细菌感染与致病机理
细菌的感染与致病性
第六章 细菌的遗传变异
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
细菌的遗传 细菌的遗传 细菌的变异 细菌的变异 细菌变异的分类 细菌变异的分类
第一节 细菌遗传的物质基础
一、细菌的染色体
第五章 细菌的感染与致病机理
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。 1.感染：指病原微生物在宿主体内持续存在或增殖。 感染 感染 发病： 发病：
2.病原菌：凡能引起宿主发病的细菌叫病原菌。 2.病原菌：凡能引起宿主发病的细菌叫病原菌。 病原菌
第一节 细菌的致病性和毒力
一、概念
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 显性传染：当侵入的病原菌毒力较强，数量较多， 显性传染 机体抵抗力较低时， 侵入的病原菌生长繁殖， 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， 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。 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 隐性传染：当侵入的病原菌毒力较弱，数量不多， 隐性传染 动物机体又具有一定的抵抗力时， 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， 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。 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 带菌现象：隐性传染或传染病痊愈后， 带菌现象 体内继续存在， 并不断排出体外， 称带菌现象。 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。 菌状态的动物称为带菌者。
细菌致病机制
细菌致病机制
细菌是一种微生物，它们可以引起各种疾病。
细菌的致病机制可以分为三个主要方面：入侵、生长和产生毒素。
首先，细菌通过各种途径入侵人体，如通过呼吸道、消化道和皮肤。
一旦进入人体，细菌会定位到某个部位并开始生长繁殖。
其次，细菌的生长过程也会引起疾病。
细菌通过分泌酶和其他分子来破坏宿主组织，这可能导致炎症和组织损伤。
例如，金黄色葡萄球菌会分泌蛋白酶来破坏宿主组织，导致疼痛和红肿。
最后，许多细菌还会产生毒素，这些毒素可以引起广泛的疾病。
例如，大肠杆菌产生肠毒素，可以引起腹泻和呕吐。
某些细菌也可以产生神经毒素，导致神经系统疾病和中毒。
细菌致病机制是一项复杂的过程，对于理解和预防细菌感染非常重要。
预防细菌感染的最佳方法是保持良好的个人卫生习惯，如勤洗手、避免与患病人接触和避免食用未经烹饪的食物。
- 1 -。
细菌感染和致病机理
健康 中年 粪便 涂片
人体常见的正常菌群
部位 主要菌类
皮肽 口腔
葡萄球菌、类自喉杆菌、绿腋杆菌、非致病性分枝杆菌、丙酸杆菌、 白念珠菌
表皮葡萄球菌、甲型和丙型链球菌、肺炎球菌、奈瑟菌、类杆菌、 梭杆菌
鼻咽腔 葡萄球菌、甲型和丙型链球菌、肺炎球菌、奈瑟菌、乳杆菌
眼结膜 葡萄球菌、类自喉杆菌、绿脓杆菌、非致病性分枝杆菌
细菌感染和致病机理
正常菌群与条件致病菌
正常菌群 正常存在于人体外表和同外界相通的肠
道、呼吸道等腔道中，人体免疫功能正常时， 对宿主无害，有些还有利的微生物。
正常菌群的生理学意义 生物拮抗作用 营养作用 免疫作用 抗衰老作用
细菌感染和致病机理
健康壮年 粪便涂片
健康青年 粪便涂片
肠道的正常菌群
细菌感染和致病机理
常由细菌合成后分泌至细胞外
细菌感染和致病机理
内毒素与外毒素的比较
种类
来源 存在部位
内毒素
革兰阴性菌 细胞壁成分、细菌裂解后释出
外毒素
革兰阳性菌部及分革兰阴性菌 活菌分泌或细菌溶解后散出
化学成分 脂多糖
蛋白质
稳定性 好、160 2-4小时破坏
差、60-80 30分钟破坏
毒性作用 较弱、各种内毒素作用大致相同，强、对机体组织器官有选择性，
致病条件 1、寄居部位的改变 2、免疫功能低下 3、菌群失调
细菌感染和致病机理
细菌的致病机理
致病性 毒力
细菌引起感染的能力 致病菌的致病性强弱程度
半数致死量 半数感染量
在规定时间内，通过指定的感染途径， 能使一定体重或年龄的某种动物半数死亡 或感染需要的最小细菌数或毒素量
细菌感染和致病机理
微生物和疾病的发生机理
微生物和疾病的发生机理微生物是指那些单细胞或多细胞的生物体，包括细菌、病毒、真菌、螺旋体等等。
而疾病就是指人体的生理、心理、环境等因素的变化引起的一种不适，多表现为生理功能异常、组织器官损伤等。
微生物是疾病的根源，它们会进入人体，侵入宿主细胞，通过其细胞器进入宿主的细胞核进行复制和繁殖，从而导致疾病的发生。
细菌是最常见的微生物，而且也是引起大多数感染性疾病的原因。
细菌的数量通常很少，但它们以极快的速度繁殖，从而导致感染。
一旦细菌侵入人体，它们就会开始繁殖，释放出有害的代谢产物，引起感染症状。
与细菌不同，病毒必须依靠其他细胞的代谢系统生存。
它们进入人体后，与细胞膜融合，释放出其基因组，在宿主细胞里进行复制和繁殖，导致细胞死亡或其他生理功能异常，从而引起疾病。
除了病毒和细菌，真菌和螺旋体也可以引起疾病。
真菌是一种基本不动物的真核生物，多数是食腐生长或寄生于其他生物体上。
真菌通常在某些机会发生根据和形态异常，并对身体某些部位引起有害作用。
螺旋体是一种螺旋形的小细胞，约有0.2到0.5微米大小。
螺旋体多在宿主生物内部生长，因此引起的某些疾病也十分严重。
微生物和疾病的发生，涉及到免疫系统的反应。
免疫系统是人体自我维护和防御的机制，由机体自身抗体和细胞免疫响应组成。
当身体检测到某些微生物侵入时，免疫系统会启动，并产生抗体来攻击和消灭微生物。
然而，当微生物数量过多，或身体的免疫系统不足以应对时，就会导致疾病的发生。
免疫系统的衰弱可能由以下因素引起：遗传性疾病、因感染或药物等因素损伤、营养不良，从而导致身体无法应对微生物侵入。
而当免疫系统过于过于反应时也可能导致异常，如自体免疫疾病等。
综上所述，微生物是导致疾病发生的主要原因之一。
了解微生物及其感染过程的机理，有助于我们更好地预防和治疗疾病，同时也需要提高个人卫生意识及免疫力。
第四章 细菌的感染和致病机理
第四章细菌的感染和致病机理第一节细菌的致病性和毒力一、基本概念感染（infection）：是指病原微生物在宿主体内持续存在或增殖。
发病（disease）：是指病原微生物感染之后对宿主造成显然的伤害。
病原菌(pathogenic bacterium)：是指那些能够导致机体发病的细菌。
是一群高度特化了的微生物，为了自身的生存，已适应而且必须在宿主生物体内持续存在或增殖。
致病性（pathogenicity）：一定种类的病原菌在一定条件下，能在宿主体内引起感染的能力称为致病性。
致病性是细菌种的特征之一毒力（virulence）：病原菌致病力的强弱程度称为毒力。
毒力是量的概念，同一细菌的不同菌株其毒力往往存在差异。
毒力是细菌菌株的特征之一二、细菌致病性的决定（一）柯赫法则第一，异常的病原菌应在同一疾病中可查见，在健康者不存在；第二，此病原菌能被分离培养而得到纯种；第三，此纯培养物接种易激动物，能导致同样病症；第四，自感染的动物体内能重新获得该病原菌的纯培养。
（二）基因水平的柯赫法则第一，应在致病菌株中检出某些基因或其产物，而无毒力菌株中没有；第二，如有毒力菌株的某个基因被破坏，则菌株毒力应削弱或消除。
或者将此基因克隆到无毒菌株内，后者成为有毒力菌株；第三，将细菌接种动物时，这个基因应在感染过程中表达；第四，在接种动物检测到这个基因产物的抗体，或产生免疫保护。
三、细菌毒力的测定1. 半数致死量(median lethal dose,LD50)指能使实验动物在接种后一定时限内死亡一半所需的微生物或毒素的量。
2. 半数感染量(median infectious dose, ID50)指能使实验动物在接种后一定时限内感染一半所需的微生物或毒素的量。
常用的有LD50、ID50、EID50、TCID50等第二节细菌的毒力因子及分泌系统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。
病原微生物致病机理及其对人类的危害
病原微生物致病机理及其对人类的危害病原微生物是一类能够引起传染病的微生物，包括细菌、病毒、真菌和寄生虫等。
这些微生物通过不同的途径进入人体，通过特定的致病机理引起疾病。
研究病原微生物的致病机理对于预防和控制传染病至关重要。
不同的病原微生物具有不同的致病机理，下面将对几种常见的病原微生物及其对人类的危害进行介绍。
1. 细菌：细菌致病机理主要包括分泌毒素、侵袭性和激活宿主免疫系统。
分泌的毒素可直接损害人体细胞，并引起感染部位的炎症反应。
例如，葡萄球菌产生的肺炎腺毒素可导致严重的肺损伤，引起肺炎。
细菌还能通过侵袭宿主细胞或组织来造成感染。
例如，大肠杆菌通过结肠黏膜附着并侵入宿主细胞，引发腹泻。
某些细菌还能激活宿主免疫系统的炎症反应，引起发热等全身症状。
2. 病毒：病毒依赖宿主细胞进行繁殖，它们通过侵入人体细胞并改变宿主细胞代谢来引起感染。
病毒进入宿主细胞后，其遗传物质（RNA或DNA）会被复制和转录，在细胞内进行繁殖，最终导致细胞的破裂和死亡。
病毒感染会引起细胞和组织的破坏，导致一系列的疾病。
例如，流感病毒感染呼吸道上皮细胞后，引起上呼吸道感染的症状，包括咳嗽、流涕和发热。
肝炎病毒感染肝细胞会导致肝炎。
3. 真菌：真菌是一类寄生性微生物，常见的包括念珠菌、白色念珠菌和皮肤真菌等。
真菌感染多发生在人体的皮肤、头发和指甲等部位。
真菌通过侵入宿主细胞、产生毒素和引发宿主免疫反应等方式引起疾病。
例如，白色念珠菌感染常引起阴道炎，外阴瘙痒等症状。
某些真菌还会释放出毒素，损害宿主组织，导致疾病的发生。
4. 寄生虫：寄生虫是一类依赖寄主生活的生物体，包括原生动物和多细胞动物。
寄生虫感染通常通过摄取被寄生虫卵污染的食物、饮水或皮肤接触等途径进行传播。
寄生虫比较复杂，它们通过对宿主的侵入、吸食宿主组织、破坏宿主免疫系统等方式引起疾病。
例如，疟原虫通过蚊子的叮咬进入人体，寄生于红细胞内，引起疟疾的发作。
病原微生物对人类的危害主要体现在以下几个方面：1. 引起疾病：病原微生物通过侵入宿主细胞和组织，破坏宿主的正常生理功能，引发一系列的疾病，如肺炎、流感、肝炎、阴道炎等。
细菌致病机理
探究细菌入侵人体的致病机理
细菌是一类微小而具有很强生命力的生物体，它们能存活在各种
环境中，甚至在极端环境下也能生存。
然而，某些细菌能够入侵人体
并引起各种感染、疾病，一旦感染，就有可能危及生命。
那么，细菌
究竟是通过哪些方式入侵人体呢？
首先，细菌穿透皮肤和黏膜是一种常见的入侵方式。
人体的皮肤
和黏膜是构成身体防御系统的第一道屏障。
但是，某些细菌能够利用
皮肤和黏膜表面的裂隙，或者利用人体的自然孔道，比如口鼻、眼睛、耳朵、生殖器等，进入人体。
其次，一些细菌能够通过人类共享的物品，如餐具、杯子、毛巾等，传播感染。
例如，著名的肺结核病就是通过咳嗽、喷嚏传染的。
此外，细菌可能通过空气传播，进入人体的呼吸道，也有可能通过水源、食物等途径入侵人体。
最后，策略多样的层层防御是防止细菌感染的最佳方式。
在个人
生活中，要注重个人卫生，每天洗手，不与患病的人共用物品，不随
地吐痰等；在公共场合，要保持空气流通，勤开窗通风，避免密闭的
空间。
此外，预防接种、药物治疗以及定期体检等也是预防细菌感染
的有效途径。
总之，细菌入侵人体的方式多种多样，但是我们可以通过增强卫
生意识，加强防护措施，预防细菌感染的发生。
细菌的感染和致病机理
细菌的感染和致病机理
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外毒素抗原性 外毒素含有良好免疫原性, 可刺 激机体产生特异性保护抗体, 这种抗体称为抗毒素, 可用于紧急治疗和预防。外毒素用0.4％甲醛溶液处 理脱毒后, 但仍保留原有抗原性, 称之为类毒素(疫 苗), 可用于免疫接种。
外毒素理化性 外毒素不耐热, 高温失去毒性。 少数例外, 如葡萄球菌肠毒素及大肠杆菌热稳定肠 毒素能耐100℃30min。
3.带菌现象：不论是隐性传染还是显性传染，动
物康复或痊愈后，病原菌在动物体内继续存在，
并不停排出体外，称为带菌现象。
细菌的感染和致病机理
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三、病原菌在体内分布与排出
1.病原菌在体内分布
依据病原菌存在部位与性质，传染又分为：
1）局部传染：病原菌侵入动物机体后，局限于 一定部位生长繁殖，产生毒性产物引发局部病理 反应，称为局部传染。
细菌的感染和致病机理
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二、毒力减弱
致弱：若把强毒接种到人工培养基上连续传代，
或者经过非易感动物或加入一些化学物质，使其毒 力减弱过程。
作用：主要用于制造疫苗、菌苗。
方法：
1、长时间在体外连续培养传代
2、在高于最适生长温度条件下培养
3、在含有特殊化学物质培养基中培养
4、在特殊气体条件下培养
5、经过非易感动物 细菌的感染和致病机理
含有株特征。
细菌的感染和致病机理
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一、细菌致病性确实定
1. 柯赫法则 是确定某种细菌是否含有致病性
主要依据，其关键点:
第一，特殊病原菌应在同一疾病中可查见，在健
康者不存在；
第二，此病原菌能被分离培养而得到纯种；
第三，此纯培养物接种易感动物，能造成一样病
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（四）在体内增殖
• 细菌在宿主体内增殖是感染的核心问 题，增殖速度对细菌的致病性极其重 要。增殖较快，细菌在感染之初就能 克服机体防御机制，易在体内生存； 若增殖较慢，则易被机体清除。
（五）在体内扩散
• 细菌分泌的胞外酶，具有多种致病作 用，例如激活外毒素、灭活血清中的 补体等，有的酶本身就是外毒素。此 外，最主要的作用是作用于组织基质 或细胞膜，造成它们的损伤，增加其 通透性，有利于细菌在体内的扩散。
一、细菌致病性的确定
柯赫法则(Koch's postulates) •特殊的病原菌应在同一疾病中查见，
在健康者不存在。 •此病原菌能被分离培养而得到纯种。 •此纯培养物接种易感动物，能导致同
样病症。 ①自实验感染的动物体内能重新获得该
病原菌的纯培养。
基因水平的柯赫法则
• 应在致病菌株中检出某些基因或其产物， 而无毒力菌株中无。
第二节 细菌的毒力因子 及分泌系统
一、侵袭力(invasiveness)
病原菌在机体内定殖、突破机体的防 御屏障、内化进入细胞、繁殖和扩散， 这种能力称为侵袭力。
侵袭力由以下多种因素综合构成。
（一）定殖(colonization)
也称黏附或定居，是指细菌通过其表 面的具有黏附作用的结构成分，黏附 在宿主呼吸道、消化道、泌尿生殖道 黏膜上皮细胞表面等处，是细菌感染 的第一步。此过程可避免细菌被肠道 蠕动、黏液分泌、呼吸道纤毛运动等 作用所清除。
与扩散有关的酶常见的有： 1、透明质酸酶 2、胶原酶 3、神经氨酸酶 4、磷脂酶 5、卵磷脂酶 6、激酶 7、凝固酶
二、毒素(toxin)
• 是某些病原菌在代谢过程中所产生的 对宿主细胞有毒性的化学物质，它可 明显的增强病原菌对机体的毒害作用。
• 按其来源、性质和致病特点不同，可 分为外毒素和内毒素两大类。
• 易感动物既可是本动物，也可是实验 动物。特别是回归易感实验动物，已 广泛用于增强细菌的毒力，如多杀性 巴氏杆菌通过小鼠，猪丹毒杆菌通过 鸽子等。
第四节 病原微生物与传染
传染(infection)
• 病原微生物侵入动物机体,在一定的部 位生长繁殖,引起机体一系列病理生理 现象的综合称传染。
• 病原菌能从一个宿主传给另一个宿主 这种特性称传染性。
一、传染发生的条件
1、从传染病的流行角度来讲 传染的发生需要3个条件 – 传染源 – 易感动物 ① 合适传播途径
2、从病原微生物本身来讲 病原微生物引起传染也需3个条件 – 足够的毒力 – 足够的侵入数量 ① 合适的侵入门户
二、传染的表现形式
1、按感染后有无临床症状区分 显性传染 隐性传染
带菌现象 体内带有病原菌，并能不断向外界排 出，但本身不表现症状，这种现象称 带菌现象，这样的动物称带菌者。
2、按病原菌存在的部位区分 局部传染 全身传染
全身传染的表现形式： 吞噬作用 细菌抗吞噬的方式： – 不与吞噬细胞接触 – 抑制吞噬细胞的摄取 – 在吞噬细胞内生存 ① 杀死或损伤吞噬细胞
2、抗体液免疫机制 – 抗原伪装或抗原变异 – 分泌蛋白酶降解免疫球蛋白 ① 通过LPS、荚膜等作用，逃避补体， 抑制抗体产生。
（三）内化作用(internalization)
（一）外毒素(exotoxin)
• 主要由G+菌产生，一些G-菌也能产生。 • 成分为可溶性蛋白质。 • 大多数外毒素是在菌体内合成后分泌
于胞外的，但也有少数存在于菌体细 胞内，只有在菌体细胞裂解后才释放 至胞外。
• 一般将细菌的液体培养物用除菌滤器 过滤，即可得到外毒素。
1、外毒素的主要特性 • 具有菌种特异性 • 毒性极强 • 致病作用有选择性 • 具有良好的免疫原性 • 甲醛脱毒可成为类毒素 ① 易被破坏蛋白质的因素破坏
• 指某些细菌黏附于细胞表面之后，进 入吞噬细胞或非吞噬细胞内部的过程。
• 结核杆菌、李氏杆菌、衣原体等严格 的胞内寄生菌及大肠杆菌、沙门氏菌、 耶尔森菌等胞外寄生菌的感染都离不 开内化作用，这些细菌一旦丧失进入 细胞的能力，毒力则显著下降。
内化作用对细菌的意义：
• 细菌通过这种移位作用进入深层组织， 或进入血循环，细菌借以从感染的原发 病灶扩散至全身或较远的靶器官。
第三节 细菌毒力的增强与减弱
一、使细菌毒力减弱的方法 – 长期在体外连续培养传代 – 在高于最适生长温度条件下培养 – 在含有特殊化学物质培养基中培养 – 在特殊气体条件下培养 – 通过非易感动物 ① 通过基因工程的方法
二、使细菌毒力增强的方法
• 在自然条件下，回归易感动物是增强 细菌毒力的最佳方法。
条件性病原微生物
• 有些微生物在正常情况下对动物不致 病，只有在一定条件下才对动物有致 病作用，此种微生物称条件性病原微 生物。
第一节 细菌的致病性和毒力
致病性(pathogenicity) 病原微生物能够引起疾病这一性质称 致病性或病原性。 致病性是病原微生物种的特征。
毒力(virulent) 是指病原微生物致病力的强弱程度。 毒力是菌株的特征。
细菌的感染与致病机理
病原微生物 指能引起人和动植物疾病的微生物。 植物病原微生物 动物病原微生物 人兽共患病原微生物
非病原微生物
• 指病原微生物以外的其他微生物，也 称腐生性微生物。
• 此类微生物一般不致病，但少数可产 生毒素，污染食品和饲料，人畜食入 可发生食物中毒，这种微生物称腐生 性病原微生物。
黏附素(adhesin)
细菌具有黏附作用的结构成分称黏附素。 黏附素通常是细菌表面的一些大分子结构 成分，如G-菌的菌毛、某些菌的外膜蛋白 以及G+菌的膜磷壁酸等。
黏附作用特异性及组织嗜性 某些黏附素的黏附作用无宿主特异性及 组织嗜性。 如：F1(1型菌毛) 大多数细菌的黏附素其黏附作用具有宿 主特异性及组织嗜性。 如：F4、F6、F2、F3、P菌毛
三、Ⅲ型分泌系统
• 是与许多G-菌的毒力因子分泌有关的系 统。在病原菌与宿主细胞接触后，这一 系统得以启动，分泌与毒力有关的多种 蛋白质，这些蛋白与相应的伴侣蛋白结 合，从细菌的细胞浆直接进入宿主细胞 浆，发挥毒性作用。
• 具有Ⅲ型分泌系统的细菌有沙门氏菌、 志贺氏菌、耶尔森菌、大肠杆菌、哈夫 尼亚菌、衣原体、铜绿假单胞菌等。
• 如有毒力菌株的某个基因被损坏，则菌 株的毒力应减弱或消除。或将此基因克 隆到无毒菌株内，后者成为有毒力菌株。
• 将细菌接种动物时，这个基因应在感染 的过程中表达。
① 在接种动物检测到这个基因产物的抗体， 或产生免疫保护。
二、细菌毒力的测定
测定毒力大小常用的指标: 最小致死量（MLD） 半数致死量(LD50) 最小感染量(MID) 半数感染量(ID50)
（二）内毒素(endotoxin)
• 内毒素特指革兰氏阴性菌外膜中的脂 多糖成分，细菌在在活的时候并不释 放，只有在死亡裂解后或用人工方法 裂解菌体后才释放。
1、内毒素的组成
特异多糖 脂多糖 核心多糖
类脂A（毒性成分）
2、内毒素的主要特性 – 毒性弱 – 致病作用无选择性 – 内毒素耐热 – 经甲醛处理可降低毒性，但不能成 为类毒素 ① 抗原性较弱
受体(receptor)
细胞或组织表面与黏附素相互作用的成 分称为受体，受体多为细胞表面糖蛋白， 其中的糖残基往往是黏附素直接结合部 位。部分黏附素的受体为蛋白质。
（二）干扰或逃避宿主的防御机制
病原菌黏附于组织细胞表面后，必 须克服机体局部的防御机制，特别 是要干扰或逃避局部的吞噬作用及 分泌抗体介导的免疫作用，才能建 立感染。