1、医学微生物学重点医学微生物学重点绪论 微生物分三型八大类 真核细胞型微生物（eukaryote)细胞核分化程度高，有核膜和核仁，细胞器完整。如真菌。 原核细胞型微生物(prokaryote)细胞核的分化较低，仅有原始核，无核膜、核仁。细胞器很不完善。DNA和RNA同时存在。这类微生物众多，有细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体。 非细胞型微生物(nonecell)是最小的一类微生物。无典型的细胞结构，只有核心和蛋白衣壳，核酸类型为DNA或RNA。只能在活细胞内生长繁殖。病毒属之。 微生物在自然界是普遍存在的，和人类的关系密切，大多数微生物是对人类有意的，只有少数的微生物多人有害。能引
2、起人类及动物、植物疾病的微生物称为病原微生物。这部分是医学微生物学讲述的部分。 第一章细菌的形态和结构 第一节细菌的大小和形态 细菌(bacterium) 广义所有原核细胞型微生物（细菌、支原体衣原体、立克次体、螺旋体、放线菌） 共性：有细胞壁、原始核质、二分裂、对抗生素敏感 狭义专指其中的细菌 观察细菌常用光学显微镜，其大小用测微尺在显微镜下进行测量，以微米(m)为单位。不同种类的细菌大小不一，同一种细菌也因菌龄和环境因素的影响而有差异。 细菌按其外形，主要有球菌（coccus）、杆菌（bacillus）、螺形菌（spiralbacterium）。 球菌根据细菌分裂的平面和菌体之间的排列方式
3、分双球菌、链球菌和葡萄球菌等。 不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致 杆菌不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致 螺形菌根据菌体的弯曲分为弧菌和螺菌 第二节细菌的结构 一、细菌的基本结构 包括：细胞壁、细胞膜、细胞质、核质 细胞壁是位于细菌细胞最外层，包绕在细胞膜周围，无色透明、坚韧而富有弹性的膜状结构。平均厚度为1230nm，组成较复杂，并随不同菌种而异。主要成分是肽聚糖。 不同细菌细胞壁的组成不同，根据革兰染色法将细菌分为两大类：革兰阳性菌和革兰阴性菌。 革兰阳性菌：肽聚糖(peptidoglycan)聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥（三维立体结构）。聚糖骨架是由N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸经
4、-1，4糖苷键连接，在N-乙酰胞壁酸分子上连接四肽侧链，四肽侧链再由五肽交联桥组成。革兰阳性菌细胞壁肽聚糖经这样的三级链接，构成了交叉的、机械强度相当大的空间框架结构，交联率为75%，坚固而致密。这种三维立体结构的肽聚糖在革兰阳性菌中高达50层，为其细胞壁主要成分。 溶菌酶能切断-1，4糖苷键，引起细菌裂解。青霉素能干扰四肽侧链和五肽交联桥的连接，使细菌不能合成完成的细胞壁，可导致细菌死亡。 革兰阴性菌：肽聚糖(peptidoglycan)聚糖骨架、四肽侧链（二维平面结构）。聚糖骨架组成与阳性菌相同，也是由N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸经-1，4糖苷键连接，但是缺乏交联桥，只能形成二维平面结
5、构，而且交联率低，只有25%，故多数侧链呈游离状。这种二维平面的肽聚糖在革兰阴性菌中只有12层，只作为其细胞壁的组成成分之一。 革兰阳性菌细胞壁特殊组分磷壁酸(teichoicacid)磷壁酸为革兰阳性菌特有成分，按结合部位不同分为壁磷壁酸和膜磷壁酸两种。壁磷壁酸结合在细胞壁的肽聚糖的胞壁酸上，另一端游离于细胞外；膜磷壁酸结合在细胞膜上。另一端游离。 革兰阴性菌细胞壁特殊组分外膜(outermembrane)外膜位于肽聚糖外侧，由内向外由脂蛋白、脂质双层和脂多糖三部分组成。 革兰阴性菌与革兰阳性菌细胞壁结构比较 细胞壁 革兰阳性菌 革兰阴性菌 强度 较坚韧 较疏松 厚度 20-80nm 10-
6、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% 磷壁酸 + 脂质双层 + 脂蛋白 + 脂多糖 + 细胞壁的功能 维持菌体固有的形态：细菌一旦失去细胞壁，就变得多形。 保护细菌抵抗低渗环境：菌体内的大气压是外界的525倍，没有细胞壁，必将涨破。 参与菌体内外的物质交换：与细胞膜一起参与物质交换，细胞壁上有很多小孔，容许小分子物质通过 菌体表面带有多种抗原分子，可诱发机体的免疫应答。 细菌细胞壁缺陷型或L型(bacterialLform)：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，受损后的细菌在高渗环境下仍可存活的细
7、菌。 某些L型仍有一定的致病力，通常引起慢性感染。 细菌L型呈高度多形性，大小不一。着色不匀，无论其原为革兰阳性或阴性菌，形成L型大多染成革兰阴性。细菌L型生长缓慢，营养要求高，对渗透压敏感，普通营养基上不能生长，培养时必须用高渗的含血清的培养基。 细菌L型在高渗的含血清的培养基上生长后形成三种类型的菌落 细胞膜 细菌细胞膜的结构与真核细胞者基本相同，由磷脂和多种蛋白质组成，但不含胆固醇。 细菌细胞膜的功能与真核细胞者类似，主要有物质转运、生物合成、分泌和呼吸等作用。 细菌细胞膜可形成一种特有的结构，称为中介体。中介体：是部分细胞膜内陷、折叠、卷曲形成的囊状物，多见于革兰阳性菌。其功能类似于真
8、核细胞的线粒体，故亦称为拟线粒体。 细胞质 核糖体(ribosome)：细菌合成蛋白质的场所，游离存在于蛋白质中。 质粒(plasmid)：染色体外的遗传物质，存在于细胞质中。为闭合环状的双链DNA，控制细菌某些特定的遗传特性。 细菌细胞质中含有多种颗粒，大多为贮藏的营养物质。其中有一种主要成分是RNA和多偏磷酸盐的颗粒，其嗜碱性强，用亚甲蓝染色时着色较深呈紫色，称为异染颗粒(metachromaticgranule)。常见于白喉棒状杆菌，位于菌体两端，故又称极体(polarbody)，有助于鉴定。 核质 核质由单一密闭环状DNA分子反复回旋卷曲盘绕组成松散网状结构。细菌是原核细胞，不具有成形
9、的核。细菌的遗传物质称为核质或拟核，无核膜、核仁和有丝分裂器。功能与真核细胞的染色体相似决定细菌各种遗传性状。 二、特殊结构 荚膜：某些细菌在其细胞壁外包绕一层粘液性物质，当其厚度=0.2m，边界明显，光镜下可见时，称为荚膜。厚度0.2m者称为微荚膜。其成分为疏水性多糖或蛋白质的多聚体，用理化方法去除后并不影响细胞的生命活动。 荚膜的功能与细菌的致病性有关，抗吞噬作用；粘附作用；抗有害物质的损伤作用。 鞭毛：许多细菌在菌体上附有细长并呈波状弯曲的丝状物，称为鞭毛，是细菌的运动器官。鞭毛需用电子显微镜观察，或经特殊染色法使鞭毛增粗后才能在光镜下看到。 菌毛：许多革兰阴性菌和少数革兰阳性菌菌体表面
10、存在着一种比鞭毛更细、更短而直硬的丝状物，与细菌的运动无关。根据功能不同，菌毛可分为普通菌毛和性菌毛两类。普通菌毛是细菌的黏附结构，性菌毛参与F质粒的接合传递。菌毛在普通光学显微镜下看不到，必须用电子显微镜观察。 芽胞：某些细菌在一定的环境条件下，能在菌体内部形成一个圆形或卵圆形小体，是细菌的休眠形式。芽胞形成后细菌即失去繁殖能力，不能再进行二分裂繁殖。产生芽胞的都是革兰阳性菌。芽孢折光性强、壁厚、不易着色，经特殊染色光镜下可见。芽胞的大小、形状、位置等随菌种而异，有重要的鉴别意义。芽胞的抵抗力强，可在自然界中存在多年，是重要的传染源。但芽胞并不直接引起疾病，只有发芽成为繁殖体后，才能迅速大量
11、繁殖而致病。芽胞抵抗力强，故应以杀灭芽胞作为可靠的灭菌指标。高压蒸汽灭菌法是杀灭芽孢最有效的方法。 第二章细菌的生理 第一节细菌的理化性状 细菌的物理性状 光学性质细菌为半透明体。 表面积细菌体积微小，相对表面积大。 带电现象均带负电。 半透性细菌的细胞壁和细胞膜都有半透性。 渗透压菌体内为高渗透压。 细菌的化学组成：水、无机盐、蛋白质、糖类、脂质和核酸等。 第二节细菌的营养与生长繁殖 一、细菌的营养类型 根据细菌所需要的营养物质不同，将细菌分为两大营养类型自养菌和异养菌。 自养菌(autotroph)：以简单的无机物为原料，合成菌体成分。 异养菌(heterotroph)：以多种有机物为原料
12、，合成菌体成分并获得能量。异养菌包括腐生菌(saprophyte)和寄生菌(parasite)。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 营养物质：水、碳源、氮源、无机盐及生长因子为细菌的代谢及生长繁殖提供必需的原料和充足的能量。 三、细菌摄取营养物质的机制 被动扩散:顺浓度梯度,不需能量 主动转运:逆浓度梯度,需要能量 四、影响细菌生长的环境因素 营养物质：水、碳源、氮源、无机盐及生长因子为细菌的代谢及生长繁殖提供必需的原料和充足的能量 酸碱度(pH)：多数病原菌最适PH为7.2-7.6 温度：病原菌最适温度为37度 气体： O2：根据细菌代谢时对氧气的需要与否分四类：
13、专性需氧菌：具有完善的呼吸酶系统，需要分子氧作为受氢体以完成需氧呼吸，仅能在有氧环境下生长。 微需氧菌：在低氧压（5%-6%）生长最好。 兼性厌氧菌：兼有有氧呼吸和无氧发酵两种功能，在有氧、无氧环境中均能生长，但以有氧时生长较好。大多数病原菌属于此。 专性厌氧菌：缺乏完善的呼吸酶系统，只能进行无氧发酵，必须在无氧环境中生长。 CO2：对细菌生长也很重要，大部分细菌在代谢中产生的 CO2可满足需要，个别细菌初次分离时需人工供给5-10%CO2 渗透压 五、细菌的生长繁殖 1、细菌个体的生长繁殖 繁殖方式-细菌以简单的二分裂方式进行繁殖。 繁殖速度-繁殖一代所需时间（代时）约20-30min。 但
14、少数细菌代时较长，如结核分枝杆菌代时为18小时。 2、细菌群体的生长繁殖 繁殖规律-生长曲线（growthcurve) 迟缓期(lagphase)，对数期(logarithmicphase) 稳定期(stationaryphase)，衰退期(declinephase) 迟缓期：细菌被接种培养基的最初一段时间，主要是适应新环境，同时为分裂繁殖作物质准备，此时细菌体积比较大，含有丰富的酶和中间代谢产物。 对数期：细菌分裂繁殖最快的时期，菌数以几何级数增长，研究细菌的最佳时期 稳定期：由于营养物质的消耗，代谢产物的堆积，繁殖数与死亡数几乎相等。活菌数保持稳定。 衰退期：繁殖变慢，死菌数超过活菌数。细
15、菌形态发生改变，生理活动趋于停滞。 第三节细菌的新陈代谢和能量转换 一、细菌的能量代谢 v发酵：无氧时,以有机物(lactate,ethanol)为受氢体。1Glucose2ethanol+2CO2+2ATP v呼吸：以无机物为受氢体。 v有氧呼吸：以氧为受氢体。1Glucose+6O26CO2+6H2O+38ATP v厌氧呼吸：无氧时,以其它无机物(CO2,SO42-,NO3-)为受氢体。1Glucose2ATP 二、细菌的代谢产物 （一）分解代谢产物和细菌的生化反应 细菌种类不同细菌酶不同分解物质能力不同代谢产物不同鉴别作用. 1、糖发酵试验： 2、VP试验： 3、甲基红试验： 4、枸橼酸
16、盐利用（citrateutilization)试验 5、吲哚试验 吲哚(I),甲基红(M),VP(V),枸橼酸盐利用（C）试验，常用于鉴定肠道杆菌，合称IMViC试验。 大肠杆菌的结果是：+- 产气杆菌的结果是：-+ 6、H2S试验 7、尿素酶试验 （二）细菌的合成代谢产物 热原质(pyrogen)：或称致热原。是细菌合成的一种注入人体或动物体内能引起发热反应物质。产生热原质的细菌大多是革兰阴性菌，热原质即其细胞壁的脂多糖。 毒素与侵袭性酶：细菌产生外毒素和内毒素两类毒素。外毒素(exotoxin)是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
17、)是革兰阴性菌的脂多糖。 色素：细菌的色素有两类水溶性色素，能弥散到培养基或周围组织。脂溶性色素，不溶于水，只存在于菌体，使菌落显色而培养基颜色不变。 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。 细菌素：某些菌株产生的一类具有抗菌作用的蛋白质。 维生素：细菌能合成某些维生素除供自身需要外，还能分泌至周围环境中。 第四节细菌的人工培养 第三章消毒灭菌与病原实验室生物安全 第一节消毒灭菌的常用术语 *消毒(disinfection)：杀死物体上病原微生物的方法，并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)。
18、*灭菌(sterilization)：杀灭物体上所有微生物的方法。灭菌比消毒要求高，包括杀灭细菌芽胞在内的全部病原微生物和非病原微生物。 *抑菌(bacteriostasis)：抑制体内或体外细菌的生长繁殖。常用的抑菌剂为各种抗生素。 *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。 *无菌(asepsis)：不存在活菌，多是灭菌的结果。 *无菌操作（antiseptictechnique）防止微生物进入人体或物体的操作技术。 第二节消毒灭菌的方法 一、物理消毒灭菌法 （一）热力灭菌法 1、干热灭菌法 *焚烧：废弃物、尸体 *灼烧：接种环、试管口 *干烤：（1
19、60170，2h）玻璃器皿 *红外线（0.71000um波长的电磁波）：医疗器械 2、湿热灭菌法 巴氏消毒法：61.1-62.830min或71.715-30s,主要用于牛乳消毒。 煮沸法（100，5min）食具、注射器等消毒 流动蒸汽消毒法（10015-30min） 间歇蒸汽灭菌法（1005-30min，3724h3天） 高压蒸汽灭菌法 *压力103.4KPa（1.05Kg/cm2） *温度121.3 *时间15-20min *效果杀灭包括芽孢在内所有微生物 *应用所有耐高温、高压、耐湿的物品 湿热灭菌法与干热灭菌法效果比较 结论同样温度下，湿热比干热灭菌效果好 原因： 蛋白含水量多时易凝固
20、变性 湿热穿透力比干热大 湿热的蒸汽具有潜热 （二）辐射杀菌法 1、紫外线 *原理：波长200-300nm的紫外线具有杀菌作用。其中260266nm波长UV与DNA吸收光谱一致。其主要作用于DNA，使一条DNA链上相邻的两个胸腺嘧啶共价结合形成二聚体，干扰DNA复制与转录，导致细菌变异和死亡，并可杀灭病毒。 *特点：穿透力较弱 *应用：物体表面及空气消毒 2、电离辐射 高速电子、X射线、射线 3、微波 （三）滤过除菌法 用物理阻留的方法除去液体或空气中的细菌,真菌。 v常用滤器：薄膜滤器、玻璃滤器、石棉滤器（Seitz） v特点：只能除去细菌，真菌,不能除去病毒、支原体、L型细菌。 v应用：用
21、于一些不耐高温灭菌的血清、毒素、抗生素，以及空气的除菌。 （四）干燥低温抑菌法 *干燥法 *低温法：低温可使细菌的新陈代谢减慢，常用作保冷冻真空干燥法是目前保存菌种最好的方法目前保存菌种的最好方法。 二、化学消毒灭菌法 *消毒机制： *引起菌体蛋白凝固变性 *干扰细菌的酶系统 *损伤细菌的细胞膜 *消毒剂的种类：酚类、醇类、重金属盐类、氧化剂、表面活性剂、烷化剂。 *消毒剂的特点：作用无选择性对人体细胞有损伤故只能外用不能内服 *消毒剂的应用：病人排泄物与分泌物、皮肤、粘膜、饮水、厕所、空气、手、器械、 *环境。 第三节消毒灭菌的应用 一、医疗器械物品的消毒灭菌 n高危器械物品:用时需进入无菌
22、组织的物品。所有这些物品都应该灭菌。(腹腔镜、关节镜、宫腔镜等)。 n中危器械物品:用时不进入无菌组织但接触黏膜的器械。采用消毒即可。(气管镜、胃镜、肠镜等) n低危器械物品:只接触未损伤皮肤,但不进入无菌组织和不接触黏膜的物品。一般用后清洗、消毒即可(食品器皿等)。 n快速周转的医疗器械: 手机机头,车针要求高压蒸汽灭菌, 防止肝炎病毒,艾滋病毒等的传染. 消毒剂:2%戊二醛,浸泡10小时达到灭菌. 第四节影响消毒灭菌效果的因素 v微生物的种类:敏感性由高到低依次为: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。 v微生物的物理状态:营养差,抵抗力强;细菌自稳定期开始,抵抗力
23、差. v微生物的数量: v消毒剂的性质、浓度与作用时间(70%乙醇) v温度: v酸碱度: v有机物:脓汁、痰 第五节病原微生物实验室生物安全 一、病原微生物的分类 根据传染性、感染后对个体或者群体的危害程度，病原微生物分为四类： 第一类是指能够引起人类或者动物非常严重疾病的微生物，以及我国尚未发现或者已经宣布消灭的微生物。天花病毒,新疆出血热病毒,埃博拉病毒等. 第二类是指能够引起人类或者动物严重疾病，比较容易直接或者间接在人与人、动物与人、动物与动物间传播的微生物。艾滋病毒,霍乱弧菌,结核杆菌等. 第三类是指能够引起人或动物疾病，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
24、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的微生物。肝炎病毒,流感病毒,金黄色葡萄球菌,伤寒沙门菌等. 第四类是指在通常情况下不会引起人或动物疾病的微生物。如小鼠白血病病毒等。 第一类、第二类统称为高致病性病原微生物 二、病原微生物实验室的分级 一、二级实验室不得从事高致病性病原微生物实验活动。三级、四级实验室从事高致病性病原微生物实验活动。 从事高致病性病原微生物相关实验活动应当有名以上的工作人员共同进行。在同一个实验室的同一个独立安全区域内，只能同时从事一种高致病性病原微生物的相关实验活动。应有健全安全保卫制度。 第四章噬菌体 噬菌体是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病
25、毒； 个体微小，可以通过细菌滤器； 无细胞结构，主要由衣壳（蛋白质）和核酸组成； 只能在活的微生物细胞内复制增殖，是一种专性胞内寄生的微生物。 噬菌体分布极广。 第一节噬菌体的生物学性状 1、形态与结构 噬菌体很小，在光镜下看不见，需用电镜观察。不同的噬菌体在电镜下有三种形态：蝌蚪形、微球形和丝形。大多数噬菌体呈蝌蚪形，由头部和尾部两部分组成。 抗原性：噬菌体具有抗原性，能刺激机体产生特异性抗体。 抵抗力：噬菌体对理化因素及多数化学消毒剂的抵抗力比一般细菌的繁殖体强，7530min灭活。噬菌体能耐受低温和冰冻，但对紫外线和X射线敏感。 第二节毒性噬菌体 噬菌体感染细菌有两种结果： 毒性噬菌体能
26、在宿主细胞内复制增殖，产生许多 (virulentphage)：子代噬菌体，并最终裂解细菌，建立溶菌周期。 温和噬菌体(temperatephage)：噬菌体基因与宿主染色体整合，成为前噬菌体，细菌变成溶原性菌，不产生子代噬菌体，但噬菌体DNA能随细菌DNA复制，并随细菌的分裂而传代，建立溶原状态。 毒性噬菌体 v毒性噬菌体在敏感菌内以复制方式进行增殖，增殖过程包括：吸附、穿入、生物合成、成熟和释放。 液体培养基噬菌现象可使浑浊菌液变得澄清。 固体培养基若用适量的噬菌体和宿主菌液混合后接种培养，培养基表面可有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(plaq
27、ue),不同噬菌体噬斑的形态与大小不尽相同。 若将噬菌体按一定倍数稀释，通过噬斑计数，可测定一定体积内的噬斑形成单位(plaqueformingunits,pfu)数目，即噬菌体的数目。 第三节温和噬菌体 温和噬菌体的基因组能与宿主菌基因组整合，并随细菌分裂传至子代细菌的基因组中，不引起细菌裂解。整合在细菌基因组中的噬菌体基因组称为前噬菌体(prophage)。带有前噬菌体基因组的细菌称为溶原性细菌。 溶原性转换(lysogenicconversion)：某些前噬菌体可导致细菌基因型和性状发生改变。例如白喉棒状杆菌产生白喉毒素的机理。 第五章细菌的遗传与变异 遗传(heredity)：使微生物
28、的性状保持相对稳定，子代与亲代生物学的性状基本相同,且代代相传。 变异(variation)：在一定条件下，子代与亲代之间以及子代与子代之间的生物学性状出现的差异,有利于物种的进化。 基因型(genotype):细菌的遗传物质. 表型(phenotype):基因表现出的各种性状. 遗传性变异：是细菌的基因结构发生了改变，故又称基因型变异。常发生于个别的细菌，不受环境因素的影响，变异发生后是不可逆的，产生的新性状可稳定地遗传给后代。 非遗传性变异：细菌在一定的环境条件影响下产生的变异，其基因结构未改变，称为表型变异。易受到环境因素的影响，凡在此环境因素作用下的所有细菌都出现变异，而且当环境中的影响因素去除后，变异的性状又可复原，表型变异不能遗传。 第一节细菌的遗传物质 DNA的结构与功能 o结构两条互相平行而方向相反的多核苷酸链 o功能储存、复制和传递遗传信息 o复制半保留复制 o特点复制中易发生错误基因突变 o蛋白合成分子生物学中心法则（DNA-RNA-蛋白质） 基因与基因的转录 结构基因编码结构蛋白质 o基因结构 非结构基因编码功能蛋白质 o基因转录 遗传信息的翻译 第
