Science：利用多色染料揭示细菌细胞分裂机制，有助精准抵抗超级细菌

Science：利用多色染料揭示细菌细胞分裂机制，有助精准抵抗超级细菌

2017年2月18日/生物谷BIOON/---在一项新的研究中，来自美国印第安纳大学、哈佛大学、荷兰代尔夫特理工大学和英国纽卡斯尔大学的研究人员首次非常详细地揭示出促使细菌发生细胞分裂的生化时钟运作机制。相关研究结果发表在2017年2月17日的Science期刊上，论文标题为“Treadmilling by FtsZ filaments drives peptidoglycan synthesis and bacterial cell division”。

这一发现是利用印第安纳大学开发的一种用来让细菌细胞壁着色的革命性方法而取得的。它可能有助开发抵抗抗生素耐药性细菌的药物。

在全世界，抗生素耐药性细菌或者说“超级细菌”给人类健康造成重大风险。世界卫生组织（WHO）估计每年大约有48万人患上多药耐药性肺结核。美国疾病控制中心（CDC）估计在，在长期感染的病人当中，每4名医院获得性感染病例中，就有1例是由6种主要的超级细菌菌株导致的。

论文共同作者、印第安纳大学布卢明顿文理学院生物学系Yves Brun教授说，“这是首次研究参与细菌细胞分裂的每个细胞组分之间存在的关联性。我们最终揭示出这种关联性，而且为开发更加准确的方法抵抗抗生素耐药性细菌打开大门。”

Brun说，“如果你理解一台发动机的工作原理，那么你能够移除单个零件关闭它。你不再需要将一把锤子扔到这台发动机的可动部件中破坏它。”

早期的抗生素药物（如青霉素）像一把锤子那样发挥功能：在细菌细胞分裂期间，诱导制造细胞壁的被称作青霉素结合蛋白（PBP）的酶结合这种药物而不是结合细胞壁的构成单元（building block），从而诱导细胞壁破裂和细胞瓦解。

促进细菌分裂的其他组分包括被称作FtsA和FtsZ的细胞骨架蛋白。FtsA和FtsZ在细胞内部形成骨架类似的纤维（FtsAZ纤维），从而指导细胞壁在细胞分裂期间遭受破坏。在细菌细胞分裂期间，所有的这三种组分必须协作在细菌细胞的中间构建细胞壁，从而确保在它一分为二产生两个新的子细胞后，子细胞内部的材料不会逃离。

事实上，细菌细胞的这三种组分在细胞分裂中的作用是已知的，但是这项新的研究是首次证实它们如何精确地协作。重要的是，Brun说，当制造细胞壁时，FtsZ起着领班的作用，指导着PBP“工人”迁移。

这些研究人员能够利用高技术的被称作荧光D-氨基酸（fluorescent D-amino acid, FDAA）的多色染料检测这三种组分的作用机制。FDAA是由印第安纳大学布卢明顿文理学院化学系教授Michael VanNieuwenhze实验室在5年前发现的。VanNieuwenhze也是这项新的研究的共同作者。

VanNieuwenhze说，“在细胞壁构建过程期间利用这些染料的不同颜色揭示出一种靶心图案（bull's-eye pattern），这表明这种环形细胞壁是从细胞内部的外边缘到中心构建的。”

这项研究也解决了另一个秘密：FtsZ如何构建细胞壁？这些研究人员发现在FtsAZ纤维中排列的FtsZ在一端不断地丢失一个分子，在另一端不断地获得一个分子，从而导致在细胞边缘发生一种被称作踏车（treadmilling）的圆周运动。

印第安纳大学研究人员利用化学手段对细菌细胞进行标记以便开展分析。哈佛大学研究人员开展实验，展示了FtsZ和PBP蛋白在这些细胞内部的运动。

论文共同作者、VanNieuwenhze实验室博士生Erkin Kuru说，“这是我们首次能够动态地观察细胞分裂。在之前，我们缺乏观察它的工具，因而这是不可能实现的。”

论文共同作者、VanNieuwenhze实验室博士生Yen-Pang Hsu补充道，“考虑到含有这些细胞结构的有机体的宽度少于1微米，可视化观察它们并不是一件小的任务。若没有印第安纳大学光学显微成像中心开发的这种观察技术，我们不能够测量这些细胞中的荧光图案。”

基因重组技术有哪几个方面的应用

1、抗虫棉?

抗虫棉之所以抗虫，是因为外源Bt基因整合到棉株体中后，可以在棉株体合成一种叫δ-内毒素的伴孢晶体，该晶体是一种蛋白质晶体，被鳞翅目等敏感昆虫的幼虫吞食后，在其肠道碱性条件和酶的作用下，或单纯在碱性条件下，伴孢晶体能水解成毒性肽，并很快发生毒性。

2、环境保护上

“DNA探针”可以十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染，且不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的“超级细菌”可以分解石油中的多种烃类化合物，有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒性物质

3、畜牧业上

转基因技术在畜牧业有着广阔的应用前景。首先可以改良畜禽生产性状。通过转基因技术,可使动物自身合成某些氨基酸，改变其生长调节系统，促进其生长性能，提高饲料的利用效率和缩短生长周期等。

4、环境保护上

“DNA探针”可以十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染，且不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的“超级细菌”可以分解石油中的多种烃类化合物，有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒性物质 。

5、工业上

工业领域的应用主要指在食品工业中的应用主要包括：对工业发酵食品菌种如酵母菌和乳酸菌的改良、 生产食品添加剂和加工助剂、 制造有益于人类健康的保健成分或有效因子、携带不同目的基因的转基因动植物可以成为人类治疗各种疑难杂症的资源丰富的药库。

6、农业上

转基因生物技术可以加快农作物的生长速度、增强抗病性、增加产量、增强对环境的适应能力、增强抵抗除草剂和杀虫剂的能力。目前全世界进入田间试验的转基因植物已超过500种，但国内转基因食品的范围还比较小 。

①将抗除草剂基因转入到栽种的作物里面,能有效地防治田间杂草,保护作物免除药害。目前从植物和微生物中已克隆出多种不同类型抗除草剂的基因 。

②昆虫对农作物生产危害极大，但目前对付昆虫的主要方法仍然是化学杀虫剂。将抗虫基因转入作物体内，由作物本身合成杀虫剂，使农作物本身具有抗虫特性,这样就会减少化学杀虫剂的使用。

③将一些抗逆境基因克隆后转入植物可以提高植物对干旱、低温、盐碱等逆境的抗性

参考资料：百度百科-基因重组

参考资料：百度百科-抗虫棉

参考资料：百度百科-转基因

乳酸菌制剂在畜牧生产中有哪些应用

乳酸菌是指发酵糖类主要产物为乳酸的一类无芽孢、兼性厌氧或厌氧、生长温度30-40℃、耐酸且革兰氏染色阳性细菌的总称。细胞形态多为长杆状、短杆或球状，广泛存在于人和动物的胃肠道、泌尿生殖道和其他与外界相通的生理环境中，许多食品、饲料及自然界的许多物料中也存在乳酸菌。大量研究资料表明，乳酸菌能促进动物生长，调节胃肠道及泌尿生殖道的正常菌群、维持微生态平衡，从而改善胃肠道功能和维持泌尿生殖道的健康。胃肠道功能的加强有助于动物提高饲料转化率；抑制肠道内腐败菌生长：提高机体免疫力等。
乳酸菌的作用机制
维持动物机体的微生态平衡
动物消化道在正常情况下都寄生有大量微生物菌群。微生物群的平衡，对机体的健康十分重要，而乳酸菌能够调节这种微生态平衡，保障宿主正常生理状态。
乳酸菌对肠道病原菌有拮抗作用，能够阻碍特定病原菌的黏附和定殖。其抑菌机制如下：第一，乳酸菌能够产生大量的细菌素、乳酸、乙酸、过氧化氢等代谢产物，抑制病原菌的生长和繁殖，以维持自身的生长优势；同时产生的乳酸和乙酸等有机酸能显著降低环境pH值和Eh(氧化还原电位)值，使肠内处于酸性环境，抑制致病菌的生长。第二，乳酸菌能产生胞外糖苷酶，可降解肠粘膜上皮细胞的复杂多糖，而这些糖是潜在致病菌和结合细菌毒素的受体。第三，产生类似细菌素的细小蛋白质或肽类，如各种乳酸杆菌素和双歧菌素，对葡萄球菌、梭状芽孢杆菌以及沙门氏菌和志贺氏菌有拮抗作用。第四，乳酸菌通过粘附素菌体外的多糖、蛋白质及脂壁酸与肠粘膜细胞紧密结合，在肠粘膜表面定殖占位，成为生理屏障的主要组成部分，从而达到恢复宿主抵抗力，修复肠道菌群屏障、治愈肠道相关的疾病。第五，病原菌和乳酸菌一样，生长需要碳源和氮源及肠道其他营养物质，在健康机体内，乳酸菌优势生长，抑制了病原菌生长。
营养作用
乳酸菌能直接为宿主提供可利用的必需氨基酸和各种维生素（如B族维生素和维生素K等)；乳酸菌能促进钙、铁、蛋白质等营养物质的吸收，进而达到为宿主提供必需营养物质、增强动物的营养代谢、直接促其生长的作用。此外，乳酸菌产生的酸性代谢产物可以使肠道环境偏酸性，而一般消化酶的最适pH值为偏酸性(如淀粉酶为6.5、糖化酶为4.4)，这样就有利于营养素的消化吸收。
增强机体免疫
乳酸杆菌和双歧杆菌一方面能明显激活巨噬细胞的吞噬作用，另一方面由于它能在肠道定殖，相当于天然自动免疫。它们还能刺激腹膜巨噬细胞、诱导产生干扰素、促进细胞分裂、产生抗体及促进细胞免疫等，所以能增强机体的非特异性和特异性免疫反应，提高机体的抗病能力。最先定殖在肠道的细菌，通过诱导粘膜免疫反应增强宿主的防御机制，包括调整DC/NK相互作用，平衡辅助性T细胞反应，自身炎症反应及分泌性IgA的分泌。许多研究报道，乳酸菌中的乳酸杆菌属和双歧杆菌属及它们的发酵代谢产物能够有效增强先天性免疫和获得性免疫，保护胃黏膜，减缓过敏反应，提高肠道对病原菌的防御机能。
乳酸菌制剂在畜牧生产中的应用
乳酸菌作为最早应用于微生态制剂的菌种，其在畜牧生产上的益生作用得到了广泛的研究，畜禽服用乳酸菌后，可以增强抗病能力，提高成活率和日增重，改善饲料利用率，促进生长。
乳酸菌制剂在猪生产中的应用
乳酸菌制剂能显著提高仔猪的日增重和饲料转化率，降低料肉比、腹泻率和死亡率，且对猪肉品质也有明显的改善；降低粪便中的大肠杆菌，增加乳酸菌数量；提高血液中的白蛋白，降低尿素氮。乳酸杆菌能促进机体的免疫反应，激活机体免疫系统。
乳酸菌制剂在家禽生产中的应用
乳酸菌在肉鸡饲养上的益生作用得到了广泛的研究，肉鸡服用乳酸菌后，可以促进免疫器官的发育，提高肉鸡血液中的抗体水平，增强抗病能力，提高成活率和日增重，改善饲料利用率，促进生长；促进盲肠内容物中乳酸菌的数量，同时降低大肠杆菌的数量。
乳酸菌制剂在奶牛生产中的应用
乳酸菌制剂在反刍生产中应用也很广泛，主要用于青贮饲料的发酵及治疗奶牛繁殖障碍等疾病。添加乳酸菌青贮能有效提高青贮饲料的品质，减少了饲料因霉变、产生霉菌毒素而引起的一系列奶牛疾病。长期饲喂乳酸菌青贮饲料还可以改善养殖场菌相，使养殖场处在健康的益菌环境中，减少疾病的发生。
结束语
抗生素滥用引起的耐药性问题和畜产品药物残留问题日益严重，引起人们对动物性食品的广泛关注。目前，乳酸菌制剂在其作用机理、冻干技术、微胶囊技术、生物技术及畜牧生产中应用的研究已经取得了可喜的成绩。乳酸菌制剂作为新型饲料添加能够可以预防消化道疾病、增强机体免疫机能、提高饲料利用率、提高生产性能，是绿色、安全、高效的抗生素替代品。目前，乳酸菌制剂在人类医学上已经辅助治疗腹泻、便秘及泌尿生殖等疾病，相信随着微生态学和乳酸菌的进一步研究和发展，乳酸菌制剂在畜牧中的应用越来越广泛。

吃什么能抵抗超级细菌呢

　　所谓的超级细菌，就是由于人们滥用抗生素（消炎药）使细菌产生了抗药性，造成新的细菌产生而新的抗生疏还没有出现。不过对于我们中国人来说，因为我们的饮食习惯于西方人不同，所以我们不需要任何的新药就可以有效地预防超级细菌。以下六种辣物有很好的保健养生作用，多吃一些就可以有效预防超级细菌
　　生姜排汗降温-
　　生姜性温味辣，含有姜醇等油性挥发物，还有姜辣素、维生素、姜油酚、树脂、淀粉、纤维以及少量矿物质，能增强血液循环、刺激胃液分泌、兴奋肠道、促进消化、健胃、增进食欲。此外，生姜还能杀灭口腔和肠道的病菌，达到清洁口腔的目的。在炎热的夏季，吃姜还可以起到排汗降温、提神的作用，并缓解疲劳、乏力、厌食、失眠、腹胀、腹痛等，所以在我国民间流传有“冬吃萝卜夏吃姜，不用医生开处方”的谚语。值得注意的是，生姜虽好，但阴虚内热以及痔疮患者要忌食。
　　大蒜能抗病毒-
　　大蒜性温味辛，含有蛋白质、脂肪、糖类、B族维生素、维生素C等营养成分，还有硫、硒有机化合物(大蒜素)以及多种活性酶，此外其钙、磷、铁等元素的含量也很丰富。具有杀虫、解毒、消积、行气、温胃等功效，对饮食积滞、脘腹冷痛、痢疾、疟疾、百日咳、痈疽肿毒、水肿胀痛、虫蛇咬伤等有一定的治疗作用。此外，吃大蒜还可以防流感、治疗霉菌感染，并具有降血压、降血脂、降血糖和较强的抗癌作用。它是目前已经知道的效力最大的植物抗生素之一，有“地里生长的青霉素”的美称。不过，阴虚火旺、腹泻、痔疮、胃肠道出血以及眼病患者不宜食用。
　　洋葱防动脉硬化-
　　洋葱性温味辛，含有蛋白质、糖、粗纤维、硒、硫胺素、核黄素、前列腺素A、氨基酸以及钙、磷、铁、维生素C、胡萝卜素、B族维生素等多种营养成分，其挥发油中含有降低胆固醇的物质——二烯丙基二硫化物。洋葱具有消热化痰、解毒杀虫、开胃化湿、降脂降糖、助消化、平肝润肠、祛痰、利尿、发汗、预防感冒、抑菌防腐的功效，可以预防和治疗动脉硬化症，还具有防癌的作用。由于它集营养、保健和医疗于一体，在欧美一些国家，洋葱被誉为“菜中皇后”。但患有眼病的人或热病后不宜进食。
　　辣椒预防感冒-
　　辣椒性热味辛，含有B族维生素、维生素C、蛋白质、胡萝卜素、辣椒碱、柠檬酸、铁、磷、钙等多种营养成分，尤其是维生素C的含量非常高，在蔬菜中名列前茅。具有温中祛寒、开胃消食、发汗除湿的功效，还有一定的杀菌作用，对预防感冒、动脉硬化、夜盲症和坏血病有比较好的效果。辣椒还有预防癌症、延缓衰老的作用，特别是红辣椒在民间享有“红色药材”的美称。由于它性大热，刺激性强，不宜多吃，那些有眼部炎症、胃溃疡、高血压、牙痛、咽喉炎等感染者应忌食。
　　花椒缓解疼痛-
　　花椒性温味辛，含有柠檬烯、花椒素、不饱和有机酸和挥发油等成分。具有温中健胃、散寒除湿、解毒杀虫、理气止痛的作用。对治疗积食、呃逆、嗳气呕吐、风寒湿邪所引起的关节肌肉疼痛、痢疾、蛔虫等有一定作用。现代药理研究还发现，它有一定的局部麻醉和镇痛的功效，对各种杆菌和球菌也有明显的抑制作用。但是支气管哮喘、糖尿病、痛风、癌症患者和孕妇要慎用。
　　胡椒祛风健胃-
　　胡椒性温味辛，含有挥发油、胡椒碱、粗脂肪、粗蛋白、淀粉等营养物质。有黑、白两种，可以治疗消化不良、肠炎、支气管炎、感冒和风湿病等，现代药理研究还发现，胡椒所含的胡椒碱、胡椒脂碱、挥发油等有祛风、健胃的功效。糖尿病、痛风、关节炎、痔疮、癌症、支气管哮喘等病的患者最好不要食用胡椒。

　　菌菇食品提高免疫力
　　京、沪、穗三地专家结合当地的临床经验，介绍了一些预防“非典”的有关知识。
　　北京地坛医院主任医师李兴旺说，“非典”除了攻击肺外，还损伤人的免疫细胞，所以大家最好的预防方法是提高自己的肌体抵抗力。目前市场上销售的药都是以提高肌体抵抗力为主，没有针对这个病的特效药。
　　巫善明教授指出，预防“非典”要进行适当的体育活动，保证充足的睡眠，避免过度疲劳。
　　在饮食上要多食用一些菌菇类的食品和黄芪等中草药，水果、蔬菜等绿色食品也有不错的增强免疫力的效果。每天喝一杯酸奶或一碗鸡汤，多喝水或绿茶，将积聚在喉咙的病菌冲走。

　　番茄食品可提高免疫力

　　据海外媒体报道 医学研究人员认为，番茄食品可提高儿童的免疫力，并降低儿童因严重腹泻而导致的死亡率。研究人员从进行的一项调查发现，连续两周摄取低含量类胡萝卜素食物后，人体免疫功能明显降低；而连续两周摄取番茄汁后，体内番茄红素会明显增加，同时T淋巴细胞的免疫功能得到增强。

　　在另一项实验中研究人员发现，爱滋病毒呈阳性的儿童，血液中的番茄红素成分比正常儿童明显偏低。研究人员称，在西非国家的营养不良的儿童中，血液中的番茄红素浓度明显偏低。外国研究者对苏丹儿童摄取番茄与儿童中的腹泻、死亡率及呼吸道患病率等关系进行18个月的研究后也发现，摄取或补充番茄食品的儿童，比没有食用番茄食品的儿童长得大，并且较少发生营养不良的问题，死亡率也降低13％。

　　摄取番茄的儿童由腹泻引起的死亡率减少45％，并且减少因发烧引起的死亡率及咳嗽、呼吸道感染、麻疹等疾病的发生。研究人员分析认为，番茄内含有可产生维生素A的类胡萝卜素，主要是α－胡萝卜素和β－胡萝卜素。而以往研究证实，补充维生素A确实能有效降低腹泻的发生率和死亡率，并使麻疹病人腹泻期缩短。

　　提高免疫力的减肥食品
　　挑选减肥食品切记不能忘了以下几种，因为它们可以提升你的免疫力。减肥当然不能减了免疫力：

　　1、灵芝：灵芝可增强人体的免疫力，这是因为灵芝含有抗癌效能的多糖体，此外，还含有丰富的锗元素。锗能加速身体的新陈代谢，延缓细胞的衰老，能通过诱导人体产生干扰素而发挥其抗癌作用。灵芝是食品中含锗量最高的食品。

　　2、香菇：香菇所含的香菇多糖能增强人体免疫力。

　　3、新鲜萝卜：因其含有丰富的干扰素诱导剂而具有免疫作用。

　　4、人参蜂皇浆：能提高机体免疫力及内分泌的调节能力，并含具有防癌作用的蜂乳酸。

　　5、蘑菇、猴头菇、草菇、黑木耳、银耳、车养、百合等：都有明显增强免疫的作用。

　　另外，含有丰富微量元素和维生素的抗癌食物也不可缺少：

　　1、大蒜：大蒜抗癌作用较强，此外，大蒜的杀菌、抗结核、降低胆固醇、预防高血脂以及预防心、脑血管动脉硬化等作用，也是众所周知的。

　　2、玉米：玉米含有谷脱甘肽，其抗氧化作用比维生素E强500倍，所含粗纤维较精米、精面粉高6倍，可防止致癌物质在体内形成。此外玉米还含有胡萝卜素(维甲酸的前体)，可抑制致癌物。

　　3、西红柿：含丰富的谷脱甘肽和维生素。

　　4、白薯：含微量元素硒和较多的粗纤维。

　　5、茶叶：含微量元素硒。

　　6、海带：含钙和海藻酸钠。

　　7、杏：斐济是世界上惟一没有癌症的国家，那里的人喜欢吃杏和杏子。杏中含丰富的维生素A、维生素C、儿茶酚和黄酮。

　　8、胡萝卜：含丰富的p-胡萝卜素。

　　9、猕猴桃：含极为丰富的维生素C

　　六招提高免疫力

　　冬季是疾病的多发季节，尤其是在写字楼工作的人群，由于室内外温度的不同，再加上冬季环境的污染，更容易患上各类疾病。这里提供几个提高免疫力的简单实用的方法：
　　一、借助睡眠睡眠与人体免疫力密切相关。著名免疫学家通过“自我睡眠”试验发现，良好的睡眠可使体内的两种淋巴细胞数量明显上升。而医学专家的研究表明，睡眠时人体会产生一种称为胞壁酸的睡眠因子，此因子促使白血球增多，巨噬细胞活跃，肝脏解毒功能增强，从而将侵入的细菌和病毒消灭。

　　二、保持乐观情绪乐观的态度可以维持人体于一个最佳的状态，尤其是在现今社会，人们面临的压力很大，巨大的心理压力会导致对人体免疫系统有抑制作用的荷尔蒙成分增多，所以容易受到感冒或其它疾病的侵袭。

　　三、限制饮酒每天饮低度白酒不要超过100毫升，黄酒不要超过250毫升，啤酒不要超过1瓶，因为酒精对人体的每一部分都会产生消极影响。即使喝葡萄酒可以降低胆固醇，也应该限制每天一杯，过量饮用会给血液与心脏等器官造成很大破坏。

　　四、参加运动专家进行的3项研究指出，每天运动30到45分钟，每周5天，持续12周后，免疫细胞数目会增加，抵抗力也相对增加。运动只要心跳加速即可，晚餐后散步就很适合。

　　五、补充维生素每天适当补充维生素和矿物质。专家指出，身体抵抗外来侵害的武器，包括干扰素及各类免疫细胞的数量与活力都和维生素与矿物质有关。

　　六、改善体内生态环境用微生态制剂提高免疫力的研究和使用由来已久。研究表明，以肠道双歧杆菌、乳酸杆菌为代表的有益菌群具有广谱的免疫原性，能刺激负责人体免疫的淋巴细胞分裂繁殖，同时还能调动非特异性免疫系统，去“吃”掉包括病毒、细菌、衣原体等在内的各种可致病的外来微生物，产生多种抗体，提高人体免疫能力。对于健康人来说，不妨“食疗”，多吃些乳酸菌饮料；而健康边缘人群，可以用微生态制剂来调节体内微生态平衡。能提高免疫力的食品

能够引起人体疾病的微生物（比如大肠杆菌）有哪些？

好坏都是针对人来说的

大肠杆菌在人肠道合成VK 乳酸菌助消化 正常共生菌群抑制外界致病菌的侵入等

基础知识（微生物）
1. 1微生物
微生物概念：体形微小，具有一定形态结构并能在适宜的环境中生长繁殖以及发生遗传变异的生物。

微生物的分类：由形态、结构以及生物学方面的差异分为
细菌（包括细菌、支原体、螺旋体、立克次体、衣原体及放线菌）、真菌（包括霉菌与酵母）、原虫、藻类、病毒。

病原微生物：侵入人体或动植物体内可造成病害。
条件致病菌（机会致病菌）：存在于人及动植物的表面以及人与动物与外界相通的腔道中，如口腔、鼻咽腔、肠道、眼结膜、泌尿生殖道等的某些微生物，在正常情况下是无害的，如当机体的免疫力减弱或机体受到损伤时，或这些微生物移居至非正常寄居的部位或器官时，引起疾病，在某些条件下引起严重的菌血症或败血症。
1. 2微生物的发现
1676年荷兰人吕文.虎克利用200倍显微镜在牙垢，粪便，井水，污水中发现球状，杆状，螺旋体微小生物。
1. 3微生物的分布
广泛分布于土壤中，水中，空气中，物体表面以及生物有机体的体表及其与外界相通的腔道中。
正常菌群：在人类的体表及其与外界相通的腔道，如口腔，鼻咽腔，眼结膜，肠道，泌尿生殖道等长期寄居，在机体防御机能正常时无害的微生物。
如大肠杆菌大量存在于肠道中，甲型链球菌常见于鼻咽部，表皮葡萄球菌常见于皮肤。正常情况下，菌群与人体保持着平衡，正常菌群之间也相互制约，所以不致病，甚至是维持人体健康不可缺少的，如肠道大肠杆菌能合成维生素B和K。但当机体防御机能减弱，如受凉，过度疲劳，电离辐射，大面积烧伤，恶性肿瘤及慢性消耗性疾病时，某些正常菌群就可引起疾病。
1. 4灭菌和消毒
物理方法：热力，低温，辐射，干燥，超声波，渗透压，过滤
化学方法：消毒剂（重金属盐类，氧化剂，酚类，醇类，醛类，环氧乙烷，卤素类，酸碱类，染料，表面活性剂）
2. 1细菌的概念
具有细胞壁的，由二分法繁殖的单细胞微生物。
大多数长约1-5微米，宽0.2-1.0微米。
2.2细菌的分类：
在一定的条件下，细菌有相对稳定的基本形态。根据外形不同，可将细菌分为球菌，杆菌和螺形菌三类。
球菌：单个球菌直径为0.8-1.2微米，呈球形，类球型。
双球菌，链球菌，四联球菌，八叠球菌，葡萄球菌。
杆菌：在细菌中种类最多。长2-5微米，宽0.5-1.0微米。
螺形菌：菌体呈弯曲状。
弧菌，螺菌。
细菌在幼龄和适宜环境下，形态正常、整齐，表现出特定的形态。但环境条件改变，细菌则出现不规则形态，称为多形性。
2.3细菌的细胞结构：分基本结构和特殊结构
基本结构：主要包括细胞壁，细胞膜，细胞质，核，内容物。
细胞壁
位于细菌细胞膜的外层，是质坚韧而有弹性的结构。主要功能是1、保护细胞，不易受渗透压变化而破裂，并维持固有外形。2、有一定的屏障作用，能阻拦大分子物质。3、与染色性、致病性、抗原性和对某些药物的敏感性有关。
化学组成：主要成分为肽聚糖或粘肽，是酶和抗生素药物攻击的靶子，抗生素可造成细菌细胞壁缺陷，导致细菌低渗性崩解。
革兰氏阳性菌的细胞壁较厚，15-80nm，占细菌干重的50%
革兰氏阴性菌的细胞壁较薄，10-15nm，占细菌干重的10%，还有脂蛋白，外膜和脂多糖结构。
细胞膜
细胞膜紧靠细胞壁内侧，直接包围着细胞浆，厚约5-10nm.主要含有60—70%蛋白质，20-30%磷脂及少量糖。
功能：1、选择透性，控制营养物质及代谢产物进出细胞。2、需氧菌的呼吸酶在膜上完成其过程3、多种酶类（肽聚糖，磷壁酸，脂多糖）的合成在膜上完成4、细胞膜与DNA的复制，细胞分裂，芽孢形成，鞭毛运动有关。
细胞质
由细胞膜环绕，呈溶胶状态，基本成分是水、蛋白质、糖类、核酸、脂类和盐类。
细胞质是细菌的内在环境，是细菌蛋白质、核酸合成的场所，也是许多酶系反应的场所。
核
细菌的核比较原始，无核膜和核仁，不典型，称为核质或类核。正常情况下一个菌体内有一个核，多集中于菌体中央。核实际上是细长的闭环双链DNA大分子，反复折叠成超螺旋结构，可视为单一染色体，控制着细菌的各种遗传性状。
质粒
微小的核外遗传物质，为双链闭环的DNA分子，携带1-200个基因。能控制某些次要的性状，如细菌的抗药性，抗菌素的产生。

细菌的特殊结构：荚膜，鞭毛，菌毛和芽孢。
荚膜
某些细菌在生活过程中向细胞壁分泌一层疏松透明的黏液状物质，称黏液层，当黏液层较厚具有一定外形，并在光学显微镜下可见到与四周有明显界限的称荚膜。
可保护细菌细胞免受干燥，能抵抗机体的吞噬细胞的吞噬和消化，使细菌免遭杀灭，从而能在机体内大量繁殖引起病变。
鞭毛
弧菌、部分杆菌和极少数球菌的菌体表面上，着生细长波状的丝状物，称为鞭毛。是细菌的运动器官。
菌毛
大多数肠道细菌、假单胞菌和霍乱弧菌等，在其菌体周围有极纤细的丝状物，称为菌毛。分普通菌毛和性菌毛。普通菌毛有黏附作用，与细菌的致病性有关。性菌毛具有致育功能，可借助它传递遗传物质。
芽孢
某些细菌，特别是革兰氏阳性杆菌，在生活的某一阶段，在细胞内形成一个圆形或椭圆形、折光性强的特殊结构。
芽孢的形成是细菌的休眠状态，对干燥，热和消毒剂的渗透性有强大的抵抗力。
3. 1细菌形态检查法
即将欲检细菌涂在载玻片上，制成标本，用光学显微镜观察。分不染色标本检查法和染色法
3.2不染色标本检查法 直接将细菌标本放在显微镜下进行检查，可观察微生物生活状态。常用压滴法和悬滴法。
3.3染色法
细菌经染色更能清楚观察细菌的形态和结构。还可利用染色程序，鉴别细菌的染色性和细菌结构的性质。多用碱性染料，如美蓝、碱性复红，结晶紫等。可分为单染色法、复染色法和特殊染色法。
单染色法：只用一种染料染色，一般只能显示细菌的外形、大小、排列和简单结构。
复染色法：先后用两中染料染色，经一定程序操作，对比颜色的差异，鉴别细菌不同的结构，故又称为鉴别染色法。
革兰氏染色法：在固定的标本上，先用结晶紫（或龙胆紫）染色，再加碘液媒染（即助染），再用95%酒精脱色，最后用沙黄或稀释碱性复红液复染，结晶紫和碘形成不溶于水而溶于乙醇的复合物。凡能固定结晶紫和碘的复合物，不被酒精脱色而呈紫-黑紫色的，称为革兰氏阳性菌，如被酒精脱色后再被复红液复染成红色的，称为革兰氏阴性菌。
原理：现认为主要是革兰氏阳性菌与阴性菌的细胞壁的结构与化学组成不同。革兰氏阳性菌的细胞壁较厚，肽聚糖含量多而缺少脂类，酒精虽可溶解脂类但能引起细胞壁脱水，使肽聚糖的框架的小孔缩小。因此细胞壁对酒精透性低，与细胞质结合的结晶紫与碘复合物不易被脱掉。而革兰氏阴性菌的细胞壁肽聚糖层较薄、分多层，外层又有较多的脂类。酒精溶解外层脂类后，细胞壁各层结构变得松弛，内层含肽聚糖又少，细胞壁透性高，结晶紫与碘复合物容易被溶解逸出。所以革兰氏阴性菌被复染液染成红色。
意义：用革兰氏染色法可将细菌分为两大类，即革兰氏阳性菌和阴性菌。这是识别细菌首要的一步。细菌的革兰氏染色还在一定程度上反映两类细菌在某些细菌性质上的差异。如对抗生素等抗菌药物的敏感性，革兰氏阳性菌对青霉素、头孢菌素等β-内酰胺类抗生素敏感；而革兰氏阴性菌对链霉素和庆大霉素的敏感性较阳性强。因此，确定细菌的革兰氏染色性对新抗生素筛选、制作抗菌谱以及在临床选药治疗上都很有用途。
特殊染色法：荚膜染色法、鞭毛染色法、芽孢染色法、核染色法等。
3.4显微镜检查
普通光学显微镜，暗视野显微镜，相差显微镜，荧光显微镜，电子显微镜。
4. 1细菌的致病性
指细菌引起宿主疾病和导致病变进行的能力。凡能引起人畜致病的细菌，称为致病菌或病原菌。
毒力：致病菌能在生活过程中合成对宿主攻击性物质，统称为毒力。毒力是指致病菌株之间致病强弱程度，是测试细菌对宿主损害的测量度。通常以能杀死50%实验动物的量，即半数致死量来计算。
细菌的毒力包括侵袭力和毒素
侵袭力：指致病菌侵入宿主局部组织细胞内生长繁殖，或机体的防御屏障蔓延扩散的能力。包括细菌的表面结构和毒性酶。
细菌的表面结构：菌毛和荚膜
菌毛：大多数致病菌引起感染是从细菌对机体黏膜上皮细胞的黏附作用开始的。如大肠杆菌的菌毛易黏附在肠道上皮细胞上，有利于细菌定居繁殖，引起疾病。
荚膜：具有荚膜的细菌如肺炎球菌，具有保护细菌不易被吞噬细胞吞噬，有助于细菌在体内生长繁殖，侵入扩散。
侵袭性酶：致病菌在代谢过程中能合成一些特殊酶类。其本身不具有毒性，但有助于细菌在宿主体内侵袭扩散，统称为毒性酶。
1、 血浆凝固酶：致病性葡萄菌产生此种酶，能加速人血浆凝固，凝固的血浆附着在菌体表面或将细胞包围，保护细菌不被吞噬细胞所吞噬或不受体液因子作用。
2、 链激酶：由乙型溶血链球菌产生，能激活人血浆中纤维蛋白原为溶纤维蛋白酶，使局部纤维蛋白屏障溶解，便于细菌和毒素扩散。
3、 链道酶：由乙型溶血链球菌产生，可分解粘稠脓液中的DNA，使脓液变稀，有利于细菌向体内扩散。
4、 透明质酸酶：由产气荚膜杆菌产生。能分解结缔组织中的透明质酸，水解后失去粘性而松弛，细胞间隙增大，有利于细菌向组织中扩散。
5、 胶原酶：由产气荚膜杆菌产生。可水解肌肉和皮下胶原组织，使组织崩解，便于细菌向组织中扩散。
毒素：可分为外毒素和内毒素
外毒素：有些致病菌在代谢过程中能合成并分泌到菌体外的毒素。主要由某些革兰氏阳性菌产生，少数革兰氏阴性菌也能产生。其化学组成是蛋白质，毒性强，抗原性也强，对组织有选择性，引起特殊病变。
内毒素：是革兰氏阴性菌的细胞壁成分，细胞裂解时释放。化学组成为脂类。无组织细胞选择性，引起毒性大体相似。小量内毒素可引起发热，大量引起白细胞反应，严重时导致内毒素休克。毒性比外毒素低，抗原性也弱，但耐热稳定。

常见的病原性细菌
1、 球菌
根据革兰氏染色性的不同，分成革兰氏阳性球菌（葡萄球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌）和革兰氏阴性球菌（脑膜炎球菌、淋球菌、卡他球菌、干燥奈氏球菌）两类。
对人类有致病性的球菌称为病原性球菌，由于这类球菌主要引起化脓性炎症，故又称为化脓性球菌。主要包括葡萄球菌、链球菌、肺炎球菌、脑膜炎球菌及淋球菌。
葡萄球菌
形态：球型或椭圆型。直径0.4-1.2微米。致病性葡萄球菌一般比非致病株小，且各个菌体的大小和排列也较整齐。典型的葡萄球菌排列呈葡萄串状，是因为在繁殖时向多个平面不规则分裂的结果。在固体培养基上生长的一般呈典型排列；在脓汁或液体培养基中生长的常为双球或短链状，易误认为链球菌。葡萄球菌无鞭毛、无芽孢，一般不形成荚膜。
是一群革兰氏阳性球菌，常堆聚成葡萄串状，为最常见的化脓性球菌之一，广泛分布于自然界，如空气、土壤、水及物品上，也常存在于人和动物的皮肤及于外界相通的腔道中。大部分是不致病的腐物寄生菌。
葡萄球菌在皮肤表面上可生存较久，常隐藏在毛囊、汗腺及皮脂腺内。在进行注射、外科手术时，如不严格消毒，易引起化脓性感染。
分类：根据色素、生化反应不同，可分为金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌和腐生葡萄球菌。金葡菌致病力强，表皮葡菌偶尔致病。
敏感性：对碱性染料敏感，对青霉素、金霉素、红霉素和庆大霉素高度敏感，对链霉素中度敏感，对氯霉素和磺胺类药物敏感性差。近年由于广泛应用抗生素，抗药菌株逐年增多。金葡菌对青霉素G的抗药株高达90%以上。
致病物质：血浆凝固酶、葡萄球菌溶血素、肠毒素
所致疾病：
局部感染：主要引起毛囊炎，痈，蜂窝组织炎，伤口化脓等，还可引起气管炎、肺炎、脓胸及中耳炎
全身感染：引起脑膜炎、心包炎、心内膜炎、败血症及脓毒血症等。主要由金葡菌引起。
食物中毒：食入含肠毒素的食物后，经2-6小时可发生急性肠胃炎
葡萄球菌性肠炎：正常人肠道中有少量金葡菌存在，当优势菌（大肠杆菌、脆弱类杆菌）因抗菌药物的应用而被抑制或杀灭后，抗药的金葡菌趁机繁殖而产生肠毒素，引起以腹泻为主的临床症状，其本质是一种菌群失调性肠炎。特点为肠黏膜被一层炎性假膜所覆盖，该假膜由炎性渗出物、肠粘膜坏死块和细胞组成。
链球菌
形态：球型或卵圆形，直径0.5-1.0微米。呈链状排列，链的长短不一，短的由4-8个细胞组成，长的20-30个。链的长短与菌种和生长环境有关，在液体培养基中形成链较长，固体培养基中短。无芽孢或鞭毛。培养早期可形成荚膜，随时间的延长消失。细胞壁外有菌毛样结构。
是化脓性球菌中另一大类常见细菌，可分为致病和非致病两类。广泛分布于自然界，其中多数是非致病菌，少数可引起人类化脓性炎症，猩红热，丹毒，新生儿败血症，脑膜炎，细菌性心内膜炎和链球菌变态反应性疾病。
分类：根据溶血现象分类，（按链球菌在血琼脂培养基上生长繁殖后，产生溶血与否及其溶血性质而进行分类）。
甲型溶血性链球菌（草绿色链球菌）条件致病菌
乙型溶血性链球菌（溶血性链球菌）致病能力强
丙型链球菌（不溶血链球菌）无致病力，偶尔引起感染。
敏感性：抵抗力不强，对一般消毒剂敏感。在干燥尘埃中可生存数月。对青霉素、红霉素、氯霉素、四环素、磺胺药敏感。
致病物质：脂磷壁酸，M蛋白，透明质酸酶，链激酶，链道酶，链球菌溶血毒素，红热毒素
所致疾病：可分为化脓性（淋巴管炎，淋巴结炎，蜂窝组织炎，痈，脓疱疮等局部皮肤和皮下组织感染；还有扁桃体炎，咽炎，咽峡炎，鼻窦炎，产褥热，中耳炎，乳突炎等其他系统的感染）
中毒性（猩红热），变态反应性疾病（风湿热和急性肾小球炎）
奈瑟氏菌
形态：（淋球菌）呈肾型或豆型，成双排列，直径0.6-0.8微米。无芽孢、无鞭毛、一般无荚膜，但有菌毛。
革兰氏阴性双球菌。包括脑膜炎球菌、淋球菌、干燥奈氏球菌等
2、 肠道杆菌
形态：两端钝圆的短杆菌，无特殊排列，不形成芽孢，多数具鞭毛。
是一群寄居在人和动物肠道中生物学性状近似的革兰氏阴性杆菌。多数不引起疾病，为条件致病菌。少数（沙门氏菌和志贺氏菌）为肠道致病菌。
埃希氏菌
形态：（大肠杆菌）两端钝圆，长约2-3微米，宽0.6微米。有时近球型。有鞭毛，能运动，周身有菌毛。
为革兰氏阴性杆菌，一般不致病。其中最重要的为大肠杆菌，当机体抵抗力下降，大肠杆菌侵入肠外组织或器官时，可引起肠道外感染，某些血清型菌株致病力强，为致病性大肠杆菌。
敏感性：对热的抵抗性较强，在自然界的水中可生存数周至数月，对磺胺类，链霉素，氯霉素，金霉素敏感。目前抗药菌株较多。
致病物质：粘附素、肠毒素、K抗原
所致疾病：
肠外感染：大肠杆菌移居肠外组织或器官时引起肠外感染，以化脓性炎症最常见，如尿道炎，膀胱炎，肾盂肾炎，腹膜炎，胆囊炎，阑尾炎和手术后创伤感染，败血症。
腹泻
沙门氏菌
形态：短杆菌，长1-3微米，宽0.4-0.9微米。有鞭毛，能运动，多数有菌毛，无芽孢，无荚膜。
革兰氏阴性菌。对人致病的主要有伤寒杆菌、副伤寒杆菌，以及引起食物中毒与败血症的沙门氏菌。
敏感性：抵抗力不强，在水中能存活2-3周，治疗伤寒常用氯霉素、氨苄青霉素、羟氨苄青霉素。
致病物质：侵袭物质，内毒素，肠毒素
所致疾病：肠热症（即伤寒和副伤寒）
胃肠炎（食物中毒）
败血症：细菌随血至组织、器官可导致感染，如脑膜炎，骨髓炎，胆囊炎，心内膜炎等
志贺氏菌
形态：杆菌，长约2-3微米，宽0.5-0.7微米。无荚膜，不形成芽孢，无鞭毛，有菌毛
革兰氏阴性杆菌，是细菌性痢疾病原菌，故称为痢疾杆菌。
敏感性：抵抗力弱，在水中生存数日，对酸敏感，对氯霉素、链霉素、四环素、磺胺敏感，首选氨苄青霉素，卡那霉素，庆大霉素。
致病物质：侵袭物质、内毒素、外毒素
所致疾病：细菌性痢疾
3、 绿脓杆菌
形态：杆菌，菌体长短不一，球杆状，丝状。单个，成对或短链排列。菌体一端有1-3根鞭毛，活动活泼。无荚膜，无芽孢。
为假单胞菌属代表菌，为条件致病菌。除自然界广泛存在，正常人的皮肤、肠道和呼吸道均有存在。革兰氏阴性。
敏感性：对紫外线抵抗力强，对青霉素不敏感，对庆大霉素，多粘菌素B敏感，易产生耐药性。
致病物质：绿脓杆菌外毒素，蛋白分解酶，细胞溶解毒素，内毒素与原内毒素蛋白质。
所致疾病：局部感染常见烧伤或创伤部位、中耳、角膜、尿道和下呼吸道，也引发心内膜炎、胃肠炎、脓胸、败血症。
绿脓杆菌对β-内酰胺类抗生素的耐药机制：
其引发的感染占医院内感染的9-10%，个别到18-20%。
外膜通透性 对β-内酰胺类抗生素及其他抗生素有更强的通透屏障
β-内酰胺酶
青霉素结合蛋白（PBPs） 发生改变引发耐药。
4、 棒状杆菌
革兰氏阳性菌，引起人类疾病的主要为白喉杆菌。
敏感性：对寒冷、干燥和日光抵抗力强，对热和一般的消毒剂敏感。对青霉素敏感。
致病物质：白喉毒素、索状因子
所致疾病：咽白喉，喉白喉，鼻白喉
5、 分枝杆菌
主要有结核杆菌和麻风杆菌。
敏感性：对干燥的抵抗力特别强，对酸碱抵抗力强，对日光，酒精，紫外线抵抗力弱
6、 厌氧芽孢杆菌
主要有破伤风杆菌
7、 螺旋体
一类细长、柔软、富有弹性、弯曲呈螺旋状、活动活泼的单细胞微生物。具有原核细胞的基本结构，其细胞壁具有胞壁酸，具有无定形的核。
主要有梅毒螺旋体、钩端螺旋体。
8、 支原体
一类无细胞壁，能在体外营独立生活的、最小的单细胞微生物。主要有肺炎支原体。对青霉素、头孢菌素治疗无效。常用庆大霉素、红霉素、链霉素治疗。
由于其不具有细胞壁，因而形态不定，常呈多形性。有球型，丝状，环状，星状和螺旋形等。
9、 衣原体
一类专性细胞内寄生物，在细胞内繁殖有其独特的生活周期。
主要有沙眼衣原体属、鹦鹉热衣原体。常用利福平，四环素，红霉素治疗。
呈圆形、椭圆型颗粒，直径0.25-0.5微米。
10、 立克次体
一类微小的球杆状微生物，革兰氏阴性，专性细胞内寄生物。
引发疾病有斑疹伤寒，Q热
形似小杆菌，具多型性，常呈双排列。
病毒
一类体积十分微小，结构简单，含一种类型的核酸（DNA或RNA），必须在生活的细胞内才能生长繁殖的非细胞型微生物。病毒缺乏细胞具有的细胞器，缺乏必要的酶系统，所以病毒必须在生活的细胞中才能增殖。当病毒进入宿主细胞后，利用宿主细胞提供的原料、能量、酶和生物合成场所，才能合成病毒的蛋白质和病毒核酸，并装配成成熟的病毒颗粒，再以一定的方式从细胞释放，完成其增殖周期。主要有流感病毒、麻疹病毒、肝炎病毒，流行性乙型脑炎病毒，HIV等。

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