微生態(tài)學(xué)講義20129

1、微生態(tài)學(xué)講義(本科用)大連醫(yī)科大學(xué)微生態(tài)學(xué)教研室第一章 緒 論教學(xué)內(nèi)容第1節(jié) 微生態(tài)學(xué)的概念 包括微生態(tài)學(xué)及正常微生物兩個(gè)基本概念及與宏觀生態(tài)學(xué)、醫(yī)學(xué)微生物學(xué)、微生物生態(tài)學(xué)等近緣學(xué)科的關(guān)系第2節(jié) 微生態(tài)學(xué)的歷史 包括學(xué)科成立前歷史及學(xué)科成立后歷史第3節(jié) 微生態(tài)學(xué)的用途 包括理論用途與實(shí)際用途教學(xué)要求1 理解與掌握微生態(tài)學(xué)及正常微生物兩個(gè)基本概念同時(shí)分清微生態(tài)學(xué) 與宏觀生態(tài)學(xué)、醫(yī)學(xué)微生物學(xué)、微生物生態(tài)學(xué)的區(qū)別與聯(lián)系2 理解與掌握微生態(tài)學(xué)的用途3 了解微生態(tài)學(xué)的歷史教學(xué)方法結(jié)合日常生活和病例分析，用舉例、圖表、對比等方法進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)。采取多媒體教學(xué)方式。 課時(shí)分配 2學(xué)時(shí)具體內(nèi)容第1節(jié) 微生態(tài)學(xué)

2、的概念一、宏觀生態(tài)學(xué)的定義宏觀生態(tài)學(xué)，簡稱生態(tài)學(xué)(Ecology)，1866年，由Haeckel提出。幾經(jīng)科學(xué)家們定義，1979年中國的生態(tài)學(xué)家馬世駿提出了一個(gè)比較全面的定義：生態(tài)學(xué)是一門多學(xué)科性的生態(tài)科學(xué)，它是研究生命系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)之間的相互作用規(guī)律及其機(jī)理的科學(xué)。更明確地說：生態(tài)學(xué)是一門研究生物與生物、生物與環(huán)境的相互依賴和相互制約的科學(xué)。二、微觀生態(tài)學(xué)的定義微觀生態(tài)學(xué)，簡稱微生態(tài)學(xué)(Microecology)，1977年，由西德的Volker Rush首先提出。1985年Volker Rush提出：微生態(tài)學(xué)是細(xì)胞水平或分子水平的生態(tài).學(xué)。更明確地說：微生態(tài)學(xué)是研究正常微生物群的結(jié)構(gòu)、功能

3、以及與其宿主相互關(guān)系的生命科學(xué)分支。三、正常微生物群的定義正常微生物群(normal microbiota或normal flora)是微生物與其宿主在共同的歷史進(jìn)化過程中形成的微生態(tài)系，即寄居在特定個(gè)體體內(nèi)的非但無害而且有益的微生物群落(microcommunity)。第2節(jié) 微生態(tài)學(xué)的歷史微生態(tài)學(xué)作為一門獨(dú)立的學(xué)科，只有十幾年的歷史，但是作為以正常微生物群為研究對象的微生態(tài)學(xué)，已具有悠久的歷史。它的起源，與微生物學(xué)(細(xì)菌學(xué))是同時(shí)期的，甚至早于微生物學(xué)。概括起來分為以下4個(gè)時(shí)期。一、啟蒙時(shí)期(16761910)1. 直接制片 荷蘭人Antony Van Leeuwenhoek用他自己研制的

4、世界上第一臺顯微鏡，以擴(kuò)大300倍的倍數(shù)直接或在暗視野下觀察人、動物的糞便、人的唾液、污水、胡椒種子等標(biāo)本上的微生物，并將看到的形態(tài)一一描繪下來。這些形態(tài)幾乎囊括了現(xiàn)在的細(xì)菌形態(tài)。因此，Leeuwenhoek是世界上第一個(gè)以直接制片法觀察人、動物及植物標(biāo)本的正常微生物群的人?？梢哉J(rèn)為，他是微生物、微生態(tài)學(xué)的創(chuàng)始人。2. 混合培養(yǎng) 由于當(dāng)時(shí)人們沒有建立起純培養(yǎng)的技術(shù)，只能在液體中對標(biāo)本里的細(xì)菌進(jìn)行混合培養(yǎng)?；旌吓囵B(yǎng)對微生態(tài)學(xué)研究是必要的，因?yàn)樵谧匀粭l件下微生物本來就是混合的，并不是單獨(dú)存在的。由于當(dāng)時(shí)沒有建立起微生物種的鑒定標(biāo)準(zhǔn)，盡管混合培養(yǎng)對微生態(tài)學(xué)有重要意義，但不能發(fā)揮其真正優(yōu)勢。初級的混合

5、培養(yǎng)是科學(xué)發(fā)展的必然歷史階段。3. 純培養(yǎng) 純培養(yǎng)技術(shù)的創(chuàng)建是微生物學(xué)發(fā)展的重要里程碑。它的核心是德國細(xì)菌學(xué)家Robert Koch(18431910)發(fā)明了固體培養(yǎng)基。純培養(yǎng)技術(shù)對微生物學(xué)的發(fā)展來說是一場革命。正如Koch的學(xué)生F.Loeffler所說：“我老師的純培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)明，就象結(jié)滿碩果的大樹，只要你站在樹下，把樹輕輕一搖，就會有大批果實(shí)落在你的口袋里。”因?yàn)橛辛思兣囵B(yǎng)技術(shù)，才能進(jìn)行科學(xué)的生物學(xué)與分類學(xué)的研究。的確，從19世紀(jì)末到20世紀(jì)初，幾乎大部分的病原茵都相繼發(fā)現(xiàn)了。對微生態(tài)學(xué)來說，純培養(yǎng)技術(shù)同樣具有重要意義，但它忽視了微生物在自然生境中的混合狀態(tài)，所以不能揭示微生物與微生物之間

6、的相互關(guān)系。4. 對正常微生物群的初步認(rèn)識 根據(jù)上述手段進(jìn)行的研究，使我們對正常微生物群有了初步認(rèn)識。主要有二種看法：1)Pasteur的觀點(diǎn)：法國的Louis Pasteur(18221895)從他從事的發(fā)酵工業(yè)所取得的知識出發(fā)，認(rèn)為正常菌群是有益的。人或動物的食物消化，需要通過微生物的發(fā)酵起作用。2)梅契尼柯夫(18451916)的觀點(diǎn)：他認(rèn)為腸道菌群特別是大腸桿菌是有害的，它們能分解未消化的食物，產(chǎn)生大量的靛基質(zhì)、硫化氫、胺類等，從而使機(jī)體發(fā)生慢性中毒，引起動脈硬化，促進(jìn)衰老。為此他提倡喝酸牛奶，以抑制大腸桿菌等腐敗菌的生長。從現(xiàn)代觀點(diǎn)來看，上述兩種看法都只強(qiáng)調(diào)了一方，忽視了另一方。有益

7、及有害是正常微生物對其宿主作用客觀存在的二個(gè)方面，當(dāng)正常微生物群與宿主保持微生態(tài)平衡時(shí)，它對宿主是有益的，當(dāng)發(fā)生微生態(tài)失調(diào)時(shí)，它對宿主是有害的。二、停滯時(shí)期(19101945)這段時(shí)期，對正常微生物群的研究一方面處于停滯時(shí)期，另一方面又蘊(yùn)釀著新的發(fā)展。1. 停滯的原因 1)烈性傳染病的大流行：霍亂、鼠疫、天花、流感、腸傷寒等在全球發(fā)生大流行，奪去了億萬人民的生命。嚴(yán)酷的現(xiàn)實(shí)，迫使科學(xué)家把視線集中在病原微生物的研究方面，使對正常微生物群的研究暫處于停滯狀態(tài)。2)認(rèn)識的片面性：對病原微生物的研究和揭示，使人們形成了一種觀念：“微生物主要是有害的”。由于觀念上的錯(cuò)誤，在很大程度上阻礙了人們對正常菌群

8、的研究。3)方法學(xué)的缺陷：自Leeuwenhoek以來，人們就已發(fā)現(xiàn)人的大便內(nèi)存在著大量的微生物，糞便的1/3是細(xì)菌。但是，采用普通的細(xì)菌培養(yǎng)，只有少數(shù)能培養(yǎng)出來，所以，認(rèn)為糞便中的大多數(shù)細(xì)菌是死的。由于方法學(xué)的缺陷，人們對正常菌群的知識是貧乏的。直到1957年德國的Haenel利用現(xiàn)代化的厭氧培養(yǎng)法發(fā)現(xiàn)：糞便中90%以上的微生物是活的，而且其中的95%以上是厭氧菌，過去普通培養(yǎng)出來的需氧菌及兼性厭氧菌，如大腸桿菌、葡萄球菌、變形桿菌等總數(shù)僅占15%。2. 新發(fā)展的準(zhǔn)備 微生物學(xué)、免疫學(xué)及現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展為微生態(tài)學(xué)的發(fā)展做了準(zhǔn)備。三、發(fā)展時(shí)期(19451970)在這一時(shí)期，有二件大事促進(jìn)了對正常

9、微生物群的研究。1. 抗生素的問世 1929年英國的Fleming(18881955)發(fā)現(xiàn)了青霉素，1945年美國投入工業(yè)生產(chǎn)，開創(chuàng)了抗生素工業(yè)。目前，已有數(shù)以千計(jì)的抗生素問世?？股卦谌藗兣c各種傳染病的斗爭中，立下了不朽的功勛，挽救了眾多人民的生命。然而，在廣泛應(yīng)用的同時(shí)，它的弊端也顯露出來，即引起微生態(tài)失調(diào)及耐藥性菌株增加。1950年，我國著名的微生物學(xué)家魏曦教授與其助手康白醫(yī)生就遇到一個(gè)病例。一名18歲的男青年，因鼠型鏈絲桿菌(Streptobacillus moniliformis)感染，患上了鼠咬熱。此種病原菌對青鏈霉素敏感。大劑量用藥后，病情一度好轉(zhuǎn)，繼續(xù)鞏固治療后，病人突然死亡。

10、究其原因，病人是死于肺炎桿菌敗血癥，是抗生素大量使用引起的一種菌群失調(diào)癥或稱二重感染。當(dāng)時(shí)，魏曦教授就指出：“在光輝的抗生素降臨以后，我們必須注意其給人類帶來的陰影：擾亂正常微生物群和引起菌群失調(diào)。”2. 無菌動物的飼養(yǎng) 1945年美國印第安那州圣母大學(xué)(Notre Dame University)的博士成功地實(shí)現(xiàn)了無菌動物(germ free)的飼養(yǎng)。近年來英國的教授又研制出耐高溫的透明薄膜塑料動物室，造價(jià)低，便于推廣。現(xiàn)在幾乎所有的動物均可培養(yǎng)成無菌動物。無菌動物是研究正常微生物群不可缺少的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停ㄟ^與普通動物相比較，可以發(fā)現(xiàn)正常微生物群的生理作用、營養(yǎng)作用、生物拮抗作用及其與宿主的關(guān)

11、系，解決正常微生物群有益說和有害說的問題。上述二件大事，喚醒了人們對正常微生物群、微生態(tài)平衡和微生態(tài)失調(diào)問題的注意，同時(shí)為人們進(jìn)行深入研究創(chuàng)造了良好的技術(shù)手段。四、現(xiàn)代化時(shí)期(1970 )微生態(tài)學(xué)的現(xiàn)代化特征有以下幾個(gè)方面：1. 與現(xiàn)代生命科學(xué)分支的融合 微生態(tài)學(xué)與細(xì)胞學(xué)、分子生物學(xué)、基因工程學(xué)、免疫學(xué)、系統(tǒng)論、信息論、自動控制等學(xué)科互相滲透，互為基礎(chǔ)，互為聯(lián)系，從而使微生態(tài)學(xué)進(jìn)入現(xiàn)代化行列。2. 電鏡技術(shù) 微生態(tài)學(xué)研究，最需要在原位觀察微生物與宿主細(xì)胞的分布狀態(tài)，觀察它們相互聯(lián)系的直接征象。電鏡技術(shù)能滿足這一需要，促進(jìn)微生態(tài)學(xué)的發(fā)展。3. 悉生生物學(xué) 由博士1945年提出，主要是對無菌技術(shù)或

12、由無菌技術(shù)取得的科學(xué)信息的概括。國際悉生生物學(xué)會，每隔3年召開一次，悉生生物學(xué)學(xué)術(shù)討論會，涌現(xiàn)出大量的微生態(tài)學(xué)研究的寶貴資料。4. 微生物分類學(xué)的新發(fā)展 現(xiàn)代分類技術(shù)包括原核細(xì)胞分類、數(shù)據(jù)分類、核酸分類、遺傳學(xué)分類以及血清學(xué)與化學(xué)分類，它們?yōu)槲⑸锓诸愄峁┝饲八从械臈l件。明確了宿主攜帶的正常微生物群成員，才能進(jìn)一步研究其生態(tài)學(xué)作用。5. 生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)的引入 美國哈佛大學(xué)的等人在進(jìn)行系列研究的基礎(chǔ)上，把大量的生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)和術(shù)語引入了正常微生物群研究領(lǐng)域。提出了“正常微生物群在固有生境內(nèi)是不致病的，只有轉(zhuǎn)移到外籍生境才能致病”的生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)。這些觀點(diǎn)大大促進(jìn)了微生態(tài)學(xué)發(fā)展。第3節(jié) 與其他學(xué)科的關(guān)系作為

13、一門邊緣的科學(xué)，微生態(tài)學(xué)與其他學(xué)科密切相關(guān)。一、微生態(tài)學(xué)與其他邊緣學(xué)科的關(guān)系1. 與宏觀生態(tài)學(xué)的關(guān)系 1)宏觀生態(tài)學(xué)是研究生物圈與地球本身的相互關(guān)系的生物科學(xué)，是研究生物與環(huán)境(有生命和無生命的)的相互關(guān)系的學(xué)科。從這個(gè)意義上講，微生態(tài)學(xué)應(yīng)包括在生態(tài)學(xué)中，它與宏觀生態(tài)學(xué)具有共同的生態(tài)學(xué)規(guī)律。2)它們是不同層次上的生態(tài)學(xué)，由于研究對象不同，其在理論、方法及一些規(guī)律方面必然有自己的特性。2. 與微生物生態(tài)學(xué)的關(guān)系 1)微生物生態(tài)學(xué)是生態(tài)學(xué)按生物類型分出的生態(tài)學(xué)分支，屬各論性質(zhì)，而微生態(tài)學(xué)與宏觀生態(tài)學(xué)是不同層次的等位分工，屬總論性質(zhì)。2)微生物生態(tài)學(xué)的對象是微生物與外環(huán)境的關(guān)系，特別著重于非生命環(huán)境

14、中的關(guān)系。而微生態(tài)學(xué)的對象則主要是有生命的宿主。3)對微生物與環(huán)境的側(cè)重點(diǎn)不同，微生物生態(tài)學(xué)側(cè)重于微生物，而微生態(tài)學(xué)側(cè)重于生物環(huán)境宏生物(植物、動物及人類宿主)。一個(gè)是微生物的微生態(tài)學(xué)，另一個(gè)是宿主的微生態(tài)學(xué)。3. 與醫(yī)學(xué)微生物學(xué)的關(guān)系 1)醫(yī)學(xué)微生物學(xué)是研究微生物的分離、培養(yǎng)、鑒定和致病作用等的科學(xué)，是生物學(xué)；微生態(tài)學(xué)是生態(tài)學(xué)。2)醫(yī)學(xué)微生物學(xué)側(cè)重于研究微生物的致病作用，而微生態(tài)學(xué)側(cè)重于研究微生物對宿主的正常的或生理的作用、微生態(tài)平衡、微生態(tài)失調(diào)和微生態(tài)防治。3)微生物學(xué)是微生態(tài)學(xué) 的基礎(chǔ)。二、微生態(tài)學(xué)與其他現(xiàn)代生命科學(xué)的關(guān)系微生態(tài)學(xué)與生理學(xué)、生化學(xué)、分子生物學(xué)、組織胚胎學(xué)、遺傳學(xué)、悉生生物

15、學(xué)等都是生物學(xué)的基礎(chǔ)分科，均以生命現(xiàn)象為研究對象。因此各學(xué)科之間有著橫向聯(lián)系，在另一方面，又與各分類學(xué)科，如鳥類微生態(tài)學(xué)、植物微生態(tài)學(xué)等有著縱向聯(lián)系。第4節(jié) 微生態(tài)學(xué)的用途一、認(rèn)識生命的本質(zhì)生命不是孤立的，是與其環(huán)境的統(tǒng)一體。生命不僅與外環(huán)境是統(tǒng)一體，與內(nèi)環(huán)境也是統(tǒng)一體。宏觀生態(tài)的無生命環(huán)境如大氣、水、食物、土壤等和有生命環(huán)境如動物、植物及微生物等，都會對人類的生存有影響，而微觀生態(tài)的正常微生物群對宿主也有影響，而且宏觀影響必然通過微觀影響而起作用。一個(gè)成年人大約有1013個(gè)細(xì)胞，而其體表與體內(nèi)所攜帶的正常微生物細(xì)胞竟有個(gè)1014個(gè)之多。這些微生物大部分與細(xì)胞密切接觸，交換能量、物質(zhì)，甚至互相

16、傳遞遺傳信息。據(jù)估計(jì)，微生物的酶大約35%可為宿主利用。正常微生物群對宿主具有營養(yǎng)、免疫、生物拮抗等作用。微生態(tài)學(xué)必將與其他現(xiàn)代生命科學(xué)相配合，揭示生命的奧秘。二、認(rèn)識疾病的本質(zhì)一切干擾宿主的因素，不論是物理的、化學(xué)的、還是生物的都會引起微生態(tài)失調(diào)；一切疾病，都存在著正常微生物群的紊亂，不是原因，也是結(jié)果，或者互為因果。通過對正常微生物群的定性、定量和定位檢查，就可以判斷微生態(tài)平衡與否，正常微生物群由宿主轉(zhuǎn)移、定位轉(zhuǎn)移就可以從不致病到致病。傳統(tǒng)的感染論，單一的，孤立的，絕對的或純種的感染機(jī)制，在微生態(tài)學(xué)的研究進(jìn)程中必將予以修正。三、生理學(xué)監(jiān)測正常微生物群是動物、植物及人類個(gè)體重要的生理學(xué)組成部

17、分。任何個(gè)體反應(yīng)都可能在正常微生物群的定性、定量及定位方面表現(xiàn)出來。因此，正常微生物群、正常微生物群的代謝產(chǎn)物，以及正常微生物群與其宿主相互作用的反應(yīng)，都可以作為植物、動物及人類個(gè)體生理功能檢測指標(biāo)?，F(xiàn)代化的醫(yī)療措施，都或多或少地影響機(jī)體的微生態(tài)平衡。因此，除了對人體本身的生理性或病理性指標(biāo)檢測外，還必須監(jiān)測各系統(tǒng)正常微生物群的指標(biāo)。目前急需進(jìn)行監(jiān)測的幾個(gè)方面有：1)抗生素的應(yīng)用：抗生素直接干擾微生態(tài)平衡，大量長期用后，若不進(jìn)行監(jiān)測，不采取生態(tài)調(diào)整方法，勢必治甲病，引起乙病。2)外科手術(shù)：各種手術(shù)特別是胃腸手術(shù)，常常引起嚴(yán)重的微生態(tài)失調(diào)。3)放射：放射線直接影響微生態(tài)平衡。4)應(yīng)用各種藥物：各

18、種藥物可能直接或間接影響微生態(tài)平衡。5)疾?。阂磺屑膊《即嬖谥Ｎ⑸锶旱奈蓙y，不是原因，也是結(jié)果，或者互為因果。6)保健措施：各種保健措施如體育鍛煉、氣功、生活習(xí)慣等對微生態(tài)平衡都可能引起良性或惡性影響。7)中醫(yī)中藥：中藥對正常微生物群產(chǎn)生作用，通過這方面的監(jiān)測，可以揭示中醫(yī)的奧秘。8)健康長壽：國內(nèi)外都有對長壽老人菌群的研究，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)長壽老人腸道內(nèi)雙歧桿菌較對照組明顯增高。9)宇航員及極地人員健康監(jiān)測：由于環(huán)境的極端變化，引起宇航人員及極地人員正常微生物群的變化。四、微生態(tài)工程的建立和基因工程一樣，微生態(tài)工程也是現(xiàn)代生命科學(xué)的重要組成部分，在動物、植物及人類的微生態(tài)防治中，國內(nèi)外已出現(xiàn)一

19、批為調(diào)整微觀生態(tài)平衡而研制的活菌制劑，并已取得較好效果。第二章 微生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)主要內(nèi)容第1節(jié) 微生態(tài)系統(tǒng) 包括微生態(tài)系統(tǒng)的組成、微群落的結(jié)構(gòu)與功能第2節(jié) 微生態(tài)動力學(xué) 主要講述正常微生物群在數(shù)量、種類、位置等方面發(fā)生的變化。包括微生態(tài)演替、易主、移位教學(xué)要求1 重要概念 微群落、微生態(tài)演替、易主、移位2 理解與掌握微群落的結(jié)構(gòu)與功能3 理解與掌握易主的結(jié)局及易主、移位的意義4 熟悉3種不同的微生態(tài)演替過程，掌握不同年齡腸道微生物群特點(diǎn)。5 了解微生態(tài)系的組成教學(xué)方法結(jié)合日常生活和病例分析，用舉例、圖表、對比等方法進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)。采取多媒體教學(xué)方式。 課時(shí)分配 2學(xué)時(shí)具體內(nèi)容第1節(jié) 微生態(tài)空間生物

20、圈是生物與環(huán)境的統(tǒng)一體，環(huán)境一般可認(rèn)為是空間的同意語，生物圈是指地球上的生物體加上這些生物體所寄居的外環(huán)境的總和。如果把生物圈的生物體除外，剩下來的就是環(huán)境或生態(tài)空間，地球上的生態(tài)空間包括空氣、水和土壤。以上是宏觀生態(tài)學(xué)中的概念。微觀生態(tài)學(xué)的生態(tài)空間概念與上述概念有所不同，宏觀生態(tài)以地球以下、個(gè)體以上的各個(gè)層次為對象，而微觀生態(tài)學(xué)則以個(gè)體以下，細(xì)胞以上為對象，其生態(tài)空間是生物體的個(gè)體、系統(tǒng)、器官、組織和細(xì)胞的各個(gè)層次環(huán)境。一、微生態(tài)空間的概念微生態(tài)空間是正常微生物群賴以生存的宿主個(gè)體、系統(tǒng)、器官、組織和細(xì)胞的各層次環(huán)境。正常微生物群以生物體宿主為環(huán)境，而宿主又以其個(gè)體所處的宏觀因素為環(huán)境。正常

21、微生物群以宿主為直接環(huán)境，以宿主的外環(huán)境為間接環(huán)境。宏觀因素通過宿主間接影響正常微生物群。二、微生態(tài)空間層次微生態(tài)空間分為五個(gè)層次：宿主個(gè)體、生態(tài)區(qū)、生境、生態(tài)點(diǎn)及生態(tài)位。1. 宿主個(gè)體 相當(dāng)于宏觀生態(tài)學(xué)中的地球，是微生態(tài)學(xué)中最大的生態(tài)空間，在這個(gè)微生態(tài)空間中，包括許多亞結(jié)構(gòu)，如皮膚、粘膜、消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)等等，總體來說，它們構(gòu)成了一個(gè)統(tǒng)一體的生態(tài)空間。2. 生態(tài)區(qū) 在宿主體內(nèi)，有許多區(qū)域的理化環(huán)境相近，但又含有許多性質(zhì)相異的亞結(jié)構(gòu)系統(tǒng)或器官，稱為生態(tài)區(qū)。如呼吸系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)等。生態(tài)區(qū)是相對的，它的范圍取決于宿主解剖結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)及正常微生物群的生態(tài)特點(diǎn)。3. 生境 又稱棲境、棲息地。是生物

22、在進(jìn)化過程中一定生態(tài)組織層次與環(huán)境相互適應(yīng)，相互影響的統(tǒng)一體的空間側(cè)面。生境是相對的，具有特異性，對一些微生物是原籍生境對另一些微生物就是外籍生境。生境的特異性是生物與環(huán)境共同進(jìn)化過程中形成的。4. 生態(tài)點(diǎn) 是生境的亞結(jié)構(gòu)。例如舌面是一個(gè)生境，而舌尖、舌根、舌中心部及舌緣部卻是不同的生態(tài)點(diǎn)，因?yàn)檫@些部位的正常微生物群彼此并不相同。5. 生態(tài)位 是一種正常微生物群成員的功能和作用在時(shí)間和空間上的位置。在生態(tài)位內(nèi)，相異的微生物可以共存，相似的微生物產(chǎn)生強(qiáng)烈的競爭，即Gause的占有權(quán)原則，或叫作競爭排出原理。第2節(jié) 微生態(tài)組織一、微生態(tài)組織的概念微生態(tài)組織是存在于一定微生態(tài)空間內(nèi)的正常微生物群與部

23、分過路的環(huán)境微生物群構(gòu)成的統(tǒng)一體的全部內(nèi)涵。二、微生態(tài)組織層次微生態(tài)組織分為五個(gè)層次：總微生態(tài)系、大微生態(tài)系、微生態(tài)系、微群落及微種群。1. 微生態(tài)系的概念 在一定結(jié)構(gòu)的空間內(nèi)，正常微生物群，以其宿主(人、動物、植物)的組織和細(xì)胞及其代謝產(chǎn)物為環(huán)境，在長期進(jìn)化過程中形成的能獨(dú)立進(jìn)行物質(zhì)、能量及基因相互交流的統(tǒng)一的生物系統(tǒng)。這個(gè)定義的核心是正常微生物群與其生存環(huán)境的對立統(tǒng)一。2. 微群落1)概念 微群落是具有特殊結(jié)構(gòu)和功能，占據(jù)特異微生態(tài)空間，并能保持相對獨(dú)立性的微生態(tài)系的亞結(jié)構(gòu)。2)微群落的結(jié)構(gòu) 確定微群落的結(jié)構(gòu)，要從以下三方面進(jìn)行。定性 即確定微群落內(nèi)，含有多少個(gè)微生物種群，即微群落的豐度。

24、種的多少，決定微群落的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性是指微群落在一段時(shí)間過程中維持種群的群間數(shù)量的正常關(guān)系的能力，維持受擾亂情況下恢復(fù)到原來平衡狀態(tài)的能力以及抗變力。穩(wěn)定性與種群的多樣性成正比。定量 確定微群落中各種群的數(shù)量及總數(shù)量，即總菌數(shù)及活菌數(shù)。數(shù)量指標(biāo)是微生態(tài)平衡與微生態(tài)失調(diào)的重要指標(biāo)。定位 確定微群落占據(jù)的微生態(tài)空間，每個(gè)種群都有其特定的生態(tài)位。3)微群落的功能“三流”運(yùn)轉(zhuǎn) 正常微生物群內(nèi)部、正常微生物群與其宿主之間發(fā)生能源流、物質(zhì)流、基因流的運(yùn)轉(zhuǎn)。生物拮抗 微群落具有拮抗外來微生物定居繁殖能力。免疫刺激 正常微生物群刺激宿主產(chǎn)生廣泛的免疫屏障。如普通動物的血清較無菌動物具有較高的針對許多微生物的免

25、疫水平。3. 微種群的概念 微種群是一定數(shù)量的同種微生物個(gè)體與其所占據(jù)的二維或多維微生態(tài)空間構(gòu)成的統(tǒng)一體。目前進(jìn)行的正常菌群調(diào)查就是微種群的調(diào)查。這項(xiàng)調(diào)查是測量菌群失調(diào)的重要指標(biāo)之一。第3節(jié) 微生態(tài)動力學(xué)一、微生態(tài)演替(Succession)1. 概念 微生態(tài)演替是指正常微生物群，在自然和人工因素影響下，在宿主機(jī)體解剖部位的微生態(tài)空間中的發(fā)生、發(fā)展和消亡的過程。2. 微生態(tài)演替的過程1)初級演替 宿主從出生時(shí)的無菌到其體表體內(nèi)正常微生物群達(dá)到第一次高峰的階段。2)次級演替 微生態(tài)系或微群落，如因自然的或社會的因素影響，正常微生物群被全部或部分排除，因而出現(xiàn)的微生態(tài)系或微群落的重建過程。自然次級

26、演替，如一惡劣的自然環(huán)境(極地考察、外空飛行)條件下，引起正常微生物群的微生態(tài)失調(diào)和這種失調(diào)的恢復(fù)過程。社會次級演替(人工次級演替)，如一切不利于動植物及人類的社會干預(yù)，都可引起正常微生物的演替。這些不利的社會干預(yù)如：使用農(nóng)藥、抗生素、同位素、機(jī)械作用等。3)生理性演替 人、動物及植物的一切生理變化，都會引起其正常微生物群的變化，這種變化就叫作生理性演替。生理性演替是研究病理性演替的基礎(chǔ)。3. 演替峰頂(Succession Climax)演替峰頂是在一個(gè)單一的生境內(nèi)微生物群落由初級演替、次級演替或生理性演替形成的，在一定時(shí)間內(nèi)持續(xù)的穩(wěn)定狀態(tài)。峰頂是微生物群在一定時(shí)空中的持續(xù)和穩(wěn)定的定性及定量

27、結(jié)構(gòu)，以及因而表現(xiàn)出來的功能結(jié)構(gòu)的總和。在微生態(tài)學(xué)中有生理性峰頂(physiological climax)及病理性峰頂(pathological climax)之分。以宿主解剖部位為生境的正常微生物群，在宿主機(jī)體正常時(shí)，就表現(xiàn)為生理性峰頂；在宿主機(jī)體異常時(shí)，就表現(xiàn)為病理性峰頂。例如，正常人類宿主機(jī)體的結(jié)構(gòu)菌群多表現(xiàn)為生理性峰頂，如果患了慢性結(jié)腸炎，其腸菌群就形成了病理性峰頂。峰頂是演替到最后階段，微生物群落與其生境達(dá)到平衡，趨于穩(wěn)定的動態(tài)狀態(tài)。生理性峰頂群落有以下特點(diǎn)：種群多；與群落初建階段或峰頂前期相比，種群數(shù)多，即多樣性高。質(zhì)量增加：峰頂前期質(zhì)量低，而峰頂期質(zhì)量高。負(fù)反饋占主導(dǎo)地位：峰頂

28、前期正反饋占主導(dǎo)地位，因而不穩(wěn)定，峰頂期負(fù)反饋占主導(dǎo)地位，所以穩(wěn)定。生理功能最佳：對宿主的營養(yǎng)、免疫及生物拮抗等作用都處于最佳狀態(tài)。高度結(jié)構(gòu)化和復(fù)雜程序：峰頂群落處于高度結(jié)構(gòu)化，并且復(fù)雜而有程序。峰頂是演替不是衰退：峰頂?shù)难葸M(jìn)與衰退可概括為兩個(gè)方向的箭頭。演進(jìn)不成熟成熟簡單復(fù)雜單純多樣脆弱穩(wěn)定紊亂組織貧乏富饒數(shù)量質(zhì)量衰退二、宿主轉(zhuǎn)換(Host Transversion)宿主轉(zhuǎn)換亦叫易主，是正常微生物群的重要動態(tài)表現(xiàn)。宿主是有種屬特異性的，不同種屬宿主都有各自獨(dú)特的正常微生物群。因此，沒有抽象的微生物群，只有具體的微生物群。對甲種屬是正常微生物群，對乙種屬就可能不是，甚至是致病的。但是，都存在著

29、正常微生物群的宿主轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。這種現(xiàn)象，在微生態(tài)學(xué)中具有重要理論與實(shí)際意義。1. 轉(zhuǎn)換方向主要的、經(jīng)常發(fā)生的外環(huán)境正常微生物群的宿主次要的、偶然發(fā)生的由于食物鏈的關(guān)系，外環(huán)境微生物轉(zhuǎn)移到植物，植物轉(zhuǎn)移到草食動物，草食動物轉(zhuǎn)移到肉食動物，或者通過節(jié)肢動物，在植物與動物之間，在不同種屬動物之間，都存在著正常微生物群轉(zhuǎn)移宿主現(xiàn)象。人類的正常微生物群的組成中，除了其自身的、特異的正常微生物群外，還包含著一部分由動物或植物正常微生物群轉(zhuǎn)來的，并且與人類宿主取得微生態(tài)平衡狀態(tài)的成員，反之也有可能，只是偶然發(fā)生而已。例如在人類腸道內(nèi)，經(jīng)?？梢苑蛛x出的禽類正常菌群成員彎曲菌(Campylobacter)、嚙齒類

30、動物正常菌耶爾森氏菌(Yersinia)。2. 轉(zhuǎn)換方式 正常微生物群更換宿主與其宿主和其他宿主的密切程度有關(guān)，愈密切，轉(zhuǎn)換的機(jī)率愈大，而且由于宿主的近緣性，其功能可能性愈大。反芻動物之間，與反芻動物和非反芻動物之間相比較，前者更易發(fā)生轉(zhuǎn)移。宿主轉(zhuǎn)換方式如下：蟲媒方式 節(jié)肢動物通過叮咬其他動物，把存在于其體內(nèi)的正常微生物群傳遞給它們。在自然疫源地廣泛存在著這種方式，節(jié)肢動物體內(nèi)存在著細(xì)菌、螺旋體、立克次氏體和病毒，這些微生物在節(jié)肢動物體內(nèi)可長期存在，并不致病，而且對宿主的生長發(fā)育和繁衍有益，甚至是必需的。如蚊子能長期保留乙型腦炎病毒(Japanese B Encephalitis)。經(jīng)口方式

31、草食動物吃植物，肉食動物吃草食動物，人吃動、植物，即通過口，使正常微生物群轉(zhuǎn)換宿主。除了上述兩種宿主轉(zhuǎn)移方式外，尚有如直接接觸及呼吸等方式，使不同的正常微生物群在不同宿主間轉(zhuǎn)換。3. 轉(zhuǎn)換的結(jié)局 正常微生物群是指一定宿主和一定定位的微生物群在一定宿主生境內(nèi)的微生物群有原籍菌群(autochthonous flora)與外籍菌群(allochthonous flora)之分。宿主對前者是特異性的，對后者是非特異性的，外籍菌在非特異性宿主體內(nèi)要適應(yīng)環(huán)境、耐受免疫屏障和生物拮抗等作用才能存在和發(fā)展，否則將被排除。如表所示。正常微生物群宿主轉(zhuǎn)換的結(jié)局類型宿主轉(zhuǎn)換結(jié)局結(jié) 局微生物宿 主定 居繁殖死亡活存

32、患病死亡1+-+-微生態(tài)平衡(健康)2+-+-微生態(tài)平衡(帶菌)3+-+-微生態(tài)失調(diào)(患病)4-+-微生態(tài)崩潰(主活)5+-+微生態(tài)崩潰(主死)4. 宿主轉(zhuǎn)換的意義 宿主轉(zhuǎn)換現(xiàn)象的存在，使我們更加認(rèn)清了正常微生物群的本質(zhì)，同時(shí)也認(rèn)清了致病菌的本質(zhì)。正常微生物群的本質(zhì) 正常微生物群是指特定種屬，甚至特定種的，特定解剖部位的，在長期進(jìn)化過程中形成的微生物與其宿主互利的統(tǒng)一體。所以說，正常微生物群是具體的，相對的。對植物是正常微生物群，對動物則可能是致病的，對動物是正常微生物群，對人就可能是致病的，這種現(xiàn)象是受遺傳和進(jìn)化的生態(tài)學(xué)規(guī)律支配的。致病性微生物的本質(zhì) 微生物與宿主是對立的統(tǒng)一體，在外環(huán)境的影

33、響下，其矛盾的雙方各向其相反的方向轉(zhuǎn)化，或微生物死亡，或宿主死亡，或兩者處于對峙狀態(tài)。致病性微生物導(dǎo)致的感染，是微生物與宿主相互作用，相互制約的對立統(tǒng)一體的一種表現(xiàn)。康白教授認(rèn)為，世界上沒有的真正的、萬能的、對任何宿主都是致病痛的微生物，現(xiàn)有的致病性微生物都是正常微生物群在宿主轉(zhuǎn)換過程中的一種微生態(tài)學(xué)現(xiàn)象。三、定位轉(zhuǎn)移(Translocation)定位轉(zhuǎn)移或稱易位，是指微生物由原籍生境轉(zhuǎn)移到外籍生境或本來無微生物生存的位置上的一種現(xiàn)象。1. 定位轉(zhuǎn)移的機(jī)制1)定植或定居：定植是指微生物在宿主體內(nèi)一定生境或解剖位置落腳或活存狀態(tài)。定植的條件包括：適宜的微生態(tài)空間及微生物的粘附性，粘附性是微生物與

34、宿主雙方共同的遺傳學(xué)機(jī)制決定的。粘附是特異的。2)繁殖性：微生物定居下來后，即開始繁殖，增加數(shù)量。3)拮抗性：微生態(tài)空間是有限的，微生物之間存在著相互拮抗、相互制約的關(guān)系。易位的微生物要在新的微生物群落中具有一定的拮抗其他微生物的能力，才能易位成功。微生物群落的拮抗性后面將詳細(xì)介紹。4)易位的雙相性：實(shí)驗(yàn)證明，易位也象初級演替一樣，是按順序進(jìn)行的，首先有需氧或兼性厭氧菌生長，消耗局部過多的氧氣，待pH與Eh下降到一定程度時(shí)，厭氧菌再定植，并與先定植的微生物構(gòu)成統(tǒng)一的感染群落，即厭氧菌的感染是雙時(shí)相的。2. 定位轉(zhuǎn)換的誘因定位轉(zhuǎn)移的誘因來源于宿主及微生物兩個(gè)方面。1)宿主方面 a.免疫力低下，如

35、長期應(yīng)用激素、同位素、免疫制劑、衰老、患慢性病等。b.物理因素，如解剖結(jié)構(gòu)的畸形、外科手術(shù)、外傷等使微生態(tài)空間的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。c.化學(xué)因素，如膽汁分泌、胃酸分泌異常等。上述宿主方面的因素，均能成為定位轉(zhuǎn)移的誘因。2)微生物方面 a.抗生素的作用，抗生素消滅了敏感的正常菌群成員，留下耐藥性菌群成員大量繁殖，擾亂了微生態(tài)平衡，從而引起易位。如消化道的正常菌群成員受到抗生素控制后，耐藥性細(xì)菌可以轉(zhuǎn)移到呼吸道，引起呼吸道感染。醫(yī)院感染(hospital infection)或稱醫(yī)院獲得性感染，就是攜帶對各種抗生素敏感的正常菌群成員的病人，入院后，在抗生素的作用下，敏感菌被殺滅，取而代之的是醫(yī)院內(nèi)存在的

36、耐菌性細(xì)菌，從而誘發(fā)出血行、深部組織及內(nèi)臟的感染。這些感染即是正常菌群易位的結(jié)果。b.遺傳性的改變，在各種因素如抗生素、外環(huán)境等影響下，由于質(zhì)粒在正常菌群中傳遞，使其遺傳性發(fā)生改變，如耐藥性、產(chǎn)毒性的改變，使本來不能易位的細(xì)菌轉(zhuǎn)變?yōu)槟芤孜坏募?xì)菌。3. 定位轉(zhuǎn)移的分類定位轉(zhuǎn)移可以分為兩大類。1)老區(qū)轉(zhuǎn)移 老區(qū)是指本來有正常微生物群定植的地方，如口腔、呼吸道、消化道、泌尿生殖道、皮膚。老區(qū)轉(zhuǎn)移，即正常菌群在這些部位的定位轉(zhuǎn)移。其中包括橫向易位及縱向易位。橫向易位：即正常微生物從水平的位置向四周轉(zhuǎn)移。如腸道菌轉(zhuǎn)向呼吸道或泌尿道?？v向易位即正常微生物在原定位向縱深轉(zhuǎn)移，如腸道菌引起的急慢性腸炎，鼻咽部

37、引起的鼻部感染。2)新區(qū)轉(zhuǎn)移 新區(qū)是指本來無微生物定植的解剖部位或組織，如血行、內(nèi)臟、組織及腹腔等。正常微生物群向這些部位的轉(zhuǎn)移即新區(qū)轉(zhuǎn)移。第三章微生物與微生物的關(guān)系主要內(nèi)容第1節(jié) 微生物種群內(nèi)個(gè)體間的相互關(guān)系 包括競爭與協(xié)作關(guān)系第2節(jié) 不同微生物種群間的相互關(guān)系 包括中生、棲生、助生、互生，競爭、偏生、寄生、吞噬8種關(guān)系教學(xué)要求1 重要概念 中生、棲生、助生、互生，競爭、偏生、寄生、吞噬2 理解在微生態(tài)系中微生物之間的關(guān)系是復(fù)雜的，多種關(guān)系并存并相互轉(zhuǎn)化3 在理解掌握不同微生物種群間的8種相互關(guān)系的基礎(chǔ)上，學(xué)會利用這些關(guān)系教學(xué)方法結(jié)合日常生活和病例分析，用舉例、圖表、對比等方法進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)

38、。采取多媒體教學(xué)方式。 課時(shí)分配 1學(xué)時(shí)具體內(nèi)容微生態(tài)系統(tǒng)中的各種微生物間會發(fā)生各種不同的相互關(guān)系，有的使一方或雙方受益，稱正性相互關(guān)系(positive interaction)；有的使一方或雙方受害，稱負(fù)性相互關(guān)系(negative interaction)。正是這種正性或負(fù)性的相互關(guān)系維持了群落內(nèi)部的生態(tài)平衡。第1節(jié) 微生物種群內(nèi)個(gè)體間的相互關(guān)系在一個(gè)微生物種群的個(gè)體間也會發(fā)生正性或負(fù)性的相互關(guān)系。微生物種群內(nèi)的正性相互關(guān)系叫協(xié)作(cooperation)。是由單個(gè)微生物互相提供必要營養(yǎng)物質(zhì)或生物因子而產(chǎn)生的。致病微生物引起疾病時(shí)協(xié)作尤為重要。致病微生物依靠相互間的協(xié)作才能戰(zhàn)勝宿主的抵抗

39、力，并繁殖自身達(dá)到感染劑量，從而引起疾病。感染劑量系指致病微生物引起疾病所需的最低數(shù)量。微生物種群內(nèi)的負(fù)性相互關(guān)系叫競爭(competion)。此處競爭是一個(gè)廣義的概念包括微生物間對于營養(yǎng)物質(zhì)、光線、氧、棲息地等的競爭及其它，如有毒代謝產(chǎn)物積聚對生長的影響。微生物種群內(nèi)的各種相互作用是有機(jī)聯(lián)系的，受到種群密度的影響。隨著種群密度的增加，微生物間的正性相互關(guān)系使生長率在一定范圍內(nèi)增加，而負(fù)性相互關(guān)系使生長率降低。但是，在微生物密度極低時(shí)，不存在任何一種相互影響。只有達(dá)到一定密度時(shí)才有可能發(fā)生微生物間的相互作用。一般來說，在低密度時(shí)正性相互關(guān)系占優(yōu)勢；高密度時(shí)負(fù)性相互關(guān)系占優(yōu)勢。最適種群密度指適應(yīng)

40、于最大生長率的種群密度。低于最適密度時(shí)生長率主要受正性相互作用的影響，高于最適密度時(shí)則主要受負(fù)性相互作用影響。第2節(jié) 不同微生物種群間的相互關(guān)系確定不同種群微生物的相互關(guān)系是根據(jù)其同處于一個(gè)環(huán)境時(shí)相互間發(fā)生的使一方或雙方受益，一方或雙方受害或雙方互不影響的后果人為劃分的。微生物間相互關(guān)系的類型名 稱相互影響A 群B 群中 立00棲 生0+互 生+助 生+/-競 爭-偏 生0/+-寄 生+-吞 噬+- 0：無影響 ：有益 ：有害一、中立中立(neutralism)指兩種或兩種以上的微生物處于同一環(huán)境時(shí)不發(fā)生任何相互影響。常見于對營養(yǎng)要求根本不同的微生物，如人體上呼吸道各種微生物形成的正常菌群，或

41、當(dāng)生長密度很低時(shí)。微生物間的中立關(guān)系不是一成不變的。處于生長靜止期的微生物與其它微生物之間多為中立關(guān)系。因?yàn)榇藭r(shí)代謝活動低下，營養(yǎng)要求極少，故很少與其它微生物就能量發(fā)生競爭。而一旦環(huán)境改善，細(xì)菌由芽胞轉(zhuǎn)變?yōu)樯L體，相互間原有的中立關(guān)系就可能被競爭或其它關(guān)系所代替。二、棲生棲生(commensalism)(或叫單利共生)是微生物間常見的一種相互關(guān)系，系指兩種微生物共同生長時(shí)，一方受益，另一方不受任何影響。對受益方來說，另一方可能為其提供一些基本的生存條件，但它還能從其它方面獲得這些條件，對另一方來說它既不從中受益，也不會受到損害。所以說棲生是一種單向的，非固定的相互關(guān)系。兼性厭氧菌與專性厭氧菌的

42、生長是棲生關(guān)系中典型的例子。兼性厭氧菌在生產(chǎn)過程中消耗氧，使氧氣壓力下降，從而為專性厭氧菌的生長提供了理想的生活環(huán)境。專性厭氧菌從對方受益，而兼性厭氧菌則不受任何有害影響。另一些棲生關(guān)系的建立，包括一方向另一方提供生長因子；一些微生物產(chǎn)生的細(xì)胞外酶為另一些微生物提供新的代謝物質(zhì)；排除和中和有毒物質(zhì)等類型。共同代謝（Cometabolism）指一種微生物利用某物質(zhì)進(jìn)行代謝過程中，產(chǎn)生另一種微生物需要而又不能直接從周圍環(huán)境中獲得的產(chǎn)物。三、互生互生（Synergism）指兩種微生物共同生存時(shí)可互相受益?；ド皇且环N固定的關(guān)系，即互生雙方在自然界均可單獨(dú)存在，形成互生關(guān)系時(shí)又可從對方受益。形成互生關(guān)

43、系可使微生物產(chǎn)生一些特殊的代謝活動，如合成一些新的產(chǎn)物，進(jìn)行旁路代謝等。共養(yǎng)(Syntrophism)指兩種或兩種以上的微生物協(xié)同進(jìn)行某一代謝過程，并互相提供所需的營養(yǎng)物質(zhì)。如甲群微生物能利用化合物A生成化合物B，但其本身因缺乏必需的酶而無法完成這個(gè)代謝過程，只有在乙群微生物的協(xié)作下，利用后者產(chǎn)生的酶才能完成。乙群微生物不能利用化合物A，只能利用化合物B，形成化合物C。微生物間的互生關(guān)系還表現(xiàn)在共同排除有毒產(chǎn)物，以產(chǎn)生可利用的物質(zhì)方面。四、助生助生(Mutualism)或互惠共生(Symbiosis)是指兩種或兩種以上共同生長的微生物互相受益的專性關(guān)系。助生是有選擇的，任何一方都不能由其它微生

44、物所取代。微生物的助生關(guān)系使其作為一個(gè)整體而共同活動。如溶原性噬菌體和相應(yīng)細(xì)菌的關(guān)系就是一種助生關(guān)系。噬菌體將其遺傳物質(zhì)結(jié)合到細(xì)菌的染色體上，從而為其長期潛伏創(chuàng)造了有利條件。溶原性細(xì)菌則可產(chǎn)生一些特殊的酶類，為其本身的生長提供了有利條件。如白喉?xiàng)U菌只有與噬菌體結(jié)合形成溶原性細(xì)菌，才能產(chǎn)生白喉毒素，引起疾病，否則將不致病。五、競爭競爭(Competition)或叫拮抗共生(Antagonistic Symbiosis)是指兩種微生物共同生存時(shí)為獲得能源、空間或有限的生長因子而發(fā)生的爭奪現(xiàn)象。競爭的雙方都受到不利的影響。微生物的競爭關(guān)系，又有兩種表現(xiàn)，一種是競爭排斥，另一種是和平共處(Coexis

45、t)。競爭排斥是指競爭的雙方不能長期共同在某一環(huán)境中生長。如雙方爭奪同一生長環(huán)境或營養(yǎng)物質(zhì)，一方必須戰(zhàn)勝另一方。失利者將被排斥出這個(gè)環(huán)境。例如將小核草履蟲(Paramecium Caudatum)和大核草履蟲(Paramecium Aurelia)兩種纖毛蟲共同培養(yǎng)，16天后培養(yǎng)液中前者消失，只有后者單獨(dú)存在。自然界中競爭雙方出現(xiàn)和平共處的條件是使競爭雙方及時(shí)分離，如晝夜交替和季節(jié)變化為競爭雙方和平共處創(chuàng)造了條件。然而競爭的優(yōu)勢并不僅僅建立在能更迅速有效地利用營養(yǎng)成分的基礎(chǔ)上。對惡劣條件的耐受性也是重要條件之一。六、偏生偏生(Amensalism)又叫單害共生，指兩種微生物共同生長時(shí)，一方產(chǎn)生

46、抑制對方生長的因子，前者本身不受不利影響或反受益，后者的生長受到不利影響。如某些真菌能產(chǎn)生抗生素?？股啬芤种苹驓⑺榔渌⑸锶缂?xì)菌，但真菌的生長不受不利影響。許多由微生物產(chǎn)生的抗生素，如青霉素已被醫(yī)學(xué)上廣泛應(yīng)用于治療感染性疾病。七、寄生寄生(Parasitism)由宿主和寄生物兩方面組成。一般來說，寄生物比宿主小，有的進(jìn)入宿主體內(nèi)叫內(nèi)寄生(Endoparasites)，有的不進(jìn)入宿主體內(nèi)叫外寄生(Ectoparasites)微生物中的寄生現(xiàn)象非常多見，常見的宿主有細(xì)菌、真菌、原蟲、海藻等。病毒是上述宿主體內(nèi)最常見的一種寄生物。八、吞噬吞噬(Predation)系指一種微生物吞入并消化另一種微

47、生物。前者稱吞噬者(Predator)，后者稱犧牲者(Prey)。前者從后者獲取營養(yǎng)成分。吞噬者常見的有原蟲、海藻、真菌等。被吞噬的犧牲者有細(xì)菌、真菌、海藻、原蟲等。以上列舉了數(shù)種微生物與微生物之間的關(guān)系。學(xué)習(xí)本章的目的是進(jìn)一步了解微生態(tài)系統(tǒng)，并更好地利用微生物間的各種關(guān)系造福于人類。目前在許多科學(xué)領(lǐng)域中已開始進(jìn)行了這方面的摸索，并取得了可喜的成果。第四章正常微生物群與其宿主的相互關(guān)系主要內(nèi)容第1節(jié) 統(tǒng)一性 講述正常微生物群與其宿主形成一個(gè)統(tǒng)一體，在這個(gè)統(tǒng)一體內(nèi)部，當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，正常微生物群對宿主具有許多生理作用。第2節(jié) 參與代謝 包括參與碳水化合物代謝、維生素代謝、蛋白質(zhì)代謝、膽固醇代謝 第

48、3節(jié) 免疫作用 包括原籍菌群的免疫作用與外籍菌群的免疫作用第4節(jié) 生物拮抗 講述正常微生物群生物拮抗作用及其機(jī)制，包括代謝產(chǎn)物作用、占位保護(hù)、營養(yǎng)競爭、免疫刺激教學(xué)要求1 理解與掌握正常微生物群生物拮抗作用及其機(jī)制2 熟悉微生物參與碳水化合物代謝、維生素代謝、蛋白質(zhì)代謝、膽固醇代謝過程，重點(diǎn)掌握微生物在其中所起作用 教學(xué)方法結(jié)合日常生活和病例分析，用舉例、圖表、對比等方法進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)。采取多媒體教學(xué)方式。課時(shí)分配 3學(xué)時(shí)具體內(nèi)容正常微生物群與其宿主的相互關(guān)系，包括許多層次。從生態(tài)系、生物群落、種群及個(gè)體各層次都存在著不同層次的相互關(guān)系。本章將深入到個(gè)體以下各個(gè)層次的正常微生物群與其宿主的相互

49、關(guān)系。從正常微生物群與宿主的統(tǒng)一性，與宿主的營養(yǎng)及與宿主的免疫方面討論微生物群與宿主的關(guān)系。第1節(jié) 統(tǒng)一性微生物與其宿主的統(tǒng)一性是不同層次普遍存在的共同的微生態(tài)學(xué)規(guī)律。一、分子水平的微生物與其宿主的關(guān)系質(zhì)粒與溫和噬菌體就是很好的實(shí)例：1. 質(zhì)粒(Plasmid) 質(zhì)粒是染色體外的遺傳物質(zhì)。它可以與宿主染色體相結(jié)合，也可以脫離染色體獨(dú)立復(fù)制。質(zhì)粒的作用很多，主要有自我復(fù)制，決定宿主生物學(xué)性狀和傳遞遺傳信息。如：白喉?xiàng)U菌是否產(chǎn)生外毒素，金黃色葡萄球菌是否產(chǎn)生表皮剝脫性毒素(exfoliative toxin)，某些細(xì)菌是否產(chǎn)生菌毛（特別是性菌毛）等等，都決定于是否存在某種質(zhì)粒。質(zhì)粒還在同類細(xì)菌中傳

50、遞耐性因子（resistance factor），使對某些抗生素敏感的菌株變成耐藥性菌株。從微生態(tài)學(xué)出發(fā)，這些質(zhì)粒與其相應(yīng)的宿主細(xì)胞的染色體，也是一種在分子水平上的微生物與其宿主的關(guān)系。2.溫和噬菌體（temperate phage）溫和噬體和前噬體（prophage）實(shí)際也是一種質(zhì)粒。噬菌體是細(xì)菌、真菌或其它微生物的病毒。溫和噬菌體，也可稱為溶原性噬菌體（Lysogenic phage）。這種噬菌體深入宿主細(xì)胞后，并不使宿主細(xì)胞裂解，而是與宿主細(xì)胞基因整合在一起，并隨宿主的正常繁殖而傳給后代。這就是溶原狀態(tài)，處于溶原狀態(tài)的細(xì)菌稱溶原菌。整合在溶原染色體核酸即基因組上的噬菌體就是前噬菌體（pr

51、ophage）或附加體（episome）。這種前噬菌體或附加體可以在外環(huán)境作用下，如紫外線照射或烷化劑處理轉(zhuǎn)化為毒性噬菌體，使宿主細(xì)胞溶解。這一過程是可逆的，在一定條件下又可恢復(fù)溶原狀態(tài)，世代傳下去。因此，溫和噬菌體的生物學(xué)性狀顯示其與正常微生物群的特點(diǎn)是一致的。一切正常微生物群都是在正常情況下對宿主是有益的，在異常情況下對宿主有害。溫和噬菌體可轉(zhuǎn)化為毒性噬菌體，毒性噬菌體也可轉(zhuǎn)化為溫和噬菌體，噬菌體有宿主轉(zhuǎn)移，但有明顯特異性，可以作為細(xì)菌分型。宿主特異性也是正常微生物群的重要特征之一。二、細(xì)胞水平微生物與其宿主的關(guān)系凡是有細(xì)胞的地方，就會有病毒。只要采取了適宜的物理或化學(xué)的方法都可能使正常細(xì)

52、胞誘導(dǎo)出病毒來，特別是內(nèi)源性病毒。病毒的普遍存在，說明微生物與其宿主細(xì)胞就必須存在一定的生態(tài)學(xué)的相互關(guān)系。這種關(guān)系，我們叫做細(xì)胞水平的微生物與其宿主的相互關(guān)系。1.病毒裂解細(xì)胞的條件性 一切微生物的致病性都是有條件的,無條件的病原微生物是下存在的。許多病毒可以長期潛伏在宿主細(xì)胞內(nèi)，只在一定條件下，才可以致病。例如皰疹病毒；這是一個(gè)無所不在的病毒。因?yàn)樵诙喾N情況下，或在正常情況下不致病，因而叫做潛伏病毒。這種潛伏的機(jī)制是動力學(xué)平衡或自穩(wěn)平衡。這種狀態(tài)對病毒的生物種的保存是必需的。如果致病，細(xì)胞死亡，病毒亦隨之死亡。生態(tài)平衡亦隨之崩潰。保持這種潛伏狀態(tài)的因素很多，其中主要有個(gè)體的抗體，細(xì)胞的干擾素

53、，很多病毒的DI顆粒(defective interfering particles)及其它物理的與化學(xué)的因素。病毒的致病有嚴(yán)格的宿主特異性。皰疹病毒的潛伏形式，可能以基因形式整合于宿主細(xì)胞的基因之中，病毒與細(xì)胞構(gòu)成統(tǒng)一體。病毒基因成為細(xì)胞基因一部分，病毒基因復(fù)制生存，已成為細(xì)胞基因復(fù)制生存的正常部分了。皰疹病毒與其宿主細(xì)胞生態(tài)學(xué)上的統(tǒng)一體，也與其他生態(tài)學(xué)統(tǒng)一體一樣，在一定條件下向相反方向轉(zhuǎn)化，引起宿主細(xì)胞的損害。上述情況表明，廣泛存在的皰疹病毒的生態(tài)學(xué)特征與正常微生物群的生態(tài)學(xué)特征基本是一致的?？梢哉f不致病是主流，致病是支流；不致病是必然的，致病是偶然的。向近敏教授早在1979年就指出：“現(xiàn)

54、在已經(jīng)證明有許多種內(nèi)源性病毒，都是以這種潛伏狀態(tài)存在的，形成了所謂正常病毒群的概念，皰疹病毒的潛伏階段，就是正常病毒的階段。”2. 內(nèi)源性病毒 在逆轉(zhuǎn)錄病毒或RNA病毒的研究中發(fā)現(xiàn)，有很多動物的細(xì)胞內(nèi)整合有內(nèi)源性病毒的基因。這些基因在物理的如紫外線照射和化學(xué)的如誘變劑的誘導(dǎo)下可以誘生出病毒分子，這就是內(nèi)源性病毒。內(nèi)源性病毒，應(yīng)該看作是正常病毒群。正常病毒群在生態(tài)平衡時(shí)，對宿主的細(xì)胞有生理作用，在異常情況下可發(fā)生生態(tài)失調(diào)，引起各種感染及致癌。三、組織水平的微生物與其宿主的相互關(guān)系正常微生物群分為原籍菌(autochthonous flora 或autochthony)與外籍菌(allochtho

55、nous flora或allochthony)。原籍菌亦稱固有菌群(indigenous flora)或常住菌(resident flora)。外籍菌群亦稱過路菌(transient flora)1. 原籍菌群的確定標(biāo)準(zhǔn) 人和動物正常腸道菌群的確定標(biāo)準(zhǔn)至少有以下七點(diǎn)：能在厭氧條件下生長；經(jīng)?？稍诔赡耆嘶虺赡陝游矬w內(nèi)發(fā)現(xiàn)；在特定部位定植；在初級演替過程中定植于生境內(nèi)；在成年人或成年動物的峰頂群落中保持一定的種群水平；與定植區(qū)域的粘膜上皮細(xì)胞有著極為密切的聯(lián)系；在正常情況下對宿主健康有益，具有免疫、營養(yǎng)及生物拮抗作用。2. 原籍菌群的定植 在人或動物的各個(gè)解剖部位都具有明顯的微生物生境。在成年人或

56、成年動物的每個(gè)生境都被由許多種群組成的峰頂群落(Climax Community)定植。這些群落，因宿主的種屬、營養(yǎng)和環(huán)境而各異。原籍菌群定植在其生境的上皮細(xì)胞表面。從嬰兒及幼畜的初級演替到次級演替開始，形成成年的峰頂群落，并保持終生，這是生理過程?，F(xiàn)在已有大量的電鏡照片證明，許多微生物與胃腸道粘膜上皮表面有著極為密切的聯(lián)系。 而且甚至與上皮細(xì)胞膜結(jié)為一體或插入細(xì)胞間隙。這樣的聯(lián)系，有的是緊密接觸，有的是粘附，很難分開。早在1940年就發(fā)現(xiàn)乳桿菌與正常大鼠胃上皮細(xì)胞有密切聯(lián)系。在大鼠的胃粘膜上，乳桿菌定植在非分泌區(qū)的鱗狀上皮細(xì)胞上，而酵母菌則定植在分泌區(qū)的柱狀上皮細(xì)胞上。不同的微生物在不同的上皮細(xì)胞區(qū)域定植的部位正是不同微生境的區(qū)分界線。3. 外籍菌群的定植 外籍菌群一般不能定植在上皮細(xì)胞表面。如果發(fā)生了定植必然發(fā)生對宿主的不利影響。外籍菌定植需要具有以下條件：宿主條件 宿主患病、外傷、免疫容忍性(Compromised host)及老衰等。此時(shí)，原籍菌的定植可能受到影響，因而使外籍菌定植有了可乘之機(jī)。菌體因素 菌體因素主要包括粘附因素和糖須（glycocalyx）。細(xì)菌的粘附結(jié)構(gòu)：革