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1、医医 学学 微微 生生 物物 学学安徽医科大学微生物学教研室编制绪绪 论论 第一节 微生物 微生物的种类与分布 微生物与人类的关系 微生物的特点 第二节 微生物学 第三节 医学微生物学第一节第一节 微生物微生物 微生物微生物（microorganismmicroorganism)是存在于自然界的一大群体形微小、结构简单、肉眼直接看不见，必须藉助光学显微镜或电子显微镜放大数百倍、数千倍，甚至数万倍才能观察到的微小生物。微生物的种类与分布微生物的种类与分布 微生物的种类繁多，在数十万种以上。按其大小、结构、组成等，可分为三大类。1.1.非细胞型微生物非细胞型微生物 2.2.原核细胞型微生物原核细胞
2、型微生物 3.3.真核细胞型微生物真核细胞型微生物 微生物与人类的关系微生物与人类的关系 绝绝大大多多数数微微生生物物对对人人类类和和动动植植物物是是有有益益的的,而而且且有有些些是是必需的。必需的。在在农农业业、工工业业及及污污水水处处理理方方面面,微微生生物物的的应应用用日日趋趋广广泛泛，开辟了增产新途径，为人类创造物质财富。开辟了增产新途径，为人类创造物质财富。在在医医药药工工业业方方面面,有有许许多多抗抗生生素素是是微微生生物物的的代代谢谢产产物物，也可选用微生物来制造一些维生素、辅酶、也可选用微生物来制造一些维生素、辅酶、ATPATP等药物。等药物。近近年年来来，随随着着分分子子生生
3、物物学学的的发发展展,微微生生物物在在基基因因工工程程技技术术中中的的作作用用更更显显辉辉煌煌，不不仅仅提提供供了了必必不不可可少少的的多多种种工工具具酶酶和和载载体体系系统统，更更可可人人为为地地定定向向创创建建有有益益的的工工程程菌菌新新品品种种，能在无污染自然环境中制造出多样、大量的人类必需品。能在无污染自然环境中制造出多样、大量的人类必需品。正常情况下,寄生在人类和动物口、鼻、咽部和消化道中的微生物是无害的，且有的尚能拮抗病原微生物。有少数微生物能引起人类和动植物的病害，这些具有致病性的微生物称为致病微生物或病原致病微生物或病原微生物微生物。有些微生物，在正常情况下不致病，只是在特定情
4、况下导致疾病，这类微生物称为条件致病条件致病微生物微生物。例如一般大肠埃希菌在肠道不致病，在泌尿道或腹腔中就引起感染。微微 生生 物物 的的 特特 点点 至今应用于工业化生产的基因工程产物主要是通过微生物发酵而获得的。为什么基因工程、细胞工程等研究成果，最易通过微生物转化为生产力呢？归纳起来因为微生物有6 6大特点大特点：比表面积（表面积与体积比）大比表面积（表面积与体积比）大 转化能力强转化能力强 繁殖速度快繁殖速度快 易变异易变异 适应性强适应性强 分布广分布广 如乳酸乳杆菌(Lactobacillus lactis)的比表面积为12万、鸡蛋为1.5，而90kg体重的人只有0.3。生物体的
5、比表面积越大，其代谢活性越强。在适宜条件下，微生物24h所合成细胞物质相当于原重量的3040倍；而一头体重500kg的乳牛，一昼夜只能合成0.5kg蛋白质，两者相差1000倍。在适宜条件下，细菌20min繁殖一代，比植物繁殖率快500倍，比动物繁殖率快2000倍。微生物也以其抗严寒酷暑，耐酸、碱、盐的惊人适应力被誉为“生物界之最”。E.coli等细菌、酿酒酵母(Saccharomyces cere-visiae)等酵母菌，分别是单细胞原核微生物和真核微生物的代表，细胞结构和繁殖方式简单，遗传背景清楚，因此是提供特殊遗传物质和接受外源遗传物质的最好菌种，广泛应用于基因工程研究。第二节第二节 微生
6、物学微生物学 微微生生物物学学（microbiology)microbiology)是生命科学的一个重要分支，是研究微生物的类型、分布、形态、结构、代谢、生长繁殖、遗传、进化，以及与人类、动物、植物等相互关系的一门科学。微生物学工作者的任务是将对人类有益的微生物用于生产实际，对人类有害的微生物予以改造、控制和消灭；使微生物学朝向人类需要的方向发展。微生物学的发展过程大致可分三个时期：微生物学经验时期微生物学经验时期 实验微生物学时期实验微生物学时期 现代微生物学时期现代微生物学时期微生物学经验时期微生物学经验时期 古代人类虽未观察到具体的微生物，但早巳将微生物知识用于工农业生产和疾病防治之中。
7、古代人早已认识到天花是一种烈性传染病，且死亡率极高。但已康复者去护理天花病人，则不会再得天花。这种免得瘟疫的现象，是“免疫”一词的最早概念。我国祖先在这个现象的启发下，开创了预防天花的人痘接种法。在明隆庆年间（1567 1572)，人痘已经广泛使用，并先后传至俄国、朝鲜、日本、土耳其、英国等国家。人痘接种预防天花是我国预防医学上的一大贡献。实验微生物学时期实验微生物学时期 1.1.微生物的发现微生物的发现 首先观察到微生物的是荷兰人列列文文虎虎克克（Antony Antony van van LeeuwenhoekLeeuwenhoek，1632 1723)。_微生物学奠基人 a a、首先实验
8、证明有机物质发酵和首先实验证明有机物质发酵和腐败是由微生物引起；而酒类变质腐败是由微生物引起；而酒类变质是因污染了杂菌所致，从而推翻了是因污染了杂菌所致，从而推翻了当时盛行的当时盛行的“自然发生说自然发生说”。b b、巴氏消毒法巴氏消毒法 c c、成功研制了鸡霍乱、炭疽、狂成功研制了鸡霍乱、炭疽、狂犬病疫苗。犬病疫苗。巴斯德（巴斯德（Louis PasteurLouis Pasteur，1822 1895)微生物学奠基人微生物学奠基人李斯特（Joseph Lister，1827 1912)英国外科医生李斯特（Joseph Lister，1827 1912)创用石炭酸喷洒手术室和煮沸手术用具以防
9、止术后感染，为防腐、消毒，以及无菌操作奠定了基础。创用固体培养基，使细菌有可能从环境或病创用固体培养基，使细菌有可能从环境或病人排泄物等标本中分离成为纯培养，利于对人排泄物等标本中分离成为纯培养，利于对各种细菌的特性分别研究。各种细菌的特性分别研究。创用了染色方法和实验动物感染，为发现多创用了染色方法和实验动物感染，为发现多种传染病的病原菌提供实验手段。如炭疽芽种传染病的病原菌提供实验手段。如炭疽芽孢杆菌、伤寒沙门菌、结核分枝杆菌、霍乱孢杆菌、伤寒沙门菌、结核分枝杆菌、霍乱弧菌、白喉棒状杆菌等等，由郭霍和在他带弧菌、白喉棒状杆菌等等，由郭霍和在他带动下的一大批学者相继发现并分离培养成功动下的一
10、大批学者相继发现并分离培养成功许多病原菌。许多病原菌。提出了著名的郭霍法则提出了著名的郭霍法则(Kochs(Kochs postulates,1884)postulates,1884)。郭霍（郭霍（Robert KochRobert Koch,1843 1910)细菌学奠基人细菌学奠基人郭霍法则郭霍法则(Kochs postulates,1884)(Kochs postulates,1884)。认。认为：为：特殊的病原菌应在同一种疾病中查见，特殊的病原菌应在同一种疾病中查见，在健康人中不存在；在健康人中不存在；该特殊病原菌能被分离培养得纯种；该特殊病原菌能被分离培养得纯种；该纯培养物接种至易感
11、动物，能产生同该纯培养物接种至易感动物，能产生同样病症；样病症；自人工感染的实验动物体内能重新分离自人工感染的实验动物体内能重新分离得该病原菌纯培养。得该病原菌纯培养。1892年俄国伊凡诺夫斯基发现了第一个病毒即烟草花叶病病毒。对人致病的病毒首先被证实的是黄热病病毒。细菌病毒（噬菌体）则分别由Twort(1915)和dHerelle(1917)发现。随后相继分离出许多人类和动植物致病性病毒。1818世世纪纪末末，英英国国琴琴纳纳(Edward(Edward Jenner)Jenner)创创用用牛牛痘痘预预防防天天花花。德德国国BehringBehring在在18911891年年用用含含白白喉喉
12、抗抗毒毒素素的的动动物物免免疫疫血血清清成成功功地地治治愈愈一一名名白白喉喉女女孩孩,此此为为第第一一个个被被动动免免疫疫治治疗疗的的病病例例。自此导致血清学的发展。自此导致血清学的发展。澳澳大大利利亚亚学学者者BurnetBurnet于于19581958年年提提出出了了关关于于抗抗体体生生成成的的克克隆隆选选择择学学说说。不不仅仅阐阐明明了了抗抗体体产产生生机机制制,同同时时也也可可对对抗抗原原识识别别、免免疫疫记记忆忆形形成成、自自身身耐耐受受建建立立和和自自身身免免疫疫发发生生等等重重要要免免疫疫生生物物学学现现象象作作出出解解答答。这这样样,免免疫疫学学跨跨越越了了感感染染免免疫疫的范
13、畴，逐渐形成生物医学的范畴，逐渐形成生物医学(biomedicine)(biomedicine)中的一门新学科。中的一门新学科。2 2免疫学的兴起免疫学的兴起 首首先先合合成成化化学学疗疗剂剂的的是是艾艾利利希希，他他在在19101910年年合合成成治治疗疗梅梅毒毒的的砷砷凡凡纳纳明明（编编号号606606），后后又又合合成成新新砷砷凡凡纳纳明明（编编号号914914），开创了微生物性疾病的化学治疗时代。），开创了微生物性疾病的化学治疗时代。19291929年年FlemingFleming发发现现青青霉霉菌菌产产生生的的青青霉霉素素能能抑抑制制金金黄黄色色葡葡萄萄球球菌菌的的生生长长。直直到到
14、19401940年年，FloreyFlorey等等将将青青霉霉菌菌的的培培养养液液予予以以提提纯纯，才才获获得得可可供供临临床床使使用用的的青青霉霉素素纯纯品品。接接着着链链霉霉素素、氯氯霉霉素素、金金霉霉素素、土土霉霉素素、红红霉霉素素等等等等相相继继发发现现。使使许许多多由由细细菌菌引引起起的的感感染染和和传传染染病病得得到到控控制制和和治治愈愈，为为人人类健康作出了巨大贡献。类健康作出了巨大贡献。3.3.化学疗剂和抗生素的发明化学疗剂和抗生素的发明 现代微生物学时期现代微生物学时期 近30年来，随着化学、物理学、生物化学、遗传学、细胞生物学、免疫学和分子生物学等学科的进展，电子显微镜技术
15、、细胞培养、组织化学、标记技术、核酸杂交、色谱技术和电子计算机等新技术的建立和改进，微生物学得到极为迅速的发展。自自19731973年年以以来来，新新发发现现的的病病原原微微生生物物已已有有3030多多种种。其其中中主主要要的的有有军军团团菌菌，幽幽门门螺螺杆杆菌菌，霍霍乱乱弧弧菌菌O O139139血血清清型型，人人类类免免疫疫缺缺陷陷病病毒毒(HIV)(HIV)，人人疱疱疹疹病病毒毒6 6、7 7、8 8型型，丙丙、丁、戊、庚型肝炎病毒、朊粒丁、戊、庚型肝炎病毒、朊粒(prion)(prion)等。等。1.1.新病原微生物的发现新病原微生物的发现 2.2.致病机制致病机制 与人类基因组计划
16、相呼应，病原微生物的基因组计划与人类基因组计划相呼应，病原微生物的基因组计划（MGPMGP）已提到议事日程。截至）已提到议事日程。截至19981998年年9 9月，已有月，已有572572株病株病毒进行了全基因测序，其中与人类有关的病毒占毒进行了全基因测序，其中与人类有关的病毒占7676株，已株，已完成原核微生物基因组测序工作的有完成原核微生物基因组测序工作的有2020种，其中属医学微种，其中属医学微生物的有流感嗜血杆菌、幽门螺杆菌、结核分枝杆菌、大生物的有流感嗜血杆菌、幽门螺杆菌、结核分枝杆菌、大肠埃希菌。病原微生物基因组序列测定的重大意义，除更肠埃希菌。病原微生物基因组序列测定的重大意义，
17、除更好地了解其致病机制和与宿主的相互关系外，尚能发现更好地了解其致病机制和与宿主的相互关系外，尚能发现更灵敏、特异的致病分子标记作为诊断、分型等的依据；为灵敏、特异的致病分子标记作为诊断、分型等的依据；为临床筛选有效药物和开发疫苗提供资料；为对人类相关基临床筛选有效药物和开发疫苗提供资料；为对人类相关基因功能的认识和探讨人类遗传性疾病机制提供参考等。因功能的认识和探讨人类遗传性疾病机制提供参考等。细菌的鉴定和分类，现在侧重于基因型方法来分析细菌的鉴定和分类，现在侧重于基因型方法来分析待检菌的遗传学特征。后法包括待检菌的遗传学特征。后法包括DNAxDNADNAxDNA杂交、氨基酸序杂交、氨基酸序
18、列分析、质粒分析、基因转移和重组、基因探针、多聚列分析、质粒分析、基因转移和重组、基因探针、多聚酶链反应酶链反应(PCR)(PCR)等。这些分子生物学技术在分类、新种鉴等。这些分子生物学技术在分类、新种鉴定和流行病学中尤为重要。定和流行病学中尤为重要。临床微生物学检验中，快速诊断方法发展较快，免临床微生物学检验中，快速诊断方法发展较快，免疫荧光、放射核素和酶联（疫荧光、放射核素和酶联（ELISA)ELISA)三大标记技术中，以三大标记技术中，以ELISAELISA快速测定微生物抗原技术较为普遍。快速测定微生物抗原技术较为普遍。3 3诊断技术诊断技术 针对灭活全菌体疫苗接种后普遍有一定的不良副反
19、应和减毒活疫苗株不易获得；而对一些病原微生物与免疫防御有关的组分，可以通过分子生物学技术分离或克隆入无害载体。近年来肺炎链球菌荚膜多糖疫苗、脑膜炎奈瑟菌荚膜多糖疫苗、乙型肝炎基因工程疫苗等相继问世。1993年Ulmer等开创的核酸疫苗被誉为疫苗学的新纪元，具有广阔的发展前景。4 4防治措施防治措施第三节第三节 医学微生物学医学微生物学 医学微生物学医学微生物学（medical micro-medical micro-biology)biology)是微生物学的一个分支，是一门基础医学课程。主要研究与医学有关病原微生物的生物学特性、致病和免疫机制，以及特异性诊断、防治措施，以控制和消灭感染性疾病和与之有关的免疫损伤等疾病，达到保障和提高人类健康水平的目的。展望未来医学微生物可能从以下几方面发展：展望未来医学微生物可能从以下几方面发展：新现与再现微生物的研究规范化的微生物学诊断方法及技术的建立新型微生物疫苗的基础理论与应用基础理论研究新型治疗措施的研发微生物致病性的分子机制研究