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医学微生物学多媒体课件 THE MULTIMEDIA COURSEWARE OF MEDICAL MICROBIOLOGY,山西中医学院微免教研室 TEACHING SECTION OF MICROBIOLOGY AND IMMUNOLOGY SHANXI COLLEGE OF TCM,2019,-,1,第二章 细菌学总论 一 细菌的形态和结构 二 细菌的生理 三 消毒和灭菌 四 噬菌体 五 细菌的遗传与变异 六 细菌的致病作用,2019,-,2,第一节 细菌的形态和结构,原核细胞型微生物，体积微小，结构简单，以二分裂方式反繁殖，在一定条件下有相应恒定的形态和结构。,细菌（bacterium）,2019,-,3,一 细菌的大小和形态,以微米为单位，不同时期外形不同 . 球菌 杆菌 螺形菌,大小,形态,2019,-,4,二、细菌的形态：,2019,-,5,二 细菌的结构,细胞壁 细胞膜 细胞质 核质 荚膜 鞭毛 菌毛 芽孢,基本结构,特殊结构,2019,-,6,细胞壁,革兰氏阳性菌 （G+ ） 肽聚糖： 聚糖骨架 四肽侧链 五肽交联桥 磷壁酸 表面抗原 调节离子通过 革兰氏阴性菌 （G-） 肽聚糖 ：聚糖骨架 四肽侧链 外膜 ： 脂蛋白 脂质双层 脂多糖 脂质A 核心多糖 特异多糖,（一）化学成分,2019,-,7,革兰阳性菌的肽聚糖结构,2019,-,8,G- 菌 肽 聚 糖 结 构,( DAP-二氯基庚二酸 ）,聚糖骨架：同G+ 菌 四肽侧链：L-丙、D-谷、DAP、D-丙,2019,-,9,革兰阳性菌的细胞壁,细胞膜,细胞质,磷壁酸,肽聚糖,2019,-,10,肽聚糖,革兰阴性菌的细胞壁,脂多糖,细胞质,细胞膜,脂蛋白,外膜,外膜蛋白,周浆间隙,2019,-,11,（二）细胞壁的功能,维持细菌的固有形态 保护细菌抵抗低滲环境 特异性抗原与细菌的血清型分类有关 参与菌体内外的物质交换 某些成分与致病有关 A群链球菌膜磷壁酸 抗吞噬作用 金黄色葡萄球菌A蛋白 抗吞噬作用,2019,-,12,细 菌 L 型 ( L formed bacteria),概念 形成条件 生物学特性 与医学的关系,细菌L型的菌落类型,临床分离葡萄球菌L型,葡萄球菌L型恢复以后,2019,-,13,概念：细菌的细胞壁因受到物理、化学、或生物因素的作用而破坏或合成受到抑制而成为细胞壁缺陷的细菌，细胞壁缺陷的细菌仍能生长和分裂者称为L型细菌。 特性及其与医学的关系： 1、在体内、体外均可形成； 2、呈多形性，多为G- ； 3、在高渗、低琼脂、含人或动物血清的培养基中生长； 4、菌落呈油煎蛋样； 5、去除诱因可恢复； 6、L型细菌仍能致病，一般为慢性感染，而常规培养没有细菌。,2019,-,14,细菌的细胞膜,概念：位于细胞壁内侧，紧包在细胞质外的一层有弹性、具有半透性的生物膜。 功能： 物质转运（选择性通透作用） 呼吸作用（与能量的产生储存和利用有关） 生物合成和分泌 形成中介体（细胞膜向细胞浆内陷折叠成囊状物，具有参与细胞呼吸、生物合成及有丝分裂的功能）,2019,-,15,2019,-,16,细菌的细胞质,结构和功能 核糖体 蛋白质合成场所，由蛋白质和核酸组成的胞浆 颗粒，是抗菌药物选择作用的靶点。 质粒 可以独立复制。 不是细菌生命所必须的。 可以在细菌之间相互转移。 胞质颗粒 本质是细菌的营养物质。 如白喉杆菌的异染颗粒。,2019,-,17,细菌的核质,拟核 原核细胞无核膜、核仁，染色体集中 于胞浆中的某一区域，由裸露的双股 DNA反复折叠形成的超螺旋结构，具 有细胞核功能，控制着细菌的遗传和 变异等生物学性状。,2019,-,18,细菌的荚膜(capsule),概念 细菌生长过程中，合成并向细胞外分泌的粘液性物质，多糖和多肽成分. 形成和特性 营养要求高(动物体内血清火塘的培养基上才能生长)， 普通染色法不着色,特殊染色可染成和菌体不同的颜色。 功能及医学意义 抗原性: 鉴别分型 抗吞噬功能 (与细菌毒力有关) 抗溶酶体补体对细菌的损伤 抗干燥,2019,-,19,2019,-,20,细菌的鞭毛,概念 细菌表面细长而弯曲的蛋白质丝状物 。 功能 细菌的运动器官。 某些细菌的鞭毛与致病性有关。 鉴别细菌。,2019,-,21,细菌的菌毛,概念 细菌表面比鞭毛更细，短而直，数目较多的 蛋白质丝状物。 分类和功能 普通菌毛 布满菌体，细菌的黏附器官，细菌致病 的因素。 性菌毛 主要见于革兰氏阴性菌，数量少， 比普通长而粗，呈中空管状，由致育因子F质粒编码。参与基因物质的转移；是噬菌体吸附于菌细胞的受体。,2019,-,22,细菌的芽孢,概念 某些细菌在一定条件下形成一个圆形或卵圆形小体， 具有完整的细菌结构，能保持细菌的生命活性。 形成和特性 1、营养缺乏的条件下形成。 2、条件恢复以后，芽孢重新发芽生成细菌。 3、是细菌的休眠形式。 功能和医学意义 1、 抵抗力强（作为消毒灭菌的指标）。 2、不直接引起疾病，但发芽成繁殖体后迅速引起疾病。 3、鉴别细菌（芽孢的大小、形态、位置）。,2019,-,23,2019,-,24,第二节 细菌的生理,一、细菌的营养 二、细菌的生长繁殖 三、细菌的新陈代谢 四、细菌的人工培养 五、细菌的分类和命名,2019,-,25,一 细菌的营养,细菌的营养物质。 细菌的营养类型。 细菌吸收营养的机制。,2019,-,26,细菌的营养物质,水 生物所必需的，占细菌总量的8090，细菌的 吸收和代谢均需有水才能进行；调节菌体温度。 碳源 合成菌体成分，作为获得能量的主要来源。 氮源 无机氮和有机氮；菌体的原料；主要是氨基酸、蛋白胨。 无机盐 1、构成菌体的成分。 2、作为酶的组成部分，维持酶的活性。 3、参与能量的储存和转运。 4、调节菌体内外的渗透压。 5、与细菌的生长繁殖和致病有关。 生长因子 细菌生长需要但自身不能合成。,2019,-,27,细菌的营养类型,自养菌（自营菌）： 以简单的无机物为原料。 光能自养菌 所需能量来自无机物的氧化。 化能自养菌 通过光合作用获能。 异养菌（异营菌）： 必需以有机物为原料合成菌体分并获得能量。 腐生菌 以动植物尸体、腐败食物等为营养物质。 寄生菌 寄生于活体内，从宿主的有机物获得能量；所有的病原菌属于此类。,2019,-,28,细菌吸收营养的机制,被动扩散 不耗能，营养物质从高浓度侧向低浓度侧扩散，细菌的细胞膜是半透膜，允许水和小分子物质通过。 主动转运 消耗能量，是细菌吸收营养的主要方式，依靠细胞膜上载体的可逆性结合，不同的营养物质要不同的载体蛋白运输。,2019,-,29,二 细菌的生长繁殖,细菌的生长繁殖条件。 细菌生长繁殖的方式和速度。,2019,-,30,细菌的生长繁殖条件,营养物质： 碳源、氮源、无机盐、必要的生长因子。 酸碱度 ： 大多数是中性，个别强碱性或弱酸性。 温度 ： 寄生菌以人体温度适宜，个别嗜冷或嗜热。 气体： 氧气和二氧化碳。,2019,-,31,细菌的生长繁殖方式和速度,方式 无性二分裂方式繁殖 生长曲线 细菌的群体生长可分四个时期： 迟缓期： 适应过程，为生长繁殖作准备。 对数生长期 ：生理特性较典型，研究生物学性 状药敏实验。 稳定期 ： 形成芽孢、外毒素、抗生素。 衰退期： 细菌死亡速度大于繁殖速度。,2019,-,32,三 细菌的新陈代谢,合成代谢：同化过程。 分解代谢：异化过程，伴能量的释放。 细菌的酶：不同种类的细菌合成酶类不同， 因此生物学性状不同，这对菌种 的鉴定、疾病诊断和研究发病机 制等方面有重要意义；某些细菌 的酶类是重要的致病物质。DNA 酶、溶纤维蛋白酶。,2019,-,33,细菌的生物氧化与能量获得,根据受氢体的不同，细菌的生物氧化分两种 发酵 （受氢体为有机物） 呼吸 （受氢体为无机物） 有氧呼吸 厌氧呼吸 细菌生物对氧分子的需要不同可以分为四类 专性需氧菌 微需氧菌 兼性需氧菌 专性厌氧菌,2019,-,34,细菌的代谢产物及意义,分解代谢产物：细菌的生化反应用于鉴别细菌，尤其是培养特性相同或相似的细菌。吲哚（I）甲基红（M），VP（V），枸橼酸盐利用试验（C）合称为IMVIC试验，用于鉴别肠道杆菌。 合成代谢产物： 热原质（引起发热反应） 毒素和侵袭性的酶 色素 抗生素 细菌素 维生素,2019,-,35,四 细菌的人工培养,（一）培养基 按用途分:基础培养基 营养培养基 鉴别培养基 选择培养基 厌氧培养基 按物理性状分: 液体 固体 半固体培养基 （二）细菌在培养基中的生长现象 液体: 浑浊状 链状 膜状 固体 : 形成菌落 半固体: 呈云雾状,2019,-,36,五 细菌的分类和命名,分类 自然分类 人工分类 基本单位 种 :生物学性状基本相同的细菌群体构成一个菌种。 属:性状相似的若干菌种。 株:不同来源的同一菌种。,2019,-,37,第三节 消毒与灭菌,一、基本概念： 消毒 灭菌 防腐 无菌和无菌操作 二、消毒灭菌的方法： 物理灭菌法： 热力灭菌（干热灭菌和湿热灭菌） 辐射灭菌法（微波 、日光和紫外线） 滤过除菌 超声波灭菌 干燥与低温灭菌 化学灭菌法 ： 化学消毒剂(种类和作用机制),-,相关重要概念：,消毒(dis-infection) 灭菌(sterilization) 抑菌（bacteriostasis） 防腐（antisepsis） 无菌（asepsis） 无菌操作（antiseptic technique）,-,消毒（disinfection) 是杀灭物体上病原微生物的方法。用于消毒的化学药物称为消毒剂。常用浓度只对细菌繁殖体有效，要杀死芽胞则需提高消毒剂的浓度或延长消毒时间。 灭菌（sterilization) 是指杀死物体中所有微生物（包括病原菌、非病原菌的繁殖体和芽胞）的方法。,-,抑菌（bacteriostasis）抑制体内或体外细菌生长繁殖的方法。常用抑菌剂为各种抗生素。体外抑菌试验可检测细菌对抗生素的敏感性。 防腐（antisepsis) ：是防止或抑制体外微生物生长繁殖的方法。用于防腐的化学药物称为防腐剂。它能防止食品腐败或防止其它物质霉变。许多化学制剂在低浓度时是防腐剂，高浓度时是消毒剂。,-,无菌（asepsis）：物体上不含活的微生物。多是灭菌的结果。防止微生物进入机体或物体的操作技术称为无菌操作。 如外科手术防止细菌进入伤口，微生物学试验中防止微生物污染和感染。,-,第一节 物理消毒灭菌法,一、热力灭菌法 二、辐射杀菌法 三、滤过除菌法 四、超声波消毒法 五、干燥与低温抑菌法,-,第二节 化学消毒灭菌法,1、常用化学消毒剂的种类有哪些？ 2、根据作用机理可将化学消毒剂分几类？ 3、影响化学消毒剂作用的因素有哪些？ 常用消毒剂的种类、作用机制与用途,-,消毒剂种类 酚类： 3%5% 石炭酸、2% 来苏、 0.01%0.05%洗必泰 醇类： 70%75%乙醇 重金属盐类： 2%红汞、0.1%硫柳汞、1%硝酸银 氧化剂： 0.1%高锰酸钾、3%过氧化氢、0.2%-0.3%过氧乙酸、2%2.5%碘伏,-,化学消毒剂的杀菌机制,使菌体蛋白质凝固或变性 干扰或破坏细菌的酶合成及代谢 改变细菌细胞壁或细胞膜的通透性,-,影响化学消毒剂作用的因素,消毒剂的性质、浓度、作用时间 微生物的种类、数量 环境因素的影响 温度、pH值、有机物等,消毒剂的选择：有效、低毒、方便、价廉,-,三、中药的抗微生物作用： （一）研究现状和发展趋势 现状：体内实验和体外实验 趋势：对中药单体成分和有效成分的研 究，中药对常见病和难治病；抗微生物作用机 制；中药对化学药物的增效作用。,-,（二）中药的抗微生物作用,作用机制： 直接作用:抑制其致病物质的产生或干 扰其作用,拮抗或破坏微生物毒素. 增强肌体的抗感染功能. 与化学药物的协同作用.,-,第四节 噬菌体,一、概念 二、生物学特性 三、分类 四、应用,-,一、概念：,寄生细菌、真菌、放线菌、支原体、螺 旋体等微生物细胞内的病毒。个体微小， 无完整的细胞结构，只能在活的微生物 体内寄生，有严格的寄生性。,-,二、生物学特性,形态：电镜下呈蝌蚪形、丝形、微球形。 结构：头部由蛋白质外壳包绕核酸组成， 呈六面体。尾部由蛋白质组成的中空的 管道。 抵抗力：对化学消毒剂的抵抗力较强，能 耐受低温和冰冻；对紫外线较敏感。,-,-,噬菌体（电镜扫描图）,-,三、噬菌体的分类,分类 毒性噬菌体 能在宿主细胞内复制增殖并产 生子代噬菌体最终裂解细菌。 温和噬菌体 （溶原性噬菌体） 游离的有感染性的噬菌体颗粒。 类似质粒形式的噬菌体核酸。 前噬菌体。,-,毒性噬菌体（virulent phage）,复制周期或溶菌过程,1、吸附 2、穿入与脱壳 3、生物合成 4、装配成熟 与释放,-,温和噬菌体（temperate phage） 或溶原性噬菌体（lysogenic phage）,溶原性周期和溶菌性周期,溶原,溶菌,-,-,噬菌体吸附于大肠埃希菌（20 000）,-,四、噬菌体的应用,细菌的鉴定和分型 ：噬菌体对宿主菌的选择有高度 特异性，借此鉴定未知细菌。 细菌感染的诊断和治疗：应用效价增长试验可检测 标本中相应的细菌；某些局部感染时可用噬菌 体作为一种辅助治疗。 分子生物学研究的重要工具：在基因工程的研究上 起重要作用，构建基因文库、肽文库、抗体文 库、蛋白文库等。,-,第五节 细菌的遗传和变异,一、细菌的遗传物质基础 二、细菌变异类型及其发生机制 三、细菌遗传变异现象及其医学意义,-,一、细菌的遗传物质基础,染色体 ：核质DNA，裸露的环状双螺旋DNA长链， 呈超螺旋形式缠绕成团，无核膜包裹。 质粒 基本生物学特性 （自我复制、赋予生物学性状、 自行丢失、转移性）。 可编码生物学性状 （性菌毛、耐药性、毒力、 细菌素、代谢酶）。 转位因子 能在基因组中发生转移的核苷酸序列。,-,二、 细菌变异类型及其发生机制,(一)类型 表型变异（非遗传性） 基因型变异（遗传性） （二）发生机制 1、表型变异的发生机制：环境条件 2、基因型变异的发生机制： （1）基因突变 （2）基因转移和重组：转化 接合 转导 溶原性转换,-,不死亡,死亡,不死亡,死亡,死亡,-,基因转化模式图,外源性DNA一 段进入受体菌,-,1、 定义：,2、 F质粒的接合：,接合（conjugation）,接合时F因子的转移与复制,-,普遍性转导,细菌被普遍性噬菌体感染,-,局限性转导,-,溶源性转换 （lysogenic coversion）,1、 定义,2、 举例,产毒白喉杆菌,棒状杆菌噬菌体,无毒白喉杆菌,白喉杆菌溶原性转换示意图,-,三、细菌遗传变异现象及其医学意义,（一）在疾病的诊断、治疗和预防中的应用 1、 细菌的形态、结构、菌落变异与细菌的 鉴定。 2、 细菌的耐药性变异与感染的治疗。 3、 细菌毒力变异（增强和减弱）与疾病的 预防。 （二）在测定致癌物质方面的应用（Ames） （三）在基因工程方面的应用 生产胰岛素、干扰素、多种生长激素、 细胞因子等,-,第六节 细菌的感染与免疫,一、细菌的感染 二、抗细菌感染的免疫,-,一、细菌的感染,（一）人体常见微生物分布 （二）细菌感染的治病机制 （三）感染途径和感染类型,-,（一）人体常见微生物分布,1、正常菌群 概念 分布 生理作用（生物拮抗作用、营养作用、 免疫作用、抗衰老） 2、条件致病菌 概念 致病条件：(定位转移 免疫功能低下 菌群失调),-,（二）细菌感染的治病机制,一、侵袭力 二、毒素 （内毒素 外毒素） 三、侵入的部位和数量,-,一、侵袭力：,1、荚膜： 抗吞噬和阻扰杀菌物质的作用，使致病菌能在体内大量繁殖产生病变。 2、黏附素：具有黏附作用的细菌结构。 3、侵袭性酶：不具有毒性，但在感染过程中可协助致病菌抗吞噬或向四周扩散。,-,二、毒素,外毒素: 主要由G+和少数G-生长过程中合成并分泌到体外，也有存在于菌体待细菌裂解后释放出来。 外毒素的性质：化学本质是蛋白质；毒性极强；性质不稳定，能被蛋白酶水解；加热可破坏；经甲醛处理可脱毒，但仍保留抗原性，注入肌体可刺激肌体产生有中和作用的抗毒素。,-,外毒素、抗毒素和类毒素的关系,外毒素 对抗 脱毒 抗毒素 注入肌体 类毒素,-,毒素,内毒素：主要由G-死亡破裂或人工方法裂解菌体后释放出来。 内毒素性质：脂多糖成分，耐热。 内毒素引起的毒性作用： 发热反应 （使巨噬细胞产生内原性致热源） 白细胞反应（白细胞升高并左移，但伤寒除外） 内毒素血症和内毒素休克（感染性休克） 弥漫性血管内凝血（DIC）（激活凝血因子）,-,三、细菌侵入的数量和部位,细菌侵入的数量： 细菌的数量不仅和毒力有关也和肌体的免疫力有 关，细菌的毒力越强引起感染所需的菌量越少，反 之越大。（如鼠疫杆数个可引起疾病） 细菌侵入的部位： 细菌必须经特定的侵入门户进入特定部位才能治 病，这与细菌生长所需的微环境有