医学微生物学
绪论
1. 微生物: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。
2. 微生物的分类:
种类
细胞结构
核酸
特点
代表
非细胞型微物
无典型细胞结构构
DNA或RNA,两者不同时存在
无产生能量的酶系统,只能在活细胞内生长增值
病毒
原核细胞型微生物
无核膜、核仁,仅有核糖体
DNA和RNA
古生菌、细菌(细菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体和放线菌)
真核细胞型微生物
细胞核分化程度很高,有核膜核仁,细胞器完整
DNA和RNA
真菌
3.病原微生物:少数具有致病性,能引起人类、植物病害的微生物。
机会致病性微生物:在正常情况下不致病,只有在特定情况下导致疾病的微生物。
4,郭霍法则:① 特殊的病原菌应在同一种疾病中查见,在健康人中不存在;② 该特殊病原菌能被分离培养得纯种;③ 该纯培养物接种至易感动物,能产生同样病症;④ 自人工感染的实验动物体内能重新分离得到该病原菌纯培养。
郭霍法则的特殊情况
5.免疫学:㈠ 主动免疫; ㈡ 被动免疫。
第一篇 细菌学
第1章 细菌的形态与结构
第一节 细菌的大小与形态
1. 观察细菌常采用光学显微镜,一般以微米为单位。
2. 按细菌外形可分为:①、球菌(双球菌、链球菌、葡萄球菌、四联球菌、八叠球菌)
②、杆菌(链杆菌、棒状杆菌、球杆菌、分枝杆菌、双歧杆菌)
③、螺形菌(弧菌、螺菌、螺杆菌)
第二节 细菌的结构
1. 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
2.革兰阳性菌(G+):显紫色; 革兰阴性菌(G-):显红色。
3.
细胞壁
格兰阳性菌 G+
格兰阴性菌 G-
肽聚糖
聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥 (三维立体结构)
聚糖骨架、四肽侧链 (二维结构)
磷壁酸(重要的菌体表面抗原)
外膜(脂多糖、脂质双层、脂蛋白)
4.G-菌的外膜 {脂蛋白LPS(脂质A,核心多糖,特异多糖) 脂质双层 脂多糖}
脂多糖即G-菌的内毒素。LPS是G-菌的重要致病物质,使白细胞增多,直至休克死亡;另一方面,LPS也可增强机体非特异性抵抗力,并有
抗肿瘤等有益作用。
① 脂质A:内毒素的毒性和生物学活性的主要成分,无种属特异性,不同细菌的脂质A骨架基本一致,故不同细菌产生的内毒素的毒性作用均相似。
② 核心多糖:有属特异性,位于脂质A的外层。
③ 特意多糖:即G-菌的菌体抗原(O抗原),是脂多糖的最外层。
5.细胞壁的功能: 维持菌体固有的形态,并保护细菌抵抗低渗环境。
G-菌的外膜是一种有效的屏障结构,使细菌不易受到机体的体液杀菌物质、肠道的胆盐及消化酶等的作用。
6.细菌细胞壁缺陷型(细菌L型):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呗抑制,这种细菌壁受损的细菌在高渗环境下仍可存活者称为细菌细胞壁缺陷型。
原生质体:G+菌细胞壁缺失后,原生质层仅被一层细胞膜包住
原生质球:G-菌肽聚糖层受损后尚有外膜保护
细菌L型的诱发因素,如:溶菌酶,青霉素,溶葡萄球菌素,胆汁,抗体,补体等。
溶菌酶:能裂解肽聚糖中N-乙酰葡萄胺和N-乙酰胞壁酸之间的B-1,4糖苷键,破坏聚糖骨架,引起细菌裂解。
青霉素:能与细菌竞争合成肽聚糖过程中所需的转肽酶,抑制四肽侧链上D-丙氨酸与五肽桥间的联结,使细菌不能合成完
整的肽聚糖,在一般渗透压环境中科导致细菌死亡。
细菌L型需在高渗低琼脂含血清的培养基中生长。
G+菌细胞壁缺损形成的原生体,在普通培养基中很容易胀裂死亡,必须保存在高渗环境中。
7.细 胞 膜:细胞膜的主要功能:ⅰ 物质转运
ⅱ 呼吸和分泌
ⅲ 生物合成
ⅳ 参与细菌分裂
8.细 胞 质:①核糖体 链霉素(与细菌核糖体的30S亚基结合)和红霉素(与细菌核糖体的50S亚基结合)均能干扰其蛋白质合成,从而杀死细菌,但对人体核糖体无害。
②质粒 染色体外的遗传物质,为闭合环状的双链DNA
③胞制颗粒 贮藏有营养物质。异染颗粒(也成迂回体,嗜碱性强,用甲基蓝染色时着色较深呈紫色)常见于白喉棒状杆菌。
9.核 质:细菌的遗传物质。
10.细菌的特殊结构
⑴.荚膜:包绕在细胞壁外的一层粘液性物质,为多糖或蛋白质的多聚体。
厚度≧0.2微米边界明显的称为荚膜或大荚膜;厚度﹤0.2微米的为微荚膜。
若粘液物质疏松地附着于菌细胞表面,边界不明显且易被洗脱者成为粘液层。
大多数细菌的荚膜为多糖,多糖分子组成和构型的多样化使其结构极为复杂,成为血清学分型的基础。
荚膜对一般碱性染料亲和力低,不易着色。
荚膜的功能:Ⅰ抗吞噬作用;Ⅱ粘附作用;Ⅲ抗有害物质的损伤作用。
⑵.鞭毛:包括:单毛菌、双毛菌、丛毛菌、周毛菌
鞭毛由基础小体、钩状体、丝状体三部分组成。
鞭毛的功能:使细菌能在液体中自由游动,速度迅速。细菌的运动有化学趋向性,常向营养物质处前进,而逃离有害物质。
⑶.菌毛:必须用电子显微镜观察
1 普通菌毛
2 性菌毛:仅见于少数G-菌。
⑷.芽胞:细菌的休眠形式,营养缺乏尤其是C、N、P元素不足时,细菌生长繁殖减速,启动芽胞形成的基因。
细菌的芽胞由内向外依次是:核心、内膜、芽胞壁、皮质、外膜、芽胞壳和押宝外衣。
芽胞具有完整的核质、酶系统和合成菌体组分的结构,能保存细菌的全部生命必须物质,芽胞形成后细菌即失去繁殖能力。
一个细菌只形成一个芽胞,一个芽胞也只能生成一个菌体。
细菌的芽胞对热力、干燥、辐射、化学消毒剂等理化因素均有强大的抵抗力。此外,当芽胞成为繁殖体后,能迅速大量繁殖而致病。
第二章 细菌的生理
第一节 细菌的理化性质
1. 细菌的化学组成
水、无机盐、蛋白质、糖类、脂肪、核酸
2.细菌的物理性状
①.光学性质;②.表面积;细菌的相对表面积大,有利于同外界进行物质交换;③.带电现象;④.半透性:细菌的细胞膜和细胞壁都有半透性,有利于吸收营养和排除代谢产物;⑤.渗透压:细菌所处一般环境相对低渗。
第二节 细菌的营养和生长繁殖
一、细菌的营养类型
1、自养菌:化能自养菌、光能自养菌
2、异养菌:腐生菌、寄生菌
所有的病原菌都是异养菌,大部分属寄生菌。
二、细菌的营养物质
1、水
2、碳源
3、氮源:作为菌体成分的原料
4、无机盐:常用元素(P,S,K,Na,Mg,Ga.Fe)微量元素(Zn,Cu,Mn,钴)
各类无机盐的公用:①、构成有机化合物,成为菌体的成分; ②、作为酶的组成成分,维持酶的活性; ③、参与能量的储存和转运;④、调节菌体内外渗透压; ⑤、某些元素与细菌的生长繁殖和致病作用密切相关。
5、生长因子:生长因子是指,某些细菌细菌生长所必须的但自身又不能合成,必须由外界供给的物质。
三、细菌摄取营养物质的机制
1.被动扩散:
2.主动转运系统:Ⅰ、依赖于周浆间隙结合蛋白的转运系统;
Ⅱ、化学渗透趋势转运系统;
Ⅲ、基团转移
四、影响细菌生长的环境因素
1、营养物质
2、氢离子浓度(pH)
3、温度
4、气体:①专性需氧菌:具有完善的呼吸酶系统,以分子氧为受氢体,仅能在有氧环境下生长
②微需氧菌:在低氧压生长最好
③兼性厌氧菌:兼有需氧系统和无氧发酵两种功能,在有氧或无氧环境均能生长,但以有氧环境生长较好
④专性厌氧菌:缺乏完善的呼吸酶系统,利用氧以外的其他物质作为受氢体,只能在低氧分压或无氧环境中进行发酵
5、渗透压
五、细菌的生长繁殖
①、个体的生长繁殖
②、群体的生长繁殖:1、迟缓期; 2、对数期; 3、稳定期; 4、衰亡期
第三节 细菌的新陈代谢和能量转换
一、 细菌的能量代谢
细菌能量代谢活动中主要涉及ATP形式的化学能。细菌的有机物分解或无机物氧化过程中释放的能量通过底物的磷酸化或氧化磷酸化合成ATP。
生物体能量代谢的基本生化反应是生物氧化,其方式包括:加氧、脱氢和托电子反应,细菌则以脱氢或氢的传递更为常见。
发酵:以有机物为受氢体的生物氧化。呼吸:以无机物为受氢体的生物氧化。以分子氧为受氢体的是有氧呼吸,以其他无机物为受氢体的是厌氧呼吸。
病原菌合成细胞组分和获得能量的基质主要为糖类,通过糖的氧化或酵解释放能量,并以高能磷酸键的形式(ATP/ADP)储存能量。
1、 EMP途径,又称糖酵解。大多数细菌共有的基本代谢途径,有些专性厌氧菌产能的唯一途径。
2、 磷酸戊糖途径,又称一磷酸己糖途径。为生物合成提供前提和还原能。
3、 需氧呼吸,需氧菌和兼性厌氧菌进行需氧反应。
4、 厌氧呼吸,专性厌氧菌和兼性厌氧菌都能进行厌氧呼吸。
二、细菌的代谢产物
㈠、分解代谢产物和细菌的生化反应
㈡、合成代谢产物及其医学上的意义
1. 热原质(致热源),是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。产生热致源的细菌大都为格兰阴性菌,热致源即其细胞壁的脂多糖。
2. 毒素及侵袭性酶:①、外毒素:多数G+菌和少数G-菌在生长繁殖过程中释放菌体外的蛋白质;
②、内毒素:G-菌细胞壁的脂多糖; 外毒素毒性强于内毒素。
③、侵袭性酶:某些细菌产生的,能损伤机体组织,促使菌体的侵袭和扩散,是细菌重要的致病物质。
3. 色素:
4. 抗生素:某些微生物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。抗生素大多由放线菌和真菌产生。
5. 细菌素:某些菌株产生的一类具有抗菌作用的蛋白质。细菌素仅对与产生菌有亲缘关系的细菌有杀伤作用。
6. 维生素:
细菌的人工培养
一、 培养基
1. 基础培养基
2. 增菌培养基
3. 选择培养基
4. 鉴别培养基
5. 厌氧培养基
二、 细菌在培养基中的生长情况
㈠ 液体培养基
㈡ 固体培养基
菌落:单个细菌分裂繁殖成肉眼可见的细菌基团。
1. 光滑型菌落
2. 粗糙型菌落
3. 粘液型菌落
㈢ 半固体培养基
三、 人工培养细菌的用途
1. 医学:①感染性疾病的病原学诊断
②细菌学的研究
③生物制品的制备
2. 工农业生产
3. 基因工程
第3章 消毒灭菌与病原微生物实验室生物安全
第一节 消毒灭菌的常用术语
1. 灭菌:杀灭生物体上所有微生物的方法。
2. 消毒:杀死物体上或环境中的病原 微生物,并不一定能杀死细菌芽胞或非病原微生物的方法。
3. 防腐:防止或抑制皮肤表面细菌生长繁殖的方法。
4. 无菌:无菌即不存在活菌,多是灭菌的结果。无菌操作:防止细菌进入人体或其他物品的操作技术。
5. 清洁:减少微生物数量的过程。
第二节 消毒灭菌的方法
一、物理消毒灭菌法
㈠、热力灭菌法
①干热灭菌法:一般细菌繁殖体在干燥状态下,80-100℃经1小时可被杀死,芽胞则需要更高温度才能被杀死。
包括:焚烧、烧灼、干烤、红外线
②湿热灭菌法:最常用,在相同温度下湿热灭菌法比干热灭菌法效果更好,因为:ⅰ湿热中细菌菌体蛋白较大;ⅲ湿热的蒸汽有潜热效应存在。 包括:巴氏消毒法(加热至61.1-62.8℃30分钟,71.7℃经15-30秒)、煮沸法、流动蒸汽消毒法、间歇蒸汽灭菌法、高压菌法。
㈡、辐射杀菌法:
3 紫外线:波长240—300nm的紫外线具有杀菌作用,其中以265—266nm最强。
4 电离辐射
5 微波:波长为1—1000mm的电磁波,不能穿透金属表面。微波主要靠热效应发挥作用,且必须在有一定含水量条件下才能显示出来。
㈢、滤过杀菌法
㈣、干燥杀菌法
㈤、低温杀菌法
二、化学消毒灭菌法
原理:⑴、促进菌体蛋白质变性或凝固;⑵、干扰细菌的酶系统和代谢;⑶、损伤细菌的细胞膜而影响细菌的化学组成、物理结构和生理活动。
第四节 影响消毒灭菌效果的因素
㈠、微生物的种类
微生物对消毒灭菌的敏感性高低排序大致如下:真菌、细菌繁殖体、有包膜病毒、无包膜病毒、分枝杆菌、细菌芽胞。
㈡、微生物的物理状态
㈢、微生物的数量
㈣、消毒剂的性质、浓度及作用时间
㈤、温度:消毒剂的杀菌作用速度随温宿升高而加快。
㈥、酸碱度
㈦、有机物
第五节 病原微生物实验室生物安全
一、病原微生物的分类
1、能够引起人类或动物非常严重疾病的微生物,以及我国尚未发现或已经宣布消灭的微生物。
2、能够引起人类或动物严重疾病,比较容易直接或间接在人与人、动物与动物、动物与人间传播的微生物。
3、能够引起人类或动物疾病,但一般情况下对人、动物或环境不构成严重危害,传播风险有限,实验室感染后很少引起严重疾病并且具备有效治疗和预防
措施
《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施
的微生物。
4、通常情况下不会引起人类或动物疾病的微生物。
二、病原微生物实验室的分级
第7章 细菌的感染与免疫
第一节 正常菌落与机会致病菌
1、正常菌群:当人体免疫功能正常时,对宿主无害的,某些还对人有利,是为正常微生物群。
正常菌群对宿主的生理学作用:⑴、生物拮抗,其作用机制为:①受体竞争;
②产生有害代谢产物;
③营养竞争
⑵、营养作用:参与宿主的物质代谢、营养物质转化和合成。
⑶、免疫作用
⑷、抗衰老作用
2、机会致病菌
⑴正常菌群的寄生部位改变
⑵宿主免疫功能低下
⑶菌群失调:常可引起二重感染或重叠感染,即在抗菌药物治疗感染性疾病的过程中,发生了另一种新致病菌引起的感染。
第二节 细菌的致病作用
1.毒力:表示细菌致病性的强弱。
半数致死量:在一定条件下能引起50%的实验动物死亡的细菌数量或毒素剂量。
半数感染量:在一定条件下能引起50%的组织培养细胞的细菌数量或毒素剂量。
2、细菌的致病作用取决于:细菌的毒力、细菌侵入的数量、细菌侵入的途径
一、细菌的毒力
㈠侵袭力:致病菌能突破宿主皮肤、粘膜生理屏障,进入机体并在体内定植、繁殖扩散的能力。
1. 黏附素
2. 荚膜
3. 侵袭性物质:侵袭素、侵袭性酶
4. 细菌生物被摸
㈡毒素
外毒素
内毒素
来源
G+菌和部分G-菌
G-菌
存在部分
从活菌分泌出,少数菌崩解后释出
细胞壁组分,菌裂解后释出
化学成分
蛋白质
脂多糖
稳定性
60~80℃,30分钟
160℃,2~4小时
毒性作用
强
较弱
抗原性
强
弱
特点
1、大多数的化学本质是蛋白质
2、毒性作用强,对组织器官有高度选择性
3、绝大多数不耐热
4、抗原性强
5、可用人工化学方法脱去毒性(A亚基活性),保留其抗原性(B亚基结构)
1、产生于G-菌细胞壁
2、化学性质是LPS
3、对理化因素稳定
4、毒素作用相对较弱
5、不能用甲醛液脱毒而成为类毒素
分类
1、神经毒素
2、细胞毒素:能直接损失宿主细胞(成孔毒素、磷脂酶类)
3、肠毒素
主要生物学作用
1、 发热反应
2、 白细胞反应
3、 内毒素血症和内毒素休克
第四节 感染的发生与发展
一.感染的来源与传播
外源性感染
内源性感染
传染源
病人、带菌者、病畜及带菌动物
致病菌主要来自体内正常菌群,少数是以潜伏状态存在于体内的致病菌
传播途径
呼吸道、消化道、皮肤创伤、经节肢动物媒介、性传播
二.感染的类型
㈠隐性感染
㈡显性感染:
按病情缓急不同分:1、急性感染:发作突然,病情突然,一般为数日至数周。病愈后,致病菌消失。
2、慢性感染:病程缓慢,一般为数月至数年。胞内菌往往引起慢性感染。
按感染部位不同分:1、局部感染
2、全身感染:①毒血症:致病菌侵入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。
②内毒素血症:G-菌侵入血液并在其中大量繁殖、崩解后释放大量内毒素;病灶内G-菌死亡释放内毒素入血。
③菌血症:致病菌由局部侵入宿主只在集体局部生长繁殖,病菌不进入血循环,但其产生的外毒素入血。
④败血症:致病菌侵入血后在其中大量繁殖并产生毒性物质。
⑤脓毒血症:化脓性菌侵入血后大量繁殖,并通过血流扩散至宿主体内的其他组织或器官,产生新的化脓性病灶。
㈢带菌状态:致病菌在显性或隐性感染后并未消失,在体内继续留存一段时间,与机体免疫力处于相对平衡状态。
第9章 球菌
G+球菌:葡萄球菌、链球菌、肠球菌
G-球菌:奈瑟菌
第一节 葡萄球菌属
一.金黄色葡萄球菌
㈠生物性状
1、颜色和染色:无芽胞,无鞭毛
2、培养特性:需氧或兼性厌氧。培养营养要求不高。属内不同菌种可产生金黄色、白色、柠檬色等脂溶性色素并使菌落着色。
致病性葡萄球菌菌落呈金黄色,于血琼脂平板上生长后在菌落周围还可见完全透明溶血环(B溶血)。
3、生化反应:多数能分解葡萄糖、麦芽糖、蔗糖,产酸不产气。
致病性菌株能分解甘露醇,产酸。
触酶(过氧化氢酶)阳性,可与链球菌相区分。
4、抗原:⑴葡萄球菌A蛋白(SPA):为完全抗原。
⑵荚膜多糖:
⑶多糖抗原:具有群特异性,存在于细胞壁。
5、分类:⑴按DNA相关性分:金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、腐生葡萄球菌。
⑵按有无凝固酶(血浆凝固酶)分:凝固酶阳性菌、凝固酶阴性菌。
6、抵抗力:葡萄球菌对外界抵抗力强。
对碱性染料(龙胆紫)较敏感。
对青霉素、金霉素、红霉素、庆大霉素高度敏感,对链霉素中度敏感,对磺胺、氯霉素敏感性较差。
易产生耐药性,尤其对青霉素。
㈡致病性
葡萄球菌中毒性最强的是金黄色葡萄球菌。
1、致病物质
⑴酶
凝固酶:鉴定致病性葡萄球菌的重要指标,包括游离凝血酶和结合凝血酶。
其致病机理:①阻碍吞噬细胞的吞噬和细胞内消化作用。
②保护病菌不受血清中杀菌物质的破坏。
③引起周围纤维蛋白沉积和凝固使感染易于局限化和形成血栓。
耐热核酸酶:由致病性葡萄球菌产生,耐热,能较强的降解DNA和RNA。耐热核酸酶是测定葡萄球菌有无致病性的重要指标之一。
纤维蛋白溶酶(葡激酶):激活纤维蛋白酶原使之成为纤维蛋白酶,导致血浆纤维蛋白的溶解,有利于病菌的扩散。
透明质酸(扩散因子):降解结缔组织的透明质酸。
脂酶:分解脂肪。
触酶:分解过氧化氢。
⑵毒素
葡萄球菌溶素:破坏膜的完整性导致细胞溶解,对人类有致病作用的主要为a溶素。
杀白细胞素(PV):分快(F)慢(S)两种组分,两者必须协同才能有作用。攻击中性粒白细胞和巨噬细胞,增强侵袭力。
肠毒素:一组热稳定的可溶性蛋白质,可抵抗胃液中的蛋白酶的水解作用。刺激呕吐中枢导致以呕吐为主要症状的急性胃肠炎,即食物中毒。葡萄球菌肠毒素属于超抗原,即不经过抗原递呈细胞的处理能非特异性刺激T细胞增值并释放过量细胞因子致病。
表皮剥脱毒素(表皮溶解毒素):有两个血清型,A型耐热,B型不耐热。引起表皮脱落性皮炎。
毒素休克综合症毒素-1:引起多器官。多系统的功能紊乱,超抗原作用。
⑶细胞表面结构蛋白
荚膜、肽聚糖、磷酸壁、蛋白A
2、所致疾病
⑴侵袭性疾病:以脓肿形式为主的化脓性炎症。①皮肤化脓性炎症:浓汁金黄而粘稠,病灶界限清楚,多为局限性。
⑵毒素性疾病:由外毒素引起的中毒性疾病。①食物中毒;②烫伤样皮肤综合症;③毒性休克综合症(TSS)。
㈢免疫性
人类对葡萄球菌有一定的天然免疫力。
㈣微生物检查法
致病性葡萄球菌的鉴定依据:①能产生金黄色色素;②有溶血性;③凝固酶实验阳性;④耐热核酸酶试验阳性;⑤能分解甘露醇产酸。