微生物学I细菌代谢与致病性

1、微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性1 Metabolism & pathogenicity 微生物的新陈代谢与致病性微生物的新陈代谢与致病性 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性2 微生物的新陈代谢微生物的新陈代谢 Synopsis 微生物的致病性微生物的致病性 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性3 Metabolism of microbes 微生物的新陈代谢微生物的新陈代谢 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性4 新陈代谢（新陈代谢（metabolism）：）： 细胞内发生的各种化学反应的总称。细胞内发生的各种化学反应的总称。 代

2、谢代谢 分解代谢分解代谢(catabolism) 合成代谢合成代谢(anabolism) 复杂分子复杂分子 （有机物）（有机物） 分解代谢分解代谢 合成代谢合成代谢 简单小分子简单小分子ATPH+ Metabolism 新陈代谢新陈代谢 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性5 &分解代谢（分解代谢（catabolism），又称生物的异化作用，是将复杂），又称生物的异化作用，是将复杂 的有机物分解成简单化合物的过程，同时伴随能量的释放。的有机物分解成简单化合物的过程，同时伴随能量的释放。 &合成代谢（合成代谢（anabolism），又称生物的同化作用，是指细菌），又称生物的同化作用

3、，是指细菌 利用能量将简单的小分子物质合成复杂大分子和细胞结构物质利用能量将简单的小分子物质合成复杂大分子和细胞结构物质 的过程。的过程。 原料和能量原料和能量物质基础物质基础 Metabolism principle 代谢概论代谢概论 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性6 1.按存在部位分按存在部位分 胞内酶胞内酶 胞外酶胞外酶 3.按专属性分按专属性分 共有酶共有酶 特有酶特有酶 2.按产生方式分按产生方式分 组成酶组成酶 诱导酶诱导酶 4.限制与修饰系统限制与修饰系统(R-M系统系统) 限制酶限制酶 修饰酶修饰酶 Enzymes in bacteria 细菌的酶细菌的酶

4、微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性7 微生物产能代谢微生物产能代谢 一切生命活动都是耗能反应，因此，能量代谢是一切生物代谢一切生命活动都是耗能反应，因此，能量代谢是一切生物代谢 的核心问题。的核心问题。 能量代谢的中心任务，是生物体如何把外界环境中的多种形式的能量代谢的中心任务，是生物体如何把外界环境中的多种形式的 最初能源转换成对一切生命活动都能使用的通用能源最初能源转换成对一切生命活动都能使用的通用能源-ATP。 这就是产能代谢。这就是产能代谢。 最初最初 能源能源 有机物有机物 还原态无机物还原态无机物 日光日光 化能异养微生物化能异养微生物 化能自养微生物化能自养微生物

5、 光能营养微生物光能营养微生物 通用能源通用能源 （ATP） 新陈代谢新陈代谢 Metabolism 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性8 &不同类型的细菌营养方式具有不同的产能方式。不同类型的细菌营养方式具有不同的产能方式。 v 营养类型营养类型 光能营养型细菌：光合磷酸化。光能营养型细菌：光合磷酸化。 化能营养型细菌：呼吸、发酵、无机物氧化。化能营养型细菌：呼吸、发酵、无机物氧化。 Energy production mode 细菌的产能方式细菌的产能方式 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性9 &呼吸是指用于产生能量的生物氧化还原过程。呼吸是指用于产生能量的

6、生物氧化还原过程。 需氧呼吸需氧呼吸 &氧化主要是以脱氢和失去电子的方式实现的。根据在呼氧化主要是以脱氢和失去电子的方式实现的。根据在呼 吸过程中最终的氢受体和电子受体的不同，可将细菌的呼吸过程中最终的氢受体和电子受体的不同，可将细菌的呼 吸分为两类：吸分为两类： 无氧呼吸无氧呼吸以氧化型化合物作为最终电子受体以氧化型化合物作为最终电子受体 以分子氧作为最终的氢和电子受体以分子氧作为最终的氢和电子受体 &1Mol 葡萄糖经过需氧呼吸，可以释放葡萄糖经过需氧呼吸，可以释放3632kJ自由能，净合成自由能，净合成38个个ATP。 &可分为硝酸盐呼吸、硫酸盐呼吸、碳酸盐呼吸、延胡索酸呼吸等。可分为硝

7、酸盐呼吸、硫酸盐呼吸、碳酸盐呼吸、延胡索酸呼吸等。 Energy production mode 细菌的产能方式细菌的产能方式-呼吸呼吸 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性10 &发酵是在厌氧条件下，以有机物为基质并以其中发酵是在厌氧条件下，以有机物为基质并以其中 间降解产物为氢和电子受体的氧化过程。间降解产物为氢和电子受体的氧化过程。 &在发酵过程中，有机物只是部分地被氧化，与呼吸相比，在发酵过程中，有机物只是部分地被氧化，与呼吸相比， 释放的能量很少。释放的能量很少。 &能利用发酵方式产能的细菌主要是厌氧菌和兼性厌氧菌。能利用发酵方式产能的细菌主要是厌氧菌和兼性厌氧菌。 &

8、发酵种类很多，可发酵的底物有糖类、有机酸和氨基酸等。发酵种类很多，可发酵的底物有糖类、有机酸和氨基酸等。 葡萄糖发酵成丙酮酸的过程称为糖酵解，主要分为四种途径：葡萄糖发酵成丙酮酸的过程称为糖酵解，主要分为四种途径： EMP，HMP，ED，磷酸解酮酶途径。，磷酸解酮酶途径。 Energy production mode 细菌的产能方式细菌的产能方式-发酵发酵 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性11 分解代谢分解代谢 糖的分解糖的分解 蛋白质的分解蛋白质的分解 脱氨作用脱氨作用 转氨作用转氨作用 脱羧作用脱羧作用 葡萄糖葡萄糖-丙酮酸丙酮酸 代谢途径代谢途径 丙酮酸代谢途径丙酮酸代

9、谢途径 糖酵解途径糖酵解途径(EMP) 己糖单磷酸途径己糖单磷酸途径(HMP) ED途径途径 &最重要的合成代谢是细胞物质的合成，最重要的合成代谢是细胞物质的合成， 包括核酸、蛋白质、多糖和脂类的合成。包括核酸、蛋白质、多糖和脂类的合成。 合成代谢合成代谢 代谢过程代谢过程 Metabolism procedures 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性12 微生物的初级代谢与次级代谢及其产物微生物的初级代谢与次级代谢及其产物 一类与生物生存有关的、涉及到产能代谢和耗能代谢一类与生物生存有关的、涉及到产能代谢和耗能代谢 的代谢类型，普遍存在于一切生物中。的代谢类型，普遍存在于一切

10、生物中。 初级代谢：初级代谢： 微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和 微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和 合成代谢，生成维持生命活动所必需的物质和能量合成代谢，生成维持生命活动所必需的物质和能量 的过程，称为初级代谢的过程，称为初级代谢。 某些生物为了避免在初级代谢过程某种中间产物积累某些生物为了避免在初级代谢过程某种中间产物积累 所造成的不利作用而产生的一类有利于生存的代谢类所造成的不利作用而产生的一类有利于生存的代谢类 型型。可以认为是某些生物在一定条件下通过突变获得可以认为是某些生物在一定条件下通过突变获得 的一种适应生存的方式。的一种适应生存的方式。 次级代谢：次级代

11、谢： 通过次级代谢合成的产物通常称为次级代谢产物，大多是分子通过次级代谢合成的产物通常称为次级代谢产物，大多是分子 结构比较复杂的化合物。根据其作用，可将其分为结构比较复杂的化合物。根据其作用，可将其分为 抗生素抗生素、激素、生物碱、激素、生物碱、毒素毒素及维生素等类型。及维生素等类型。 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性13 分解性代谢产物及其应用分解性代谢产物及其应用 1.糖发酵试验糖发酵试验 2.吲哚试验（吲哚试验（I） IMViC 3.甲基红试验甲基红试验 （M） 应用于大肠埃希菌和应用于大肠埃希菌和 4. VP试验试验 （V） 产气杆菌的检测产气杆菌的检测 5.枸橼酸

12、盐利用试验（枸橼酸盐利用试验（C） Catabolism products and application 分解代谢产物及其应用分解代谢产物及其应用 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性14 单糖发酵实验单糖发酵实验 Saccharide fermentation experiments 不同微生物发酵单糖产物的不同，也是细菌分类鉴定的重要依据。不同微生物发酵单糖产物的不同，也是细菌分类鉴定的重要依据。 大肠杆菌：大肠杆菌： 大肠杆菌分解葡萄糖可产生甲酸、乙酸、乳酸、琥珀酸和丙大肠杆菌分解葡萄糖可产生甲酸、乙酸、乳酸、琥珀酸和丙 酮酸等多种酸。酮酸等多种酸。 产酸产气产酸产气 产

13、气杆菌：产气杆菌： 分解葡萄糖产生丙酮酸，丙酮酸裂解生成乙酰分解葡萄糖产生丙酮酸，丙酮酸裂解生成乙酰CoA与甲酸，与甲酸， 甲酸在酸性条件下可进一步裂解生成甲酸在酸性条件下可进一步裂解生成H2和和CO2。 产酸产气产酸产气 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性15 吲哚实验吲哚实验 Indole experiments 大肠杆菌：大肠杆菌： 产气杆菌：产气杆菌： 大肠杆菌含有色氨酸酶，能分解色氨酸产生吲大肠杆菌含有色氨酸酶，能分解色氨酸产生吲 哚，当加入对二甲基氨基苯甲醛时可生成红色哚，当加入对二甲基氨基苯甲醛时可生成红色 玫瑰吲哚，称为吲哚试验阳性。玫瑰吲哚，称为吲哚试验阳性。

14、 产气杆菌不含有色氨酸酶，为阴性。产气杆菌不含有色氨酸酶，为阴性。 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性16 甲基红和甲基红和V-P实验实验 Methyl red and VP experiments 大肠杆菌：大肠杆菌： 产气杆菌：产气杆菌：甲基红试验阴性甲基红试验阴性 V.P.试验阳性，因丙酮酸进一步形成乙酰甲基甲醇试验阳性，因丙酮酸进一步形成乙酰甲基甲醇 甲基红试验阳性，因其分解葡萄糖产酸量高甲基红试验阳性，因其分解葡萄糖产酸量高 V.P.试验阴性试验阴性 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性17 橘掾酸盐利用实验橘掾酸盐利用实验 Citrate experi

15、ments 拘掾酸盐是一种碳源，产气杆菌能在以拘掾酸拘掾酸盐是一种碳源，产气杆菌能在以拘掾酸 盐为唯一碳源的培养基上生长，且分解拘掾酸盐为唯一碳源的培养基上生长，且分解拘掾酸 盐产生盐产生CO2，再生成碳酸盐，使培养基由中性，再生成碳酸盐，使培养基由中性 变为碱性，指示剂变为碱性，指示剂BTB由绿色变为蓝色。由绿色变为蓝色。 产气杆菌：产气杆菌： 大肠杆菌：大肠杆菌：拘掾酸盐是一种碳源，大肠杆菌不能在以拘掾拘掾酸盐是一种碳源，大肠杆菌不能在以拘掾 酸盐为唯一碳源的培养基上生长，培养基颜色酸盐为唯一碳源的培养基上生长，培养基颜色 不变，仍为中性时的绿色。不变，仍为中性时的绿色。 微生物学微生物学

16、I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性18 合合 成成 代代 谢谢 产产 物物 热原质，泛指那些能引起机体发热的物质，内源性热原质，泛指那些能引起机体发热的物质，内源性/外源性。外源性。 毒素与侵袭性酶，多数细菌都能产生毒素，外毒素毒素与侵袭性酶，多数细菌都能产生毒素，外毒素/内毒素。内毒素。 细菌素，具有杀细菌作用的蛋白质类物质。细菌素，具有杀细菌作用的蛋白质类物质。 色素，在一定条件下能合成某些色素，使菌落具有颜色。色素，在一定条件下能合成某些色素，使菌落具有颜色。 抗生素，在代谢过程中能合成一定种类的抗生素。抗生素，在代谢过程中能合成一定种类的抗生素。 维生素，利用环境的碳氮源合成自身生长所

17、需的维生素。维生素，利用环境的碳氮源合成自身生长所需的维生素。 Anabolism products and application 合成代谢产物及其应用合成代谢产物及其应用 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性19 是某些细菌合成的一种类似抗生素的杀菌物质。是某些细菌合成的一种类似抗生素的杀菌物质。 本质：蛋白质本质：蛋白质 作用：近缘关系的细菌有杀伤作用作用：近缘关系的细菌有杀伤作用 对细菌进行分型，流行病学调查对细菌进行分型，流行病学调查 产生：质粒产生：质粒 命名：往往按产生菌来命名。命名：往往按产生菌来命名。 比如大肠杆菌产生的大肠菌素，铜绿假单胞菌产比如大肠杆菌产生的

18、大肠菌素，铜绿假单胞菌产 生的绿脓菌素等。生的绿脓菌素等。 Bacteriocin 细菌素细菌素 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性20 色素分为水溶性和脂溶性两种，脂溶性色素只存在色素分为水溶性和脂溶性两种，脂溶性色素只存在 于菌体，水溶性色素可以向菌落周围的培养基中扩散，于菌体，水溶性色素可以向菌落周围的培养基中扩散， 使培养基带有一定的颜色。使培养基带有一定的颜色。 细菌产生的色素是固定的，主要用于分类和鉴定。细菌产生的色素是固定的，主要用于分类和鉴定。 Pigment 色素色素 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性21 R质粒质粒 放线菌放线菌 多粘菌素多

19、粘菌素 短杆菌肽短杆菌肽 人工改良的合成途径。人工改良的合成途径。 Antibiotics 抗生素抗生素 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性22 棒状杆菌棒状杆菌欧文氏菌欧文氏菌 维生素维生素C发酵的两步法。发酵的两步法。 Vitamin 维生素维生素 CHO HOH HOH HOH HOH CH2OH CH2OH O HOH HOH O COOH CH2OH H HOH HOH O COOH HO D-葡萄糖葡萄糖 D-山梨醇山梨醇 2-酮基酮基-L-古龙酸古龙酸 维生素维生素C L-山梨醇山梨醇双丙酮双丙酮-L-山梨糖山梨糖双丙酮双丙酮-L-古龙酸古龙酸 2,5-二酮二酮-

20、D-葡萄糖酸葡萄糖酸 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性23 生物碱生物碱(alkaloids)是一类重要的天然有机化合物，是一类重要的天然有机化合物， 通常为具有显著生理活性的碱性有机物，也有人称其通常为具有显著生理活性的碱性有机物，也有人称其 为为“有机碱有机碱”、“植物碱植物碱”。 生物碱是研究最早的一类天然有机化合物，迄今生物碱是研究最早的一类天然有机化合物，迄今 已经从自然界中分离得到约万余种，其中有已经从自然界中分离得到约万余种，其中有60余种作余种作 为药物使用至今，是天然药物化学的重要研究领域。为药物使用至今，是天然药物化学的重要研究领域。 Alkloids 生

21、物碱生物碱 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性24 低分子胺类，如：甲胺，乙胺等低分子胺类，如：甲胺，乙胺等 非环的多胺、酰胺等非环的多胺、酰胺等 氨基酸、氨基糖、肽类（除肽类生物碱）、蛋白质、核苷酸氨基酸、氨基糖、肽类（除肽类生物碱）、蛋白质、核苷酸 维生素维生素 啉类啉类 Alkloids 生物碱生物碱 生物碱生物碱(alkaloids)是含负氧化态氮原子是含负氧化态氮原子 ，存在于，存在于 生物有机体中的环状化合物。生物有机体中的环状化合物。 排除了：排除了： 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性25 双子叶植物中（较多），主要集中分布于防己科、双子叶植物中

22、（较多），主要集中分布于防己科、 罂粟科、茄科、毛莨科、豆科、夹竹桃科、马钱科。罂粟科、茄科、毛莨科、豆科、夹竹桃科、马钱科。 如：在夹竹桃科中已发现了如：在夹竹桃科中已发现了1000多种生物碱。多种生物碱。 单子叶植物中（较少），主要存在于禾本科、莎草单子叶植物中（较少），主要存在于禾本科、莎草 科、香蒲科、棕榈科、百部科、百合科、石蒜科、薯科、香蒲科、棕榈科、百部科、百合科、石蒜科、薯 蓣科及兰科。蓣科及兰科。 其它：地衣类和苔藓类植物中尚未发现生物碱。至其它：地衣类和苔藓类植物中尚未发现生物碱。至 于菌类，已发现有少数植物有生物碱存在。于菌类，已发现有少数植物有生物碱存在。 海洋微生物中

23、的生物碱海洋微生物中的生物碱 Alkloids in plants 生物碱在植物中的分布生物碱在植物中的分布 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性26 生物碱在植物中的含量高低不一，如：金鸡纳树生物碱在植物中的含量高低不一，如：金鸡纳树 皮中含生物碱达皮中含生物碱达1.5% 以上，而长春花中长春新碱的以上，而长春花中长春新碱的 含量仅为百万分之一，美登木中美登素的含量更低，含量仅为百万分之一，美登木中美登素的含量更低， 仅千万分之二。一般地，含量在千分之一以上就算比仅千万分之二。一般地，含量在千分之一以上就算比 较高了。较高了。 Alkloids 生物碱生物碱 微生物学微生物学I

24、细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性27 Camptothecin 喜树碱喜树碱 N N O O OOH Me H N N O O OOH Me HO 喜树碱是珙桐科喜树（喜树碱是珙桐科喜树（Camptotheca acuminata）分离到的）分离到的 抗癌活性成分，同时还可分离到抗癌活性成分，同时还可分离到10-羟基，羟基，11-羟基，羟基，11甲氧基甲氧基 喜树碱等成分，其中喜树碱等成分，其中10-羟基喜树碱的抗癌活性最高。羟基喜树碱的抗癌活性最高。 喜树碱喜树碱10-10-羟基喜树碱羟基喜树碱 微生物转化微生物转化 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性28 Pathogeni

25、city of microbes 微生物的致病性微生物的致病性 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性29 6正常菌群，在人体的体表以及与外界相通的腔道中正常菌群，在人体的体表以及与外界相通的腔道中 分布着一定种类和数量的微生物。分布着一定种类和数量的微生物。 M正常菌群中各类细菌的比例严重失调并伴随着临床表现的正常菌群中各类细菌的比例严重失调并伴随着临床表现的 症状称为症状称为“菌群失调症菌群失调症”。 6微生态平衡，在正常情况下，正常菌群和人体以及菌群中不同种类的微微生态平衡，在正常情况下，正常菌群和人体以及菌群中不同种类的微 生物之间是相互制约、相互依存的，这种通过微生物之间

26、的相互作用建生物之间是相互制约、相互依存的，这种通过微生物之间的相互作用建 立的平衡称为立的平衡称为“微生态平衡微生态平衡”。 M正常菌群与人体之间的平衡关系一旦被打破，正常菌群就正常菌群与人体之间的平衡关系一旦被打破，正常菌群就 会对人体产生致病性，成为条件致病菌。会对人体产生致病性，成为条件致病菌。 名词解释名词解释 Glossary 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性30 N 病原微生物病原微生物(Pathogenic microorganism)，或病原体，或病原体(pathogen)： -寄生于生物寄生于生物(包括人包括人)机体并引起疾病的微生物。机体并引起疾病的微生

27、物。 O感染感染(infection)，又称传染，又称传染：机体与病原体在一定条件下相互作用机体与病原体在一定条件下相互作用 而引起的病理过程。而引起的病理过程。 感染不是疾病的同义词！感染不是疾病的同义词！ 传染病：传染病：由有生命力的病原体引起的疾病，与由其它致病由有生命力的病原体引起的疾病，与由其它致病 因素引起的疾病在本质上是有区别的。因素引起的疾病在本质上是有区别的。 名词解释名词解释 Glossary 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性31 致病性：致病性：病原菌能引发机体产生疾病的能力。病原菌能引发机体产生疾病的能力。 主要由三部分构成：主要由三部分构成： 毒力毒

28、力 侵入数量侵入数量 侵入途径侵入途径 Pathogenicity of bacteria 细菌的致病性细菌的致病性 L按细菌能否使机体致病将其分为致病菌和非致病菌两类。按细菌能否使机体致病将其分为致病菌和非致病菌两类。 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性32 毒力：致病菌的致病性强弱，即致病性的强度。毒力：致病菌的致病性强弱，即致病性的强度。 毒力常用半数致死量（毒力常用半数致死量（median lethal dose, LD50）或半数）或半数 感染量（感染量（median infective dose, ID50）来表示。即在规定时）来表示。即在规定时 间内，通过指定的感

29、染途径，使一定体重和年龄的某种动物间内，通过指定的感染途径，使一定体重和年龄的某种动物 半数死亡或感染的最小细菌数或毒素量。半数死亡或感染的最小细菌数或毒素量。 细菌的毒力主要包括细菌的毒力主要包括侵袭力侵袭力和和毒素毒素两方面。两方面。 Virulence of bacteria 细菌的毒力细菌的毒力 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性33 N侵袭力：侵袭力：病原菌突破宿主防御功能，并在宿主体内病原菌突破宿主防御功能，并在宿主体内 定植、繁殖、扩散的能力。定植、繁殖、扩散的能力。 t 荚膜荚膜 t 黏附素黏附素 t 侵袭性物质侵袭性物质 Invasiveness 侵袭力侵袭力

30、 侵袭力主要包括：侵袭力主要包括： 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性34 例如：例如：肺炎球菌的荚膜、炭疽芽孢杆菌的荚膜等肺炎球菌的荚膜、炭疽芽孢杆菌的荚膜等 致病性葡萄球菌产生的血浆凝固酶有抗吞噬作用致病性葡萄球菌产生的血浆凝固酶有抗吞噬作用 分泌一些活性物质如溶血素，抑制白细胞的趋化作用分泌一些活性物质如溶血素，抑制白细胞的趋化作用 具抵抗在吞噬细胞内被杀死的能力，能在吞噬细胞内寄生具抵抗在吞噬细胞内被杀死的能力，能在吞噬细胞内寄生 荚膜荚膜 Capsule 细菌表面的荚膜及荚膜类物质能保护细菌，使得细菌表面的荚膜及荚膜类物质能保护细菌，使得 细菌在体内能抵抗吞噬细胞的吞

31、噬和体液杀菌物质细菌在体内能抵抗吞噬细胞的吞噬和体液杀菌物质 （补体和抗体）的杀菌作用，从而能够大量繁殖，（补体和抗体）的杀菌作用，从而能够大量繁殖， 最终导致机体病变。最终导致机体病变。 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性35 v 附着于宿主细胞表面之后在原处生长繁殖并引起疾病：霍乱弧菌（附着于宿主细胞表面之后在原处生长繁殖并引起疾病：霍乱弧菌（Vibrio） v 侵入细胞内生长繁殖并产生毒素，使细胞死亡，造成溃疡：侵入细胞内生长繁殖并产生毒素，使细胞死亡，造成溃疡： 痢疾志贺氏菌（痢疾志贺氏菌（Shigella ddysenteriae） v 通过粘膜上皮细胞或细胞间质侵入

32、深层组织或血液中进一步扩散：通过粘膜上皮细胞或细胞间质侵入深层组织或血液中进一步扩散： 溶血链球菌（溶血链球菌（Streptococcus haemolyticus） 黏附素黏附素 Adhesin 病原菌附着于宿主呼吸道、消化道和泌尿生殖道黏膜病原菌附着于宿主呼吸道、消化道和泌尿生殖道黏膜 的能力称作黏附。的能力称作黏附。 具有黏附作用的结构和物质称为黏附素。具有黏附作用的结构和物质称为黏附素。 v 细菌的黏附素主要分为两类：细菌的黏附素主要分为两类：G- 菌毛；菌毛；G+非菌毛黏附物质非菌毛黏附物质 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性36 使组织疏松、通透性增加，有利于病原菌

33、及其毒素迅速扩散。使组织疏松、通透性增加，有利于病原菌及其毒素迅速扩散。 常见的侵袭性酶主要有：常见的侵袭性酶主要有： 链激酶（链激酶（streptokinase） 硫酸软骨素酶（硫酸软骨素酶（chondroitinase）等）等 侵袭性物质侵袭性物质 Invasive materials 病原菌在代谢过程中合成的具有侵袭性的胞外酶病原菌在代谢过程中合成的具有侵袭性的胞外酶 类，这些物质一般不损伤机体组织细胞，但能协类，这些物质一般不损伤机体组织细胞，但能协 助病原菌在机体内定植、繁殖和扩散。助病原菌在机体内定植、繁殖和扩散。 透明质酸酶（透明质酸酶（hyaluronidase） 胶原酶（胶原

34、酶（collagenase） 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性37 细菌毒素按其来源、性质和作用的不同细菌毒素按其来源、性质和作用的不同: 外毒素外毒素 内毒素内毒素 病原细菌、主要是一些革兰氏阳性菌，在生长过程中合病原细菌、主要是一些革兰氏阳性菌，在生长过程中合 成并分泌到胞外的毒素，化学本质是蛋白质。成并分泌到胞外的毒素，化学本质是蛋白质。 如破伤风痉挛毒素、白喉毒素等；如破伤风痉挛毒素、白喉毒素等； 也有存在于胞内当细菌溶解后才释放的如痢疾志贺菌的肠毒素。也有存在于胞内当细菌溶解后才释放的如痢疾志贺菌的肠毒素。 （1）外毒素（）外毒素（exotoxin）：）： Toxi

35、n 毒素毒素 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性38 毒性强，毒性强，1mg肉毒梭菌的外毒素纯品可以杀死肉毒梭菌的外毒素纯品可以杀死2亿只小鼠亿只小鼠 化学组成为蛋白质；化学组成为蛋白质； 抗原性强，可以刺激机体产生抗毒素；抗原性强，可以刺激机体产生抗毒素； 根据对宿主细胞的亲和性及作用方式，可将外毒素根据对宿主细胞的亲和性及作用方式，可将外毒素 分为：分为： 外毒素外毒素 Exotoxin u神经毒素，如破伤风毒素和肉毒毒素；神经毒素，如破伤风毒素和肉毒毒素； u 细胞毒素，如白喉毒素；细胞毒素，如白喉毒素； u 肠毒素，如霍乱弧菌、产毒性大肠杆菌产生的毒素。肠毒素，如霍乱弧

36、菌、产毒性大肠杆菌产生的毒素。 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性39 外毒素化学本质是蛋白质，分子结构模式一般为外毒素化学本质是蛋白质，分子结构模式一般为A+B，即，即 由两个亚单位构成。由两个亚单位构成。A为毒性单位，决定毒性效应；为毒性单位，决定毒性效应；B为受为受 体结合单位，无毒但与宿主细胞的特殊受体结合，介导体结合单位，无毒但与宿主细胞的特殊受体结合，介导A亚亚 单位进入细胞。单位进入细胞。 由于由于B亚单位无毒且免疫原性较强，可将其提纯作为疫苗。亚单位无毒且免疫原性较强，可将其提纯作为疫苗。 v外毒素不稳定，对热和化学试剂敏感，外毒素不稳定，对热和化学试剂敏感，

37、v可用可用0.30.4%甲醛处理脱毒后成为类毒素。甲醛处理脱毒后成为类毒素。 v类毒素与外毒素具有相同的抗原性但无毒性。类毒素与外毒素具有相同的抗原性但无毒性。 类毒素类毒素 Toxoid v 外毒素一般具有很强的免疫原性，可用外毒素一般具有很强的免疫原性，可用0.30.4%甲醛作用甲醛作用 于外毒素，使其活性降低但保留其免疫原性，成为类毒素。于外毒素，使其活性降低但保留其免疫原性，成为类毒素。 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性40 用用0.3-0.4%甲醛处理外毒素，使其毒性完全丧失，但仍保持甲醛处理外毒素，使其毒性完全丧失，但仍保持 抗原性，这种经处理的外毒素为类毒素抗原

38、性，这种经处理的外毒素为类毒素，常用来预防注射。常用来预防注射。 可用类毒素注射动物（如马、兔子等），以制备外毒素的可用类毒素注射动物（如马、兔子等），以制备外毒素的 抗体，称为抗毒素抗体，称为抗毒素，作治疗用。作治疗用。 例如，破伤风梭菌的破伤风痉挛毒素例如，破伤风梭菌的破伤风痉挛毒素(tetanospamin)和和 破伤风溶血毒素破伤风溶血毒素(tetanolysin)。 类毒素与抗毒素类毒素与抗毒素 Toxoid and antitoxin 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性41 0.3-0.4%甲醛甲醛 （毒性完全丧失保持抗原性）（毒性完全丧失保持抗原性） 外毒素外毒素

39、 类毒素类毒素 抗毒素抗毒素 预防注射预防注射 作治疗用作治疗用 马、兔等马、兔等 多次注射多次注射 采血采血 分离血清、提取免分离血清、提取免 疫球蛋白疫球蛋白 外毒素、类毒素与抗毒素外毒素、类毒素与抗毒素 Exotoxin toxoid and antitoxin 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性42 内毒素是革兰氏阴性菌细胞壁中的脂多糖内毒素是革兰氏阴性菌细胞壁中的脂多糖(LPS)成分，只有在成分，只有在 细菌死亡、自溶或经人工裂解后才能释放出来。细菌死亡、自溶或经人工裂解后才能释放出来。 特点：特点： 化学成分是脂多糖，抗原性弱，作用于白细胞、血小板、补体系化学成分是

40、脂多糖，抗原性弱，作用于白细胞、血小板、补体系 统、凝血系统等多种细胞和体液系统，引起发热、白细胞增多、统、凝血系统等多种细胞和体液系统，引起发热、白细胞增多、 血压下降及微循环障碍，有多方面复杂作用，但相对毒性较弱。血压下降及微循环障碍，有多方面复杂作用，但相对毒性较弱。 各种革兰氏阴性菌的内毒素作用相似，且没有器官特异性。各种革兰氏阴性菌的内毒素作用相似，且没有器官特异性。 内毒素内毒素 Endotoxin 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性43 *1mg肉毒毒素纯品可杀死肉毒毒素纯品可杀死2亿只小鼠或一百万只豚鼠，中毒的死亡率几近亿只小鼠或一百万只豚鼠，中毒的死亡率几近

41、100%，但及时注射抗毒素及对症治疗可使之降低。，但及时注射抗毒素及对症治疗可使之降低。 1mg破伤风毒素可杀死破伤风毒素可杀死100万只小鼠，万只小鼠， 1mg白喉毒素可杀死白喉毒素可杀死1000只豚鼠。只豚鼠。 项目项目外毒素外毒素内毒素内毒素 产生菌产生菌革兰氏阳性菌为主革兰氏阳性菌为主革兰氏阴性菌革兰氏阴性菌 化学成分化学成分蛋白质蛋白质脂多糖脂多糖(LPS)(LPS) 释放时间释放时间一般随时分泌一般随时分泌菌体死亡裂解后释放菌体死亡裂解后释放 致病特异性致病特异性不同外毒素各不相同不同外毒素各不相同不同病原菌的内毒素作用基本相同不同病原菌的内毒素作用基本相同 毒性毒性强强* *弱弱

42、 抗原性抗原性完全抗原，抗原性强完全抗原，抗原性强不完全抗原，抗原性弱不完全抗原，抗原性弱 制成类毒素制成类毒素能能不能不能 热稳定性热稳定性差差耐热性强耐热性强 外毒素与内毒素外毒素与内毒素 Exotoxin and endotoxin 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性44 侵入数量：一方面致病能力与侵入数量呈正比，即感染的侵入数量：一方面致病能力与侵入数量呈正比，即感染的 病原菌数量越多，发病几率越高；另一方面，病原菌毒力越病原菌数量越多，发病几率越高；另一方面，病原菌毒力越 强，则引起机体感染、发病所需的菌量越小。强，则引起机体感染、发病所需的菌量越小。 霍乱弧菌（几个

43、），痢疾杆菌（几亿个）。霍乱弧菌（几个），痢疾杆菌（几亿个）。 Invasive amounts and modes 侵入数量与侵入途径侵入数量与侵入途径 侵入途径：宿主的不同部位、不同组织器官对病原菌的敏侵入途径：宿主的不同部位、不同组织器官对病原菌的敏 感性不同。感性不同。 伤寒沙门菌、志贺菌必须经消化道侵入才能引起肠道疾病；伤寒沙门菌、志贺菌必须经消化道侵入才能引起肠道疾病； 破伤风梭菌只有经缺血状态的深部伤口感染才能引起破伤风；破伤风梭菌只有经缺血状态的深部伤口感染才能引起破伤风； 肺炎链球菌必须借助呼吸道才能引起感染；肺炎链球菌必须借助呼吸道才能引起感染； 结核分枝杆菌既可由呼吸道感

44、染，又可经消化道或皮肤创口侵入机体结核分枝杆菌既可由呼吸道感染，又可经消化道或皮肤创口侵入机体 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性45 (1) 致病性真菌感染：致病性真菌感染： 一些外源性真菌感染可引起皮肤、皮下和全身性疾病。如皮肤癣一些外源性真菌感染可引起皮肤、皮下和全身性疾病。如皮肤癣 菌有嗜角蛋白特性，在皮肤局部大量增殖后，通过机械刺激和代菌有嗜角蛋白特性，在皮肤局部大量增殖后，通过机械刺激和代 谢产物的作用引起局部的炎症和病变，即手足癣、甲癣、头癣等。谢产物的作用引起局部的炎症和病变，即手足癣、甲癣、头癣等。 (2) 条件致病性真菌感染：条件致病性真菌感染： 一些内源性

45、真菌在机体免疫力降低，如长期应用抗生素、放射治一些内源性真菌在机体免疫力降低，如长期应用抗生素、放射治 疗等情况下发生。疗等情况下发生。 如白念珠菌是存在于人体表及腔道中的正常菌群，当人体免疫力如白念珠菌是存在于人体表及腔道中的正常菌群，当人体免疫力 低下时可侵入人体许多部位，包括发生于皮肤粘膜的鹅口疮、口低下时可侵入人体许多部位，包括发生于皮肤粘膜的鹅口疮、口 角糜烂、发生于内部器官的肺炎、食道炎、膀胱炎、发生于中枢角糜烂、发生于内部器官的肺炎、食道炎、膀胱炎、发生于中枢 神经系统的脑膜炎等。神经系统的脑膜炎等。 Pathogenicity of fungi 真菌的致病性真菌的致病性 微生物

46、学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性46 (3) 真菌变态反应性疾病：真菌变态反应性疾病： 有些真菌本身并不致病，但对某些具过敏倾向的个体可引起变态有些真菌本身并不致病，但对某些具过敏倾向的个体可引起变态 反应性疾病，如曲霉、青霉、镰刀菌等可引起荨麻疹、哮喘、变反应性疾病，如曲霉、青霉、镰刀菌等可引起荨麻疹、哮喘、变 应性鼻炎。应性鼻炎。 (4) 真菌性中毒：真菌性中毒： 有些真菌在粮食上生长，人及动物食后可因真菌本身或真菌产有些真菌在粮食上生长，人及动物食后可因真菌本身或真菌产 生的毒素而中毒。生的毒素而中毒。 黄曲霉毒素、杂色霉素黄曲霉毒素、杂色霉素肝损害肝损害 桔青霉素桔青霉素肾

47、小球损害肾小球损害 节菱孢菌引起的霉甘蔗中毒节菱孢菌引起的霉甘蔗中毒抽搐，昏迷直至死亡抽搐，昏迷直至死亡 真菌中毒与一般细菌病毒感染不同，有地区性与季节性，但没有真菌中毒与一般细菌病毒感染不同，有地区性与季节性，但没有 传染性，不引起流行。传染性，不引起流行。 Pathogenicity of fungi 真菌的致病性真菌的致病性 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性47 病原体病原体 不同的个体不同的个体 相同个体的不同生理状态相同个体的不同生理状态 不同的结果不同的结果 病原体侵入其宿主后，二者之间的力量对比决定着传染的结局：病原体侵入其宿主后，二者之间的力量对比决定着传染的

48、结局： t 隐性传染隐性传染 t 潜伏感染潜伏感染 t 显性传染显性传染 Types of infections 感染的类型感染的类型 t 带菌状态带菌状态 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性48 隐性感染：隐性感染： 又称为亚临床感染，是指病原菌侵入机体后不出现或出现又称为亚临床感染，是指病原菌侵入机体后不出现或出现 不明显临床症状的感染类型。不明显临床症状的感染类型。 如果宿主的免疫力很强，而病原体的毒力相对较弱，数量如果宿主的免疫力很强，而病原体的毒力相对较弱，数量 又较少，传染后只引起宿主的轻微伤害，且很快就将病原体又较少，传染后只引起宿主的轻微伤害，且很快就将病原体

49、彻底消灭，因而基本上不表现临床症状。彻底消灭，因而基本上不表现临床症状。 潜伏感染：潜伏感染： Types of infections 感染的类型感染的类型 当机体与致病菌在相互作用过程中暂时处于平衡状态时，当机体与致病菌在相互作用过程中暂时处于平衡状态时， 表现为潜伏感染。表现为潜伏感染。 一旦机体免疫力下降时，潜伏的病原菌大量繁殖，导致发一旦机体免疫力下降时，潜伏的病原菌大量繁殖，导致发 病。结核杆菌侵入机体后可表现为潜伏感染。病。结核杆菌侵入机体后可表现为潜伏感染。 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性49 显性传染：显性传染： 按发病时间的长短：按发病时间的长短： 急性感

50、染：病程仅数日至数周，如流行性脑膜炎和霍乱等；急性感染：病程仅数日至数周，如流行性脑膜炎和霍乱等； 多为细胞外寄生物引起！多为细胞外寄生物引起！ 慢性感染：病程往往长达数月至数年，如结核病、麻风病等。慢性感染：病程往往长达数月至数年，如结核病、麻风病等。 多由细胞内寄生物引起！多由细胞内寄生物引起！ Types of infections 感染的类型感染的类型 感染后导致病理改变和临床症状的感染称为显性感染。感染后导致病理改变和临床症状的感染称为显性感染。 如果宿主的免疫力较低，或入侵病原菌的毒力较强、数量如果宿主的免疫力较低，或入侵病原菌的毒力较强、数量 较多，病原菌很快在体内繁殖并产生大量

51、有毒产物，使宿主较多，病原菌很快在体内繁殖并产生大量有毒产物，使宿主 的细胞和组织蒙受严重损害，生理功能异常，于是就出现了的细胞和组织蒙受严重损害，生理功能异常，于是就出现了 一系列临床症状。一系列临床症状。 按病变部位划分：按病变部位划分： 局部感染和全身感染局部感染和全身感染 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性50 当机体受隐性或显性感染后，病原菌并未很快消失，而是当机体受隐性或显性感染后，病原菌并未很快消失，而是 在体内继续存留一段时间，与机体免疫力处于对峙状态，称在体内继续存留一段时间，与机体免疫力处于对峙状态，称 为带菌状态。为带菌状态。 这种长期处于带菌状态的宿主，

52、称为带菌者，成为该传染这种长期处于带菌状态的宿主，称为带菌者，成为该传染 病的传染源，十分危险。病的传染源，十分危险。 伤寒、白喉等伤寒、白喉等 带菌状态：带菌状态： “伤寒玛丽伤寒玛丽”（真名：（真名：Mary Mallon）：）： 一个健康带菌者，被证实在美国有一个健康带菌者，被证实在美国有7个地区多达个地区多达1500个伤寒患者个伤寒患者 都是她传染的。都是她传染的。 Types of infections 感染的类型感染的类型 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性51 本次内容回顾本次内容回顾 SUMMARY 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性52 新陈代

53、谢（新陈代谢（metabolism）：）： 细胞内发生的各种化学反应的总称。细胞内发生的各种化学反应的总称。 代谢代谢 分解代谢分解代谢(catabolism) 合成代谢合成代谢(anabolism) 复杂分子复杂分子 （有机物）（有机物） 分解代谢分解代谢 合成代谢合成代谢 简单小分子简单小分子ATPH+ Metabolism 新陈代谢新陈代谢 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性53 &分解代谢（分解代谢（catabolism），又称生物的异化作用，是将复杂），又称生物的异化作用，是将复杂 的有机物分解成简单化合物的过程，同时伴随能量的释放。的有机物分解成简单化合物的过程，同

54、时伴随能量的释放。 &合成代谢（合成代谢（anabolism），又称生物的同化作用，是指细菌），又称生物的同化作用，是指细菌 利用能量将简单的小分子物质合成复杂大分子和细胞结构物质利用能量将简单的小分子物质合成复杂大分子和细胞结构物质 的过程。的过程。 原料和能量原料和能量物质基础物质基础 Metabolism principle 代谢概论代谢概论 微生物学微生物学I细菌代谢与致病性细菌代谢与致病性54 微生物的初级代谢与次级代谢及其产物微生物的初级代谢与次级代谢及其产物 一类与生物生存有关的、涉及到产能代谢和耗能代谢一类与生物生存有关的、涉及到产能代谢和耗能代谢 的代谢类型，普遍存在于一切生

55、物中。的代谢类型，普遍存在于一切生物中。 初级代谢：初级代谢： 微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和 微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和 合成代谢，生成维持生命活动所必需的物质和能量合成代谢，生成维持生命活动所必需的物质和能量 的过程，称为初级代谢的过程，称为初级代谢。 某些生物为了避免在初级代谢过程某种中间产物积累某些生物为了避免在初级代谢过程某种中间产物积累 所造成的不利作用而产生的一类有利于生存的代谢类所造成的不利作用而产生的一类有利于生存的代谢类 型型。可以认为是某些生物在一定条件下通过突变获得可以认为是某些生物在一定条件下通过突变获得 的一种适应生存的方式。的一种适应生存的方式。 次级代谢：次级代谢： 通过次级代谢合成的产物通常称为次级代谢产物，大多是分子通过次级代谢合成的产物通常