细菌的感染与致病性

第五章细菌的感染与致病机理,重要概念：1.感染：指病原微生物在宿主体内持续存在或增殖。 感染 发病：2.病原菌：凡能引起宿主发病的细菌叫病原菌。第一节细菌的致病性和毒力,一、概念1.致病性:一定种类的病原菌在一定条件下，在宿主体 内引起感染的能力。2.毒力：病原菌致病力强弱程度。二、毒力的测定细菌毒力大小的表示方法有最小致死量、半数致死量、最小感染量和半数感染量表示法。最为实用的是半数致死量(LD50)或半数感染量(ID50)表示法。含义：在单位时间内，使接种的实验动物半数死亡或被感染所需的微生物量数或细菌毒素量。,3.细菌致病性的确定依据,经典柯赫法则：1、病原菌应在同一疾病中查出，而健康者不存在。2、病原菌能够体外获得纯培养。3、此纯培养物接种易感动物能导致相同的病症。4、自感染动物体内能重新分离到该病原菌的纯培养。,基因水平的科赫法则：1、在致病菌中检出某些基因或其产物，而无毒力菌株中无。2、毒力菌株的某个基因被损害，则毒株的毒力应减弱或消除，或者将此基因插入到无毒力菌株中，表现为有毒力菌株特性。3、将细菌接种动物时，该基因应在感染的过程得到表答。4、在接种动物检测到该基因表达产物的抗体或产生免疫保护。,思考题某鸡场爆发疾病，鸡大量死亡，对病死鸡剖检，发现其肝脏质脆，且内有大量大小不一的出血点，取肝脏组织涂片在显微镜下观察发现有细菌，如何验证此菌即为病原菌？,第二节 细菌的毒力因子构成病原菌毒力的物质主要是侵袭力和毒素。,一、侵袭力（一）概念：是指细菌突破机体的防御屏障，在体内定居、内化、繁殖及扩散的能力。（二）细菌侵袭力构成 （1）细菌分泌的胞外酶也称蛋白酶，本身无毒性，但在细菌感染的过程中有一定作用。 （2）细菌分泌的与侵袭力有关的胞外酶血浆凝固酶纤维蛋白酶透明质酸酶其他酶类,(3)与毒力相关的细菌表面结构物质,荚膜,具有抵抗吞噬及体液中杀菌物质的杀灭作用。,菌毛,细菌的普通菌毛,其他表面结构,沙门氏菌Vi抗原、大肠杆菌K抗原、链球菌表面的M抗原等都有抗吞噬作用。结合杆菌表面特殊的脂类,（二）侵袭过程1.定殖（又称定居） 黏附素2.干扰或逃避宿 主的防御机制3.内化作用 定义、意义4.在体内增殖5.在体内扩散 胞外蛋白酶,二、毒素细菌毒素可分为外毒素和内毒素两大类。（一）外毒素（Exotoxin）1.概念:2.来源 :主要是某些革兰氏阳性菌，也有少数是革兰氏阴性菌。 3.化学成分：一般外毒素是蛋白质 。5.特性：（1）有菌种特异性。 （2）毒性强。（3）具有高度的特异性。（4）良好的抗原性。（5）不耐热。 （6）0.3%0.4%甲醛作用下，可以脱毒成类毒素。,6.组成A亚单位：毒素活性中心，决定毒素的毒性效应B亚单位：结合单位，使毒素分子结合宿主细胞 膜受体上，协助A亚单位穿过细胞膜7.分类A-B型毒素攻膜毒素超抗原毒素,（二）内毒素（Eedotoxin） 1.概念： 2.化学成份：内毒宿主要成份为脂多糖（LPS）。 3.内毒素的作用A、发热反应：内毒素作为外源性致热原（即热原质）作用于粒细胞和单核细胞等，使之释放内源性致热原，如IL-1,引起发热。B、糖代谢紊乱：先发生高血糖，后转而为低血糖，大量糖原消耗，可能与肾上腺素大量分泌有关 。C、血管舒缩机能紊乱：内毒素激活血管活性物质（5-羟色胺、激肽释放酶和激肽）的释放。,D、弥漫性血管内凝血（Disseminated intravascular coagulation，DIC）：内毒素活化凝血系统XII因子。纤维蛋白原转为纤维蛋白。E、施瓦兹曼现象(Shwartzman phenomenon)：是由内毒素引起DIC的一种特殊形式。4.特性 ：（1）毒性作用比外毒素弱，且毒性作用没特异性。 （2）抗原性弱，仅能刺激机体产生微量的抗毒素。（3）耐热。（三）外毒素与内毒素的区别,三、III 型分泌系统（一）功能与许多G-病原菌毒力因子的分泌有关。具有接触介导的特征。病原菌与宿主细胞接触后，便立即启动III 型分泌系统，启动后细菌分泌大量与毒力有关的多种蛋白质，从细菌的胞浆直接进入宿主胞浆，发挥毒性作用。（二）构成由30-40kb大小基因组编码，以毒力岛的形式存在于细菌质粒或染色体。,第三节 病原菌与传染传染：病原微生物侵入动物机体，在一定部位定居并生长繁殖，产生有毒物质，引起机体出现一系列病理生理现象反应。又叫感染。一、病原菌引起传染的必要条件（一）病原菌方面 1.病原菌必须具有一定的毒力： 2.病原菌要达到一定数量： 3.病原菌要有适宜的侵入门户： （二）动物方面 种类、性别、年龄、体质、抗感染能力（三）外界环境,二、传染的表现形式1.显性传染：当侵入的病原菌毒力较强，数量较多，而机体抵抗力较低时，侵入的病原菌生长繁殖，对动物机体产生损害，出现具有明显临床症状的疾病时，称显性传染。2.隐性传染：当侵入的病原菌毒力较弱，数量不多，而动物机体又具有一定的抵抗力时，侵入的病原菌进行有限的生长繁殖，对动物机体损害较轻，不出现或仅出现轻微的临床症状，即隐性传染。3.带菌现象：隐性传染或传染病痊愈后，病原菌在动物体内继续存在，并不断排出体外，称带菌现象。呈带菌状态的动物称为带菌者。,三、病原菌在宿主体内的分布1.局部传染：2.全身传染：（1）毒血症：（2）菌血症：（3）败血症：（4）脓毒血症：,第四节 细菌毒力的增强与减弱一、毒力减弱的方法二、毒力增强的方法,第六章 细菌的遗传变异,主要内容一、细菌的遗传物质（一）细菌的染色体（二）染色体以外的遗传物质二、细菌的变异（一）细菌变异的类型（二）细菌变异的机制三、细菌遗传变异的实际应用,细菌的遗传细菌的变异细菌变异的分类,第一节 细菌遗传的物质基础,一、细菌的染色体细菌染色体的结构与特点1、细菌是一条染色体，呈环状双螺旋DNA结构，按一定构型反复回旋卷曲而成的松散的网状结构。2、细菌染色体是核蛋白与细菌的DNA相结合。该蛋白与基因的活化、DNA的复制有关。3、不同细菌染色体DNA的G+C mol不同。约有1的碱基被甲基化，其中腺嘌呤被甲基化的数量最多；其次为胞嘧啶。,4、细菌基因组中，不编码的DNA序列很少，只有少数基因具有重复序列，功能相关的基因高度集中，组合成操纵子。5、细菌具有连续的基因结构，无内含子,二、质粒1.质粒的特点1）质粒并非细菌生存所必不可少的遗传物质。 2）质粒的传递（转移）是细菌遗传物质转移的一个重 要方式。 3）质粒可自行失去或经人工处理而消失。 4）质粒可以独立复制。 5）可有几种质粒同时共存在于一个细菌内。,2.质粒的分类1）能否通过细菌的结合作用进行转移结合性质粒非结合性质粒2）质粒在宿主菌内拷贝数的多少严紧型质粒松弛型质粒3）质粒的相容与不相容性 两种结构相似、密切相关的质粒不能稳定共存于一个宿主菌；结构相差较大、互不相干的质粒可以共存于同一个菌体。4）质粒的来源不同天然质粒人工构建质粒,致育因子（fertility factor） F质粒,与有性生殖有关带有F质粒的为雄性菌，能长出性菌毛；无F质粒的为雌性菌，无性菌毛高频重组菌（high frequence recombination, Hfr）：F质粒整合到宿主染色体的菌株F因子：Hfr菌株上的F因子通过重组恢复成自由状态时，有时可将其相邻的染色体基因一起切割下来，成为携带某一染色体基因的F因子，将携带不同基因的F因子统称为F。,几种重要的天然质粒,耐药性质粒编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药性。毒力质粒（Vi质粒）（virulence plasmid）编码与该菌致病性有关的毒力因子。细菌素质粒编码各种细菌产生的细菌素。代谢质粒编码产生相关的代谢酶。,人工构建的质粒,1.人工构建质粒的目的： 人工构建的质粒主要用于基因工程技术，在该技术中质粒主要被用作载体。基因工程的程序：（1）获取所需要的基因（2）将目的基因与载体连接（3）将重组DNA导入到受体细胞，外源基因得到表达。,2.基因工程载体必须具备下列条件：1）环状DNA结构2）具有限制性内切酶的位点，以便与外源基因连接3）可不依赖于染色体进行独立复制4）具有有别于宿主的选择性标记5）可通过特定方法导入某些宿主细胞,功能不同,特殊用途的载体,克隆载体,表达载体,拷贝数高具有单（多）克隆位点载体本身带有一个或多个选择标记,除具有克隆载体的一般特性以外，还具有一套表达元件：启动子、SD序列、终止子,3.基因工程载体分类,4、质粒作为载体,A A T T C,T T A A G,G A A T T,C T T A A,EcoRI酶切,转化,1、高温变性2、低温复性3、一定温度延伸,PCR,三、转座因子 存在于细菌染色体上，可作为独立单位在染色体上自由移动的DNA片断。转座因子有三种类型：插入序列（IS）、转座子（Tn）、及特殊噬菌体。,1.插入序列（insertion sequence,IS）是最小的转位因子，长度不超过2kb，不携带任何已知与插入功能无关的基因区域，往往是插入后与插入点附近的序列共同起作用，可能是原细胞正常代谢的调节开关之一。,IS,IS,2.转座子（transposon,Tn）长度一般超过2kb，除携带与转位有关的基因外，还携带耐药性基因、抗金属基因、毒素基因及其他结构基因等。因此当Tn插入某一基因时，一方面可引起插入基因失活产生基因突变，另一方面可因带入耐药性基因而使细菌获得耐药性。转座子可能与细菌的多重耐药性有关。,转座子的特征,3.转座噬菌体或前噬菌体是一些具有转座功能的溶原性噬菌体，当整合到细菌染色体上，能改变溶原性细菌的某些生物学性状，如白喉棒状杆菌、肉毒梭菌等的外毒素就是由转座噬菌体的有关基因所编码的。另外，转座噬菌体从细菌染色体分离脱落时，可能连带有细菌的DNA片段，故它还可能在遗传物质转移过程中起载体作用。,四、毒力岛（PAI） 位于细菌染色体之内，分子结构与功能有别于细菌染色体的病原菌的某个或某些独立基因群。第二节基因突变一、细菌变异类型,1.形态变异（1）自然形成或诱导产生的细菌L型。（2）病原菌在特定的动物组织器官中，可发生形态结构变异 2.结构和抗原性变异。（1）荚膜变异。（2）芽孢变异。（3)鞭毛变异。H-O变异：有鞭毛能运动的细菌丧失鞭毛形成能力的变异称3.培养性状的变异 S-R变异；R-S 变异4.毒力变异5.生化形状变异（1）营养缺陷型变异（2）诱导酶产生。（3）终末产物阻遏。6.耐药性变异,形态结构变异,3-6%食盐鼠疫杆菌多形态性(衰残型)。 琼脂培养基,形态结构变异,青霉素、溶菌酶正常形态细菌 L型变异 抗体或补体 (部分或完全失去胞壁),正常霍乱弧菌,霍乱弧菌L型,毒力变异,棒状噬菌体白喉棒状杆菌 获得白喉毒素,二、细菌变异的机理1. 突变（1）碱基置换。（2）碱基的减少、增加与倒置。（3）碱基的互变异构。,1)碱基置换(base substitution)：点突变ATG CAC CTT CTT ATA AAA ACC GAA TAA甲硫 组 亮 亮 异亮 赖 苏 谷ATG CAC CTC CTT ATA AAA ATC GAA TAA 甲硫 组 亮 亮 异亮 赖 异亮 谷,碱基转换,CTT CTC CTA CTG 亮 TAA TAG TGA终止密码,ATG CAC CTT CTT ATA AAA ACC GAA TAA甲硫 组 亮 亮 异亮 赖 苏 谷ATG CAC CTT CTT CTA AAA ACC GAA TAA 甲硫 组 亮 亮 亮 赖 苏 谷,A,G,碱基颠换,错义突变,ATG CAC CTT CTT ATA AAA ACC GAA TAA甲硫 组 亮 亮 异亮 赖 苏 谷ATG CAC CTT CTT ATA TAA ACC GAA TAA 甲硫 组 亮 亮 亮,无义突变,无意义蛋白质,或T,C,A,C,或T,G,2)插入或缺失突变(deletion or insertion mutation),ATG CAC CTT CTT ATA AAA ACC GAA TAA甲硫 组 亮 亮 异亮 赖 苏 谷ATG CAC CTC CTT AAA CCC ATA AAA ATC GAA TAA 甲硫 组 亮 亮 赖 脯 异亮 赖 异亮 谷,AAA CCC,ATG CAC CTT CTT ATA AAA ACC GAA TAA甲硫 组 亮 亮 异亮 赖 苏 谷ATG CAC CTC CTT AAA CAT AAA AAC CGA ATA A 甲硫 组 亮 亮 赖 组 赖 天冬 精 异亮,AAA C,氨基酸数目的增加或减少,移码突变,异常蛋白质,突变的机理,a.自发突变,细菌在分裂繁殖时，由于DNA复制过程中，所出现的碱基错配，引起的突变。特点：具有偶然性，突变是随机不定向的，外界因素不能决定细菌的性状如何改变。突变率一般在106109 。,b.诱发突变：采用人工的方法，通过诱变剂（mutagen）诱导 细菌发生突变。,1、电离辐射：X线、紫外线。X线能量极强，导致DNA磷酸二酯键的断裂；紫外线导致DNA形成嘧啶二聚体的形成，妨碍了DNA聚合酶的作用。,2、化学诱变：（1）亚硝酸：其主要作用是对C和G的脱氨基作用，脱氨基的结果导致氢键的改变，下次复制时相应由A或T(而不是由G或C)配对；（2）羟胺：主要作用于C，将C转变为只能与A配对的修饰碱基羟基亚胺碱基