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1、,大 肠 杆 菌,微生物与免疫学,微生物学与免疫学 沈关心主编，2011年，人卫出版社 微生物学实验教程 周德庆主编，2006年，高等教育出版社,教 材,课程安排,理论45学时，实验9学时，共计54学时。第一篇：免疫学（后讲，重点讲）第二篇：微生物学（先讲，重点做）第三篇：微生物在药学中的应用（主要自学）,本课程的考核方法,平时成绩占30：课堂表现、平时作业、出勤、实验报告。期末考试成绩占70：最低要求达到50分。,绪 论,一,微生物与我们,二,微生物与微生物学,三,免疫和免疫学,四,微生物学与免疫学的发展简史,我们生活在“微生物的海洋”中,一、微生物与我们,微生物与人类关系的重要性，你怎么强
2、调都不过分，微生物是一把十分锋利的双刃剑，它们在给人类带来巨大利益的同时也带来“残忍”的破坏。它给人类带来的利益不仅是享受，而且实际上涉及到人类的生存。,人体体表及体内存在大量的微生物：皮肤表面：平均10万个细菌/cm2；口腔：细菌种类超过500种；肠道：微生物总量达100万亿，粪便干重的1/3是细菌，每克粪便的细菌总数为：1000亿个；,微生物无处不在，我们无时不生活在“微生物的海洋”中。,细菌数亿/g土壤，土壤中的细菌总重量估计为：10034 1012 吨；,每个喷嚏的飞沫含4500-150000个细菌，重感冒患者为8500万；,每张纸币带细菌：900万个；,微生物既是人类的敌人，更是人类
3、的朋友！,时时刻刻与微生物“共舞”是 祸？是 福？,鼠疫（黑死病）：是一种由鼠疫杆菌引起的烈性传染病，常先引起淋巴结炎，重者引起败血症或肺炎。,从公元六世纪到20世纪初共发生过3次，死亡人数近两亿，这个数字比死亡最惨重的第二次世界大战死亡的人数（1.1亿）还多。最广为人知也最为悲惨的鼠疫发生在中世纪的欧洲（1346年），导致了欧洲1/3到1/2的人口死亡。20世纪中叶，抗生素的发明使得鼠疫成了容易治愈的疾病现在，尽管鼠疫已非常罕见，但是历史惨剧在人们心中留下的阴影难以消除，它仍然被许多人视为一种恐怖的疾病。,微生物是人类的敌人！,马铃薯晚疫病（霉菌引起的病害）,十九世纪中叶，由于第一次绿色革命
4、的结果，在欧洲普遍只种植单一的高产粮食作物马铃薯，由于气候异常，致使欧洲马铃薯晚疫病的大流行，毁灭了5/6的马铃薯，个别地方甚至颗粒无收。有近一百万的人直接或间接被饿死，164万人逃往北美。但人们不知道这就是微生物给人类带来的灾难。,当今面临的新的瘟疫,艾滋病天花鼠疫疯牛病禽流感 SARS,返回,16世纪欧洲瘟疫爆发，鼠疫约三分之二人丧生,微生物是自然界物质循环的关键环节；,微生物是人类的朋友！,体内的正常菌群是人及动物健康的基本保证；帮助消化、提供必需的营养物质、组成生理屏障,微生物可以为我们提供很多有用的物质；有机酸、酶、各种药物、疫苗、面包、奶酪、啤酒、酱油等等,基因工程为代表的现代生物
5、技术；,微生物与粮食提高土壤肥力，促进粮食增产防治粮食作物的病虫害单细胞蛋白的生产等微生物与能源纤维素进行水解和发酵，可生产燃料酒精提高原油采收率微生物与环境保护微生物肥料微生物杀虫剂或农用抗生素净化生活污水微生物与人类健康各种生物保健食品（发酵食品、乳酸菌饮料等）各种生物制品（疫苗、菌苗）、抗生素等,微生物在解决人类面临的危机中的作用,概 论,二、微生物与微生物学,什么是微生物？你了解的微生物有哪些？,？,？,？,？,微生物:是指一群形体微小、结构简单、分布广泛、增殖迅速、肉眼不能直接观察到，须借助显微镜放大几百倍、乃至数万倍才能看到的微小生物。,（一）微生物的概念 P1,大肠杆菌,大 肠
6、杆 菌,面 包 酵 母,啤 酒 酵 母,青 霉,黑曲霉分生孢子,链球菌,微生物的三个要点:,小（个体微小）m级：光学显微镜下可见（细胞）nm级：电子显微镜下可见（病毒）单细胞 简（构造简单）简单多细胞 非细胞（分子生物）低（进化地位低）原核类：细菌、古生菌、放线菌、蓝细菌、支原 体、立克次氏体、衣原体等。真核类：真菌（酵母菌、霉菌、蕈菌）、原生动 物、显微藻类。非细胞类：病毒、亚病毒（类病毒、朊病毒等）,（二）微生物的种类,一、原核细胞型微生物 细菌、放线菌、衣原体支原体、立克次氏体、蓝细菌。二、真核细胞型微生物 真菌（霉菌、酵母菌等）、原生动物、单细胞藻类。三、非细胞型微生物 病毒、类病毒、
7、拟病毒、朊病毒等。,支原体,衣原体,蓝细菌,主要特征:无核膜、核仁、染色体，仅有裸露的核酸链形成的核区域，称核质体；无细胞器；只有核糖体，为70S。,原核细胞型微生物,放线菌,细菌、放线菌、立克次氏体、衣原体、支原体、螺旋体等,支原体,衣原体,蓝细菌,主要特征:有核膜，核仁，染色体;有细胞器;核糖体为80S;含有两类核酸。,真核细胞型微生物,真菌、单细胞藻类、原虫等,酵母菌,霉菌分生孢子,非细胞结构微生物,腺病毒吸附在鸡红细胞上,主要特征个体极小不具细胞结构只有一种核酸类型严格活细胞内寄生复制的方式繁殖对抗生素不敏感病毒、亚病毒等,病毒、类病毒、拟病毒、朊病毒等。,1、个体小，比面值最大2、吸
8、收多，转化快3、生长旺,繁殖最快4、分布最广，种类最多5、适应性强,最易变异,（三）微生物的特点（共性）,针尖上的细菌,1、个体小，比面值最大 比面值：单位体积所占有的表面积为比面值。,假设人=1;大肠杆菌(E.coli)=300,000;有利于物质交换和能量、信息的交换；微生物一系列属性均与此特点密切相关。,2、吸收多，转化快,生物界的普遍规律：某生物个体越小，其单位体重消耗的食物越多；3克地鼠每天消耗与体重等重的粮食；1克闪绿蜂鸟每天消耗两倍于体重的粮食；大肠杆菌每小时消耗2000倍于体重的糖；,表13 若干微生物的代时及每日增殖率微生物名称 代时 每日分裂次数 温度 每日增殖率乳酸菌 3
9、8分 38 25 2.71011大肠杆菌 18分 80 37 1.21024根瘤菌 110分 13 25 8.2103枯草杆菌 31分 46 30 7.01013光合细菌 144分 10 30 1.0103酿酒酵母 120分 12 30 4.1103小球藻 7小时 3.4 25 10.6念珠藻*23小时 1.04 25 2.1硅藻 17小时 1.4 20 2.64草履虫 10.4小时 2.3 26 4.92*为念珠蓝菌属(Nostoc)的旧称，与细菌同属原核生物。,3.生长旺、繁殖快,万米深海的硫细菌；地层下128米和427米的沉积岩中的细菌；85公里高空的微生物；人体的肠道中始终寄居着100
10、400种微生物，为肠道正常菌丛，总数可达100万亿。,4、分布最广，种类最多,突变频率一般为10-510-10，但因繁殖快，数量多，与外界环境直接接触，因而在短时间内可出现大量变异的后代。如：流感病毒、爱滋病病毒、SARS病毒此外，微生物还具有抗性最强、休眠最长、起源最早、发现最晚等特点。,5、适应性强,最易变异,微生物学是研究微生物在一定条件下的形态、结构、生理、遗传变异，以及微生物的进化、分类和与人类、动植物、自然界之间相互关系的一门学科。医药学的一门基础课程。,微生物学的研究目的：1.改造、控制或消灭有害微生物；2.充分利用微生物对人类的有利方面，有效防治传染病。,（四）微生物学及其分科
11、,实际应用：食品、医药、农业、轻纺、石油、化工、冶 金、环保等。,微生物分支学科,分子生物学（Molecular Biology）免疫学（Immunology）细胞生物学（Cell Biology）,推动现代生命科学前进的三架马车,三、免疫与免疫学,Day 3,Day 5,Day 7,天花是一种由病毒引起的烈性传染病，数千年来，难以计数的人因天花而丧生,无数的家庭妻离子散，家破人亡；无数的城市和乡村尸陈遍野，白骨如山。今天，由天花造成的那个“千村薜荔人遗尸，万户萧疏鬼唱歌”的时代一去不复返了。1979年10月26日世界卫生组织庄严宣告：全世界已经消灭了“天花”。,天花病人局部痂皮磨成粉,鼻吸入
12、,预防儿童天花,中国古代“种人痘”,Edward Jenner(1749-1823),Jenner种牛痘图,最后一例 天花患者 阿里毛马林,那么，是什么力量消灭了肆虐几千年的病魔？-免疫,随着免疫学科的发展，人们认识到免疫涉及到机体各个方面的功能，包括生理性的功能（防御疾病、抗肿瘤、抗衰老等）和病理性的功能（超敏反应、自身免疫病、免疫缺陷疾病等）。,现代免疫的概念,免疫(immunity)：来自拉丁语 immunis（免税），引申为免患瘟疫，免患疫病。,基本概念,Page 39,传统的“免疫”概念：,（一）免疫,免疫（Immunity）指机体对感染有抵抗能力，而不患疫病或传染病。P3 是机体识
13、别“自身”与“非己”抗原，对自身抗原形成天然免疫耐受，对“非己”抗原产生排斥作用的一种生理功能。,免疫学（Immunology）：是研究免疫系统的结构与功能，理解其对机体有益的防卫功能和有害的病理作用及其机制，以发展有效的免疫学措施，实现防病治病目的。,（二）免疫学,免疫学是人类在与瘟疫(传染病)斗争过程中发展起来的。,免疫系统是由免疫器官、免疫细胞及免疫活性分子等组成。P4免疫应答过高或过低，均为异常。免疫过程并不总是有利于机体，有时也可引起机体损害。,（三）免疫系统机体负责执行免疫功能的组织系统。,（第六章）,内皮细胞、上皮细胞、活化的T细胞等（非专职）,（四）免疫系统三大功能的生理和病理
14、表现 P4,（抗传染免疫）,（似国安部门）,（1）固有性免疫应答 即非特异性免疫或天然免疫，是种群长期进化过程中逐渐形成，是机体防御病原体侵袭的第一道防线。（2）适应性免疫应答 即特异性免疫或获得性免疫，为个体接触特定抗原而产生，仅针对该特定抗原而行特异性免疫功能。,（五）免疫应答的种类及其特点（第七章）,固有性免疫（先天性免疫、非特异性免疫）,1特征（1）生来俱有，遗传获得；（2）反应迅速，针对范围广。2组成（1）屏障结构皮肤和粘膜屏障、血脑屏障、胎盘屏障（2）吞噬细胞 吞噬、分解生物大分子，杀灭病原体。（3）正常组织和体液中的多种杀菌物质：抗体、补体、溶菌酶等,适应性免疫（获得性免疫、特异
15、性免疫）,1特征（1）个体出生后，由于接触抗原而获得。（2）反应迅速，针对性强（特异性强），也称特异性免疫。（3）有多样性、记忆性、耐受性和自限性2组成（1）体液免疫 B细胞介导（2）细胞免疫 T细胞介导,P5,适应性免疫应答的三个阶段：识别阶段活化增殖阶段效应阶段适应性免疫应答的三个特点：特异性耐受性记忆性,（六）免疫学的应用,.传染病预防：如接种疫苗.疾病治疗：抗体、细胞因子.免疫诊断：抗原抗体反应用于血型鉴定。,四、微生物学和免疫学 发展简史,（一）微生物学的发展史,各国劳动人民，其中尤以我国的制曲、酿酒技术著称,远古人类发现，吃剩的米粥数日后变成了醇香可口的饮料人类最早发明的酒,1、史
16、前期,荷兰人，他是第一个观察、描述细菌和原生动物的人，是微生物学的先驱。他一生制作了419架显微镜和放大镜，放大率最高的达到300倍。他根据用简单显微镜所看到的微生物而绘制的图象，今天看来依然是正确的。,微生物学史上的代表人物,1676年，首次观察到了细菌。他没有上过大学，是一个只会荷兰语的小商人，但却在1680年被选为英国皇家学会的会员。,1.列文虎克（1632-1723),法国化学家，后来转向微生物研究领域，是微生物学的奠基人；主要贡献：1）证实发酵由微生物引起酒精发酵、醋酸发酵和乳酸发酵等；2）解决了许多实际问题，如腐败病、蚕病、酒酸等巴氏消毒法；3）免疫学首次制成狂犬疫苗；4）彻底否定
17、了自生说鹅颈瓶实验。,解决酒的变酸问题,该学说认为，不洁的衣物会自生蚤虱，污秽的死水会自生蚊蚋，肮脏的垃圾会自生虫蚁，粪便和腐败的尸体会自生蝇蛆。总之生物可以从它们存在的物质元素中自然发生，,挽救法国的酿酒业和养蚕业,“1857年，巴斯德第一次用自己研制的狂犬病疫苗为被狂犬咬伤的法国小孩注射疫苗成功后的一个多世纪来，狂犬疫苗拯救了数以万计的生命。”,2.巴斯德（1822-1895）,3.柯赫（Robert Koch）(1843 1910)德国人，细菌学奠基人，1905年获诺贝尔奖。,（1）发明了固体培养基，提出了 微生物纯培养的概念和方法；（2）创造了细菌染色的方法；（3）发现了许多病原菌，如
18、炭疽杆菌、结核杆菌、霍乱弧菌等；（4）证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则柯赫原则,霉菌菌落周围出现抑制萄葡球菌生长的抑制现象,产黄青霉菌落,细菌生长抑制区域,正常细菌生长区域,4.弗莱明：英国，青霉素的发现推动了微生物工业化培养技术的迅猛发展。,Alexander Fleming 1929年发现了青霉素（penicillin）世界第一个抗生素,美国分子生物学家。1950年获博士学位，1951-1953年到英国剑桥大学进修，在进修期间，和英国分子生物学家克里克合作，提出了DNA双螺旋结构学说。,5.沃森（1928）,英国的分子生物学家。主要成就：1.提出了著名的DNA双螺旋学说2.提出
19、了中心法则和摆动假说。,6.克里克（1916）,（二）免疫学发展简史,1、经验免疫学时期我国16世纪开始接种人痘预防天花。18世纪后期，琴纳（Jenner）发明牛痘预防天花。,2、科学免疫时期,病原菌的发现和疫苗使用的推广巴斯德（Pasteur）观察到细菌、发明培养基、制备疫苗；柯赫（Koch）提出病原菌致病的概念抗体的发现、应用及细胞免疫的研究,3、现代免疫学时期,抗原识别受体多样性的产生 1978年发现抗体基因重排是B细胞抗原识别受体多样性的原因。信号转导途径的发现细胞程序性死亡途径的发现：CTL表达FasL，靶细胞表达其受体Fas。造血与免疫细胞的发育 免疫细胞多能造血干细胞神经干细胞,本章小结,一、名词解释 免疫 免疫系统 免疫防御 免疫监视 免疫自稳 微生物二、问答题1.什么是微生物，它包括哪些类群？2.微生物的独特特点有哪些？3.免疫系统有哪三大功能？简述其正常表现和异常表现。二、填空1、根据形态结构等生物学特征，微生物可分为、三大类。,
