细菌感染与致病性.pptx

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1、重要概念：1.1.感染：指病原微生物在宿主体内持续存在或增殖。感染 发病：2.2.病原菌：凡能引起宿主发病的细菌叫病原菌。第一节细菌的致病性和毒力第1页/共61页一、概念1.1.致病性:一定种类的病原菌在一定条件下，在宿主体 内引起感染的能力。2.2.毒力：病原菌致病力强弱程度。二、毒力的测定细菌毒力大小的表示方法有最小致死量、半数致死量、最小感染量和半数感染量表示法。最为实用的是半数致死量(LD50)(LD50)或半数感染量(ID50)(ID50)表示法。含义：在单位时间内，使接种的实验动物半数死亡或被感染所需的微生物量数或细菌毒素量。第2页/共61页3.细菌致病性的确定依据经典柯赫法则：1

2、、病原菌应在同一疾病中查出，而健康者不存在。2、病原菌能够体外获得纯培养。3、此纯培养物接种易感动物能导致相同的病症。4、自感染动物体内能重新分离到该病原菌的纯培养。基因水平的科赫法则：1、在致病菌中检出某些基因或其产物，而无毒力菌株中无。2、毒力菌株的某个基因被损害，则毒株的毒力应减弱或消除，或者将此基因插入到无毒力菌株中，表现为有毒力菌株特性。3、将细菌接种动物时，该基因应在感染的过程得到表答。4、在接种动物检测到该基因表达产物的抗体或产生免疫保护。第3页/共61页思考题某鸡场爆发疾病，鸡大量死亡，对病死鸡剖检，发现其肝脏质脆，且内有大量大小不一的出血点，取肝脏组织涂片在显微镜下观察发现有

3、细菌，如何验证此菌即为病原菌？第4页/共61页第二节 细菌的毒力因子构成病原菌毒力的物质主要是侵袭力和毒素。侵袭力毒素荚膜及其他物质酶类外毒素内毒素细菌的毒力第5页/共61页一、侵袭力（一）概念：是指细菌突破机体的防御屏障，在体内定居、内化、繁殖及扩散的能力。（二）细菌侵袭力构成 （1）细菌分泌的胞外酶也称蛋白酶，本身无毒性，但在细菌感染的过程中有一定作用。（2）细菌分泌的与侵袭力有关的胞外酶血浆凝固酶纤维蛋白酶透明质酸酶其他酶类第6页/共61页(3)与毒力相关的细菌表面结构物质荚膜具有抵抗吞噬及体液中杀菌物质的杀灭作用。菌毛细菌的普通菌毛其他表面结构沙门氏菌Vi抗原、大肠杆菌K抗原、链球菌表

4、面的M抗原等都有抗吞噬作用。结合杆菌表面特殊的脂类第7页/共61页（二）侵袭过程1.1.定殖（又称定居）黏附素2.2.干扰或逃避宿 主的防御机制3.3.内化作用 定义、意义4.4.在体内增殖5.5.在体内扩散 胞外蛋白酶抗吞噬作用抗体液免疫机制透明质酸酶纤维蛋白酶血浆凝固酶卵磷脂酶 作用胶原酶脱氧核糖核酸酶 不与吞噬细胞接触不与吞噬细胞接触 抑制吞噬细胞摄取抑制吞噬细胞摄取 在吞噬细胞内生存在吞噬细胞内生存 杀死或损伤吞噬细胞杀死或损伤吞噬细胞 抗原伪装或变异抗原伪装或变异 分泌蛋白酶降解分泌蛋白酶降解IgIg 通过通过LPSLPS、OPMOPM、荚膜及荚膜及S S层逃避补体，层逃避补体，抑制

5、抗体抑制抗体第8页/共61页二、毒素二、毒素细菌毒素可分为细菌毒素可分为外毒素外毒素和和内毒素内毒素两大类。两大类。（一）外毒素（一）外毒素（ExotoxinExotoxin）1.1.概念概念:2.2.来源来源 :主要是某些革兰氏阳性菌，也有少数是革兰氏主要是某些革兰氏阳性菌，也有少数是革兰氏阴性菌。阴性菌。3.3.化学成分：一般外毒素是蛋白质化学成分：一般外毒素是蛋白质 。5.5.特性：（特性：（1 1）有菌种特异性。）有菌种特异性。（2 2）毒性强。（）毒性强。（3 3）具）具有高度的特异性。（有高度的特异性。（4 4）良好的抗原性。（）良好的抗原性。（5 5）不耐热。不耐热。（6 6）0

6、.3%0.4%0.3%0.4%甲醛作用下，可以甲醛作用下，可以脱毒成类毒素。脱毒成类毒素。第9页/共61页6.6.组成组成A A亚单位：毒素活性中心，决定毒素的毒性效应亚单位：毒素活性中心，决定毒素的毒性效应B B亚单位：结合单位，使毒素分子结合宿主细胞亚单位：结合单位，使毒素分子结合宿主细胞 膜受体上，协助膜受体上，协助A A亚单位穿过细胞膜亚单位穿过细胞膜7.7.分类分类A-BA-B型毒素型毒素攻膜毒素攻膜毒素超抗原毒素超抗原毒素第10页/共61页（二）内毒素（EedotoxinEedotoxin）1.1.概念：2.2.化学成份：内毒宿主要成份为脂多糖（LPSLPS）。3.3.内毒素的作用

7、A、发热反应：内毒素作为外源性致热原（即热原质）作用于粒细胞和单核细胞等，使之释放内源性致热原，如IL-1,引起发热。B、糖代谢紊乱：先发生高血糖，后转而为低血糖，大量糖原消耗，可能与肾上腺素大量分泌有关。C、血管舒缩机能紊乱：内毒素激活血管活性物质（5-羟色胺、激肽释放酶和激肽）的释放。第11页/共61页D、弥漫性血管内凝血（Disseminated intravascular coagulation，DIC）：内毒素活化凝血系统XII因子。纤维蛋白原转为纤维蛋白。E、施瓦兹曼现象(Shwartzman phenomenon)：是由内毒素引起DIC的一种特殊形式。4.特性：（1）毒性作用比外

8、毒素弱，且毒性作用没特异性。（2）抗原性弱，仅能刺激机体产生微量的抗毒素。（3）耐热。（三）外毒素与内毒素的区别 第12页/共61页区别要点区别要点外毒素外毒素内毒素内毒素化学性质化学性质蛋白质蛋白质脂脂多多糖糖（毒毒性性主主要要为为类类脂脂A A）产生产生以以革革兰兰氏氏阳阳性性菌菌或或少少量量革革兰兰氏氏阴阴性菌分泌至细菌体外。性菌分泌至细菌体外。为为革革兰兰氏氏阴阴性性细细菌菌细细胞胞壁壁结结构成份，菌体崩解后释出构成份，菌体崩解后释出稳定性稳定性不稳定，不稳定，6060以上能迅速破坏以上能迅速破坏耐热，耐热，6060耐受数小时耐受数小时毒性作用毒性作用特特异异性性。为为细细胞胞毒毒素素

9、、肠肠毒毒素素、神神经经毒毒素素，对对特特定定的的细细胞胞或或组组织织发挥特定作用。发挥特定作用。全全身身性性，各各种种细细菌菌内内素素的的毒毒性性作作用用大大致致相相同同。引引起起发发热热、弥漫性血管内凝血、休克等。弥漫性血管内凝血、休克等。毒性程度毒性程度高，往往致死。高，往往致死。弱，很少致死。弱，很少致死。致热性致热性对宿主不发热对宿主不发热致宿主发热致宿主发热免疫原性免疫原性强强，可可刺刺激激机机体体产产生生高高效效价价的的抗抗毒素。毒素。弱弱，免免疫疫应应答答不不足足以以中中和和毒毒性。性。类毒素类毒素甲醛处理，可脱毒成为类毒霉甲醛处理，可脱毒成为类毒霉不能产生不能产生第13页/共

10、61页三、III 型分泌系统（一）功能与许多G-病原菌毒力因子的分泌有关。具有接触介导的特征。病原菌与宿主细胞接触后，便立即启动III III 型分泌系统型分泌系统，启动后细菌分泌大量与毒力有关的多种蛋白质，从细菌的胞浆直接进入宿主胞浆，发挥毒性作用。（二）构成由30-40kb大小基因组编码，以毒力岛的形式存在于细菌质粒或染色体。第14页/共61页第三节 病原菌与传染传染：病原微生物侵入动物机体，在一定部位定居并生长繁殖，产生有毒物质，引起机体出现一系列病理生理现象反应。又叫感染。一、病原菌引起传染的必要条件（一）病原菌方面 1.病原菌必须具有一定的毒力：2.病原菌要达到一定数量：3.病原菌要

11、有适宜的侵入门户：（二）动物方面 种类、性别、年龄、体质、抗感染能力（三）外界环境第15页/共61页二、传染的表现形式1.显性传染：当侵入的病原菌毒力较强，数量较多，而机体抵抗力较低时，侵入的病原菌生长繁殖，对动物机体产生损害，出现具有明显临床症状的疾病时，称显性传染。2.隐性传染：当侵入的病原菌毒力较弱，数量不多，而动物机体又具有一定的抵抗力时，侵入的病原菌进行有限的生长繁殖，对动物机体损害较轻，不出现或仅出现轻微的临床症状，即隐性传染。3.带菌现象：隐性传染或传染病痊愈后，病原菌在动物体内继续存在，并不断排出体外，称带菌现象。呈带菌状态的动物称为带菌者。第16页/共61页三、病原菌在宿主体

12、内的分布1.局部传染：2.全身传染：（1）毒血症：（2）菌血症：（3）败血症：（4）脓毒血症：第17页/共61页第四节 细菌毒力的增强与减弱一、毒力减弱的方法二、毒力增强的方法 第18页/共61页第六章 细菌的遗传变异第19页/共61页主要内容一、细菌的遗传物质（一）细菌的染色体（二）染色体以外的遗传物质二、细菌的变异（一）细菌变异的类型（二）细菌变异的机制三、细菌遗传变异的实际应用第20页/共61页细菌的遗传细菌的变异细菌变异的分类第21页/共61页第一节 细菌遗传的物质基础 第22页/共61页一、细菌的染色体细菌染色体的结构与特点1、细菌是一条染色体，呈环状双螺旋DNA结构，按一定构型反复

13、回旋卷曲而成的松散的网状结构。2、细菌染色体是核蛋白与细菌的DNA相结合。该蛋白与基因的活化、DNA的复制有关。3、不同细菌染色体DNA的G+C mol不同。约有1的碱基被甲基化，其中腺嘌呤被甲基化的数量最多；其次为胞嘧啶。第23页/共61页4、细菌基因组中，不编码的DNA序列很少，只有少数基因具有重复序列，功能相关的基因高度集中，组合成操纵子。5、细菌具有连续的基因结构，无内含子第24页/共61页二、质粒1.质粒的特点1）质粒并非细菌生存所必不可少的遗传物质。2）质粒的传递（转移）是细菌遗传物质转移的一个重 要方式。3）质粒可自行失去或经人工处理而消失。4）质粒可以独立复制。5）可有几种质粒

14、同时共存在于一个细菌内。第25页/共61页2.质粒的分类1）能否通过细菌的结合作用进行转移结合性质粒非结合性质粒2）质粒在宿主菌内拷贝数的多少严紧型质粒松弛型质粒3）质粒的相容与不相容性 两种结构相似、密切相关的质粒不能稳定共存于一个宿主菌；结构相差较大、互不相干的质粒可以共存于同一个菌体。4）质粒的来源不同天然质粒人工构建质粒第26页/共61页致育因子（fertility factor）F质粒与有性生殖有关带有F质粒的为雄性菌，能长出性菌毛；无F质粒的为雌性菌，无性菌毛高频重组菌（highfrequencerecombination,Hfr）：F质粒整合到宿主染色体的菌株F因子：Hfr菌株上

15、的F因子通过重组恢复成自由状态时，有时可将其相邻的染色体基因一起切割下来，成为携带某一染色体基因的F因子，将携带不同基因的F因子统称为F。几种重要的天然质粒第27页/共61页耐药性质粒耐药性质粒编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药性。毒力质粒（毒力质粒（ViVi质粒）（质粒）（virulence plasmidvirulence plasmid）编码与该菌致病性有关的毒力因子。细菌素质粒细菌素质粒编码各种细菌产生的细菌素编码各种细菌产生的细菌素。代谢质粒代谢质粒编码产生相关的代谢酶。第28页/共61页人工构建的质粒1.人工构建质粒的目的：人工构建的质粒主要用于基因工程技术，在该技术中质粒主要被

16、用作载体。基因工程的程序：（1）获取所需要的基因（2）将目的基因与载体连接（3）将重组DNA导入到受体细胞，外源基因得到表达。第29页/共61页2.基因工程载体必须具备下列条件：1）环状DNA结构2）具有限制性内切酶的位点，以便与外源基因连接3）可不依赖于染色体进行独立复制4）具有有别于宿主的选择性标记5）可通过特定方法导入某些宿主细胞第30页/共61页功能不同特殊用途的载体克隆载体表达载体拷贝数高具有单（多）克隆位点载体本身带有一个或多个选择标记除具有克隆载体的一般特性以外，还具有一套表达元件：启动子、SD序列、终止子3.基因工程载体分类第31页/共61页4、质粒作为载体A A T T CT

17、 T A A GG A A T TC T T A AEcoRI酶切转化第32页/共61页1、高温变性2、低温复性3、一定温度延伸PCR第33页/共61页三、转座因子 存在于细菌染色体上，可作为独立单位在染色体上自由移动的DNA片断。转座因子有三种类型：插入序列（IS）、转座子（Tn）、及特殊噬菌体。第34页/共61页1.插入序列（insertionsequence,IS）是最小的转位因子，长度不超过2kb，不携带任何已知与插入功能无关的基因区域，往往是插入后与插入点附近的序列共同起作用，可能是原细胞正常代谢的调节开关之一。TransposaseABCDEFGGFEDCBAISIS第35页/共6

18、1页2.转座子（transposon,Tn）长度一般超过2kb，除携带与转位有关的基因外，还携带耐药性基因、抗金属基因、毒素基因及其他结构基因等。因此当Tn插入某一基因时，一方面可引起插入基因失活产生基因突变，另一方面可因带入耐药性基因而使细菌获得耐药性。转座子可能与细菌的多重耐药性有关。IS ISResistance Gene(s)IS ISResistance Gene(s)第36页/共61页转座子的特征转座子携带耐药或毒素基因Tn1 Tn2 Tn3AP（氨苄青霉素）Tn4AP、SM（链霉素）、Su（磺胺）Tn5Km（卡那霉素）Tn6KmTn7TMP（甲氧苄氨嘧啶）、SMTn9Cm（氯霉素

19、）Tn10Tc（四环素）tn551Em（红霉素）Tn971EmTn1681大肠埃希菌（肠毒素基因）第37页/共61页3.转座噬菌体或前噬菌体是一些具有转座功能的溶原性噬菌体，当整合到细菌染色体上，能改变溶原性细菌的某些生物学性状，如白喉棒状杆菌、肉毒梭菌等的外毒素就是由转座噬菌体的有关基因所编码的。另外，转座噬菌体从细菌染色体分离脱落时，可能连带有细菌的DNA片段，故它还可能在遗传物质转移过程中起载体作用。第38页/共61页四、毒力岛（PAI）位于细菌染色体之内，分子结构与功能有别于细菌染色体的病原菌的某个或某些独立基因群。第二节基因突变一、细菌变异类型第39页/共61页1.形态变异（1）自然

20、形成或诱导产生的细菌L型。（2）病原菌在特定的动物组织器官中，可发生形态结构变异 2.结构和抗原性变异。（1）荚膜变异。（2）芽孢变异。（3)鞭毛变异。H-O变异：有鞭毛能运动的细菌丧失鞭毛形成能力的变异称3.培养性状的变异 S-R变异；R-S 变异4.毒力变异5.生化形状变异（1）营养缺陷型变异（2）诱导酶产生。（3）终末产物阻遏。6.耐药性变异第40页/共61页形态结构变异3-6%食盐鼠疫杆菌多形态性(衰残型)。琼脂培养基第41页/共61页形态结构变异青霉素、溶菌酶正常形态细菌L型变异抗体或补体(部分或完全失去胞壁)正常霍乱弧菌霍乱弧菌L型第42页/共61页毒力变异棒状噬菌体白喉棒状杆菌获

21、得白喉毒素第43页/共61页二、细菌变异的机理1.突变（1）碱基置换。（2）碱基的减少、增加与倒置。（3）碱基的互变异构。第44页/共61页1)碱基置换(basesubstitution)：点突变ATGCACCTTCTTATAAAAACCGAATAA甲硫组亮亮异亮赖苏谷ATGCACCTCCTTATAAAAATCGAATAA甲硫组亮亮异亮赖异亮谷碱基转换CTT CTC CTA CTG 亮 TAA TAG TGA终止密码 ATG CAC CTT CTT ATA AAA ACC GAA TAA甲硫 组 亮 亮 异亮 赖 苏 谷ATG CAC CTT CTT CTA AAA ACC GAA TAA 甲

22、硫 组 亮 亮 亮 赖 苏 谷AG碱基颠换错义突变ATG CAC CTT CTT ATA AAA ACC GAA TAA甲硫 组 亮 亮 异亮 赖 苏 谷ATG CAC CTT CTT ATA TAA ACC GAA TAA 甲硫 组 亮 亮 亮无义突变无意义蛋白质或TCAC或TG第45页/共61页2)插入或缺失突变(deletionorinsertionmutation)ATG CAC CTT CTT ATA AAA ACC GAA TAA甲硫 组 亮 亮 异亮 赖 苏 谷ATG CAC CTC CTT AAA CCC ATA AAA ATC GAA TAA 甲硫 组 亮 亮 赖 脯 异亮

23、赖 异亮 谷AAA CCCATG CAC CTT CTT ATA AAA ACC GAA TAA甲硫 组 亮 亮 异亮 赖 苏 谷ATG CAC CTC CTT AAA CAT AAA AAC CGA ATA A 甲硫 组 亮 亮 赖 组 赖 天冬 精 异亮 AAA C氨基酸数目的增加或减少移码突变异常蛋白质第46页/共61页突变的机理a.自发突变 细菌在分裂繁殖时，由于DNA复制过程中，所出现的碱基错配，引起的突变。特点：具有偶然性，突变是随机不定向的，外界因素不能决定细菌的性状如何改变。突变率一般在106109。第47页/共61页b.诱发突变：采用人工的方法，通过诱变剂（mutagen）诱

24、导 细菌发生突变。1、电离辐射：X线、紫外线。X线能量极强，导致DNA磷酸二酯键的断裂；紫外线导致DNA形成嘧啶二聚体的形成，妨碍了DNA聚合酶的作用。2、化学诱变：（1）亚硝酸：其主要作用是对C和G的脱氨基作用，脱氨基的结果导致氢键的改变，下次复制时相应由A或T(而不是由G或C)配对；（2）羟胺：主要作用于C，将C转变为只能与A配对的修饰碱基羟基亚胺碱基。（3）烷化剂（乙基甲烷磺酸、甲基甲烷磺酸等）嘌呤烷基化，碱基错误配对。第48页/共61页2.基因的转移与重组（1）转化 定义：转化是受体菌直接摄取供体菌游离的DNA片段，整合与自身的基因组中，而获得了该供体菌的部分遗传特性。第49页/共61

25、页第50页/共61页活无毒II型（无荚膜）活有毒III型（有荚膜）杀死的有毒III型（有荚膜）白鼠死亡不死亡混合白鼠死亡分离活的有毒III型肺炎链球菌第51页/共61页 过程：a.转化因子（transforming：principle）b.感受态（competence）c.过程第52页/共61页第53页/共61页1、一段长的双链DNA分子借助与DNA结合蛋白到细胞表面，并被核酸内切酶切开。2、一条链被核酸酶降解3、未降解的链与感受态特异蛋白结合4、单链DNA进入细胞，并且在宿主DNA的同源区段整合进宿主染色体中转化的机理第54页/共61页（2）转导 定义：以噬菌体为媒介，把供细菌的基因转移到受

26、体菌内，导致后者基因改变的过程称为转导。转到的类型：完全转导顿挫转导普遍性转导局限性转导第55页/共61页普遍性转导在噬菌体DNA装入外壳蛋白组成新的噬菌体时，在105107次装配中会发生一次装配错误，误将细菌的DNA片段装入噬菌体的头部，成为一个转导噬菌体。第56页/共61页普遍性转导第57页/共61页局限性转导galbiogalbiogalbiogalbiobiogal第58页/共61页（3）接合定义：细菌之间通过性菌毛直接接触，有供体细菌将质粒DNA转移给受体细菌的过程。分类：接合性质粒有三种，F质粒、R质粒和Col质粒。第59页/共61页三、细菌遗传变异研究的实际意义1.疾病诊断2.在疾病预防和治疗中的应用3.在基因工程方面的应用第60页/共61页感谢您的观看！第61页/共61页