参考文献 348 中英文名词对照索引 349 20
绪 论 第一节微生物和病原微生物 微生物(microorganism)是存在于自然界的一大群体形微小，结构简单、肉眼直接看不见，必 须借助光学显微镜或电子显微镜放大数百倍、数千倍，甚至数万倍才能观察到的微小生物。 一、微生物的种类与分布 微生物的种类繁多，在数十万种以上。按其大小，结构、组成等可分为三大类。 1,非细胞型微生物是最小的一类微生物。无典型的细胞结构，无产生能量的麝系统，只 能在活细胞内生长增殖。核酸类型为DNA或RNA,两者不同时存在。病毒属于此类微生物。 2.原核细胞型微生物这类微生物的原始核呈环状裸DNA团块结构，无核膜、核仁。细 胞器很不完善，只有核糖体。DNA和RNA同时存在。依据16 S rDNA序列分析，这类微生物 可分为古生菌(archaea)和细菌(bacterium)两大类。古生菌有自身的16 S rRNA序列特征，不 合成细菌细胞壁中存在的肽聚德，具有独特的代谢方式，可在极端环境下生存，如产甲烷菌 (methanogen)极端嗜盐菌(exreme halophile)和嗜热嗜酸菌(themop)等。目前尚未 发现具有肯定致病性的古生菌。细菌的种类繁多，包括细菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋 体和放线菌等。后五类的结构和组成与细菌接近，故从分类学观点，将它们列入广义的细菌 范畴。 3。真核细胞型微生物细胞核分化程度高，有核膜和核仁。细胞器完整。直菌属于此类微 生物 微生物在自然界的分布极为广泛。江河、湖泊、海洋、土壤、矿层，空气等都有数量不等、种 类不一的微生物存在，其中以土速中的微生物最多，例如1多肥沃土壤可有几亿到几十亿个。在 人类，动物和植物的体表，以及与外界相通的人类和动物的呼吸道、消化道等腔道中，亦有大量 的微生物存在。 微生物除体积微小，结构简单、种类繁多外，还有繁殖快，易变异、分布广等特点。 二、微生物与人类的关系 绝大多数微生物对人类和动植物是有益的，而且有些是必需的。只有少数微生物引起人 类和动植物的病害。 自然界中N、C、S等元素的循环要靠有关微生物的代谢活动来进行。例如士壤中的微生物 能将死亡动、植物的有机氯化合物转化为无机氮化合物，以供植物生长的需要，而植物又为人类 和动物所食用。空气中大量的游离氨，也只有依靠固氮菌等作用后才能被植物吸收。又如植物 通过光合作用把空气中的C0,和H,0变成复杂的有机物，特别是形成了大量的人和动物不能分 解利用的纤维素和木素。如果没有细菌等微生物转化纤维素，木素为碳的巨大力量以及时补充 空气中消耗掉的C0,只需50-60年，空气中的C0,将无法维持生物界旺盛发展的需要。据估计. 由微生物降解有机物向自然界提供的碳每年高达950亿吨。因此，没有微生物，物质就不能运 转和循环，植物就不能进行代谢，人类和动物也将难以生存。 在农业方面，微生物可以用来发展微生物饲料，微生物肥料，微生物农药、微生物食品微生 笔记
绪论 物能源和微生物环保制剂等。如我国使用的4320菌体蛋白饲料，含根瘤菌的微生物肥料，由江 西井冈山地区一株链霉菌开发的农药井冈霉素，食用菌微生物食品，以沼气为纽带的微生物能 源以及在许多国家和地区都已广泛应用的养猪业环境清洁剂 一木糠床微生态菌剂等 在工业方面，微生物应用于食品、制药、皮革、纺织、石油、化工、冶金、采矿、创新能源等领域 日趋广泛。通过微生物发酵途径生产抗生素、维生素C、有机酸、氨基酸、多元醇、多肽等；治金上 用微生物浸矿来提炼金属，曾有人统计过，国际上每年用细菌溶浸获得的铜产量达32万吨，占 整个采羽量的20%：在石油工业中，利用微生物进行石油勘探、开采加工和处理石油污染的土 壤、海详等都有很好的发展前景 在环境保护方面，微生物能够降解塑料、甲苯等有机物，处理污水废气。如污水处理方面， 微生物在新陈代谢过程中产生的C0,能中和废水中的碱：微生物在污水中生活时的氧化还原和 分解作用，能使废水中的有毒物质，如有机磷、氰化物、汞等降解转化为无毒物质 在生命科学中，微生物被作为研究对象或模式生物，有关基因、遗传密码、转录，翻译和基因 调控等都是在微生物中发现和得到证实的。近年来，随着分子生物学的发展，微生物在基因工 程技术中的作用更显重要，不仅提供了必不可少的多种工具酶和载体系统，更可人为地定向创 建有益的工程菌新品种，能在无污染的自然环境中制造出多种多样的人类必需品。 正常情况下，寄生在人类和动物口、鼻、咽部和消化道中的微生物是无害的，有的还能拮抗 病原微生物的人侵。定植在肠道中的大肠埃希菌等还能向宿主提供必需的维生素B、维生素 B、烟酸、维生素B维生素K和多种氨基酸等营养物质。又如牛、羊等反刍动物，因有分解纤 维素的微生物在胃中定植，才能利用草料作为营养物质。 少数微生物具有致病性，能引起人类和动物、植物的病害，这些微生物称为病原微生物。它 们可引起人类的伤寒痢疾、结核破伤风、麻疹、脊髓灰质炎、肝炎、艾滋病等；引起禽，兽的鸡霍 乱、禽流感、牛炭疽，猪气喘等；以及引起农作物的水稻白叶枯病、小麦赤霉病、大豆病毒病等 有些微生物，在正常情况下不致病，只是在特定情况下导致疾病，这类微生物称为机会致病性微 生物。例如一般大肠埃希菌在肠道不致病，在泌尿道或腹腔中就引起感染。此外，有些微生物 的破坏性还表现在使工业产品、农副产品和生活用品发生腐蚀和霉烂等。 第二节微生物学和医学微生物学 微生物学(罗)是生命科学的一门重要学科，主要研究微生物的种类、分布、形态 结构、代谢、生长繁殖、遗传和变异及其与人类、动物、植物、自然界的相互关系。 现代微生物学根据研究的侧重面和层次不同已形成许多分支。着重研究微生物学基本问 题的有微生物分类学，微生物生理学、微生物生态学，微生物迪传学，微生物基因组学，细胞微生 物学等。按研究对象可分为细菌学、病毒学、真菌学等。按研究和应用领域可分为医学微生物学 兽医微生物学，食品微生物学，农业微生物学、工业微生物学等。这些分支学科的相互配合和促 进，使整个微生物学不新地、全面地向纵深发展。 医学微生物学(y罗)主要研究与医学有关的病原微生物的生物学特性、致 病机制，机体的抗感染免疫、特异性检测方法以及相关感染性疾病的防治措施等，以控制和消灭 感染性疾病，达到保障和提高人类健康水平的目的。 医学徽生物学是基础医学中的一门重要学科，可为学习临床各科的感染性疾病，传染病、超 敏反应性疾病和肿瘤等英定重要的理论基础。根据医学微生物学的系统性和教学上的循序渐 进原则，本课程分为细菌学病毒学和真菌学三篇，每篇内容包括总论和各论两个部分，分别叙 述原核细胞型微生物、非细胞型微生物和真核细胞型微生物的形态结构、生长繁殖，遗传变异等 生物学特性，病原微生物的致病性和免疫性以及微生物学检查法和防治原则
绪论 3 第三节医学微生物学发展简史 医学微生物学是人类在探讨传染性疾病的病因、流行规律以及防治措施的过程中伴随微生 物学的发展而发展的，并且为促进微生物学的发展作出过巨大贡献。医学微生物学发展过程大 致可分三个时期。 一、微生物学的经验时期 古代人类虽未观察到具体的微生物，但早已将微生物知识用于工农业生产和疾病防治之 中。公元前两千多年的夏禹时代，就有仪狄作酒的记载。春秋战国时期，已经知道利用微生物 分解有机物质的作用进行沤粪积肥。北魏(386一534)贾思纓《齐民要术》一书中，详细记载了制 醋方法。那时也已知道用豆类发酵制酱 北宋末年(11世纪)刘真人就有肺癆由虫引起之说。意大利Fracastoro(1483一1553)认为传 达病的传播有直接、间接和通过空气等数种途径。东地利P1ei2(1门05一1786)主张传染病的病 因是活的物体，每种传染病由独特的活物体所引起。18世纪清乾隆年间，我国师道南在《天愚集》 鼠死行篇中写道：“东死鼠，西死鼠，人见死鼠如见虎，鼠死不几日，人死如圻堵。昼死人，莫问数， 日色惨淡愁云护。三人行未十步多，忽死两人横截路”生动地描述了当时鼠疫猖獗流行的 可怕凄惨景况，同时也正确地指出了鼠疫的流行环节。 在预防医学方面，我国自古以来就有将水煮沸后饮用的习惯。明李时珍《本草纲目中指出 患者的衣服蒸过后再穿就不会感染到疾病，表明已有消毒的记载。 古代人早已认识到天花是一种烈性传染病，一且与患者接触，几乎都将受染，且病死率极 高，但已康复者去护理天花患者，则不会再得天花。这种免得瘟疫的现象，是“免疫”一词的最 早概念。我国先民在这个现象的启发下，开创了预防天花的人痘接种法。大量古书表明，我国 在明隆庆年间(1567一1572)，人痘已经广泛使用，并先后传至俄国、朝鲜、日本、土耳其、英国等 国家。 二、实验微生物学时期 (一)微生物的发现 首先观察到微生物的是荷兰人列文虎克(Antony van Leeuwenhoek,1632一1723)。他于I676 年用自磨镜片，创制了一架能放大266倍的原始显微镜，并用其观察牙垢、雨水、井水和植物浸 液，发现其中有许多运动着的“微小动物”，并用文字和图画科学地记载了人类最早看见的“微小 动物 一细菌的不同形态（球状，杆状和螺旋状等），为证明微生物的存在提供了科学依据， 19世纪60年代，酿酒和蚕丝工业在欧洲一些国家占有重要的经济地位，酒味的变酸和蚕病 流行促进了对微生物的研究。法国科学家巴斯德(Louis Pasteur,1822一1895)首先用实验证明 有机物质的发酵和腐败是由微生物引起的，而酒类变质是因污染了杂菌所致，从而推翻了当时 盛行的“自然发生说”。巴斯德的研究，开始了微生物的生理学时代。人们认识到不同微生物间 不仅有形态学上的差异，在生理学特性方面亦有所不同，进一步肯定了微生物在自然界中所起 的重要作用。自此，微生物学成为一门独立学科。 巴斯德为防止酒类发障成醋，创用了加温处理法，这就是至今仍沿用于酒类和牛奶的巴氏 消毒法。在巴斯德的影响下，英国外科医生李斯特(Joseph Lister,1827一1912)创用苯酚喷洒手 术室和煮沸手术用具，以防止术后感染，为防腐、消毒，以及无菌操作奠定了基础。 微生物学的另一莫基人是德国学者郭霍(Robert Koch,1843一1910)。他创用了琼脂固体坑 养基，使从环境或患者排泄物等标本中分离细菌并纯培养成为可能，利于对各种细菌特性的研 笔
绪论 究。他还创用了染色方法和实验动物感染，为发现传染病的病原菌提供了实验手段。他根据对 炭疽芽胞杆菌的研究，提出了著名的郭霍法则(Koch's postulates,1884):①特殊的病原菌应在同 一种疾病中查见，在健康人中不存在；②该特殊病原菌能被分离培养得到纯种：③该纯培养物接 种至易感动物，能产生同样病症；④自人工感染的实验动物体内能重新分离得到该病原菌纯培 养。郭霍法则为发现多种传染病的病原菌提供了理论指导。在19世纪的最后20年中，许多传 染病的病原茵被郭霍和在他带动下的一大批学者相继发现并分离培养成功，如炭疽芽胞杆菌 伤寒沙门菌、结核分枝杆菌、霍乱弧菌、白喉棒状杆菌、葡萄球菌、破伤风梭菌、脑膜炎奈瑟菌、鼠 疫耶尔森菌、肉毒梭菌、痢疾志贺菌等」 但在运用郭蛋法则时也应注意一些特殊情况如有些人表面看似很健康，实则是带菌者：有 些病原体还不能人工培养，如麻风分枝杆菌；也有的病原体尚未发现有易感动物等。另一方面 一些病原体的确定尚可通过免疫学方法检测患者血清中的特异性抗体，以及通过分子生物学技 术鉴定靶组织中的特异基因等。基于上述原因，Fredericks于1996年提出了包含核苷酸序列检 测的郭霍法则修正案 1892年，俄国植物生理学家伊凡诺夫斯基(aH0 BCKMM)发现了烟草花叶病病原体是 比细菌还小的、能通过细菌过滤器的、光学显微镜不能窥测的生物，称之为滤过性病毒。这是人 类发现的第一种病毒，即烟草花叶病病毒。1897年德国细菌学家勒夫勒Loeffer)和弗施(Frosch) 发现第一种动物病毒一口蹄疫病毒。1901年，对人致病的第一种病毒- 黄热病病毒首先由 美国细菌学家里德(Rced)领导的黄热病委员会证实。细菌病噬菌体)则分别由特沃特Two, 1915)和埃雷尔(d'Herelle,1917)发现。随后相继分离出许多人类和动物、植物致病性病毒， -1823)创用牛痘预防天花，为预防医学开辟了广 阔途径。随后，巴斯德成功研制出鸡霍乱、炭疽和狂犬病疫苗。 德国科学家贝林格(Behring)在1891年用含白喉抗毒素的动物免疫血清成功地治愈一名白 喉患儿，此为第一个被动免疫治疗的病例。自此促使科学家们从血清中寻找杀菌、抗毒物质，导 致血洁学的发居 人们对感染免疫现象本质的认识始于19世纪末。当时有两种不同的学术观，点，一派以俄 国梅契尼可夫(MeKOB HH,1845一1916)为首的吞噬细胞学说，另一派以德国艾利希(Paul Ehrlich,1854-1915)为代表的体液抗体学说。两派长期争论不休。不久，Wght在血清中发现 了调理素抗体，并证明吞噬细胞的作用在体液抗体的参与下可大为增强，两种免疫因素是相辅 相成的，从而统一了两学说间的矛盾，使人们对免疫机制的认识有了一个较全面的观点。 澳大利亚学者Bumt以生物学和分子遗传学的发展为基础，于1958年提出了关于抗体生 成的克隆选择学说，不仅阐明了抗体产生机制，同时也可对抗原的识别、免疫记忆形成、自身而丽 受建立和自身免疫发生等重要免疫生物学现象做出解释。这样，免疫学跨越了感染免疫的范畴， 逐渐形成生物医学中的一门新学科。 (三)化学治疗剂和抗生素的发明 首先合成化学治疗剂的是艾利希。他在1910年合成治疗梅毒的砷凡纳明（编号606），后又 合成新碑凡纳明（编号914），开创了感染性疾病的化学治疗时代。1935年Domagk发现百浪多 息(prontosil)可以治疗致病性球菌感染后，一系列磺胺药物相继合成，广泛应用于感染性疾病的 治疗中。 1929年弗莱明(Fleming)发现青霉菌产生的青霉素能抑制金黄色葡萄球菌的生长。直到 1940年，lo心y等将青霉菌的培养液予以提纯，才获得可供临床使用的青霉素纯品。1949年，瓦 克斯曼(Waksman)在他多年研究土壤微生物所积累资料的基础上，发现了链霉素。随后，氯霉 素，金霉素、土霉素，红霉素等相继发现，使许多由细菌引起的感染性疾病和传染病得到控制和