大肠杆菌ppt课件
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1-大肠杆菌表达体系介绍PPT课件
转录水平 翻译水平
质粒拷贝数
.
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启动子
启动子 P lac P trp P tac P traA P lL P recA
-35 区序列 TTTACA TTGACA TTGACA TAGACA TTGACA TTGATA
P tac = 3 P trp = 11 P lac
.
-10 区序列 TATAAT T TAA C T TATAAT TAAT G T GATACT TATAAT
酸性国内国外均 有，中性国内尚 未产业化
稳步增长
稳步增长，当前是纺织 酶中市场最大
宽温宽pH 碱性条件 近中性
国外有，国内目 前江南大学产业 化初步阶段
稳步增长 >3000吨
诺维信等少数国 际公司产业化， 国内产业化初步 阶段
市场空间较大 > 5000吨
目前尚无商业化， 未来皂洗、染料废水脱
成本高
色市场空间大
易操作性
• 转化，筛选、遗传稳定
可延展性
• 蛋白种类，放大
低成本性
• 发酵原料，发酵工艺和后处理
高效表达
• 副产物少，表达量高
.
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常用工业酶表达系统的表达水平
种类 细菌 酵母
丝状真菌
菌名
大肠杆菌 枯草芽孢杆菌
毕赤酵母 黑曲霉 米曲霉
里氏木霉 金孢子菌C1
表达水平
目的蛋白
总蛋白
<7g/l
20g/l
Aspergillus niger/oryzae
.
9
表达系统
工业生产：菌株、发酵工艺和后提取方法等
The good production strain is not everything, but everything is nothing without a good production strain.
大肠杆菌分析课件
常见药物对大肠杆菌的抑菌效果评价
01 02
青霉素类
青霉素类药物对大肠杆菌的抑菌效果较好，但由于大肠杆菌易产生β-内 酰胺酶，使其对青霉素类药物产生耐药性，因此临床上常使用酶抑制剂 复合制剂来提高治疗效果。
头孢菌素类
头孢菌素类药物对大肠杆菌的抑菌效果也较好，且较少出现耐药性，是 临床上治疗大肠杆菌感染的常用药物之一。
03
喹诺酮类
喹诺酮类药物对大肠杆菌的抑菌效果较强，且具有广谱抗菌作用，但由
于大肠杆菌对喹诺酮类药物的耐药性逐渐增加，因此在使用时需要注意
合理用药。
耐药机制研究进展及挑战
要点一
耐药机制研究进展
近年来，随着分子生物学技术的发展和应用，对大肠杆菌耐 药机制的研究取得了重要进展。研究发现，大肠杆菌可通过 产生β-内酰胺酶、外排泵、改变药物作用靶位等多种方式产 生耐药性。此外，基因水平转移也是大肠杆菌获得耐药性的 重要途径之一。
比较基因组学研究
物种间比较
通过比较不同大肠杆菌菌株或与其他相关物种的基因组序列，可 以揭示物种间的进化关系、基因水平转移等事件。
基因组重排
大肠杆菌基因组在进化过程中可能发生重排事件，如倒位、易位等， 这些事件可以通过比较基因组学方法进行检测和分析。
基因家族和同源基因分析
通过比较基因组学方法，可以鉴定大肠杆菌中的基因家族和同源基 因，进而研究其功能冗余和适应性进化等问题。
04
大肠杆菌蛋白质组学分析
蛋白质组学技术原理及应用
蛋白质组学技术原理
蛋白质组学是研究生物体内所有蛋白质组成、结构、功能及其相互作用的一门 科学。主要技术包括蛋白质分离、鉴定、定量和相互作用研究等。
蛋白质组学技术应用
应用于疾病诊断、药物研发、生物工程、环境科学等领域，如寻找疾病生物标 志物、研究药物作用机制、优化蛋白质生产等。
大肠杆菌ppt课件
（三）肠致病性大肠杆菌 （Enteropathogenic E.coli,EPEC）
婴幼儿腹泻 致病机制 黏附到小肠上皮细胞，破坏刷状缘，导致邻近微绒 毛破坏，A/E组织病理损伤，引起严重水样腹泻。
Brett Finlay, University of British Columbia
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（四）肠出血性大肠杆菌
菌株 ETEC EIEC EPEC EHEC EAEC
作用部位 小肠 大肠 小肠
疾病与症状
致病机制
旅水低热行样者便，腹恶泻心；，婴呕幼吐儿，腹腹泻痛；，质泌液粒体介和导电LT解和质ST；肠黏毒附素素， 大 量 分
水样便，继以少量血便，腹 质粒介导侵袭和破坏结肠粘膜上皮
痛，发热
细胞
婴儿腹泻；水样便，恶心， 呕吐，发热
37
12
（五）抵抗力
•对热的抵抗力较其他肠道杆菌强 •胆盐、煌绿等对大肠杆菌有抑制作用 •对磺胺类、链霉素、氯霉素、庆大霉素等
敏感，但易耐药。
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二、致病性和免疫性
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致病物质
1．黏附素
定植因子抗原Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(CFA/Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ) 、集聚黏附菌毛Ⅰ、Ⅲ（AAF/Ⅰ/Ⅲ）、束形成 菌毛(Bfp)、紧密黏附素、P菌毛、Dr菌毛、Ⅰ 型菌毛、侵袭质粒抗原(Ipa)蛋白等。
传染源:牛肉、牛奶是EHEC感染的重要传染源。
25
（五）肠集聚型大肠杆菌 （Enteroaggregative E.coli,EAEC）
婴儿、旅行者持续性水样腹泻 致病机制
- 黏附肠细胞表面聚集，形成砖状排列。 - 导致微绒毛变短，单核细胞浸润和出血 - 产生肠毒素
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三、微生物学检查法
6.易变异
五、大肠杆菌病 PPT课件
仔猪黄痢
症状 潜伏期：短12小时内，长仅1-3日内 临诊表现： 仔猪出生正常，后腹泻、消瘦死亡 粪便：黄色浆状、内含凝乳小片
严重肛门松弛、排粪失禁、肛门冒出稀
粪 发病率和死亡率很高，可达90-100%
仔猪大肠杆菌病
排 出 白 色 或 黄 色 稀 粪
仔猪黄痢
病理变化：
LT：有抗原性，分子量大，60℃经l0min破坏，引起肠 黏膜细胞分泌亢进，发生腹泻和脱水；
ST：无抗原性，分子量小，须60℃以上和长时间才能破 坏，同样引起分泌性腹泻。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
侵袭性：某些ETEC，能直接侵入并破坏肠黏膜细胞。 与质粒有关。 大肠杆菌素：由质粒编码，主要是由引起全身性侵人 的大肠杆菌产生，据认为，与细菌引起败血症的能力 有关。 细胞毒素（志贺样毒素(SLT)）：有3型：SLT-I、SLTⅡ和SLT-Ⅳ，SLT-Ⅱ与引发人出血性肠炎的O157：H7 的致病作用有关，而SLT-Ⅳ则能使猪产生水肿病的临 诊和病理特征。
?12月龄雏鸡患病时输卵管明显增粗内积黄白色干酪样渗出物?成年产蛋鸡发病时输卵管局部高度扩张内积异形蛋样渗出物表面不光滑切面轮层状输卵管粘膜充血增厚大肠杆菌病的诊断?初步诊断?流行病学?临诊特点?病理变化大肠杆菌的诊断?确诊?细菌学检查?病料采取?败血型
第三章 人畜共患传染病
大肠杆菌病
大肠杆菌病
本病最早于1982年在美国首次爆发，之后加拿大、 英国和日本等发达国家，都发生过大肠杆菌O157 的暴发流行；尤其是1996年日本爆发近万人的特 大型的食物中毒，造成严重的危害，其感染已成 为世界性公共卫生问题。
毒力因子
定植因子：又称菌毛(fimbriae，pili)、黏附素(adhesin)或F 抗原，与肠黏膜特异性受体结合而定植于黏膜。如 F4(即K88)、F5(即K99)、F8(即987P)、F4l。 内毒素：细胞壁外膜中脂多糖，引起败血症。 外毒素：ETEC产生，质粒编码。有不耐热肠毒素(LT) 和耐热肠毒素(ST)二种。
大肠杆菌与合成生PPT课件
1. 载体构建、目的基因表达
采用常用分子克隆技术，如PCR 扩增、酶切、 连接和转化等构建质粒表达载体 。
将表达载体转化宿主菌E. coli DHGT7 ，接入含相应抗生素 (Kn、Cm 均为25 μg/mL) 的 液体LB培养基中，37 ℃培养 至OD600 =0.3~0.4 ，加入 0.2 ％ L-阿拉伯糖诱导，继续培 养4~5 h 。取菌体全蛋白作 SDS-PAGE 分析,以 pET28a 为对照。结果在约56 kDa 处 有可见的紫穗槐-4,11- 二烯合 酶 (ADS) 的条带 。
由于大肠杆菌仅存在DXP途径，为避免对内源途 径的影响，后面引入了异源的 MVA途径来提高前 体供给。
3. 构建异源MVA途径
以低拷贝质粒pACYCDuet-1 的骨架为基础，PCR 扩增质粒pET3b 的多克隆位点 (MCS)，并通过 PCR 引物引入NotⅠ和Apa Ⅰ限制性酶切位点，将 PCR 扩增的MCS序列连接到pACYCDuet-1 的Sph Ⅰ和Eco R Ⅰ之间，构建了具有特殊 MCS的质粒 载体pAOC3ANL，用于多基因合成途径的构建。
将粪肠球菌来源的mvaE、mvaS、MD 和ispA与
ADS 分别构建在质粒载体pAOC3ANL 和pET28a 上，得到表达载体pAOC3-ES-MD 和pET28-ispAADS，共转化E. coli DHGT7 ，摇瓶培养48 h ， 紫穗槐-4,11- 二烯产量达到151 mg/L，是利用内源 FPP的13.3 倍。
合成生物学如何创造生命
用A 、G 、C 、T 为代表的化学物质人工合成 DNA(脱氧核糖核酸) 片段, 由DNA片段合成基因, 再由基因组合成生物模块, 然后装配成“人造基因 组”, 最终在实验室里创造出全新生物体。
《大肠杆菌》PPT课件
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• 肠毒素是ETEC在体内或体外生长时产生并分泌到胞外 的一种蛋白质性毒素，按其对热的耐受性不同可分为不 耐热肠毒素(LT)和耐热肠毒素(ST)二种。在动物ETEC中， 只有猪源F4+株能同时产生LT和ST，其他菌株仅产ST。
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2、产类志贺毒素大肠杆菌(SLTEC)
麦康凯培养基
伊红美蓝培养基
血液培养基
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9
本菌能发酵多种碳水化合物产酸产气。 大多数菌株可迅速发酵乳糖。约半数菌株不 分解蔗糖，几乎均不产生硫化氢，不分解尿 素。TSI（三糖铁培养基）上反应呈黄色。
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抗原及血清型
• 大肠杆菌抗原主要有O、K和H三种。 • O抗原：173种 • K抗原：103种 • H抗原：60种 • 由此，有人认为自然界大肠杆菌的血清型可
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3
形态特征：
大肠杆菌为革兰氏阴性无芽孢的 直杆菌，大小0.4～0.7umx2～3um， 两端钝圆，散在或成对，大多数菌 株周生鞭毛，但也有无鞭毛或丢失 鞭毛的变异株。
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原 子 力 显 微 镜 图 片
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染色特性：
碱性染料对本菌有良好着色性， 革兰氏染色法被染成红色。
1）粘附性菌毛：在1990年Bertsching等首次报道，从 致猪水肿病的大肠杆菌分离出F18，是猪水肿病的 SLTEC菌株的一个重要的毒力因子，它有助于细菌 在猪肠黏膜上皮细胞定居和繁殖。
2）致水肿病2型类志贺毒素 (SLT-2e或SLT-2v)：系 引起猪水肿病的SLTEC所产生的一种蛋白质性细胞 毒素。
实验1大肠杆菌的培养和分离ppt课件
2、成分
水、碳源、氮源、 无机盐、生长因子
(生长因子即细菌生长必需，而自身不能合成的 化合物,如维生素、某些氨基酸、嘌呤、嘧啶)
不同的微生物往往需要采用不同的培养基配方
调节pH
真菌：5～6 细菌：6.5 ～ 7.5
有时会加一定量的氯化钠以维持一定的渗透压
四、无菌操作
1.无菌操作的概念
无菌操作杂泛菌指在培养微生物的操作中，所有防止________污染的方法。
每次划线前灼烧接种环是为了杀死上次划线结束后，接种环上残留的菌种，使下 一次划线时，接种环上的菌种直接来源于上次划线的末端，从而通过划线次数的 增加，使每次划线时菌种的数目逐渐减少，以便得到单个菌落。
2、在划线操作结束时，仍然需要灼烧接种环吗？ 为什么？
划线结束后灼烧接种环，及时杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境和 感染操作者。
大肠杆菌在人体的_____中一肠般道对人体无害，但任何 大大肠肠杆杆菌菌如是_果_进__入_____工__程__中_被__广_泌都泛尿会采系对用统人的体工产具生。危害。
基因
质粒、 EcoRⅠ限制酶、
E.coli-DNA连接酶、
受体细胞
菌落的概念
菌落：单个或少数细菌在固体培养基上大量生长 繁殖时，所形成的肉眼可见的具有一定形态结构 的子细胞群体。
天然培养基：
天然培养基有血清、 血浆、和组织提取液 （如鸡胚和牛胚浸 液）。 优点：营养成分丰富， 培养效果好 缺点：来源受限;成分 复杂，影响对某些实 验产物的提取和实验 结果的分析;易发生支 原体污染;
人工合成培养基只能维持细胞生存，要想使细胞生长和 繁殖，还需补充一定量的天然培养基（如血清）。
主要包括：
_各__种__器__具__必须无菌、 __培__养__基___也必须要无菌、 ___________时不能带入其他杂菌
《大肠杆菌》课件
THANKS
感谢观看
。
食物中毒通常发生在食用被污染 的肉类、奶制品、蔬菜等食品后 ，因此食品生产和加工过程中的
卫生控制至关重要。
抗生素抗性与超级细菌
抗生素是治疗细菌感染的重要药物，但长期使用抗生素会导致细菌产生抗药性。
大肠杆菌等细菌在长期接触抗生素的过程中，会逐渐适应并抵抗抗生素的作用，形 成超级细菌。
超级细菌对多种抗生素具有抗药性，给治疗带来了极大的困难，也对全球公共卫生 安全构成了严重威胁。
致病性或提高其生物合成能力，为工业生产和医疗应入探究大肠杆菌的致病机制，为开发更有效的抗 菌药物和治疗方法提供理论支持。
加强跨学科合作
加强生物学、化学、物理学等领域的跨学科合作，利用新 技术和新方法，推动大肠杆菌研究的创新发展。
提高应用价值
将大肠杆菌的研究成果应用于实际生产和医疗实践中，提 高其应用价值和社会效益。同时，需要关注伦理和安全问 题，确保研究工作的合规性和可持续性。
致病性大肠杆菌的传播途径多样，包 括动物-人传播、人-人传播和食物-人 传播。
这些致病性大肠杆菌通过食物、水或 接触污染表面进入人体，导致腹泻、 呕吐、腹痛等症状，严重时甚至会导 致休克和死亡。
食物中毒与感染
食物中毒是指食用了被致病性大 肠杆菌污染的食物而引起的急性
中毒性疾病。
感染后可能出现恶心、呕吐、腹 痛、腹泻、发热等症状，严重时 可导致脱水、电解质紊乱和休克
05
大肠杆菌的研究进展
新技术与新方法
基因组学技术
利用新一代测序技术，对大肠杆 菌基因组进行全面解析，发现新 的基因和基因变异，为研究其生 物学特性和致病机制提供基础。
蛋白质组学技术
通过蛋白质组学方法，研究大肠杆 菌的蛋白质表达和功能，揭示其在 不同环境下的适应机制和调控机制 。
大肠杆菌PPT医学课件
5、大肠杆菌的致病物质
2.黏附素：能使细菌紧密黏着在泌尿道和肠道的细胞上， 避免因排尿时尿液的冲刷和肠道的蠕动作用而被排除。 大肠杆菌粘附素的特点是具有高特异性。 3.外毒素：大肠杆菌能产多种的外毒素，包括：志贺毒 素〡和〢；耐热肠毒素〡和〢；不耐热肠毒素〡和〢。 此外，溶血素A在尿路致病性大肠杆菌所致疾病中有重 要作用。
2、大肠杆菌的常见种类
根据菌体抗原的不同，可将大肠杆菌分为150多型，其 中有16个血清型为致病性大肠杆菌，常引起流行性婴儿 腹泻和成人肋膜炎。 大肠杆菌是研究微生物遗传的重要材料，如局限性转导 就是1954年在大肠杆菌K12菌株中发现的。莱德伯格采 用两株大肠杆菌的营养缺陷型进行实验，奠定了研究细 菌接合方法学上的基础，以及基因工程的研究。
5.其他：脂胞壁多糖的类脂A具有毒性，O特异多糖有抵抗 宿主防御屏障的作用。大肠杆菌的K抗原有吞噬作用。
5、大肠杆菌的致病物质
大肠杆菌O157:H7是大肠杆菌的其中一个类型，该种病 菌常见于牛只等温血动物的肠内。这一型的大肠杆菌 会释放一种强烈的毒素，并可能导致肠管出现严重症 状，如带血腹泻。 美国在1982、1984、1993年曾三次发生O157:H7的爆发 性流行；日本曾在1996年爆发过一次波及9000多人的 大流行。O157:H7感染后的主要症状正是出血性腹泻， 严重者可伴发溶血尿毒综合征（HUS），危及生命。由 于O157:H7危害较大，且可经食物和饮用水在人群中广 泛传播。此次在德国肆虐的O104也是一种EHEC，感染 症状类似O157:H7，且毒力更为猛烈。
该菌对热的抵抗力较其他肠道杆菌强，55℃经60分钟 或60℃加热15分钟仍有部分细菌存活。在自然界的水 中可存活数周至数月，在温度较低的粪便中存活更久。 胆盐、煌绿等对大肠杆菌有抑制作用。对磺胺类、链 霉素、氯霉素等敏感，但易耐药，是由带有R因子的质 粒转移而获得的。
致泻性大肠杆菌PPT课件
培养特性
• 大肠杆菌在普通营养琼脂上生长良好，最 适生长温度为37℃， 42 ～44 ℃仍能生长。
• 兼性厌氧菌，氧气充足生长较好。 • 最适生长pH为6.8 ～8.0，低于6.0或高于8.0
生长缓慢。
在普通培养基上的菌落形态
• 光滑型：菌落边缘整齐，表面有光泽、湿 润、光滑，呈灰色，在生理盐水中容易分 散。
致病物质与所致疾病
• 在肠道内一般不致病，但如果移位侵入肠 道外的组织或器官可引起肠外感染，以化 脓性炎症最为多见。
• 引起泌尿系统感染的大肠杆菌称为泌尿道 致病性大肠杆菌（UPEC），引起尿道炎、 膀胱炎、肾盂肾炎。
• 一些大肠杆菌还引起腹膜炎、胆囊炎、阑 尾炎、手术创口感染等。在婴幼儿、老年 人或免疫力极低的病人中可引起败血症。
样品的采集与处理
• 肠道外感染患者，应根据感染情况采取中 段尿、血液、脓液、脑脊液、胆汁等。
• 食品样品采集后应尽快检验，易腐食品在 检验之前应予冷藏。
• 粪便标本一般采集1～3ml水样便或血样便， 成形便约25g左右或用棉拭子采样，粪便标 本应尽快送检，如运送时间超过2h，标本 应放在Cary-Blair运送培养基内，4℃条件下 送检。
生化特征-2
• EIEC：不发酵或迟缓发酵乳糖，不产气，除O124 外无动力；乳糖、蔗糖不产酸或产酸，葡萄糖产 酸盐产阴气性或 ，不 赖产 氨气 酸，脱羧H2酶S阴阴性性，。靛基质阳性，酒石酸
• O157：H7大肠杆菌不发酵山梨醇或迟缓发酵，在 CT-SMAC平板上菌落为白色；绝大多数不具有葡 萄糖醛酸酶，不能水解4-甲基伞形花内酯-β-D葡 萄糖酸苷，不能产生荧光；绝大多数EHEC发酵 棉子糖、卫矛醇，能够利用鸟氨酸赖氨酸，其他 大肠杆菌中20%左右发酵棉子糖，50%左右发酵卫 矛醇，有部分大肠杆菌不能利用鸟氨酸赖氨酸。
大肠杆菌群PPT课件
• 大肠杆菌在外界存活时间与一些主要肠道致病菌接近，它的出现预 示着某些肠道病原菌的存在，因此该菌是国际上公认的卫生监测指 示菌。近年来，有些国家在执行HACCP管理中，将大肠杆菌检测 作为微生物污染状况的监测指标和HACCP实施效果的评估指标。
大肠杆菌的生物学特性
基本形态：
此菌为两端钝圆的短小杆菌，一般约 0.5-0.8μm*1.0-3.0 μm，多单独存在或 成双，但不呈长链排列。约50%的菌株 有周生鞭毛，但多数只有1-4根，一般 不超过10根，故菌体动力弱。多数菌株 有菌毛，有的有荚膜或微荚膜，不形成 芽孢，对普通碱性染料着色好，革兰 氏染色阴性。
革兰氏染色法是细菌学中广泛使用的一种重要的鉴别染色法。 1884年由丹麦医师Gram创立。此法可将细菌分为革兰氏阴性菌 和革兰氏阳性菌两大类。
革兰氏染色的机理主要是利用两类细菌的细胞壁成分和结构 的不同。革兰氏阴性菌的细胞壁中含有较多的类脂质，而肽聚糖 的含量较少。当用酒精或丙酮酸脱色时，类脂质被溶解，增加了 细胞壁的通透性，使初染后的结晶紫和碘的复合物易于渗出，结 果细胞被脱色，经复染后，又染上复染液的颜色。而革兰氏阳性 菌细胞壁中肽聚糖的含量多而且交联度大，类脂质含量少，经乙 醇或丙酮洗脱后，肽聚糖层的孔径变小，通透性降低，因此细胞 仍保留初染时的颜色。
大肠菌群及大肠杆菌测定 ——MPN法检验流程（FDA BAM）
检样50g+450ml稀释液
适当十倍稀释样品
选择3个适宜的连续稀释度的样品稀释液， 每个稀释度接种三管LST肉汤（每管9mlLST肉汤并加有导管），
每管接种1mL 35℃ ，24 ± 2h ~48 ± 2h
没有产气管
有产气管
报告阴性
接种BGLB肉汤管
大肠菌群的定义
大肠杆菌的生物学特性
基本形态：
此菌为两端钝圆的短小杆菌，一般约 0.5-0.8μm*1.0-3.0 μm，多单独存在或 成双，但不呈长链排列。约50%的菌株 有周生鞭毛，但多数只有1-4根，一般 不超过10根，故菌体动力弱。多数菌株 有菌毛，有的有荚膜或微荚膜，不形成 芽孢，对普通碱性染料着色好，革兰 氏染色阴性。
革兰氏染色法是细菌学中广泛使用的一种重要的鉴别染色法。 1884年由丹麦医师Gram创立。此法可将细菌分为革兰氏阴性菌 和革兰氏阳性菌两大类。
革兰氏染色的机理主要是利用两类细菌的细胞壁成分和结构 的不同。革兰氏阴性菌的细胞壁中含有较多的类脂质，而肽聚糖 的含量较少。当用酒精或丙酮酸脱色时，类脂质被溶解，增加了 细胞壁的通透性，使初染后的结晶紫和碘的复合物易于渗出，结 果细胞被脱色，经复染后，又染上复染液的颜色。而革兰氏阳性 菌细胞壁中肽聚糖的含量多而且交联度大，类脂质含量少，经乙 醇或丙酮洗脱后，肽聚糖层的孔径变小，通透性降低，因此细胞 仍保留初染时的颜色。
大肠菌群及大肠杆菌测定 ——MPN法检验流程（FDA BAM）
检样50g+450ml稀释液
适当十倍稀释样品
选择3个适宜的连续稀释度的样品稀释液， 每个稀释度接种三管LST肉汤（每管9mlLST肉汤并加有导管），
每管接种1mL 35℃ ，24 ± 2h ~48 ± 2h
没有产气管
有产气管
报告阴性
接种BGLB肉汤管
大肠菌群的定义
大肠杆菌表达系统ppt课件
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启动子
Trp 表达系统
以大肠杆菌 trp 操纵子调控机理为基础设计、构建的表达系统
转录调控机理 色氨酸启动子 Ptrp 受色氨酸-阻遏蛋白复合物的阻遏，转录呈基底 状态。
在培养系统中去除色氨酸或者加入3-吲哚丙烯酸（IAA）， 便可有 效地解除阻遏抑制作用。
在正常的细菌培养体系中，除去色氨酸是困难的，因此基因工程中 往往添加 IAA 诱导 Ptrp 介导的目的基因表达
化学诱导型 温度诱导型 双质粒系统
T7 启动子
目的子 T7 RNA 聚合酶基因
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T7 表达系统
转录调控的机理 化学诱导型 噬菌体 DE3 是 l 噬菌体的衍生
株，一段含有 lacI、lacUV5 启
动子和 T7 RNA 聚合酶基因的 DNA 片段被插入其 int 基因中
28
其他表达系统
糖原调控型 采用的有大肠杆菌半乳糖转移系统（mglBAEC) mgl 启动子或沙门 氏菌阿拉伯糖基因 araB 启动子构建表达载体。 这两个启动子受葡萄糖抑制，岩藻糖和阿拉伯糖是它们的诱导物。 其调控机理类似于 Lac 表达系统.
29
其他表达系统
pH调控型 采用大肠杆菌赖氨酸脱羧酶基因 cadA 启动子构建表达载体。 cadA 启动子受培养基中 H+ 浓度，即 pH 值调控。（在pH﹥8 时抑 制，pH ﹤ 6时激活，pH = 6时转录活力最高）。 该表达系统要求菌体发酵温度控制在 27 ～30℃ 之间才能使目的基 因得到稳定的表达.
cAMP激活CAP，CAP–cAMP复合物与 lac 操纵子上专一位点结合
后，能促进 RNA 聚合酶与 –35、–10 序列的结合，进而促进 Plac
介导的转录。
基因工程中使用的 lac 启动子均为抗葡萄糖代谢阻遏的突变型，即 Plac UV5
启动子
Trp 表达系统
以大肠杆菌 trp 操纵子调控机理为基础设计、构建的表达系统
转录调控机理 色氨酸启动子 Ptrp 受色氨酸-阻遏蛋白复合物的阻遏，转录呈基底 状态。
在培养系统中去除色氨酸或者加入3-吲哚丙烯酸（IAA）， 便可有 效地解除阻遏抑制作用。
在正常的细菌培养体系中，除去色氨酸是困难的，因此基因工程中 往往添加 IAA 诱导 Ptrp 介导的目的基因表达
化学诱导型 温度诱导型 双质粒系统
T7 启动子
目的子 T7 RNA 聚合酶基因
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T7 表达系统
转录调控的机理 化学诱导型 噬菌体 DE3 是 l 噬菌体的衍生
株，一段含有 lacI、lacUV5 启
动子和 T7 RNA 聚合酶基因的 DNA 片段被插入其 int 基因中
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其他表达系统
糖原调控型 采用的有大肠杆菌半乳糖转移系统（mglBAEC) mgl 启动子或沙门 氏菌阿拉伯糖基因 araB 启动子构建表达载体。 这两个启动子受葡萄糖抑制，岩藻糖和阿拉伯糖是它们的诱导物。 其调控机理类似于 Lac 表达系统.
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其他表达系统
pH调控型 采用大肠杆菌赖氨酸脱羧酶基因 cadA 启动子构建表达载体。 cadA 启动子受培养基中 H+ 浓度，即 pH 值调控。（在pH﹥8 时抑 制，pH ﹤ 6时激活，pH = 6时转录活力最高）。 该表达系统要求菌体发酵温度控制在 27 ～30℃ 之间才能使目的基 因得到稳定的表达.
cAMP激活CAP，CAP–cAMP复合物与 lac 操纵子上专一位点结合
后，能促进 RNA 聚合酶与 –35、–10 序列的结合，进而促进 Plac
介导的转录。
基因工程中使用的 lac 启动子均为抗葡萄糖代谢阻遏的突变型，即 Plac UV5
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第9章 肠杆菌科
一大群居住在人和动物肠道中 生物学性状近似的G-杆菌 多数是肠道的正常菌群 少数为致病菌，是胃肠传染病的最重要病原菌 有44个菌属，170个以上的菌种
肠杆菌科（表）
1
共同特性
1.相似的形态染色
中等大小两端钝圆的G-杆菌,无芽胞, 多数有周鞭毛,大多有菌毛,少数有荚膜或 包膜。
2.简单的培养条件
16
所致疾病
1．肠道外感染： 以化脓性和泌尿系感染为主，多为内源性感染。 （1）败血症：婴儿、年老体弱、慢性消耗性疾病 、大面积烧伤患者,可侵入血流, 引起败血症,占45%。 （2）新生儿脑膜炎：1岁内多见。 （3）泌尿系统感染：尿路致病性大肠埃希菌 （UPEC）
17
2．肠内感染（胃肠炎）： 根据其致病机理不同分：
ST与霍乱毒素无共同的抗原关系。
引起婴幼儿和旅游者腹泻,常为自限性。
22
（2）肠侵袭性大肠杆菌 （Enteroinvasive E.coli,EIEC）:
致病物质
不产生肠毒素 侵袭结肠粘膜上 皮细胞并在其中 生长繁殖
所致疾病
主要侵犯较大 儿童和成人
腹泻呈脓血便， 有里急后重
致病类似菌痢， 较少见
23
7
绝大多数为正常菌群，一般不致病
但可条件致病 细菌居住部位改变引起的肠外感染： 尿路感染最常见
少数致病菌株可致病 某些带有致病基因的血清型，引起肠 道感染
8
重要的实验材料和研究对象
在分子生物学和基因工程实验中 大肠杆菌也是重要的实验材料和研究对象
9
一、生物学性状
（一）形态与染色
无芽胞，大多有周身鞭毛。有普通菌毛 与性菌毛，有多糖包膜，G-杆菌。(图1)(图2)
质粒介导A/E组织病理变化，伴上 皮细胞绒毛结构破坏，导致吸收受 损和腹泻
大肠
水样便，继以大量出血，剧 溶原性噬菌体编码Stx-I或Stx-II，
烈腹痛，低热或无，可并发 中断蛋白质合成; A/E损伤，小肠
HUS、血小板减少性紫癜
绒毛结构破坏，导致吸收受损
小肠
婴儿腹泻；持续性水样便， 呕吐，脱水，低热
（Enterohemorrhagic E.coli,EHEC） 主要型别:O157:H7。 致病因子:菌毛和毒素。
致病机制:细菌紧密粘附回肠末端、盲肠和结肠上 皮细胞,释放毒素(志贺毒素),裂解60S核糖体上的28S rRNA,中断蛋白质合成;A/E损伤,小肠绒毛结构破坏, 导致吸收受损，引起轻度水泻、血性腹泻、出血性结 肠炎和溶血性尿毒综合症(HUS)。可逾万人流行、死 亡率 3%～5%。
使人类致泻的为CFAⅠ、CFAⅡ，有较强的 免疫原性,能刺激机体产生特异性抗体。
使细菌能紧密黏着在泌尿道和肠道细胞上。
15
2.外毒素 除内毒素、荚膜、载铁蛋白、Ⅲ型分
泌系统外,还能产生多种类型的外毒素： 志贺毒素Ⅰ和Ⅱ（Stx-1,Stx-2） 耐热肠毒素a和b（STa, STb） 不耐热肠毒素Ⅰ和Ⅱ（LT-Ⅰ,LT-Ⅱ） 溶血素A(HlyA)
质粒介导集聚性粘附上皮细胞，伴 绒毛变短，单核细胞浸润和出血， 液制
（1）肠产毒性大肠杆菌 （Enterotoxigenic E. coli, ETEC）
致病物质
定植因子 肠毒素:LT、ST 内毒素 K抗原
所致疾病
5岁以下婴幼儿腹泻 旅游者腹泻 水样便，恶心、呕吐， 腹痛，低热
光滑型菌落,有的有β型溶血,在液体 培养中呈均匀混浊生长。
2
3.活泼的生化反应
肠道致病菌与非致病菌 鉴定中重要的生化反应
S-S平板
乳糖发酵试验
肠道非致病菌 （埃希菌+）
志贺菌、 沙门菌等-
3
4.抗原构造复杂
鞭毛抗 原（H） K或Vi抗 原
菌体抗 原(O)
4
5.抵抗力 不强 用胆盐、煌绿等可
制备肠道杆菌选择
10
（二）培养特性
兼性厌氧2～3mm、灰白色S型菌落。 有的有β型溶血。能产生大肠菌素。
（三）生化反应
葡乳麦甘蔗 尿素酶 H2S IMViC 动力 ⊕⊕⊕⊕⊕ - - + + - - +
11
（四）抗原构造
有O、K、H三种抗原。 O抗原:为脂多糖，170多种，是分群的基础 K抗原:100多种，有抗吞噬和补体杀菌作用 ，与细菌毒力有关。分为L、A、B三种。一个菌 株一般只含一个型别的K抗原。 H抗原:50多种，与运动有关。 表明大肠杆菌血清型方式是按O∶K∶H排列
菌株 ETEC EIEC EPEC EHEC EAEC
作用部位 小肠 大肠 小肠
疾病与症状
致病机制
旅水低热行样者便，腹恶泻心；，婴呕幼吐儿，腹腹泻痛；，质泌液粒体介和导电LT解和质ST；肠黏毒附素素， 大 量 分
水样便，继以少量血便，腹 质粒介导侵袭和破坏结肠粘膜上皮
痛，发热
细胞
婴儿腹泻；水样便，恶心， 呕吐，发热
（三）肠致病性大肠杆菌 （Enteropathogenic E.coli,EPEC）
婴幼儿腹泻 致病机制 黏附到小肠上皮细胞，破坏刷状缘，导致邻近微绒 毛破坏，A/E组织病理损伤，引起严重水样腹泻。
Brett Finlay, University of British Columbia
24
（四）肠出血性大肠杆菌
12
（五）抵抗力
•对热的抵抗力较其他肠道杆菌强 •胆盐、煌绿等对大肠杆菌有抑制作用 •对磺胺类、链霉素、氯霉素、庆大霉素等
敏感，但易耐药。
13
二、致病性和免疫性
14
致病物质
1．黏附素
定植因子抗原Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(CFA/Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ) 、集聚黏附菌毛Ⅰ、Ⅲ（AAF/Ⅰ/Ⅲ）、束形成 菌毛(Bfp)、紧密黏附素、P菌毛、Dr菌毛、Ⅰ 型菌毛、侵袭质粒抗原(Ipa)蛋白等。
6.易变异
性培养基来分离肠 道致病菌。
通过 接合
转导
溶源性转换 耐药性变异
引起 毒力性变异
生化反应性变异
5
7.致病物质
内毒素是肠道杆菌的主要致病物质， 部分肠杆菌产生外毒素致病。
8.传播方式
污染的饮水及食物、经消化道传播。
6
第一节 埃希菌属 Escherichia
是人类和动物肠道中的正常菌群 以大肠埃希氏菌（E.coli）最为重要 出生后数小时就进入肠道，并终生伴随
19
ETEC肠毒素：
ETEC的 肠毒素
不耐热肠毒 素（LT）
耐热肠毒 素（ST）
LT-Ⅰ：致泻 LT-Ⅱ：与人类疾病无关 STa：致泻 STb：与人类疾病无关
20
① LT-Ⅰ
与霍乱肠毒素有共同抗原关系
LT-Ⅰ A：1个，A1为毒性部分
B：5个，介导作用
21
② STa
激活鸟苷环化酶,使胞内cGMP ，改变空肠的液体运 转,使肠腔积液而导致腹泻。
一大群居住在人和动物肠道中 生物学性状近似的G-杆菌 多数是肠道的正常菌群 少数为致病菌，是胃肠传染病的最重要病原菌 有44个菌属，170个以上的菌种
肠杆菌科（表）
1
共同特性
1.相似的形态染色
中等大小两端钝圆的G-杆菌,无芽胞, 多数有周鞭毛,大多有菌毛,少数有荚膜或 包膜。
2.简单的培养条件
16
所致疾病
1．肠道外感染： 以化脓性和泌尿系感染为主，多为内源性感染。 （1）败血症：婴儿、年老体弱、慢性消耗性疾病 、大面积烧伤患者,可侵入血流, 引起败血症,占45%。 （2）新生儿脑膜炎：1岁内多见。 （3）泌尿系统感染：尿路致病性大肠埃希菌 （UPEC）
17
2．肠内感染（胃肠炎）： 根据其致病机理不同分：
ST与霍乱毒素无共同的抗原关系。
引起婴幼儿和旅游者腹泻,常为自限性。
22
（2）肠侵袭性大肠杆菌 （Enteroinvasive E.coli,EIEC）:
致病物质
不产生肠毒素 侵袭结肠粘膜上 皮细胞并在其中 生长繁殖
所致疾病
主要侵犯较大 儿童和成人
腹泻呈脓血便， 有里急后重
致病类似菌痢， 较少见
23
7
绝大多数为正常菌群，一般不致病
但可条件致病 细菌居住部位改变引起的肠外感染： 尿路感染最常见
少数致病菌株可致病 某些带有致病基因的血清型，引起肠 道感染
8
重要的实验材料和研究对象
在分子生物学和基因工程实验中 大肠杆菌也是重要的实验材料和研究对象
9
一、生物学性状
（一）形态与染色
无芽胞，大多有周身鞭毛。有普通菌毛 与性菌毛，有多糖包膜，G-杆菌。(图1)(图2)
质粒介导A/E组织病理变化，伴上 皮细胞绒毛结构破坏，导致吸收受 损和腹泻
大肠
水样便，继以大量出血，剧 溶原性噬菌体编码Stx-I或Stx-II，
烈腹痛，低热或无，可并发 中断蛋白质合成; A/E损伤，小肠
HUS、血小板减少性紫癜
绒毛结构破坏，导致吸收受损
小肠
婴儿腹泻；持续性水样便， 呕吐，脱水，低热
（Enterohemorrhagic E.coli,EHEC） 主要型别:O157:H7。 致病因子:菌毛和毒素。
致病机制:细菌紧密粘附回肠末端、盲肠和结肠上 皮细胞,释放毒素(志贺毒素),裂解60S核糖体上的28S rRNA,中断蛋白质合成;A/E损伤,小肠绒毛结构破坏, 导致吸收受损，引起轻度水泻、血性腹泻、出血性结 肠炎和溶血性尿毒综合症(HUS)。可逾万人流行、死 亡率 3%～5%。
使人类致泻的为CFAⅠ、CFAⅡ，有较强的 免疫原性,能刺激机体产生特异性抗体。
使细菌能紧密黏着在泌尿道和肠道细胞上。
15
2.外毒素 除内毒素、荚膜、载铁蛋白、Ⅲ型分
泌系统外,还能产生多种类型的外毒素： 志贺毒素Ⅰ和Ⅱ（Stx-1,Stx-2） 耐热肠毒素a和b（STa, STb） 不耐热肠毒素Ⅰ和Ⅱ（LT-Ⅰ,LT-Ⅱ） 溶血素A(HlyA)
质粒介导集聚性粘附上皮细胞，伴 绒毛变短，单核细胞浸润和出血， 液制
（1）肠产毒性大肠杆菌 （Enterotoxigenic E. coli, ETEC）
致病物质
定植因子 肠毒素:LT、ST 内毒素 K抗原
所致疾病
5岁以下婴幼儿腹泻 旅游者腹泻 水样便，恶心、呕吐， 腹痛，低热
光滑型菌落,有的有β型溶血,在液体 培养中呈均匀混浊生长。
2
3.活泼的生化反应
肠道致病菌与非致病菌 鉴定中重要的生化反应
S-S平板
乳糖发酵试验
肠道非致病菌 （埃希菌+）
志贺菌、 沙门菌等-
3
4.抗原构造复杂
鞭毛抗 原（H） K或Vi抗 原
菌体抗 原(O)
4
5.抵抗力 不强 用胆盐、煌绿等可
制备肠道杆菌选择
10
（二）培养特性
兼性厌氧2～3mm、灰白色S型菌落。 有的有β型溶血。能产生大肠菌素。
（三）生化反应
葡乳麦甘蔗 尿素酶 H2S IMViC 动力 ⊕⊕⊕⊕⊕ - - + + - - +
11
（四）抗原构造
有O、K、H三种抗原。 O抗原:为脂多糖，170多种，是分群的基础 K抗原:100多种，有抗吞噬和补体杀菌作用 ，与细菌毒力有关。分为L、A、B三种。一个菌 株一般只含一个型别的K抗原。 H抗原:50多种，与运动有关。 表明大肠杆菌血清型方式是按O∶K∶H排列
菌株 ETEC EIEC EPEC EHEC EAEC
作用部位 小肠 大肠 小肠
疾病与症状
致病机制
旅水低热行样者便，腹恶泻心；，婴呕幼吐儿，腹腹泻痛；，质泌液粒体介和导电LT解和质ST；肠黏毒附素素， 大 量 分
水样便，继以少量血便，腹 质粒介导侵袭和破坏结肠粘膜上皮
痛，发热
细胞
婴儿腹泻；水样便，恶心， 呕吐，发热
（三）肠致病性大肠杆菌 （Enteropathogenic E.coli,EPEC）
婴幼儿腹泻 致病机制 黏附到小肠上皮细胞，破坏刷状缘，导致邻近微绒 毛破坏，A/E组织病理损伤，引起严重水样腹泻。
Brett Finlay, University of British Columbia
24
（四）肠出血性大肠杆菌
12
（五）抵抗力
•对热的抵抗力较其他肠道杆菌强 •胆盐、煌绿等对大肠杆菌有抑制作用 •对磺胺类、链霉素、氯霉素、庆大霉素等
敏感，但易耐药。
13
二、致病性和免疫性
14
致病物质
1．黏附素
定植因子抗原Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(CFA/Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ) 、集聚黏附菌毛Ⅰ、Ⅲ（AAF/Ⅰ/Ⅲ）、束形成 菌毛(Bfp)、紧密黏附素、P菌毛、Dr菌毛、Ⅰ 型菌毛、侵袭质粒抗原(Ipa)蛋白等。
6.易变异
性培养基来分离肠 道致病菌。
通过 接合
转导
溶源性转换 耐药性变异
引起 毒力性变异
生化反应性变异
5
7.致病物质
内毒素是肠道杆菌的主要致病物质， 部分肠杆菌产生外毒素致病。
8.传播方式
污染的饮水及食物、经消化道传播。
6
第一节 埃希菌属 Escherichia
是人类和动物肠道中的正常菌群 以大肠埃希氏菌（E.coli）最为重要 出生后数小时就进入肠道，并终生伴随
19
ETEC肠毒素：
ETEC的 肠毒素
不耐热肠毒 素（LT）
耐热肠毒 素（ST）
LT-Ⅰ：致泻 LT-Ⅱ：与人类疾病无关 STa：致泻 STb：与人类疾病无关
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① LT-Ⅰ
与霍乱肠毒素有共同抗原关系
LT-Ⅰ A：1个，A1为毒性部分
B：5个，介导作用
21
② STa
激活鸟苷环化酶,使胞内cGMP ，改变空肠的液体运 转,使肠腔积液而导致腹泻。