生物制药基础微生物与免疫导论

生物制药基础课程简介细胞微生物免疫有机化学生物化学分子生物学细胞、微生物与免疫2024/10/203细菌真菌放线菌病毒其他微生物免疫系统、抗原、抗体、免疫应答理论部分（三部分）微生物免疫细胞生物学特性种类及结构细胞培养2024/10/204实验内容1常用仪器的使用2常用玻璃器皿的准备3显微镜油镜的使用及细菌形态观察4细菌标本片的制备及染色法（1）5细菌标本片的制备及染色法（2）6常用培养基的制备7微生物的分离、移植及培养特性观察8细菌平板计数9真菌形态观察10细菌的药物敏感性试验11细菌的生物化学试验12大肠杆菌的实验室检查（1）13大肠杆菌的实验室检查（2）14病毒的鸡胚接种15病毒的HA试验、HI试验16小白鼠碳廓清实验17琼脂扩散试验2024/10/205应用1、生活：酒、醋、酸奶（乳酸菌）米酒（根霉）豆腐乳（毛霉）、味精

美容：肉毒梭菌毒素（除皱）酒化菌①啤酒酵母：以淀粉为原料生产啤酒、白酒、威士忌;②啤酒酵母的变种:葡萄酒发酵；③生香酵母：发酵过程中能产生香味。糖化菌

：将淀粉转化成葡萄糖。

在酿酒工业中：有曲霉、根霉、拟内孢霉、红曲霉和毛霉等。细菌：其代谢产物对香型和风味具有特殊作用。常用：乳酸杆菌、醋酸菌、丁酸菌等。2024/10/2062、医药：疫苗、抗生素、和许多医用酶类生产等；

3、农业上：用作杀虫菌剂（苏云金芽孢杆菌）细菌肥料：固氮菌肥料、分解作物秸秆制剂沼气发酵：有机物质通过种类多、数量大且功能不同的微生物的分解，最终形成甲烷和二氧化碳等混合性气体。饲料青贮等方面的应用畜牧业：益生菌4、国防：将使人、畜和农作物致病的微生物装填入炸弹、炮弹、导弹弹头，而成为细菌武器。炭疽5、工业上生产各种氨基酸、核苷酸、酶制剂、乙醇、丙酮、丁醇、有机酸等；6、检验、检测：利用免疫学方法检测农药和兽药残留（血清学技术）。2024/10/208学习本门课作用后续学习生物药物制备技术、基因工程制药、细胞培养技术、发酵工程、实验动物等。就业

生物制药、疫苗生产、各种检验检测、实验动物的饲养管理（无菌）等。2024/10/209学习方法Survey：快速浏览Question：对浏览内容提问（这部分内容将要回答）

Read：精读，找出所提问题的答案Revise：对所出问题修订Record：对问题的答案标记Review：试着不要看书回答问题SQ4RTechnique2024/10/2010学习方法听、记自主学习2024/10/2011教学参考书2024/10/2012期终试卷成绩（70%）+平时成绩（30%）平时成绩：作业提问实验（实验表现+实验报告）

课堂纪律

旷课、迟到考核2024/10/2013一、微生物的概念一类繁殖快、分布广、体形微小、结构简单、肉眼看不见，必须借助光学显微镜或电子显微镜放大数百倍、几千倍甚至几万倍才能看清的微小生物。微生物部分2024/10/2014微生物的特点1、体积小、面积大2、吸收多、转化快3、生长旺、繁殖快4、适应强、易变异5、分布广、种类多2024/10/2015病毒——﹤0.2

m杆状细菌——0.5×2.0

m支原体立克次氏体衣原体｝0.2～0.5

m放线菌——菌丝直径﹤1

m霉菌——菌丝直径2～10

m酵母——1—5×5—30

m1.体积小、面积大1.体积小、面积大比面=面积/体积乳酸杆菌120,000豌豆6.0鸡蛋1.5体重200磅的人0.3物质交换和能量、信息的交换2吸收多，转化快＃3克地鼠

每天

消耗体重等重的粮食；＃1克闪绿蜂鸟

每天

消耗体重两倍的粮食；＃大肠杆菌

每小时消耗体重2000倍的糖。；※发酵乳糖的细菌1小时分解自身重量1,000~10,000倍乳糖=>乳酸；3生长旺，繁殖快★例如：大肠杆菌在最适生长条件下，每12.5~20分钟分裂一次。★在液体培养基中，细菌细胞的浓度一般仅为108~109个/ml。★利用微生物的这一特性就可以:实现发酵工业的短周期、高效率生产。例如生产鲜酵母时，几乎12小时就可以收获一次，每年可以收获数百次。★谷氨酸短杆菌：摇瓶种子→50吨发酵罐：52小时内细胞数目可增加３２亿倍。表1－3若干微生物的代时及每日增殖率微生物名称代时每日分裂次数温度每日增殖率

乳酸菌38分38252.7×1011

大肠杆菌18分80371.2×1024

根瘤菌110分13258.2×103

枯草杆菌31分46307.0×1013

光合细菌144分10301.0×103

酿酒酵母120分12304.1×103

小球藻7小时3.42510.6

念珠藻*23小时1.04252.1

硅藻17小时1.4202.64

草履虫10.4小时2.3264.92

*为念珠蓝菌属(Nostoc)的旧称，与细菌同属原核生物。3生长旺，繁殖快4.分布广、种类多分布广：如:85公里高空、万米深海、地层下128米和427米沉积岩中都发现有微生物存在。类型低限倾向种数高限病毒与立克次氏体1,2171,2171,217支原体424242细菌与放线菌>1,0001,5001,500蓝细菌1,2271,5001,500藻类15,05123,10023,100真菌37,17547,30068,939原生动物24,06824,06830,000总数79,78098,727127,298微生物的种数，据1972年：更重要的是在于微生物的生理代谢类型多、代谢产物种类多。5.易变异、适应强★任何有其它生物生存的环境，都能找到微生物。而在其它生物不可能生存的极端环境中也有微生物存在。★突变频率一般为10-5～10-10，但因繁殖快，在短时间内可出现大量变异后代。★青霉素产量变异、耐药性变异举例例如，青霉素生产菌Penicilliumchrysogenum(产黄青霉)的产量1943年为每毫升发酵液中含20单位青霉素，40多年来，该菌产量变异逐渐积累，发酵水平每毫升已接近10万单位。以啤酒酵母为例，它在分类学上的地位是：

界(Kindom)：真菌界门(Phyllum)：真菌门纲(Class)：子囊菌纲目(Order)：内孢霉目科(Family)：内孢霉科属(Genus)：酵母属

种(Species)：啤酒酵母微生物的分类分类单位：界、门、纲、目、科、属、种种是最基本的分类单位每一分类单位之后可有亚门、亚纲、亚目、亚科...2024/10/2023分类（一）生物学性状

1.细菌2.真菌3.放线菌4.螺旋体

5.霉形体6.立克次氏体7.衣原体8.病毒（二）细胞结构1.非细胞结构的微生物——病毒（仅由蛋白质和核酸组成）2.真核细胞型微生物——真菌（细胞浆中有完整的细胞器、细胞核，有核膜与核仁）3.原核细胞型微生物——其它六种（仅有原始核）2024/10/2024病原微生物（病原体）：

绝大多数微生物对人类和动植物是有益的，仅有一小部分微生物对人类和动植物是有害的，能引起人类和动植物的疾病。这种具有致病性的微生物，称为病原微生物。如猪瘟病毒，沙门氏杆菌条件性病原微生物：

有些微生物仅在一定条件下引起疾病，称为条件性病原微生物。

如巴氏杆菌（常存在于健康动物上呼吸道和消化道内，呈无害寄生。当外界环境条件恶劣，饲养管理不良，机体抵抗力减弱时，巴氏杆菌大量繁殂而致病。）2024/10/2025微生物学工作者的任务：对人类有益的微生物用于实践；对人类有害的微生物予以改造、控制和消灭；使其朝向人类需要的方向发展。2024/10/2026学名：科学名称命名：双名法和三名法两种。①双名法：学名=属名+种名+（首次定名人）+现定名人+定名年份

属名：首字母大写，

表示微生物主要特征。

种名：字首小写，为微生物次要特征，

微生物的命名必要，用斜体表示可省略，用正体字有俗名和学名两种，如：例：金黄色葡萄球菌

StaphylococcusaureusRosenbach18842024/10/2027②三名法：在属和种名后加写一个subsp.，然后再附上亚种名称（斜体）。

如：

Bacillusthuringiensissubsp.galleria

苏云金芽孢杆菌腊螟亚种命名—32024/10/2028山东潍坊出土酒器2024/10/2029疫苗接种注射青霉素后休克→过敏反应异型输血后溶血反应→过敏反应移植器官或组织→移植排斥反应你知道哪些现象与免疫有关吗？免疫部分人类免疫缺陷病毒HIV

获得性免疫缺陷(AIDS)人类超级“肿瘤”——艾滋病这是该奖项设立以来第17次授予免疫学领域的重要发现，28位免疫学家因为他们的研究获此殊荣。机体对再次感染具有的抵抗力称为免疫（immunity），即免除瘟疫。免除差役→免除瘟疫1.免疫的传统概念一、免疫的概念来自拉丁文“immunitas”，在古罗马时代的本意是指免除个人劳役或对国家的义务。immunitas→immunity

重点内容免疫学的经验时期（萌芽期)——人们对“免疫”的认识首先从感染性疾病和抗感染免疫开始公元前史书记载：“当疾病再流行时，从疾病中康复过来的人得到了幸免。根据经验，人们知道它从来不会两次攻击同一个人，也就不再害怕它。”1.人痘苗预防天花（Smallpox）

人类治疗传染病过程中所迈出的关键性的一步Day7Day3Day5天花病毒Poxvirus2.18世纪末的伟大发明——牛痘苗英国乡村医师Jenner1749-1822感染牛痘的挤奶女工不易患天花一次冒险的尝试：患牛痘的挤奶女工手臂取少许牛痘脓液结论：接种牛痘可预防天花Vaccination(接种)取自拉丁文vacca牛及vaccinia牛痘之意。Vaccine——牛痘苗、疫苗数周后，取少许天花脓液未发生天花的全身症状人类最终消灭了天花新鲜鸡霍乱杆菌培养物

死亡陈旧培养物

新鲜培养物

存活

1.减毒疫苗的发明19世纪中叶，法国微生物学家巴斯德(Pasteur)VaccinationVaccine经典免疫学时期(科学期)2.抗毒素（抗体）的发现大剂量白喉毒素

死亡小剂量白喉毒素

存活大剂量白喉毒素

存活免疫血清

首创抗毒素血清预防和治疗首届诺贝尔医学和生理学奖贝林格Behring3．体液免疫理论的提出毒素以及非毒素均能在体内诱发抗体产生，并且抗体能在体外中和相应的诱导原，发生凝集、沉淀等现象。将抗毒素等命名为抗体，将能引起抗体产生的物质统称之为抗原。PaulEhrlich4．吞噬细胞理论的提出吞噬细胞具有清除微生物或者其他异物的天然免疫功能，从而达到抵抗疾病的作用。细胞免疫假说-吞噬细胞理论。Metchnicoff梅契尼科夫Burnet——免疫学发展史上的里程碑5、抗体生成的克隆选择学说（1957）1、免疫细胞是随机生成的多样性的细胞克隆，每一个免疫细胞克隆表达针对某一个特定抗原的特异性受体；2、免疫耐受即自身抗原结合的免疫细胞克隆在胚胎时期克隆前体细胞发育阶段发生了流产。2.免疫的现代概念

免疫（immunity）是指机体对“自身”与“非己”的识别、应答过程中所产生的生物学效应的总和。正常情况下，产生免疫保护，对机体有利：识别“非己”抗原，产生免疫应答并清除之对于“自身”抗原不应答，维持耐受重点内容

异常情况下，产生免疫病理反应，对机体不利：将“自身”抗原识别为“非己”，损害正常的自身组织，导致自身免疫病对“非己”抗原应答过度，产生变态反应不能排除“非己”抗原，造成肿瘤或持续性感染等（免疫缺陷）重点内容免疫观念的转变传统概念现代概念针对病原因子针对一切抗原物质(非己)(非己、自身)免疫反应免疫反应、免疫耐受免疫防御免疫防御、免疫损害尺度“双刃剑”重点内容三.免疫系统的组成重点内容免疫器官和组织重点内容（一）中枢免疫器官

Centralimmuneorgan是免疫细胞发生、分化、发育、成熟的场所，并对外周免疫器官的发育起主导作用。人和其他哺乳类动物的中枢免疫器官包括胸腺和骨髓，鸟类腔上囊（法氏囊）的功能相当于骨髓。

重点内容1.胸腺（thymus）

T细胞分化、成熟的场所免疫调节功能屏障作用（blood-thymusbarrier）重点内容胸腺2.骨髓（bonemarrow）骨髓是人和哺乳动物的造血器官，功能如下：各类免疫细胞发生的场所

B细胞分化成熟的场所发生B细胞应答的场所：再次体液免疫应答的主要部位重点内容（二）外周免疫器官

（peripheralimmuneorgan）外周免疫器官包括淋巴结、脾脏和黏膜免疫系统，它是成熟T细胞、B细胞等免疫细胞定居的场所，也是产生免疫应答的场所。重点内容1.淋巴结（lymphnode）广泛分布于全身非黏膜部位的淋巴通道上淋巴结的功能T细胞及B细胞定居的场所免疫应答发生的场所参与淋巴细胞再循环过滤作用重点内容淋巴结2.脾脏（spleen）是人体最大的淋巴器官免疫细胞定居的场所免疫应答的场所合成生物活性物质：如补体、干扰素等滤过作用机体贮存红细胞的血库重点内容（三）黏膜免疫系统鼻相关淋巴组织(NALT):扁桃体肠相关淋巴组织(GALT):派氏集合淋巴结支气管相关淋巴组织(BALT)功能及其特点参与局部免疫应答分泌分泌型IgA(secretoryIgA,SIgA)参与口服抗原介导的免疫耐受重点内容肠相关淋巴组织

（四）免疫细胞重点内容1.淋巴细胞

T淋巴细胞

B淋巴细胞

NK细胞（自然杀伤细胞）NK细胞重点内容树突状细胞（2011年诺贝尔奖）巨噬细胞2.抗原提呈细胞(APC)重点内容（五）免疫分子由活化的免疫细胞产生的效应分子：抗体细胞因子:如白介素,干扰素等细胞表面分子重点内容活化的T细胞直接杀死被病原体感染的靶细胞分泌多种细胞因子调节免疫反应分泌大量免疫球蛋白活化的B细胞浆细胞重点内容抗原识别受体(BCR或TCR)细胞因子受体免疫细胞表面膜分子白细胞分化抗原(CD)补体受体MHC

IgFc受体重点内容四、免疫系统的功能重点内容免疫防御过度——超敏反应重点内容T、B细胞联合免疫缺陷免疫防御不足——免疫缺陷重点内容

类风湿性关节炎患者手指关节实质性损伤免疫自稳功能异常——自身免疫病重点内容系统性红斑狼疮患者脸部的蝴蝶斑自身免疫病重点内容免疫监视功能减弱——肿瘤发生重点内容固有免疫innateimmunity适应性免疫adaptiveimmunity果蝇斑马鱼小鼠鸟五、免疫的类型重点内容1.固有免疫（innateimmunity）1）概念及特点乃种系长期进化过程中逐渐形成的、机体抵御微生物侵袭的第一道防线，又称为“天然免疫”。

个体出生时即具备作用范围广，非特异性免疫重点内容生理屏障：体表屏障：皮肤、粘膜屏障内部屏障：血脑屏障血胎屏障血眼屏障吞噬细胞：单核巨噬细胞、中性粒细胞肥大细胞

NK细胞可溶性分子：补体系统、细胞因子防御素、溶菌酶2）物质基础重点内容PAMPPRR（TLR）2011年诺贝尔奖2.适应性免疫（adaptiveimmunity）

1）概念机体免疫系统受特定抗原刺激后，T、B淋巴细胞特异性识别抗原分子，发生活化、增生、分化或无能、凋亡，进而表现出一定效应的过程，又称为特异性免疫或获得性免疫。2）物质基础

T、B淋巴细胞重点内容体液免疫和细胞免疫初次免疫和再次免疫主动免疫和被动免疫3）特异性免疫的类型重点内容

细胞免疫

CellularimmunityT细胞

体液免疫HumoralImmunityB细胞病毒体液免疫和细胞免疫重点内容细胞内细菌细胞外细菌胞外可溶性抗原再次应答需用相同抗原再次刺激初次应答和再次应答重点内容A:牛痘B:流感主动免疫(activeimmunity)：

指在特定抗原刺激下，使机体主动产生抗体等特异性效应物质。如注射疫苗被动免疫(passiveimmunity)：

是直接将抗体等效应物质输入人体，不需身体的免疫系统“制造”抗体，用于治疗。如注射丙种球蛋白主动免疫和被动免疫重点内容古代对微生物的认识与利用-不知不觉4000多年前龙山文化时期即利用谷物酿酒、制醋。远在商代，已知使用经过一定时间储存的粪便来肥田。三国时期，华陀刮骨疗毒主张割去腐肉以防感染。《本草纲目》记载，公元前7世纪（唐朝），我国已开始食用菌的栽培，而西方在18世纪才有食用菌栽培的记载。微生物与免疫的发展简史2024/10/2077很久以前人们发现，患过天花的病人，一般不再复发。根据这个事实我国早在11世纪宋真宗时代创立了用人痘苗预防人的天花（良性天花患者的干燥痂皮制成粉末进行吹鼻免疫接种），这是免疫学应用的开端。2024/10/2078在17世纪末叶,为适应贸易发展而兴起的航海事业的需要,光学仪器得到了极大的改进。正确描述了微生物的形态有球形、杆状和螺旋样，为微生物的存在提供了科学依据。1676年荷兰人列文虎克(Leeuwenhoek,1632-1723)2024/10/20792024/10/208018世纪英国乡村医生Jenner

受挤奶姑娘感染牛痘而不发天花的现象的启发，创立了接种牛痘预防天花的方法，宣告了免疫学的产生。

2024/10/20812024/10/2082伟人拿破仑称琴纳为2024/10/2083首先实验证明：

有机物发酵和腐败是由微生物引起

酒类变质是因污染了杂菌所致。

自此，微生物学成为一门独立学科。19世纪中叶，法国学者巴斯德(LouisPasteur,1822-1895)2024/10/2084主要贡献：①推翻自然发生说；②巴氏灭菌法细菌学之父2024/10/2085由