第五周-第一章概论3第二章消毒与灭菌

微生物学与免疫学武汉大学生命科学学院第一节细菌的形态、结构与分类第二节细菌的营养与生长繁殖第三节细菌的代谢第四节微生物的分布第五节细菌的感染与致病性第一章细菌学概论第六节细菌的检查方法（三）细菌的生长繁殖规律－－－生长曲线生长曲线(GrowthCurve)P145，沈萍P134延迟期对数期稳定期衰亡期概念、特点稳定期(stationaryphase)：由于营养物质消耗，代谢产物积累和pH等环境变化，逐步不适宜于细菌生长，导致生长速率降低直至零(即细菌分裂增加的数量等于细菌死亡数)。稳定生长期又称恒定期或最高生长期，此时培养液中活细菌数最高并维持稳定。P145，沈萍P135稳定期是细胞重要的分化调节阶段；1）储存糖原等细胞质内含物；2）芽胞杆菌在此阶段形成芽胞或建立自然感受态等；3）发酵过程积累代谢产物的重要阶段，某些放线菌抗生素的大量形成也在此时期。生产上常通过补充营养物质（补料）或取走代谢产物、调节pH、调节温度、对好氧菌增加通气、搅拌或振荡等措施延长稳定生长期，以获得更多的菌体物质或积累更多的代谢产物衰亡期(deathphase)：营养物质耗尽和有毒代谢产物的大量积累，细菌死亡速率超过新生速率，整个群体呈现出负增长。该时期死亡的细菌以对数方式增加，但在衰亡期的后期，由于部分细菌产生抗性也会使细菌死亡的速率降低，仍有部分活菌存在。P146，沈萍P1361）细菌代谢活性降低；2）细菌衰老并出现自溶；3）产生或释放出一些产物，如氨基酸、转化酶、外肽酶或抗生素等；4）细胞呈现多种形态，有时产生畸形，细胞大小悬殊，有些革兰氏染色反应阳性菌变成阴性反应等。衰亡期的特点：P146，沈萍P136速效碳源（或氮源）：可直接被利用的物质（如葡萄糖或NH4+等）。迟效碳源（或氮源）：需要经过一定的适应期后才能利用的物质（如乳糖或NO3-等）。不同的微生物或同一种微生物对不同物质的利用能力是不同的。速效碳源迟效碳源二次生长（Diauxicgrowth）：当培养基中同时含有速效和迟效碳源（或氮源）时，微生物形成的生长现象。P146，沈萍P136（四）细菌生长量的测定微生物生长的测定个体计数法重量法生理指标法评价培养条件、营养物质等对微生物生长的影响；评价不同的抗菌物质对微生物产生抑制(或杀死)作用的效果；客观地反映微生物生长的规律。P146，沈萍P1511.计数法直接计数法间接计数法（活菌计数法）比浊法P146，沈萍P152直接计数法采用细菌计数板或血球计数板，在显微镜下对微生物数量进行直接计数（计算一定容积里样品中微生物的数量）。缺点：不能区分死菌与活菌；不适于对运动细菌的计数；需要相对高的细菌浓度；个体小的细菌在显微镜下难以观察。P146，沈萍P152间接计数法（活菌计数法）P146，沈萍P152采用培养平板计数法要求操作熟练、准确，否则难以得到正确的结果：样品充分混匀；每支移液管及涂布棒只能接触一个稀释度的菌液；同一稀释度三个以上重复，取平均值；每个平板上的菌落数目合适，便于准确计数。倒平板涂平板间接计数法（活菌计数法）一个菌落可能是多个细胞一起形成，所以在科研中一般用

菌落形成单位（colonyformingunits，CFU）来表示，而不是直接表示为细胞数。间接计数法（活菌计数法）比浊法在一定波长下，测定菌悬液的光密度，以光密度(opticaldensity,即O.D.)表示菌量。实验测量时应控制在菌浓度与光密度成正比的线性范围内，否则不准确。P146，沈萍P1532.重量法以干重、湿重直接衡量微生物群体的生物量；通过样品中蛋白质、核酸含量的测定间接推算微生物群体的生物量。测定多细胞及丝状真菌生长情况的有效方法。P146，沈萍P1533.生理指标法微生物的生理指标，如呼吸强度，耗氧量、酶活性、生物热等与其群体的规模成正相关。样品中微生物数量多或生长旺盛，这些指标愈明显，因此可以借助特定的仪器如瓦勃氏呼吸仪、微量量热计等设备来测定相应的指标。P146，沈萍P154第三节细菌的代谢一、细菌的酶1.存在部位胞内酶胞外酶3.专属性2.产生方式组成酶诱导酶共有酶特有酶限制酶（restrictionenzyme）修饰酶（modificationenzyme）P147，沈萍P102二、细菌的产能方式光能营养型：光合磷酸化化能异养型呼吸发酵有氧呼吸无氧呼吸以分子氧作为最终电子受体以氧化型化合物作为最终电子受体有机物氧化释放的电子直接交给有机物本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物。化能自养型：无机物氧化P148，沈萍P102三、细菌的代谢过程（一）分解代谢（二）合成代谢P149，沈萍P102-125四、细菌的重要代谢产物（一）分解代谢产物和相关的生化反应实验1.单糖发酵实验产酸不产气产酸产气不产酸不产气未接种在培养基中加入某种单糖和指示剂，以此鉴定细菌利用单糖后的产酸、产气情况。（伤寒沙门菌）（大肠杆菌）P151IMViC

实验：常用于肠道杆菌的鉴定3.硫化氢实验菌名IMViC实验硫化氢实验吲哚实验（I）甲基红实验（M）VP实验柠檬酸盐实验（C）大肠杆菌＋＋－－－产气肠杆菌－－＋＋＋P151（二）合成代谢产物及其应用1.热原质4.色素3.细菌素2.毒素与侵袭酶5.抗生素6.维生素P152第四节微生物的分布一、微生物在自然界中的分布（一）土壤中的微生物（二）水中的微生物（三）空气中的微生物（四）极端环境中的微生物P153，沈萍P303二、微生物在正常人体中的分布P155，沈萍P312人体内共生菌群数量是人体细胞的10倍（从细胞数量说，人体9/10是细菌），重量是人体体重的1/50-1/100，生活在我们的体内，与我们同呼吸共命运，很多人意识不到它们的存在，它们是人类亲密而陌生的朋友。

要了解人类疾病发生的原因、药物的作用机理，仅仅研究人类基因组是不够的，参与人体生命活动的细菌尤其是肠道菌群同样很重要。第五节细菌的感染与致病性病原微生物(Pathogenicmicroorganism)或病原体(pathogen)：寄生于生物(包括人)机体并引起疾病的微生物。感染(infection)：病原体侵入机体，导致不同程度的病理过程。感染不是疾病的同义词！感染性疾病(infectiousdisease)：感染后表现有临床症状。P156，沈萍P392病原体不同的个体相同个体的不同生理状态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感染的结局：（一）隐性感染（四）带菌状态（三）显性感染一、细菌的感染（二）潜伏感染P156，沈萍P393（一）隐性感染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，且很快就将病原体彻底消灭，因而基本上不表现临床症状。

通过隐性感染，机体可获得某种特异性的免疫力。（二）潜伏感染机体与致病菌在相互作用过程中的暂时平衡状态。一旦机体免疫力下降，潜伏的病原菌则大量繁殖，导致发病。P156（三）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，于是就出现了一系列临床症状。按病情缓急急性感染慢性感染按病变部位局部感染全身感染P156（四）带菌状态如果病原体与宿主双方都有一定的优势，但病原体仅被限制于某一局部且无法大量繁殖，二者长期处于僵持状态，就称为带菌状态。这种长期处于带菌状态的宿主，称为带菌者（carrier），是该传染病的重要传染源。P156“伤寒玛丽”（MaryMallon，1869-1938）可能与10次“伤寒热”的发作、53个病例、3例死亡有关15岁由爱尔兰移民美国，成为厨娘。1900-1907在纽约做厨娘，感染多人。1907-1910被隔离在小岛，允诺不当厨师后解除隔离。1915年以假名重操旧业，又感染多人。1915-1938又被隔离在小岛，期间在小岛上实验室当过实验员。最后死于中风，尸检发现其胆囊仍然释放活的伤寒杆菌。小说《伤寒玛丽民谣》“TyphoidMary”MaryMallonphotographedwithbacteriologistEmmaShermanonNorthBrotherIslandin1931or1932.ThecottageonNorthBrotherIslandinNewYork'sEastRiverwhereMaryMallon,betterknownasTyphoidMary,wasquarantinedfrom1907to1910,andagainfrom1915untilherdeathin1938.TyphoidMary:VillainorVictim?二、细菌的致病性感染致病细菌的致病性是对特定宿主而言，能使宿主致病的为致病菌，反之为非致病菌，但二者并无绝然界限。条件致病菌(opportunisticpathogen)或机会致病菌：在一般情况下不致病，但在某些条件改变的特殊情况下可致病！？P157，沈萍P394病原菌致病力的强弱毒力侵袭力毒素（一）细菌的毒力致病菌的致病性强弱程度即为毒力。毒力常用半数致死量（medianlethaldose,LD50）或半数感染量（medianinfectivedose,ID50）来表示。即在规定的时间内，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其毒素量。P157，沈萍P394（1）荚膜细菌的荚膜和微荚膜具有抗吞噬和体液杀菌物质的能力，有助于病原菌于在体内存活，例如肺炎球菌的荚膜。1.侵袭力(invasiveness)病原菌突破宿主防线，并能于宿主体内定居、繁殖、扩散的能力，称为侵袭力。侵袭力荚膜粘附素侵袭性物质P157，沈萍P394细菌通过具有粘附能力的结构如革兰氏阴性菌的菌毛等粘附于宿主的呼吸道、消化道及泌尿生殖道粘膜上皮细胞的相应受体，于局部繁殖，积聚毒力或继续侵入机体内部。淋病奈瑟氏球菌：菌毛可使其吸附于尿道粘膜上皮的表面而不被尿液冲走；变异链球菌、乳杆菌：牙齿表面粘连成菌班，造成龋齿。在原处生长繁殖并引起疾病：霍乱弧菌（Vibrio）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（Shigella

ddysenteriae）通过粘膜上皮细胞或细胞间质侵入表层下部组织或血液中进一步扩散：溶血链球菌（Streptococcushaemolyticus）（2）粘附素P157，沈萍P394P157，沈萍P394（3）侵袭性物质通过水解性酶类，使组织疏松、通透性增加，有利于病原菌扩散。透明质酸酶链激酶胶原酶等P158，沈萍P3942.毒素(toxin)细菌毒素按其分泌方式、性质和作用的不同外毒素内毒素病原细菌，主要是一些革兰氏阳性菌，在生长过程中合成并分泌到胞外的毒素，如破伤风痉挛毒素、白喉毒素等；也有存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（exotoxin）：特点通常为蛋白质，抗原性强，可选择作用于各自特定的组织器官，不同病原菌产生的外毒素不同，所引起的症状也不同。其毒性作用强，但毒性不稳定，对热和某些化学物质敏感。P158，沈萍P394破伤风痉挛毒素对中枢神经系统有高度亲和力，封闭抑制性突触的介质释放，导致伸肌，屈肌同时强烈收缩、肌肉强直痉挛。破伤风痉挛毒素的毒性仅次于肉毒毒素，毒素与神经突触的结合是不可逆的,一般治疗无效，因此该病的免疫预防特别重要。类毒素（toxoid）和抗毒素（antitoxin）：利用外毒素对热和某些化学物质敏感的特点，用0.3-0.4%甲醛处理，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，常用来预防注射。

用类毒素注射动物（如马）制备外毒素的抗体，称为抗毒素，作治疗用。P158，沈萍P394革兰氏阴性菌的细胞壁物质，主要成分是脂多糖(LPS)，于菌体裂解时释放，作用于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。各种革兰氏阴性菌的内毒素作用相似，且没有组织细胞特异性。（2）内毒素（endotoxin）P158，沈萍P394外毒素与内毒素的比较：*1mg肉毒毒素纯品可杀死2亿只小鼠，中毒的死亡率几近100%，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100万只小鼠，1mg白喉毒素可杀死1000只豚鼠。P159，沈萍P394（二）病原菌的侵入数量呼吸道感染消化道感染创伤感染（三）病原菌的侵入途径1.致病能力与侵入数量呈正比；