(25)--微生物学与免疫学.pdf

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1、全国中医药行业高等教育“十三五”规划教材全国高等中医药院校规划教材（第十版）中国中医药出版社北京微生物学与免疫学（供中药学、药学类等专业用）主 编袁嘉丽（云南中医学院）刘永琦（甘肃中医药大学）副 主 编（以姓氏笔画为序）卢芳国（湖南中医药大学）田维毅（贵阳中医学院）边育红（天津中医药大学）高永翔（成都中医药大学）编 委（以姓氏笔画为序）马志红（河北中医学院）马海梅（新疆医科大学）王 垚（黑龙江中医药大学）元海军（山西中医药大学）田敬华（首都医科大学附属 北京中医医院）佟书娟（南京中医药大学）汪长中（安徽中医药大学）运晨霞（广西中医药大学）苏 韫（甘肃中医药大学）张宏方（陕西中医药大学）张颖颖（

2、山东中医药大学）范 虹（湖北中医药大学）周 宏（长春中医药大学）姜 成（福建中医药大学）姜 昕（上海中医药大学）桑圣刚（海南医学院）梅 雪（河南中医药大学）韩妮萍（云南中医学院）韩晓伟（辽宁中医药大学）（新世纪第三版）图书在版编目（CIP）数据微生物学与免疫学/袁嘉丽，刘永琦主编.3 版北京：中国中医药出版社，2017.7全国中医药行业高等教育“十三五”规划教材ISBN 978 7 5132 4167 0.微.袁 刘.医学微生物学 高等学校 教材 医学 免疫学 高等学校 教材.R37 R392中国版本图书馆 CIP 数据核字（2017）第 093125 号中国中医药出版社出版北京市朝阳区北三环

3、东路 28 号易亨大厦 16 层邮政编码 100013传真 010 64405750印刷各地新华书店经销开本 8501168 1/16 印张 16.5字数 411 千字2017 年 7 月第 3 版 2017 年 7 月第 1 次印刷书号ISBN 978 7 5132 4167 0定价55.00 元网址社 长 热 线010-64405720购 书 热 线010-89535836侵 权 打 假010-64405753 微信服务号zgzyycbs微商城网址https:/kdt.im/LIdUGr官 方 微 博http:/ 64405510）版权专有 侵权必究全国中医药行业高等教育“十三五”规划教材

4、全国高等中医药院校规划教材（第十版）专家指导委员会全国中医药行业高等教育“十三五”规划教材编审专家组7前 言前言为落实国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020 年）关于医教协同深化临床医学人才培养改革的意见，适应新形势下我国中医药行业高等教育教学改革和中医药人才培养的需要，国家中医药管理局教材建设工作委员会办公室（以下简称“教材办”）、中国中医药出版社在国家中医药管理局领导下，在全国中医药行业高等教育规划教材专家指导委员会指导下，总结全国中医药行业历版教材特别是新世纪以来全国高等中医药院校规划教材建设的经验，制定了“十三五中医药教材改革工作方案”和“十三五中医药行业本科规划教材建设

5、工作总体方案”，全面组织和规划了全国中医药行业高等教育“十三五”规划教材。鉴于由全国中医药行业主管部门主持编写的全国高等中医药院校规划教材目前已出版九版，为体现其系统性和传承性，本套教材在中国中医药教育史上称为第十版。本套教材规划过程中，教材办认真听取了教育部中医学、中药学等专业教学指导委员会相关专家的意见，结合中医药教育教学一线教师的反馈意见，加强顶层设计和组织管理，在新世纪以来三版优秀教材的基础上，进一步明确了“正本清源，突出中医药特色，弘扬中医药优势，优化知识结构，做好基础课程和专业核心课程衔接”的建设目标，旨在适应新时期中医药教育事业发展和教学手段变革的需要，彰显现代中医药教育理念，在

6、继承中创新，在发展中提高，打造符合中医药教育教学规律的经典教材。本套教材建设过程中，教材办还聘请中医学、中药学、针灸推拿学三个专业德高望重的专家组成编审专家组，请他们参与主编确定，列席编写会议和定稿会议，对编写过程中遇到的问题提出指导性意见，参加教材间内容统筹、审读稿件等。本套教材具有以下特点：1.加强顶层设计，强化中医经典地位针对中医药人才成长的规律，正本清源，突出中医思维方式，体现中医药学科的人文特色和“读经典，做临床”的实践特点，突出中医理论在中医药教育教学和实践工作中的核心地位，与执业中医（药）师资格考试、中医住院医师规范化培训等工作对接，更具有针对性和实践性。2.精选编写队伍，汇集权

7、威专家智慧主编遴选严格按照程序进行，经过院校推荐、国家中医药管理局教材建设专家指导委员会专家评审、编审专家组认可后确定,确保公开、公平、公正。编委优先吸纳教学名师、学科带头人和一线优秀教师，集中了全国范围内各高等中医药院校的权威专家，确保了编写队伍的水平，体现了中医药行业规划教材的整体优势。3.突出精品意识，完善学科知识体系结合教学实践环节的反馈意见，精心组织编写队伍进行编写大纲和样稿的讨论，要求每门8前 言教材立足专业需求，在保持内容稳定性、先进性、适用性的基础上，根据其在整个中医知识体系中的地位、学生知识结构和课程开设时间，突出本学科的教学重点，努力处理好继承与创新、理论与实践、基础与临床

8、的关系。4.尝试形式创新，注重实践技能培养为提升对学生实践技能的培养，配合高等中医药院校数字化教学的发展，更好地服务于中医药教学改革，本套教材在传承历版教材基本知识、基本理论、基本技能主体框架的基础上，将数字化作为重点建设目标，在中医药行业教育云平台的总体构架下，借助网络信息技术，为广大师生提供了丰富的教学资源和广阔的互动空间。本套教材的建设，得到国家中医药管理局领导的指导与大力支持，凝聚了全国中医药行业高等教育工作者的集体智慧，体现了全国中医药行业齐心协力、求真务实的工作作风，代表了全国中医药行业为“十三五”期间中医药事业发展和人才培养所做的共同努力，谨向有关单位和个人致以衷心的感谢！希望本

9、套教材的出版，能够对全国中医药行业高等教育教学的发展和中医药人才的培养产生积极的推动作用。需要说明的是，尽管所有组织者与编写者竭尽心智，精益求精，本套教材仍有一定的提升空间，敬请各高等中医药院校广大师生提出宝贵意见和建议，以便今后修订和提高。国家中医药管理局教材建设工作委员会办公室中国中医药出版社2016 年 6 月9编写说明编写说明本教材的前身为微生物学，供中医药院校中药学、药学类等相关专业使用。在全国中医药院校十余年使用过程中，教师们普遍反映免疫学知识占比较少，随着免疫学科的发展，免疫预防药物、免疫诊断试剂、免疫治疗药物已经成为药企和临床药师必备的基础知识之一，有鉴于此，编委会申请并获得国

10、家中医药管理局教材建设工作委员会的批准，在全国中医药行业高等教育“十三五”规划教材的编写时，将微生物学更名为微生物学与免疫学。微生物学与免疫学是面向全国高等医药及中医药院校中药学、药学类专业的规划教材，从细胞、分子水平讲清概念，阐述规律，内容简明、清晰，基础性与前沿性并重，可读性强，主要体现出科学性、先进性、实用性、可拓展性和精炼性等特点。教材分为三篇：第一篇为微生物学概述，主要介绍与医药学相关的微生物的生物学特性、与宿主的相互关系及临床诊疗原则；第二篇为免疫学基础，主要介绍免疫系统的组成、功能和作用机制，免疫异常所致的病理损伤，免疫学在疾病的诊断、治疗和预防中的应用；第三篇为微生物学与免疫学

11、应用，主要介绍微生物学与免疫学在药品生产、检验中的应用。参加本教材编写的有 23 所医学院校 25 位专业教师，第一篇由袁嘉丽、边育红、卢芳国、韩晓伟、元海军、周宏、梅雪、范虹、张颖颖、张宏方和韩妮萍编写；第二篇由刘永琦、高永翔、苏韫、王垚、汪长中、佟书娟、姜成、姜昕和马海梅编写；第三篇由田维毅、田敬华、马志红、运晨霞和桑圣刚编写。编委会全体成员集思广益，博采众长，辛勤耕耘，完成本教材的编写工作。本教材数字化工作是在国家中医药管理局中医药教育教学改革研究项目的支持下，由中国 中医药出版社资助展开的。该项目（编号：GJYJS16147）由袁嘉丽负责，全体编委会共同参与完成。由于编委会成员学识有限

12、，教材中若有不足之处，敬请广大师生和读者提出宝贵意见，以便再版时修订提高。微生物学与免疫学编委会2017 年 4 月11目 录目录第一篇 微生物学概述 1第一章 微生物学绪论 1第一节 微生物与微生物学.1一、生物的类群划分与微生物分类 1二、人类与微生物的相互关系 3三、微生物学的形成与发展 5四、微生物与医药学 9第二节 微生物与微生态学.10一、自然环境中的微生物分布 10二、人体微生态系统 14三、人体微生态与中药调节 17第三节 微生物的控制与生物安全.18一、病原微生物控制的基本概念 19二、微生物控制的主要方法 19三、微生物控制的影响因素 24四、生物安全 26第二章 医学病毒

13、 29第一节 病毒的形态与结构.29一、病毒的形态 29二、病毒的结构 30第二节 病毒的增殖与培养.31一、病毒的增殖 31二、病毒的人工培养 33第三节 病毒的遗传变异.34一、病毒的变异现象 34二、病毒变异的机制 35三、病毒变异的医学意义 35第四节 病毒的感染与抗病毒免疫.35一、病毒的感染 36二、抗病毒免疫 38第三章 常见致病病毒 40第一节 RNA 病毒.40一、流行性感冒病毒 40二、冠状病毒 44三、其他常见致病 RNA 病毒 47第二节 DNA 病毒.48一、疱疹病毒 48二、其他常见致病 DNA 病毒 52第三节 逆转录病毒.52一、乙型肝炎病毒 52二、人类免疫缺

14、陷病毒 57第四章 医学细菌 63第一节 细菌的形态与结构.63一、细菌的形态 63二、细菌的结构 66第二节 细菌的增殖与培养.71一、细菌生长繁殖的条件 71二、细菌增殖的方式与生长曲线 72三、细菌的代谢 73四、细菌的人工培养 75第三节 细菌的遗传与变异.76一、细菌的变异现象 77二、细菌的变异机制 78三、细菌变异的医学意义 80第四节 细菌的感染与免疫.80一、细菌感染 81二、抗细菌免疫 82第五章 常见致病细菌 84第一节 革兰阳性致病菌.84一、链球菌属 8412目 录二、葡萄球菌属 86三、支原体目 89四、放线菌目 91五、破伤风梭菌 93六、其他常见致病革兰阳性菌

15、95第二节 革兰阴性致病菌.96一、埃希菌属 96二、沙门菌属 98三、志贺菌属 100四、铜绿假单胞菌 102五、螺旋体目 103六、衣原体科 104七、立克次体目 106八、常见其他致病革兰阴性菌 108第六章 医学真菌 110第一节 真菌的形态与结构.110一、真菌的形态 110二、真菌的结构 112第二节 真菌的增殖与培养.112一、真菌的生长条件 112二、真菌的代谢 113三、真菌的繁殖 113四、真菌的人工培养 113第三节 真菌的致病性.114一、感染性真菌病 114二、非感染性真菌病 115第四节 常见致病真菌.116一、皮肤感染真菌 116二、皮下感染真菌 117三、深部感

16、染真菌 118第二篇 免疫学基础122第七章 医学免疫学绪论 122第一节 医学免疫学概述.122一、免疫的概念与功能 122二、免疫系统的组成 123三、免疫应答的类型和结局 124四、免疫学的发展历程 126第二节 抗原.128一、抗原的基本性能 128二、抗原的特异性和交叉反应 128三、影响抗原免疫原性的因素 129四、抗原的种类 130五、非特异性免疫细胞激活物 131第八章 免疫系统 134第一节 免疫器官与组织.134一、中枢免疫器官 134二、外周免疫器官和组织 136三、淋巴细胞归巢与再循环 138第二节 免疫细胞.138一、固有免疫细胞 138二、适应性免疫细胞 140三、

17、抗原提呈细胞 142第三节 免疫分子.143一、免疫球蛋白 143二、补体系统 147三、细胞因子 149四、MHC 及其编码分子 152五、其他免疫分子 154第九章 免疫应答 156第一节 固有免疫应答.156一、固有免疫系统的组成及其作用 156二、固有免疫识别 161三、固有免疫应答的作用时相及特点 163四、固有免疫应答对适应性免疫应答的 影响 164第二节 适应性免疫应答.165一、适应性免疫应答的基本过程 165二、T 淋巴细胞介导的细胞免疫应答 168三、B 淋巴细胞介导的体液免疫应答 174第三节 免疫耐受与免疫调节.177一、免疫耐受 17713目 录二、免疫调节 178第

18、四节 免疫病理.178一、超敏反应 179二、自身免疫病 180三、免疫缺陷病 181第三篇 微生物药学与免疫学应用183第十章 微生物与药物 183第一节 概述.183一、微生物的药物利用 183二、微生物药物的类型 186第二节 抗微生物药物.187一、抗微生物药物的类型与作用 187二、微生物的耐药性 190第三节 其他用途的微生物药物.192一、以微生物本体为基础的微生物药物 193二、以微生物代谢产物为基础的 微生物药物 195三、以“工程”微生物为载体的 微生物药物 196第四节 微生态制剂.200一、概述 200二、微生态制剂的临床应用 204三、中药微生态制剂 205四、微生态

19、制剂的发展与展望 205第十一章 药品生产中的微生物控制 206第一节 药品生产中微生物污染的来源与防止.206一、药品生产中微生物污染的来源 206二、药品生产质量管理规范针对微生物 污染的措施 207第二节 药品生产中洁净室技术应用.207一、药品生产受控环境分类 208二、空气洁净度概念与测定指标 208三、洁净室（区）分级标准 209四、洁净室（区）的环境消毒 210第三节 制药用水的质量控制.210一、制药用水的种类与定义 210二、制药用水制备与消毒 211三、制药用水微生物污染的途径 211四、制药用水系统的验证和监测 212第四节 药品生产中灭菌和消毒技术的应用.213一、灭菌

20、技术的应用 213二、消毒技术的应用 215第五节 无菌药品生产的无菌保证.215第六节 防止微生物污染的管理制度.217一、人员管理 217二、清洁消毒管理 218三、生产管理 219第十二章 微生物检测在药品检验中的应用 220第一节 无菌检查.220一、概念和应用范围 220二、应用举例 223第二节 微生物限度检查.224一、概念和应用范围 224二、应用举例 226第三节 抗微生物药物作用检查.229一、概念和应用范围 229二、应用举例 229第四节 微生态制剂检查.231一、概念和应用范围 231二、应用举例 232第十三章 免疫学的药学应用 234第一节 免疫学检测原理及技术.

21、234一、免疫学检测原理 234二、免疫学检测制剂及应用 235第二节 免疫预防制剂.236一、人工免疫的分类和应用范围 23614目 录二、用于人工主动免疫的生物制剂 236三、用于人工被动免疫的生物制剂 237第三节 免疫治疗药物.238一、分子治疗制剂 238二、细胞治疗制剂 239三、免疫增强剂与抑制剂 240附录：药品微生物检测的标准操作规程 241一、注射用青霉素钠无菌检查标准操作 规程 241二、酮康唑乳膏微生物限度检查标准操作 规程 243三、妥布霉素滴眼液抗生素微生物鉴定法 标准操作规程 247四、微生物制剂干酵母片鉴别标准操作 规程 250第一章 微生物学绪论在广袤的地球上

22、，所有的生命形式都共处于一个具有高度生物多样性的自然环境中，人类亦不例外。在这样一个丰富多彩的生物世界中，形形色色的物种间相互依存、相互斗争、相互拮抗，共同演绎了我们今天所生存的生物环境。其中，人类与微生物（microorganism）的共处，以微生物对人类生存和发展的巨大影响及对人类物质与精神生活的决定性作用而日益受到人类的关注。第一节 微生物与微生物学在人类的科学发现史上，微生物不是一个古老的概念，自 1676 年荷兰人列文虎克（Antony van Leeuwenhoek，16321723）使用 microbe 一词并被公众接受迄今仅 300 多年。与人类诞生之时就朝夕相伴的动物、植物比

23、较，我们对“微生物”这个概念的认识无论在空间与时间、深度与广度上都还显得十分肤浅，“微生物”在生物分类学中所处的位置也逐渐成为人们关心的问题。一、生物的类群划分与微生物分类（一）生物的类群划分瑞典博物学家林奈（Carolus Linnaeus，17071778）是生物分类学的奠基人，1735 年出版的自然系统（Systema Naturae）和 1753 年出版的植物种志（Species Plantarum）中林奈将自然界分为矿物、植物和动物，用了纲、目、属、种四个分类等级，以双名制命名法对生物进行分类和命名。“林奈系统”是一种人为分类体系，即按分类者的意愿选取少数特征作为分类依据，而没有全面

24、考虑生物的特征、演化及它们之间的亲缘关系。1859 年，达尔文的物种起源出版之后，演化论思想在分类学中得到贯彻，生物学家和分类学家认识到系统发育的亲缘关系是生物进化过程的实际反映，因此开始试图按照生物系统发育的历史来描述生物的多层次分类系统（即所谓自然分类系统）。但受技术手段和传统观念的影响，迄今尚未能建立涵盖所有生命体的自然分类系统。目前生物学界较为公认的分类是 1969 年 Whittaker 提出的五界系统，Whittaker 依据构成生命的细胞类型将生物分为原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界和动物界。1990 年第一篇 微生物学2微生物学与免疫学Woese 通过对各类生物 rRNA

25、 序列进行分析，认为 ssu rRNA（16S 或 18S）序列是用于系统进化及分类研究最适宜的指标，通过对各类生物的 ssu rRNA 进行比较，提出“三域学说（three domains proposal）”（图 1-1）。即在“界”之上设立“域”的概念，并构建了三域生命进化树，将所有细胞生物分为细菌域、古菌域、真核生物域三个生物域。图 1-1“三域学说”及进化树模式图（二）微生物的分类微生物概念的提出早于近代生物分类学的建立，这使得现代微生物物种的生物学位置与生物分类体系不甚相符。现代微生物学常依据有无细胞结构，以及有无细胞核膜将微生物分为三大类。1.非细胞型微生物（noncellula

26、r microorganism）此类微生物无细胞结构和产生能量的酶系统，仅由蛋白质和一种核酸（DNA 或 RNA）组成，只能在活细胞内增殖。病毒属此类。目前，病毒分类仍基于病毒的生物学性状。由国际病毒分类委员会（international committee on taxonomy of viruses，ICTV）收集所有已发现和新发现病毒的详尽信息，进行科学的分类，并统一对病毒进行命名。除了典型的病毒外，还有一些病毒样致病因子，其本质及在病毒学中的位置尚不明确，被称为亚病毒（subvirus）。包括类病毒（viroid）、卫星病毒（satellites）、朊病毒（prion）。2.原核细胞型

27、微生物（prokaryotic microorgansim）此类微生物有细胞结构，但其核质分化原始，为环状 DNA 团块结构，缺乏组蛋白，无核膜和核仁，细胞器不完善。根据 16SrDNA序列分析，此类微生物又分为古细菌（archaebacterium）和真细菌（bacterium）两大类。古菌是一类在 16sRNA 序列上与迄今了解的细菌及真核生物都有着极大区别的微生物，包括产甲烷菌（methanogen）、极端嗜盐菌（extreme halophile）、嗜热嗜酸菌（thermoacidophile）等。这类微生物可在高温、高盐等极端条件下生存，于进化上，构成了与其他原核生物起源不同、细胞结

28、构有较大差异的微生物群体。3第一章 微生物学绪论在实际使用过程中，真细菌被习惯地称为细菌，本书如无特殊说明，细菌所指为真细菌，不再赘述。自 20 世纪 20 年代以来，由美国细菌学家伯杰（D.Bergey）牵头编写的伯杰系统细菌学手册（原名伯杰鉴定细菌学手册）是国际公认的研究原核细胞生物分类的权威著作，目前已出版第九版，该手册对原核细胞微生物的分类是基于生物学性状，并汲取了细胞学、遗传学和分子生物学等多学科最新进展，把原核细胞生物分为细菌域（24 门 33 纲 80 目206 科 1142 属）和古菌域（3 门 9 纲 13 目 22 科 79 属），包括：酸杆菌门，放线菌门，产水菌门，拟杆菌

29、门，衣原体门，绿菌门，绿弯菌门，产金菌门，蓝藻门，脱铁杆菌门，异常球 菌-栖热菌门，网团菌门，纤维杆菌门，厚壁菌门，梭杆菌门，芽单胞菌门，黏胶球形菌门，硝化螺旋菌门，浮霉菌门，海绵杆菌门，变形菌门，螺旋体门，柔膜菌门，热脱硫杆菌门，热微菌门，热袍菌门，疣微菌门。其中与人类疾病相关的原核细胞微生物有：厚壁菌门中的葡萄球菌、链球菌、支原体等，变形菌门中的埃希菌、沙门菌、志贺菌、立克次体等，以及衣原体、螺旋体、放线菌等门中的若干种类。3.真核细胞型微生物（enkargotic microorganism）此类微生物有典型细胞结构，细胞核分化程度高，有核膜和核仁，细胞器完善。包括菌物界的真菌与原生生物

30、界的原虫。菌物界估计有物种 25 万种以上，由于许多物种的生物学特性还未被完全揭示，因此尚不能产生一个为全球学者公认的分类系统。现据 NCBI（美国国立生物信息中心）公告之真菌（fungus）分类表，一般将真菌分为 5 个门 22 个纲，包括子囊菌门（3 个亚门，外囊菌亚门、盘菌亚门、酵母菌亚门）、担子菌门、壶菌门、球囊菌门、接合菌门，除此外尚有一些真菌未能被归类。与人类疾病关系较密切的真菌包括：子囊菌门的表皮癣菌、毛癣菌、小孢子癣菌、毛结节菌、假丝酵母菌、肺孢子菌、曲霉菌、镰刀菌、青霉菌、组织胞浆菌等；担子菌门的隐球菌、糠秕马拉色癣菌等；接合菌门的毛霉菌等。二、人类与微生物的相互关系人类与微

31、生物的关系是生物间相互关系的一个缩影，要深刻理解人与微生物这个大的命题，就需要对生物间的“相处之道”有个粗略的了解。生物之间的相互生存关系主要表现为捕食（predation）、拮抗（antagonism）与共生（symbiosis）三种形式。捕食是一方以另一方为食物，使对方作为个体被消灭；拮抗是指双方互相抵制、互相排斥，通常表现为对生存资源的争夺；共生则是指两种生物一起共同生活，根据共生生物之间的利害关系，又可进一步分为共栖、互利共生和寄生。共栖（commensalism）指两种生物在一起生活，其中一方受益，另一方不受影响；互利共生（mutualism）指两种生物在一起生活，双方均受益，从而互

32、相依赖，长期共存；寄生（parasitism）指一方从另一方获益，并使对方受损，后者称为宿主（host）。人类与微生物的相互关系在本质上也是一种生物间的相互关系，尤其对于人体微生物而言，这种关系涵盖了生物间共生的所有形式，即共栖、互利共生和寄生。而微生物与人类之间的相互作用又可诠释为下述几个方面。（一）微生物构成人类生存发展的重要影响因素微生物普遍存在于环境中，如水、土壤和空气中，与人类的生存息息相关，是人类生存环境中的重要成员。生态系统的构成要素是生产者、消费者和分解者，三者和谐有序生存，从而推动 C、H、O、N 等元素的物质循环。分解者的作用是将生态系统中的有机物分解，使之再4微生物学与免

33、疫学循环，被植物利用回到非生物环境中，细菌和真菌是最重要的分解者，人类作为食物链上的消费者与微生物共同参与生态系统的物质循环。在生产生活中，许多微生物是人类的重要食物来源，如香菇、竹荪、木耳等菌类是深受人们喜爱的食品，而利用微生物发酵制作食物如面包、馒头、酸奶等历史悠久；在工农业生产中，利用微生物发酵、控制病虫害成为潮流和趋势；我国传统医药中，微生物直接入药的例子比比皆是，如冬虫夏草、茯苓、马勃等；在现代制药领域，以微生物或其代谢产物生产药物如益生菌、疫苗、抗生素等已较为普遍且应用前景广阔。但微生物在某些时候也成为人类生产发展的负面影响因素。微生物可以导致粮食和药材霉变、腐败、变质等造成经济损

34、失，微生物毒素可使人类中毒，有些微生物毒素如黄曲霉素对人体有明确的致癌作用。（二）微生物构成人体的组成部分正常人体的体表和与外界相通的体腔黏膜表面分布着大量的微生物群，其数量可达人体细胞的 10 倍之多，这些微生物与人体协同共生，构成人体的微生态系统，参与人体的营养代谢过程，通过拮抗病原微生物入侵，刺激免疫系统的发育成熟等作用，构成人体必需的组成部分。但在定位改变、菌群失调和人体免疫功能下降等情况下，人体微生态系统可发生微生态失衡，正常微生物群可使人体患病，在第二章将对此详细阐述。（三）微生物与人类感染感染（infection）是微生物的致病力和人体免疫力邪正相争的过程，引起人类感染性疾病的微

35、生物称为病原微生物（pathogenic microorganisms）。病原微生物侵入机体一定部位，通过其特定致病机制，导致宿主机体发生不同程度的病理损伤。感染性疾病发生曾经在很长时间内是导致人类死亡的最主要原因，病原微生物类型的不同、数量的差异、宿主机体的免疫反应能力，以及最终可出现的病理改变程度与类型，决定了感染的临床表现具有极大的差异与繁复的变化。1.影响感染的因素 感染的临床表现之所以具有极大差异与繁复变化，是因为感染的发生、发展及结局类型受到许多因素的影响。这些影响因素中最主要的是病原微生物、宿主免疫力与环境。（1）病原微生物 是感染发生、发展过程的客体因素。感染的发生、发展往往取

36、决于病原微生物的致病力、数量和寄居部位。致病力即毒力，包括病原微生物侵入宿主机体的能力，在体内定居、繁殖、扩散的能力，以及微生物对宿主细胞造成损害的能力；通常每种病原微生物必须达到一定数量才能使机体感染，这一数量取决于其致病力强弱；几乎所有的已知病原微生物在宿主体内都有一个选择性的寄居部位，能否到达合适的寄居部位将决定病原微生物是否可在宿主体内定居、繁殖，以及其致病力能否发挥作用。因此，无论细菌还是病毒都通过特定的方式进入人体或进行传播。（2）宿主免疫力 是感染发生、发展过程的主体因素。由固有免疫（innate immunity）与适应性免疫（adaptive immunity）两部分组成。前

37、者对病原体构成防御屏障，并在感染早期发挥主要的清除、杀灭病原体及限制病原体播散作用；后者可特异性针对特定病原体形成高效的清除机制，并可形成维持长期的选择性免疫作用。宿主的免疫力是针对病原微生物致病力的主要抑制与抵抗因素，但也是在感染过程中所形成的宿主机体组织损伤的原因之一。（3）环境 是感染发生、发展过程的条件因素。环境因素可包括自然因素与社会因素。环5第一章 微生物学绪论境因素一般通过间接方式对宿主与病原体产生影响。对于病原体而言，环境往往可以提供病原体生存与传播的合适条件以增加传播机会，如气候、温度、湿度、媒介孳生环境等。对于宿主而言，环境则可在个体与群体水平上增加宿主的易感性，如人口流动

38、、生活条件与习惯的改变，以及医源性因素的影响等。2.感染的类型 基于感染过程受许多因素的影响，并导致感染表现的多样化与复杂化，感染可以在不同层面上分成不同的类型。根据引起感染的病原微生物类型可分为细菌性感染、病毒性感染、真菌性感染。从流行病学意义上，感染分为显性感染、隐性感染、潜伏感染与携带状态。根据引起感染的致病微生物来源可将感染分为外源性感染和内源性感染。根据临床病程特点可分为急性感染和慢性感染。根据发生部位感染可分为局部感染和全身感染等。3.感染的意义 就生物进化而言，感染的发生是双向选择压力作用下的共同进化枢机之所在。感染对病原微生物所造成的选择压力，可促使其产生的遗传突变被选择性地保

39、留，从而影响病原生物的致病性、宿主转换等生物学性状，并对人类的疾病及疾病发生过程产生巨大影响。感染对于人类具有双重意义。一方面，感染使人类的免疫系统经受选择的压力而不断进化。促使免疫系统建立适应性免疫，以至大多数感染都以隐性感染方式发生。另一方面，严重感染（尤其是烈性传染病）在很多方面给人类带来灾难，如历史上瘟疫曾多次造成人口剧减，给社会发展带来极大影响。三、微生物学的形成与发展在人类发展过程中，长期的生活和生产实践使人们积累了大量与微生物有关的知识和经验，但只有在微生物被发现之后，人类对微生物的利用与防范才从朦胧变为明确，逐渐由“必然王国”转向“自由王国”。微生物学的形成与发展则成为这一过程

40、的有力见证。（一）微生物的发现目前公认的是，1676 年荷兰人列文虎克创制了第一台放大 270 倍的显微镜（图1-2）。利用这个工具，他观察了雨水、污水、血液、牙垢等，从中发现了“微小的生命体（microbe）”微生物（图 1-3）。微生物的发现是人类科学史上的一件大事，它第一次将人们的视野从宏观世界推向微观世界。?图 1-2 列文虎克创制的显微镜 图 1-3 列文虎克绘制的细菌形态微生物被发现后，在很长一个时期，人们并不知道这些小生物与人类的生产、生活以及疾病有什么关系。以法国人巴斯德与德国人科赫为代表的一批杰出科学家用他们划时代的开创性6微生物学与免疫学研究，为微生物学建立了理论与方法学的

41、基石，微生物学从创立到发展至今，在人类科学发展史上写下了极为光辉灿烂的一页。（二）微生物学的奠定和发展微生物学的奠定和发展是从列文虎克用显微镜观察到细菌开始的。列文虎克还将他观察到的这些小生物用文字和图画科学记载下来。在 1673 1723 年间，他将自己的发现陆续以信件的方式报告给当时欧洲科学权威机构英国皇家学会，其中绝大多数都发表在皇家学会哲学学报上。列文虎克是第一个用放大透镜看到细菌和原生动物的人。尽管他缺少正规的科学训练，但他对肉眼看不到的微小世界的细致观察、精确描述和众多的惊人发现，对微生物学创立和发展起了奠基作用。但是由于基础知识薄弱，列文虎克的报道仅限于描述事实，并未上升为理论，

42、当时的人们也不知道细菌与生产生活乃至疾病的关系。19 世纪中期，以路易斯巴斯德（Louis Pasteur，18221895）和罗伯特科赫（Robert Koch，18431910）为代表的科学家将对微生物的形态描述推进到生理学研究阶段。路易斯巴斯德在很年轻时就成为享誉法国的化学家，当时法国的酿酒业占据重要经济地位，但是葡萄酒和啤酒常常因为变酸的问题而影响产量和品质。1856 年，里尔一家酿酒厂厂主请求巴斯德帮助寻找原因，看看能否防止葡萄酒变酸。巴斯德以实验证明发酵和食物腐败是由微生物引起（图 1-4），酒类变质是污染杂菌所致，通过对酒进行加热可以杀死杂菌而有效防止其变质。由此，巴斯德用“实践

43、-理论-实践”的方法，不仅推翻了当时盛行的生命“自然发生学说”，并创立了一整套独特的微生物学基本研究方法，开辟了微生物学领域，是近代微生物学的真正奠基人，他使用的这种消毒方法被冠以“巴氏消毒法”并沿用至今。另外，在研究蚕病过程中，巴斯德揭示了细菌感染是导致蚕患病的元凶，挽救了法国的蚕丝纺织业。从蚕病到鸡霍乱，再到炭疽、狂犬病，巴斯德逐渐解开了较高等动物疾病由病菌引起之谜。巴斯德一生建树颇多，利用减毒活疫苗预防疾病也影响到免疫学的发展。在其影响下，英国外科医生李斯特（Joseph Lister，18271912）创用石炭酸喷洒手术室和煮沸手术用具，为防腐、消毒及无菌操作打下了基础，开创了现代外科

44、学。?图 1-4 巴斯德的鹅颈瓶试验7第一章 微生物学绪论德国科学家罗伯特科赫是另一位微生物学奠基人。科赫的贡献在于发明了细菌的纯培养技术，使得每一种特定致病菌的分离成为可能，并由此成功分离了炭疽、结核、霍乱等重要病原体。在这些工作的基础上，科赫提出了确定病原体的主要原则Koch 法则（Kochs postulates）。其内容包括：同一种疾病中应能查见相同的病原菌；在宿主体内可分离、培养得到纯的病原菌；以分离、培养所得的病原菌接种易感动物，可引起相同的疾病；从人工感染动物体内可重新分离、培养获得纯的病原菌。该法则为多种传染病病原生物的发现提供了理论指导。然而，在运用该法则的同时也应注意一些特

45、殊现象，如带菌者并未表现出明显的临床症状；有些病原生物无法用人工方法培养，如麻风杆菌；也有的病原生物尚未发现有易感动物等。因此，传统意义上的 Koch 法则虽然是人们认识新现病原体的指导，但仍需适当补充完善以适应病原生物学的发展。鉴于此，Fredricks 于 1996 年提出了包含核苷酸序列检测的 Koch 公设修正案。其内容为：病原体的序列应存在于患某种疾病的大多数人群体内；病原体的序列应存在于患病器官内；无病者或无病器官应没有或很少有病原体序列的存在；用原位杂交或电镜可在疾病器官的病变部位中发现病原体的序列；病原体的序列可在首次发现此序列的实验室及其他实验室内被重复检出；病原体引起的疾病

46、被治愈后，患者体内该病原体的序列数量减少或消失；患者发病前应能够检出致病病原体的序列，且该病原体序列的拷贝数与疾病的严重性平行。在 19 世纪最后 20 年中，许多细菌性传染病的病原体由科赫和在他带动下的一大批学者发现并分离培养成功。俄国学者伊凡诺夫斯基（Dmitri Iosifovich Ivanovsky，18641920）于 1892 年发现了第一种病毒即烟草花叶病毒，揭开了病毒的微生物学篇章。而后第一个动物病毒即口蹄疫病毒于1897 年被 Loeff ler 和 Frosch 发现，1915 年英国学者 Twort 发现了细菌病毒（噬菌体），以后相继分离出许多人类和动、植物的病毒。英国

47、医生琴纳（Edward Jenner，17491823）发明牛痘预防天花；巴斯德研制鸡霍乱、炭疽和狂犬病疫苗成功；德国学者 Behring 开创“免疫血清疗法”等，这些成就促成了另一学科“免疫学”的创立和兴起，可以说，微生物学是免疫学之母。在微生物学发展过程中，除微生物的发现和对其生理作用的认识外，抗微生物药物的发现和研究也是较为重要的组成部分。欧立希在 1910 年合成治疗梅毒的砷凡纳明，后又合成新砷凡纳明，开创了微生物性疾病的化学治疗途径。以后又有一系列磺胺药相继合成，在治疗传染性疾病中广泛应用。1929 年 F leming 首先发现青霉菌产生的青霉素能抑制金黄色葡萄球菌的生长，但直到

48、1940 年 F lorey 等将青霉菌培养液加以提纯，才获得青霉素纯品，并用于治疗感染性疾病，取得了惊人的效果。青霉素的发现和应用极大地鼓舞了科学家，随后链霉素、氯霉素、金霉素、土霉素、四环素、红霉素等抗生素不断被发现并广泛应用于临床。进入 20 世纪，生物化学、遗传学、免疫学、分子生物学技术的发展和应用，推动了微生物学的迅猛发展，主要成就包括：新病原微生物不断被发现并得到深入研究。例如：引起获得性免疫缺陷综合征的人类免疫缺陷病毒，引起高致死性出血热的埃博拉病毒，导致输血后肝炎的丙型肝炎病毒，可造成腹泻性疾病的星状病毒，引起严重急性呼吸系统综合征的 SARS 冠状病毒，导致猫抓热的汉塞巴尔通

49、体，引起军团病的嗜肺军团菌，引起莱姆病的伯氏疏螺旋体等。应用分子生物学技术，对病原微生物致病机制的研究已深入到分子水平和基因水平。近80 种人类病毒和 50 多种人类致病菌的基因组测序完成。基因分型方法被广泛应用于病原生8微生物学与免疫学物的分类、新种鉴定、流行病学调查以及待检菌遗传学特征分析等。在临床病原生物学检验中，开发了多种类型的快速病原生物学检验技术，提高了感染性疾病的快速诊断率。采用分子生物学技术分离或制备了多种新型疫苗，并创制了新型疫苗核酸疫苗用于传染性疾病的预防。新型抗生素和新型抗病毒制剂不断被研发上市。微生物学创立至今，始终居于生命科学发展的前沿，这是因为微生物的巨大数量与种类

50、，以及其惊人的繁殖速度和变异能力为生命现象的研究提供了最为丰富与合适的对象。可以毫不夸张地说，微生物学为当代生命科学中的诸多前沿如现代生物化学、现代遗传学、现代免疫学乃至分子生物学奠定了重要的研究基础与研究对象。除了列文虎克、路易斯巴斯德等科学家在微生物学的奠定和发展方面做出卓越贡献外，自 1901 年诺贝尔奖设立以来，先后有 18届 33 位科学家因在微生物学领域中的卓越贡献而获奖（表 1-1），他们的成就是微生物学发展史的里程碑，推动着这一学科的发展。人类仍然面临感染性疾病的威胁，微生物学的发展任重道远，对新现病原微生物的发现和认识，对传染性疾病诊疗技术的提高，对新型疫苗的研制等研究将成为