医学微生物学讲义.docx

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医学微生物学讲义

第一单元　微生物的基本概念

　　一、微生物的定义

　　微生物（microorganism）是存在于自然界的一大群形体微小、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。

　　医学微生物学（medicalmicrobiology）是微生物学的一个分支，是一门基础医学课程。

主要研究与医学有关的病原微生物的生物学特性、致病性和免疫机制，以及特异性诊断、防治措施，以便控制和消灭感染性疾病和与之有关的免疫损伤等疾病，达到保障和提高人类健康水平的目的。

　　二、微生物的分类

　　1.非细胞型微生物：

病毒、朊病毒

　　2.原核细胞型微生物：

细菌、支原体、立克次体、衣原体、螺旋体和放线菌。

　　3.真核细胞型微生物：

真菌

　　三、三大类微生物及其特点比较

非细胞型微生物

　　原核细胞型微生物

真核细胞型微生物

遗传物质

DNA或RNA

DNA和RNA

DNA和RNA

细胞核结构

无

缺少核膜及核仁

完整的细胞核

增殖方式

复制

二分裂

出芽或形成孢子

细胞器组成

无

不完整，缺少线粒体、内质网及高尔基体

完整的细胞器

大小测量单位

　　纳米（nm）

　　微米（μm）

　　微米（μm）

培养方式

活组织或细胞培养

动物接种

鸡胚接种

人工配制的无生命培养基

人工配制的无生命培养基

第二单元　细菌的形态与结构

第一节　细菌的形态

　　一、细菌大小的测量单位

　　微米（μm）1μm=1/1000mm。

　　二、细菌的形态

　　球菌（coccus）：

直径0.8~1.2μm。

呈双球状、链状、葡萄状等多种样式排列形式。

　　杆菌（bacillus）：

长度：

0.6-10μm不等，直径：

0.3~1.0μm。

　　螺型菌（spiralbacterium）：

菌体有数量不等的弯曲。

（1）弧菌（vibrio）：

只有一个弯曲。

如霍乱弧菌

（2）螺菌（spirillum）：

菌体有数个弯曲。

如鼠咬热螺菌

　　（3）螺杆菌：

呈螺旋状弯曲。

如幽门螺杆菌

　　（4）弯曲菌：

呈U型、S型等。

如空肠/结肠弯曲菌

第二节　细菌的基本结构

　　一、细菌基本结构的构成

（一）细胞壁（cellwall）：

包绕在细胞膜外一层坚韧膜状结构。

厚10~80（nm）

　　化学组成：

肽聚糖（peptidoglycan）（粘肽）

　　聚糖支架：

N-乙酰胞壁酸、N-乙酰葡萄糖胺借助β-1，4糖苷键相互连接组成。

　　四肽侧链：

与聚糖支架上的胞壁酸分子连接。

　　五肽交联桥：

连接两个相邻的四肽侧链。

　　肽聚糖由聚糖支架与四肽侧链及五肽交联桥共同构成。

　　功能：

保持菌体固有形态，保护细菌不受外界的低渗环境的破坏（维持菌体内外的渗透压）。

　　革兰阳性菌细胞壁结构

　　革兰阴性菌细胞壁结构

　　革兰阳性细菌细胞壁特点：

　　1.肽聚糖含量丰富，层厚，15-50层，20~80nm

　　2.细胞壁中含有大量磷壁酸（teichoicacid）

　　3.四肽侧链与五肽交联桥相连，形成三维立体结构

　　革兰阴性细菌细胞壁特点：

　　1.肽聚糖含量少，层薄，1-3层,10~15nm

　　2.细胞壁中不含磷壁酸（teichoicacid）

　　3.缺少五肽交联桥，四肽侧链直接相链,形成二维网状结构

　　4.肽聚糖层外包绕外膜层：

脂质双层、脂蛋白、脂多糖。

　　5.脂多糖是革兰阴性细菌内毒素主要成分。

　　革兰阳性菌细胞壁结构

　　革兰阴性菌细胞壁结构

　　革兰阳性菌与革兰阴性菌细胞壁区别

　　G+菌细胞壁

　　G-菌细胞壁

　　肽聚糖含量

　　丰富、层厚

　　少、薄

　　磷壁酸

　　有

　　无

　　五肽交联桥

　　有

　　无

　　外膜

　　无

　　有

　　细菌细胞壁结构及医学意义

　　G+菌与G-菌细胞壁结构差异导致它们的染色性、抗原性、致病性和免疫性以及对不同抗生素的敏感性各不相同，从而在诊断方法及防治原则方面也不相同。

　　溶菌酶：

切断聚糖支架的β-1，4糖苷键，抑制细菌细胞壁的合成。

　　青霉素：

切断四肽侧链与五肽交联桥之间的连接，抑制细菌细胞壁的合成。

（二）细胞膜（cellmembrane）：

革兰阴性菌称为内膜。

为包绕细胞质的结构，不含胆固醇。

　　功能：

具有细胞内外物质转运、生物合成、分泌及呼吸功能。

　　（三）细胞质（cytoplasm）：

位于菌体内部的原生质，含核蛋白体、质粒等多种重要结构。

核糖体，沉降系数70S（50S，30S）

　　红霉素：

与细菌核糖体大亚基结合，抑制细菌蛋白质合成

　　链霉素：

与细菌核糖体小亚基结合，抑制细菌蛋白质合成

　　（四）核质（nuclearmaterial）：

裸露的双链DNA盘绕成松散的网状结构与RNA构成，无组蛋白。

　　（五）胞质颗粒（cytoplasmgranule）：

为细菌储存的营养物质。

　　较常见的胞质颗粒是：

异染颗粒（metachromaticgranule）

　　异染颗粒为白喉棒状杆菌、鼠疫杆菌及结核分枝杆菌体内所特有的胞质颗粒，它由RNA和偏磷酸盐构成，美兰染色呈紫色。

具有鉴别此类细菌的意义。

　　（六）质粒（plasmid）：

是细菌染色体外的遗传物质。

由闭合的环状双链DNA组成，控制细菌某些特定的遗传性状，非细菌生命活动所必须。

（1）F质粒（fertility）：

编码细菌性菌毛

（2）R质粒（resistance）：

控制细菌耐药性

第三节　细菌的特殊结构

　　1.荚膜（capsule）：

胞壁外一层不易着色的粘液性物质。

　　功能：

具有抗原性及抵抗吞噬细胞的吞噬作用，为细菌的鉴别指征之一。

　　2.鞭毛（flagella）：

弧菌、螺菌、占半数的杆菌及少数球菌由其细胞膜伸出菌体外细长呈波状弯曲的蛋白性丝状物。

　　功能：

使细菌可在适宜的环境中自由运动，并且具有抗原性并与致病性有关。

　　3.芽胞（spore）：

某些细菌在一定环境中，在体内形成厚而坚韧芽胞壁及外壳的圆形或卵圆形小体。

　　功能：

增强细菌抵抗外界不良环境的能力。

是灭菌效果的指征。

　　4.菌毛（pili）：

许多革兰阴性菌及少数革兰阳性菌菌体表面附着的一种细短而直硬的蛋白性丝状物。

　　普通菌毛（commonpili）：

粘附作用

　　性菌毛（sexpili）：

1~4根，遗传物质的传递，由F质粒表达。

第四节　细菌形态与结构的检查法

　　1.普通光学显微镜（lightmicroscope）

　　2.电子显微镜（electronmicroscope）

　　3.染色法（staining）：

最常用的方法是革兰染色法

　　步骤：

　　初染：

结晶紫染液

　　媒染：

卢戈氏碘液

　　脱色：

95%的乙醇

　　复染：

稀释复红液

　　革兰阴性菌

　　革兰阳性菌

　　革兰染色法的意义

　　鉴别细菌、选择抗菌药物、研究细菌致病性

第三单元　细菌的生理

第一节　细菌生长繁殖的条件

　　一、细菌生长繁殖的基本条件与方式

　　1.营养物质：

水、碳源、氮源、无机盐及生长因子。

　　2.温度：

病源菌均为嗜温菌，最适生长温度为37℃。

　　3.浓度：

大多数细菌的最适pH为pH7.2～7.6。

结核杆菌pH6.6～6.8，霍乱弧菌pH8.8～9.0。

　　4.气体环境：

根据细菌对氧的需求与否，可分为四类：

专性需氧菌、专性厌氧菌、微需氧菌和兼性厌氧菌。

　　专性需氧菌的代谢方式为有氧氧化；

　　专性厌氧菌无氧酵解，不能在有氧环境中生长；

　　微需氧菌和兼性厌氧菌介于二者之间。

　　二、细菌的生长繁殖

　　1.繁殖方式：

二分裂方式（binaryfission）进行无性繁殖

　　2.繁殖速度

　　代时（generationtime）：

细菌分裂倍增的必须的时间。

多数细菌为20～30min，结核杆菌的代时较长为18～20h。

　　细菌的增殖周期

　　1.迟缓期（lagphase）：

是细菌对新环境的短期适应阶段。

　　2.对数（生长）期（logarithmicphase）：

细菌生物学性状典型，对外界环境因素的作用最敏感。

在培养后8~18小时。

对抗生素作用最敏感。

　　3.稳定期（stationaryphase）：

生物学性状发生改变，产生内外毒素，形成芽胞。

　　4.衰亡期（declinephase）：

死亡菌数明显超出活菌数。

　　细菌的生长曲线（growthcurve）

第二节　细菌的分解和合成代谢

　　一、细菌生化反应的原理

　　利用生物化学的方法检测其分解产物，以鉴别细菌种类的试验方法，称为细菌的生化反应。

　　二、细菌产生的与医学有关的合成代谢产物

　　1.热原质（pyrogen）：

细菌在代谢过程中产生的一种物质，注入人或动物体内可引起发热反应。

　　2.色素（pigment）：

产生色素颜色不同有助于鉴别细菌。

　　3.维生素（vitamin）：

可分泌至周围环境被人体吸收利用。

　　4.细菌素（bacteriocin）：

某些细菌产生的一类具有抗菌作用的蛋白质。

　　5.抗生素（antibiotic）：

是由某些微生物在代谢过程中产生的一类能够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。

主要由真菌和放线菌产生。

　　6.毒素和侵袭性酶（toxinandinvasiveenzyme）

　　细菌内外毒素的区别

外毒素（exotoxin）

内毒素（endotoxin）

　　产生细菌

G+及少数G-菌

只有革兰阴性菌产生

　　释放方式

生活状态下释放

死亡裂解释放

　　化学组成

蛋白质

脂多糖

　　抗原性质

强，可转变成类毒素

弱，不能形成类毒素

　　耐热性质

不耐热

极强

　　致病性质

选择性作用，毒性强

引起全身反应

　　与细菌致病性关系密切的几种侵袭性酶

　　酶

　　功能

　　凝固酶coagulase

使纤维蛋白原转变成纤维蛋白，导致血浆凝固

　　透明质酸酶Hyaluronidase

降解细胞间质中的透明质酸，促进病原菌扩散。

　　链道酶streptodornase

降解粘稠的DNA，促进病原菌在组织中的扩散，故又称为DNA酶。

　　链激酶streptokinase

可激活溶纤维蛋白酶原，降解凝固的纤维蛋白，促进病原菌的扩散。

　　细菌的分解代谢试验

　　1.糖发酵试验：

乳糖发酵试验常用于鉴别肠道致病菌与非致病菌。

　　2.VP（Voges-Proskauer）试验（Vi）：

　　细菌分解糖

　　丙酮酸

　　乙酰甲基甲醇

　　　二乙酰

　　　　+

　　胍基化合物

红色化合物

　　3.甲基红（methylred）试验（M）

　　细菌分解糖

　　　丙酮酸　　

　　培养液pH≤4.5

　　甲基红指示剂呈红色

　　4.吲哚（indol）试验（I）：

　　细菌分解色氨酸

　　　吲　哚

　　　　+

　　对二甲基氨基苯甲醛

　　玫瑰色吲哚

　　5.枸橼酸盐利用试验（citrateutilization）（C）　　

　　细菌利用铵盐作为唯一氮源，枸橼酸盐作为唯一碳源时，分解铵盐生成氨，分解枸橼酸盐生成碳酸盐使培养基呈碱性，加入溴麝香草酚蓝指示剂后，培养基有淡绿色变为深兰色。

　　大肠杆菌IMViC试验结果为：

++——，产气杆菌为——++

第三节　细菌的人工培养

　　培养基（culturemedium）：

是由适合细菌生长繁殖需求的各种营养物质经人工配制而成的基质。

　　1.基础培养基（basicmedium）

　　2.营养培养基（nutrientmedium）

　　3.选择培养基（selectivemedium）

　　4.鉴别培养基（differentialmedium）

　　5.厌氧培养基（anaerobicmedium）

　　6.合成培养基

　　细菌在培养基中的生长现象

　　1.液体培养基：

可成均匀混浊生长、管底沉淀样生长、表面形成菌膜。

　　液体培养基中生长的细菌

　　2.固体培养基：

形成菌落（colony）

　　菌落：

由单个细菌在固体培养基中生长繁殖，形成的肉眼可见的细菌集团。

　　菌落分光滑型（smooth,S）菌落、粗糙型（rough,R）菌落及粘液型（mucoid,M）菌落。

　　细菌在固体培养基上形成菌落

　　3.半固体培养基：

　　有鞭毛的细菌使穿刺线变模糊，

　　无鞭毛的细菌沿穿刺线呈明显的线状生长。

　　细菌在半固体培养基中生长现象。

第四单元　消毒与灭菌

第一节　基本概念

　　消毒（disinfection）

　　杀灭物体上病原微生物的方法，但不一定包括芽胞在内。

　　灭菌（sterilization）

　　杀灭物体上包括芽胞在内的所有病原性及非病原性微生物的方法。

　　防腐（antisepsis）

　　防止或抑制体外细菌生长的方法。

并不一定死亡。

　　无菌（asepsis）

　　不存在活菌的意思。

防止细菌进入人体或其他物品的操作技术，称无菌操作。

　　消毒灭菌的方法一般可分为物理消毒灭菌法和化学消毒灭菌法两大类。

用于消毒的化学制剂，称为化学消毒剂。

许多化学消毒剂在低浓度时可作为防腐剂。

第二节　物理消毒灭菌法

　　物理消毒灭菌法要求同学掌握热力灭菌和紫外线灭菌两种方法

　　一、热力灭菌

　　热力灭菌法包括干热灭菌和湿热灭菌法。

　　干热灭菌法的机理

　　使菌体蛋白质变性及电解质浓缩。

　　湿热灭菌法的机理

　　使菌体蛋白质变性，核酸降解及损伤细菌的细胞膜。

湿热灭菌的优越性表现在穿透力强；菌体吸收水分蛋白质更易变性凝固及蒸汽有潜在的热能。

（一）干热灭菌法

　　常用的干热灭菌方法包括：

　　1.焚烧：

一种彻底的灭菌法

　　2.干烤：

160～170℃经2h杀灭细菌繁殖体及芽胞

　　3.烧灼：

直接用火焰灭菌。

适用于微生物实验室内使用的接种环、试管口等的灭菌。

　　　　　　　烧　灼

（二）湿热灭菌法

　　巴氏消毒法（pasteurization）：

加热62℃30min，或71.1℃15～30s。

此法不使蛋白质变性，但可杀灭常见的致病菌，此法常用于牛奶和酒类消毒。

　　煮沸法：

1个大气压下，水煮沸100℃，5min可杀灭细菌繁殖体，如加入2%碳酸钠，可提高沸点至105℃并可防止金属器械生锈。

　　高压蒸汽灭菌（autoclaving）：

121.3℃，1.05kg/cm2蒸汽压下，维持15～20min，可杀灭细菌芽胞。

　　高压蒸汽灭菌法效果可靠又方便易行，故是首选的灭菌方法。

　　二、紫外线消毒法

　　紫外线（ultraviolate）杀菌有效波长范围：

260～270nm，最佳波长为260～270nm

　　杀菌机理：

使同一条DNA链上相邻的两个嘧啶碱基共价结合而形成嘧啶二聚体，干扰细菌DNA的复制与转录，导致细菌死亡或突变。

　　适用范围：

由于其穿透力差，故仅用于物体的表面及空气消毒。

第三节　化学消毒灭菌法

　　化学消毒剂的分类

　　重金属盐类：

硝酸银、红汞、硫柳汞等制剂。

　　氧化剂：

过氧化氢、过氧乙酸、高锰酸钾等。

　　醛类：

10%甲醛（福尔马林）、2%戊二醛等。

　　醇类：

浓度为70%～75%的乙醇最常用。

　　卤素及其化合物：

10%～20%的漂白粉上清液。

　　酸碱类：

生石灰加水（1:

4~1:

8）

　　化学消毒剂杀菌机理

　　1.使菌体蛋白质变性凝固：

多种化学消毒剂

　　2.干扰细菌酶系统的代谢：

氧化剂、重金属盐类

　　3.损伤细菌的细胞膜：

表面活性剂、脂溶剂等

　　常用的化学消毒剂浓度及用途

　　类别

　　常用消毒剂

　　用途

　　氧化剂

　　0.1%高锰酸钾

　　皮肤、尿道消毒

　　3%过氧化氢

　　创口、口腔粘膜消毒

　　重金属盐类

　　1%硝酸银

　　新生儿滴眼

　　醛类

　　10%甲醛、2%戊二醛

　　浸泡物体表面消毒

　　醇类

　　70%～75%乙醇

　　皮肤、体温计消毒

　　卤素及其化合物

　　10%～20%的漂白粉上清液

　　地面、厕所及排泄物消毒

　　0.2%～0.5%的氯胺

　　物品表面及空气喷雾消毒

　　酸碱类

　　1:

4～1:

8生石灰和水

　　地面、病人排泄物消毒

第五单元　噬菌体

第一节　噬菌体的生物学特性

　　噬菌体是侵犯细菌、真菌等微生物的病毒。

　　专性活细胞内寄生，严格宿主特异性。

　　结构简单，由头、尾两部分组成。

头部由蛋白质外壳包绕其核酸（DNA或RNA）组成；尾部由尾板和尾丝组成。

尾板释放溶菌酶样物质，溶解细菌细胞壁；尾丝可识别菌体表面的特异性受体，与噬菌体吸附有关。

　　三种形态：

球形、丝杆状及蝌蚪状。

第二节　毒性噬菌体和温和噬菌体

　　一、毒性噬菌体（virulentphage）

　　毒性噬菌体在宿主菌体内以复制的方式增殖，产生众多子代噬菌体，并最终导致宿主菌死亡裂解。

　　毒性噬菌体的增殖周期：

　　吸附、穿入、脱壳、生物合成及组装成熟释放。

　　二、温和噬菌体（temperatephage）

　　温和噬菌体感染宿主菌后并不增殖，其基因整合于宿主菌染色体上，随细菌基因的复制而复制，从而将噬菌体基因传递给子代细菌。

　　前噬菌体（prophage）：

整合在细菌染色体上的噬菌体基因片段。

　　溶原性细菌：

染色体上携带整合的前噬菌体基因的细菌。

　　在一定条件下，细菌的溶原状态可自发终止，噬菌体进入溶菌周期，最终导致细菌死亡、裂解。

第六单元　细菌的遗传与变异

　　一、细菌遗传物质

　　1.细菌染色体（chromosome）：

环状双股DNA

　　2.质粒（plasmid）：

染色体外的遗传物质

（1）F质粒（fertility）：

编码细菌性菌毛

（2）R质粒（resistance）：

控制细菌耐药性

　　（3）col质粒（colicin）：

编码大肠杆菌素

　　（4）Vi质粒（virulence）：

决定细菌毒力的大小。

　　R质粒（resistance）的分类：

　　1.接合型耐药（R）质粒：

由耐药传递因子和耐药决定因子两部分组成。

耐药传递因子编码细菌性菌毛，耐药决定因子表达耐药性基因。

可通过结合的方式在细菌间传递。

　　2.非接合型耐药（R）质粒：

可由转化或噬菌体转导方式进入受体菌。

　　二、细菌变异的种类

　　1.形态结构的变异：

L-型变异（细胞壁丢失的变异）、H-O变异（鞭毛抗原丢失的变异）、V-W变异（Vi抗原丢失的变异）。

　　2.毒力的变异：

毒力增强或减弱（BCG）的变异。

　　3.菌落的变异：

S-R变异（光滑型菌落变为粗燥型菌落）。

　　4.耐药性变异：

原来对某种抗生素敏感的细菌，产生对该种抗生素耐受性的变异。

目前临床上分离到的易产生耐药性变异的细菌有：

金黄色葡萄球菌、结核杆菌、痢疾杆菌和绿脓杆菌等。

　　三、细菌变异的机制

　　1.基因突变（genemutation）

　　细菌遗传物质的结构发生突然而稳定地改变，导致细菌性状的遗传性变异。

　　2.基因的转移与重组（genetransferandrecombination）：

（1）转化（transformation）

（2）接合（conjugation）

　　（3）转导（transduction）

　　（4）溶源性转换（lysogenicconversion）

　　转化（transformation）

　　供体菌游离的DNA片段直接进入受体菌，使受体菌获得新的遗传性状的过程。

　　感受态（competence）

　　受体菌只有处于感受态时，才能够摄取外源DNA片段（transformingprinciple）。

感受态一般出现在细菌对数生长期后期，维持最长约3～4h。

　　转导（transduction）

　　以温和噬菌体作为载体将供体菌的遗传物质传递给受体菌，使受体菌获得新的遗传性状的过程。

　　接合（conjugation）

　　供体菌通过性菌毛将遗传物质（质粒或细菌的染色体）传递给受体菌，使受体菌获得新的遗传性状的过程。

　　溶原性转换（lysogenicconversion）

　　温和噬菌体以前噬菌体的形式与宿主菌染色体发生整合，从而使宿主菌获得新的遗传性状的过程。

　　示例：

　　白喉杆菌：

白喉外毒素；肉毒梭菌：

肉毒毒素；产气荚膜梭菌：

α毒素

　　在一定条件下，细菌的溶原状态可自发终止，噬菌体进入溶菌周期，最终导致细菌死亡、裂解。

第七单元　细菌的感染与免疫

第一节　正常菌群与条件致病菌

　　一、正常菌群（normalflora）

　　正常菌群是寄生在正常人体表及与外界相通的腔道中的微生物群体，正常情况下对人体有益无害。

　　正常菌群在人体的分布

　　部位

　　主要菌类

　　皮肤

　　葡萄球菌、类白喉杆菌、丙酸杆菌、非致病性分支杆菌等

　　口腔

　　葡萄球菌、链球菌、肺炎球菌、奈瑟菌、类白喉棒状杆菌

　　鼻咽腔

　　葡萄球菌、甲、丙型链球菌、肺炎球菌、奈瑟菌、类杆菌

　　眼结膜

　　葡萄球菌、奈瑟菌、干燥棒状杆菌等

　　胃

　　一般情况下胃内无细菌寄生

　　肠　道

　　大肠埃希菌、产气杆菌、变形杆菌、葡萄球菌、双歧杆菌

　　泌尿生殖道

　　葡萄球菌、大肠埃希菌、非致病性分枝杆菌、乳杆菌等

　　正常菌群的生物学意义

　　1.防御感染的屏障：

竞争受体及营养，产生毒性代谢产物。

　　2.营养作用：

参与宿主蛋白质、碳水化合物及脂肪的代谢、合成维生素。

　　3.促进宿主免疫器官的发育成熟。

　　4.抗肿瘤及抗衰老作用：

肠道中双歧杆菌有抗衰老作用。

　　5.抗肿瘤：

试验数据表明正常菌群有抗肿瘤的作用。

　　6.增强宿主特异性及非特异性免疫功能。

　　条件致病菌（conditionalbacterium）

　　某些情况下正常菌群与宿主间的生态平衡被打破，形成生态失调，从而使正常情况下不致病的正常菌群因生态失调而导致疾病的发生，成为条件致病菌。

　　致病条件：

（1）寄生部位的改变（寄生异位）

（2）菌群失调（floradisequilibrium）

　　（3）机体的免疫力低下。

　　菌群失调（floradisequilibrium）

　　寄生在正常人体某个部位的正常菌群，各菌间的比例发生较大幅度的改变，超出正常范围的现象，称为菌群失调。

由此产生的疾病称为菌群失调症。

　　医院内获得性感染（hospitalacquiredinfection）

　　医院内获得性