第章微生物學(xué)

（生物科技行業(yè)）第章微生物學(xué)四、病毒大分子的合成：病毒特異性酶的合成；病毒核酸復(fù)制；病毒結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)合成。五、病毒的裝配與釋放裝配：新合成的毒粒結(jié)構(gòu)組分組裝成完整的病毒顆粒，稱做病毒的裝配，亦稱成熟（maturation）或形態(tài)發(fā)生（morphogenesis釋放：成熟的子代病毒顆粒然后依一定途徑釋放、裂解、分泌到細(xì)胞外病毒的釋放標(biāo)志病毒復(fù)制周期結(jié)束。大多數(shù)噬菌體都是以裂解細(xì)胞方式釋放絲桿噬菌體（如M13或fd）不殺死細(xì)胞，子代毒粒以分泌方式不斷從受染細(xì)胞中釋放，并同時(shí)完成毒粒的組裝。有包膜病毒的裝配與釋放有時(shí)也是同時(shí)完成的；有包膜的動(dòng)物病毒是在從宿主細(xì)胞核芽出或細(xì)胞質(zhì)膜芽出的過程中裹上包膜而形成包膜病毒；煙草花葉病毒的裝配：RNA穿過螺旋的中心孔并在生長(zhǎng)端形成一個(gè)可移動(dòng)的環(huán)。第五節(jié)病毒的非增殖性感染增殖性感染（productiveinfection）：感染發(fā)生在病毒能在其內(nèi)完成復(fù)制循環(huán)的允許細(xì)胞內(nèi)，并以產(chǎn)生有感染性病毒子代顆粒為特征。非增殖性感染（nonproductiveinfection）：感染由于病毒、或是細(xì)胞的原因，致使病毒的復(fù)制在病毒進(jìn)入敏感細(xì)胞后的某一階段受阻，結(jié)果導(dǎo)致病毒感染的不完全循環(huán)。在此過程中，由于病毒與細(xì)胞的相互作用，雖然亦可能導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生某些變化，甚至產(chǎn)生細(xì)胞病變，但在受染細(xì)胞內(nèi)，不產(chǎn)生有感染性的病毒子代顆粒。一、非增值性感染的類型流產(chǎn)感染（abortiveinfection限制性感染（restrictiveinfection潛伏感染（latentinfection自學(xué)上述概念二、缺損病毒講授“溫和噬菌體的溶源性反應(yīng)，其余內(nèi)容自學(xué)。溫和噬菌體的溶源性反應(yīng)：烈性噬菌體（virulentphage）：感染宿主細(xì)胞后能在細(xì)胞內(nèi)正常復(fù)制并最終殺死細(xì)胞，形成裂解循環(huán)（lyticcycle）的噬菌體。溫和噬菌體或稱溶源性噬菌體（lysogenicphage）：感染宿主細(xì)胞后不能完成復(fù)制循環(huán)，噬菌體基因組長(zhǎng)期存在于宿主細(xì)胞內(nèi)，沒有成熟噬菌體產(chǎn)生，這一噬菌體稱為溫和噬菌體或稱溶源性噬菌體。這一現(xiàn)象稱做溶源性（lysogeny）現(xiàn)象。在大多數(shù)情況下，溫和噬菌體的基因組都整合于宿主染色體中（如λ亦有少數(shù)是以質(zhì)粒形成存在（如P1原噬菌體（prophage）：整合于宿主細(xì)菌染色體或以質(zhì)粒形成存在于宿主細(xì)胞內(nèi)的溫和噬菌體基因組稱做原噬菌體。在原噬菌體階段，噬菌體的復(fù)制被抑制，宿主細(xì)胞正常地生長(zhǎng)繁殖，而噬菌體基因組與宿主細(xì)菌染色體同步復(fù)制，并隨細(xì)胞分裂而傳遞給子代細(xì)胞。溶源性細(xì)菌（lysogenicbacteria：）細(xì)胞中含有以原噬菌體狀態(tài)存在的溫和噬菌體基因組的細(xì)菌稱做溶源性細(xì)菌。溶源性細(xì)菌經(jīng)自發(fā)裂解或誘發(fā)裂解，進(jìn)入裂解循環(huán)。溶源性感染對(duì)細(xì)胞的影響：(1)免疫性被溫和噬菌體感染后形成的溶源性細(xì)菌具有“免疫性，即其它同類噬菌體雖然可以再次感染該細(xì)胞，但不能增殖，也不能導(dǎo)致溶源性細(xì)菌裂解。免疫性是由原噬菌體產(chǎn)生的阻遏蛋白的可擴(kuò)散性質(zhì)所決定的。(2)溶源轉(zhuǎn)變?cè)删w引起的溶源性細(xì)菌除免疫性外的其他的表形改變，包括溶源性細(xì)菌細(xì)胞表面性質(zhì)的改變和致病性轉(zhuǎn)變被稱為溶源轉(zhuǎn)變(lysogenicconversion)。溶源性細(xì)菌有時(shí)還能獲得一些新的生理特性，例如白喉?xiàng)U菌只有在含有特定類型的原噬菌體時(shí)才能產(chǎn)生白喉毒素，引起被感染機(jī)體發(fā)病。第六節(jié)亞病毒因子一、衛(wèi)星病毒（satelliteviruses）寄生于與之無關(guān)的輔助病毒（heperviruses）的基因產(chǎn)物的病毒。二、衛(wèi)星RNA(satRNA)是指一些必須依賴一些輔助病毒進(jìn)行復(fù)制的小分子單鏈RNA片段，它被包裝在輔助病毒的殼體內(nèi)。本身對(duì)輔助病毒的復(fù)制不是必需的，且他們與輔助病毒的基因組無明顯的同源性。三、類病毒（virord）能在免干細(xì)胞內(nèi)自我復(fù)制，并不需要輔助病毒。含有244~375個(gè)核苷酸的的單鏈RNA分子。四、朊病毒是一類能引起哺乳動(dòng)物的亞急性海面樣腦病的病原因子。思考題：試結(jié)合一步生長(zhǎng)曲線分析病毒的特點(diǎn)，并與細(xì)菌進(jìn)行比較。第八章微生物的遺傳遺傳：親代與子代相似。變異：親代與子代、子代間不同個(gè)體不完全相同。遺傳（inheritance）和變異（variation）是生命的最本質(zhì)特性之一。遺傳型：生物的全部遺傳因子及基因。表型（表現(xiàn)型）：具有一定遺傳型的個(gè)體，在特定環(huán)境條件下通過生長(zhǎng)發(fā)育所表現(xiàn)出來的形態(tài)等生物學(xué)特征的總和。表型飾變：表型的差異只與環(huán)境有關(guān)。特點(diǎn)：暫時(shí)性、不可遺傳性、表現(xiàn)為全部個(gè)體的行為。遺傳型變異（基因變異、基因突變）：遺傳物質(zhì)改變，導(dǎo)致表型改變。特點(diǎn)：遺傳性、群體中極少數(shù)個(gè)體的行為自發(fā)突變頻率通常為10-6---10-9微生物是遺傳學(xué)研究中的明星：微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，營(yíng)養(yǎng)體一般為單倍體，方便建立純系。很多常見微生物都易于人工培養(yǎng)，快速、大量生長(zhǎng)繁殖。對(duì)環(huán)境因素的作用敏感，易于獲得各類突變株，操作性強(qiáng)。第一節(jié)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)一、DNA作為遺傳物質(zhì)Griffith的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（DNAT2噬菌體感染實(shí)驗(yàn)（DNA（DNA\RNA二、RNA作為遺傳物質(zhì)生化提取分別獲得含RNA的煙草花葉病毒蛋白質(zhì)外殼（病毒1）和核酸（病毒2）抗血清處理，證明雜種病毒的蛋白質(zhì)外殼來自病毒1，而非病毒2雜種病毒的后代的蛋白質(zhì)外殼表現(xiàn)為病毒2，而非病毒1遺傳物質(zhì)是核酸（RNA）而非蛋白質(zhì)三、朊病毒的發(fā)現(xiàn)與思考（一）發(fā)現(xiàn)：朊病毒是亞病毒的一種，是一種具有傳染性的蛋白質(zhì)致病因子，迄今為止尚未發(fā)現(xiàn)該蛋白內(nèi)含有核酸。致病機(jī)理：其致病作用是由于動(dòng)物體內(nèi)正常的蛋白質(zhì)PrPc改變折疊狀態(tài)為PrPsc所致，而這二種蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)并沒有改變。引起人與動(dòng)物的致死性中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病，如羊搔癢癥(scrapie)，牛海綿狀腦病(spongiformencephalopathy)，人的庫(kù)魯病(kuru)、克雅氏病(CreutzfeldtJakobdisease,CJD)等。StanleyB.Prusiner(1982)提出羊搔癢病因子是一種蛋白質(zhì)侵染顆粒（proteinaceousinfectiousparticlePrion或Virino，即朊病毒。1997年，StanleyB.Prusiner榮獲諾貝爾獎(jiǎng)。（二）思考1）蛋白質(zhì)是否可以作為遺傳物質(zhì)？prion是生命的一個(gè)特例？還是僅僅為表達(dá)調(diào)控的一種形式？2）蛋白質(zhì)折疊與功能的關(guān)系，是否存在折疊密碼？3）DNA→RNA→肽鏈→蛋白質(zhì)第二節(jié)質(zhì)粒和轉(zhuǎn)座因子質(zhì)粒（plasmid）：一種獨(dú)立于染色體外，能進(jìn)行自主復(fù)制的細(xì)胞質(zhì)遺傳因子，主要存在于各種微生物細(xì)胞中。轉(zhuǎn)座因子（transposableelement）：位于染色體或質(zhì)粒上的一段能改變自身位置的DNA序列，廣泛分布于原核和真核細(xì)胞中。質(zhì)粒和轉(zhuǎn)座因子是細(xì)胞中除染色體以外的另外二類遺傳因子一、質(zhì)粒的分子結(jié)構(gòu)1、結(jié)構(gòu)通常以共價(jià)閉合環(huán)狀(covalentlyclosedcircle，簡(jiǎn)稱CCC)的超螺旋雙鏈DNA分子存在于細(xì)胞中；也發(fā)現(xiàn)有線型雙鏈DNA質(zhì)粒和RNA質(zhì)粒；質(zhì)粒分子的大?。簭?kb左右到1000kb10kb2、質(zhì)粒的檢測(cè)1）提取所有胞內(nèi)DNA后電鏡觀察；2）超速離心或瓊脂糖凝膠電泳后觀察；3）對(duì)于實(shí)驗(yàn)室常用菌，可用質(zhì)粒所帶的某些特點(diǎn)，如抗藥性初步判斷。對(duì)于由于三種構(gòu)型同時(shí)存在時(shí)造成的多帶現(xiàn)象（提取質(zhì)粒時(shí)造成特定的質(zhì)粒提取方法和后處理使染色體和RNA均被除掉。二、質(zhì)粒的主要類型作用：在某些特殊條件下，質(zhì)粒有時(shí)能賦予宿主細(xì)胞以特殊的機(jī)能；質(zhì)粒所含的基因?qū)λ拗骷?xì)胞一般是非必需的，從而使宿主得到生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)。根據(jù)質(zhì)粒所編碼的功能和賦予宿主的表型效應(yīng)，質(zhì)粒包括下列主要類型：致育因子（Fertilityfactor，F(xiàn)因子）抗性因子（Resistancefactor，R因子）產(chǎn)細(xì)菌素的質(zhì)粒（Bacteriocinproductionplasmid）毒性質(zhì)粒（virulenceplasmid）代謝質(zhì)粒（Metabolicplasmid）隱秘質(zhì)粒（crypticplasmid1、致育因子(Fertilityfactor，F(xiàn)因子)又稱F質(zhì)粒，其大小約100kb，這是最早發(fā)現(xiàn)的一種與大腸桿菌的有性生殖現(xiàn)象（接合作用）有關(guān)的質(zhì)粒。F因子能以游離狀態(tài)(F+)和以與染色體相結(jié)合的狀態(tài)(Hfr)存在于細(xì)胞中，所以又稱之為附加體(episome)。攜帶F質(zhì)粒的菌株稱為F+F質(zhì)粒的菌株稱為F-菌株（相當(dāng)于2、抗性因子（Resistancefactor，R因子）包括抗藥性和抗重金屬二大類，簡(jiǎn)稱R質(zhì)粒。抗性質(zhì)粒在細(xì)菌間的傳遞是細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性的重要原因之一。R100質(zhì)粒(89kb)可使宿主對(duì)下列藥物及重金屬具有抗性：汞（mercuricion，mer環(huán)素（tetracycline，tet(Streptomycin,Str)、磺胺(Sulfonamide,Su)、氯霉素(Chlorampenicol,Cm)、夫西地酸（fusidicacid，fus簇地存在于抗性質(zhì)粒上。3、產(chǎn)細(xì)菌素的質(zhì)粒（Bacteriocinproductionplasmid）細(xì)菌素結(jié)構(gòu)基因、涉及細(xì)菌素運(yùn)輸及發(fā)揮作用（processing）的蛋白質(zhì)的基因以及賦予宿主對(duì)該細(xì)菌素具有“免疫力”的相關(guān)產(chǎn)物的基因一般都位于質(zhì)粒或轉(zhuǎn)座子上，因此，細(xì)菌素可以殺死同種但不攜帶該質(zhì)粒的菌株。細(xì)菌素抗生素抑制或殺死近緣，甚至同種不同株的細(xì)菌較廣的抗菌譜通過核糖體直接合成的多肽類物質(zhì)一般是次級(jí)代謝產(chǎn)物編碼細(xì)菌素的結(jié)構(gòu)基因及相關(guān)的基因一般位一般無直接的結(jié)構(gòu)基因，相關(guān)酶的基因多在于質(zhì)粒或轉(zhuǎn)座子上染色體上細(xì)菌素一般根據(jù)產(chǎn)生菌的種類進(jìn)行命名：大腸桿菌（E.coli）產(chǎn)生的細(xì)菌素為colicinsCol質(zhì)粒。由G+細(xì)菌產(chǎn)生的細(xì)菌素或與細(xì)菌素類似的因子與colicins有所不同，但通常也是由質(zhì)?；?/p>

因編碼，有些甚至有商業(yè)價(jià)值，例如一種乳酸細(xì)菌產(chǎn)生的細(xì)菌素NisinA能強(qiáng)烈抑制某些G+

細(xì)菌的生長(zhǎng)，而被用于食品工業(yè)的保藏。4、毒性質(zhì)粒（virulenceplasmid）許多致病菌的致病性是由其所攜帶的質(zhì)粒引起的，這些質(zhì)粒具有編碼毒素的基因，其

產(chǎn)物對(duì)宿主（動(dòng)物、植物）造成傷害。產(chǎn)毒素大腸桿菌是引起人類和動(dòng)物腹瀉的主要病原菌之一，其中許多菌株含有為一種

或多種腸毒素編碼的質(zhì)粒。蘇云金桿菌含有編碼δ內(nèi)毒素(伴孢晶體中)的質(zhì)粒根癌土壤桿菌所含Ti質(zhì)粒是引起雙子葉植物冠癭瘤的致病因子。

5、代謝質(zhì)粒（Metabolicplasmid）質(zhì)粒上攜帶有有利于微生物生存的基因，如能降解某些基質(zhì)的酶，進(jìn)行共生固氮，或

產(chǎn)生抗生素（某些放線菌）等。降解質(zhì)粒：將復(fù)雜的有機(jī)化合物降解成能被其作為碳源和能源利用的簡(jiǎn)單形式，環(huán)境

保護(hù)方面具有重要的意義。假單胞菌：具有降解一些有毒化合物，如芳香簇化合物(苯)、農(nóng)藥

(2,4dichlorophenoxyaceticacid)、辛烷和樟腦等的能力。

6、隱秘質(zhì)粒（crypticplasmid）隱秘質(zhì)粒不顯示任何表型效應(yīng)，它們的存在只有通過物理的方法，例如用凝膠電泳檢

測(cè)細(xì)胞抽提液等方法才能發(fā)現(xiàn)。它們存在的生物學(xué)意義，目前幾乎不了解。幾個(gè)概念：高拷貝數(shù)(highcopynumber)質(zhì)粒：每個(gè)宿主細(xì)胞中可以有10-100個(gè)拷貝。也稱松弛型質(zhì)粒

(relaxedplasmid)。低拷貝數(shù)(lowcopynumber)質(zhì)粒：每個(gè)宿主細(xì)胞中可以有1-4個(gè)拷貝。也稱嚴(yán)謹(jǐn)型質(zhì)粒

(stringentplasmid)。窄宿主范圍質(zhì)粒(narrowhostrangeplasmid)：只能在一種特定的宿主細(xì)胞中復(fù)制。

廣宿主范圍質(zhì)粒(broadhostrangeplasmid)：可以在許多種細(xì)菌中復(fù)制。

第三節(jié)基因突變及修復(fù)基因突變：一個(gè)基因內(nèi)部遺傳結(jié)構(gòu)或DNA序列的任何改變。突變：自發(fā)突變：環(huán)境因素的影響，DNA復(fù)制過程的偶然錯(cuò)誤等而導(dǎo)致的突變。一般頻率較低，通常為10-6-10-9。誘變：某些物理、化學(xué)因素對(duì)生物體的DNA進(jìn)行直接作用，突變以較高的頻率產(chǎn)生。誘變劑：能使突變率提高到自發(fā)突變水平以上的物理、化學(xué)和生物因子?；蛲蛔兊奶攸c(diǎn)：1）非對(duì)應(yīng)性；2）稀有性；3）規(guī)律性；4）獨(dú)立性；5）遺傳和回復(fù)性；6）可誘變性。三個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)：變量實(shí)驗(yàn)；涂布實(shí)驗(yàn)；影印實(shí)驗(yàn)。基因突變是重要的生物學(xué)現(xiàn)象，它是一切生物變化的根源，連同基因轉(zhuǎn)移、重組一起提供了推動(dòng)生物進(jìn)化的遺傳多變性。一、常見的微生物突變類型1、營(yíng)養(yǎng)缺陷型（auxotroph）定義：一種缺乏合成其生存所必須的營(yíng)養(yǎng)物（包括氨基酸、維生0素、堿基等）的微生物突變型，只有從周圍環(huán)境或培養(yǎng)基中獲得這些營(yíng)養(yǎng)或其前體物（precursor）才能生長(zhǎng)。另一定義：某些菌株發(fā)生突變(自然突變或人工誘變)后，失去合成某種(或某些)對(duì)該菌株生長(zhǎng)必不可少的物質(zhì)(通常是生長(zhǎng)因子如氨基酸、維生素)的能力，必須從外界環(huán)境獲得該物質(zhì)才能生長(zhǎng)繁殖，這種突變型菌株稱為營(yíng)養(yǎng)缺陷型(auxotroph)。營(yíng)養(yǎng)缺陷型的表型判斷的標(biāo)準(zhǔn)：在基本培養(yǎng)基上能否生長(zhǎng)。營(yíng)養(yǎng)缺陷型是微生物遺傳學(xué)研究中重要的選擇標(biāo)記和育種的重要手段特點(diǎn)：營(yíng)養(yǎng)缺陷型在選擇培養(yǎng)基（一般為基本培養(yǎng)基）上不生長(zhǎng)，突變株不能通過選擇平板直接獲得屬于負(fù)選擇標(biāo)記。營(yíng)養(yǎng)缺陷型的表示方法：基因型：所需營(yíng)養(yǎng)物的前三個(gè)英文小寫斜體字母表示：hisC（組氨酸缺陷型，其中的大寫字母C同一表型中不同基因的突變）表型：同上，但第一個(gè)字母大寫，且不用斜體：HisC在具體使用時(shí)多用hisC-和hisC+，分別表示缺陷型和野生型。2、抗藥性突變型（resistantmutant）基因突變使菌株對(duì)某種或某幾種藥物，特別是抗生素，產(chǎn)生抗性。特點(diǎn)：突變株可直接從抗性平板上獲得-----在加有相應(yīng)抗生素的平板上，只有抗性突變能生長(zhǎng)，屬于正選擇標(biāo)記表示方法：用所抗藥物的前三個(gè)小寫斜體英文字母加上“r”表示。strr和strs分別表示對(duì)鏈霉素的抗性和敏感性。3、條件致死突變型（conditionallethalmutant）在某一條件下具有致死效應(yīng)，而在另一條件下沒有致死效應(yīng)的突變型。常用的條件致死突變是溫度敏感突變，用ts（temperaturesensitive）表示，這類突變?cè)诟邷叵拢ㄈ?2℃）是致死的，但可以在低溫（如25-30℃）下得到這種突變。特點(diǎn)：這類突變型常被用來分離生長(zhǎng)繁殖必需的突變基因，屬于負(fù)選擇標(biāo)記。4、形態(tài)突變型（morphologicalmutant）造成形態(tài)改變的突變型。特點(diǎn)：是非選擇性突變。突變株和野生型菌株均可生長(zhǎng)，但可從形態(tài)特征上進(jìn)行區(qū)分。二、基因突變的分子基礎(chǔ)自發(fā)突變誘發(fā)突變：染色體畸變參考生物化學(xué)、遺傳學(xué)第四節(jié)微生物育種一、誘變育種：定義（一）誘變育種的基本環(huán)節(jié)出發(fā)菌株誘變少數(shù)存活少數(shù)突變少數(shù)正變少數(shù)幅度大少數(shù)宜投產(chǎn)（二）誘變育種的幾個(gè)原則1.選擇簡(jiǎn)便有效的誘變劑；2.挑選優(yōu)良的出發(fā)菌株；3.處理單孢子(或單細(xì)胞)懸液；4.選用最適劑量；5.利用符合處理的協(xié)同效應(yīng)；6.利用和創(chuàng)造形態(tài)、生理與產(chǎn)量間的相關(guān)指標(biāo)；7.設(shè)計(jì)或采用高效篩選方案和方法；（三）常用誘變劑的使用方法1.物理誘變：采用紫外線進(jìn)行誘變育種時(shí)的操作步驟。2.化學(xué)誘變：采用5-溴尿嘧啶(5-Bu)進(jìn)行誘變育種時(shí)的操作步驟。(四)篩選策略營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株的篩選1.幾個(gè)概念營(yíng)養(yǎng)缺陷型、野生型、原養(yǎng)型、基本培養(yǎng)基、完全培養(yǎng)基、補(bǔ)充培養(yǎng)基2.營(yíng)養(yǎng)缺陷型的篩選方法1）誘變處理；2）淘汰野生型：抗生素法；菌絲過濾法；3）檢出缺陷型夾層培養(yǎng)法；限量補(bǔ)充培養(yǎng)法；逐個(gè)撿出法；影印接種法；鑒別缺陷型:生長(zhǎng)譜法；二、誘變劑與致癌物質(zhì)——Ames試驗(yàn)很多化學(xué)物質(zhì)，能以各種機(jī)制導(dǎo)致DNA的突變，在利用各種它們獲得各類遺傳突變，進(jìn)行誘變育種，或?qū)τ泻ξ⑸镞M(jìn)行控制的同時(shí)，它們也會(huì)危害人類自身的健康。“生物化學(xué)統(tǒng)一性”法則：人和細(xì)菌在DNA的結(jié)構(gòu)及特性方面是一致的，能使微生物發(fā)生突變的誘變劑必然也會(huì)作用于人的DNA，使其發(fā)生突變，最后造成癌變或其他不良的后果。誘變劑的共性原則：化學(xué)藥劑對(duì)細(xì)菌的誘變率與其對(duì)動(dòng)物的致癌性成正比；超過95%的致癌物質(zhì)對(duì)微生物有誘變作用；90%以上的非致癌物質(zhì)對(duì)微生物沒有誘變作用。1966年，美國(guó)加利福尼亞大學(xué)的BruceAmes教授于發(fā)明了檢測(cè)這些化學(xué)物質(zhì)的方法，稱為Ames試驗(yàn)。具體操作：檢測(cè)鼠傷寒沙門氏菌(Salmonellatyphmurium)組氨酸營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株(his-)的回復(fù)突變率?；貜?fù)突變(reversemutation或backmutation)：突變體失去的野生型性狀，可以通過第二次突變得到恢復(fù)，這種第二次突變稱為回復(fù)突變證明Ames試驗(yàn)重要性的應(yīng)用實(shí)例：國(guó)外曾開發(fā)了一種降低婦女妊娠反應(yīng)的藥物“反應(yīng)停，由于其藥效顯著，在60-70年代十分流行，但隨后人們就發(fā)現(xiàn)畸形兒的出生率明顯增高，而且生產(chǎn)畸形兒的婦女大多曾服用“反應(yīng)停，后來采用Ames試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這種物質(zhì)的確具有很強(qiáng)的致突變作用，因此這種藥物被禁止使用。但如果能在這種藥物上市之前就進(jìn)行Ames試驗(yàn)檢測(cè)，那么這種大量出生畸形兒的悲劇完全可以避免。第五節(jié)菌種保藏性狀穩(wěn)定的菌種是微生物學(xué)工作最重要的基本要求，否則生產(chǎn)或科研都無法正常進(jìn)行。影響微生物菌種穩(wěn)定性的因素：變異；污染；死亡。一、菌種的衰退與復(fù)壯1、菌種衰退的原因：大量群體中的自發(fā)突變2、菌種的復(fù)壯：1）從衰退的菌種群體中把少數(shù)個(gè)體再找出來，重新獲得具有原有典型性狀的菌種。a）純種分離；b）通過寄主體進(jìn)行復(fù)壯；2)有意識(shí)地利用微生物會(huì)發(fā)生自發(fā)突變的特性，在日常的菌種維護(hù)工作中不斷篩選“正變”個(gè)體。二、防止衰退的措施1）減少傳代次數(shù)；2）創(chuàng)造良好的培養(yǎng)條件；3）經(jīng)常進(jìn)行純種分離，并對(duì)相應(yīng)的性狀指標(biāo)進(jìn)行檢查；4）采用有效的菌種保藏方法；三、菌種保藏基本要求：在一定時(shí)間內(nèi)使菌種不死、不變、不亂由于微生物的多樣性，不同的微生物往往對(duì)不同的保藏方法有不同的適應(yīng)性，迄今為止尚沒有一種方法能被證明對(duì)所有的微生物均適宜。因此，在具體選擇保藏方法時(shí)必須對(duì)被保藏菌株的特性、保藏物的使用特點(diǎn)及現(xiàn)有條件等進(jìn)行綜合考慮。對(duì)于一些比較重要的微生物菌株，則要盡可能多的采用各種不同的手段進(jìn)行保藏，以免因某種方法的失敗而導(dǎo)致菌種的喪失。思考題：1、微生物的質(zhì)粒有什么作用，包括哪些類型？2、誘變劑（物理、化學(xué)）如何作用于微生物？3、簡(jiǎn)述Ames實(shí)驗(yàn)的原理和意義？第九章微生物生態(tài)幾個(gè)概念:生態(tài)系統(tǒng)：在一定的空間內(nèi)生物的成分和非生物的成分通過物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)互相作用、互相依存而構(gòu)成的一個(gè)生態(tài)學(xué)功能單位。生態(tài)學(xué)：研究生物與其周圍生物和非生物環(huán)境之間相互關(guān)系的一門科學(xué)。微生物生態(tài)學(xué)：研究微生物與其周圍生物和非生物環(huán)境之間相互關(guān)系。包括各種環(huán)境中的微生物的種類、分布；微生物和其它生物的關(guān)系；微生物與地球物質(zhì)循環(huán)。生物圈（biosphere）：地球上所有生物及其所生活的非生命環(huán)境的總稱。個(gè)體群體群落+非生物環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生物圈第一節(jié)微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的作用一、在生態(tài)系統(tǒng)中的角色1、有機(jī)物的分解者2、物質(zhì)循環(huán)的重要成員3、生態(tài)系統(tǒng)中的初級(jí)生產(chǎn)者4、物質(zhì)和能量的貯存者5、微生物是地球生物演化中的先鋒種類主要作為分解者在生態(tài)系統(tǒng)中起重要作用二、微生物與生物地球化學(xué)循環(huán)（自學(xué)?。┥锏厍蚧瘜W(xué)循環(huán)（biogeochemicalcycles）：指生物圈中的各種化學(xué)元素，經(jīng)生物化學(xué)作用在生物圈中的轉(zhuǎn)化和運(yùn)動(dòng)。1.碳循環(huán)2.氮循環(huán)第二節(jié)生態(tài)環(huán)境中的微生物自然環(huán)境中的微生物一般都不是單獨(dú)存在的，常以個(gè)體、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)從低到高的組織層次分布。種群（population）：具有相似特性和生活在一定空間內(nèi)的同種個(gè)體群，是組成群落的基本組分。群落（community）：在一定區(qū)域或一定生態(tài)環(huán)境內(nèi)，各種生物群體構(gòu)成的一個(gè)生態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)單位，群落中各生物群體之間存在各種相互作用。一、生態(tài)系統(tǒng)中生物之間的相互關(guān)系1）有利：互生：偏利作用；協(xié)同作用；共生：互惠共生；23）無利無害—中立生活利于對(duì)方，或偏利于一方的一種生活方式。1）微生物間的互生關(guān)系：纖維素分解細(xì)菌與固氮菌。2）人體腸道正常菌群（二）共生：二種生物共居在一起，相互分工協(xié)作、相依為命，甚至形成在生理上表現(xiàn)出一定的分工，在組織和形態(tài)上產(chǎn)生了新的結(jié)構(gòu)的特殊的共生體。1）微生物間的共生關(guān)系：2）微生物和植物間的共生關(guān)系：根瘤菌與豆科植物間的共3）微生物與動(dòng)物的共生關(guān)系（1）與昆蟲的共生關(guān)系外共生：例如白蟻與其腸道內(nèi)的微生物之間的共生，食木質(zhì)的白蟻?zhàn)陨聿⒉荒芊纸馄谕侠w維素，必須依賴腸道中共生的原生動(dòng)物和細(xì)菌通過厭氧發(fā)酵過程來分解纖維素。內(nèi)共生：昆蟲與其細(xì)胞內(nèi)的共生性細(xì)菌，這些細(xì)胞內(nèi)的共生性細(xì)菌能為宿主提供B2）與反芻動(dòng)物的共生關(guān)系反芻動(dòng)物，如牛、羊、駱駝、長(zhǎng)頸鹿等以植物的纖維素為主要食物，它們?cè)诹鑫钢薪?jīng)微生物發(fā)酵變成有機(jī)酸和菌體蛋白再供動(dòng)物吸收利用。瘤胃也為里面居住的微生物提供了必要的營(yíng)養(yǎng)和生長(zhǎng)條件。（3相對(duì)較大型生物的體內(nèi)或體表，從中取得營(yíng)養(yǎng)和進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖，同時(shí)使后者蒙受損害甚至被殺死的現(xiàn)象。1）微生物間的寄生噬菌體—細(xì)菌；蛭弧菌—細(xì)菌；真菌—真菌；真菌、細(xì)菌—原生動(dòng)物。2）微生物與動(dòng)植物間的寄生關(guān)系各種各樣的致病菌多是行寄生生活。擇生生物，或稱為悉生生物或定菌生物（Gnotobiote）：整個(gè)個(gè)體不攜帶或只攜帶已知微生物的生物。可用于科學(xué)研究，原因在于干擾因素少，操作易控制，既可進(jìn)行定性分析，也可進(jìn)行定量分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確、可靠，對(duì)于了解微生物與宿主之間復(fù)雜的關(guān)系及其機(jī)理具有十分重要的作用。二、微生物在自然界的分布空氣中的微生物1）無原生的微生物區(qū)系；2）來源于土壤、水體及人類的生產(chǎn)、生活活動(dòng)；3）種類主要為真菌和細(xì)菌，一般與其所在環(huán)境的微生物種類有關(guān)；4）數(shù)量取決于塵埃數(shù)量；5）停留時(shí)間和塵埃大小、空氣流速、濕度、光照等因素有關(guān)；6）與人類的關(guān)系：傳播疾病、造成食品等的污染、制備微生物氣溶膠實(shí)現(xiàn)群體免疫；微生物學(xué)的基本技術(shù)：無菌操作技術(shù)1.江河水1）數(shù)量和種類與接觸的土壤有密切關(guān)系；2）分布上更多的是吸附在懸浮在水中的有機(jī)物上及水底；34）靠近城市或城市下游水中的微生物多，并且有很多對(duì)健康不利的細(xì)菌，因此不宜作為飲用水源；5）水體自身存在自我凈化作用：a）致病菌一般對(duì)營(yíng)養(yǎng)要求苛刻，因此在一般的水中只能存活2-3天；b）水表微生物會(huì)受輻射等作用而被殺滅；c）原生動(dòng)物等的吞噬作用；d）由固形物吸附再沉積到水底；2.海水1）嗜鹽，真正的海洋細(xì)菌在缺少氯化鈉的情況下是不能生長(zhǎng)的。2）低溫生長(zhǎng)，除了在熱帶海水表面外，在其它海水中發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌多為嗜冷菌。3）大多數(shù)海洋細(xì)菌為G—細(xì)菌，并具有運(yùn)動(dòng)能力。4Micrococcusaquivivus（水活微球菌）的最適生長(zhǎng)條件：600個(gè)大氣壓。3.水體的富營(yíng)養(yǎng)化作用和“水花“赤潮”(1)富營(yíng)養(yǎng)化的作用水體中含大量的有機(jī)物或無機(jī)物，特別是磷酸鹽和無機(jī)氮化合物水的富營(yíng)養(yǎng)化藻類等過量生長(zhǎng)，產(chǎn)生大量的有機(jī)物異養(yǎng)微生物氧化這些有機(jī)物，耗盡水中的氧，使厭氧菌開始大量生長(zhǎng)和代謝魚和好氧微生物大量死亡，水體出現(xiàn)大量沉淀物和異常顏色（2“水花”或“水華（waterbloom）：藻類（主要是微藻）的大量繁殖使水體出現(xiàn)顏色，并變得渾濁，許多藻類團(tuán)塊漂浮在水面上形成。（3）赤潮或紅潮（redtides）：在海洋中，某些甲藻類大量繁殖也可以形成水花，從而使海水出現(xiàn)紅色或褐色，稱為赤潮或紅潮。引起水體富營(yíng)養(yǎng)化的藻類除通過消耗水中的氧氣危害養(yǎng)殖業(yè)外，很多藻類還能產(chǎn)生各種毒素，使動(dòng)物得病或死亡，因此由于富營(yíng)養(yǎng)化作用致死的魚等水產(chǎn)品不能食用。土壤是固體無機(jī)物(巖石和礦物質(zhì))、有機(jī)物、水、空氣和生物組成的復(fù)合物，是微生物的合適生境。土壤微生物種類多、數(shù)量多、代謝潛力巨大，是主要的微生物來源，是微生物的大本營(yíng)。影響土壤微生物的數(shù)量和分布的因素：1）主要受到營(yíng)養(yǎng)物、含水量、氧、溫度、pH等因子的影響，并隨土壤類型的不同而有很大變化。2）受季節(jié)影響；3）與于土層的深度有關(guān)，一般土壤表層微生物最多，隨著土層的加深，微生物的數(shù)量逐步減少。1、嗜熱微生物4、嗜堿微生物2、嗜冷微生物5、嗜鹽微生物3、嗜酸微生物6、嗜壓微生物研究意義：(1)開發(fā)利用新的微生物資源，包括特異性的基因資源；(2)為微生物生理、遺傳和分類乃至生命科學(xué)及相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域，如：功能基因組學(xué)、生物電子器材等的研究提供新的課題和材料；(3)為生物進(jìn)化、生命起源的研究提供新的材料。不可培養(yǎng)微生物（unculturedmicroorganisms）：從環(huán)境中直接分離并克隆rRNA并分析其序列和在分子進(jìn)化樹上的位置等方法而發(fā)現(xiàn)的的目前尚不能在人工條件下獲得培養(yǎng)的微生物。研究意義：生物多樣性和系統(tǒng)發(fā)生的多樣性（BiodiversityandPhylogeneticdiversity；微生物生態(tài)學(xué)的研究提出新的要求；尋找新的致病微生物；從不可培養(yǎng)微生物中尋找新的基因、新的蛋白。據(jù)報(bào)道，美國(guó)RecombianantBiocatalysisInc公司目前已從不可培養(yǎng)微生物中獲得了約300個(gè)與工業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的新蛋白1．微生物引起的工業(yè)產(chǎn)品的霉腐大量工業(yè)制品都是用動(dòng)植物產(chǎn)品作原料來制造的，如纖維制品、木制品、革制品、橡膠制品、油漆、卷煙、化妝品等有些工業(yè)產(chǎn)品如塑料、建筑涂料等也有很多微生物可以分解、利用微生物在各類工業(yè)產(chǎn)品上的生長(zhǎng)所造成的產(chǎn)品的霉腐給人類造成了巨大的損失!而另一方面，有時(shí)也努力想開發(fā)并推廣使用可被微生物降解的產(chǎn)品，或利用微生物的2．食品、農(nóng)副產(chǎn)品上的微生物不利影響：由于微生物的生長(zhǎng)繁殖而腐爛、變質(zhì)，不能再食用或使用；病原微生物進(jìn)入人體的重要途徑，引起傳染性疾?。缓芏辔⑸镌谑称?、農(nóng)產(chǎn)品上生長(zhǎng)后會(huì)產(chǎn)生對(duì)人有害的毒素；有利影響：利用特定的微生物制備風(fēng)味食品，如醬制品、米酒、腌酸菜等；（七）活的非可培養(yǎng)狀態(tài)（viablebutnonculturablestate,VBNCstate）在常規(guī)培養(yǎng)條件下培養(yǎng)時(shí)不能生長(zhǎng)繁殖，但仍然是具有代謝活性的活菌。一般表現(xiàn)為細(xì)胞保持完整，胞內(nèi)酶維持活性，染色體及質(zhì)粒DNA均保持穩(wěn)定，用顯微鏡觀察，其細(xì)胞會(huì)表現(xiàn)為縮小成球狀，細(xì)胞表面產(chǎn)生皺折等。是細(xì)菌處于不良環(huán)境條件下時(shí)產(chǎn)生的一種特殊的生存方式或休眠狀態(tài)?；畹姆强膳囵B(yǎng)狀態(tài)（viablebutnonculturablestate,VBNCstate）現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)：1982年，徐懷?。ㄇ鄭u海洋研究所）和RRColwell（美國(guó)UniversityofMaryland）通過對(duì)霍亂弧菌和大腸桿菌在海洋與河口環(huán)境中的存活規(guī)律進(jìn)行研究后首次提出，近年來已成為微生物學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。證明VBNC可以復(fù)蘇的手段：1）在VBNC所處環(huán)境中加入營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，但營(yíng)養(yǎng)過于豐富并不利于VBNC的復(fù)蘇。2）溫度的改變，在低溫下進(jìn)入VBNC的細(xì)胞在環(huán)境溫度升高后可以復(fù)蘇；3）致病菌在宿主體內(nèi)復(fù)蘇；4）通過其它可培養(yǎng)的活菌的幫助而復(fù)蘇；例如在LegionellapneumophilaPhiladelphiaJR32的VBNC細(xì)胞中加入Acanthamoebacastellanii可使前者復(fù)蘇。第四節(jié)微生物與環(huán)境保護(hù)一、污染介質(zhì)的微生物處理幾個(gè)概念：水體的自凈作用：自然界中，水體中的污染物濃度可通過河水向下游流動(dòng)而自然降低，此現(xiàn)象稱為水體的自凈作用。污水：當(dāng)經(jīng)過水體的外來污染物質(zhì)數(shù)量超過了水體的自凈能力，并達(dá)到破壞水體原有用途的程度。微生物處理污水(wastertreatment)的原理：利用微生物的催化作用和代謝活性、好氧和厭氧分解，吸收和轉(zhuǎn)化污水中的污染物質(zhì)，將大量的有機(jī)物分解成無機(jī)鹽。CO2和水，達(dá)到凈化水體的作用。（五日）生化需氧量（BOD5）：在特定的時(shí)間和溫度下（通常5化1升污水中所含的有機(jī)物所消耗的氧量?；瘜W(xué)需氧量（COD）：使用強(qiáng)氧化劑（KMnO4，K2CrO7）使1升污水中的有機(jī)物迅速進(jìn)行化學(xué)氧化時(shí)所消耗的氧量。生物降解（biodegradation）：是微生物（也包括其他生物）對(duì)物質(zhì)（特別是環(huán)境污染物）的分解作用。（一）污水處理1.好氧處理系統(tǒng)活性污泥法；生物膜法；2.污水中氮、磷的去除（脫氮工藝、脫磷工藝）進(jìn)水微生物脫反硝化作用氮工缺氧池藝流程回流硝化作用好氧池NH4+NO3-曝氣池回氧化分解流二沉池剩余污泥出水思考題1）試論微生物與水體富營(yíng)養(yǎng)化作用，你認(rèn)為對(duì)此類污染該如何進(jìn)行防治？2）試用一些典型例子說明微生物與生物環(huán)境之間的相互關(guān)系。3）微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的地位怎樣？第十章感染與免疫病原微生物感染機(jī)體對(duì)抗免疫學(xué)免疫(immunity)：生物體能夠辯認(rèn)自我與非自我，對(duì)非我做出反應(yīng)以保持自身穩(wěn)定的功能。傳統(tǒng)的免疫概念：機(jī)體抵抗病原微生物的能力，即抗傳染免疫。本章主要內(nèi)容：病原體對(duì)機(jī)體的感染機(jī)體對(duì)感染的預(yù)防和治療(非特異性免疫;特異性免疫)第一節(jié)感染的一般概念病原微生物(Pathogenicmicroorganism)，或病原體(pathogen)：寄生于生物(包括人)機(jī)體并引起疾病的微生物。感染(infection)，又稱傳染：機(jī)體與病原體在一定條件下相互作用而引起疾病的病理過程。傳染?。翰≡跈C(jī)體內(nèi)迅速繁殖并產(chǎn)生大有毒產(chǎn)物，使機(jī)體的細(xì)胞和組織嚴(yán)重受損，生理功能出現(xiàn)異常，表現(xiàn)出一系列臨床癥狀。傳染病的基本特征：有病原體、傳染性、流行性、地方性、季節(jié)性、免疫性。一、感染的途徑和方式外源性感染：來源于宿主體外的感染，主要來自病人、健康帶菌(毒)者和帶菌(毒)動(dòng)、植物。內(nèi)源性感染：當(dāng)濫用抗生素導(dǎo)致菌群失調(diào)或某些因素致使機(jī)體免疫功能下降時(shí)，宿主體內(nèi)正常菌群引起的感染。1、感染的途徑:呼吸道感染；消化道感染；創(chuàng)傷感染；接觸感染；垂直感染。2.感染的部位及方式a）大多數(shù)病原體不能穿過完整的皮膚，而是通過機(jī)體的自然開口、皮膚表面的創(chuàng)傷裂口，或通過導(dǎo)管、靜脈注入或外科切口等醫(yī)源性的途徑，進(jìn)入機(jī)體內(nèi)部。b）極少數(shù)能穿過皮膚(如血吸蟲、鉤蟲)；c）有的能穿過粘膜(如脊髓灰質(zhì)炎病毒、麻診病毒)，然后通過血循環(huán)到達(dá)特定組織部位、造成病變；有的(如白喉?xiàng)U菌)能附著在粘膜上生長(zhǎng)繁殖形成局部病灶，產(chǎn)生毒素，引起各種癥狀。病原體侵入人體后寄生和造成病變的方式：細(xì)胞外感染細(xì)胞內(nèi)感染兼性細(xì)胞內(nèi)感染：某些細(xì)菌、真菌等被吞噬細(xì)胞吞噬后不被殺死，反而在細(xì)胞內(nèi)增殖。專性細(xì)胞內(nèi)感染：所有的病毒、立克次氏體、衣原體及少數(shù)細(xì)菌和原蟲只能在靶細(xì)胞內(nèi)增殖，它們必須存在于細(xì)胞內(nèi)才能引起感染。二、微生物的致病性（一）細(xì)菌的致病性細(xì)菌的致病性是對(duì)特定宿主而言，能使宿主致病的為致病菌，反之為非致病菌，但二者并無絕然界限。條件致病菌(opportunisticpathogen)或機(jī)會(huì)致病菌:在一般情況下不致病，但在某些條件改變的特殊情況下可致病。致病力：指病原物的致病能力，取決于病原物的侵襲力和所產(chǎn)生的毒素。1.侵襲力(invasiveness)：病原菌突破宿主防線，并能于宿主體內(nèi)定居、繁殖、擴(kuò)散的能力，稱為侵襲力。1）粘附與侵入：細(xì)菌通過具有粘附能力的結(jié)構(gòu)如革蘭氏陰性菌的菌毛粘附于宿主的呼吸道、消化道及泌尿生殖道粘膜上皮細(xì)胞的相應(yīng)受體，于局部繁殖，積聚毒力或繼續(xù)侵入機(jī)體內(nèi)部。2）親器官性：如肝炎病毒定植于肝細(xì)胞；肺炎球菌定植于呼吸道粘膜。3）抗吞噬細(xì)胞因子：細(xì)菌的莢膜和微莢膜具有抗吞噬和體液殺菌物質(zhì)的能力；致病性葡萄球菌產(chǎn)生的血漿凝固酶有抗吞噬作用；分泌一些活性物質(zhì)如溶血素，抑制白細(xì)胞的趨化作用；具抵抗在吞噬細(xì)胞內(nèi)被殺死的能力，能在吞噬細(xì)胞內(nèi)寄生。4）侵襲酶：通過水解性酶類，使組織疏松、通透性增加，有利于病原菌擴(kuò)散。如透明質(zhì)酸酶、鏈激酶、凝固酶等。2）毒素(toxin)按其來源、性質(zhì)和作用的不同分為外毒素和內(nèi)毒素。（1）外毒素（exotoxin）：主要是一些革蘭氏陽(yáng)性菌，在生長(zhǎng)過程中合成并分泌到胞外的特點(diǎn)：是蛋白質(zhì)；抗原性強(qiáng)；具有選擇性，可選擇作用于各自特定的組織器官；毒性作用強(qiáng)，但毒性不穩(wěn)定，對(duì)熱和某些化學(xué)物質(zhì)敏感；不同病原菌產(chǎn)生的外毒素不同，所引起的癥狀也不同。類毒素：利用外毒素對(duì)熱和某些化學(xué)物質(zhì)敏感的特點(diǎn)，用0.3-0.4%甲醛處理，使其毒性完全喪失，但仍保持抗原性，這種經(jīng)處理的外毒素為類毒素，常用來預(yù)防注射。療用。例如：破傷風(fēng)梭菌的破傷風(fēng)痙攣毒素(tetanospamin)和破傷風(fēng)溶血毒(tetanolysin)。（2）內(nèi)毒素（endotoxin）：革蘭氏陰性細(xì)菌的細(xì)胞壁物質(zhì)，主要成分是脂多糖(LPS)，于菌體裂解時(shí)釋放。特點(diǎn)：是脂多糖；抗原性弱；毒性弱，對(duì)機(jī)體組織器官?zèng)]有選擇性；耐高溫

（100℃、1h板、補(bǔ)體系統(tǒng)、凝血系統(tǒng)等多種細(xì)胞和體液系統(tǒng)，引起發(fā)熱、白細(xì)胞增多、

外毒素與內(nèi)毒素的比較：外毒素內(nèi)毒素產(chǎn)生菌死亡率幾化學(xué)成分(LPS)近萬只小釋放時(shí)間鼠致病特異性（*弱抗原性不完全抗原，抗原性弱制成類毒素能熱穩(wěn)定性差穩(wěn)定狀態(tài)感染（steadystateinfection整合感染（integratedinfection三種類（三）真菌的致病性：(1)致病性真菌感染：一些外源性真菌感染可引起皮膚、皮下和全身性疾病。(2)條件致病性真菌感染：一些內(nèi)源性真菌在機(jī)體免疫力降低，如長(zhǎng)期應(yīng)用抗生素、放射治療等情況下發(fā)生。如：腦膜炎(3)真菌變態(tài)反應(yīng)性疾?。河行┱婢旧聿⒉恢虏?，但對(duì)某些具過敏傾向的個(gè)體可引起變態(tài)反應(yīng)性疾病，如蕁麻疹、哮喘、過敏性鼻炎。(4)真菌性中毒：有些真菌在糧食上生長(zhǎng)，人及動(dòng)物食后可因真菌本身或真菌產(chǎn)生的毒素而中毒。三、傳染后的表癥1）病原體侵入其宿主后，二者之間的力量對(duì)比決定著傳染的結(jié)局：隱性傳染；帶菌狀態(tài)；顯性傳染。不同的個(gè)體或相同個(gè)體的不同生理狀態(tài)可能產(chǎn)生不同的結(jié)果。隱性傳染：如果宿主的免疫力很強(qiáng)，而病原體的毒力相對(duì)較弱，數(shù)量又較少，傳染后只引起宿主的輕微傷害，且很快就將病原體徹底消滅，因而基本上不表現(xiàn)臨床癥狀。帶菌狀態(tài)：如果病原體與宿主雙方都有一定的優(yōu)勢(shì)，但病原體僅被限制于某一局部且無法大量繁殖，二者長(zhǎng)期處于僵持狀態(tài)，就稱為帶菌狀態(tài)。這種長(zhǎng)期處于帶菌狀態(tài)的宿主，稱為帶菌者，成為該傳染病的傳染源，十分危險(xiǎn)。如：“傷寒瑪麗（真名：MaryMallon）：一個(gè)健康帶菌者，被證實(shí)在美國(guó)有7個(gè)地區(qū)多達(dá)1500個(gè)傷寒患者都是她傳染的。顯性傳染：如果宿主的免疫力較低，或入侵病原菌的毒力較強(qiáng)、數(shù)量較多，病原菌很快在體內(nèi)繁殖并產(chǎn)生大量有毒產(chǎn)物，使宿主的細(xì)胞和組織蒙受嚴(yán)重?fù)p害，生理功能異常，于是就出現(xiàn)了一系列臨床癥狀。2）按發(fā)病時(shí)間的長(zhǎng)短分為急性傳染和慢性傳染。急性傳染：病程僅數(shù)日至數(shù)周，如流行性腦膜炎和霍亂等；多為細(xì)胞外寄生物引起。慢性傳染：病程往往長(zhǎng)達(dá)數(shù)月至數(shù)年，如結(jié)核病、麻風(fēng)病等。多由細(xì)胞內(nèi)寄生物引起。第一節(jié)宿主的非特異性免疫非特異性免疫nonspecificimmunity（天然免疫innateimmunity）：指機(jī)體對(duì)病原微生物的一般生理防衛(wèi)功能，是在種系發(fā)育過程中形成的。機(jī)體對(duì)入侵的致病因子無需特殊的識(shí)別過程而直接對(duì)其加以防御。天然免疫的組成一、生理屏障1表面屏障:皮膚、粘膜、分泌物1）機(jī)械的阻擋和排除作用；2）分泌液中所含化學(xué)物質(zhì)有局部抗菌作用；2局部屏障：血腦屏障：主要由軟腦膜、脈絡(luò)叢、腦毛細(xì)血管壁及其外的腦星形細(xì)胞組成，可阻擋病原體及其有毒產(chǎn)物從血液透入腦組織或腦脊液，保護(hù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定。胎盤屏障：由懷孕母體子宮內(nèi)膜的基蛻膜和胎兒的絨毛膜滋養(yǎng)層細(xì)胞共同組成，能阻擋病原微生物由母體通過胎盤感染胎兒，但并不妨礙母子間的物質(zhì)交換。共生菌群：競(jìng)爭(zhēng)必要的營(yíng)養(yǎng)物；產(chǎn)生如象大腸桿菌素、酸類、脂類等抑制物，而抑制多數(shù)具有疾病潛能的細(xì)菌或真菌生長(zhǎng)。二、體液因素1、補(bǔ)體系統(tǒng)（complementsystem）：存在于正常機(jī)體體液或血清中的非特異性的殺菌物質(zhì)，包括廿余種蛋白質(zhì)成分。主要由肝細(xì)胞和巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，通常以無活性形式存在于正常血清和體液中。補(bǔ)體激活：在一定條件下促發(fā)補(bǔ)體系統(tǒng)的一系列酶促級(jí)聯(lián)反應(yīng)，使補(bǔ)體由無活性形式轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)病原體具有殺滅作用的活性形式。(1)補(bǔ)體激活及激活途徑:經(jīng)典途徑、替代途徑。(2)補(bǔ)體功能(作用)溶解和殺傷細(xì)胞；中和病毒；趨化作用；免疫粘附作用；過敏毒素（促進(jìn)炎癥）作用。2、干擾素（interferon,IFN）定義：宿主淋巴細(xì)胞在病毒等多種誘生劑刺激下產(chǎn)生的一類低分子量糖蛋白，分、、三組。作用：干擾素作用于宿主細(xì)胞，使之合成抗病毒蛋白、控制病毒蛋白質(zhì)合成，影響病毒的組裝釋放；具有廣譜抗病毒功能；同時(shí)，還有多方面的免疫調(diào)節(jié)作用。干擾素誘生機(jī)理干擾素的作用機(jī)制溶菌酶（lysozyme）14.7KD不耐熱的堿性蛋白，主要來源于吞噬細(xì)胞并可分泌到血清及各種分泌液中，能水解革蘭氏陽(yáng)性菌胞壁肽聚糖而使細(xì)胞裂解。溶菌酶也存在于雞蛋清和某些細(xì)菌中，可提純并加工制成各種制劑，用于治療中耳炎、咽喉炎、副鼻竇炎等慢性疾病。體液中還有β溶解素(β-lysin)、轉(zhuǎn)鐵蛋白、血漿銅藍(lán)蛋白、C反應(yīng)蛋白等多種能殺菌或抑菌的因素，但直接作用很弱，僅在機(jī)體免疫中起輔助作用。三、細(xì)胞因素主要是指體內(nèi)的各種吞噬細(xì)胞吞噬病原體及其它各種異物的能力。1、吞噬細(xì)胞種類：大吞噬細(xì)胞（單核吞噬細(xì)胞系統(tǒng)）：?jiǎn)魏思?xì)胞（血液中；吞噬作用和形成巨噬細(xì)功能：吞噬并銷毀外來微生物和其他顆粒；巨噬細(xì)胞可分泌多種可溶性因子，不但有加強(qiáng)殺菌促進(jìn)炎癥的作用，還具有免疫調(diào)節(jié)等重要功能；作為抗原提呈細(xì)胞，是特異性免疫的重要組成部分。吞噬過程吞噬結(jié)果：完全吞噬：病原體被吞噬、殺滅。不完全吞噬：病原體被吞噬，不殺滅，可在胞內(nèi)增殖。2、自然殺傷細(xì)胞（NK細(xì)胞）NK細(xì)胞屬于淋巴細(xì)胞，主要分布于外周血和脾臟；具有不須事先致敏，不須其它輔助細(xì)胞或分子的參與而直接殺傷靶細(xì)胞的功能；NK細(xì)胞通過釋放穿孔素(perforin)和顆粒酶造成靶細(xì)胞死亡，也可通過釋放腫瘤壞死因子(TNF)殺傷靶細(xì)胞；某些腫瘤細(xì)胞和微生物感染細(xì)胞可以成為NK細(xì)胞的靶細(xì)胞，而且NK細(xì)胞的活性較其它殺傷細(xì)胞更早出現(xiàn)，因此NK細(xì)胞在抗腫瘤抗感染特別是病毒感染中起重要作用。四、炎癥（inflammatory）定義：炎癥是機(jī)體受到有害刺激時(shí)所表現(xiàn)的一系列局部和全身性防御應(yīng)答，可以看作

是非特異性免疫的綜合作用結(jié)果。作用：清除有害異物、修復(fù)受傷組織，保持自身穩(wěn)定性。

吞噬細(xì)胞的溶酶體酶釋放或泄漏會(huì)損傷自身組織成分；

各種毒性產(chǎn)物與活性介質(zhì)將刺激正常機(jī)體組織；紅、腫、痛、熱和功能障礙（炎癥）炎癥既是一種病理過程，又是一種防御病原體的積極方式，其意義在于：1）員了大量的吞噬細(xì)胞聚集在炎癥部位；2）血液中的抗菌因子和抗體發(fā)生局部濃縮；3）死亡宿主細(xì)胞的堆積可釋放抗微生物物質(zhì)；

4）炎癥中心氧濃度下降和乳酸積累，進(jìn)一步抑制病原菌的生長(zhǎng)；

5）適度的體溫升高可以加速免疫反應(yīng)的進(jìn)程；

第三節(jié)宿主的特異性免疫一、特異性免疫（specificimmunity）1、定義：機(jī)體在生命過程中接受抗原性異物刺激，如微生物感染或接種疫苗后產(chǎn)生的免疫，又稱獲得性免疫(acquiredimmunity)。自動(dòng)免疫被動(dòng)免疫自然的顯性或隱經(jīng)胎盤或乳汁由母2.免疫系1）免人工的中樞免哺乳動(dòng)物）胸腺：分化T淋巴細(xì)胞法氏囊（鳥類）：分化B細(xì)胞周圍免疫器官：功能：免疫細(xì)胞居住和免疫應(yīng)答的場(chǎng)所種類：淋巴結(jié)（凈化淋巴液）脾臟（凈化血液）粘膜相關(guān)淋巴組織（局部防御功能）2）免疫細(xì)胞：淋巴細(xì)胞：T細(xì)胞（T輔助細(xì)胞TH，殺傷性Tc，抑制性T細(xì)胞Ts）：細(xì)胞免疫B細(xì)胞：體液免疫第三類淋巴細(xì)胞：NK細(xì)胞，K細(xì)胞（殺傷靶細(xì)胞）粒細(xì)胞（嗜中性、嗜酸單核吞噬細(xì)胞系統(tǒng)：趨化作用、吞噬殺傷作用3）免疫分子：膜表面免疫分子：膜表面抗原受體：位于T細(xì)胞、B細(xì)胞表面主要組織相容性抗原：參與T細(xì)胞對(duì)抗原的識(shí)別并自我識(shí)別白細(xì)胞分化抗原（CD抗原）粘附分子體液免疫分子：抗體，補(bǔ)體，細(xì)胞因子（由免疫細(xì)胞分泌）二、抗原和抗體（一）抗原（antigen,Ag）定義:能誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生體液抗體和細(xì)胞免疫應(yīng)答，并能與抗體和致敏淋巴細(xì)胞在體內(nèi)外發(fā)生特異性結(jié)合反應(yīng)的物質(zhì)。特性：免疫原性：抗原在體內(nèi)激活免疫系統(tǒng)，使其產(chǎn)生抗體和特異效應(yīng)細(xì)胞的特性。反應(yīng)原性：抗原能與相對(duì)應(yīng)的免疫應(yīng)答產(chǎn)物(抗體及致敏淋巴細(xì)胞)發(fā)生特異性結(jié)合和反應(yīng)的能力。特異性：抗原決定簇完全抗原（免疫原）：具免疫原性和反應(yīng)原性的抗原。半抗原：僅具反應(yīng)原性的抗原。1）抗原免疫原性的物質(zhì)基礎(chǔ)：異物性；分子量大??；化學(xué)結(jié)構(gòu)與組成；2）抗原決定簇（antigndeterminantepitope）：抗原物質(zhì)上能夠刺激淋巴細(xì)胞產(chǎn)生應(yīng)答并與其產(chǎn)物特異反應(yīng)的化學(xué)基團(tuán)。它是抗原特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)。抗原所攜抗原決定簇的數(shù)目稱為抗原價(jià)，一般抗原是多價(jià)的。(二)抗體(antiboby,Ab)定義：機(jī)體在抗原物質(zhì)刺激下所形成的一類能與抗原特異結(jié)合的血清活性成分，又稱免疫球蛋白（immunoglobulin,IgB細(xì)胞合成并分泌的。1.基本結(jié)構(gòu):Y字型2.種類:IgG,IgA,IgM，IgE,IgD3.功能:與抗原特異結(jié)合；激活補(bǔ)體；結(jié)合細(xì)胞(免疫細(xì)胞)；2.反應(yīng)階段：淋巴細(xì)胞識(shí)別抗原后，即被活化進(jìn)行增殖、分化。1）特異性抗原激活的T細(xì)胞轉(zhuǎn)化為淋巴母細(xì)胞，再增殖、分化，成為有免疫效應(yīng)的致敏淋巴細(xì)胞。2）特異性抗原激活的B細(xì)胞被活化后，轉(zhuǎn)化為漿母細(xì)胞，再增殖、分化為漿細(xì)胞，分泌抗體。記憶細(xì)胞：受抗原刺激的淋巴細(xì)胞在分化過程中，有一部分細(xì)胞在中途停頓下來，不再增殖分化，在體內(nèi)能較長(zhǎng)時(shí)間存在。當(dāng)再次受到同種抗原刺激時(shí)，能迅速分化增殖成大量致敏淋巴細(xì)胞和漿細(xì)胞，分別產(chǎn)生大量淋巴因子及抗體，這類免疫細(xì)胞稱為記憶細(xì)胞。3.效應(yīng)階段：抗原成為被打擊的對(duì)象。1）胞介導(dǎo)的體液免疫：體液中的抗體與相應(yīng)的抗原進(jìn)行特異性結(jié)合，發(fā)揮免疫效應(yīng)的過程。2）胞介導(dǎo)的細(xì)胞免疫：致敏淋巴細(xì)胞通過與相應(yīng)的抗原接觸直接殺傷病原靶細(xì)胞，或釋第四節(jié)免疫病理一、超敏反應(yīng)（變態(tài)反應(yīng)）青霉素過敏：I型變態(tài)反應(yīng)二、自身免疫病三、移植免疫四、免疫缺陷如：人類免疫缺陷病毒（HIV）引起的獲得性免疫缺陷綜合癥（AIDS）第五節(jié)免疫學(xué)的實(shí)際應(yīng)用一、抗原抗體反應(yīng)血清學(xué)反應(yīng):指在體外進(jìn)行的抗原抗體的特異性反應(yīng)，出現(xiàn)凝集、沉淀等現(xiàn)象?？捎靡阎贵w檢查未知抗原，也可用已知抗原檢查未知抗體。（一）一般規(guī)律1.反應(yīng)的組成：抗原、抗體、環(huán)境因素（電解質(zhì)、溫度、酸堿度、補(bǔ)體、白細(xì)胞等）2.反應(yīng)的基本特點(diǎn)：a抗原抗體的結(jié)合具有特異性；b抗原與抗體是分子表面結(jié)合，一般較穩(wěn)定，但抗原的性質(zhì)不變。c抗原抗體形成的可見反應(yīng)與抗原抗體的相對(duì)濃度有關(guān)，即與兩者的比例有關(guān)。只有當(dāng)兩者的比例合適才能形成大分子集團(tuán)。d抗原抗體反應(yīng)分為兩個(gè)階段：結(jié)合階段，反應(yīng)階段。（二）凝集反應(yīng)定義：顆粒性抗原（細(xì)菌、血細(xì)胞）與相應(yīng)抗體在適量電解質(zhì)環(huán)境中相互作用，經(jīng)過一段時(shí)間出現(xiàn)肉眼可見的凝集現(xiàn)象，稱為凝集反應(yīng)。抗原：稱為凝集原抗體：稱為凝結(jié)素（三）沉淀反應(yīng)定義：可溶性抗原（蛋白質(zhì)、多糖、脂類、血清、各種微生物培養(yǎng)液）與相應(yīng)抗體在電解質(zhì)存在的適當(dāng)條件下相遇，經(jīng)過一段時(shí)間出現(xiàn)肉眼可見的沉淀現(xiàn)象，稱沉淀反應(yīng)?？乖撼恋碓贵w：沉淀素疫苗：微生物疫苗：活疫苗、死疫苗、類毒素亞單位疫菌：化學(xué)疫苗、基因工程疫苗抗獨(dú)特性疫苗：抗抗體疫苗是抗原特異性免疫與非特異性免疫的關(guān)系非特異性特異性免疫免疫協(xié)助抗體殺滅病菌B細(xì)胞補(bǔ)體（抗體）調(diào)理作用結(jié)合病菌后激活補(bǔ)體調(diào)理作用協(xié)助抗體形成吞噬細(xì)胞T細(xì)胞（細(xì)胞因子）調(diào)理作用（致敏T細(xì)胞：細(xì)胞因子；協(xié)助T細(xì)胞分化

細(xì)胞毒T細(xì)胞）表面屏障干擾素、溶菌酶NK細(xì)胞思考題1.病原微生物是怎樣侵害機(jī)體的?為什么說感染不是疾病的同義詞？2.對(duì)細(xì)菌內(nèi)毒素和細(xì)菌外毒素的免疫應(yīng)答有何不同？3.補(bǔ)體、抗體的生物學(xué)功能及免疫應(yīng)答的基本過程。4.什么是天然免疫和特異性免疫？試舉例說明二者之間并無截然界限。5.機(jī)體可通過哪些方式獲得免疫力？第十一章微生物的進(jìn)化、系統(tǒng)發(fā)育和分類鑒定大約46億年前，地球形成；大約35億年前，通過“前生命的化學(xué)進(jìn)化”過程地球上開始出現(xiàn)生命，主要是些類似簡(jiǎn)單桿狀細(xì)菌的原始生物。系統(tǒng)發(fā)育(phylogeny)：各類生物進(jìn)化的歷史。分類(classification)：根據(jù)生物特性的特征的相似程度將其分群歸類。地球上的物種估計(jì)大約有150萬，其中微生物超過10萬種，而且其數(shù)目還在不斷增加。生物分類的二個(gè)基本原則：a）根據(jù)表型(phenetic)特征的相似程度分群歸類，這種表型分類重在應(yīng)用，不涉及生物進(jìn)化或不以反映生物親緣關(guān)系為目標(biāo)；b）按照生物系統(tǒng)發(fā)育相關(guān)性水平來分群歸類，其目標(biāo)是探尋各種生物之間的進(jìn)化關(guān)系，建立反映生物系統(tǒng)發(fā)育的分類系統(tǒng)。從進(jìn)化論誕生以來，這一原則已經(jīng)成生物學(xué)家普遍接受的分類原則生物系統(tǒng)學(xué)(systematics)。第一節(jié)進(jìn)化的測(cè)量指征一、對(duì)生物類群間的親緣關(guān)系進(jìn)行判斷的主要依據(jù)七十年代以前:表型特征(形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理生化、行為習(xí)性等等)和少量的化石資料。a）由于微生物可利用的形態(tài)特征少，很難把所有生物放在同一水平上進(jìn)行比較；b）形態(tài)特征在不同類群中進(jìn)化速度差異很大，僅根據(jù)形態(tài)推斷進(jìn)化關(guān)系往往不準(zhǔn)確；微生物的特點(diǎn)：形態(tài)小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、缺少有性繁殖，化石資料少。七十年代后：蛋白質(zhì)、DNA和RNA的結(jié)構(gòu)特征分子計(jì)時(shí)器(molecularchronometers)進(jìn)化鐘(evolutionaryclock)1.生物大分子作為進(jìn)化標(biāo)尺依據(jù)蛋白質(zhì)、RNA和DNA序列進(jìn)化變化的顯著特點(diǎn)是進(jìn)化速率相對(duì)恒定，也就是說，分子序列進(jìn)化的改變量(氨基酸或核苷酸替換數(shù)或替換百分率)與分子進(jìn)化的時(shí)間成正比。a）兩群生物中，如果同一種分子的序列差異很大時(shí)，------------進(jìn)化距離遠(yuǎn)，進(jìn)化過程中很早就分支了。b）如果兩群生物同一來源的大分子的序列基本相同，-----------處在同一進(jìn)化水平上。2.作為進(jìn)化標(biāo)尺的生物大分子的選擇原則1）所需研究的種群范圍內(nèi)，它必須是普遍存的。2）在所有物種中該分子的功能是相同的。3）為了鑒定大分子序列的同源位置或同源區(qū)，要求所選擇的分子序列必須能嚴(yán)格線性排列，以便進(jìn)行進(jìn)一步的分析比較。4）分子上序列的改變（突變）頻率應(yīng)與進(jìn)化的測(cè)量尺度相適應(yīng)。大量的資料表明：功能重要的大分子、或者大分子中功能重要的區(qū)域，比功能不重要的分子或分子區(qū)域進(jìn)化變化速度低。RNA作為進(jìn)化的指征-------16SrRNA被普遍公認(rèn)為是一把好的譜系分析的“分子尺”：1）rRNA具有重要且恒定的生理功能；2）在16SrRNA分子中，既含有高度保守的序列區(qū)域，又有中度保守和高度變化的序列區(qū)域，因而它適用于進(jìn)化距離不同的各類生物親緣關(guān)系的研究；3）16SrRNA分子量大小適中，便于序列分析；4）rRNA在細(xì)胞中含量大(約占細(xì)胞中RNA的90%)，也易于提取；5）16SrRNA普遍存在于真核生物和原核生物中(真核生物中其同源分子是18SrRNA)。因此它可以作為測(cè)量各類生物進(jìn)化的工具。二、rRNA和系統(tǒng)發(fā)育樹1.rRNA的順序和進(jìn)化培養(yǎng)微生物提取并純化rRNArRNA序列測(cè)定分析比較微生物之間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系2.特征序列或序列印記（signaturesequence）通過對(duì)rRNA全序列資料的分析比較（特別列位點(diǎn)上出現(xiàn)的單堿基印記。特征序列有助于迅速確定某種微生物的分類歸屬，或建立新的分類單位。3.系統(tǒng)發(fā)育樹(phylogenetictree)通過比較生物大分子序列差異的數(shù)值構(gòu)建的系統(tǒng)樹稱為分子系統(tǒng)樹，其特點(diǎn)是用一種樹狀分枝的圖型來概括各種(類)生物之間的親緣關(guān)系。圖型中，分枝的末端和分枝的連結(jié)點(diǎn)稱為結(jié)(node)，代表生物類群，分枝末端的結(jié)代表仍生存的種類。系統(tǒng)樹可能有時(shí)間比例，或者用兩個(gè)結(jié)之間的分枝長(zhǎng)度變化來表示分子序列的差異數(shù)值。美國(guó)科學(xué)家CarlWoese利用16SrRNA建立分子進(jìn)化樹。1）生命的第三種形式——古生菌2）建立16SrRNA系統(tǒng)發(fā)育樹的意義1）生命的第三種形式——古生菌動(dòng)物界和植物界原核生物和真核生物（20世紀(jì)60年代）古細(xì)菌(archaebacteria)真細(xì)菌(Eubacteria)真核生物(Eukaryotes)界（Kingdom）（1977，CarlWoese）Bacteria(細(xì)菌)Archaea(古生菌)原核生物Eukarya(真核生物)域（domain）（1990，CarlWoese）第二節(jié)細(xì)菌分類分類(classification)：根據(jù)一定的原則(表型特征相似性或系統(tǒng)發(fā)育相關(guān)性)對(duì)微生物進(jìn)行分群歸類，根據(jù)相似性或相關(guān)性水平排列成系統(tǒng)，并對(duì)各個(gè)分類群的特征進(jìn)行描述，以便查考和對(duì)未被分類的微生物進(jìn)行鑒定；命名(nomenclature)：是根據(jù)命名法規(guī)，給每一個(gè)分類群一個(gè)專有的名稱。鑒定(identification或determination)：借助于現(xiàn)有的微生物分類系統(tǒng)，通過特征測(cè)定，確定未知的、或新發(fā)現(xiàn)的、或未明確分類地位的微生物所應(yīng)歸屬分類群的過程。一、分類單元及其等級(jí)界、門、綱、目、科、屬、種等。常用的細(xì)菌分類學(xué)術(shù)語：1）培養(yǎng)物(culture)：一定時(shí)間一定空間內(nèi)微生物的細(xì)胞群或生長(zhǎng)物。如微生物的斜面培養(yǎng)物、搖瓶培養(yǎng)物等。2）菌株(strain)：從自然界中分離得到的任何一種微生物的純培養(yǎng)物都可以稱為微生物的一個(gè)菌株；用實(shí)驗(yàn)方法(如通過誘變)所獲得的某一菌株