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心智圖資源庫 醫學微生物學_Medical Microbiology （總論）
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醫學微生物學_Medical Microbiology （總論）
緒論，細菌的生理，細菌的遺傳與變異，細菌的抗藥性細菌的感染和免疫等，其他細菌，病毒總論，真菌總論 其他菌屬，其他病毒，主要病原性真菌，著重在下一導圖中。
編輯於2024-04-22 17:12:10
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醫學微生物學 Medical Microbiology
緒論
微生物🦠microorganism microbe/Germs
定義
自然界中一群個體微小、結構簡單、肉眼直接看不見，必須藉助光學顯微鏡（細菌）或電子顯微鏡(病毒）放大才能觀察到的微小生物
特點
體積微小、結構簡單
種類繁多、分佈廣泛
繁殖迅速、容易變異
種類
非細胞型微生物acellular microbes
nm，無典型細胞結構及能量產生酵素系統，只能在活細胞內增殖；核酸類型為DNA或RNA， 例：病毒，䏓粒，類病毒
病毒：蛋白質包裹著對應的核酸，借助於已有細胞進行複製
䏓粒，只有蛋白質成分，人或動物的神經系統的感染及致病
類病毒：環狀的密閉的RNA的核酸成分，沒有發現蛋白質成分，主要在植物中引起致病
原核細胞型微生物prokaryotes
細胞器不完善，只有核醣體
核呈環狀裸DNA團塊結構，無核膜核仁，DNA及RNA
細菌，放線菌，支原體，披衣菌，立克次體，螺旋體 Bacteria Mycoplasma
真核細胞型微生物eukaryotes
有核膜核仁，細胞器完整 DNA和RNA
真菌fungi （黴菌mold ，酵母菌yeast ）
微生物與人類的關係
絕大多數有益（甚至必須），少部分有害
少數微生物具有致病性，稱為病原微生物
部分微生物在正常情況下不治病，只在特定條件下導致治病，稱機會治病性微生物🦠
微生物的發現
荷蘭人 列文虎克 首次觀察到微生物
法國 巴斯德Pasteur發酵與微生物的作用 —巴斯德消毒法
德國 郭霍koch 首次證明傳染病的病原體 瓊脂固體培養基 郭霍法則
俄國 伊凡諾夫斯基 菸草花葉病病原體
英國 弗萊明Fleming 發現青黴素
英國 琴納 創用牛痘預防天花
醫學微生物學發展過程：
①微生物學的經驗時期；
②實驗微生物學時期；
③現代微生物學時期
第一章 細菌的形態與結構
光學顯微鏡觀察，一般以微米為單位
基本形態
球菌coccus
桿菌bacillus
螺旋菌spiral bacterium
基本結構
細胞壁 G 菌→肽聚醣（主要） 磷壁酸； G -菌→肽聚醣 外膜（主要）
支原體無細胞壁
勝肽聚醣/黏肽/糖肽/胞壁質：原核細胞所特有
🔆G 菌組成：聚醣骨架 四肽側鏈 五肽交聯橋（數十層、三維立體→堅固）
🔆G-菌組成：聚醣骨架 四勝肽側鏈 （僅數層、二維平面→疏鬆）
〽️聚醣骨架： 各菌相同，由 N-乙醯葡糖胺和 N-乙醯胞壁酸經 β-1,4糖苷鍵交替連接而成
溶菌酶作用於聚醣骨架之 β-1,4 糖苷鍵 磷黴素抑制其合成
〽️ 四勝肽側鏈： 各菌各異，尤其是第 3個胺基酸－多數 G-菌為二氨基庚二酸(DAP)，G 菌則DAP、L-賴氨酸或其它 L-胺基酸
多肽類抗生素，萬古毒素和桿菌肽抑制其連結
〽️五肽交聯橋： 5個甘胺酸 四肽側鏈上的 D-丙胺酸（形成需轉肽酶）
青黴素則作用於轉肽酶/轉糖基酶→抑制五肽交聯橋形成 四肽側鍊和五肽交聯橋 前列腺素和頭孢抑制
磷壁酸：G 菌特有
特點： ①核糖醇/甘油殘基經磷酸二酯鍵連成多聚物； ②穿插於肽聚醣中，分為壁磷壁酸、膜磷壁酸/脂磷壁酸（與致病相關）
作用： 抗原性、致病性（膜磷壁酸→黏附作用）、結合 Mg2 （維持菌體內離子平衡）
外膜：G-菌特有，位於肽聚醣外面
脂蛋白（最內層）： 連接外膜和肽聚醣（穩定外膜）
脂質雙層（中間層）： 類似細胞膜，鑲嵌外膜蛋白(OMP)（如孔蛋白）
脂多醣(lipopolysaccharide, LPS)（最外層）－G-菌內毒素
脂質 A（最內層）： 糖磷脂；基本上無種屬特異性； 是毒性/生物活性所在
核心多醣（中間層）： 寡糖；有屬特異性
特異多醣（最外層）： 多醣鏈；即 G-菌菌體抗原（O抗原）； 有種特異性（缺失： S 型→R 型）
少數 G-菌（如奈瑟菌）LPS 不典型→脂寡糖(LOS)（但仍有毒性）
週漿間隙： G-菌細胞膜與外膜的脂質雙層之間的間隙， 含多種水解酶→細菌獲得營養、解除有害物質毒性
功能： 1，維持細胞固有形態，抵抗低滲透壓環境影響 2，物質交換 3，具有抗原性，免疫應答， 4，致病性，抗藥性
細胞壁缺陷型/細菌 L型
定義： 肽聚醣受破壞的細菌在高滲透壓環境下仍可存活者 （在一般普通環境中不能耐受菌體內的高滲透壓而脹裂死亡）
種類： 原生質體（G 菌，保存於高滲透壓環境）、 原生質球（G-菌→有外膜，抗低滲透壓）
誘因：多樣，如溶菌酶、青黴素 誘發因素去除，可恢復
①高度多樣性、著色不勻→多為 G-（不論原為G 或G-，形成L）； ②培養困難（高滲透壓低瓊脂含血清培養基）、生長緩慢→多形成荷包蛋樣菌落； ③某些仍有致病力（慢性感染），在高滲透壓環境下如腎 常發生在長期使用作用於細胞壁的抗生素的過程中→臨床上遇明顯症狀但標本常規細菌培養陰性者可考慮細菌 L型感染的可能性→此時不宜繼續使用抑制細胞壁合成的抗生素
P170支原體在低瓊脂量的固體培養基上，2~7天出現直徑約10~600μm典型的『油煎蛋』樣菌落
細胞膜
組成：蛋白質 磷脂，不含膽固醇（支原體除外）
主要功能： ①物質轉運；②呼吸及分泌； ③生物合成（合成肽聚醣的相關酵素類、是青黴素作用的標靶→青黴素結合蛋白）； ④參與細菌分裂－中介體(mesosome)
中介體： 細胞膜內陷、折疊、捲曲形成的囊狀物 多見於G 細菌，參與細菌分裂 擬粒線體
細胞質/原生質
核醣體
70S（50S 30S），人類核醣體80s
抗生素作用標靶： 鏈黴素、慶大霉素、四環素→30S 亞 基； 紅黴素、氯黴素→50S亞基
質粒
染色體外的遺傳物質，閉合環狀雙股 DNA； 不是生長所必需； 自我複製，相互傳遞，自行遺失
控制性狀： 菌毛、細菌素、毒素、抗藥性
胞質顆粒/內含物
本質：貯藏的營養物質（不斷變化）
異染顆粒(metachromatic granule)/迂迴體：RNA 多偏磷酸鹽→嗜鹼性強，亞甲基藍染色時著色較深呈紫色； 常見於白喉棒狀桿菌（亦稱為極體→鑑定意義）
核質/類核
細菌的遺傳物質；
特點： ①無核膜、核仁、有絲分裂器（但習慣上仍稱為細菌的染色體）； ②單倍體（單一閉環 DNA反覆摺疊）、無組蛋白、無核小體
特殊結構
莢膜capsule
定義： 包繞在細胞壁外的一層黏液性物質，為多醣體/蛋白質多聚體，移除後不影響細菌的生命活動 多在營養豐富的條件下產生，多為光滑菌落，致病性強
功能： ①抗吞噬作用（重要的毒力因子）； ②黏附作用（參與生物膜形成、引發感染，非特異性）； ③抵抗免疫清除，含水量高抗乾燥； ④鑑別細菌的依據；⑤製備莢膜多醣疫苗
鞭毛flagellum
觀察：電子顯微鏡、特殊染色後光學顯微鏡
分類： 單毛菌（運動最快→如霍亂弧菌）、 雙毛菌（如空腸彎曲菌）、 叢毛菌（如綠膿桿菌）、 週毛菌（如傷寒沙門氏菌）
結構： 基礎小體、鉤狀體、絲狀體（含鞭毛蛋白→鞭毛（H）抗原）
功能： ①細菌的運動器官→自由遊動、速度迅速→化學趨向性； ②有些與致病性有關； ③可用於細菌鑑定和分類
菌毛pilus
分佈：多數 G-菌、少數 G 菌 質粒或染色體編碼 蛋白質，有抗原性
觀察：電子顯微鏡
分類
普通菌毛ordinary pilus
由質粒/染色體編碼控制 與細菌黏附（特異性）、致病性有關（和宿主表面受體結合）
性菌毛/F菌毛sex pilus
僅見於少數 G-菌；數量少、長、粗、管狀； 由致育因子fertility factor （F，一種質粒）編碼
① 接合conjugation （具有傳遞遺傳物質作用）毒力、抗藥性等； 基因轉移的途徑 ②某些也是噬菌體吸附的受體
芽孢spore,endospore
定義： 在一定的環境條件下，細菌胞質脫水濃縮→在菌體內部形成的圓形小體→細菌的休眠形式
芽胞的形成受遺傳因素的控制和環境因素的影響。
均G 細菌產生，可在自然界存在多年，重要的傳染源
特點： ①形成條件各異，但均在動物體外形成；炭疽菌在有氧下形成，破傷風梭菌相反 ②具有完整的核質、酵素系統和合成菌體組成的結構，能保存細菌的全部生命必須物質； ③芽胞形成後細菌即失去繁殖能力（以前稱為繁殖體），芽胞可脫落； ④一細菌只形成一芽胞，一芽胞也只生成一菌體（不是繁殖方式）； ⑤在刺激下可重新發芽； ⑥折光性強、壁厚、不易著色
臨床意義： 1，含水量少、壁厚、耐熱（與吡啶二羧酸(DPA)有關）→抵抗力強（熱力、乾燥、 輻射、化學消毒劑等理化因素） 2，高壓蒸氣滅菌法（121℃ 20~30min）可殺滅芽胞；同時，也應以芽胞滅活作為判斷滅菌效果的指標 3，不致病，但發芽為繁殖體vegetative form 後，能迅速大量繁殖而致病
檢查方法
顯微鏡放大法： 普通光學顯微鏡（解析度0·25微米）、電子顯微鏡（1奈米）等
染色法
革蘭染色法Gram stain 最常用
標本固定→結晶紫初染→碘液媒染（深紫色）→95%乙醇脫色（保留紫色 or 不保留）→稀釋復紅/沙黃複染
革蘭陽性(G )：不被乙醇脫色→保留紫色 革蘭陰性(G -)：被乙醇脫色後復染→紅色 機轉：與細胞壁結構密切相關→G 菌細胞壁阻止染料被乙醇溶出
鑑別細菌、選擇抗菌藥物、研究細菌致病性
單染色法
負染：酸性染色劑不能使細菌著色，而使背景著色形成反差，
抗酸染色法
主要用於檢測抗酸細菌， 如結核桿菌、麻風桿菌和分枝桿菌等。
基本原理： 抗酸桿菌的細胞壁含有大量的脂質，尤其是分枝菌酸，這種脂質能與石炭酸復紅結合形成牢固的複合物，從而抵抗酸性脫色劑如鹽酸酒精的作用。
濃石炭酸復紅進行初染（3min-5min,加熱促進染色） →3%鹽酸酒精進行脫色處理，以去除非抗酸細菌的染色→ 用鹼性美藍進行複染， 抗酸桿菌會呈現紅色，而非抗酸菌則呈現藍色
特殊莢膜染色法
第二章 細菌的生理
細菌的化學組成
水佔 75%~90% 無機鹽類、蛋白質、糖、脂質、核酸 元素：碳、氫、氧、氮、磷、硫 原核細胞特有成分： 肽聚醣、磷壁酸、D 型胺基酸、二氨基庚二酸、吡啶二羧酸
細菌的物理性狀
光學性質optic properties ：半透明體→以比濁法粗略估計數量 表面積surface area ：比表面積大→有利於物質交換 帶電現象charge effect ：中性/弱鹼性環境下帶負電 蛋白質帶負電，與染色、凝集、抑殺菌有關 半透性semi-permeability ：有利於吸收營養、排出代謝物 滲透壓osmotic pressure ：細菌體內高滲透壓 G 菌20～25大氣壓，G 菌5～6大氣壓
細菌的營養
營養型nutrition types
自養菌autotroph 以簡單的無機物為原料
化能自養菌chemotroph 能量來自無機物的氧化
光能自養菌phototroph 透過光合作用獲得能量
異養菌heterotroph 以多種有機物為原料
所有病原菌都是異養菌，大部份屬寄生菌
腐生菌saprophyte 以動植物屍體、腐敗食物等
寄生菌parasite 寄生於活體內，從宿主獲取
營養物質
水
碳源
氮源
無機鹽 微量元素
生長因子
攝取營養物質的機制
被動擴散
簡單擴散simple diffusion
易化擴散facilitated diffusion
主動擴散
ABC轉運 ABC transport
離子偶聯轉運ion-coupled transport
基團轉運 group transfer
細菌的生長與繁殖
條件
營養物質
pH值（氫離子濃度）： 多數病原菌最適生長 pH 為 7.2~7.6； 霍亂弧菌（寄生在小腸）喜鹼、結核分枝桿菌喜酸
溫度： 病原菌均為嗜溫菌，最適生長溫度多為 37℃
氣體 （依據代謝時是否需要分子氧參與）
專性需氧菌：僅能在有氧環境下生長； 如結核分枝桿菌、綠膿桿菌
微需氧菌：在低氧壓（5%~6%）生長最好（>10%有抑製作用）； 如幽門螺旋桿菌、空腸彎曲菌
兼性厭氧菌（佔多數）：有氧、無氧均可生長，但在有氧條件下生長較好
專性厭氧菌：僅能在無氧/低氧環境下發酵（因為缺乏過氧化物酶、過氧化氫酶等酵素類）； 如破傷風梭菌、肉毒梭菌
滲透壓 L型菌在高滲透壓條件下培養
個體生長繁殖
無性繁殖asexual reproduction ：二分裂binary fission 代時generation time ：細菌分裂數量倍增所需時間，20~30min
個別生長代時很長，結合分歧桿菌代時達18～20小時
G 菌：有中介體參與→類似紡錘絲 G-菌：無中介體參與→染色體直接連於細胞膜
群體生長繁殖—細菌的生長曲線growth wave 以培養時間為橫座標，培養物中活菌數的對數為縱座標
典型的生長曲線只在實驗培養中出現
遲緩期lag phase： 短暫適應期→代謝活躍但繁殖極少；長短不一 1～4h
對數期/指數期logarithmic phase ： 幾何級數↑至高峰；是研究生物性狀的良好時期 （如形態染色、生化反應、藥敏試驗） 8～18h
穩定期stationary phase ： 繁殖速度↓； 細菌代謝產物（如芽胞、外毒素、抗生素）產生
衰亡期decline phase ： 出現衰退型/菌體自溶→難以鑑定
細菌的新陳代謝 主要涉及 ATP 中化學能
基本生化反應 生物氧化
發酵：以有機物為受氫體
呼吸：以無機物為受氫體
有氧呼吸 以分子氧為受氫體的
厭氧呼吸
分解代謝catabolism
細菌生化反應 鑑別意義 Bacterial biochemical reaction
糖發酵試驗carbohydrate fermentation ： 大腸桿菌可發酵葡萄糖（產酸又產氣）和乳糖； 傷寒沙門菌只可發酵葡萄糖（產酸不產氣），不能分解乳糖
吲哚（靛基質）試驗insole production ： 大腸桿菌、變形桿菌、霍亂弧菌可以分解色氨酸生成吲哚→最終反應為紅色（陽性） 其他細菌，如產氣菌為-
甲基紅試驗methyl red ： 鑑定大腸桿菌及產氣桿菌→產氣桿菌呈橘黃（陰性）； 分解葡萄糖產生丙酮酸脫羧，酸含量少 大腸埃希菌呈紅色（陽性） 分解葡萄糖產生丙酮酸未分解,酸性較強
IMViC 試驗： 吲哚(I)、甲基紅(M)、VP(V)、枸櫞酸鹽(C)利用 4 種試驗常用於鑑定腸道桿菌→ 大腸桿菌為“＋＋－－”、產氣桿菌為“－－＋＋”
VP(Voges-Proskauer)試驗： 鑑定大腸桿菌和產氣桿菌（均產酸產氣）→產氣桿菌能進一步產生乙醯甲 基甲醇，VP 試驗陽性（紅色）； 大腸桿菌則不能
枸櫞酸鹽利用試驗citrate utilization ： 鑑定大腸桿菌和產氣桿菌→產氣桿菌陽性—藍色（可利用枸櫞酸鹽作為唯一來源） 大腸埃希菌陰性—綠色
硫化氫試驗： 沙門氏菌、變形桿菌可分解含硫胺基酸形成硫化氫，後者遇鉛/鐵生成黑色硫化物
尿素酵素試驗： 變形桿菌含尿素酶，可分解尿素產生氨，使酚紅變紅
合成代謝
熱原質/致熱源pyrogen
細菌合成的一種注入人體或動物體內能引發起發熱反應，多由G-產生，熱原質即LPS脂多醣
熱原質耐高溫，壓力蒸氣滅菌（121℃、20分鐘）亦不會破壞，250℃高溫乾烤才能破壞熱原質。 用吸附劑和特殊石棉濾板可去除液體中大部分熱原質，蒸餾法效果最佳。
毒素與侵襲性酶
外毒素exotoxin
特異性強，多G 少G-釋放到菌體外的蛋白質 白喉毒素，破傷風毒素
內毒素endotoxin
G-的LPS，菌體死亡後崩解
侵襲性酵素
鏈球菌的透明質酸酶，促進細菌的侵襲和擴散
色素pigment
水溶性色素，脂溶性色素 產生條件：營養豐富，氧氣充足，溫度適宜
綠膿桿菌（水溶性）—綠色螢光物質 金黃色葡萄球菌（脂溶性）
抗生素antibiotic
由放線菌和真菌產生，細菌產生少，只有多粘菌素、桿菌肽等 能抑製或殺死其他微生物或腫瘤細胞的物質
細菌素bacteriocin
有抗菌作用的蛋白質，僅對有親緣關係的細菌有殺傷作用 作用機理是可抑制菌體蛋白合成
例如大腸埃希菌產生的細菌素稱大腸桿菌素，其編碼基因位於Col質粒上”
細菌素在治療上的應用價值已不被重視，但可用於鑑定細菌、細菌分型和流行病學調查」（2000執醫真題）
維生素vitamin
細菌的人工培養
方法
分離培養
純培養 在分離培養的基礎上
培養基
基礎培養基basic medium ：含基本營養成分； 如營養肉湯、營養瓊脂、蛋白腖水
增菌/營養培養基enrichment medium: 添加特殊營養物質，供營養需求較高的細菌生長；如血瓊脂平板
選擇培養基selective medium ：添加抑制劑， 將待分離菌分離出來；如 腸道致病菌的SS瓊脂
鑑別培養基differential medium ：添加底物和指示劑； 也有既鑑別又選擇的
厭氧培養基anaerobic medium ：專供厭氧菌分離、鑑別、培養； 如庖肉培養基
物理分類
液體培養基liquid medium：增菌
多為均勻混濁狀（大部分）； 少數為沉澱狀（專性厭氧菌如鏈球菌）、 表面菌膜狀（專性需氧菌）
固體培養基solid medium ：分離、純化、增菌 —劃線培養的分散作用，細菌可以在培養基表面散開
菌落(colony)：分離培養 18~24h 後，單一細菌即可分裂增生成一堆肉眼可見的細菌集團
純培養(pure culture)：挑取一個菌落移種至另外培養基中，生長出來的均為純種（鑑定細菌第一步）
菌落分型
光滑型菌落 smooth colony S型菌落
粗糙型菌落 rough colony R型菌落
黏液型菌落 mucoid colony M型菌落
半固體培養基semisolid medium :動力檢測、短期保存菌種 —穿刺培養
有鞭毛→自由遊動→沿穿刺線呈羽毛狀/雲霧狀渾濁生長 無鞭毛→沿穿刺線呈明顯線狀生長
意義
醫學中的應用：①感染性疾病的病原學診斷；②細菌學研究與鑑定；③生物製品的製備（如疫苗、類毒素）
工農業生產中的應用：①製備抗生素、維生素、胺基酸、酒、調味品；②生產酵素製劑、處理廢棄物、製造菌肥及農藥
基因工程中的應用：製備生物製品（如胰島素）
細菌的分類方法
分類原則
傳統分類（人為分類）：生物學性狀
種系分類（自然分類）：發育演化關係
最常用：屬、種（分類的基本單位；來源不同的同一菌種互稱菌株(strain)，其中最典型的稱為標準菌株/模式菌株）
消毒滅菌 執醫
常用術語
消毒(disinfection)：殺死物體上/環境中的病原微生物（但不一定殺死芽胞、非病原微生物）的方法
滅菌(sterilization)：殺死物體上所有微生物（包括芽胞、非病原微生物） 的方法
防腐(antisepsis)：防止/抑制皮膚表面細菌生長繁殖的方法（細菌一般不死亡）
清潔(cleaning)：除塵/除污→減少微生物數量
無菌(asepsis)：不含活菌
無菌操作：防治細菌進入人體或其他物品的操作技術
方法
物理方法
熱力滅菌法
乾熱滅菌法
焚燒：徹底滅菌，病理性廢棄物或動物屍體等
灼燒： 火焰滅菌，接種環、試管口
乾烤： 乾烤箱滅菌—攝氏171度1小時或160攝氏2小時或121攝氏度16小時 玻璃器皿、瓷器、玻璃注射器
紅外線infrared: 0.77~1000 微米波長的電磁波 1～10微米的熱效應最強只能在表面產生，無法使物體均勻加熱 醫療器械和食具的我消毒與滅菌
濕熱滅菌法（最常用；效果好①）
高壓蒸氣滅菌法： 103.4kPa(1.05kg/cm2) 121.3℃ 20min；效果最好 可殺滅包括芽孢在內的所有微生物 培養基，生理食鹽水，手術敷料（耐高溫、耐濕）
巴氏消毒法(pasteurization)： 61.1～62.8 ℃經30min 71.7℃經 15~30 秒； 優點：較低溫度滅菌但保留不耐熱成分→ 用於酒類和牛乳的消毒
其它： 煮沸法 、流動蒸氣消毒法/常壓蒸氣消毒法 、間歇蒸氣滅菌法yu
輻射殺菌法
紫外線、電離輻射（β、γ射線）、微波
濾過除菌法
一般孔徑為 0.22μm；但無法去除病毒、支原體、L型細菌
乾燥和低溫抑菌法
化學方法
原理： ①蛋白質變性與凝固； ②幹擾酵素系統和代謝； ③損傷細胞膜
種類
高效消毒劑： 如漂白粉、次氯酸、0.1~0.5%過氧乙酸、3%過氧化氫、2%戊二醛
中效消毒劑：如 75%乙醇、碘酊、碘伏
低效率消毒劑： 如苯扎溴銨（新潔爾滅）、氯己定（洗必泰）、高錳酸鉀
影響效果的因素
微生物的種類－敏感度高低： 真菌＞細菌繁殖體＞有包膜病毒＞無包膜病毒＞ 分枝桿菌＞細菌芽胞
微生物的物理狀態：營養缺陷時更能抵抗
微生物的數量
消毒劑的性質、濃度與作用時間
溫度、酸鹼度、有機物
第四章 細菌的遺傳與變異
細菌的遺傳相關的物質
細菌的變異類型
比較項目 別稱 基因結構 涉及細菌數 遺傳性 外界因素影響 可逆性 舉例
基因型變異 遺傳性變異 個別 - - BCG
表型變異 非遺傳性變異 - 全體 - 細菌 L型
細菌的基因組
細菌的染色體chromosome
一條環狀雙螺旋DNA長鏈，依一定構型反覆迴旋而成的鬆散網狀結構 G 染色體連結在中介體。 G-染色體連接在細胞膜上
質粒plasmid
雙股環狀DNA 自我複製 可丟失轉移 編碼某些表型：F質粒，R質粒，Col質粒，Vi質粒
F質粒/致育質粒fertility plasmid 編碼性菌毛，介導細菌之間的接合傳遞
抗藥性質粒resistance plasmid: R質粒：可透過接合方式進行基因傳遞，接合性抗藥性質粒 r質粒：不可透過接合傳遞，非接合性抗藥性質粒
毒力質粒virulence plasmid/Vi質粒: 編碼與細菌致病性相關的毒力因子 ST 質粒→耐熱性腸毒素
細菌素質粒：編碼各類細菌素 如 Col質粒編碼大腸埃希菌的大腸菌素
代謝質粒：編碼與代謝相關的酵素類
第三章 噬菌體phage
定義 ： 一類可感染細菌、真菌、放線菌、螺旋體等微生物的病毒，可引起宿主菌的裂解
特點： 具有病毒的基本特徵（體積微小，結構簡單） 嚴格的宿主特異性，專性寄生性
生物學性狀
形態與結構： 需用 EM觀察
蝌蚪形（主要） ➿頭部：二十面體立體對稱； 蛋白質衣殼 核心【核酸（DNA或 RNA）】 ➿尾部：中空的蛋白質管狀結構 ，與吸附宿主有關
微球形、細桿形
抗原性 可產生抗體，但對已吸附、進入宿主菌的噬菌體不起作用
抵抗力 比一般細菌繁殖體強
分類
毒性噬菌體(virulent phage)：僅具有溶菌週期
複製週期－溶菌週期(lytic cycle)： 從噬菌體吸附開始到宿主菌裂解釋放子代噬菌體為止； 能在宿主菌內複製增殖，產生許多子代噬菌體，最終裂解細菌； 具體過程和病毒類似但缺乏脫殼階段（衣殼保留在菌體外）
增殖過程 ➿ 吸附：只要細菌有特異性受體，無論死活，均可吸附；但不能穿入已死亡的宿主菌 ➿穿入 ➿生物合成、 ➿成熟與釋放
噬斑和噬斑形成單位 ➿在液體培養基中，噬菌體裂解宿主菌可使渾濁菌液變澄清 ➿噬斑(plaque)：在固體培養基上，將適量的噬菌體和宿主菌液混合接種培養，培 養基表面可出現透亮的溶菌空斑→每一個都代表一個噬菌體複製增殖並裂解宿主菌後形成 ➿噬斑形成單位(plaque forming units, PFU)：每個噬斑由1個噬菌體複製增殖並裂解宿主菌後成；透過噬斑計數，可測得一定體積內的噬斑形成單位數目（即噬菌體數目）
溫和噬菌體(temperate phage)/溶原性噬菌體：同時具有溶原週期和溶菌週期
溶原週期(lysogenic cycle)：噬菌體基因組整合於宿主菌染色體→不產生子代噬菌體、不引起宿主菌裂解；但噬菌體 DNA 可以隨著細菌基因組複製而複製、分配到子代菌
前噬菌體(prophage)：整合到細菌染色體上的噬菌體基因組（核酸）
溶原性細菌(lysogen)：帶有前噬菌體的細菌
溶原性：溫和噬菌體所具有的產生成熟子代噬菌體顆粒和裂解宿主菌的潛在能力
應用
①細菌的鑑定、分型；②檢測檢體中的未知菌；③抗藥性菌感染的治療；④基因工程的工具
轉座元件(transposable element)
定義：是細菌基因組中存在的一些不依賴同源重組即可改變自身位置的獨特 DNA 序列； 透過轉座酶，可在同一染色體上、染色體之間、質粒之間、染色體與質粒之間發生轉座
生物學意義：導致基因的不穩定性和高突變率→促進生物學性狀的改變和演化
種類
插入序列insertion sequence(IS)
①最簡單； ②兩端反向重複序列（重組酶辨識） 中心轉座酶編碼序列/調節序列； ③可獨立存在，也可是轉座子一部分
轉座子transposon（Tn）
一類能在質粒之間，質粒與染色體之間會自行移動的遺傳物質 IS-功能基因- IS ，兩側膜端攜帶IS，攜帶功能基因如抗藥性
複合轉座子
Tn3係轉座子
接合性轉座子
整合子integron(In)
①一種可以捕獲和整合外源基因，使其成為功能性基因的表達單位的運動性 DNA 分子； ②透過轉座子/接合性質粒，使抗藥性基因在細菌中水平傳播；透過捕獲外源性基因增強細菌適應性
細菌的變異現象
形態結構變異
細菌L型、H-O變異
抗原性變異
鞭毛、菌毛的變異（腸道桿菌）
菌落變異
S-R變異
抗藥性變異
敏感株-抗藥性株-多重抗藥性株 （抗生素）
毒力變異
毒力增強 白喉棒狀桿菌—（baita 棒狀噬菌體）—獲得白喉毒素
毒力減弱 牛分歧桿菌—（膽汁、甘油、馬鈴薯，培養基）—13年（230代） 卡介苗（BCG）獲得毒性減弱保留免疫原性的變異株，用於結核病預防
細菌變異的機理
基因突變
DNA鹼基對的置換、插入或缺失所致的基因級結構變化
點突變
鹼基置換
轉換transition —嘌呤-嘌呤，嘧啶-嘧啶
顛換transversion —嘌呤-嘧啶，嘧啶-嘌呤
插入或缺失突變 通常指較長的鹼基序列減少或增加，導致移碼突變
多點突變
基因轉移和重組
基因轉移： 供體菌DNA轉移給受體菌的過程
基因重組：進入受體菌的外源性DNA能夠複製，導致受體菌基因型改變稱成為重組體或重組菌
方式：轉化，接合，轉導，溶原性轉換，原生質體融合
轉化transformation
受菌直接攝取供菌的 DNA片段（轉殖因子），重組後獲得新遺傳性狀的過程
接合conjugation
細菌透過性菌毛使遺傳物質（接合性質粒）從供菌轉給受菌的方式
轉導transduction
由噬菌體介導，將供菌的 DNA 片段轉入受菌、使其獲得部分遺傳性狀的過程 （僅發生於同種細菌→噬菌體宿主特異性）
普通性轉導
局限性轉導
溶原性轉換(lysogenic conversion) 溫和噬菌體感染宿主菌後，以前噬菌體的形式和宿主菌基因組整合（溶原性細菌），使後者獲得由噬菌體編碼的某些性狀； 如攜帶白喉毒素基因的 β-棒狀桿菌噬菌體感染無毒白 喉棒狀桿菌後，可使後者獲得產生白喉毒素的能力而成為有毒株
原生質體的融合protoplasm fusion
細菌形成原生質體（細菌L 型）後，在聚乙二醇作用下可以使兩個細菌細胞融合→二倍體細菌
真菌學mycology
真菌fungus
概述： 真核細胞型微生物，有核膜核仁，完整的細胞器 少數為單細胞，多數為多細胞 以腐生或寄生方式生存，有性或無性繁殖 不是植物（不含葉綠素，不分化根莖葉） 絕大多數對人類有益，少數對人類有害，引起動植物疾病
特殊結構：細胞壁 成分： 多醣，佔細胞乾重80%～90% 多醣體晶體，高分子多醣體複合物 蛋白質、脂質及無機鹽類 結構： 骨架，基質 多醣體晶體： 幾丁質和葡聚醣為主，形成微細纖維-骨架 高分子多醣複合體： 由多醣體、蛋白質、脂質及無機鹽組成基質
細胞膜成分： 含膽固醇
特殊的隔膜結構 保護菌絲受損，位於菌絲間 低等真菌隔膜完整，髓真菌進化， 隔膜出現大小不等的小孔，有助於物質交換
某些真菌，在細胞壁外有莢膜 部分酵母菌細胞壁外一層低電子密度黏液 新生隱球菌
基本形狀
單細胞真菌 圓形橢圓形，無真菌絲， 部分有莢膜，有假菌絲
酵母型真菌
新生隱球菌
類酵母型真菌
假菌絲pseudohypha 白假絲酵母菌
多細胞真菌/黴菌 有菌絲和孢子 菌落類型—絲狀型
真菌的雙相性： 部分真菌在不同的環境條件可發生單細胞真菌與多細胞真菌的兩種形態的可逆轉換 範例： 組織胞漿菌和球孢子菌
菌絲hypha 孢子發芽，長出芽管， 芽管延長呈絲狀物，菌絲
根據結構 有隔菌絲（絕多致病性絲狀菌） 無隔菌絲（致病性接合菌）
根據功能 營養菌絲vegetative mycelium 伸入到培養基內 氣中（生）菌絲aerial mycelium 露出培養基表面 生殖菌絲reproductive mycelium部分氣中菌絲可產生形狀大小顏色不同的孢子
根據形態 鹿角狀，結節狀等
孢子spore 真菌的繁殖體 生殖結構
有性孢子
無性孢子
葉狀孢子
芽生孢子
關節孢子
厚膜包子
分生孢子
大分生孢子
小分生孢子
真菌均能產生
孢子囊孢子
繁殖與培養
無性繁殖
芽生
裂殖
細胞分裂產生子細胞，多在單細胞真菌中
芽管
隔殖
培養特性
沙保弱葡萄糖瓊脂培養基sabouraud's medium SDA
加入 放線菌酮 —抑制污染真菌生長
酵母型菌落 單細胞真菌的菌落形式，菌落柔軟緻密光滑濕潤 芽生孢子，無菌絲 新生隱球菌
類酵母型菌落/酵母樣菌落 白假絲酵母
絲狀型菌落
pH 4～6
溫度22～28 深部感染真菌在37下生長良好
引起深部感染的真菌大多數是 條件致病性真菌
需要較高的濕度和氧氣
變異性與抵抗力
真菌的雙相性
對乾燥、陽光、紫外線及常用消毒劑有強抵抗力 不耐熱。菌絲與孢子60攝氏度 1小時殺死 抗黴菌藥物：灰黃黴素、制黴菌素B、二性黴素B、氟康唑和酮康唑 對抗生素不敏感
致病性
黃麴菌—原發性肝癌
白假絲酵母—鵝口瘡，陰道炎，腸道等
微生物學檢查法
形態學檢查
直接鏡檢： 用10%KOH微加熱處理後直接鏡檢 新生隱球菌—墨汁染色
分離培養： 常用 乳酸酚棉藍染色
病毒學
病毒virus的基本形狀
病毒的形態學
概述： 非細胞型微生物，形態微小，結構簡單，只有一種核酸，必須在活細胞內才有生命活性
大小與形態： 病毒體（vision）具有一定形態結構和感染性的完整病毒顆粒 測量單位：奈米/微毫米（EM 可見） 1um=10^-3mm,1nm=10^-6mm 最大：牛痘病毒 最小： 微小病毒（小兒麻痺病毒） 形態： 多為球形/近似球形
結構
基本結構－核衣殼（nucleocapsid)
核心core：核酸 （少量）功能蛋白
dsDNA,ssDNA ( )RNA,(-)RNA,dsRNA
衣殼(capside)：包繞在核酸外面的蛋白質外殼
形態亞單位－殼粒capsomere-決定病毒立體對稱型 組成：若干個多勝肽 排列方式：螺旋對稱（皆有包膜）、二十面體對稱、複合對稱 意義：其數目和對稱類型可作為鑑定、分類的依據 功能： ①保護病毒核酸免受外在環境中核酸酶等的破壞作用； ②參與感染過程：介導病毒吸附、入胞； ③具有抗原性
輔助結構－包膜（envelope）
成分：脂質與多醣（來源與宿主細胞）、少量蛋白質 功能：維護病毒體結構完整性 具有與宿主細胞親和融合的性能 具有抗原性 刺突spike
病毒的增殖
複製週期 replication cycle 吸附、穿入、脫殼、生物合成、組裝與釋放
吸附 adsorption
穿入 penetration
吞飲 endocytosis
融合 fusion
直接穿入－噬菌體
脫殼 uncoating
生物合成 biosynthesis 隱蔽期
病毒核酸複製 核酸－子代核酸
病毒蛋白合成 核酸--mRNA－pr早期蛋白（功能蛋白）， 晚期蛋白（結構蛋白）
逆轉錄病毒
裝配與釋放 asssembly maturation and release
有包膜的病毒以出芽方式，宿主細胞不死亡 無包膜的病毒以裂解方式，宿主細胞破裂 RNA病毒 胞質內組裝 DNA病毒 胞核內組裝
異常增生與幹擾現象
頓挫感染 abortive infection 病毒在其中不能合成本身成分或合成部分或全部成分不能組裝和釋放
缺陷病毒 defective virus 病毒基因組不完整，點突變
幹擾現象 interference 兩種病毒感染同一細胞，一種病毒抑制另一種
病毒的遺傳與變異
基因突變 條件致死性突變株－溫度敏感株（毒性減弱，抗原性良好） 小兒麻痺疫苗
基因重組與重配
基因產物的相互作用 互補作用與加強作用，表型混合與核殼轉移
理化因素對病毒的影響
物理因素
溫度： 病毒耐冷不耐熱 長期保存病毒的感染性，必須將病毒置於-70度
pH：5～9
射線與紫外線
化學因素
脂溶劑： 乙醚實驗可鑑別有無包膜
消毒劑
抗生素 ： 不敏感，對幹擾素敏感
第五章 細菌的抗藥性 第六章 細菌的感染與免疫
正常菌叢與機會致病菌
正常菌叢(normal flora)
正常菌叢(normal flora) 定義：免疫功能正常時，口腔/鼻腔/腸道/泌尿生殖道黏膜內寄居的微生物對人體無害，有時還有利
生理作用 生物拮抗 營養作用 免疫作用 抗衰老作用 一定抗腫瘤作用
條件致病菌(condition pathogen)/ 機會致病菌(opportunistic pathogen)
定義：在一定條件下，宿主體內正常菌叢之間的相互制約平衡被打破，正常菌叢也可引起疾病
致病機制 正常菌叢的寄居部位改變 宿主免疫功能下降 菌叢失調dysbacteriosis
菌叢失調(dysbacteriosis) 定義：是指正常菌叢間的比例失衡 主要原因：濫用抗生素 二重感染(superinfection)/重疊感染：指長期/大量使用廣效抗生素後，體內正常菌叢受到限制/被殺滅，而原處於數量劣勢的抗藥性菌叢（如艱難梭菌、金葡菌）乘機大量繁殖而導致的感染； 表現為假膜性腸炎、鵝口瘡等
細菌的致病作用
細菌的毒力(virulence)
是指細菌致病性（突破宿主機體防禦，引起感染性疾病的能力）的強弱程度
測定指標： 半數致死量(LD50)（在一定條件下，可導致 50%實驗動物死亡的細菌量/ 毒素量）、 半數感染量(ID50) 遺傳基礎：。致病島（PAI）
物質基礎
侵襲力(invasion) 致病菌能突破宿主皮膚、黏膜屏障，進入身體並定植、繁殖、擴散的能力
菌體表面結構
黏附素
G-菌： 普通菌毛，LPS
G 菌： 磷壁酸
莢膜（抗吞噬）
侵襲性物質
侵襲素
侵襲性酵素類
透明質酸酶（組織通透性增加，稱為擴散因子）、血漿凝固酶
生物膜
毒素
外毒素(exotoxin)
來源 ： G 和部分G- 組成 ： 蛋白質 穩定性： 不耐熱，60～80 30min即被破壞 毒性作用： 強，組織器官選擇性 分類： 神經毒素：種類不多，但毒性強烈，致死率高 細胞毒素：損傷細胞，抑制蛋白質合成，破壞細胞膜 腸毒素：作用於腸上皮細胞→腸道功能失調 機制 ： 2個亞單位（A-B） A亞單位： 毒素活性部分 B亞單位 ： 與宿主細胞表面受體結合
可用 0.3~0.4%甲醛脫毒（去 A）而保留抗原性（留 B）→類毒素(foxoid)→刺激機體產生具有中和外毒素作用的抗毒素抗體； B亞單位則可製備次單位疫苗
內毒素(endotoxin)
來源： G- 組成： LPS 穩定性： 耐熱，160 2～4h 毒性作用： 弱 臨床症狀相似 生物學作用： ➿發熱反應：內源性致熱原→體溫調節中樞 ➿白血球反應：先驟減、後激增（嗜中性球釋放因子）；傷寒沙門菌例外（持續 下降） ➿內毒素血症→敗血症、DIC、微循環衰竭、內毒素休克
其他細菌
分歧桿菌屬
與放線菌屬 在生物學上同屬於螺旋菌目
放線菌屬
生物學性狀
G ，以分裂方式繁殖 培養困難—厭氧或微需氧，初次分離加5%CO2可促進生長
放線菌actinomycetes 絲狀或鏈狀，呈分支生長的原核細胞型微生物
諾卡菌屬
生物學性狀
廣泛分佈於 土壤 ，不屬於人體正常菌叢 專性需氧菌—普通培養基
支原體
生物學性狀
缺乏細胞壁，能通過濾菌器， 在無生命培養基中能生長的最小原核細胞型微生物 營養需求高—加入10%～20% 人或動物血清以提供膽固醇與其他長鏈脂肪酸
在低瓊脂固體培養基上，油煎蛋樣菌落—與細菌L型同
衣原體
生物學性狀
嚴格真核細胞寄生，能通過細菌濾器 有細胞壁，G-， 有獨立酵素系統（不能產生代謝所需能量）
發育週期與形態染色
原體 EB 小而緻密 顆粒狀
直徑0.2～0.4um 有細胞壁，強感染性，宿主細胞外較穩定，無繁殖能力 當原體以吞飲方式進入宿主易感細胞，宿主細胞膜圍繞原體形成空泡，稱為 包涵體inclusion body 原體在空泡中逐漸發育成網狀體
網狀體 RB 大而疏鬆 網狀狀
直徑0.5～1.0um 無細胞壁，無感染性，代謝活躍，披衣菌發育週期中的繁殖型 以二分裂方式繁殖，空泡內增殖後形成子代原體
沙眼衣原體 首次成功分離培養—湯非凡
立克次體
生物學性狀
以節肢動物為傳播媒介、嚴格細胞內寄生 G-，有細胞壁，專性活細胞寄生 細胞壁含 肽聚醣和LPS
分離培養—細胞培養法（敏感的活細胞）
螺旋體
鉤端螺旋體屬
生物學性狀
基本結構 從外到內 外膜，細胞壁，內鞭毛，細胞膜包繞的柱形原生質體
營養需求高—含10%兔血清的korthof和無血清的EMJH培養基 最適溫度—28～30 最適pH—7.2～7.4
病原學檢查—常用 暗視野顯微鏡檢查和 鍍銀染色後普通光學顯微鏡檢查