和螺旋体等微生物的病毒，感染细菌后常能使细菌裂解，故称为噬菌体。,2噬菌体特性,个体微小，结构简单；专性细胞内寄生；严格的宿主特异性；分布广泛；,二.形态与结构,1.形态 需用电镜观察。在电镜下phage呈三种形态：蝌蚪形、微球形和细杆形。大多数phage呈蝌蚪形。,2.蝌蚪形噬菌体结构,头部：核酸+蛋白质外壳 DNA或RNA尾部：蛋白质，能识别宿主菌表面的特异性受体，并与之结合,三.噬菌体与宿主菌的关系,根据phage与宿主菌的关系，phage可分成两种类型：毒性噬菌体和温和噬菌体。(一)毒性噬菌体1.含义：毒性噬菌体能在宿主菌细胞内复制增殖，产生大量子代噬菌体，最终裂解细菌，称为毒性噬菌体。,2.溶菌现象,在液体培养基中，噬菌现象可使浑浊菌液变得澄清。在固体培养基上，若用 适量的噬菌体和宿主菌液 混合后接种培养，培养基 中可见透亮的溶菌空斑出 现。一个空斑系由一个 噬菌体复制增殖并裂解细 菌后形成，称为噬斑。,3.phage 溶菌过程,吸附穿入生物合成成熟释放,phage 增殖过程,吸附：噬菌体与菌体表面受体发生特异性结合。,穿入,生物合成,转录形成mRNA，翻译为噬菌体所需的酶、调节蛋白和结构蛋白。以噬菌体核酸为模板，大量复制子代噬菌体的基因核酸(DNA)。,成熟与释放,蛋白质和核酸合成后，在细胞质内按一定程序装配成成熟的子代噬菌体。当子代达一定数目后，菌细胞突然裂解，释放出的子代噬菌体,又去感染新的敏感细菌。,毒性噬菌体的复制周期溶菌性周期,(二)温和噬菌体（temperate phage）,温和噬菌体phage感染宿主菌后，其基因与宿主菌染色体整合，phage DNA能随细菌而传代，这类phage称为温和噬菌体，又称为溶原性噬菌体。前噬菌体指整合在细菌染色体上的噬菌体基因组。溶原性细菌指带有前噬菌体的细菌，细菌带有前噬菌体的这种状态称为溶原状态。,温和phage具有两个周期：溶源性周期：phage从吸附DNA整合到细菌染色体上随细菌分裂而分配到子代菌中去的一段时期。溶菌性周期：前phage偶而也会自发或在理化、生物因素的诱导下脱离宿主菌染色体而进入溶菌周期，产生子代噬菌体，导致细菌裂解。,正常,偏差,感染新细胞,新细胞的遗传物质？,四.噬菌体的应用,细菌的鉴定与分型;分子生物学研究的重要工具;,第 五 章（P31）细 菌 的 遗 传 与 变异,一.细菌的变异现象,(一)细菌形态结构的变异 细菌形态改变 鼠疫杆菌 多形态性,3-6%食盐,陈旧培养物,L型变异 青霉素、溶菌酶正常形态细菌 L型变异 抗体或补体 3.荚膜的变异4.芽胞的变异 42-43 炭疽杆菌 失去形成芽胞能力 10-20天 毒性降低 5.鞭毛的变异：（HO）变异,变形杆菌（H菌落）(有鞭毛，迁徙生长),变形杆菌（O菌落）(无鞭毛，不能迁徙生长),1%石炭酸,(二)毒力变异,毒力增强：白喉棒状杆菌 产生白喉毒素毒力减弱：卡介苗(BCG),-棒状噬菌体,有毒的牛型结核分枝杆菌,毒力减弱免疫原性保留变异株（BCG）,胆汁、甘油、马铃薯 13年230代,(三)耐药性变异,耐药性变异细菌对某种抗菌药物由敏感变为耐药的变异。耐药菌株（金黄色葡萄球菌）耐多药菌（结核分支杆菌）依药菌株（痢疾杆菌）。,抗生素的诞生？,细菌的耐药机制,细菌耐药的遗传机制 固有耐药性 获得性耐药性 染色体突变 耐药基因的传递细菌耐药的生化机制 钝化酶的产生，药物作用的靶位点改变等。,(四)菌落变异,光滑型菌落（smooth,S型）表面光滑、湿润、边缘整齐 人工培养后 粗糙型菌落（rough,R型）表面粗糙、干燥、边缘不齐 SR变异,SR变异常见于肠道杆菌，多数S型菌的致病性强，但有少数R型菌的致病性强，如结核分枝杆菌。,二.细菌遗传变异的物质基础,染色体质粒噬菌体转位因子,1.细菌染色体,环状双螺旋DNA，不含组蛋白,无核膜包围。细菌基因的结构是连续的,无内含子。,2.质粒（plasmid）,（1）含义：是细菌染色体外的遗传物质，结构为闭合环状双链DNA。（2）特征：*质粒具有自我复制能力；*质粒可编码控制细菌某些 性状特征；如致育性、耐药性、致病性等。*质粒非细菌生命活动所必需，可自行丢失、消除和转移。*质粒可分为相容性与不相容性两种,(3)医学上重要的质粒,F质粒（fertility plasmid)或致育性质粒 控制细菌性菌毛的产生，与细菌变异有关；带有F质粒的为雄性菌，能编码产生性菌毛；无F质粒的为雌性菌，无性菌毛。耐药性质粒（resistance plasmid）编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药性。毒力质粒（Vi质粒，virulence plasmid）编码与该菌致病性有关的毒力因子。ST质粒：编码耐热肠毒素 K质粒：决定细菌的粘附定植,3、转位因子,概念：能够在细菌的基因组（染色体、质粒、噬菌体）中一个位置转移到另外一个位置的DNA序列，又称跳跃基因。转位因子的转座行为可以改变遗传物质的核苷酸序列。,插入突变,基因重排,插入位点附近基因表达改变,三.细菌变异的机制,遗传性变异（基因型变异）：非遗传性变异（表型变异）遗传性变异 非遗传性变异基因改变+-遗传+-可逆性-+外界环境-+变异幅度 个别细胞 群体,基因突变基因转移重组,(一)基因的突变,1.概念 基因突变指细菌遗传物质的结构发生突然而稳定的改变，导致细菌性状的遗传型变异。自发突变-自发突变率109106 诱发突变-106104,2.突变与选择,Lederberg影印试验,突变在前，选择在后。,(二)基因的转移与重组,基因转移和重组：外源性的遗传物质由供体菌进入某受体菌细胞内，并与受体菌DNA整合在一起，使受体菌获得供体菌某些特性的过程。外源性遗传物质：供体菌染色体DNA，质粒DNA及噬菌体基因等。细菌的基因转移和重组方式：转化、接合、转导、溶原性转换等方式。,1.转化(transformation),转化受体菌直接摄取 供体菌游离的DNA获得 新的遗传性状的过程。,Griffith肺炎球菌转化实验（1928年）,Avery(1944年)R型菌+S型菌DNA片段 小鼠 小鼠死亡 S型菌,进一步证实引起转化的物质是DNA,分离到,2.接合(conjugation),接合是细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗传物质（主要是质粒DNA）从供体菌转移给受体菌的过程。,接合性质粒F质粒、R质粒、Col质粒等。,(1)F质粒的接合,耐药性传递因子(resistance transfer factor,RTF,(2)R质粒的接合,R质粒,耐药性决定因子(r决定子）(resistance determinant),RTF:其功能与F质粒相似，可编码性菌毛的产生和通过接合转移；r决定子:能编码对抗菌药物的耐药性，可由几个转座子连接相邻排列，如Tn9带有氯霉素耐药基因，Tn4带有氨苄青霉素、磺胺、链霉素的耐药基因，Tn5带有卡那霉素的耐药基因，故一个R质粒可携带多重耐药基因。,3.转导(transduction),转导由噬菌体介导，将供菌的DNA片段转入受菌内，使受菌获得新的遗传性状。,普遍性转导局限性转导,（1）普遍性转导,可由毒性噬菌体和温和噬菌体介导。在噬菌体成熟装配过程中，由于装配错误，误将宿主（供菌）染色体片段或质粒装入噬菌体内，当它再感染受体菌时，将供菌的DNA带入受菌内。约105107次装配中会发生一次错误。任何供菌DNA片段都有可能被装入噬菌体内-普遍性转导。,供体菌,(2)局限性转导,由温和噬菌体介导，所转导的DNA片段是供体菌染色体上特定基因（前噬菌体两旁的基因）。,4.溶原性转换(lysogenic conversion),温和噬菌体感染宿主菌后，以前噬菌体形式与细菌基因 组整合，成为溶原性细菌，从而获得由噬菌体基因 编码的某些性状。,四.细菌遗传变异的实际意义,在疾病的诊断、治疗与预防中的作用；在测定致癌物质中的应用；在流行病中的应用；在基因工程中的应用。,思考题,掌握概念：噬菌体、毒性噬菌体、温和噬菌体，前噬菌体，溶原状态。质粒？特征？基因转移重组的方式？特点？,第六章 细菌的感染与免疫（P49),细菌的感染（bacterial infection）-细菌侵入机体，在体内生长繁殖、释放毒性物质引起不同程度的病理损伤的过程，称为细菌的感染，亦称为传染。致病菌或病原菌（pathogen）：能使宿主致病的细菌非致病菌或非病原菌（nonpathogenic bacterium,nonpathogen）,一.正常菌群与条件致病菌,(一)正常菌群,1.概念 正常菌群（normal flora）正常情况下，在人的体表和与外界相通的腔道中存在不同种类和数量的微生物，当人体免疫功能正常时，不致病且与机体处于共生状态-正常菌群。,眼结膜白色葡萄球菌、干燥杆菌,人体内正常菌群的分布,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,外耳道葡萄球菌、类白喉杆菌、绿脓杆菌、非致病性分枝杆菌,鼻咽腔 葡萄球菌、甲，丙型链球菌 肺炎球菌、奈氏菌、类杆菌等,口腔表皮葡萄球菌甲，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,皮肤葡萄球菌、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,尿道白色葡萄球菌、类白喉杆菌、非致病性分枝杆菌,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,健康青年粪便涂片,2.正常菌群的作用,生物拮抗作屏障营养作用产营养 免疫作用 有免疫抗衰老作用除废物,(二)机会致病菌,有些细菌在正常情况下不致病，但条件改变后可致病，这类菌称为条件致病菌(conditioned pathogen)或机会致病菌(opportunistic pathogen)。致病条件：1、寄居部位的改变 2、免疫功能低下 3、菌群失调(dysbacteriosis)菌群失调症或菌群交替症，二重感染。金黄色葡萄球菌、白假丝酵母菌等,(三)医院感染,医院感染(hospital infection)又称医院内感染(nosocomial infection)或医院获得性感染(hospital acquired infection）：主要是指患者在住院期间发生的感染和在医院内获得而在出院后发生的感染，或患者入院时已发生的直接与前次入院有关的感染。,根据传染来源分类：,交叉感染：由医院内病人或医务人员直接或间接传播引起的感染。内源性感染（自身感染）：由病人自己体内正常菌群引起的感染。医源性感染：在治疗、诊断或预防过程中，因所用器械等消毒不严而造成的感染。,气管插管术,医院感染微生物的特点：主要机会致病性微生物；常具有耐药性；常发生种类的变迁；适应性强。常见微生物：金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌常见医院感染部位：泌尿道感染；呼吸道感染；伤口和皮肤感染；胃肠道感染,二.细菌的致病机制,致病性（Pathogenicity）-细菌引起感染的性能（质）毒力（Virulence）-细菌的致病能力的强弱程度（量）,半数致死量(LD50)半数感染量(ID50),在规定时间内，通过指定的感染途径，能使一定体重或年龄的某种动物半数死亡或感染需要的最小细菌数或毒素量。,细菌的致病机制,致病菌的致病机制主要与三方面有关：细菌的毒力强弱侵入宿主机体的菌量侵入部位是否合适,(一)细菌的毒力,构成病原菌毒力的物质基础-侵袭力和毒素,1.侵袭力(invasiveness)-致病菌能突破宿主生理屏障，进入机体并在体内定居、繁殖和扩散的能力。,荚 膜：抗吞噬和阻碍杀菌物质的作用；,粘附素：粘附于粘膜上皮细胞上，避免被清除；,侵袭性物质：有利细菌侵入上皮细胞 有利细菌在组织中扩散,粘附素(adhesin)粘附因子(adhesive factor),细菌细胞表面与粘附有关的结构蛋白。普通菌毛-主要存在于G-菌非菌毛粘附物-主要存在于G+菌 如A群链球菌的膜磷壁酸 粘附作用具有组织特异性:粘附素和宿主细胞表面的粘附素受体结合。,粘附现象：单个散在吸附、形成微菌落和生物膜微菌落和生物膜的意义：易于抵抗机体及药物等的清除 和杀灭作用；快速传递耐药基因和毒力基因；与慢性难治性感染及医院内感染 密切相关,是医源性感染的重要病因。,侵袭性物质,*侵袭素(invasin)具有侵袭作用的蛋白质；,*侵袭性酶类物质-如：血浆凝固酶、透明质酸酶等,2.毒素,外毒素（exotoxin）多数革兰阳性菌和少数革兰阴性菌在生长繁殖过程中释放到菌体外的蛋白质内毒素（endotoxin）革兰阴性菌细胞壁的脂多糖,菌体死亡崩解时游离出来,外毒素与内毒素的主要区别,神经毒素：破伤风外毒素；,细胞毒素：白喉外毒素；,肠毒素：霍乱肠毒素；,A-B模式,A亚单位是外毒素活性部位；,B亚单位，能与宿主靶细胞表面的特殊受体结合，介导A亚单位进入靶细胞起作用。,外毒素,(二）细菌入侵的数量,与细菌的毒力成反比例,毒力越强，引起感染所需的菌量越小,毒力越弱，引起感染所需的菌量越大,(三)细菌入侵的部位,各种致病菌有其特定的侵入部位,与致病菌需要特定的生长繁殖微环境有关,与细菌的毒力成反比例,三.宿主的免疫防御机制,(一)天然免疫 天然免疫(innate immunity)是人类在长期的种系发育和进化过程中，逐渐建立起来的一系列防御功能。,特 点,无特异性,人人都有,生来就有,无免疫记忆性,组 成,屏障结构,吞噬细胞,体液因素,1.屏障结构,皮肤与粘膜,血脑屏障,胎盘屏障,机械性阻挡与排除作用,分泌杀菌物质,正常菌群的拮抗作用,2.吞噬细胞,分类,小吞噬细胞：即外周血中的中性粒细胞,大吞噬细胞：包括血中的单核细胞和各种组织中的巨噬 细胞，统称为单核巨噬细胞系统。,吞噬杀菌过程,接触 吞入 杀灭,吞噬作用的后果,完全吞噬,不完全吞噬,组织损伤,吞噬细胞吞噬杀菌过程,3.体液因素,补 体在特异性抗体形成之前，通过旁路途径激活而发挥防御作用（主要是溶菌作用)；,溶菌酶作用于细菌的肽聚糖，主要对G+菌有效；,防御素损伤细胞膜；,乙型溶素,吞噬细胞杀菌素,特点,(二)获得性免疫,获得性免疫(acquired immunity)是个体出生后，在生活过程中与致病菌及其毒性代谢产物等抗原分子接触后产生的一系列免疫防御功能。,有特异性,不能遗传、个体差异大,有免疫记忆性,组成,体液免疫胞外菌,细胞免疫胞内菌,1.胞外菌感染的免疫,中性粒细胞、单核细胞等非特异性免疫是杀灭和清除胞外菌的主要力量。特异性获得免疫体液免疫为主，即产生针对该菌的特异性抗体。,特异性抗体的作用有：,调理促吞噬作用：Fc调理+C3b调理,抗体中和细菌外毒素抗毒素（以IgG为主）,SIgA阻挡致病菌定植,激活补体发挥溶菌作用,2.胞内菌感染的免疫,CD4 Th1细胞,IL-2、IFN-r等,活化巨噬细胞,清除胞内菌,CD8 CTL,细胞毒作用,杀伤带菌靶细胞,四.感染的发生与发展,外源性感染：,内源性感染：,感染来源于自身体内或体表,感染来源,病人,带菌者,病畜和带菌动物,带菌者,带菌者体内带有病原菌但无症状，可经常或间歇的将病原菌排除体外，以将细菌传染给他人。,健康带菌者无病史、无症状、可以向体外排菌。,恢复期带菌者有病史、无症状、现处于恢复 期，可以排菌给他人。,传播方式与途径,呼吸道感染消化道感染创伤感染接触感染节肢动物叮咬感染多途径感染,感染的类型,隐性感染显性感染带菌状态,急性感染,慢性感染,局部感染,全身感染：毒血症，内毒素血症，菌血症 败血症，脓毒血症,毒血症（toxemia）：致病菌侵入宿主体后，只在机体局部生长繁殖，病菌不进入血循环，但其产生的外毒素入血。外毒素经血到达易感的组织和细胞，引起特殊的毒性症状。内毒素血症（endotoxemia）:革兰阴性菌侵入血流，并在其中大量繁殖、崩解后释放出大量内毒素；也可由病灶内大量革兰阴性菌死亡、释放的内毒素入血所致。,菌血症（bacteremia）：致病菌由局部侵入血流，但未在血流中生长繁殖，只是短暂的一过性通过血循环到达体内适宜部位后再进行繁殖而致病。败血症（septicemia）：致病菌侵入血流后，在其中大量繁殖并产生毒性产物，引起全身性中毒症状。脓毒血症（pyemia）：化脓性病菌侵入血流后，在其中大量繁殖，并通过血流扩散至宿主体的其他组织或器官，产生新的化脓性病灶。,思考题,1.正常菌群？作用？2.机会致病菌？致病条件？3.医院感染？类型？特点？4.构成病原菌毒力的物质基础？5.内外毒素比较？6.天然免疫的组成？7.全身感染的类型？,第七章 细菌感染的检查方法与防治原则（P64),细菌学诊断,标本的采集和送检六原则,避免杂菌污染,不同期不同标本,用抗生素以前,采集病变明显部位,标本必须新鲜,运送注意保存,致病菌的检验程序,标本,直接涂片检查,初步诊断,分离培养,生化试验,血清学试验,动物试验,药物敏感试验,明确诊断,其他检测技术,分子生物学技术,二.血清学诊断,标本:双份血清标本，恢复期血清中抗体效价比急性期血清中抗体效价升高4倍者方有意义,原理:用已知的细菌或其特异性抗原检测患者体液中有无相应特异性抗体和其效价的动态变化，可作为某些传染病的辅助诊断。(抗原未知抗体),种类:凝集试验：肥达试验、外斐试验、显微镜凝集试验等,沉淀试验：,补体结合试验：,中和试验：,梅毒VDRL、RPR试验等,抗“O”试验等,Q热柯克斯体抗体检测等,获得性免疫的产生方式,主动免疫,自然主动免疫：患病、隐性感染；,人工主动免疫：接种疫苗、类毒素等,被动免疫,自然被动免疫：通过胎盘、初乳,人工被动免疫：注射抗毒素、丙种球蛋白、转移因子等,人工主动免疫(artificial active immunity)将疫苗或类毒素接种于人体，使机体产生免疫力。主要用于平时预防。,死疫苗：选用免疫原性强的细菌，经人工大量培养后，用理化方法杀死而成。活疫苗：用减毒或无毒力的活病原体制成。类毒素：细菌外毒素经0.3%-0.4%甲醛液作用3-4周后，毒性消失但仍保持免疫原性。,新型疫苗*亚单位疫苗：根据细菌抗原分析，查明不同致病菌的主要保护性免疫原存在的组分，然后将之制成的疫苗。*DNA重组疫苗：通过DNA重组技术制备所需的疫苗。*核酸疫苗：或称DNA疫苗、基因疫苗，是将能编码引起保护 性免疫应答的病原体免疫原的基因片段和质粒载体直接注射入宿主体以表达目的免疫原，进而诱导出体液和细胞免疫的新型疫苗。疫苗的新发展:疫苗不仅用于预防疾病,而且可以用于治疗疾病;疫苗不仅用于传染病的预防,而且可以用于肿瘤等疾病的预防.,四.人工被动免疫,人工被动免疫(artificial passtive immunity)：注射含有特异性抗体的免疫血清或纯化免疫球蛋白，或细胞因子等免疫制剂，使机体即刻获得特异性免疫，主要用于治疗或紧急预防。,抗毒素抗菌血清胎盘球蛋白、丙种球蛋白细胞免疫制剂,人工主动免疫与人工被动免疫比较,思考题,1.疫苗的类型？2.人工主动免疫与人工被动免疫比较,