微生物学：练习题及解析

1微生物的世界

微生物学研究小到不用显微镜就看不见的生物。它们大多数是无害的或有益的：肠道中的细菌帮助消化食物，并阻止有害微生物进入。

引起疾病的微生物是病原体。主要类别在结构上各不相同，而结构决定了如何治疗它们：

• 细菌是没有细胞核的单细胞生物（原核生物），长约 1–5 微米。它们有自己的核糖体，通常还有细胞壁，所以抗生素可以针对它们。
• 病毒不是细胞。它们是蛋白质外壳（衣壳）里的 DNA 或 RNA，大小约 20–300 纳米，只能在宿主细胞内繁殖。抗生素对它们无效。
• 真菌有细胞核（真核生物）。包括酵母菌，如引起鹅口疮的念珠菌，以及霉菌。
• 寄生虫包括原生动物，如引起疟疾的疟原虫，以及蠕虫，如绦虫和蛔虫。
• 朊病毒是错误折叠的蛋白质，完全没有 DNA 或 RNA。它们引起罕见的脑部疾病，如克雅氏病。

2细菌：形态、染色与存活

细菌首先按形态描述：球菌是圆形的，杆菌是杆状的，螺旋菌是螺旋形的。成簇的球菌是葡萄球菌的典型特征；成链的球菌是链球菌的典型特征。

革兰氏染色按细胞壁对细菌分类：

• 革兰氏阳性细菌有厚厚的肽聚糖壁，能保留结晶紫染料。它们染成紫色。
• 革兰氏阴性细菌的壁薄，并有外膜。它们脱去染料，被粉红色的复染剂染色。外膜含有内毒素（脂多糖），并把许多抗生素挡在外面。
• 结核分枝杆菌有蜡质的壁，革兰氏染色效果差。用抗酸染色（齐－尼染色）显示。

细菌对氧气的需求也不同。专性需氧菌需要氧气，专性厌氧菌会被氧气杀死（例如梭菌），兼性厌氧菌有无氧气都能生长。

细菌通过二分裂繁殖：一个细胞分裂成两个。有些细菌，如梭菌和芽孢杆菌，会形成芽孢：能耐受高温、干燥和酒精的坚韧休眠形态。

许多细菌释放外毒素，即有特定作用的蛋白质。破伤风毒素引起肌肉痉挛；霍乱毒素引起水样腹泻。

细菌可以抵抗抗生素，例如产生破坏药物的酶（β-内酰胺酶）、把药物泵出细胞（外排泵），或改变药物的靶点。耐药基因可以在细菌之间传递。

3感染如何传播，我们如何阻止

感染需要一条感染链。打断其中任何一环都能阻止感染：

1. 病原体：病原微生物本身。
2. 储存宿主：它生活的地方，如人、动物、水或土壤。
3. 排出途径，如咳嗽、血液或粪便。
4. 传播方式：接触（手）、飞沫、空气传播的颗粒、食物和水（粪－口）或蚊子这样的媒介。
5. 侵入途径，如口、伤口或导尿管。
6. 易感宿主，例如没有免疫力的人。

潜伏期是从感染到出现最初症状的时间。从动物传给人的疾病是人畜共患病。基本再生数 R0 是在完全易感的人群中，一个病例平均感染的人数。

手卫生是医院内防止传播最有效的单一措施。酒精搓手液不能杀死芽孢，所以接触艰难梭菌后要用肥皂和水洗手。

灭菌杀死包括芽孢在内的所有微生物，例如在约 121 °C 的加压蒸汽高压灭菌器中。消毒减少物体上的微生物，但可能留下芽孢。抗菌消毒在皮肤或组织上起同样的作用。

疫苗训练适应性免疫系统。它们可以含有减毒的活微生物（MMR）、被杀死的微生物或其一部分，或使细胞产生一种病毒蛋白的 mRNA。

4如何思考微生物学的题目

大多数题目描述一种生物或一位患者。从结构推到后果：

1. 判断类别：细菌、病毒、真菌、寄生虫还是朊病毒。
2. 对细菌，回忆其关键特征：形态、革兰氏染色结果、对氧气的需求、芽孢、毒素。
3. 问一问这种生物生活在哪里、如何传播。这告诉你如何预防它。
4. 问一问它如何造成伤害：通过侵入组织、通过毒素，还是通过免疫反应。
5. 让结构指导治疗和控制。没有细胞壁意味着青霉素无效；有芽孢意味着酒精不够。

5例题讲解

跟着推理走。在展开之前，先试着预测下一步。

6常见错误

• 用抗生素治疗病毒感染。抗生素只对细菌起作用。
• 弄反革兰氏染色的颜色。革兰氏阳性是紫色；革兰氏阴性是粉红色。
• 混淆内毒素（革兰氏阴性菌外膜的一部分）和外毒素（细菌释放的蛋白质）。
• 把消毒称为灭菌。只有灭菌才能可靠地杀死芽孢。
• 对形成芽孢的生物，如艰难梭菌，依赖酒精搓手液。
• 以为人在潜伏期内不会传播感染。对某些感染，他们是会传播的。

7考试题是什么样的

• 简单（关键术语和事实）：定义和经典生物。什么是病原体或潜伏期，哪种生物引起疟疾，革兰氏阳性细菌染成什么颜色。
• 中等（应用概念）：机制。耐药性如何起作用，疫苗或灭菌方法为什么有效，毒素如何引起症状。
• 困难（案例与分析）：一位患者或一项经典研究。你要根据病史识别生物，解释某项检查或治疗为何失败，或解读格里菲斯或约翰·斯诺的实验等。

对于难题，从生物的结构出发。细胞壁、包膜、芽孢和毒素可以解释大多数症状、检查结果和治疗选择。