第一部分 病原生物的基本特性
绪 论
1.掌握:微生物、寄生虫概念,微生物的三型八类及其特点。
2.熟悉:微生物与人类的关系,医学微生物学、人体寄生虫学的研究内容。
3.了解:医学微生物学的发展简史。
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一、微生物与医学微生物学
(一)微生物
微生物(microorganism)是自然界中一群肉眼不能直接看见,必须借助显微镜放大数百倍甚至数万倍才能观察到的微小生物的总称。微生物具有体积微小、结构简单、繁殖迅速、容易变异、种类繁多、分布广泛等特点。
1.微生物的分类 微生物按其结构、分化程度、化学组成等不同分成3种类型(表绪-1,图绪-1)。
表绪-1 三种类型微生物的比较
比较点
真核细胞型微生物
原核细胞型微生物
非细胞型微生物
大小
*大,5.0~30.0mm
中等,0.2~20.0mm
*小,0.02~0.30mm
(1)非细胞型微生物:是*小的一类微生物,大多由核酸(DNA或RNA)和蛋白质组成,有的则仅有核酸或蛋白质。无典型的细胞结构,缺乏产生能量的酶系统,只能在易感的活细胞内生长繁殖。主要包括病毒、亚病毒等。
(2)原核细胞型微生物:细胞核分化程度较低,无核膜、核仁,仅有环形裸露的DNA形成的拟核;细胞器不完善,只有核糖体。包括细菌、螺旋体、支原体、立克次体、衣原体和放线菌。
(3)真核细胞型微生物:细胞核分化程度较高,有核膜、核仁;有完善的细胞器,如内质网、核糖体及线粒体等。主要包括真菌、藻类等。
2.微生物与人类的关系 微生物在自然界的分布极为广泛。土壤、江河、湖泊、空气、物体表面、人与动物的体表及与外界相通的腔道中都有微生物存在。绝大多数微生物对人类是有益的,有些甚至是必需的。仅有少数微生物对人类、动物、植物有害,甚至引起疾病。
自然界中氮、碳、硫等元素的循环主要依靠微生物的代谢活动来进行,如土壤中的微生物能将动物、植物有机蛋白质转化为无机含氮化合物,促进植物的生长,而植物又为人类和动物所食用。微生物已被广泛用于人类生活中的各个领域。在农业方面,利用微生物生产细菌肥料、植物生长激素及生物农药杀虫剂。在医药工业方面,将微生物制成疫苗可用于预防疾病;通过微生物制造生物药剂,如抗生素和维生素等。在食品工业方面,常利用微生物制备、改善食品,如用毛霉菌和黄酒生产酱豆腐;还可利用微生物制备饮品,如生产酸奶。
少数微生物可引起人类和动物、植物患病,将这些具有致病性的微生物称为病原微生物。如引起伤寒、痢疾、结核、麻疹、肝炎、艾滋病等多种疾病的微生物。
(二)微生物学与医学微生物学
1.微生物学 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、生命活动及与人类、动物、植物、自然界相互关系的科学。随着微生物领域的深入和扩大,形成了许多分支学科。如按研究和应用领域不同将微生物学分为医学微生物学、兽医微生物学、食品微生物学、工业微生物学、农业微生物学等。
2.医学微生物学(medical microbiology) 是研究与人类疾病有关的病原微生物的基本生物学特性、致病性与免疫性、特异性诊断及防治措施的一门医学基础学科,与临床医学和感染性疾病联系紧密。
通过医学微生物学的学习,为今后学习临床各科的感染性疾病、超敏反应性疾病、肿瘤和卫生保健等知识奠定重要的基础。根据医学微生物学的系统性和教学上的循序渐进原则,本学科又分为病毒学(非细胞型微生物)、细菌学(原核细胞型微生物)和真菌学(真核细胞型微生物)。
(三)医学微生物学发展简史
医学微生物学的发展过程可以大致分为三个时期。
1.经验时期 古人虽未亲眼观察到微生物,但早已将微生物学知识用于日常生活、生产和疾病防治中。相传夏禹时期的仪狄发明了酿酒,于北魏末年成书的《齐民要术》中详细记载了制醋的方法。民间生活中常用的糖渍、盐腌、烟熏等保存食物的方法,正是通过抑制微生物的生长繁殖来防止食物的腐烂变质的。北宋末年,刘真人提出肺痨是由虫引起的,开启了关于传染病发生机制的探究。明代李时珍在《本草纲目》中指出,将患者的衣服熏蒸后再穿能有效预防传染疾病;且在明代,我国率先使用人痘来预防天花。
2.实验时期
(1)病原微生物学的建立:1676年,荷兰人安东尼 列文虎克(Antoni van Leeuwenhoek)用自磨的镜片制造了世界上第一架放大倍数为270倍的显微镜,用它从雨水、池塘水等标本中第一次观察到多种微生物,为微生物的存在提供了有力证据,亦奠定了微生物形态学的基础。1857年,法国科学家路易斯 巴斯德(Louis Pasteur)(图绪-2)发现微生物与人、动物和植物之间存在某种疾病的关系,证实微生物可引起有机物质的发酵与腐败,并创立了至今仍沿用于酒类和乳类的巴氏消毒法,开创了微生物的生理学时代。英国外科医生约瑟夫 李斯特(Joseph Lister)采用苯酚(石炭酸)喷洒手术室,并用煮沸法处理手术器械,防止术后感染,为防腐、消毒和无菌操作奠定了基础。1876年,德国细菌学家郭霍发现了炭疽杆菌、伤寒杆菌、结核杆菌、霍乱弧菌等传染病菌,发明了细菌的固体培养技术、细菌染色法,用于诊断结核病的结核菌素,预防炭疽病及霍乱病的免疫接种法。1901年,美国科学家里德(Walter Reed)*先分离出第一个人类病毒——黄热病毒。随后其他科学家相继分离出更多病毒,为微生物学的发展奠定了基础。
(2)疾病治疗的探索:随着病原微生物学的发展,人们也在不断探索传染性疾病的治疗方法。1891年,德国学者埃米尔 阿道夫 冯 贝林(Emil Adolf von Behring)用含白喉抗毒素的动物免疫血清成功治愈白喉患儿。1910年,德国化学家保罗 欧立希(Paul Ehrlich)合成了治疗梅毒的砷制剂,开创了微生物性疾病的化学治疗途径。1928年,英国细菌学家亚历山大 弗莱明(Alexander Fleming)(图绪-3)发现了青霉素,随后链霉素、氯霉素、红霉素等抗生素不断被发现并广泛应用于临床,为感染性疾病的治疗带来了一场伟大的革命。
3.发展时期 在20世纪以前,人类健康的*大杀手是细菌。经过无数科学家的努力,在已了解大多数致病菌并找到对付其*有利的武器——抗生素以后,病原微生物学家把更多的注意力转移到病毒上。
20世纪中期,随着物理学、生物化学、遗传学、分子生物学、细胞生物学、免疫学等学科的发展,电子显微镜、电子计算机、细胞培养、色谱分析、分子生物学技术等建立和进步,使医学微生物学得到迅速发展。不断发现新的病原微生物,如军团菌、幽门螺杆菌、SARS冠状病毒、人类免疫缺陷病毒、埃博拉病毒和朊粒等。自20世纪70年代以来,新发现的病原微生物已达40余种。对病原微生物致病性的认识不断深入,如内源性感染,细菌耐药性机制的研究等。新的抗生素也不断问世,有效地控制了传染性疾病的流行。微生物学研究和诊断技术不断进步,如免疫标记技术、DNA探针技术、聚合酶链反应等微生物学检验技术飞速发展,在病原微生物的分类、新种鉴定和流行病学研究中发挥重要作用。随着人们对病原微生物基因和蛋白质的结构与功能认识的不断深入,新型疫苗的研制进展迅速,如亚单位疫苗、基因工程疫苗、核酸疫苗等,有效控制和预防了感染性疾病的发生。此外,细胞因子、单克隆抗体和基因治疗等手段亦开始出现于病毒性疾病的治疗领域。
在医学微生物学及其相关学科的发展中,全球有近60位科学家因有突出贡献而荣获诺贝尔生理学或医学奖。我国医学科学工作者也为医学微生物学发展做出了重大贡献。20世纪30年代,我国学者黄祯祥*创病毒体外细胞培养技术,为现代病毒学奠定了基础;1955年,我国第一代病毒学家汤飞凡*次分离沙眼衣原体,是第一位分离重要病原体的中国人;我国病毒学学家朱既明在国际上*次将流感病毒裂解为亚单位,提出了流感病毒结构图像,为研究亚单位疫苗提供了理论支持和方法。在病原微生物研究和预防医学方面,我国也取得了重大成就,有关出血热病毒、肝炎病毒(甲、乙、丙、丁型)、EB病毒及SARS冠状病毒等的研究已进入世界领先领域;我国较早就消灭了天花和野毒株引起的脊髓灰质炎,有效控制了鼠疫、霍乱等烈性传染性疾病,麻疹、白喉、流脑、乙脑、破伤风等疾病发病率显著下降。随着人类社会的进步和医学科学技术的发展,相信大部分传染病将被有效控制,甚至被消灭。但微生物的多样性也将始终伴随人类而存在,还将会出现新的病原微生物并导致新发传染病。因此,广大医务工作者任重道远,应努力争取为人类健康做出更大的贡献。
二、人体寄生虫与人体寄生虫学
寄生虫是指营寄生生活的低等生物。人体寄生虫是指寄生于人体的寄生虫,是引起人类疾病的常见病原生物之一。人体寄生虫的种类繁多,按照生物学分类分为医学原虫、医学蠕虫和医学节肢动物。①医学原虫:原虫是指单细胞的真核动物,由细胞膜、细胞质和细胞核组成,具有独立和完整的生理功能。寄生在人体的原虫称为医学原虫,常见的有疟原虫、阴道毛滴虫、刚地弓形虫等。②医学蠕虫:蠕虫是指多细胞的软体无脊椎动物,借助肌肉的伸缩而蠕动。寄生在人体的蠕虫通常称为医学蠕虫,常见的有蛔虫、钩虫、血吸虫、牛带绦虫等。③医学节肢动物:节肢动物通常具有躯体分节、左右对称、具有外骨骼和附肢等形态特征,分为昆虫纲、蛛形纲、唇足纲、甲壳纲和倍足纲五类。通过骚扰、蜇刺、吸血、寄生和传播病原体等方式危害人畜健康的节肢动物称为医学节肢动物,常见的有蚊、蝇、蚤、虱、蜱、螨等。
人体寄生虫学(human parasitology)是一门医学基础课,是研究与医学有关的寄生虫的形态结构、生活史、致病性、实验诊断、流行与防治,揭示寄生虫与人体及外界环境相互关系的科学。通过人体寄生虫学的学习,达到控制和消灭寄生虫病的目的。
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