医学免疫学及病原微生物学.docx

1、医学免疫学及病原微生物学医学免疫学与病原微生物学绪论 细菌的形态与结构一、微生物1、概念：一群个体微小、结构简单、肉眼不能直接看到、必须借助光学显微镜或电子显微镜放大后才能看到的微小生物的总称。2、特点: 独立生活的单细胞 新陈代谢旺盛 适应力强，易变异 种类多、分布广、数量大3种类：真核细胞型微生物：真菌原核细胞型微生物：细菌、放线菌、支原体、衣原体、螺旋体、立克次体非细胞型微生物： 病毒4作用：普通微生物（对人类有利） 工业上：发酵 酿造 制革农业上：固氮 杀虫环保上：分解污染物基因工程：载体 工具酶病原微生物（对人类不利 ）引起疾病二、医学微生物学发展简史一、经验时期：酿酒、制醋、盐腌、

2、糖渍、烟熏、风干 保存食物、喝开水不腹泻二、实验时期：荷兰人列文.虎克（Antony van leeuwenhoek）1676年自制成首台能放大266倍原始显微镜形态学时代法国科学家巴斯德（Louis Pasteur）证明有机物发酵与腐败是由微生物引起，创造巴斯德消毒法生理学时代英国外科医生李斯德（Joseph Lister）开创无菌外科手术医学消毒灭菌德国学者郭霍（Robert Koch）创立平板分离法，提出郭霍法则（Koch postulate）特殊的病原菌应在同一种疾病中查见，在健康者则不存在；此特殊病原菌能被分离培养而得纯种；此培养物接种易感动物，能发生同样病症；自人工感染的实验动物体

3、内能重新获得该病原菌纯培养。Fleming发现青霉素 1929年 Fleming 发现青霉菌产生的青霉素（penicillin）能抑制金黄色葡萄球菌的生长，开创了临床抗生素治疗的新时代其他有贡献学者：俄国学者伊凡诺夫斯基（Iwanovski）发现烟草花叶病毒我国汤飞凡教授 首先分离培养出沙眼衣原体 1955年首先分离培养出沙眼衣原体，是世界上发现重要病原体的第一个中国人，也是迄今为止唯一的一个中国人美国青年医生立克次（Howard Taylor Ricketts）对立克次体研究的贡献与献身。三、新病原体的发现 1973年以来新发现的病原微生物：丙、丁、戊、庚、输血传播肝炎病毒。6，7，8型人疱

4、疹病毒、汉坦病毒、轮状病毒、人类免疫缺陷病毒、幽门螺杆菌、大肠埃希菌O157:H7、军团菌、朊粒、SARS病毒朊粒发现过程：1982年，从感染羊瘙痒病（scrapie）的鼠脑分离出一种称为朊粒（Prion）的传染性蛋白因子。它只含蛋白质，不含和核酸。引起羊瘙痒病、牛疯牛病与人库鲁（kuru）病、克-雅病（Creutzfeldt-Jakob disease，CJD）等慢性进行性致死性中枢神经系统疾病。三、细菌1、概念：细菌是一类具有细胞壁的单细胞原核细胞型微生物。2、大小、形态：大小：个体微小，微米（m）为测量单位，大多数细菌宽为0.22 m，长28 m。 形态：3种基本形态球形、杆形、螺形（1

5、）球菌： 双球菌 八叠球菌链球菌葡萄球菌四联球菌（2）杆菌：（3）双杆菌单杆菌（4）螺形菌细菌形态检查方法不染色检查观察细菌的动力、大小、形态、繁殖方式常用方法：压滴法、悬滴法、暗视野法染色检查正染色法 （positive stain）：菌体着色背景不现色 单染法：观察细菌大小、形态、排列 复染法：观察细菌染色性1.革兰染色法（Gram stain）2.抗酸染色法（fast-acid stain ） 特殊染色法负染色法 （nagetive stain）：菌体不现色背景现色革兰染色法（Gram stain）1884年丹麦科学家Hans christian Gram创建原理G+菌 G-菌等电点PI

6、 23 带负电荷多 PI 45带负电荷少通透性低 肽聚糖多，脂质少 酒精不易进入 高肽聚糖少，脂质多酒精易进入化学成分核糖核酸镁盐与染料结合牢固不易被酒精脱色 较少镁盐易被酒精脱色方法初染 fist-stain 结晶紫 1min 水洗媒染 mordant 碘 液 1min 水洗脱色decolorization 95%酒精 30s 水洗复染 counter-stain 复 红 30s 水洗，烘干镜检:（油镜）紫色 gram positive红色 gram negative意义鉴别细菌：分成G+菌和G菌选择药物：G+菌和G菌对抗菌药物 敏 感性不一样。与致病性有关：G+菌产生外毒素， G菌产生内毒

7、素3、结构：基本结构 细胞壁（cell wall）细胞膜（membrane）细胞浆（cytoplasm）核质（nucleoid） 特殊结构 荚膜（capsule）鞭毛（flagellum）芽孢（endospore）菌毛（fimbriae or pilus）1包被于细胞膜外的坚韧而富有弹性的复杂结构。主要成分是肽聚糖。1.肽聚糖 N-乙酰胞壁酸 聚糖链 N-乙酰葡萄糖胺 肽 聚 糖 (peptidoglycan) 四肽侧链 肽 链 五肽交联桥（G菌无） 革兰阳性菌与阴性菌肽聚糖结构的差异G+菌G-菌肽聚糖50层12层四肽侧链丙-谷-赖-丙丙-谷-DAP-丙甘氨酸5肽+-连接方式交联桥三维结构二维

8、结构溶菌酶+-青霉素+- 2.特殊成分革兰阳性菌-磷壁酸磷壁酸（teichoic acid)：膜磷壁酸（脂磷壁酸LTA）、壁磷壁酸作用：a.G+菌表面抗原，与血清型分类有关；b.有黏附作用，与细菌的致病有关；c.与Mg2+等双价离子结合，有助于G+菌离子平衡。d.与某些酶的活性有关革兰阴性菌外膜层（内外）-脂蛋白、脂质双层（外膜）、脂多糖：细菌内毒素脂多糖（内毒素）（LPS） 特异多糖：种特异性（菌体抗原，O抗原)多糖 核心多糖：属特异性脂质A:毒性部分 3.功能：维持外形；抵抗低渗；物质交换；决定抗原性；致病有关细胞壁缺陷细菌L型细菌的细胞壁在人工诱导（药物作用）或自然情况下被破坏，这种细胞

9、壁缺陷型细菌称为L-型细菌（L-form）革兰阳性菌失去细胞壁称原生质体（protoplast）革兰阴性菌失去细胞壁称原生质球（spheroplast）或圆球体生物学特性多形态、革兰染色阴性、滤过型细菌难培养（含血清的高渗低琼脂培养基）、“油煎蛋”样小菌落、液体中絮状沉淀生化反应与抗原性改变细胞壁作用抗生素无效L-型可被诱导和回复慢性反复感染，治疗难度大2位于细胞壁内侧紧包在细胞质外面的一层富有弹性、具有半渗透性的生物膜。主要成份是脂质双层、蛋白质。1.功能：选择通透性、物质交换；参与呼吸、能量代谢；生物合成；形成中介体中介体：部分细胞膜内陷折叠形成的囊状物，多见于革兰阳性细菌 功能：类似纺锤

10、体；类似线粒体3由细胞膜包裹着的透明胶状物。内含核糖体、质粒、胞质颗粒等，是新陈代谢的主要场所。1.核糖体(Ribosomes)：蛋白质合成的场所动物核糖体80S 细菌核糖体70S大60S 大50S 红霉素小40S 小30S 链霉素2.质粒(plasmid):染色体外遗传物质，环状双链DNA，具有独立复制能力，编码特定遗传信息，如耐药因子。3.胞质颗粒：营养储存物；异染颗粒4细菌的染色体，无核膜，无组蛋白，双股DNA组成的单一环状，反复回旋卷曲盘绕而成的松散网状结构。决定细菌的遗传性状，是细菌遗传变异的物质基础。5某些细菌在细胞壁外包绕的一层较厚的粘液性物质。特点：1.多数由多糖组成，少数由多

11、肽组成，具抗原性2.在动物体内、营养培养基上形成3.不易着色、要用特殊染色法 意义：1. 具有特异的抗原性，可对细菌进行鉴别分型。2. 荚膜有保护细菌、抗吞噬、抗体内杀菌物质作用。3. 可保护细菌抗干燥。 菌体上附着的细长丝状物，由肌动蛋白组成，具抗原性（H抗原）。数量位置不同（单毛菌、双毛菌、丛毛菌、周毛菌），可鉴别细菌。运动器官，与细菌的动力有关。有些菌的鞭毛与致病有关，如霍乱弧菌 菌体表面细而短的丝状物。由蛋白质组成。普通菌毛黏附功能，每个细菌有数百根黏附到上皮细胞表面，与细菌的致病有关，如淋球菌。性菌毛接合功能，每个细菌14根，能使F菌与F-菌连接沟通，与细菌的遗传变异有关。 细菌在不

12、利条件下细胞质脱水浓缩形成的卵圆形小体，是细菌的休眠体。在适宜条件下发芽繁殖体。特点：1.抵抗力强a.含水量少：耐热。b.膜厚：屏障作用，阻止化学消毒剂进入，抗干燥。c.吡啶二羧酸（dipicolinic acid，DPA）维持芽胞脱水状态，提高酶对热的抵抗力。d.休眠状态，受外界影响小2.消毒灭菌有关，以杀灭芽胞为标准（121，20min）不同菌芽孢形成部位也不同，有助于对产芽孢细菌的形态学鉴别第一章 细菌的生长繁殖与培养一、化学组成 细菌和其他生物细胞相似，具有多种化学成分，包括水、无机盐、蛋白质、糖类、脂质和核酸等。细菌还含有一些原核细胞型微生物所特有的化学组成：肽聚糖、磷壁酸、D型氨基

13、酸、二氨基庚二酸等。二、营养物质水 细菌所需的营养物质必须先溶于水，营养的吸收和代谢均需有水才能进行溶剂、参与代谢、调节温度。碳源 病原菌主要从糖类中获得碳，以合成自身物质，同时为细菌代谢提供能量。氮源 病原菌主要从氨基酸、蛋白胨中获取氮，用于合成菌体的某些部分，不提供能量。无机盐 细菌需要各种无机盐来提供细菌生长所需的各种元素构成菌体、调节渗透压、促进酶活性、参与能量的储存与转运、致病作用。生长因子 某些细菌生长必须，而自身不能合成的物质。包括维生素、某些氨基酸、嘌呤、嘧啶等。三、环境酸碱度 病原菌：大多适宜 pH7.27.6，少数嗜碱pH8.89.0(霍乱弧菌)温度 分嗜冷菌、嗜温菌、嗜热

14、菌三类，病原菌为嗜温菌，1540，通常37气体 细菌生长繁殖需要的气体主要是氧和二氧化碳。渗透压 一般培养基的盐浓度和渗透压对大多数菌是适宜的，少数菌如嗜盐菌需要在高浓度（3）的氯化钠环境中生长良好。四、对O2的需求专性需氧菌（obligate aerobe）：仅能在有氧的环境中生长的细菌。微需氧菌（microearophilic bacterium）：在低氧浓度（5%-6%）下生长良好，氧浓度10%，则对其生长有抑制作用。兼性厌氧菌（facultative anarobe）：有需氧呼吸和发酵两种功能，在有氧无氧环境下均能生长，但在有氧环境下生长较好，大多数病原菌属于兼性厌氧菌。专性厌氧菌（o

15、bligate aerobe）：只能在无氧的环境下进行发酵。有分子氧存在时不仅不能利用，受到毒害，甚至死亡。原因：缺少细胞色素和细胞色素氧化酶；缺少分解有毒氧基团的酶：触酶、超氧化物岐化酶五、繁殖方式、速度 繁殖方式：二分裂法（binary fission）速度：20min/代，结核杆菌1820h/代六、生长曲线 将一定数量的菌种接种于适宜的液体中培养，连续定时取样检测活菌数，可发现其生长规律。以培养时间为横坐标，活菌数的对数为纵坐标，可绘制一条生长曲线。迟缓期(lag phase)（14h）:代谢增加，酶活力增强，菌体增大，繁殖极少，准备阶段对数生长期（logarithmic growth

16、phase）（818h）:DNA复制期，繁殖极快，几何级数增长，此期形态染色、生理活动典型，对环境因子作用敏感，适宜于药敏试验。稳定期（stationary phase）:营养物质下降，pH下降，毒性产物增加，细菌增值数细菌死亡数，出现形态生理变异，分泌性蛋白合成期，芽胞形成，基因工程表达产物，外毒素，抗生素此阶段产量最高衰亡期（decline phase）:死菌数超过活菌数，形态显著改变，生理活动趋于停滞。特点意义数量细胞迟缓期（14h）繁殖极少，数量增加缓慢代谢增加，酶活力增强，菌体增大对新环境的适应阶段，为大量繁殖做准备对数生长期（818h）繁殖极快，数量几何级数增长形态染色、生理活动典

17、型，对环境因子作用敏感研究生物学性状的最佳时期稳定期繁殖变慢，细菌增长数等于细菌死亡数出现形态生理变异，分泌性蛋白合成期，芽胞形成收集细胞代谢产物衰亡期死菌数超过活菌数形态显著改变，生理活动趋于停滞可收集芽孢，研究细菌的变异七、新陈代谢能量代谢 需氧菌通过需氧呼吸获取ATP专性厌氧菌通过厌氧呼吸获取ATP兼性厌氧菌可通过发酵获取ATP物质代谢 分解代谢合成代谢八、分解代谢产物与细菌鉴定生化反应 多用于形态上难以鉴别的细菌，常用培养基中加入某底物及指示剂，观察细菌生长繁殖中是否产生相应的酶。糖发酵试验 乳糖 伤寒杆菌，痢疾杆菌 大肠杆菌硫化氢试验 ：乙型副伤寒杆菌，变形杆菌 ：大肠杆菌，产气杆菌

18、，痢疾杆菌I M Vi C TESTS：吲哚试验（indole test）；甲基红试验（methyl red test） ；VP试验（Voges-Proskauer test）；枸橼酸盐（citrate）利用试验 I M Vi C大肠杆菌 + + - -产气肠杆菌 - - + +九、与医学有关的合成代谢产物1. 与致病有关的代谢产物毒素（toxin）：是病原菌在代谢过程中合成的对机体有毒害作用的物质,包括外毒素与内毒素。侵袭性酶：某些病原菌产生的损伤机体组织或保护菌体不被吞噬细胞吞噬的胞外酶。是细菌重要的致病物质。透明质酸酶（hyaluronidase）、链激酶（streptokinase）、

19、胶原酶（collagenase）、血浆凝固酶（coagulase）热原质（pyrogen）：热原质是由大多数G-菌和少数G+菌合成的多糖。极微量注入人或动物体内即可引起发热反应。耐高温G-菌的热原质是LPS。去除方法：250干烤、蒸馏、吸附剂等，制备和使用注射药品过程应严格无菌操作。2. 与治疗有关的代谢产物抗生素：某些微生物在代谢过程中产生的一类能抑制或杀死某些其他微生物或肿瘤细胞的物质。多数由放线菌或真菌产生。维生素：某些细菌能合成自身所需的维生素，并能分泌到周围环境中。如：人体肠道内的大肠杆菌。3. 与鉴别细菌有关的代谢产物色素 脂溶性色素水溶性色素细菌素 某些细菌产生的，仅对近缘菌株有

20、抗菌作用的蛋白质。糖的分解产物蛋白质的分解产物十、细菌的人工培养培养基：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。培养基的分类按功能分类 基础培养基（based medium）：培养营养要求不高的细菌 营养培养基（nutrient medium）：培养营养要求高的细菌 鉴别培养基（deffereential medium）：鉴别细菌 选择培养基（selective medium）：抑制杂菌，只让目的菌生长厌氧培养基（anaerobic medium）：培养厌氧菌，如庖肉培养基理化性质分类液体培养基：增菌半固体培养基：鉴别动力、保存菌种固体培养基斜面：短期保存菌种、运送菌种平

21、板：纯化细菌，分离单个菌落第二章 微生物与环境一、微生物在自然界中的分布无处不在水中的细菌各种病原菌均能存在于水中以检测大肠菌群数为判断指标1ml水细菌总数1001000ml水大肠杆菌3空气中的细菌主要为芽胞和孢子、抵抗力强的活菌呼吸道感染的细菌和病毒通风可降低一定空间内的微生物数量土壤中的细菌：种类多、数量大多为非致病菌致病菌主要为芽胞形式存在二、微生物在人体的分布 正常菌群（normal flora）：存在于正常人体体表和与外界相通的腔道粘膜上的不同种类、数量一定、对人体无害的细菌群。（皮肤、口腔、肠道等）三、正常菌群的生理功能营养和代谢作用：糖代谢、维生素合成免疫作用：刺激机体免疫系统发

22、育成熟生物屏障与拮抗：细菌素、抗生素、过氧化氢、短链脂肪酸、营养竞争、占位性保护生长和发育：抗癌作用：转化致癌物质、促进非特异免疫抑制肿瘤细胞抗衰老作用：乳酸菌与双歧杆菌，产生SOD四、条件致病菌（conditional pathgen）又称机会致病菌（opportunistic pathogen）,正常条件下不致病的正常菌群中的细菌，在特定情况下可导致人体疾病，称为条件致病菌或机会致病菌。条件致病菌常见致病条件：定居移位；菌群失调（dysbacteriosis）；免疫功能下降五、生态失调与菌群失调症菌群失调：由于某种原因使正常菌群的种类、数量、比例发生较大幅度的改变，导致机体微生态失去平衡。

23、诱因：不适当的抗菌药物治疗；免疫功能低下；医疗措施影响；外来菌常见菌种：球菌：金黄色葡萄球菌、粪肠球菌杆菌：铜绿假单胞菌、大肠埃希菌、变形杆菌、产气肠杆菌、阴沟杆菌、流感嗜血杆菌厌氧菌：产气荚膜梭菌、艰难梭菌、类杆菌真菌：白色念珠菌、曲霉菌、毛霉菌菌群失调症（dysbacteriosis）二重感染（super infection）六、消毒霉菌消毒(disinfection)：杀死物体上病原微生物的方法。不一定能杀死含芽胞的细菌或非病原微生物。用以消毒的药品称为消毒剂(disinfectant)。一般消毒剂在常用浓度下，只对细菌的繁殖体有效，对其芽胞则要提高消毒剂的浓度和延长作用时间。灭菌(st

24、erilization)：杀灭物体上所有微生物的方法。包括杀灭芽胞在内的全部病原微生物和非病原微生物。无菌(asepsis)：不存在活菌。无菌操作（aseptictechnique）：防止细菌进入人体或其他物品的操作技术。防腐（antisepsis）：防止或抑制体外细菌生长繁殖的方法。细菌一般不死亡。使用同一种化学药品在高浓度时为消毒剂，低浓度时常为防腐剂。抑菌（bacteriostasis）：抑制体外或体内细菌的生长繁殖。常用的抑菌剂为各种抗生素，可在体内抑制细菌的繁殖，或在体外用于抑菌试验以检测细菌对抗生素的敏感性。卫生清理：将微生物污染的无生命表面还原为安全水平的处理过程。七、物理因素对

25、细菌的影响温度高温、低温多数细菌繁殖体在5560 30min死亡芽胞耐高温低温不能杀菌，冷冻干燥保存菌种冻融可杀菌干热通过脱水干燥和大分子变性进行灭菌湿热通过使蛋白质凝固变性灭菌相同时间相同温度下，湿热效果好于干热蛋白质湿热中易凝固变性湿热穿透力比干热强湿热有潜热存在一）湿热灭菌法煮沸法：1个大气压下100 5min杀死细菌繁殖体，一般2h杀灭普通芽胞，可加物质提高沸点，用于耐热、耐水物品消毒。巴氏消毒法：巴斯德发明，61.162.8 30min或者71.71530s杀死液体中病原菌与特定微生物，用于牛奶、酒类消毒。流通蒸汽消毒法：用Arnold蒸锅或蒸笼，一个大气压下100水蒸气，1030m

26、in杀死细菌繁殖体，用于食品、食具、不耐高温物品消毒。间歇灭菌法：用流通蒸汽灭菌法消毒，物品置37过夜，次日再消毒，连续三次达到灭菌目的，用于不耐高温物品灭菌。高压蒸气灭菌法：压力103.4kPa，温度121.3，维持1530min，可杀死所有细菌繁殖体与芽胞，是目前临床最常用的灭菌方法，适合耐高温物品的灭菌。 二）干热灭菌法灼烧法：直接利用火焰灭菌，适用于实验用接种环、试管口等的灭菌。焚烧：直接点燃或在焚烧炉内进行。是一种彻底的灭菌方法，但仅用于废弃物品和动物尸体。干烤：利用干烤箱灭菌，160170 2h。适用高温下不变质、不损坏、不蒸发的物品。红外线：是一种波长0.771000m的电磁波，

27、尤以110m波长热效应最强，但其热效应只能照射在物体表面产生，不能均匀加热物体。其杀菌作用与干热相似，用红外线烤箱杀菌时间和温度同干烤，多用于医疗器械的灭菌。 三）干燥与低温抑菌法某些细菌繁殖体在干燥空气中会很快死亡，如脑膜炎奈瑟菌、淋病奈瑟菌、霍乱弧菌、苍白密螺旋体等。干燥法常用于保存食物，浓盐或糖渍食品可使细菌体内水分逸出，造成生理性干燥，使细菌停止生命活动，防止食物变质。 低温可使细菌新陈代谢减慢，常用于保存菌种。冷冻真空干燥法是目前保存菌种最好的方法，一般可保存微生物数年至数十年。 四）辐射杀菌法紫外线：波长200300nm的紫外线（包括日光中的紫外线）具有杀菌作用。其中以265266

28、nm最强，此波长同DNA吸收波峰一致。紫外线主要作用于DNA，使一条DNA链上相邻的两个胸腺嘧啶形成二聚体，干扰DNA复制转录，引起细菌死亡和变异。穿透力较弱，只适用于手术室、病房、实验室中的空气消毒。对人体皮肤、眼睛有损伤作用，使用时需注意防护。电离辐射：包括高速电子、X射线、射线等，在足够剂量时对各种细菌均有致死作用。机制在于产生游离基、破坏DNA。常用于大量一次性医用塑料制品的消毒和食品消毒。微波：是一种波长1mm1m左右的电磁波，可穿透玻璃、塑料薄膜、陶瓷等物品而不能穿透金属表面。消毒用微波常用2450MHz和915MHz两种，多用于检验用品、非金属器械、无菌病室的食品用具、药杯及其它

29、用品的消毒。 五）超声杀菌法超声波通过液体时发生空化作用破坏原生质胶体状态可裂解细菌。革兰阴性菌对其较敏感，但往往有残存者。目前主要用于粉碎细胞，提取细胞组分或制备抗原等 。 六）滤过除菌法 用物理阻留的方法将液体或空气中的细菌除去，达到除菌目的。所用的器具为滤菌器，其除菌效能与滤菌器材料、孔径（0.220.45m）、静电因素等有关。主要用于一些不耐高温灭菌的血清、毒素、抗生素及空气的除菌。八、化学因素对细菌的影响化学消毒剂的作用机制主要有：使蛋白变性或凝固。如重金属盐类（高浓度）、醛类（高浓度）、醇类、酚类、酸碱等。干扰细菌酶系统和代谢。如某些氧化剂、重金属盐类（低浓度）可与细菌蛋白中的巯基结合，使酶失活。损伤细菌细胞膜。酚类（低浓度）、表面活性剂、脂溶剂等，降低菌细胞表面张力并增加其通透性，使胞外液体内渗，细胞破裂。影响消毒剂作用的因素消毒剂的性质、浓度和作用时间：消毒剂的理化性质不同对微生物的作用大小有差异。同一消毒剂浓度不同，消毒效果也不同。微生物的种类和数量：同一消毒剂对不同微生物的消毒效果不同，微生物的数量越多，所需消毒的时间越长。环境因素的影响：温度（温度升高可提高消毒效果）；酸碱度；有机物（环境中有机物的存在会影响消毒剂的效果）化学拮抗物质：中和拮抗作用减弱消毒效果。