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1、徐医微免学教研室,医学免疫学与微生物学,第十四章 绪论 P98,掌握：微生物与病原微生物的概念；微生物的 种类熟悉：微生物与人类的关系了解：医学微生物学发展简史,1 微生物与病原微生物,一、微生物的概念与分类微生物(microorganism)：存在于自然界中 的一群体形微小、结构简单、肉眼不能 直接看到，必须借助于光镜或电镜放大 几百倍、几千倍，甚至几万倍才能观察 到的微小生物。,种类：三类八种真核细胞型微生物：细胞核分化程度高，有核 膜与核仁，细胞器完整。如真菌非细胞型微生物：无典型的细胞结构，活细胞 内增殖。如病毒。原核细胞型微生物：仅有原始核质，无核膜与 核仁，细胞器不完整。如细菌、支
2、原体、衣原体、放线菌、立克次体、螺旋体,二、微生物与人类的关系分布广泛绝大多数对人有益无害自然界食物链离不开微生物病原微生物：具有致病性的微生物,微生物无处不在，人类无时不生活在“微生物的海洋”1g土壤有数亿细菌,土壤中细菌总量约100341014吨每张纸币带900万个细菌,人体体表及体内存在大量的微生物皮肤表面：平均10万个细菌/平方厘米口腔：细菌超过500种肠道：微生物总量达100万亿粪便干重的1/3是细菌，每克粪便的细菌总数达1000亿个喷嚏飞沫含4500个15万个细菌，重感冒患者为8500万,微生物的特点：体积微小、结构简单、种类多、繁 殖快、易变异、分布广等个体小测量单位为微米或纳米
3、杆菌的平均长度：2 微米 1500个杆菌首尾相连=1粒芝麻的长度 10100亿个细菌的重量=1毫克 表面积/体积比：大直径为1cm的生物体,每1cm3体积的表面积为6cm2葡萄球菌直径 1um,1cm3体积的表面积为6万cm2，二者相差1万倍,结构简单无细胞结构,如病毒单细胞或简单多细胞胃口大消耗自身重量2000倍食物的时间:大肠杆菌：1小时 人：500年（按400斤/年计算）,繁殖快大肠杆菌一个细胞重约10 12g，平均代时20分钟 24h后：4722366500万亿个后代，重达：4722吨 48h后：2.2 10 43个后代，重达：2.2 10 25 吨 相当于4000个地球的重量一头50
4、0 kg的食用公牛，24h产 0.5 kg蛋白质;等重量的酵母菌，以质量较次的糖液（如糖蜜）和氨水为原料，24h可产 50吨优质蛋白质,分布广人迹可到之处，微生物的分布必然很多，人迹不到的地方，也有大量的微生物存在！数十公里的高空（最高离地85公里，须用火箭采样）几千米的地下强酸、强碱、高热的极端环境常年封冻的冰川,从永冻冰层分离微生物,南极Vostok湖冰芯样品中的微生物,易变异突变率：10-5 10-10青霉素 1943年 目前生产量：20单位/ml 10000单位/ml用量：最高达10万单位/天 数百万千万单位/次,“在近代科学中，对人类福利最大的一门科学，要算是微生物学了。”,日本学者
5、尾形学在“家畜微生物学”（1977）,2 医学微生物学及其发展简史,一、医学微生物学：主要研究与医学有关的病原微生物 的生物学特性、致病性、免疫性、特 异性诊断、防治措施，以控制和消灭 感染性疾病及有关的免疫损伤等疾病，达到保障和提高人类健康水平。,（一）经验时期公元前两千多年夏禹时代:仪狄作酒北魏贾思勰齐民要术制醋记载北宋末年刘真人肺痨由虫引起清乾隆师道南天愚集.鼠死行人痘接种预防天花,二、医学微生物学发展简史,（二）实验时期微生物的发现荷兰列文虎克：第 一个看到微生物法国巴斯德（Louis Pasteur）：证明有机物质的发 酵腐败是由微生物引起，酒类变质是污染了杂 菌；创立巴氏消毒法德国
6、郭霍（Robert Koch）：创用固体培养基和细菌染 色技术、郭霍法则特殊的病原菌应在同一种疾病中查见，在健康人中不存在该特殊病原菌能被分离培养得纯种该纯培养物接种至易感动物，能产生同样病症自人工感染的实验动物体内能重新分离得该病原菌纯培养俄国伊凡诺夫斯基(1892年):发现烟草花叶病病毒1929年英国弗莱明（Fleming）发现青霉素,1929年 Fleming 发现青霉素,1676年，列文虎克首次观察到了细菌。他没上过大学，只是会荷兰语的小商人，却在1680年被选为英国皇家学会的会员。,微生物学的奠基人,法国人巴斯德（Louis Pasteur）（18221895）,德国人郭霍（Robe
7、rt Koch）（18431910）,（三）现代微生物学时期新病原微生物的发现微生物全基因组的研究已取得进展150多种细菌及已发现的病毒基本完成了基因测序我国先后完成6种细菌的测序微生物学诊断技术有了快速发展细菌鉴定和分类从表型方法基因型方法为主建立快速、微量、自动化的免疫标记技术,疫苗研制的高速发展基因工程疫苗全球近60位科学家获得诺贝尔奖我国学者的重大贡献30年代黄祯祥首创病毒体外细胞培养1955年汤飞凡首次分离沙眼衣原体朱既明首次裂解流感病毒亚单位，提出结构图像等其他：如EBV与鼻咽癌的关系及发病机制等研究,主要存在的问题,WHO报道：近年全球平均有1700多万人/年死于传染病新现和再现
8、的微生物感染不断耐药性变异,研究方向,加强病原学研究，应对突发公共卫生事件加强基因组学和重要基因功能的研究加强抗感染免疫的分子机制研究加强极端环境、难培养和海洋微生物的调查、研究，开发微生物资源、产业,第十五章 微生物的生物学性状P100,大纲要求掌握细菌大小形态、基本和特殊结构、生长繁殖与培养 病毒的概念、大小与形态、结构与化学组成真菌的概念、形态与结构熟悉L型细菌、质粒的概念、细菌的代谢产物及意义病毒的增殖、理化因素对病毒的影响真菌的培养特性了解：真菌的抵抗力,1 细菌,一、细菌的大小与形态（一）大小：测量单位微米（1um=1/1000mm）（二）形态基本形态：球形、杆形、螺形三类细菌：球
9、菌、杆菌和螺形菌影响因素：温度、pH、培养基成分和培养时间等,二、细菌的基本结构 包括：细胞壁、细胞膜、细胞质、核质,（一）细胞壁(cell wall)1、细胞壁的主要功能维持菌形，保护细菌抵抗低渗环境与细胞膜共同参与菌体内外物质交换带有抗原表位，决定菌体的免疫原性某些成分与细菌致病性有关,2、主要成分：肽聚糖(peptidoglycan),又称黏肽(mucopeptide)，原核细胞特有 聚糖骨架 G+菌 四肽侧链 构成三维立体结构 五肽交联桥 聚糖骨架 G菌 构成二维平面结构 四肽侧链,聚糖骨架:N-乙酰葡萄糖胺(G)和N-乙酰胞壁酸(M),经 1,4糖苷键交替间隔排列四肽铡链:连接在N-
10、乙酰胞壁酸上L-丙氨酸 L-丙氨酸 D-谷氨酸 D-谷氨酸L-赖氨酸 二氨基庚二酸(DAP）D-丙氨酸 D-丙氨酸(G+金黄色葡萄球菌)(G_ 大肠埃希菌)五肽交联桥:5个甘氨酸,G+菌细胞壁特有成分：磷壁酸，由核糖醇或 甘油残基经磷酸二酯键互相连接而成的多聚物,G菌细胞壁特有成分外膜脂蛋白脂质双层脂多糖(LPS)脂类A:内毒素毒性和生物学活性的主要组分，无种属特异性核心多糖:有属特异性特异多糖:种特异性,菌体抗原(O抗原)周浆间隙：细胞膜与外膜脂质双层间的空隙，含有多种 水解酶，具有解毒和营养作用,青霉素和溶菌酶:对G-菌无明显杀菌作用，对G+菌有杀菌作用。,细胞壁缺陷型细菌(L型细菌)：细
11、菌细胞壁的 肽聚糖受到理化或生物因素的直接破坏或合成 被抑制，在高渗环境下仍可存活的细菌。1935年首先在Lister研究院发现，而得名大多为革兰阴性，多形性，大小不一培养条件：高渗低琼脂含血清的培养基菌落：培养2-7天形成油煎蛋样细小菌落（低倍镜）可引起尿路感染、骨髓炎和心内膜炎等G+菌细胞壁缺失原生质体 G菌细胞壁缺失原生质球,A 临床标本葡萄球菌L型扫描电镜图,B 葡萄球菌L型回复后扫描电镜图,A原细菌菌落 B 荷包蛋样L型菌落C 颗粒型L型菌落（低倍镜下）D 丝状型L型菌落,A原细菌菌落 B 荷包蛋样L型菌落C 颗粒型L型菌落（高倍镜下）D 丝状型L型菌落,（二）细胞膜（cell me
12、mbrane）：半透膜结构：由磷脂与多种蛋白质组成，不含胆固醇 主要功能选择性渗透和物质转运作用生物合成作用：合成菌体成分呼吸作用形成中介体（mesosome）：细胞膜向胞浆内陷，并折叠形成囊状物。多见于G+菌。作用:增大膜面积，增强膜功能,（三）细胞质（cytoplasm）化学组成：水、蛋白质、核酸、脂类，少量的 糖类和无机盐质粒（plasmid）：染色体外的遗传物质，为闭合 环状的双股DNA分子。并非细菌生长所必 须，控制细菌某些特定的遗传性状。具有 自我复制、传代、丢失及在细菌间转移等 特性,核糖体：RNA+蛋白质 作用：聚合核糖体是蛋白质合成场所,30S,50S,菌70S,链霉素作用点
13、,红霉素作用点,40S,60S,人80S,胞质颗粒：不是细菌恒定结构，常随菌种、菌龄及环 境变化，大多为营养物质贮藏形式异染颗粒：多偏磷酸盐和核糖核酸组成，嗜碱性，与 碱性染料亲和力强，着色深，如白喉棒状 杆菌，有助鉴别,（四）核质：原始核，无核膜和核仁 成分：裸露的双股环状DNA反复回旋成。与细菌生长繁殖、遗传变异密切相关。核质DNA：为右手螺旋。旋转酶可与氟哌酸、环丙沙星等喹诺酮类 结合而抑制菌生长。,包括：荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞（一）荚膜（capsule）：某些细菌胞壁外包绕一层 较厚的黏液性物质。,二、细菌的特殊结构,化学成分：随菌而异，如肺炎球菌为多糖；炭疽杆菌为多肽。形成条件：机体
14、内或含血清或糖的培养基荚膜肿胀反应:与同型抗血清结合后荚膜逐渐增大。荚膜功能：与致病性有关（1）抗吞噬作用（2）黏附作用（3）抗有害物质的损伤作用应用根据荚膜多糖抗原不同分血清型制备疫苗,（二）鞭毛（flagellum）：许多细菌,包括所有的弧 菌 和 螺菌，约半数杆菌和个别球菌，在菌 体上附有细长并呈波状弯曲的丝状物。化学成分：蛋白质（抗原）,功能细菌的运动器官有些与致病性有关，如霍乱弧菌应用鉴定细菌：根据有无动力、数量、部位 分血清型，如沙门菌,变形杆菌的鞭毛,（三）菌毛（pilus）：许多G菌和少数G+菌菌 体表面附着比鞭毛细、直、短的丝状 物，电镜可见。,普通菌毛：多，与致病性有关,性
15、菌毛：1-4根，稍长 与致育性有关 见于少数G-菌,（四）芽胞（spore）：某些细菌在一定的环境条件 下，胞质脱水浓缩，在菌体内形成一个 圆形或卵圆形小体，是细菌的休眠形式。形成条件：受遗传因素与环境因素影响营养物，产物（体外）对数生长期末期G+菌不是细菌的繁殖方式 代谢处于相对静止状态繁殖体:相对于芽胞,功能：对外界理化因素抵抗力最强。原因：含水量少（约40%）蛋白质受热不易变性具有多层膜状结构，阻止化学药品渗入含大量吡啶二羧酸，繁殖体和其它生物细胞不存在,应用灭菌指标：杀灭芽胞 高压蒸汽灭菌法最有效鉴别细菌：如破伤风梭菌,四、细菌的生长繁殖与培养（一）生长繁殖的条件营养物质酸碱度：PH7
16、.2-7.6 霍乱弧菌：PH8.0-9.2 结核杆菌：PH6.5-6.8温度：37，鼠疫耶尔森菌28气体：O2和CO2渗透压,根据细菌对分子氧的需求分专性需氧菌：如结核杆菌微需氧菌：氧浓度5-6%生长良好，10%有抑制 作用，如空肠弯曲菌、幽门螺杆菌兼性厌氧菌：大多数病原菌专性厌氧菌：如破伤风梭菌专性厌氧菌在有氧环境中不能生长原因缺乏氧化还原电势高的呼吸酶 如细胞色素和细胞色素氧化酶缺乏分解有毒氧基团的酶 如超氧化物歧化酶、触酶、过氧化物酶,（二）生长繁殖的规律个体生长繁殖生长方式：无性二分裂法速度：一般代时2030，结核分枝杆菌18-20h群体生长繁殖生长曲线：将一定量菌接种于适宜的液体培养
17、 基中培养，连续定时取样检测活菌 数，以培养时间为横坐标，活菌 数的对数为纵坐标，绘制曲线。,生长曲线分四期：迟缓期：菌数不增，菌体增大。培养1-4h对数期：活菌数的对数呈直线上升，培养8-18h；菌形典型，对外界环境变化敏感。稳定期：死亡菌数繁殖菌数，G+G-菌，开始形成芽胞。衰退期：死亡数繁殖数，最后停止繁殖。,图15-14 大肠埃希菌的生长曲线,（三）人工培养培养方法：分离培养、纯培养培养基：按营养组成与用途分基础培养基：最常用肉汤营养培养基：最常用血平板、巧克力平板等合成培养基鉴别培养基：糖发酵管选择培养基：SS培养基厌氧培养基：庖肉培养基按物理性状分：液体、半固体、固体培养基,细菌在
18、培养基中的生长现象液体培养基：增菌 均匀混浊、沉淀生长、表面生长（菌膜）半固体培养基：保存菌种及判断（动力）鞭毛有鞭毛菌：沿穿刺线向四周扩散生长无有鞭毛菌：沿穿刺线生长固体培养基：鉴别细菌和纯培养。菌落（colony）：37培养18-24h形成肉眼可见 的细菌集团。菌苔：形成密集的一片,菌膜生长,沉淀生长,均匀浑浊,对照,无动力,有动力,菌落 菌苔,固体平板培养基,半固体培养基,液体培养基,人工培养的应用在医学中的应用传染病诊断细菌学研究制备生物制品在工农业生产中的应用：生产菌肥、味精等 在基因工程中的应用：制备胰岛素等,五、细菌的代谢产物及意义,（一）分解代谢产物及生化反应对糖的分解：葡萄糖
19、丙酮酸气体/酸等对蛋白质的分解：蛋白质氨基酸 脱氨氨、酸 脱羧胺、CO2,（二）生化反应：利用生化试验的方法来检测细菌对 各种基质的代谢作用及其代谢产物 从而鉴别细菌的反应。常见的生化试验：1、糖（醇、苷）类发酵试验培养基中加入0.51%糖类结果：产酸产气：产酸不产气：+不分解：-,2、甲基红试验（MR试验）原理：葡萄糖丙酮酸酸少或分解为醇、酮、醛等 甲酸、乙酸、乳酸等 PH5.4 PH4.4 甲基红试剂 红色（+）橘黄色(-)培养基：葡萄糖蛋白胨水主要用于鉴别大肠埃希菌（+）与产气肠杆菌（-）,3、VP试验原理：葡萄糖丙酮酸乙酰甲基甲醇 碱性、氧化 二乙酰与胍基化合 物（精氨酸）红色化合物（
20、+）方法：葡萄糖蛋白胨水培养基培养加入含0.3%肌酸或肌酐的40%KOH溶液0.1ml 4850 水浴2h或37 4h 红色(+)结果：与甲基红试验相反,4、吲哚(靛基质)试验原理：色氨酸吲哚加入对二甲基氨基苯甲醛 试剂红色(+)用于：鉴别肠道杆菌5硫化氢试验原理：含硫氨基酸H2S遇醋酸铅或硫酸 亚铁黑色FeS(+)用于：肠杆菌科属间鉴定,（三）合成代谢产物及其在医学上的意义毒素与侵袭性酶类内毒素：G-菌细胞壁的组成成分，菌体裂解后释 出，即脂多糖。外毒素：主要由G+菌产生并分泌到胞外的物质，即蛋白质。热原质（pyrogen）抗生素：多粘菌素、杆菌肽维生素：VB、VK色素：水溶性、脂溶性细菌素
21、：只对近缘关系菌有杀伤,2 病毒 P114,病毒（Virus）：是一类体积最小、结构简单，只含 一种核酸（RNA/DNA），在活的易 感细胞内以复制方式增殖的非细胞型 微生物。人类传染病75%由病毒引起。病毒性疾病流行广泛、传播途径多、传染性强、易发生并发症、后遗症严重、死亡率高，有效药物少可引起持续感染、慢发感染，与肿瘤和自身免疫病相关朊粒：引起人或动物传染性海绵状脑病,一、病毒的大小与形态大小：测量单位纳米（nm），电镜观看。形态：球形：对人和动物致病的大多数病毒 如脊髓灰质炎病毒砖形：天花病毒、牛痘苗病毒杆形：植物病毒，如烟草花叶病病毒蝌蚪形：噬菌体,电镜:A 痘病毒B 轮状病毒C 乙型
22、肝炎病毒D 噬菌体E 流感病毒F 狂犬病病毒,二、病毒的结构与化学组成化学组成：核酸+蛋白质核酸：只有一种，DNA/RNA功能：主导病毒感染、增殖、遗传和变异蛋白质结构蛋白：组成病毒体，在衣壳、包膜和基质中功能：保护核酸、参与感染、具体免疫原性非结构蛋白：酶类、特殊功能蛋白，为抗病毒药靶,病毒的结构核衣壳：核心和衣壳构成（基本结构）核心：核酸，构成病毒基因组衣壳：壳粒（形态亚单位），多肽分子组成壳粒排列方式：螺旋对称型、20面体对称 型、复合对称型衣壳功能包膜：宿主细胞膜或核膜，膜上有刺突,衣壳的主要功能,保护核酸可作为病毒鉴定及分类的依据决定病毒感染细胞的种类具有免疫原性,包膜的主要功能,保
23、护病毒介导病毒体吸附、穿入易感细胞具有免疫原性、激发机体的免疫应答包膜中含有脂质成份，对脂溶剂敏感，易被溶解破坏，可作为鉴定病毒的一个指标包膜脂蛋白可引起机体发热等中毒症状,刺突的主要特性,具有很强的免疫原性，引起机体产生保护性免疫或病理性免疫可特异性地吸附于易感细胞表面的受体，增强病毒的感染性可作为区分病毒的种、型和亚型的依据，可用于病毒性疾病的特异性诊断,三、病毒的增殖（一）增殖方式：复制（二）复制周期：吸附和穿入、脱壳、生物合成、组装成熟与释放。吸附：特异性，不可逆，与受体结合。穿入 无包膜病毒：核酸直接进入或胞饮核衣壳 有包膜病毒：包膜与细胞膜融合，核衣壳进入脱壳：细胞溶酶体酶核酸释放
24、生物合成：没有完整的病毒颗粒称隐蔽期早期蛋白：非结构蛋白。抑制宿主C自身代谢 及提供病毒核酸复制所需的酶类。晚期蛋白：结构蛋白，主要为衣壳蛋白。,（1）DNA病毒：多数为dsDNA（半保留复制）亲代DNA（模板）宿主C核内依DNA多聚酶 转录早期mRNA 翻译早期蛋白质；复制子代DNA（模板）转录晚期mRNA 翻译晚期蛋白（胞质内）,常见的病毒生物合成：,亲代RNA（+）（直接附着于宿主细胞核糖体）转译早期蛋白（即RNA多聚酶）互补双链RNA：以负链为模板转录子代RNA 以正链RNA 翻译晚期蛋白,（2）单正链RNA病毒：具有mRNA功能，不含RNA多聚酶。,（3）负链RNA病毒：不具有mRN
25、A作用，含有RNA多聚酶 亲代负链RNA RNA多聚酶 双链RNA（中间型）以正链RNA为模板：转录子代负股RNA 翻译病毒结构蛋白和酶,（4）逆转录病毒：含单正股RNA和依RNA的DNA多 聚酶（逆转录酶）。如HIV 正股RNA 逆转录酶 RNA-DNA（杂交中间体）（-）DNA为模板 双股DNA整合到宿主细胞的DNA上脱离 宿主细胞依DNA的RNA聚合酶 子代RNA 转译 晚期蛋白质,装配和释放装配：大多数DNA病毒在核内组装；RNA病毒在胞浆内组装。释放：绝大多数无包膜V：裂解释放 绝大多数有包膜V：出芽释放 少数病毒：细胞间桥和细胞融合释放 一个感染细胞一般释放100-1000个病毒,
26、（三）病毒异常增殖与干扰现象1、异常增殖顿挫感染：非容纳细胞感染病毒缺陷病毒：病毒基因组不完整，不能正常增殖 丁型肝炎病毒：缺陷病毒 乙型肝炎病毒：辅助病毒2、干扰现象：两种病毒同时或先后感染同一种细胞或 机体时，可发生一种病毒抑制另一种病 毒增殖的现象。见于活病毒或灭活病毒间,四、理化因素对病毒的影响,物理因素温度：大多耐冷不耐热辐射：对射线敏感，r、x线、紫外线可灭活病毒化学因素脂溶剂：有包膜V敏感消毒剂：敏感。甲醛用于制备灭活疫苗抗生素：不敏感，用于待检标本抑或杀杂菌中草药：板蓝根、大青叶、大黄等对某些病毒 有抑制作用 甘油盐水：耐受性强，500ml/L常作为病毒标本的 保存液,3 真菌
27、 P120,真菌：一类不分根、茎、叶、不含叶绿素 的叶状植物，属真核细胞型微生物。,目前有1万个属、数十万种绝大多数对人无害且有益与医学有关的达400多种引起人类感染性、中毒性及超 敏反应性疾病,比细菌复杂细胞壁：细胞壁无肽聚糖，主要成分是多糖，另有少 量的蛋白质和脂类。低等真菌的细胞壁成分以纤维素为主酵母菌以葡聚糖为主高等陆生真菌则以几丁质为主藻类的细胞壁以纤维素为主某些酵母菌含类脂体细胞膜含胆固醇胞内有典型的核结构和细胞器,细胞壁：由外向内分四层糖苷类糖蛋白蛋白质几丁质:多聚N乙酰葡萄 糖组成的微原纤维,一、形态与结构单细胞真菌：圆形或卵圆形酵母菌类酵母菌：有假菌丝多细胞真菌：菌丝+孢子称
28、霉菌，如皮肤丝状菌,无性孢子：大多数病原真菌叶状孢子：芽生、厚膜、关节孢子分生孢子：小分生、大分生孢子孢子囊孢子：菌丝末端形成囊状结构有性孢子：2个细胞融合经减数分裂形成 绝大多数为非病原性真菌,二、真菌的培养特性繁殖方式：有性繁殖、芽生、裂殖、萌管、隔殖等 培养：营养要求不高，常用沙保弱培养基，PH46，2228，深部真菌37；较高湿度和氧 酵母型菌落：较细菌菌落大类酵母型菌落：似细菌；有假菌丝丝状型菌落：絮状、绒毛状、粉末状等,二相性真菌,因寄生环境或培养条件不同，可出现菌丝相和酵母相两种形态，如孢子丝状菌、皮炎芽生菌、组织胞浆菌等。酵母相：人体内或含血液等培养基，35孵育出现酵 母样单细胞形态菌丝相：沙保弱培养基，22孵育出现明显的菌丝,三、真菌的抵抗力对干燥、日光、紫外线及一般消毒剂有较强抵抗力1%3%石炭酸、2.5%碘酒、0.1%升汞及10%甲醛较敏感不耐热，60 1h即被杀死孢子耐紫外线能力比芽胞强几十倍常用抗生素不敏感，酮康唑、制霉菌素、二性霉素B、灰黄霉素等对多种真菌有抑制作用,小结,绪论：微生物概念、种类、病原微生物的概念 发展简史细菌：大小和形态、基本结构、特殊结构、生 长繁殖与培养、代谢产物病毒：概念、大小形态、结构和化学、增殖、抵抗力真菌：概念、形态与结构、培养、抵抗力,
