UJS考研医学微生物学大纲

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本文参考年江苏大学公布的医学院理学学位微生物学/免疫学初试业务课大纲制作(老版,非新版),但由于今年修改了初试业务课,本文对于考研初试已无用处,仅可作为《医学微生物学》《临床微生物学检验》期末考试的复习资料。

参考教材一:高等教育出版社《医学微生物学(第2版)》,严杰主编

参考教材二:人民卫生出版社《医学微生物学(五年制,第8版)》,李凡、徐志凯主编

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第一章医学微生物学导论

1、微生物概念;

微生物(Microorganism):是广泛存在于自然界中的一群体形微小、结构简单、直接用肉眼不能观察到,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一类微小生物的总称。

2、微生物的分类;

①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。即真菌。

②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。

③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。即病毒。

3、微生物发展简史及微生物的发展趋势。

(1)发展简史:经验时期(~)→实验微生物学时期(~)→近代微生物学时期(~)

(2)发展趋势与展望:

应清醒的认识到,由病原微生物引起的感染疾病特别是多种传染病仍是对人类健康与生命威胁最大、最重要的一类疾病。例如:①传染病的发病率和病死率在所有疾病中仍居首位。②新现和再现的传染病不断发生。③迄今仍有一些感染性疾病的病原体未发现或未明确。④某些病原微生物的致病和免疫机制还未阐明。⑤细菌耐药的问题日益严重。⑥某些微生物快速变异给疫苗设计和治疗造成很大障碍。

需继续进一步加强的研究领域:①新现和再现病原微生物的研究;②病原微生物致病机制的研究;③建立规范化的微生物学诊断方法和技术;④抗感染免疫的基础理论及其应用的研究;⑤抗感染药物的研制与开发

第二章细菌学总论

一、细菌的形态和结构

1.细菌的三种形态、衡量单位(微米)。

细菌按其外形分类,主要有球菌(coccus)、杆菌(bacillus)、螺形菌(spiralbacterium)。

(1)球菌:菌体形态呈球形或近似球形。根据细菌分裂的平面和菌体之间的排列方式,分为双球菌、链球菌和葡萄球菌四链球菌、八叠球菌等。

(2)杆菌:菌体呈杆状。不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致,有一些具有特殊形状的杆菌,如棒状杆菌、分枝杆菌、双歧杆菌、球杆菌、链杆菌。

(3)螺形菌:根据菌体的弯曲分为弧菌和螺菌。菌体仅有一个弯曲,呈弧形的螺形菌称为弧菌。

2.细菌的结构

(1)细菌细胞壁主要的化学组成成分和细胞壁功能;革兰阳性菌及革兰阴性菌细胞壁的主要区别。

①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β-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。

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。

②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β-1,4糖苷键连接,但是缺乏交联桥,只能形成二维平面结构,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1——2层,只作为其细胞壁的组成成分之一。

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。

G+与G-细胞壁结构比较

(2)染色体、致病岛、整合子、质粒的概念与功能

①概念:

细菌是原核细胞,不具有成形的核。细菌的遗传物质称为核质或拟核,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,无核膜、核仁和有丝分裂器。因其功能与真核细胞的染色体相似,故核质/拟核也称之为细菌的染色体。

②功能

细菌的染色体携带着细菌全部遗传信息,它的功能是决定遗传性状和传递遗传信息,是重要的遗传物质。

①概念

簇集存在的与细菌致病性相关的DNA序列,称为毒力岛或~。

②功能

编码细菌的毒力因子。

①概念:

是一种移动的DNA分子,具有独特结构,可捕获/整合外源性基因,使之转变为功能性基因的表达单位。

②功能

通过捕获外源性基因使细菌适应性增强。比如,整合子可通过转座子或接合性质粒,使多种耐药基因在细菌中进行水平传播。

①概念:

是细菌染色体以外的遗传物质,是闭合环状的双链DNA。

②功能:

a.致育质粒(fertilityplasmid、F质粒)编码性菌毛,介导细菌之间的接合传递;

b.耐药性质粒(resistanceplasmid、R质粒)编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药性。分两类,一是接合性耐药质粒(R质粒),另一是非接合耐药性质粒(r质粒);

c.毒力质粒(Vi质粒):编码与该菌致病性有关的毒力因子;

d.细菌素质粒:编码细菌产生细菌素;

e.代谢质粒:编码产生相关的代谢酶。

(3)细菌的特殊结构(荚膜、鞭毛、菌毛及芽胞)的概念及其功能。

①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=0.2μm,边界明显,光镜下可见时,称为荚膜。厚度0.2μm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。

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。

②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,

功能:鞭毛是细菌的运动器官,有些细菌的鞭毛与致病性有关。

③菌毛:许多革兰阴性菌和少数革兰阳性菌菌体表面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。

④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。

功能:芽胞的对理化因素的抵抗力十分强大,可在自然界中存在多年,是重要的传染源。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。

(4)L-型细菌的概念及临床意义。

细菌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,受损后在高渗环境下仍可存活的细菌。

某些L型细菌仍有一定的致病力,通常引起慢性感染。如有明显细菌感染的症状、体征,但标本常规培养阴性者,应考虑细菌L型感染的可能,进行相关的分离培养鉴定。

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。

3.细菌形态结构的检查

革兰染色法原理、步骤和意义。

①革兰阳性细菌细胞壁结构较致密,肽聚糖层厚,脂质含量少,乙醇不易渗入;革兰阴性菌细胞壁结构较疏松,肽聚糖层少,脂质含量多,乙醇易渗入。

②革兰阳性菌的等电点低,革兰阴性菌的等电点较高,在相同pH条件下,革兰阳性菌所带负电荷比革兰阴性菌多,与带正电荷的结晶紫染料结合较牢固不易脱色。

③革兰阳性菌细胞内含有大量核糖核酸镁盐,可与结晶紫和碘牢固的结合成大分子复合物,不易被乙醇脱色;而革兰阴性菌细胞内含极少量的核糖核酸镁盐,吸附染料量少,形成的复合物分子也较小,故易被乙醇脱色。

制片、染色、镜检

(1)制片:依次为涂片→干燥→固定

a.涂片:取洁净载玻片一张,用接种环取生理盐水2环,置于玻片上,接种环灭菌后,取细菌培养物少许与盐水混匀,并涂成均匀薄膜涂片。如用液体材料,如痰、尿液、脓汁等可直接涂片,不必加生理盐水。

b.干燥:涂片最好在室温下自然干燥,必要时可将标本面向上,小心间断地在弱火高处烘干,但切勿紧靠火焰将涂膜烤枯。

c.固定:涂片干燥后,将标本片在酒精灯上快速的来回通过三次,共约2s~3s,注意温度不可太高,以涂片涂膜的反面触及皮肤觉轻微烫觉即可。

固定目的:①杀死细菌;②使菌体与玻片粘附较牢,在染色时不致被染液和水冲掉;③菌体蛋白变性易着色。

(2)染色:

结晶紫初染1min→卢戈氏碘液媒染1min→95%酒精脱色30sec~1min→稀释石炭酸复红复染1min,油镜观察

:紫色为阳性,红色为阴性

①鉴定细菌:可将细菌分为革兰阳性菌(紫色)和革兰阴性菌(红色),

②观察致病性:大多数G+菌以外毒素为主要致病物质,而G-菌以内毒素为主要致病物质。两者的致病机制和临床表现各不相同,

③参考选择抗菌药物:大多数G+菌对青霉素、头孢菌素等敏感;大多数G-菌对氨基苷类抗生素如链霉素、庆大霉素等敏感。

二、细菌基因组的特点

细菌基因组(bacterialgenome)泛指包括染色体、外源性DNA(质粒、噬菌体的部分或全部的基因组和可移动元件)的全部基因。

细菌染色体基因组通常仅由一条dsDNA构成,kb~kb

细菌染色体基因组具有操纵子结构,操纵子由编码结构蛋白基因和调节基因组成。

多顺反子(polycistron):细菌的mRNA分子携带了几个多肽链的编码信息。

细菌基因组复制快:10^5bp/min,无组蛋白,无内含子,为连续基因

单倍体:突变后更易表现

三、细菌的生长繁殖和人工培养

1.细菌的化学组成和物理性状

水、无机盐、蛋白质、糖类、脂质和核酸等

①光学性质:半透明颗粒(透射、折射)

②表面积大:较一般生物体大一万倍

③带电现象:G+菌pI为2~3、G-菌pI为4~5

④半透性:CW、CM选择性通透

⑤内部渗透压高:G+菌为20~25个大气压,G-菌为5~6个大气压

2.细菌的营养类型、营养物质及摄取营养物质的机制。

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。

①自养菌(autotroph):以简单的无机物为原料,合成菌体成分。

②异养菌(heterotroph):以多种有机物为原料,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。

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。

生长因子:细菌生长所必需但自身又不能合成的物质,如氨基酸、核苷酸、维生素、辅酶等。具体举例:流感嗜血杆菌生长所必需的X因子为氯化血红素,V因子为辅酶Ⅰ。

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

目前已知细菌有三种主要的主动转运系统:依赖于壁膜间隙结合蛋白的转运系统、化学渗透驱动转运系统、基团转移。

3.细菌的生长条件(对温度、酸碱度、营养物质及气体的要求)。

(1)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

(2)酸碱度(pH):多数病原菌最适pH为7.2~7.6

(3)温度:病原菌最适温度为37度

(4)气体:O2与CO2

①根据细菌代谢时对氧气的需要与否分四类

a.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。

b.微需氧菌——在低氧压(5%-6%)生长最好。

c.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。

d.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。

专性厌氧菌在有氧环境不能生长的可能机制:缺乏高氧化还原电势(Eh)的酶类;缺乏分解有毒氧基团的酶类。

②CO2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%的CO2

4.细菌的能量代谢机制、合成性代谢产物及其功能

(1)发酵:无氧时,以有机物(lactate,ethanol)为受氢体。

(2)EMP途径:即糖酵解途径,是大多数细菌共有的能量代谢途径,也是专性厌氧菌的唯一代谢途径

(3)呼吸:以无机物为受氢体。①有氧呼吸:以氧为受氢体。②厌氧呼吸:无氧时,以其它无机物(CO2,SO42-,NO3-)为受氢体。

①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。

②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)是革兰阴性菌的脂多糖。

③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。

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。

⑤细菌素:某些菌株产生的一类具有抗菌作用的蛋白质。

⑥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。

5.细菌的生长曲线(growthcurve)

分为迟缓期(lagphase),对数期(logarithmicphase),稳定期(stationaryphase),衰退期(declinephase)

①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。

②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

③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。

④衰退期:繁殖变慢,死菌数超过活菌数。细菌形态发生改变,生理活动趋于停滞。

6.细菌抵抗力、耐药性的概念及耐药机制。

①温度:病原菌属于嗜温菌,最适生长温度为37℃。病原菌耐冷不耐热(病毒也是如此),随环境温度下降其新陈代谢被抑制,但仍可存活(如-20℃低温和-70℃超低温常被用来保存菌种)。细菌含有含有核酸、蛋白、多糖等不耐热生物大分子,对高温的耐受性不如低温,大多数病原菌培养温度为38℃时生长被抑制,不少病原菌70~80℃10min即死亡。

②干燥:对大多数细菌生长有影响,但多数细菌仍可存活,有些细菌(如结核分枝杆菌)对干燥的抵抗力较强。

③气体:专性厌氧菌/微需氧菌在大约含21%氧气的大气中不能生长甚至死亡。

④pH:病原菌在长期寄生过程中适应了宿主机体内7.2~7.4左右的弱碱性pH。pH偏离不大时,病原菌生长被抑制;强酸/强碱性时则被杀灭。

⑤化学物质:细菌含有大量脂类和蛋白,凡能作用于脂类和蛋白的化学物质均可对其生长和存活造成影响如作用于脂类的表面活性剂,使蛋白质变性或凝固的醇/酚/醛类,干扰、破坏酶活性的重金属盐、氧化剂等。

另外,细菌芽胞对外环境中各种理化因子的抵抗力明显强于其繁殖体,一些细菌形成的生物膜对各种理化因子的抵抗力也明显增强。

细菌耐药性(drugresistance):亦称抗药性,是指细菌对某抗菌药物(抗生素或消毒剂)的相对抵抗性。通常某菌株能被某种抗菌药物抑制或杀灭,则该菌株对该抗菌药物敏感;反之,则为耐药。

耐药机制:①抗菌药物作用靶位的改变。②产生水解酶、修饰酶(如β~内酰胺酶、氨基糖苷类钝化酶)。③细菌膜通透性降低。④细菌外膜上主动外排泵的作用。⑤生物膜的形成

7.细菌的分类原则、命名法及纳米细菌概念。

有传统分类和种系分类两种方法

(1)传统分类:以细菌的形态和生理特征为依据的分类是传统分类的基础,即选择一些较为稳定的细菌生物学性状,如菌体形态与结构、染色性、培养特性、生化反应、抗原性等作为分类的依据。

上世纪60年代引入了数值分类法,借助于计算机将拟分类的细菌按其性状的相似程度进行归类,以此划分种属。

由于对分类所用性状的选择存在一定主观性,故细菌的传统分类又被称为人为分类。

(2)自然分类:上世纪70年代以来,化学/核酸分析法被引入细菌分类学,使细菌种群的划分更为客观。

化学分析法应用电泳、色谱、质谱等方法,对菌体组分、代谢产物组成与图谱等特征进行分析。

核酸分析包括DNA碱基组成(G+Cmol/%)、核酸分子杂交(DNA-DNA同源性、DNA/rRNA同源性)和16SrRNA同源性分析(细菌16SrRNA在进化过程中很少发生变异)等。

通过对比细菌大分子(核酸、蛋白质)结构的同源性并以此进行分类,解释了细菌进化的信息,这种以细菌发育关系为基础的细菌分类称为系统分类或种系分类,又称自然分类。

(3)分类层次

细菌的分类等级和其他生物相同,依次为界(kingdom)、门(division)、纲(class)、目(order)、科(family)、属(genus)、种(species)。医学细菌学常用属和种。

种是细菌分类的基本单位,将生物学性状基本相同的细菌群体归成一个菌种;性状相近、关系密切的若干菌种组成一个菌属;同一菌种的各个细菌,在某些方面仍有一定的差异,可再分成亚种(subspecies),亚种以下的分类等级为型(type),以区别某些特殊的特征。例如抗原结构不同而分的血清型(serotype);对噬菌体敏感性不同的噬菌体型(phagetype);对细菌素敏感性不同的细菌素型(bacteriocin-type),生化反应和某些生物学性状不同的生物型(biotype)。

由不同来源分离的同一种、同一亚种或同一型的细菌,称为株(strain)。具有某种细菌典型特征的菌株称为模式菌(typicalstrain)或标准菌株(standardstrain)。

细菌的科学名称(学名)命名法为拉丁双名式(binomen),属名在前,是名词,首字母大写;种名在后,是形容词,小写;全名用斜体表示。细菌学名的中文译名则种名在前,属名在后。例如Mycobecteriumtuberculosis(结核分枝杆菌)、Salmonellatyphi(沙寒沙门菌)。属名也可用第一个字母代表(但在文献中,通常第一次出现某细菌的菌名时,必须将全文写出),如Mtuberculosis、Styphi等。有时某些常见的细菌也可用习惯通用俗名如tuberoulosis(结核杆菌)、typhoidbacilus(伤寒杆菌)等。有时泛指某一属细菌而不特指其中的某个细菌则可在属名之后加上sp,如Mycobacteriumsp,Salmonellasp,即表示分枝杆菌属和沙门菌属细菌(sp代表菌种species,复数用spp);

纳米细菌是革兰阴性菌,呈球状或球杆状,细胞壁厚(类似于G-菌),无荚膜与鞭毛结构,直径约20-nm,可通过滤菌膜。因体积极小,通过电子显微镜才能看到。纳米细菌在pH7.4和生理性钙磷浓度中能形成羟磷灰石碳酸盐结晶,产生坚硬的钙化外壳覆盖于菌体周围,与多种病理性钙化疾病密切相关,在高温、强酸等条件下仍能存活。

8.培养基的概念和种类、细菌在不同培养基上的生长现象。

(1)按物理性状分为:液体培养基(多用于增菌)、固体培养基(多用于分离纯化鉴定细菌)、半固体培养基(用于观察动力、短期保存)

(2)按营养组成和用途分为:基础培养基、营养培养基、鉴别培养基、选择培养基、特殊培养基

①基础培养基(basicmedium):适合大多数细菌生长所需

②营养培养基(enrichmentmedium):添加高营养成分如血液、血清、生长因子等

③选择培养基(selectivemedium):添加抑制剂抑制不需要细菌的生长

④鉴别培养基(differentialmedium):添加特殊成分及指示剂以区分不同种类的细菌

⑤厌氧培养基(anaerobicmedium):是添加了还原剂及其他有利于厌氧菌生长的特殊成分的培养基。

①液体培养基:大多数细菌为均匀混浊状态,少数链状细菌呈沉淀生长,结核分枝杆菌等专性需氧菌常呈表面生长并易形成菌膜。

②半固体培养基:半固体培养基粘度低,有鞭毛可运动的细菌在其中仍可自由运动,并沿穿刺线呈羽毛状或云雾状浑浊生长,无鞭毛的细菌只能沿穿刺线呈线状生长。

③固体培养基:采用分离划线接种法,将临床标本或污染的培养物接种于固体培养基上,因划线的分离作用,使混杂的细菌在培养基表面上相互分离,称为分离培养。经过分离培养后,互相分离的单个细菌分裂繁殖成一个肉眼可见的细菌集落,称为菌落。挑取一个菌落进行移种,可获得某一细菌的纯培养,这是标本中细菌鉴定的第一步。

四、细菌的感染与致病机制

(1)细菌感染的概念、种类及传播方式。

感染(infection):微生物侵入宿主体内,与宿主相互作用,并导致不同程度的病理变化的过程。

外源性感染和内源性感染

若引起感染的病原菌来自宿主体外,称为外源性感染;若引起感染的病原菌来自宿主体内,称为内源性感染。

水平传播和垂直传播

①水平传播:病原菌通过直接接触或剑街景污染的空气、水、土壤、物品等从人道人、动物到人进行播散的方式,称为~

②垂直传播:病原菌通过胎盘或产道进入胎儿或新生儿体内的播散方式,称为~。

(2)正常菌群的概念和功能。

人及动植物的体表及其外界相通的腔道中存在不同种类和数量的微生物,当人体免疫功能正常时,这些微生物对宿主无害,有些对人还有利,是为正常微生物群,通称正常菌群(normalflora)。

正常菌群的生理学意义:

①生物拮抗:受体竞争;产生有害代谢产物;营养竞争

②营养作用:促进消化吸收;参与营养物质转化;合成维生素供人体利用

③免疫作用

④抗衰老作用:双歧杆菌、乳杆菌及肠球菌等产生过氧化物歧化酶(SOD),消除自由基(02-)毒性,抗氧化损伤,抗衰老

⑤抗肿瘤作用:降解致癌物质;激活巨噬细胞——抑制肿瘤细胞

(3)细菌感染类型及其特点。

①隐性感染(inapparentinfection):入侵的细菌数量少、毒力弱和(或)机体抗感染免疫较强时,机体可不出现或仅有不明显的临床症状,称为~。

②显性感染(apparentinfection):入侵的细菌数量多、毒力强和(或)机体抗感染免疫较弱时,机体可出现明显的病理变化和临床症状、体征,称为~。

显性感染分急性感染和慢性感染,也可分为局部感染和全身感染

a.急性感染:突然起病,症状明显,病程短,一般病愈后,病原体从体内消失。

b.慢性感染:病情缓慢,病程长,可持续数月至数年。

(4)决定细菌能否致病的三大因素

毒力、侵入数量和部位以及机体的免疫力。

(5)细菌毒力、细菌侵袭力的概念;决定细菌侵袭力的因素。

1)毒力(virulence):致病菌的致病性强弱程度。是细菌致病性量的概念。细菌的毒力因子包括:侵袭力和毒素。

2)侵袭力:是指病原菌具有突破防御、侵入定居、繁殖扩散的能力,包括荚膜、黏附素和侵袭性物质。

①黏附素:黏附与定植是感染的第一步,与致病性密切相关。正常情况下,呼吸道的纤毛运动、肠蠕动等均不利于细菌的定植,所以粘附很必要。

黏附机制:主要为配体和受体的结合,细菌配体与宿主细胞受体结合,大多具有组织趋向性。

②荚膜:具有抗吞噬作用;粘附作用;抗有害物质的损伤作用。

③侵袭性物质:侵袭素和侵袭类酶类

④生物被膜:细菌附着在有生命或无生命的材料表面后,由细菌及其分泌的胞外多聚物共同组成的呈膜状的细菌群体--保护性存在形式。

(6)细菌内外毒素的区别。

(7)毒血症、菌血症、败血症、脓毒血症的概念。

①毒血症(toxemia):病原菌在局部生长繁殖,但不侵入血流,仅细菌产生的外毒素进入血流引起全身中毒症状者。

②菌血症(bacteremia):病原菌由原发部位一过性或间断性入血,到达其他部位继续繁殖,但不在血中繁殖者。

③败血症(septicemia):病原菌侵入血流并在血中大量繁殖产生大量毒性产物,引起全身中毒症状者。

④脓毒血症(pyemia):化脓性细菌侵入血流,在其中大量繁殖,并通过血流扩散到其他组织或器官,产生新的化脓性病灶者。

(8)细菌分泌系统的种类及其特点.

①I型分泌系统(T1SS):由不同蛋白亚单位组成跨膜通道的外分泌系统,具有膜成孔毒性的大肠埃希菌α溶血素通过其外分泌

②II型分泌系统(T2SS):主要外分泌细菌外毒素和水解酶,这些毒素和酶首先在周浆间隙中被修饰或加工,然后由特定的分泌器装置分泌到胞外。

③III型分泌系统(T3SS):相关基因众多并以成簇的致病岛(PAI)形式存在于染色体或质粒中,其产物共同形成针形超分子结构,可将毒性物质直接注入宿主细胞。

④IV型分泌系统(T4SS):许多相关基因构成致病岛,也可形成针形结构,不少细菌应用该系统将毒力蛋白直接注入靶细胞,甚至转运DNA至其他细菌/靶细胞。

⑤V型分泌系统(T5SS):最简单的不耗能的分泌系统,淋病奈瑟菌的IgA1蛋白酶、百日咳鲍特菌丝状血凝素都是通过T5SS释放的。

⑥VI型分泌系统(T6SS):结构和功能尚不明确。

(9)细菌感染的基本过程及其影响因素。

病原菌黏附/侵入宿主细胞→局部生存和繁殖→进入血流→播散至多种组织和脏器,在其中大量繁殖→代谢过程中产生各种毒力因子→组织和细胞损伤→出现临床症状/体征

有些有特定寄生部位的细菌(如空肠弯曲菌、幽门螺杆菌、军团菌等),首先要通过定向运动(趋化)穿越粘液层才能到达宿主细胞表面进行黏附。

第三章病毒学总论

一、病毒的特点;病毒的基本结构及辅助结构的功能。

体积非常微小,必须用电子显微镜放大几万至几十万倍后方可观察;结构简单,无完整细胞结构,仅有一种核酸(RNA或DNA);严格的细胞内寄生性,只能在一定种类的活细胞中增殖;对抗生素不敏感,但对干扰素敏感。

有核心和衣壳,二者构成核衣壳。有的病毒核衣壳外有包膜和刺突,称为包膜病毒;有的病毒核衣壳外则没有包膜和刺突,这些没有包膜的病毒称为裸病毒。

①病毒核心:成分为核酸,病毒基因组,控制病毒的遗传性状。

②病毒衣壳:包绕在核酸外面的蛋白质外壳。具有抗原性,可以刺激机体发生免疫应答;具有保护核酸免受外界环境的破坏,比如核酸酶等;介导病毒进入宿主细胞。

③病毒包膜:病毒出芽释放时从宿主细胞膜获得,有些包膜表面有刺突。有包膜的病毒对脂溶剂敏感。

二、病毒的增殖条件、增殖周期及其特点;病毒的异常增殖现象。

病毒没有细胞结构和代谢系统,必须在活的易感细胞内进行增值,由宿主细胞为其提供酶系统、能量、原料、和生物合成的场所,以病毒的核酸为模板进行核酸复制和蛋白质合成,再装配成子代病毒,称病毒的复制。

合适的宿主细胞、病毒进入细胞的能力(足够)、宿主细胞状态(生长良好、代谢旺盛)

吸附、穿入、脱壳、生物合成、组装与成熟、释放

1)吸附(adsorption):病毒的吸附位点与宿主细胞表面受体的结合,首先是静电结合,是可逆的,然后是真正的结合,变得不可逆。病毒具有组织亲嗜性,也就是说,一种病毒并不能对所有的组织进行感染,是有选择的,比如,HIV只选择性的侵犯人淋巴细胞,这是由受体和配体的特异性结合决定的。

2)穿入(penetration):吸附后进入细胞内,有两种方式,①吞饮,病毒与细胞表面结合后凹入细胞内,无包膜病毒多以此种方式进入细胞内,②融合,病毒包膜与细胞膜结合,两种膜融合,将病毒的衣壳释放到细胞内。(其实还有③转位作用:病毒衣壳蛋白与细胞膜上的特定蛋白相互作用,导致病毒直接穿过细胞膜,这种进入的方式较为少见。④直接注入,噬菌体)

3)脱壳(uncoating):脱去衣壳、核酸裸露。不同病毒脱壳方式不同:①注射式侵入的噬菌体和某些直接侵入的病毒可以直接在细胞膜或细胞壁表面同步完成侵入和脱壳。②多数病毒在宿主细胞溶酶体酶作用下脱壳。③少数病毒脱壳过程比较复杂,如痘病毒:在溶酶体酶作用下,先部分脱壳,暴露部分核酸,转译病毒脱壳酶后,再完全脱壳。

4)生物合成(biosynthesis):宿主细胞内进行的,在病毒基因控制下的病毒核酸和蛋白质的合成过程。先合成一些复制酶、抑制蛋白,抑制宿主细胞的正常代谢,使细胞代谢向着有利于病毒合成的方向进行(早期)。再依据病毒基因组的指令,进行病毒核酸的复制、转录和翻译(晚期)

早期合成非结构蛋白,晚期合成结构蛋白。

区域:DNA病毒→核内(除痘病毒)/RNA病毒→胞质(除流感病毒、部分副粘病毒及HIV)

5)装配与成熟(assembly):组装有的在核内完成,有的在胞质内完成,组装成成熟的子代病毒,并从细胞游离出来。无包膜病毒组装成核衣壳即为成熟的子代病毒,包膜病毒组装核衣壳后还需要获得包膜才成为成熟的病毒体。

病毒核酸与病毒蛋白→核衣壳

①组装部位不同:

DNA病毒(除痘病毒外):核内组装(如:ADV等)/RNA病毒:多数在胞浆内组装(如:Polio等)

②组装方式不同:

以核酸为支架,壳粒按螺旋对称方式排列/先形成20面体衣壳,核酸进入,形成核衣壳

6)释放:

①出芽释放:多见于包膜病毒,细胞膜可被修复,不直接破坏宿主细胞

②溶细胞性释放(细胞崩解):多见于裸病毒,宿主细胞损伤、崩解,释放出大量的子代病毒

③其他方式:如巨细胞病毒,通过细胞间桥或细胞融合传播。

①顿挫感染(abortiveinfection):在病毒增殖过程中,虽可合成部分或全部病毒成分,但不能正常组装成完整的病毒体,既不能产生有感染性的子代病毒。

②缺陷病毒(defectivevirus):指病毒基因组不完整或严重改变而不能复制出完整的子代病毒的病毒。但当与另一种病毒共同培养时,就能使缺陷病毒完成正常的增殖,则这种有辅助作用的病毒被成为辅助病毒。

③干扰现象(interference):两种病毒同时感染同一细胞时,可发生一种病毒抑制另一种病毒增殖的现象。

三、病毒的生长周期及其特点。

包括:隐蔽期、对数生长期、细胞死亡期

①隐蔽期:处于病毒感染早期,包括病毒穿入细胞后的脱壳和生物合成阶段;此阶段有数小时,不能检出胞外的病毒。

②对数生长期:处于病毒感染细胞的后期,此阶段产生大量子代病毒,病毒数量的对数与实践成正比,也包括少量病毒的成熟和释放。

③细胞死亡期:大量病毒成熟并释放,可使宿主细胞功能和结构受到破坏,甚至死亡

四、病毒的感染类型及传播方式。

(1)隐性感染:病毒入侵宿主机体后,不引起明显症状和体征的感染,称为~

宿主可继续排毒,成为重要的传染源。

(2)显性感染:病毒入侵宿主机体后,引起机体组织细胞明显的病理损害及生理功能紊乱,并出现明显症状和体征的感染,称为~

1)急性感染:病毒侵入机体后,可持续存在数月、数年甚至数十年。

2)持续性感染:病毒侵入机体后,可存在数月、数年甚至数十年。宿主同样可继续排毒,也是重要的传染源。

①慢性感染:病毒在感染后未完全清除,血中可持续检测出病毒,并可经输血、注射而传播,症状无或轻微,反复发作,迁延不愈(感染病程长,病毒可检出。如HBV如乙型肝炎病毒HBV感染)。

②潜伏感染:原发感染后,病毒并未从体内完全消失,其基因潜伏于某些组织细胞内而不复制,但在一定条件下,病毒被激活,再度复制使疾病复发(可反复激活,急性发作,病毒只有在急性发作时才被检出。如HSV、VZV感染)。

③慢发病毒感染:为慢性发展的进行性加重的病毒感染。潜伏期长,症状出现后呈进行性加重,直至死亡(经显性或隐性感染后,病毒有很长的潜伏期,此时机体无症状,也分离不出病毒。一旦发病出现症状多为亚急性进行性加重,最终导致死亡。如:艾滋病;疯牛病)。

急性病毒感染的迟发并发症:麻疹致亚急性硬化性脑炎(SubacuteSclerosinypanencephalitis,SSPE)

五、病毒的致病机制。

(一)病毒感染对宿主细胞的直接作用

1、杀细胞效应:病毒在细胞内复制成熟,并于很短时间内大量增殖,引起细胞裂解,释放出病毒,在普通显微镜下可见到明显的细胞病变(CPE)

2、稳定状态感染:有些病毒在细胞内增殖不引起细胞溶解死亡,也不阻碍细胞代谢,呈稳定状态感染,称为非溶解细胞病毒。所引起的感染称为稳定状态感染。比如:细胞融合(cellfusion)、细胞膜出现新抗原(newantigenpresentedincellmembrane)

3、包涵体形成:有些病毒感染的细胞在显微镜下可观察到胞质或核内出现嗜酸性或嗜碱性,圆/椭圆形/不规则形状的团块结构,大小、数目不等,称为包涵体(inclusion)。

4、细胞凋亡:病毒可诱导细胞的程序性死亡

5、基因整合与细胞转化:某些病毒感染细胞后将其核酸插入到细胞的染色体中引起整合感染,可引起细胞某些遗传性状的改变。整合可导致:可引起细胞遗传改变——细胞转化;也可发生细胞恶化——肿瘤相关病毒。转化细胞可发生增殖变快,不再具有细胞间接触抑制,可无限制生长繁殖。与肿瘤形成密切相关。

(二)病毒感染的免疫病理作用

1、抗体介导的免疫病理作用

病毒感染后,病毒抗原可出现于宿主细胞表面,与抗体结合后,激活补体,导致宿主细胞破坏,属于II型超敏反应。

病毒抗原与抗体形成复合物,沉积在身体任何部位导致损伤,属于III型超敏反应。

2、细胞介导的免疫病理作用

致敏的细胞毒T细胞在清除胞内病毒的同时,对靶细胞膜病毒抗原识别后进行杀伤,属于IV型超敏反应。

(三)病毒感染对免疫系统的致病作用

抑制宿主免疫功能

病毒侵犯免疫细胞,导致免疫应答降低;

病毒感染引起自身免疫性疾病:机体失去对自身与非自身异己抗原的识别能力

六、干扰素定义、种类、功能、抗病毒特点。

干扰素(Interferon,IFN):是由病毒或其它干扰素诱生剂刺激机体易感细胞产生的一组具有多种生物学活性的分泌性蛋白。

诱生剂:病毒、内毒素、人工合成的dsRNA等

(1)种类及功能

对热较稳定,56℃30`灭活,低温保存;可被蛋白酶破坏;有抗原性

(2)诱生及抗病毒活性

①抗病毒活性:通过抗病毒蛋白发挥作用

具体:2`-5`A合成酶→降解病毒mRNAAVP

蛋白激酶(PKR)→抑制病毒多肽链合成→阻断转录和翻译→抑制病毒蛋白合成→复制终止

AVP只作用病毒,对人体细胞蛋白合成无影响,当干扰素浓度≥10单位/ml,5分钟就使细胞处于抗病毒状态,(比抗体出现早)即能中止病毒复制,不能限制病毒扩散。因此,干扰素对病毒只有抑制而无杀灭作用,对已整合的病毒无作用。另外,有些病毒对干扰素产生“耐药性”。

②特点:广谱性、间接性、种属特异性、细胞选择性

第四章真菌学总论

1.真菌的结构及功能。

多细胞真菌:由菌丝和孢子两种基本结构组成

1)菌丝:在环境适宜情况下由孢子萌发长出芽管,逐渐延长呈丝状,称菌丝。

2)孢子:由生殖菌丝产生的一种繁殖体,是真菌的繁殖结构。

①有性孢子:同一菌体或不同菌体上的2个细胞融合经减数分裂形成。

②无性孢子:菌丝上的细胞分化或出芽生成,不经两性细胞的配合。病原性真菌大多形成无性孢子。

2.真菌的繁殖方式。

无性繁殖(真菌的主要繁殖方式)、有性繁殖

(1)有性繁殖,是两个异性细胞融合形成新个体的繁殖方式。以细胞核的结合为特征,这种核的结合是通过能动或不能动的配子、配偶囊及菌体之间的结合来实现的。

(2)无性繁殖,是不经过两个异性细胞融合融合就形成新个体的繁殖方式。与医学有关的真菌大多数是无性繁殖。

主要形式:①芽生:由真菌细胞或菌丝出芽,生长成熟后,子细胞从母体脱离,酵母型和类酵母型真菌多以此方式繁殖。②裂殖:真菌细胞以二分裂的方式直接形成两个子细胞,多发生于单细胞真菌,如裂殖酵母。③隔殖:分生孢子梗某一段落形成一隔膜后,原生质浓缩成一个新的孢子,该孢子可再独立繁殖。④菌丝断裂:真菌菌丝断裂成许多小片段,每一片段在适宜的环境条件下又可发育形成新的菌丝体。

3.真菌的感染类型。

(1)原发性感染:由致病性真菌引起

如:球孢子菌(coccidiodes)、皮炎芽生菌(blastomyoesdermatitidis)、组织胞浆菌(histoplasma)、马尔尼菲青霉(penicilliummarneffei)等

(2)继发性感染:真菌感染主要是继发性的,由机会致病性真菌在机体免疫功能显著下降时引起。

如白假丝酵母菌、曲霉菌、新型隐球菌等。

4.真菌所致疾病的种类。

(1)致病性真菌感染:外源性真菌感染,如皮肤癣真菌病

(2)条件致病性真菌病:内源性真菌感染,机体免疫力低下,如白假丝酵母菌、曲霉、毛霉等引起

(3)真菌超敏反应性疾病:敏感患者吸入真菌孢子或菌丝,引起超敏反应,如荨麻疹、哮喘、变应性鼻炎

(4)真菌中毒:粮食受潮霉变,摄入真菌或其产生的毒素后可引起急、慢性中毒称为真菌中毒症(mycotoxicosis)。主要有:黄曲霉毒素和镰刀菌毒素

(5)真菌毒素与肿瘤:黄曲霉毒素(诱发肝癌)、镰刀菌T-2毒素、展青霉素、黄褐毒素

第五章遗传与变异

一、微生物遗传与变异的物质基础。

(1)质粒的概念及其特性。

质粒:是细菌染色体以外的遗传物质,为闭合环状的双链DNA。

质粒具有自我复制的能力;质粒DNA所编码的基因产物赋予细菌某些性状特征;质粒可自行丢失与消除;质粒的转移性;质粒可分为相容性与不相容性两种

(2)噬菌体、毒性噬菌体、温和噬菌体、前噬菌体的概念;噬菌体与宿主菌相互关系。

①噬菌体:是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒;

a.毒性噬菌体:能在宿主细胞内复制增殖,产生许多子代噬菌体,并最终裂解细菌,建立溶菌周期。

b.温和噬菌体: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。

c.前噬菌体(prophage):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~。

二、细菌的遗传与变异

(1)举例说明细菌的形态结构变异、菌落变异、毒力变异和耐药性变异。

①形态结构变异:细菌L型;肺炎链球菌在普通培养基上反复传代使荚膜逐渐消失;炭疽芽胞杆菌在42℃培养10~20d后失去形成芽孢的能力。

②菌落变异:细菌菌落由光滑型(S型)变为粗糙型(R型)

③毒力变异:卡介苗(BCG),它是有毒力的牛型结核分枝杆菌在甘油、胆汁和马铃薯的培养基中经13年次传代而获得的减毒变异株。现已广泛用于人类结核病的防治。

④耐药性变异:细菌对某种抗生素由敏感转变为耐药。

(2)细菌变异的机理

突变、转化、转导、接合以及溶源性转换的概念。

①突变:是由于遗传物质的结构改变而引起的变异。

②转化(transformation):受体菌直接摄取供体菌游离的DNA片段获得新的遗传性状的过程称为转化。

③接合(conjugation):是细菌通过性菌毛相互连接沟通,将遗传物质(主要是质粒DNA)从供体菌转移给受体菌。能通过结合方式转移的质粒称为接合性质粒,不能通过性菌毛在细菌间转移的质粒为非接合性质粒。

④转导(transduction):是以温和噬菌体为载体,将供体菌的一段DNA转移到受体菌内,使受体菌获得新的性状。

⑤溶原性转换(lysogenicconversion):溶原性细菌因染色体上整合有前噬菌体而获得新的遗传性状称为溶原性转换。

三、病毒的遗传与变异

(1)病毒的变异现象。

1)宿主范围变异:病毒基因组改变影响了对宿主细胞的感染范围,可感染野生型病毒不能感染的细胞。如病毒吸附蛋白的改变;

2)毒力变异:毒力增强和毒力减弱两种,毒力减弱可以用来制备弱毒活病毒疫苗;如脊髓灰质炎疫苗、麻疹疫苗等

3)条件致死性突变:病毒突变后在特定条件下能生长,而在原来条件下不能繁殖而被致死。如最常见的,温度敏感突变株(ts)高温下基因编码的蛋白或酶失去功能。大多数的温度敏感突变株同时又是减毒株。如脊髓灰质炎病毒ts株疫苗。

4)耐药突变:病毒靶酶基因发生改变→耐药;

5)抗原变异:有的病毒抗原不稳定,易发生变异。有时变异的病毒可引起相关传染病的流行,如甲型流感病毒的血凝素抗原变异所形成的新的甲型流感病毒亚型,可引起流感大流行。

(2)病毒的变异机制。

1)病毒株基因组突变所致的表性改变

病毒基因组中碱基序列改变可自发产生,也可诱导产生。病毒在增殖过程中常发生自发突变,频率为10^-6~10^-8。与其他生物相比,DNA病毒的聚合酶有快速复制能力,但保真性较低,因此在复制过程中较易发生碱基错配导致突变。RNA病毒缺乏复制错误的校正机制,使其突变频率高于DNA病毒。物理/化学因素处理病毒或其核酸也可诱发突变。

突变株可呈多种表型,如病毒的形态、抗原性、宿主范围、营养要求、细胞病变、病毒孔板的大小和致病性均可发生改变。

2)病毒基因组之间的相互作用

①基因重组(re

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