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1、临 床 微 生 物 学 与检 验,病原教研室 鞠晓红,绪 论 PREFACE,一、微生物、微生物学与医学微生物学 1.微生物（microorganism）：是一类体积微小、结构简单、肉眼直接看不到的微小生物的总称。 分布广泛、种类繁多、繁殖迅速、容易变异,按细胞组成及结构分类,非细胞型微生物 病毒（virus）、亚病毒、朊粒 原核细胞型微生物 细菌、螺旋体、衣原体、支原体、立克次体、放线菌 真核细胞型微生物 真菌（fungus）,按与人类关系分类,正常微生物群（normal flora） 条件致病微生物（conditioned pathogen） 机体免疫力下降 细菌寄居部位改变或发生菌群失调
2、 病原微生物 （pathogenic microbes） 如鼠疫、炭疽、霍乱等,2.微生物学 microbiology 3.医学微生物学 medical microbiology 研究与医学有关的病原微生物的生物学特性、致病性与免疫性以及特异性诊断和防治的学科。,二、临床微生物学的性质与任务,临床微生物学（clinical microbiology）：又称诊断微生物学，是研究病原微生物检查及微生物与宿主相互关系的一门应用学科，侧重研究感染性疾病快速、准确地检出病原体的策略与方法。,临床微生物学的性质和任务 研究感染性疾病的病原体特征 提供快速、准确的病原学诊断 指导临床合理应用抗菌药物 监控医
3、院感染,临床微生物检验的思路与原则 原则：确保检验结果正确可靠 确保分析前质量 保证检验质量、快速准确提供检验信息 全面了解机体正常菌群 定性、定量和定位分析，并结合病情 加强与临床联系,检验前质量保证 正确填写检验申请：医师应提供倾向性诊断 确保临床标本可靠：正确采集与运送 检验中质量保证 人员、试剂、仪器设备 选择合适的实验方法、制定标准化操作程序、建立质量控制系统 检验后质量保证 正确分析检验结果 加强与临床的联系,三、临床微生物学检验的现状、发展和展望,感染性疾病的现状 易感人群不断增加 新病原体不断出现 感染因子在非感染性疾病中的作用明显 细菌耐药和医院感染问题日趋严重 快速诊断方法
4、不断发展 分子生物学技术飞速发展 计算机技术推动临床微生物学进步,细菌的形态结构与功能,第一节 细菌的形态与结构,一、细菌的大小、形态与排列 1.大小：计量单位是微米（m） 2.形态 球形：双球、链球、葡萄球菌等 杆形：球杆菌、小杆菌、中等杆菌 大杆菌等 螺形：螺菌和弧菌,光学显微镜,细菌的结构,基本结构：核质、细胞质、细胞膜、细胞壁 特殊结构：鞭毛、菌毛、芽胞、荚膜,二、,第二节 细菌基本结构,一、细胞壁（cell wall） 位于菌细胞最外层，与胞质膜紧密相连，是一层坚韧的膜状结构 革兰阳性菌与阴性菌细胞壁组成不同，共有组分为肽聚糖,（一）肽聚糖（peptidoglycan）,革兰阳性菌
5、聚糖骨架：N-乙酰葡糖胺、N-乙酰胞壁酸 四肽侧链：L-丙氨酸、D-谷氨酸、L-赖氨酸、D-丙氨酸 五肽交联桥：5个甘氨酸 革兰阴性菌 聚糖骨架 四肽侧链：第三位氨基酸多变,革兰阳性菌细胞壁的肽聚糖结构,革兰阳性菌细胞壁的肽聚糖结构,革兰阴性菌细胞壁的肽聚糖结构,（二）革兰阳性菌 细胞壁特殊组分,磷壁酸 壁磷壁酸 膜（脂）磷壁酸 一些特殊表面蛋白 SPA、M蛋白等,（三）革兰阴性菌细胞壁特殊组分-外膜,脂蛋白：位于肽聚糖层和脂质双层之间 脂质双层：镶嵌有外膜蛋白 脂多糖（LPS） ：即革兰阴性菌内毒素 脂质A：内毒素的毒性部分，无特异性 核心多糖：属特异性 特异多糖：即O抗原，有种和型的特异性
6、,周浆间隙（periplasmic space）: 位于革兰阴性菌细胞膜和外膜的脂质双层之间，含有多种蛋白酶、核酸酶、解毒酶及特殊结合蛋白，在细菌获得营养、解除有害物质毒性方面具有重要作用。,（四）细胞壁缺陷型细菌细菌L型,1.概念：细菌细胞壁的肽聚糖结构受到理化或生物因素作用被破坏或合成被抑制，在高渗环境下仍然能够生长和分裂者。 G+菌：原生质体 （protoplast） G- 菌：原生质球 （spheroplast）,2.形态染色 高度多形性：球状、杆状、丝状 绝大多数染色为革兰阴性，着色不均 3.培养特性 培养条件：高渗环境 生长缓慢，典型菌落为油煎蛋状 4.致病性 某些L型引起慢性感染
7、，如尿路感染、骨髓炎、心内膜炎等,回复（返祖）： L型脱离诱导剂后继续培养，仍可恢复成原来细菌的形态与特性。,二、细胞膜（cell membrane）,半透性薄膜脂质双层结构 中介体（mesosome）：部分细胞膜内陷、折叠、卷曲形成的囊状物，多见于革兰阳性细菌。又称之为拟线粒体。 细胞膜上不含胆固醇,三、细胞质（cytoplasm）,1.核糖体（ribosome） 2.质粒（plasmid） 3.胞质颗粒 异染颗粒：细菌含有储藏高能磷酸键的多聚偏磷酸盐颗粒,小亚基：四环素族 链霉素 卡那霉素 大亚基：氯霉素 红霉素,原核细胞，不具成形的核。遗传物质称为核质或拟核（nucleoid）。 无核膜
8、、核仁和有丝分裂器；因其功能与真核细胞的染色体相似，决定细菌的遗传变异，亦称细菌的染色体（chromosome）。 一般为单倍体，是一个共价闭合环状双链DNA 分子,四、核质（ nuclear material ）,第三节 细菌特殊结构,一、荚膜（capsule） 概念：某些细菌在其细胞壁外包绕一层黏液性物质，为疏水性多糖或蛋白质的多聚体。 化学组成：多糖或多肽 功能 保护细菌-抗吞噬、抗有害物质损伤 黏附作用- 与致病性有关 有免疫原性-细菌分型、鉴定细菌,检查方法 墨汁负染法 荚膜染色法 电镜观察法,荚膜肿胀试验 原理：特异性抗血清与相应细菌的荚膜抗原特异性结合形成复合物后，可使细菌荚膜显
9、著增大出现肿胀。 方法：先多价再单价作玻片凝集试验,二、菌毛（pilus或fimbriae） 概念：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。 化学组成：蛋白质 种类及功能 普通菌毛：数量多、短而细，与黏附、致病有关 性菌毛：数量少、粗而长的中空管状结构，与传递遗传物质有关,三、鞭毛（flagellum） 概念：许多细菌菌体上附有细长并呈波状弯曲的丝状物。鞭毛520m1230nm 数量与部位： 单毛菌 双毛菌 丛毛菌 周毛菌 化学组成：蛋白质 功能：运动器官 致病作用 有抗原性 （H抗原）,鞭毛的检查,压滴法或悬滴法,培养法,染色法,四、芽胞（endosp
10、ore或spore）,概念 强大的抵抗力 芽胞是否被杀死作为判断灭菌效果的指标,细菌芽胞的形态,第二章 细菌的生理与遗传变异,第一节 细菌的生理,一、 细菌的化学组成 1.与其他生物相似：水、无机盐、蛋白质、糖类、脂类、核酸 2.特有成分：肽聚糖、DAP、磷壁酸、 D型氨基酸、DPA、LPS,二、细菌的物理性状,1.带电现象 pI 革兰阳性菌 23 革兰阴性菌 45 2.光学性质：细菌为半透体 3.体积微小，相对表面积大 4.高渗透压 革兰阳性菌 2025 革兰阴性菌 56 5.有半透性,三、细菌的代谢,（一）细菌的能量代谢 1.发酵：以有机物为受氢体 2.呼吸：以无机物为受氢体 有氧呼吸：以
11、分子氧为受氢体 厌氧呼吸：以其他无机物为受氢体,（二）细菌的分解代谢 1.糖的分解：多糖单糖丙酮酸 进入三羧酸循环：中间代谢产物+CO2+H2O 发酵丙酮酸：产生各种酸类、酮类、醛类、醇类 2.蛋白质和氨基酸的分解：蛋白质短肽氨基酸 脱氨：苯丙氨酸苯丙酮酸 脱羧：生成胺和CO2 3.对其他物质的代谢：如尿素、枸橼酸盐等,（三）细菌的合成代谢 1.热原质 2.毒素与侵袭性酶 3.色素 4.抗生素 5.细菌素 6.维生素,四、细菌生长繁殖的条件,1.充足的营养物质 水： 碳源和氮源：合成菌体成分；提供能量 无机盐： 生长因子：细菌生长繁殖所必需，但自身不能合成的物质，如维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶等
12、。 据此将细菌分为苛养菌与非苛养菌两大类 苛养菌检出率反映微生物实验室的检测水平,营养物质,肉浸液：提供碳源、氮源 牛肉膏：主要提供氮源，营养价值低，无糖 糖（醇）类：提供碳源和能源 血液：提供特殊生长因子；检测细菌溶血特性 鸡蛋与动物血清：制备营养要求特殊的培养基 无机盐类：常用氯化钠,2.适宜的酸碱度 pH：7.27.6 3.合适的温度 35 37 培养箱一般定在35 （34 36 ） 4.必要的气体 O2、CO2 专性需氧菌：有完善的呼吸酶系统 专性厌氧菌 兼性厌氧菌 微需氧菌：低氧压（5%氧浓度）生长好，高时抑制,专性厌氧菌厌氧原因 缺乏氧化还原电势高的酶：细胞色素和 细胞色素氧化酶
13、缺乏分解有害基团的酶类 2O2- + 2H+ SOD H2O2+O2 2H2O2 触酶 2H2O +O2 H2O2+AH2 过氧化物酶 2H2O+A,五、细菌生长繁殖的规律,（一）细菌繁殖方式 无性繁殖 ：二分裂方式 代时：2030min,中介体介导G+菌分裂,G-菌分裂,（二）细菌的生长曲线,生长曲线：将定量细菌接种于适宜的液体 培养基中，间隔一定时间取样计数活菌数 目，以培养时间为横坐标，活菌数的对数 为纵坐标绘制而成的反映细菌体外繁殖规 律的曲线。,生长曲线-四个时期 迟缓期：体积增大，细菌数不增加 对数期：分裂最旺盛时期，研究细菌形态、 鉴定细菌、保存菌种的最佳时期 稳定期：细菌产生芽
14、胞、外毒素 衰退期：细菌出现形态改变,第二节 细菌的遗传与变异,一、细菌的遗传物质 （一）细菌染色体 （二）染色体以外的遗传物质 1.质粒 2.噬菌体 3.转座因子 4.整合子和基因盒,1.质粒：细菌染色体以外的遗传物质，是环状闭和的双链DNA，携带遗传信息。,质粒种类 致育性质粒（F质粒）：与性菌毛有关 耐药性质粒（R质粒）：与细菌的耐药性有关 毒力质粒（Vi质粒） 细菌素质粒 代谢质粒,质粒的特征 具有自我复制的能力 紧密型质粒：数量少、大，与染色体复制同步 松弛型质粒：数量多、小，复制与染色体无关 决定细菌的某些性状特征 可自行丢失与消除 具有转移性 具有相容性和不相容性,2.噬菌体：是
15、一类感染细菌、真菌、放线菌或 螺旋体等微生物的病毒。,毒性噬菌体：能在宿主菌内复制增殖，产生许多子代噬菌体，并最终裂解细菌。建立溶菌周期。 细菌进行噬菌体分型；鉴定细菌 温和噬菌体：噬菌体基因组整合于宿主菌染色体中，不引起细菌裂解，并随细菌的分裂而传至子代菌体。建立溶源周期。 与细菌的遗传变异有关,温和噬菌体有溶原性周期和溶菌性周期，而毒性噬菌体只有一个溶菌性周期。,3.转座因子,概念：是一类在细菌染色体、质粒、噬菌体之间自行移动的遗传成分，是基因组中一段具有转位特性的独立的DNA序列。 分类: 插入序列（insertion sequence IS） 转座子(transposon)/复合转座子
16、,4.整合子和基因盒,整合子：是一种运动性的DNA分子，具有独特结构可捕获和整合外源性基因，使之转变成为功能性基因的表达单位。 基因盒：带有功能性基因的DNA分子，能被整合子捕获并使功能性基因得以表达。,二、细菌的变异,基因突变 基因的转移与重组,基因的转移与重组,基因转移 外源性的遗传物质由供体菌转入受体菌的过程。 基因重组 转移的遗传物质与受体菌DNA整合在一起的过程。 转移和重组的方式 转化、接合、转导、溶原性转换、原生质体融合,1.转化（transformation） 概念：受体菌直接摄取供体菌游离DNA 片段并整合重组。 条件：（1）转化的DNA为小片段 （2）受体菌处于感受态,小鼠体内肺炎链球菌的转化试验,2.接合（conjugation） 细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗传物 质从供体菌转移给受体菌的过程。 接合性质粒 非接合性质粒,（1）F质粒的接合 高频重组菌（Hfr）：整合有F质粒的细菌 F质粒：Hfr菌中的质粒从染色
