第二章 新的细菌毒力因子的发现与鉴定
细菌毒力因子的分子机制和应用
细菌毒力因子的分子机制和应用一、细菌毒力因子的分子机制细菌毒力因子是指细菌在感染宿主时所发挥的致病性因素，如外毒素、内毒素、菌体以及其他分泌物等。
这些毒力因子能够影响宿主免疫系统、细胞代谢及细胞死亡程序，从而导致感染病理过程。
从分子机制上来说，细菌毒力因子常具有重要的酶活性或细胞质毒性，可在短时间内引起宿主组织和细胞受到伤害，发生炎症与坏死等生理和病理变化。
其中，外毒素是最常见的毒力因子之一，在细胞外分泌或连接至细胞表面并释放。
例如，水痘病毒外膜蛋白(GP)与宿主细胞上的黏附分子结合并介导病毒进入细胞。
又如大肠杆菌肠毒素(CT)通过细菌共同生产的细菌毒力质粒中合成，并在感染过程中释放到肠道，进而作用于肠道上皮细胞，导致水电解质代谢紊乱，出现腹泻等症状。
另外，一些内毒素则是细菌表面糖类肽的组合物，如葡萄球菌内毒素。
当细菌死亡时，这些内毒素会被释放到宿主中，对心血管系统和中枢神经系统有广泛的影响，如发热、血管扩张、低血压等。
二、细菌毒力因子的应用细菌毒力因子在临床治疗和疫苗研发中具有重要的应用价值。
首先，针对细菌毒力因子特异性的治疗和预防措施被广泛应用于临床。
比如抗毒素疗法就是可以治疗外毒素、内毒素和其他毒性分子所导致的疾病。
此外，许多疾病的疫苗也正是通过细菌毒力因子来引起免疫反应。
例如，青霉素、卡那霉素和红霉素等抗生素可以针对化脓性链球菌肺炎支原体的外毒素进行治疗。
而去除了致病性因子的疫苗能够增加人体的免疫系统产生针对特定病原菌的抗体。
其次，对细菌毒力因子分子机制的研究也为新型抗感染药物的开发提供了靶点。
例如，诸如抗生素的新型化合物、OXA-48类酶抑制剂和融合蛋白等抗菌策略能够针对细菌毒力因子的功能或表达进行调控，从而达到治疗感染目的。
三、细菌毒力因子的局限性细菌毒力因子在应用时也存在一定的局限性。
一方面，许多治疗感染的方法频繁地被滥用，导致细菌产生抗药性或者病原性的菌株被优势筛选。
此外，在预防疾病方面，使用某些与细菌毒力因子有关的疫苗，甚至可能导致免疫选择压力进而促进耐药菌株的发展。
细菌的感染与致病性
产生
以革兰氏阳性菌或少量革兰氏阴 为革兰氏阴性细菌细胞壁结
性菌分泌至细菌体外。
构成份，菌体崩解后释出
稳定性 不稳定，60℃以上能迅速破坏 耐热，60℃耐受数小时
毒性作用 特异性。为细胞毒素、肠毒素、 全身性，各种细菌内素的毒
神经毒素，对特定的细胞或组织 性作用大致相同。引起发热、
发挥特定作用。
弥漫性血管内凝血、休克等。
1.概念:
2.来源 :主要是某些革兰氏阳性菌，也有少数是革兰氏 阴性菌。
3.化学成分：一般外毒素是蛋白质 。
5.特性：（1）有菌种特异性。 （2）毒性强。（3）具 有高度的特异性。（4）良好的抗原性。（5） 不耐热。 （6）0.3%~0.4%甲醛作用下，可以 脱毒成类毒素。
6.组成 A亚单位：毒素活性中心，决定毒素的毒性效应 B亚单位：结合单位，使毒素分子结合宿主细胞
细菌的感染与致病性
重要概念：
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.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
一、概念
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.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)或半数感染量(ID50)表示法。
Em 大肠埃希菌（肠毒素基因）
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。
《医学微生物学》教案--细菌生理
教研室主任签名：年月日代时---细菌分裂、数量倍增所需要的时间。
2.细菌群体繁殖的规律：细菌生长曲线★迟缓期：细菌的适应阶段。
该期菌体增大，代谢活跃，分裂迟缓，繁殖极少。
对数期：生长迅速，菌数急剧上升，细菌的形态、染色性、生理活性等都较典型。
稳定期：细菌繁殖速度减慢，死菌数逐渐增加。
细菌的形态、染色性、生理性状有所改变。
生成芽孢、外毒素、抗生素等代谢产物。
衰亡期：死菌数活菌数，细菌形态显著改变，生理代谢活动趋于停滞。
第三节细菌的新陈代谢一、细菌的能量代谢发酵：以有机物为受氢体的生物氧化过程。
呼吸：以无机物为受氢体的生物氧化过程。
需氧呼吸—以分子氧为受氢体厌氧呼吸—以其他无机物为受氢体二、细菌的代谢产物1. 分解代谢产物和细菌的生化反应2. 细菌的合成代谢产物及意义（1）热原质（pyrogen）：细菌合成的注入人体或动物体内能引起发热反应的物质。
G- 菌细胞壁脂多糖；耐高温；121ε，20min不被破坏；250ε高温，干烤才能破坏热原质。
蒸馏法可除去热原质。
（2）毒素（toxin）:外毒素—G+ 菌、少数G- 菌产生的、释放到菌体外的蛋白质。
重要的致病物质。
内毒素—G- 菌细胞壁脂多糖，菌体死亡崩解后游离出来。
重要的致病物质。
（3）色素：有助于鉴别细菌；水溶性色素；脂溶性色素。
（4）抗生素：某些微生物代谢过程中产生的一类能抑制或杀死某些其他微生物或肿瘤细胞的物质。
多由放线菌和真菌产生。
（5）细菌素：某些细菌产生的具有抗菌作用的蛋白质。
仅对亲缘关系近的细菌有杀伤作用。
（6）维生素：细菌能合成某些维生素除供自身需用外，还能分泌至周围环境中.维生素B,K.第四节细菌的人工培养一、培养细菌的方法：提供充足的营养物质和适宜的环境条件二、培养基（一）培养基及种类1．培养基：是人工配制的适合细菌繁殖的营养基质。
2．按照用途分类⑴基础培养基：可供大多数细菌生长⑵营养培养基：供营养要求较高或特殊的细菌生长。
病原菌毒力基因的鉴定及其功能分析
病原菌毒力基因的鉴定及其功能分析病原菌是引起许多人类疾病的原因之一，全球每年因病原菌感染死亡的人数都在上升。
对于病原菌进行毒力基因鉴定以及功能分析，可以更好地了解病原菌的感染机制和毒力特性，为研发抵抗菌药物和制定相应预防控制策略提供科学依据。
一、病原菌毒力基因鉴定病原菌毒力基因是指在其基因组中，编码导致病原菌致病能力的基因。
这些基因可以被分为两类：一类是编码病原菌表面抗原和酶等毒力因子的基因；另一类是编码调节这些基因的转录因子等调控因子的基因。
当前，利用生物信息学的方法对病原菌进行毒力基因鉴定已经成为一个主要的研究方向。
这种方法可以从大量的基因组序列中，快速准确地识别出毒力基因。
其中，常用的生物信息学方法包括比对方法、模式识别方法、机器学习方法等。
比对方法是指将病原菌的基因组序列与已知的毒力基因序列进行比对，以查找与毒力相关的基因。
模式识别方法则是通过分析已知的毒力基因序列特征，比如保守领域、同源序列等，以在基因组序列中识别毒力基因。
而机器学习方法则是通过构建分类器，将病原菌的基因组序列分类为含毒力基因和不含毒力基因的两类。
二、病原菌毒力基因功能分析毒力基因的鉴定仅仅是第一步，为了更好地理解这些基因的作用，我们需要进行功能分析。
目前，功能分析主要包含四种方法：基因沉默、基因表达分析、基因敲除以及基因突变。
基因沉默是指通过siRNA或shRNA等方法，将特定的毒力基因沉默下来，以观察其对病原菌感染能力的影响。
基因表达分析则是通过构建表达载体，将病原菌中特定的毒力基因表达出来，以观察其是否能够增强病原菌的致病能力。
基因敲除是指通过基因编辑技术，切除病原菌中特定的毒力基因，然后观察其对病原菌致病能力的影响。
而基因突变则是通过基因编辑技术，在毒力基因的特定位置进行突变，以观察这些突变是否会对病原菌的致病能力造成影响。
三、相关研究进展在对病原菌毒力基因进行鉴定和功能分析的过程中，人们已经不断地进行了尝试和实践。
细菌的毒力因子与致病机制
细菌的毒力因子与致病机制细菌是一类微生物，它们存在于自然界的各个环境中，包括土壤、水体、空气等。
虽然细菌在人体内也有一定的益处，但某些细菌也会引发各种疾病。
细菌的致病能力与其毒力因子以及致病机制密切相关。
一、细菌的毒力因子细菌的毒力因子是指细菌通过分泌或表达的一系列物质，使其具有致病能力。
这些毒力因子可以分为外毒素和内毒素两种。
1. 外毒素：外毒素是细菌分泌到细菌外部的一类毒性物质，包括肽类毒素、蛋白质毒素、脂质毒素等。
例如，白喉杆菌分泌的白喉毒素可以破坏宿主细胞的结构和功能，导致白喉病的发生。
大肠杆菌分泌的肠毒素能够引起食物中毒，导致腹泻和腹痛等症状。
2. 内毒素：内毒素是细菌细胞壁成分的一种，当细菌死亡或受到损伤时，内毒素会释放到周围环境中。
内毒素主要由脂多糖组成，具有强烈的炎症反应作用。
例如，脑膜炎双球菌的内毒素可以引起脑膜炎的发生，严重时甚至危及生命。
二、细菌的致病机制细菌的致病机制主要包括黏附、侵入、繁殖和破坏宿主细胞等过程。
1. 黏附：细菌通过表面的附着因子与宿主细胞表面的受体结合，从而实现在宿主细胞上的定植和繁殖。
例如，大肠杆菌通过其菌毛附着因子与肠道上皮细胞表面的受体结合，从而引发尿路感染等疾病。
2. 侵入：细菌通过黏附后，利用一系列的蛋白酶、溶菌酶等分泌物质，破坏宿主细胞的结构，进而侵入宿主细胞内部。
例如，沙门菌通过分泌的溶菌酶破坏肠道上皮细胞的结构，侵入宿主细胞内部，引发沙门菌感染。
3. 繁殖：细菌在宿主细胞内部利用宿主的营养物质进行繁殖。
细菌的快速繁殖会导致宿主细胞的死亡，进一步加重疾病的病情。
例如，结核分枝杆菌在宿主巨噬细胞内繁殖，导致肺结核的发生。
4. 破坏宿主细胞：细菌在宿主细胞内或外部分泌一系列的毒素，破坏宿主细胞的结构和功能。
这些毒素可以引起宿主细胞的溶解、凋亡或功能障碍，从而导致疾病的发生。
例如，破伤风杆菌分泌的破伤风毒素可以破坏神经细胞，导致破伤风的发生。
总结：细菌的毒力因子与致病机制是细菌引发疾病的关键因素。
第二章 细菌概论(二)
课时授课计划审签编号组织教学：考勤、填写教学日志1基本课题：第二节细菌的生长繁殖与变异教学目标：1. 列出细菌的代谢产物说明其意义。
（重点）2. 简述细菌的人工培养。
3. 说出细菌生长繁殖的规律。
（重点）4. 理解细菌遗传与变异的机理。
（难点）5. 简述细菌的变异在医学实践中的应用。
（重点）教学内容教学设计时间（分）复习旧课：细菌的特殊结构有哪些？ 4第二节细菌的生长繁殖与变异一、细菌的生长繁殖（一）细菌生长繁殖的条件师生共同分析总结。
10（二）细菌生长繁殖的规律利用挂图解释生长曲线。
10二、细菌的代谢产物及意义201. 列举临床实例讲解其意义。
2. 利用板图讲解。
三、细菌的人工培养 1. 利用板图讲解细菌的生10长现象。
2. 重点放在实验课上讲解。
四、细菌的变异（一）细菌变异的现象结合临床实例及预防接种25阐述细菌的变异现象。
（二）细菌的遗传物质 5由生物学知识引入。
（三）细菌变异的机制简介、自学。
5 （四）细菌变异的实际意义应用临床实例讲解。
5小结 41. 列出细菌的代谢产物说明其意义。
2. 热原质具有什么特点？在临床实践中有何实际意义？布置作业与预习 1 作业：列出细菌的代谢产物说明其意义。
预习：第五节细菌的致病性与感染课后分析第二章细菌的生长繁殖与变异细菌与其他生物细胞一样，不断从外界环境中获得营养，合成自身细胞成分并获得能量，同时不断排除废物，完成新陈代谢，得以生长繁殖。
一、细菌的生长繁殖（一）细菌生长繁殖的条件1.营养物质：包括水分、碳源、氮源、无机盐类、生长因子。
2.酸碱度：大多数为pH7.2-7.6。
3.温度：大多数病原菌为37度。
4.气体：氧和二氧化碳。
（1）专性需氧菌：如结核杆菌。
（2）专型厌氧菌：如破伤风杆菌。
（3）兼性厌氧菌：大多数病原菌属此。
（二）细菌生长繁殖的规律1.细菌的繁殖方式：无性二分裂方式进行繁殖。
2.细菌的繁殖速度：一般20-30分钟，个别分裂缓慢。
3.细菌的生长曲线（1）迟缓期：最初1-3小时，菌数不增加。
病原菌毒力因子的检测及其应用研究
病原菌毒力因子的检测及其应用研究病原菌是一种能够引起疾病的微生物，对人类和动物健康造成严重威胁。
毒力因子是病原菌引起疾病的重要因素之一，直接关系到病原菌的毒力强度，因此对病原菌毒力因子的检测和应用研究十分重要。
一、病原菌毒力因子的定义和分类病原菌毒力因子是指病原菌中能够引起宿主出现病征的分子，包括毒素、细胞壁成分、蛋白酶、抗凝血酶、鞭毛等。
不同种类病原菌毒力因子的种类也有所不同，不同毒力因子造成的病征和影响也不尽相同。
目前对病原菌毒力因子的研究主要集中在毒素方面。
基于毒素类型，可将病原菌毒素分为内毒素和外毒素两大类。
内毒素（Endotoxin）也叫脂多糖，主要存在于革兰氏阴性菌包括沙门氏菌、大肠杆菌等的细胞壁中，是一种引起急性炎症反应的高度毒性物质，能够刺激宿主抵抗细胞，引起全身炎症反应综合征。
外毒素则包括肝炎病毒、百日咳杆菌等多种生物类别，毒素作用于宿主细胞的各种机制也千差万别。
二、病原菌毒力因子的检测技术病原菌毒力因子检测技术是研究病原菌毒力因子的基础，了解病原菌毒力因子组成和类型有助于分析病原菌感染机制，进而开发治疗”破毒素”的相应药物。
现有的病原菌毒力因子检测技术主要包括以下几类。
1. 基于抗体的检测法抗体检测法是目前病原菌毒力因子检测中最为常用的方法，它通过检测病原菌分泌的毒素所特异激励的抗体来评估毒素的含量水平或者活性程度。
具体方法包括放射免疫测定（RIA）、酶联免疫测定（ELISA）和西式免疫印迹（Western Blot）等。
2. 基于PCR技术的检测法PCR技术通过引导特异引物，扩增DNA序列，从而确认该病原菌是否存在。
这种技术可用于检查特定毒素基因的存在与否，同时也能够帮助确认某些病原菌的存在性。
PCR技术的高灵敏性、高特异性和快速性使得它在病原菌毒力因子检测方面具有广阔应用前景。
3. 基于生物学活性检测法生物学活性检测法是直接通过对感染细胞和组织的影响，评估病原菌毒力因子的方法。
如何寻找细菌的毒力因子？
如何寻找细菌的毒力因子？我们之前的文章《如何挖掘微生物抗性基因？》已经有介绍过如何挖掘抗性基因，今天来介绍一下如何查找细菌的毒力因子。
毒力表示病原体致病能力的强弱，构成细菌毒力的物质称为毒力因子(virulent factor)，主要有侵袭力和毒素。
病原菌在机体内定殖、突破机体的防御屏障、内化作用、繁殖和扩散，这种能力称为侵袭力。
细菌毒素按其来源、性质和作用等的不同，可分为外毒素和内毒素两大类。
在大多数情况下，外毒素一般简称毒素。
病原菌之所有能感染宿主并且在宿主环境中繁殖，通常就是依靠一系列的毒力因子之间相互协调作用起作用。
所以研究病原菌的毒力因子，对于了解病原菌和宿主之间的相互作用有非常重要的作用。
那么这里我们可以推荐大家使用“病原菌毒力因子数据库”——VFDB（/VFs/main.htm），这个数据库是中国医学科学院研发的，目前已经得到了国际上广泛的认可。
VFDB数据库收录了30个属500多种独立因子，如下图，第一列是属名，第二列是该属中种的数量，第三列是其中独立因子的数量，第四列是相关基因的数量。
点进VFDB数据库，最上一栏是它的功能栏，分别是主页、搜索（查找毒力因子或者进行blast）、统计（数据库收录的信息）、反馈（由于研究毒力因子是一个不断扩宽的领域，所以如果大家有更新或更正的信息的话，可以与数据库的负责人联系进行更新）、链接（其他相关的网站，一个是SHIBASE，是研究Shigella的数据库；另一个是GENOMECOMP，用于做比较基因组的网站）和网站联系人方式。
数据库主页左边一栏是该数据库收录的30个属的细菌，点进去会有该属的毒力因子非常详细的描述。
该数据库的核心内容就在最上栏的SEARCH功能，下面我们详细讲述一下，该界面分了三个板块，分成了搜索、比对和查找三个部分。
第一部分的搜索功能，必须选择一个范围进行检索。
General information：包括由病原体引起的特征和疾病，以及每个属的一般信息；Virulence factors：包括每个VFs（毒力因子）的名称、全名、特征、结构、功能和机制；Pathogenicity islands：包含每个PAIs（毒力岛）的名称、全名、位置特征、表型和备注信息；Gene：指每个VFs相关基因的名称和产物描述(包括位于PAIs中的基因)；Comparative pathogenomics：引用与比较病原学数据集相关的所有VFs和相关基因的名称。
2型猪链球菌的毒力因子的鉴定及分布
2型猪链球菌的毒力因子的鉴定及分布徐引弟;王治方;张青娴;朱文豪;焦文强;李海利;郎利敏;王克领【摘要】为探讨河南省2型猪链球菌的毒力及分布情况,本实验设计3对引物,分别扩增溶菌酶释放蛋白(muramidase-released protein,MRP)、胞外因子(extracellular protein fateror,EPF)和溶血素(suilysin,SLY)基因,对2016年1月～2016年12月从河南省猪场采集的各种组织病料中分离鉴定出的87株2型猪链球菌进行了初步的小鼠毒力试验和mrp、epf、sly基因的扩增.结果表明,河南省流行的2型猪链球菌的菌株均对小鼠有毒力,共有8种毒力基因型,其中以毒力相对高的sly+mrp+epf+型为主,其次为sly+mrp-epf+型和sly-mrp+epf+型.【期刊名称】《中国动物传染病学报》【年(卷),期】2018(026)006【总页数】4页(P64-67)【关键词】2型猪链球菌;毒力;分布【作者】徐引弟;王治方;张青娴;朱文豪;焦文强;李海利;郎利敏;王克领【作者单位】河南省农业科学院畜牧兽医研究所,郑州450002;河南省农业科学院畜牧兽医研究所,郑州450002;河南省农业科学院畜牧兽医研究所,郑州450002;河南省农业科学院畜牧兽医研究所,郑州450002;河南省农业科学院畜牧兽医研究所,郑州450002;河南省农业科学院畜牧兽医研究所,郑州450002;河南省农业科学院畜牧兽医研究所,郑州450002;河南省农业科学院畜牧兽医研究所,郑州450002【正文语种】中文【中图分类】S858.611猪链球菌（Streptococcus suis，S.suis）是一种重要的细菌性猪病病原，给全球的养猪业造成巨大损失。
当感染S.suis后，病猪通常会出现脑膜炎、关节炎，心内膜炎以及败血症等症状，严重时常引起病猪死亡[1-4]。
根据链球菌荚膜多糖抗原性的不同，可分为35个血清型（1～34型和 1/2 型），其中猪链球菌血清型 2 型（Streptococcus suis serotype 2，SS2）在世界范围内被广泛报道为最主要的致病性血清型。
毒力因子的概念及其作用
毒力因子的概念及其作用1. 毒力因子的概念毒力因子是指一种物质或机制，能够使细菌、病毒或其他微生物对宿主产生伤害的能力。
这些因子可以包括毒性分泌物、酶、毒素、细菌表面结构以及微生物感染宿主的过程等。
毒力因子的作用通常是通过破坏宿主组织、抑制免疫系统或干扰宿主细胞的正常功能来实现。
在微生物学中，毒力因子被认为是致病性的重要机制之一。
通过分析和研究毒力因子，科学家能够更好地理解微生物对宿主的影响，并为疾病的预防和治疗提供理论基础。
毒力因子的研究也有助于开发新的抗菌药物和疫苗。
2. 毒力因子的作用毒力因子在微生物感染过程中起着至关重要的作用。
它们可以通过多种机制来干扰宿主的正常功能，导致病理变化和疾病的发生。
以下是几个常见的毒力因子及其作用的示例：2.1 毒素毒力因子中最常见的类型之一是毒素。
毒素分为内毒素和外毒素两种。
内毒素是由微生物本身产生的，可以释放到宿主细胞内部，干扰细胞的正常代谢并导致细胞死亡。
外毒素则是由微生物产生的可溶性分泌产物，能够直接搞致宿主组织的损伤。
白喉杆菌产生的白喉毒素可以导致喉部组织炎症和坏死。
2.2 附着因子微生物的附着因子可以帮助它们黏附在宿主细胞表面，从而便于感染。
附着因子通常是微生物表面的蛋白质或糖蛋白，它们可以与宿主细胞表面的受体结合，促使微生物与宿主细胞发生紧密接触。
大肠杆菌的附着因子可以使其黏附在尿路上皮细胞上，导致尿路感染的发生。
2.3 酶和蛋白酶微生物产生的酶和蛋白酶可以破坏宿主组织和蛋白质，促进感染的发生。
口腔溶菌酶可以破坏宿主的黏膜组织，使微生物更容易侵入宿主体内。
细菌产生的蛋白酶可以降解宿主的免疫球蛋白，干扰免疫系统的功能。
3. 毒力因子的评估和处理评估和研究毒力因子是了解微生物感染机制的重要手段之一。
通过分析微生物的基因组、蛋白质组和代谢产物，可以确定并研究毒力因子的特性和功能。
还可以通过基因敲除、突变体构建等技术手段来验证毒力因子对感染的贡献。
对于已知的毒力因子，科学家可以基于其作用机制来开发针对性的抗菌药物和疫苗。
细菌毒力因子的分析与研究
细菌毒力因子的分析与研究细菌是一类微小的单细胞生物，它们在自然界中分布广泛，包括土壤、水体、动植物体内等。
细菌不仅有利于人类生产和科学研究，还有一些细菌会导致疾病。
这些引起疾病的细菌常常会通过生产各种毒力因子来感染并致病。
毒力因子，是指一种分子或者多种分子，能够帮助细菌破坏宿主免疫系统，造成感染并引起疾病的因子。
细菌可通过表面粘附因子，呈嗜热的肠毒素和嗜肺的毒素等多种因子来影响宿主免疫反应，从而避免宿主的防御反应。
细菌毒素是细胞毒性最强的生物毒素之一。
毒素是细菌的免疫武器，在细菌感染过程中发挥重要的作用。
毒力因子主要有外毒素、内毒素和肠毒素等。
外毒素是指由细菌分泌出来的蛋白质毒素，它们会破坏宿主细胞，并在细胞膜或内部产生毒性作用。
外毒素的分泌是通过分泌系统进行的，包括注射系统、分泌系统和自动渗透途径等。
内毒素是指细菌细胞壁分解物所产生的类内毒素物质，是由细胞膜下端毒性空气颗粒（LPS）构成。
内毒素不需要特异的受体作为靶标，并且对多个细胞类型都有毒作用，是致病菌感染致病的主要机制之一。
肠毒素是病菌分泌的外毒素一类，常见的肠毒素包括霍乱毒素、小肠毒素和病毒肠毒素等。
肠毒素的作用是在宿主肠道部位发挥毒性作用，进而导致宿主腹泻、呕吐等症状。
在这些毒力因子中，细菌外毒素毒性最强，有的细菌的外毒素毒性十分强大，即使极小剂量也会导致生物死亡。
而有些细菌的毒性较弱，需要较高的剂量才能造成致命的中毒症状。
因此，对于细菌外毒素的研究十分重要。
细菌毒力因子在细菌分析中具有重要的应用价值。
通过分析细菌毒力因子，可以了解细菌对宿主感染过程中的作用机制，并为基于支持药物设计和新型的预防和治疗方法提供有力的指导意见。
同时，研究细菌毒力因子还可以为制定新型的抗生素或疫苗提供新思路。
总之，细菌毒力因子是研究细菌病原体的重要方面。
深入研究细菌毒力因子的作用机制，能够为新型的药物开发、疾病防控提供重要的理论和实践支持。
未来，随着生命科学的发展，对细菌毒力因子的研究将变得越来越深入和重要。
细菌毒力与致病性
毒力与疾病症状的关系
毒力强的细菌可引起严重的症状，如高热、剧烈疼 痛等。
毒力弱的细菌引起的症状较轻，可能只表现为轻微 的不适或无症状。
毒力不同的细菌可引起相似的症状，如肺炎链球菌 和流感嗜血杆菌都可引起肺炎。
毒力与疾病病程的关系
毒力强的细菌可迅速引起疾病，病程 较短。
毒力弱的细菌引起的疾病病程较长， 可能长时间处于潜伏状态。
细菌毒力因子的作用机制
01
02
03
04
粘附和侵袭
毒力因子通过促进细菌粘附和 侵袭宿主细胞，从而 Nhomakorabea发感染 。
抗吞噬作用
毒力因子能够抵抗宿主细胞的 吞噬作用，使细菌在细胞内生 存和繁殖。
毒素产生
毒力因子能够产生对宿主细胞 有毒性的物质，导致细胞损伤 和死亡。
免疫逃避
毒力因子能够逃避宿主免疫系 统的识别和清除，使细菌在体 内长期存活。
细菌毒力因子的调控机制
80%
基因表达调控
毒力因子的表达受到多种因素的 调控，包括转录水平、翻译水平 和蛋白质修饰等。
100%
信号转导途径
细菌通过信号转导途径感知环境 变化，从而调控毒力因子的表达 。
80%
群体感应
某些细菌通过群体感应系统，根 据细菌群体密度变化来调控毒力 因子的表达。
04
细菌毒力与致病性的关系
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细菌毒力因子的发现与鉴定
基因组学技术
通过全基因组测序和比较基因组学分析，发现和鉴 定新的毒力因子。
蛋白质组学技术
利用蛋白质组学技术，如质谱分析和蛋白质相互作 用研究，确定毒力因子的功能和作用机制。
生物信息学分析
利用生物信息学方法，对基因序列、蛋白质结构和 功能进行预测和注释，为毒力因子的发现和鉴定提 供线索。
病原细菌的毒力因子研究
病原细菌的毒力因子研究病原细菌是一类可引起多种疾病的微生物，其毒力因子是导致感染和疾病发生的重要因素之一。
对病原细菌毒力因子的深入研究，不仅有助于疾病的预防和治疗，更可为新型药物和疫苗的研发提供重要参考。
一、什么是病原细菌毒力因子病原细菌毒力因子是指在感染过程中，病原细菌所释放出的各种能够引起宿主细胞和组织受损的物质，包括毒素、酶、细胞壁组分、蛋白质等。
对于某些病原细菌而言，毒力因子的存在与否会决定是否具有致病性。
二、病原细菌毒力因子的分类病原细菌毒力因子可分为三类，包括细菌因子、外毒素和内毒素。
1、细菌因子细菌因子是指由细菌本身产生的毒力分子，如LPS、flagellin、细胞壁分解产物等。
2、外毒素外毒素是指在细菌细胞外由病原菌合成并分泌的毒素，如破伤风毒素、百日咳毒素等。
3、内毒素内毒素是一类存在于细菌细胞内的高度毒性的成分，它是由病原菌死亡后释放出的内毒素、脂多糖和蛋白聚糖等结合而成的物质。
可引起细胞损伤、过敏反应、内分泌和代谢异常等病症。
三、病原细菌毒力因子的研究现状病原细菌毒力因子的研究是现代分子生物学的一个重要领域，近年来得到了广泛的关注和研究。
目前，研究人员通过基因克隆、蛋白质分析和仿生学等技术手段，逐渐揭示出了病原细菌毒力因子的作用机制和致病途径。
例如，大肠杆菌毒力因子组合疫苗（ECV）就是由多种毒力因子基因组成的重组疫苗。
该疫苗通过基因工程技术将多个大肠杆菌毒力因子的基因组合在一起，形成一个新的基因序列，然后用重组蛋白、基因工程等概念制备而成，具有广谱、高效、安全性好等优点。
近年来，该疫苗已被应用于动物饲料、水产养殖、人类疫苗等多个领域。
此外，近年来还涌现出一种新型研究手段，即单细胞记录技术 (SCR)。
该技术通过用电极在单个活体细胞上录得电位变化，可以准确探测到细胞之间的相互作用和信息传递方式。
研究人员利用单细胞记录技术，成功地研究出了肠道菌群的群体行为、病原细菌的传播路径等问题，有望为病原细菌毒力因子的研究提供新的思路和手段。
医学,兽医学 细菌各论
细菌学各论了解各种细菌的形态、培养特性、致病因子及微生物学诊断。
李丹毒，白结核，芽孢球菌除淋膜，若问芽孢菌有何，炭肿气疽破三梭，这些细菌均阳性，其他细菌阴性多。
第一章革兰氏阳性球菌球菌（阳性：葡萄球菌、链球菌、肺炎球菌，阴性：淋球菌、脑膜炎球菌）金黄色葡萄球菌一、形态球状，排列成葡萄串状，无芽孢和鞭毛，个别形成荚膜二、培养及生化特性1. 普通培养基上生长良好2. 血平板上生长更佳，致病菌株溶血3. 产生金黄色色素4. 高度耐盐5. 分解葡、乳、麦、蔗糖，产酸不产气，致病菌株能分解甘露醇。
三、抗原性1. 多糖抗原：磷壁酸中的核糖醇残基2. 蛋白质抗原：细胞壁的一种表面蛋白Ag-Ab(IgG)-SPA有利于多种微生物抗原的检出。
四、抵抗力抵抗力较强，能在干燥脓汁或血液中存活数月，80℃30min可杀死，煮沸迅速死亡，对多种抗生素产生耐药性。
五、致病性和毒力因子毒力因子主要包括酶和毒素，可引起两类疾病：侵袭性疾病：主要引起化脓性炎症。
通过各种途径侵入机体，导致皮肤或器官的多种感染，甚至败血症。
毒素性疾病：由葡萄球菌产生的外毒素引起。
1.α毒素损伤细胞膜的毒素，对多种哺乳动物红细胞有溶血作用，对白细胞、血小板、肝细胞、成纤维细胞、血管平滑肌细胞等均有损伤作用。
2.肠毒素按抗原性不同，分为A、B、C1、C2、C3、D和E 7个血清型，均可引起急性胃肠炎即呕吐为主要症状的食物中毒。
3. 凝固酶能使含有抗凝剂的人或兔血浆发生凝集的酶类物质。
（1）游离凝固酶:使液态纤维蛋白原变成固态纤维蛋白。
（2）结合凝固酶:使纤维蛋白原与菌体交联而致细菌凝聚。
作用：有助于致病菌株抵抗吞噬细胞和杀菌物质。
4.耐热核酸酶、纤维蛋白溶酶、透明质酸酶等利于细菌扩散。
六、微生物学诊断标本的采集化脓性病灶采取脓汁、渗出液；败血症采取血液；脑膜炎采取脑脊液；食物中毒则分别采集剩余的食物、呕吐物和粪便。
直接涂片检查分离培养普通平板培养、血液琼脂平板、高盐培养基鉴定：纯培养物1 致病性葡萄球菌的鉴定：（1）产生凝固酶和耐热核酸酶（2）产生金黄色色素，有溶血性（3）发酵甘露醇2 葡萄球菌肠毒素的检查：作细菌分离鉴定的同时，接种至肉汤培养基，培养后取滤液注射至6-8周龄的幼猫。
第1章微生物的分子分类
Bio-Pd synthesis & catalytic activity
0.4
0.4 Bare Biofilm-Pd1 Biofilm-Pd2 Biofilm-Pd3 Biofilm-Pd4 Biofilm-Pd5
Current / mA
或紫红色色素）等
－半固体培养特征：明胶液化、鞭毛运动情况 －液体培养特征：表面菌膜、混浊，底部沉淀
细菌分类的依据和方法
典型的微生物菌落特征
细菌分类的依据和方法
微生物的形态学特征 —-培养特征
半固体培养基
菌膜
液体培养基
对照
菌沉淀
均匀浑浊
固体培养基
粘液型菌落
细菌分类的依据和方法
微生物的形态学特征 —-细胞形态
应用：
－鼠疫耶尔森氏菌(Yersinia pestis)噬菌体可用于该菌的鉴定
－在金黄色葡萄球菌引起的流行病调查中，噬菌体分型也发挥 了作用
－在工业生产中，噬菌体分型对防止噬菌体危害也有指导意义。
细菌分类的依据和方法
血清学反应与噬菌体分型
噬菌体分型
噬菌体与宿主菌的关系 具有高度特异性，即一 种噬菌体只能裂解一种 和它相应的细菌，因此 可用于未知细菌的鉴定 和分型
分子微生物学—各章节重点
第5章 新的细菌毒力因子及其鉴别（读书报告） 重点：新毒力因子的鉴定方法
第6章 微生物群体感应系统及其应用
重点：群体感应系统的分子机制及生物效应 第7章 微生物基因水平转移及其环境意义 重点：水平基因转移方式、机制及在生物进化的应用 第8章 微生物生物钟、生物波及其调控机制（读书报告） 重点：生物钟及生物波的分子调控机制
病原菌毒力因子的研究
病原菌毒力因子的研究随着人类社会的发展和全球化趋势的日益加速，疾病防治问题越来越受到人们的关注。
而病原菌作为导致疾病的主要原因之一，其毒力因子的研究已经成为了当前医学领域一个热门的课题。
什么是病原菌的毒力因子？病原菌的毒力因子指的是病原菌所产生的能够导致病原菌侵入宿主并引发感染的一系列分子、结构和机制。
病原菌的毒力因子通常与细菌的菌液、细胞壁和细胞质等部分相关，主要包括：（1）菌毒素：由病变体积内细菌依赖性合成，储存在细胞内，分泌至细菌外，导致伤害宿主细胞的蛋白质分子。
（2）鞭毛：一种由多个蛋白质组成的细胞外结构，能够帮助细菌在宿主组织内寻找和侵入目标细胞。
（3）细胞粘附因子：细胞表面蛋白能够与宿主细胞的受体相结合，从而使得细菌能够更容易地侵入宿主细胞。
（4）抗菌素酶：一类由细菌产生的酶，能够分解抗生素，降低其杀菌效果。
病原菌毒力因子对人类健康的影响病原菌毒力因子的作用机制复杂，它们可以使得病原菌能够在宿主体内更快地繁殖、扩散和侵入，从而导致宿主组织发生病变和炎症反应。
许多感染性疾病，如狂犬病、流感、细菌性痢疾、病毒性肝炎等，都是由病原菌毒力因子引起的。
病原菌毒力因子的研究不仅可以帮助医学界更好地了解各种感染病的发病机理，还能为设计预防和治疗措施提供重要参考。
如何研究病原菌毒力因子？病原菌毒力因子的研究在细菌学和免疫学领域有着广泛的应用。
研究人员在这个领域的主要工作是，不断探究病原菌分子机制，分离和鉴定某些毒力因子，以及寻找它们的信号途径和调控因素。
分子技术：随着分子生物学的不断发展，研究人员已经可以从病原菌中提取和克隆出毒力因子的基因，并通过基因工程技术将其表达到宿主细胞中。
利用这种技术，人们可以更简单、更容易地探究该毒力因子的作用机制。
蛋白质组学技术：可用于大规模筛选和定量病原菌中的毒力因子，通过比较病原菌滋生在不同环境中的蛋白质表达组学，探寻细菌的策略和快速寻找新的候选因子。
化学基因组学技术：通过合成和检测定量化的化学复合物，以揭示病原菌在特定生境内分泌的小分子化合物的谱系，从而发现可能的毒力因子或调控因子。
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知识回顾
19世纪40年代初，McClintock在研究 玉米花斑糊粉层和植株色素产生的遗 传基础时，发现并提出了控制因子或 转座因子。
McClintock（1902-
1992）于1983年获得
诺贝尔医学生理学奖。
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知识回顾
插入序列（IS) 细菌转座因子的种类 （根据结构组织和转座机制） 转座子(Tn） 转座噬菌体（Mu)
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插入序列 (Insertion sequence, IS)
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知识回顾
靶DNA
转座子
3和4缺失
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RIM技术筛选细菌毒力基因
随机突变株的构建
选择合适的转座子，构建转座子质粒， 转入待研究细菌
特殊表型突变株的筛选
待研究的基因所对应的功能或表型
PCR-测序确定突变基因的序列
突变基因的定位
构建突变基因的互补质粒，将其转入突 变株中，如表型恢复，则可证明目标基 因的功能
生物膜形成相关基因 的鉴定
Southern blot 分 析
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• 转座随机突变技术的优缺点
诱变率高，可以在很短时间内获得大量突变株； 导致插入性单突变，不会出现化学诱变常出现的多重突 变； 插入序列已知，便于对失活基因进行定位； 具有高通量和操作简单的优势； 适用于与某种功能有关的未知基因的筛选。
知识回顾
Tn10转座子
• Tn10的两侧IR为IS，为复合转座子。
• 带有四环素抗性基因
IR
不含转座 酶基因 Tn10的结构模式图
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含转座 酶基因
Tn3复制型转 座机制
转座酶
共联体
DNA聚合酶 DNA连接酶
通过重组分 成两部分
形成两个正 向重复序列
突变株的构建和DNA 标签的标记是用转座 子技术同时完成的 运用负选择的策略，采用一组标记了独特的DNA标签的突 变株对模型动物进行感染，通过减毒突变株的确定，检 测DNA标签，从而确定发生突变的基因。
STM
减毒突变株
在宿主体内或者不能生长、繁殖，或者不能有效定植， 或者不能侵入组织，或者容易被宿主防御系统清除，从 而被体内环境所选择掉。
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知识回顾
转座子的遗传学效应
• 可引起基因突变——插入或切离；
• 改变染色质的结构（缺失、倒位等）； • 可以插入新基因（ampR、terR等）； • 在靶序列上造成同向重复序列； • 产生新的变异，有利于进化。
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Goi: gene of interest
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利用转座子构建突变株库
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关键技术点：
• 转座子的选择：随机性好；使用两种转座子，降低发生漏选或者重 复筛选的可能性 • 突变基因测定采用随机引物PCR的方式，已达到自动化目的
知识回顾
复制型转座
DNA转座的方式
非复制型转座
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知识回顾
转座因子的种类 （根据转座机制）
DNA转座子 RNA转座子
DNA DNA 原核生物和真核生物中
DNA RNA DNA 只存在真核生物中 逆转录转座子
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一个基因或其产物可以在致病菌株种查见，而在非致病菌 株中没有（或发生突变或不表达） 在致病菌株中失活该基因会降低其致病力
将该基因转到非致病菌株中表达会提高其致病力 在致病株感染过程中，该基因会被调控表达 针对该基因产物的体液免疫或细胞免疫具有保护作用
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（Non-essential gene)构建一个相对应的突变株，将所有的突
变株汇集在一起，即构成该细菌的突变株库
构建方法
1）同源重组 （以PCR为基础的单交换 single crossover)
2）转座子法
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单交换同源重组构建突变株
Single cross-over double cross-over
微生物八大生物系统
病毒工厂和病毒与宿主相互作用的分子基础
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第二章 新的细菌毒力因子的发现 与鉴定
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1
细菌转座子随机突变技术
2
标签标记的突变技术
3
基于毒力基因表达调控特点的筛选技术
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供体
转座酶结合在Tn的两个末端
转移末端产生切口
受体
受体被交错切割产生切口
另一条链产生切口
Tn与靶位点融合
Tn10非复型转座机制
供体被释放 复合体
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转座噬菌体（mutator phage）: Mu
知识回顾
Tn3转座子
•不含IS，为简单转座子。 •含有3个基因：编码β-内酰胺酶的氨苄青霉素抗性基因（ampR），转座 酶基因（tnpA）和编一种阻遏物的调节基因（tnpR）。 •两端为IR。
调节基因 转座酶基因
tnpA
tnpR ampR
氨苄青霉素 抗性基因
IR
IR
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优点
缺点
不同细菌可能需要不同的转座子，且需要保证转座子插 入方式的随机性； 有可能产生极效应，需要验证试验； 需要合适的突变株筛选方法，操作简单，负责会限制大 规模筛选。
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细菌突变株库的建立
概念
细菌单基因突变株库: 针对某细菌的每一个非必需基因
指涉及真正毒力因子的表达及其功能发挥的相关因子，其功能 包括调控毒力基因的表达；通过翻译修饰、合成或分泌过程参 与真正毒力因子的活化或者与其活性相关。
是指促进病原菌在宿主体内定植，逃避宿主免疫，促进胞内生
存或者募集宿主因子促进病原菌存活的相关因子。
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• 一类具有转座功能的溶源性噬菌体 • 1963年，Taylor发现，它是大肠杆菌的温和噬菌体， 38000bp的线状DNA 。 • Mu的特点：几乎可以插入宿主染色体任何一个位置上；两
端没有粘性末端，插入某基因中就引起该基因突变
• 两个优点：不是细菌基因组的正常组分，易于识别；可经
诱导产生，易于制备
互补验证
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Example:转座子随机插入鉴定肠炎沙门氏菌 生物膜形成相关基因
无卡那霉素抗性的沙 门氏菌菌株的筛选
转座子质粒的构选
生物膜突变株生长曲 线的测定
（结晶紫染色测定）
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缺点：
1、应用STM 技术时，由于一个操纵子可能有多个基因，转座子插入到
该操纵子区域就会引起下游基因转录的极性效应。因此,被插入失活的 基因是否与病原体毒力表型有关还须用其他方法进行验证； 2、STM 技术的应用还依赖于混合菌体在体内的繁殖复制能力。只有突 变体不能在宿主体内存活时，才能对病原体的毒力基因进行鉴定。
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Saenz HL, Dehio C (October 2005). "Signature-tagged mutagenesis: technical advances in a negative selection method for virulence gene identification". Curr. Opin. Microbiol. 8 (5): 612– 9. doi:10.1016/j.mib.2005.08.01 3. PMID 16126452. 生命科学学院 College of Life Science
转座因子 (transposible element, TE)
存在于DNA上可自主复制和移位的基本单位.可以从原位 上单独复制或断裂下来，插入另一位点并对其后的基因 其调控作用。
转座 （transposition)
转座子可在细菌的染色体、质粒和噬菌体之间发生位置 的改变的现象
转座主要依赖于自身编码的转座酶（transposase)
3、STM 技术必须以疾病的动物模型作为筛选系统，而动物模型无法真
实地体现出病原体与人相互作用的所有特征。所以应用STM 技术筛选 鉴定到的只能是引起人类疾病毒力基因的一部分
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第三节 基于毒力基因表达调控特点的筛 选技术
• 体内诱导基因（in vivo-induced gene): 病原菌在宿主体内