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【同济医科大学】优质课全国特级教师江新欢博士教授《医学微生物学》第2章微生物的基本知识
1第二章微生物的基本知识(1)
2第一节微生物分类及与人类的关系一、微生物的概念与种类A.按生物学特点分：八大类微生物B.按细胞结构分：三大类1、非细胞型（acellular）：病毒2、原核细胞型（prokaryote）：古生菌和真细菌细菌、放线菌、螺旋体、支原体、衣原体、立克次体3、真核细胞型（eukaryote）：真菌
3二、病原微生物的概念、特点与种类1.病原微生物(pathogenicmicrobe):指能引起人类、动物、植物发生病害的微生物2.特点种类不多致病能力差别很大
4人类的病原微生物【细菌】结核杆菌、痢疾杆菌、大肠杆菌、葡萄球菌、伤寒杆菌、破伤风杆菌、链球菌【病毒】肝炎病毒、HIV、流感病毒、麻疹病毒、出血热病毒、脊灰病毒、狂犬病毒【真菌】皮肤癣菌、白假丝酵母菌、新生隐球菌、曲霉菌
53.病原微生物的分类（1）分类依据：《人间传染的病原微生物名录》中华人民共和国卫生部2006年1月11日（2）分类：分4类（见下一张）
6生物安全的菌（毒）种分类：Ⅰ类：感染后症状严重，危及生命，缺乏有效预防措施，易造成实验室污染，包括国内未出现过的。鼠疫杆菌、霍乱弧菌、炭疽杆菌和HIVⅡ类：感染后症状较严重，可危及生命，不易治疗，可造成实验室污染。麻风分枝杆菌、结核分枝杆菌、肝炎病毒、出血热病毒，狂犬病毒等。1，Ⅱ类为高致病性！Ⅲ类：感染后症状较轻，有防治措施，一般不引起实验室污染。脑膜炎球菌、白喉杆菌、流感病毒、麻疹病毒、风疹病毒等Ⅳ类：弱毒和减毒的菌（毒）种，常用于制备疫苗。
7附：病原微生物实验室分级的介绍1.生物安全(biosafety)：是指可避免生物危险因子使实验人员暴露及造成危害、向实验室外扩散及造成危害、和被恶意使用。2.生物安全防护水平(biosafetylevel,BSL)：是根据生物危险因子的危害程度，所要求的保障条件或设施，分1~4级（BSL1-4）。3.分类依据：《病原微生物实验室生物安全管理条例》中华人民共和国国务院2004年11月5日
8一级、二级实验室（BSL-1，BSL-2）：不得从事高致病性病原微生物实验活动三级、四级实验室（BSL-3，BSL-4）：可从事高致病性病原微生物实验活动，但应经管理机构批准。
9三、微生物与人类的关系（一）有利方面1、参与物质循环2、生产上（1）工业上：食品、皮革、纺织、化工等。（2）农业上：制造菌肥、植物生长素、灭虫等。
10（3）医药工业上：1）抗生素的生产；2）生物制品的制备；3）微生态制剂；4）基因工程。（二）不利方面1、病原微生物2、机会致病性微生物（opportunisticpathogen）:
11（1）机会性致病的三大条件a.寄居部位的改变b.机体免疫力的下降c.菌群失调
12（2）机会致病性微生物a.细菌中以革兰阴性杆菌居多，尤以大肠埃希菌、克雷伯菌属、假单胞菌属最常见。b.真菌中以白假丝酵母菌最常见，也可见曲霉菌和毛霉菌感染。c.病毒中以疱疹病毒多见
13（3）机会性致病菌的主要特点a.毒力弱或无明显毒力b.常为耐药菌或多重耐药菌c.新的机会性致病菌不断出现（4）机会性感染的易感因素易感机体是诱发机会性感染的决定因素
14第二节医学微生物学发展过程1.经验时期特点：人类对微生物视而不见，触而不觉，嗅而不闻，食而不查，得其益、不感其恩，受其害、不知其误。2.实验时期特点：人们将微生物与生产、生活密切联系起来，发现了许多病的病原体，找到了医治和预防方法，并能利用它。
153.现代时期具有以下特点：a.新病原微生物的发现（新现和再现p.5）b.基因组学c.诊断技术d.疫苗研究e.生物安全我国科学家对微生物学发展的成就：目前病原微生物对人类的威胁：（见后）展望：微生物将永远伴随人类而存在，人类与病原微生物的斗争永远不会结束！
16近年公共卫生突发事件的大事记：2003年春，SARS病毒爆发流行；2004年春，禽流感爆发（H5N1）；2005年春，流脑局部流行；2005年6-7月，人-猪链球菌感染；2005年冬，全球性禽流感爆发2006年夏，登革病毒2009年，流感病毒2010年，手足口病
17ThebiologicwarfareprograminIraqbeganinthe1970sandwasexpandedin1985.Twopathogenicbacteriawerestudied.ForBacillusanthracis,approximately8000Lofsolutionwithasporeandcellcountof109/mLwereproduced;6000Lwereusedtofillweapons.ThesecondpathogenwasClostridiumperfringens;340Lofsolutionwereproduced.Toxinswerestudiedalso.Foraflatoxin(hepatotoxin,nephrotoxin,carcinogen),2200Lwereproduced.Forbotulinumtoxin,20,000Lwereproduced,and11,500LwereputinScudmissilewarheads.Ricinisapotenttoxinthathasbeenusedforassassination;10Lofaconcentratedsolutionwereproduced.Tricothecenemycotoxinswerestudied,and20mLwereproduced.
18第三节微生物的形态与结构
19二、细菌的大小和形态（一）细菌的大小：以m作为测量单位。球菌（coccus）杆菌（bacillus）螺形菌（spiralabacterium）（三）细菌的排列：1、球菌：双、链、四联、八叠、葡萄样。2、杆菌和螺菌：多分散排列，偶呈链状。（二）细菌的形态：一、细菌的概念
20coccusbacillusSpiralbacterium
21三、细菌的结构基本结构：细胞壁、细胞膜、细胞质、核质特殊结构：荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞
22（一）细胞壁（cellwall）：是细菌细胞的外层结构，坚韧而有弹性的膜状结构，占细菌干重的10%~25%。可通过膜分离法、特殊染色和EM进行观察A、基本结构
231.细胞壁的主要成分—肽聚糖(1)、肽聚糖（peptidoglycan）：原核生物细胞特有G+菌：丰富的肽聚糖，大量的磷壁酸，表面蛋白。聚糖骨架(backbone)肽聚糖四肽侧链(sidechains)五肽桥(cross-bridge)形成牢固的三维立体框架结构，层数多。
24GM
25G-菌：含有少量的肽聚糖、很厚的外膜。聚糖骨架：与G+菌同肽聚糖：四肽侧链（3rd氨基酸为DAP）缺乏五肽桥，只能形成疏松的二维平面结构，层数少
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27（2）G+菌的特殊组分1）磷壁酸(teichoicacid)：是核糖醇及甘油醇残基连接而成的多聚物。分为：a.壁磷壁酸b.膜磷壁酸（LTA）：为甘油醇型作用：具有粘附功能是G+菌的主要抗原2）表面蛋白（surfaceprotein）：如链球菌的M蛋白葡萄球菌的SPA
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29（3）G-菌的特殊组分——外膜（outmembrane）占细胞壁干重的80%脂蛋白：蛋白质部分与DAP连脂质部分与脂质双层连脂质双层：类似细胞膜，允许小分子通过，可阻止多种大分子脂多糖(LPS)：脂质A---是糖磷脂，为内毒素的毒性所在，无特异性（lipidA）核心多糖---己糖、庚糖、KDO等组成，属特异性特异多糖---重复寡糖，具种型特异性脂多糖外膜
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312.革兰阴性、阳性细菌的细胞壁比较见下表研究细菌细胞壁的意义：鉴别细菌致病机制指导用药及药物作用靶点或机制
32有无外膜无有磷壁酸占细胞壁干重5%-20%占细胞壁干重50%-80%肽聚糖含量1-2层可多达50层肽聚糖层数10-15nm20-80nm厚度较疏松较坚韧强度革兰阴性菌革兰阳性菌细胞壁细胞壁
33溶菌酶作用部位为肽聚糖聚糖骨架青霉素作用部位为肽聚糖五肽交联桥内毒素为阴性菌细胞壁成分脂多糖细胞壁的化学组成不同细胞壁对酒精的通透性细胞壁的关系无效有效对溶菌酶的作用无效有效对青霉素的作用有内毒素无内毒素毒性主要为外膜主要为磷壁酸抗原性红色紫色染色性革兰阴性菌革兰阳性菌项目
343.细胞壁功能（1）维持细菌固有的形态；（2）保护细菌抗低渗，起到屏障作用；（3）参与物质交换；（4）与细菌的抗原性、致病性有关。
354.细菌L型（Lformedbacteria）：即肽聚糖结构被破坏或合成受抑制后所形成的细胞壁缺陷型细菌。分类：G+原生质体(protoplast)G-原生质球（spheroplast,圆球体）例：PNC—妨碍肽链与肽桥的交联溶菌酶—裂解ß-1、4糖苷键以及胆汁、抗体和补体等因素
36特点：呈高度的多形性；多染为革兰阴性；在高渗、低琼脂、含人或马血清的平板上经2-7天形成油煎(荷包)蛋样的细小菌落；仍有一定的致病力。分颗粒状、丝状（如结核杆菌）
37临床分离葡萄球菌L型葡萄球菌L型回复后细菌L型菌落类型电镜照片
38（二）细胞膜（cellmembrane）：1、结构：液态脂质双层内镶嵌多种蛋白质，但不含胆固醇。2、功能：物质交换，呼吸作用，生物合成，分泌作用。3、中介体（mesosome):细胞膜内折形成的囊管状物，多见于G+菌。分类：横膈中介体、侧中介体。功能：与细菌的分裂、能量代谢、以及生物合成有关。所以又被称为“拟线粒体，chondroid”
39（三）细胞质（cytoplasm）1、核蛋白体(ribosome)：与真核细胞的不同，可作为药物靶点。链霉素及红霉素均通过与亚基的结合而干扰细菌蛋白质的合成来杀菌。2、质粒（plasmid）：概念：染色体外的遗传物质，存在于细胞质中。为环状闭和的双链DNA，控制部分特定的遗传信息。能在胞浆中自我复制，维持许多世代。医学上重要的质粒有F质粒、R质粒、Col质粒。
40核糖体（ribosome)
41质粒异染颗粒
42特点：独立自行复制；编码重要的生物学信息；非细菌生命活动所必须；可在细菌之间相互转移；一种质粒可同时决定几种功能；有的具有相容性。3、胞浆颗粒：多为营养储存物，其中的异染颗粒(metachromaticgranules)有鉴别意义。（四）核质（nuclearmaterial）裸露的双股DNA链卷曲盘绕而成的松散网状物，是细菌遗传变异的物质基础。无内含子微生物基因组学（microbialgenomics）
43细菌DNA：长度：一般为1-3mm例：大肠杆菌的DNA长约1mm，在细胞内只有2-3μm。功能：负载遗传信息。ElectronmicrographofanisolatednucleoidreleasedfromE.coli.
44（一）荚膜（capsule）:1、概念：2、化学组成：多糖或多肽。3、形成条件：营养丰富4、功能：抗吞噬、抗有害物质的损伤作用、粘附作用。5、观察法：荚膜染色或墨汁负性染色。B、细菌的特殊结构
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46（二）鞭毛（flagellum）1、概念:所有的弧菌和螺菌、约半数杆菌、个别球菌，在菌体上附着的细长、弯曲的丝状物。分单、双、丛、周毛菌。2、化学组成：由鞭毛蛋白构成。3、超微结构：基础小体、钩状体、丝状体4、功能：（1）细菌的运动器官；（2）具有特定的H抗原；（3）有些与致病性有关。5、检查方法：
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48（三）菌毛（pilus）1、概念：多数G-菌及少数G+菌菌体表面存在着一种比鞭毛更细、更短、更直的丝状物。2、组成：由菌毛蛋白构成。3、分类及作用：普通菌毛：具有粘附能力，与致病性有关。性菌毛：遗传物质转移的媒体；噬菌体的受体。4、观察法：EM下可见。
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50（四）芽胞（spore）：1、概念：营养缺乏时，某些细菌脱水浓缩在细胞内形成的圆性或椭圆形的小体，多见于G+菌。2、特点：保存了细菌的全部生命活性，是细菌的休眠状态；条件适宜时，芽胞可萌发成繁殖体而致病；抵抗力强。3、结构：多层厚膜。4、意义：鉴别细菌；判断灭菌效果。5、观察法：芽胞染色后LM下可见。
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52芽胞的形成过程一个细菌只形成一个芽胞，一个芽胞发芽也只生成一个菌体，细菌数量并未增加，因而芽胞不是细菌的繁殖方式。与芽胞相比，未形成芽胞而具有繁殖能力的菌体可称为繁殖体(vegetativeform)。
