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第一节 病原生物与病原生物学
凡能使人类和动、植物致病的生物体均称为病原生物(pathogenic organism)或生物病原体(biological pathogen)。 从人体医学的角度,研究对象主要是致人类疾病的病原生物。 研究病原生物的生物学性状、致病性、免疫性、检查方法与防治原则的学科称为病原生物学(pathogen biology)。 病原生物包括:病毒、细菌、衣原体、支原体、立克次体、放线菌、螺旋体、真菌等医学微生物,以及原虫、蠕虫、节肢动物等医学寄生虫。
一、微生物与医学微生物学
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、甚至数万倍才能看到的微小生物。
医学微生物学(medical microbiology)主要研究与医学(人体)有关的致病性微生物的生物学特性、致病性、免疫性以及特异性诊断和防治措施,以控制和消灭微生物感染性疾病及相关疾病,达到保障和提高人类健康水平的目的。 医学微生物学是基础医学中一门重要学科。
(一)微生物的分类及特点
微生物种类繁多,有数十万种以上。 按细胞结构特点分为三大类:
1.非细胞型微生物
无典型的细胞结构,无产生能量的酶系统,只能在活的易感宿主细胞内生长繁殖。 核酸类型是DNA 或RNA,两者不同时存在,是最小的一类微生物。 如病毒。
2.原核细胞型微生物
有细胞结构,但无典型的核,其核呈环状裸DNA 团块结构,无核膜和核仁。 细胞器很不完善,只有核糖体。 DNA 和RNA 同时存在。 细菌不是分类学名称,其含义有广义和狭义之分。广义上,所有原核型微生物都可以称细菌,包括细菌(狭义)、支原体、螺旋体、放线菌、衣原体、立克次体。狭义上,细菌专指其中数量最大、种类最多、具有典型代表性的一类原核型微生物,即狭义的细菌范畴。
3.真核细胞型微生物
有细胞结构,细胞核高度分化,有核膜和核仁,细胞器完整。 如真菌。
(二)微生物的分布
微生物在自然界中分布极为广泛,它在地球上几乎无处不在,无孔不入。 土壤中微生物数量最大,聚集最多,土壤是微生物的“天然培养基”,也是各种微生物生长的大本营,例如1g 肥沃土壤中可有几亿到几十亿个微生物。 空气中虽有微生物,但因其缺乏微生物必需的营养物质和水分,加上太阳光的紫外线照射,因此空气中不适宜微生物的生长。 空气中的微生物主要是土壤、生物和水体中的微生物随着尘埃、微粒等方式漂浮到空中去的。 各种水环境中也有无数的微生物,水环境包括江、河、湖泊等淡水环境以及海洋等咸水环境。 淡水中的微生物多来自于土壤、空气等,因此水中的微生物种类和数量一般要比土壤中的少。 海洋是地球上最大的水体,海水中的微生物多为嗜盐菌。 微生物还可存在于人类的体表、与外界相通的呼吸道、消化道等部位。 人体肠道内存在的微生物,约占人体微生物总量的80%,占粪便总量的30%~40%。 一些极端环境中也有微生物生存,如85 公里的高空,11 公里深的海底等。
(三)微生物与人类的关系
1.人类的生存和社会发展离不开微生物
绝大多数微生物对人类和动、植物的生存是有益的,而且有些是必需的。 例如空气中的大量氮气只有依靠固氮菌的作用才能被植物吸收;自然界中的微生物能将死亡动植物的有机体降解并转化为无机物和二氧化碳,以供植物生长的需要,植物又可通过光合作用把空气中的CO 2 和H 2O 变成复杂的有机物,并且形成了大量的人和动物不能分解利用的纤维素和木质素。 因此,如果没有微生物的存在,植物就不能新陈代谢,地球上的食物链将无法形成,而人类和动物也将无法生存。在人类的生活和生产活动中,微生物的作用已被广泛应用于各个领域。 在农业方面,人类开辟了以菌造肥、以菌催长、以菌防病治病等农业增产新途径,生产出了微生物饲料、微生物肥料、微生物农药、微生物食品、微生物能源和微生物环保制剂等。 在工业方面,微生物在食品、医药、制革、纺织、石油、化工、冶金等领域的应用越来越广泛。 如微生物在采油技术中发挥着令人难以想象的巨大作用,它可降低原油的黏度增加原油的流动性从而大大提高了原油的采收率。
2.人类疾病的发生与微生物密切相关
微生物在给人类提供诸多好处的同时,也带来了许多不可忽视的负面影响。 其中,有一小部分微生物能引起人类或动、植物的病害,这些具有致病性的微生物称为病原微生物,如伤寒沙门氏菌、结核分枝杆菌、肝炎病毒、麻疹病毒、梅毒螺旋体等。 人体体表及与外界相通的腔道中寄居的正常菌群,在正常情况下对人体有益无害,只有在机体抵抗力低下或寄居环境改变时才导致疾病,此时称它们为条件致病菌或机会致病菌。
二、寄生虫与医学寄生虫学
寄生虫(parasite)是指失去自身生活能力,长期或短暂地依附于另外一种生物的体内或体表,获得营养并给对方造成损害的低等无脊椎动物和单细胞原生生物。 人体寄生虫是指以人作为宿主的寄生虫。实际上,能以寄生生活的生物体不只是寄生虫。 寄生(parasitism)是指两种生物在一起生活,其中一方受益,另一方受害,后者给前者提供营养物质和居住场所。 受益的一方称为寄生物(parasite),受损害的一方称为宿主(host)。 因此,病毒、致病性细菌和真菌、寄生虫等永久或长期或暂时地寄生于植物、动物和人的体表或体内以获取营养,赖以生存,并损害对方,均可统称为寄生物;其中过寄生生活的多细胞的无脊椎动物和单细胞的原虫则称为寄生虫。 也就是说,寄生虫大部分属于肉眼可见的、形态结构比较复杂的多细胞无脊椎动物,隶属于动物界;单细胞的原虫隶属于原生生物界,肉眼看不见,需借助光学显微镜观察。
医学寄生虫学(medical parasitology)又称人体寄生虫学(human parasitology),研究与人体有关的寄生虫的形态结构、生活活动和生存繁殖规律,阐明寄生虫与宿主及外界因素的相互关系,以控制和消灭寄生虫感染性疾病及相关疾病,达到保障和提高人类健康水平的目的。 医学寄生虫学是基础医学中一门重要学科。
(一)寄生虫的分类和特点
1.原虫
属原生生物界,隶属肉足鞭毛门、顶复门和纤毛门。 为单细胞真核生物,具有独立和完整的生命活动。 寄生人体的原虫有40 多种,主要有溶组织内阿米巴、疟原虫、刚地弓形虫和阴道毛滴虫等。
2.蠕虫
属动物界的多细胞无脊椎动物,多属扁形动物门和线形动物门,借身体的肌肉收缩而做蠕形运动,故名。 寄生人体的蠕虫有160 多种,重要的有20 多种,主要有蛔虫、钩虫、丝虫、血吸虫、绦虫等。
3.节肢动物
属动物界的多细胞无脊椎动物,属节肢动物门。 躯体分节,左右对称。 与人类疾病有关的主要有蚊、蝇、虱、蚤、螨、蜱等。
(二)寄生虫的分布
一般而言,寄生虫的分布常有明显的地方性。 有关因素包括:①气候条件,如多数寄生虫在温暖潮湿的地方分布较广,也与中间宿主和媒介节肢动物的地理分布有关;②生活习惯和生产方式,如多吃生或未煮熟的各种肉类的地区易患某些寄生虫病,钩虫病常流行于用人粪施肥的旱地农作物地区;③自然疫源性,如有些人兽共患寄生虫自然存在原始森林和荒漠地区,人因偶然进入该地区,则可从这些地区带虫的脊椎动物通过一定途径被感染。
(三)寄生虫与人类的关系
顾名思义,寄生虫就是营寄生生活,对宿主造成损害的寄生物,因此寄生虫对人体(或动物)感染一旦发生,则对人体(或动物)都是有害的,引起各种寄生虫病。 当然,机会致病寄生虫(opportunistic parasite)如弓形虫、隐孢子虫等,在宿主体内通常处于隐性感染状态,只有当宿主免疫功能低下时,才出现致病。 目前研究也表明,在一些特定情况下,寄生虫也有对人类有益的一面。
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病原生物学
在我国,根据教育部1997 年学科归并的思想与决定,已将医学微生物学和医学寄生虫学合并为病原生物学。 病原生物学是整合医学微生物学和医学寄生虫学非常合适的学科称谓。 从医学角度来看,不仅将传统上分割的两个生物病原体概念(致病或病原微生物、致病或病原寄生虫)统一为一个整体概念,且“病原”二字突出了这门医学基础课的临床取向,有利于激发学生的学习热情。