細(xì)菌的感染與致病性.ppt

第五章細(xì)菌的感染與致病機(jī)理,重要概念：1.感染：指病原微生物在宿主體內(nèi)持續(xù)存在或增殖。感染發(fā)?。?.病原菌：凡能引起宿主發(fā)病的細(xì)菌叫病原菌。第一節(jié)細(xì)菌的致病性和毒力,一、概念1.致病性:一定種類的病原菌在一定條件下，在宿主體內(nèi)引起感染的能力。2.毒力：病原菌致病力強(qiáng)弱程度。二、毒力的測定細(xì)菌毒力大小的表示方法有最小致死量、半數(shù)致死量、最小感染量和半數(shù)感染量表示法。最為實(shí)用的是半數(shù)致死量(LD50)或半數(shù)感染量(ID50)表示法。含義：在單位時(shí)間內(nèi)，使接種的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物半數(shù)死亡或被感染所需的微生物量數(shù)或細(xì)菌毒素量。,3.細(xì)菌致病性的確定依據(jù),經(jīng)典柯赫法則：1、病原菌應(yīng)在同一疾病中查出，而健康者不存在。2、病原菌能夠體外獲得純培養(yǎng)。3、此純培養(yǎng)物接種易感動(dòng)物能導(dǎo)致相同的病癥。4、自感染動(dòng)物體內(nèi)能重新分離到該病原菌的純培養(yǎng)。,基因水平的科赫法則：1、在致病菌中檢出某些基因或其產(chǎn)物，而無毒力菌株中無。2、毒力菌株的某個(gè)基因被損害，則毒株的毒力應(yīng)減弱或消除，或者將此基因插入到無毒力菌株中，表現(xiàn)為有毒力菌株特性。3、將細(xì)菌接種動(dòng)物時(shí)，該基因應(yīng)在感染的過程得到表答。4、在接種動(dòng)物檢測到該基因表達(dá)產(chǎn)物的抗體或產(chǎn)生免疫保護(hù)。,思考題某雞場爆發(fā)疾病，雞大量死亡，對病死雞剖檢，發(fā)現(xiàn)其肝臟質(zhì)脆，且內(nèi)有大量大小不一的出血點(diǎn)，取肝臟組織涂片在顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)有細(xì)菌，如何驗(yàn)證此菌即為病原菌？,第二節(jié)細(xì)菌的毒力因子構(gòu)成病原菌毒力的物質(zhì)主要是侵襲力和毒素。,一、侵襲力（一）概念：是指細(xì)菌突破機(jī)體的防御屏障，在體內(nèi)定居、內(nèi)化、繁殖及擴(kuò)散的能力。（二）細(xì)菌侵襲力構(gòu)成（1）細(xì)菌分泌的胞外酶也稱蛋白酶，本身無毒性，但在細(xì)菌感染的過程中有一定作用。（2）細(xì)菌分泌的與侵襲力有關(guān)的胞外酶血漿凝固酶纖維蛋白酶透明質(zhì)酸酶其他酶類,(3)與毒力相關(guān)的細(xì)菌表面結(jié)構(gòu)物質(zhì),莢膜,具有抵抗吞噬及體液中殺菌物質(zhì)的殺滅作用。,菌毛,細(xì)菌的普通菌毛,其他表面結(jié)構(gòu),沙門氏菌Vi抗原、大腸桿菌K抗原、鏈球菌表面的M抗原等都有抗吞噬作用。結(jié)合桿菌表面特殊的脂類,（二）侵襲過程1.定殖（又稱定居）黏附素2.干擾或逃避宿主的防御機(jī)制3.內(nèi)化作用定義、意義4.在體內(nèi)增殖5.在體內(nèi)擴(kuò)散胞外蛋白酶,二、毒素細(xì)菌毒素可分為外毒素和內(nèi)毒素兩大類。（一）外毒素（Exotoxin）1.概念:2.來源:主要是某些革蘭氏陽性菌，也有少數(shù)是革蘭氏陰性菌。3.化學(xué)成分：一般外毒素是蛋白質(zhì)。5.特性：（1）有菌種特異性。（2）毒性強(qiáng)。（3）具有高度的特異性。（4）良好的抗原性。（5）不耐熱。（6）0.3%0.4%甲醛作用下，可以脫毒成類毒素。,6.組成A亞單位：毒素活性中心，決定毒素的毒性效應(yīng)B亞單位：結(jié)合單位，使毒素分子結(jié)合宿主細(xì)胞膜受體上，協(xié)助A亞單位穿過細(xì)胞膜7.分類A-B型毒素攻膜毒素超抗原毒素,（二）內(nèi)毒素（Eedotoxin）1.概念：2.化學(xué)成份：內(nèi)毒宿主要成份為脂多糖（LPS）。3.內(nèi)毒素的作用A、發(fā)熱反應(yīng)：內(nèi)毒素作為外源性致熱原（即熱原質(zhì)）作用于粒細(xì)胞和單核細(xì)胞等，使之釋放內(nèi)源性致熱原，如IL-1,引起發(fā)熱。B、糖代謝紊亂：先發(fā)生高血糖，后轉(zhuǎn)而為低血糖，大量糖原消耗，可能與腎上腺素大量分泌有關(guān)。C、血管舒縮機(jī)能紊亂：內(nèi)毒素激活血管活性物質(zhì)（5-羥色胺、激肽釋放酶和激肽）的釋放。,D、彌漫性血管內(nèi)凝血（Disseminatedintravascularcoagulation，DIC）：內(nèi)毒素活化凝血系統(tǒng)XII因子。纖維蛋白原轉(zhuǎn)為纖維蛋白。E、施瓦茲曼現(xiàn)象(Shwartzmanphenomenon)：是由內(nèi)毒素引起DIC的一種特殊形式。4.特性：（1）毒性作用比外毒素弱，且毒性作用沒特異性。（2）抗原性弱，僅能刺激機(jī)體產(chǎn)生微量的抗毒素。（3）耐熱。（三）外毒素與內(nèi)毒素的區(qū)別,三、III型分泌系統(tǒng)（一）功能與許多G-病原菌毒力因子的分泌有關(guān)。具有接觸介導(dǎo)的特征。病原菌與宿主細(xì)胞接觸后，便立即啟動(dòng)III型分泌系統(tǒng)，啟動(dòng)后細(xì)菌分泌大量與毒力有關(guān)的多種蛋白質(zhì)，從細(xì)菌的胞漿直接進(jìn)入宿主胞漿，發(fā)揮毒性作用。（二）構(gòu)成由30-40kb大小基因組編碼，以毒力島的形式存在于細(xì)菌質(zhì)?；蛉旧w。,第三節(jié)病原菌與傳染傳染：病原微生物侵入動(dòng)物機(jī)體，在一定部位定居并生長繁殖，產(chǎn)生有毒物質(zhì)，引起機(jī)體出現(xiàn)一系列病理生理現(xiàn)象反應(yīng)。又叫感染。一、病原菌引起傳染的必要條件（一）病原菌方面1.病原菌必須具有一定的毒力：2.病原菌要達(dá)到一定數(shù)量：3.病原菌要有適宜的侵入門戶：（二）動(dòng)物方面種類、性別、年齡、體質(zhì)、抗感染能力（三）外界環(huán)境,二、傳染的表現(xiàn)形式1.顯性傳染：當(dāng)侵入的病原菌毒力較強(qiáng)，數(shù)量較多，而機(jī)體抵抗力較低時(shí)，侵入的病原菌生長繁殖，對動(dòng)物機(jī)體產(chǎn)生損害，出現(xiàn)具有明顯臨床癥狀的疾病時(shí)，稱顯性傳染。2.隱性傳染：當(dāng)侵入的病原菌毒力較弱，數(shù)量不多，而動(dòng)物機(jī)體又具有一定的抵抗力時(shí)，侵入的病原菌進(jìn)行有限的生長繁殖，對動(dòng)物機(jī)體損害較輕，不出現(xiàn)或僅出現(xiàn)輕微的臨床癥狀，即隱性傳染。3.帶菌現(xiàn)象：隱性傳染或傳染病痊愈后，病原菌在動(dòng)物體內(nèi)繼續(xù)存在，并不斷排出體外，稱帶菌現(xiàn)象。呈帶菌狀態(tài)的動(dòng)物稱為帶菌者。,三、病原菌在宿主體內(nèi)的分布1.局部傳染：2.全身傳染：（1）毒血癥：（2）菌血癥：（3）敗血癥：（4）膿毒血癥：,第四節(jié)細(xì)菌毒力的增強(qiáng)與減弱一、毒力減弱的方法二、毒力增強(qiáng)的方法,第六章細(xì)菌的遺傳變異,主要內(nèi)容一、細(xì)菌的遺傳物質(zhì)（一）細(xì)菌的染色體（二）染色體以外的遺傳物質(zhì)二、細(xì)菌的變異（一）細(xì)菌變異的類型（二）細(xì)菌變異的機(jī)制三、細(xì)菌遺傳變異的實(shí)際應(yīng)用,細(xì)菌的遺傳細(xì)菌的變異細(xì)菌變異的分類,第一節(jié)細(xì)菌遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ),一、細(xì)菌的染色體細(xì)菌染色體的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)1、細(xì)菌是一條染色體，呈環(huán)狀雙螺旋DNA結(jié)構(gòu)，按一定構(gòu)型反復(fù)回旋卷曲而成的松散的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。2、細(xì)菌染色體是核蛋白與細(xì)菌的DNA相結(jié)合。該蛋白與基因的活化、DNA的復(fù)制有關(guān)。3、不同細(xì)菌染色體DNA的G+Cmol不同。約有1的堿基被甲基化，其中腺嘌呤被甲基化的數(shù)量最多；其次為胞嘧啶。,4、細(xì)菌基因組中，不編碼的DNA序列很少，只有少數(shù)基因具有重復(fù)序列，功能相關(guān)的基因高度集中，組合成操縱子。5、細(xì)菌具有連續(xù)的基因結(jié)構(gòu)，無內(nèi)含子,二、質(zhì)粒1.質(zhì)粒的特點(diǎn)1）質(zhì)粒并非細(xì)菌生存所必不可少的遺傳物質(zhì)。2）質(zhì)粒的傳遞（轉(zhuǎn)移）是細(xì)菌遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移的一個(gè)重要方式。3）質(zhì)?？勺孕惺セ蚪?jīng)人工處理而消失。4）質(zhì)?？梢元?dú)立復(fù)制。5）可有幾種質(zhì)粒同時(shí)共存在于一個(gè)細(xì)菌內(nèi)。,2.質(zhì)粒的分類1）能否通過細(xì)菌的結(jié)合作用進(jìn)行轉(zhuǎn)移結(jié)合性質(zhì)粒非結(jié)合性質(zhì)粒2）質(zhì)粒在宿主菌內(nèi)拷貝數(shù)的多少嚴(yán)緊型質(zhì)粒松弛型質(zhì)粒3）質(zhì)粒的相容與不相容性兩種結(jié)構(gòu)相似、密切相關(guān)的質(zhì)粒不能穩(wěn)定共存于一個(gè)宿主菌；結(jié)構(gòu)相差較大、互不相干的質(zhì)?？梢怨泊嬗谕粋€(gè)菌體。4）質(zhì)粒的來源不同天然質(zhì)粒人工構(gòu)建質(zhì)粒,致育因子（fertilityfactor）F質(zhì)粒,與有性生殖有關(guān)帶有F質(zhì)粒的為雄性菌，能長出性菌毛；無F質(zhì)粒的為雌性菌，無性菌毛高頻重組菌（highfrequencerecombination,Hfr）：F質(zhì)粒整合到宿主染色體的菌株F因子：Hfr菌株上的F因子通過重組恢復(fù)成自由狀態(tài)時(shí)，有時(shí)可將其相鄰的染色體基因一起切割下來，成為攜帶某一染色體基因的F因子，將攜帶不同基因的F因子統(tǒng)稱為F。,幾種重要的天然質(zhì)粒,耐藥性質(zhì)粒編碼細(xì)菌對抗菌藥物或重金屬鹽類的耐藥性。毒力質(zhì)粒（Vi質(zhì)粒）（virulenceplasmid）編碼與該菌致病性有關(guān)的毒力因子。細(xì)菌素質(zhì)粒編碼各種細(xì)菌產(chǎn)生的細(xì)菌素。代謝質(zhì)粒編碼產(chǎn)生相關(guān)的代謝酶。,人工構(gòu)建的質(zhì)粒,1.人工構(gòu)建質(zhì)粒的目的：人工構(gòu)建的質(zhì)粒主要用于基因工程技術(shù)，在該技術(shù)中質(zhì)粒主要被用作載體?；蚬こ痰某绦颍海?）獲取所需要的基因（2）將目的基因與載體連接（3）將重組DNA導(dǎo)入到受體細(xì)胞，外源基因得到表達(dá)。,2.基因工程載體必須具備下列條件：1）環(huán)狀DNA結(jié)構(gòu)2）具有限制性內(nèi)切酶的位點(diǎn)，以便與外源基因連接3）可不依賴于染色體進(jìn)行獨(dú)立復(fù)制4）具有有別于宿主的選擇性標(biāo)記5）可通過特定方法導(dǎo)入某些宿主細(xì)胞,功能不同,特殊用途的載體,克隆載體,表達(dá)載體,拷貝數(shù)高具有單（多）克隆位點(diǎn)載體本身帶有一個(gè)或多個(gè)選擇標(biāo)記,除具有克隆載體的一般特性以外，還具有一套表達(dá)元件：啟動(dòng)子、SD序列、終止子,3.基因工程載體分類,4、質(zhì)粒作為載體,AATTC,TTAAG,GAATT,CTTAA,EcoRI酶切,轉(zhuǎn)化,1、高溫變性2、低溫復(fù)性3、一定溫度延伸,PCR,三、轉(zhuǎn)座因子存在于細(xì)菌染色體上，可作為獨(dú)立單位在染色體上自由移動(dòng)的DNA片斷。轉(zhuǎn)座因子有三種類型：插入序列（IS）、轉(zhuǎn)座子（Tn）、及特殊噬菌體。,1.插入序列（insertionsequence,IS）是最小的轉(zhuǎn)位因子，長度不超過2kb，不攜帶任何已知與插入功能無關(guān)的基因區(qū)域，往往是插入后與插入點(diǎn)附近的序列共同起作用，可能是原細(xì)胞正常代謝的調(diào)節(jié)開關(guān)之一。,IS,IS,2.轉(zhuǎn)座子（transposon,Tn）長度一般超過2kb，除攜帶與轉(zhuǎn)位有關(guān)的基因外，還攜帶耐藥性基因、抗金屬基因、毒素基因及其他結(jié)構(gòu)基因等。因此當(dāng)Tn插入某一基因時(shí)，一方面可引起插入基因失活產(chǎn)生基因突變，另一方面可因帶入耐藥性基因而使細(xì)菌獲得耐藥性。轉(zhuǎn)座子可能與細(xì)菌的多重耐藥性有關(guān)。,轉(zhuǎn)座子的特征,3.轉(zhuǎn)座噬菌體或前噬菌體是一些具有轉(zhuǎn)座功能的溶原性噬菌體，當(dāng)整合到細(xì)菌染色體上，能改變?nèi)茉约?xì)菌的某些生物學(xué)性狀，如白喉棒狀桿菌、肉毒梭菌等的外毒素就是由轉(zhuǎn)座噬菌體的有關(guān)基因所編碼的。另外，轉(zhuǎn)座噬菌體從細(xì)菌染色體分離脫落時(shí)，可能連帶有細(xì)菌的DNA片段，故它還可能在遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移過程中起載體作用。,四、毒力島（PAI）位于細(xì)菌染色體之內(nèi)，分子結(jié)構(gòu)與功能有別于細(xì)菌染色體的病原菌的某個(gè)或某些獨(dú)立基因群。第二節(jié)基因突變一、細(xì)菌變異類型,1.形態(tài)變異（1）自然形成或誘導(dǎo)產(chǎn)生的細(xì)菌L型。（2）病原菌在特定的動(dòng)物組織器官中，可發(fā)生形態(tài)結(jié)構(gòu)變異2.結(jié)構(gòu)和抗原性變異。（1）莢膜變異。（2）芽孢變異。（3)鞭毛變異。H-O變異：有鞭毛能運(yùn)動(dòng)的細(xì)菌喪失鞭毛形成能力的變異稱3.培養(yǎng)性狀的變異S-R變異；R-S變異4.毒力變異5.生化形狀變異（1）營養(yǎng)缺陷型變異（2）誘導(dǎo)酶產(chǎn)生。（3）終末產(chǎn)物阻遏。6.耐藥性變異,形態(tài)結(jié)構(gòu)變異,3-6%食鹽鼠疫桿菌多形態(tài)性(衰殘型)。瓊脂培養(yǎng)基,形態(tài)結(jié)構(gòu)變異,青霉素、溶菌酶正常形態(tài)細(xì)菌L型變異抗體或補(bǔ)體(部分或完全失去胞壁),正?；魜y弧菌,霍亂弧菌L型,毒力變異,棒狀噬菌體白喉棒狀桿菌獲得白喉毒素,二、細(xì)菌變異的機(jī)理1.突變（1）堿基置換。（2）堿基的減少、增加與倒置。（3）堿基的互變異構(gòu)。,1)堿基置換(basesubstitution)：點(diǎn)突變ATGCACCTTCTTATAAAAACCGAATAA甲硫組亮亮異亮賴蘇谷ATGCACCTCCTTATAAAAATCGAATAA甲硫組亮亮異亮賴異亮谷,堿基轉(zhuǎn)換,CTTCTCCTACTG亮TAATAGTGA終止密碼,ATGCACCTTCTTATAAAAACCGAATAA甲硫組亮亮異亮賴蘇谷ATGCACCTTCTTCTAAAAACCGAATAA甲硫組亮亮亮賴蘇谷,A,G,堿基顛換,錯(cuò)義突變,ATGCACCTTCTTATAAAAACCGAATAA甲硫組亮亮異亮賴蘇谷ATGCACCTTCTTATATAAACCGAATAA甲硫組亮亮亮,無義突變,無意義蛋白質(zhì),或T,C,A,C,或T,G,2)插入或缺失突變(deletionorinsertionmutation),ATGCACCTTCTTATAAAAACCGAATAA甲硫組亮亮異亮賴蘇谷ATGCACCTCCTTAAACCCATAAAAATCGAATAA甲硫組亮亮賴脯異亮賴異亮谷,AAACCC,ATGCACCTTCTTATAAAAACCGAATAA甲硫組亮亮異亮賴蘇谷ATGCACCTCCTTAAACATAAAAACCGAATAA甲硫組亮亮賴組賴天冬精異亮,AAAC,氨基酸數(shù)目的增加或減少,移碼突變,異常蛋白質(zhì),突變的機(jī)理,a.自發(fā)突變,細(xì)菌在分裂繁殖時(shí)，由于DNA復(fù)制過程中，所出現(xiàn)的堿基錯(cuò)配，引起的突變。特點(diǎn)：具有偶然性，突變是隨機(jī)不定向的，外界因素不能決定細(xì)菌的性狀如何改變。突變率一般在106109。,b.誘發(fā)突變：采用人工的方法，通過誘變劑（mutagen）誘導(dǎo)細(xì)菌發(fā)生突變。,1、電離輻射：X線、紫外線。X線能量極強(qiáng)，導(dǎo)致DNA磷酸二酯鍵的斷裂；紫外線導(dǎo)致DNA形成嘧啶二聚體的形成，妨礙了DNA聚合酶的作用。,2、化學(xué)誘變：（1）亞硝酸：其主要作用是對C和G的脫氨基作用，脫氨基的結(jié)果導(dǎo)致氫鍵的改變，下次復(fù)制時(shí)相應(yīng)由A或T(而不是由G或C)配對；（2）羥胺：主要作用于C，將C轉(zhuǎn)變?yōu)橹荒芘cA配對的修飾堿基羥基亞胺堿基。（3）烷化劑（乙基甲烷磺酸、甲基甲烷磺酸等）嘌呤烷基化，堿基錯(cuò)誤配對。,2.基因的轉(zhuǎn)移與重組（1）轉(zhuǎn)化定義：轉(zhuǎn)化是受體菌直接攝取供體菌游離的DNA片段，整合與自身的基因組中，而獲得了該供體菌的部分遺傳特性。,活無毒II型（無莢膜）,活有毒III型（有莢膜）,殺死的有毒III型（有莢膜）,白鼠,死亡,不死亡,混合,白鼠,死亡,分離活的有毒III型肺炎鏈球菌,過程：a.轉(zhuǎn)化因子（transforming：principle）b.感受態(tài)（competence）c.過程,1、一段長的雙鏈DNA分子借助與DNA結(jié)合蛋白到細(xì)胞表面，并被核酸內(nèi)切酶切開。2、一條鏈被核酸酶降解3、未降解的鏈與感受態(tài)特異蛋白結(jié)合4、單鏈DNA進(jìn)入細(xì)胞，