微生物基础知识

1、微生物概述（一）微生物（microorganism, microbe）的概念 微生物是指广泛存在于自然界，体形微小，具有一定形态结构，能在适宜的环境中生长繁殖以及发生遗传变异的一大类微小生物。 包括属于原核类的细菌、放线菌、支原体、立克次氏体、衣原体和蓝细菌（过去称蓝藻或蓝绿藻），属于真核类的真菌（酵母菌和霉菌）、原生动物和显微藻类，以及属于非细胞类的病毒、类病毒和朊病毒等。 微生物概述（二）微生物的特点n种类多、分布广：现在已经知道的微生物有十万种左右；微生物在土壤中的数量最多，据统计，一克土壤中含有几千万到几百亿的微生物。n个体小、胃口大：每毫克大肠杆菌细胞的表面积比每毫克人细胞的表面积大

2、30万被左右；积极活动的大肠杆菌，每小时能消耗它体重2000倍的乳糖；n繁殖速、转化快：细菌一般每2030分钟既可分裂一次；生产味精的谷氨酸短杆菌，在52小时内细胞数目增加了32亿倍；乳酸菌每小时可产生为其体重100010000倍的乳酸；一种产朊假丝酵母合成蛋白质的能力是大豆的100倍，比食用公牛强10000倍；n适应强、变异易：一九四三年分离到的青霉素产生菌，在每毫升发酵液中只能分泌20单位左右的青霉素，通过60多年来的不断育种，加上其他条件的改进，目前每毫升已经超过10万单位。微生物概述（三）微生物的分类： 按微生物的作用分： 有用的 （污水外理）、无害的 （肠道菌丛）、有害的（引起腐烂）

3、、危险的（致病菌）。 按革兰氏染色反应分： 按温度分：嗜冷菌、嗜温菌（金葡球菌）、嗜热菌（芽孢杆菌） 按PH分：嗜酸菌（乳酸杆菌）、嗜中性菌（芽孢杆菌）、嗜硷菌（弧菌） 按食物来源分：自养型和异养型 按对氧气的需求分类：需氧菌和厌氧菌 按形态人结构分：主要分细菌、真菌、病毒。人们研究得最多、也较深入的主要有细菌、放线菌、蓝细菌、枝原体、立克次氏体、古菌、真菌、显微藻类、原生动物、病毒、类病毒和朊病毒等。现择要介绍： 细菌放线菌霉菌 酵母菌 病毒及其产物各类微生物简介 （一）细菌： 细菌是一类细胞细而短、结构简单、细胞壁坚韧，以二等分裂方式繁殖的原核微生物，分布广泛。 细菌菌落常表现为湿润、粘稠

4、、光滑、较透明、易挑取、质地均匀以及菌落正反面或边缘与中央部位颜色一致等。细菌的菌落特征因种而异。可作为鉴定细菌种的依据。 各类细菌菌落图 粘质沙雷氏菌的菌落特征 沙门氏菌的菌落特征 铜绿假单孢菌的菌落特征 弗氏志贺氏菌的菌落特征 粘质沙雷氏菌的菌落特征 细菌的形态细菌的形态细菌的形态球菌球菌杆菌杆菌弧菌、螺旋菌弧菌、螺旋菌弧弧菌菌螺螺旋旋菌菌细菌的结构基本结构：基本结构：细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核特殊结构：特殊结构：荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞（二）放线菌（二）放线菌 放线菌的形态、大小和结构放线菌的形态、大小和结构n放线菌的形态比细菌复杂些，但仍属于单细胞。在显微镜下，放线菌呈分枝丝状，我们

5、把这些细丝一样的结构叫做菌丝，菌丝直径与细菌相似，小于1微米。菌丝细胞的结构与细菌基本相同。n根据菌丝形态和功能的不同，放线菌菌丝可分为基内菌丝、气生菌丝和孢子丝三种。链霉菌属是放线菌中种类最多、分布最广、形态特征最典型的类群，其形态如下图所示。链霉菌的一般形态和构造（模式图） 放线菌的菌落放线菌的菌落放线菌菌丝相互交错缠绕形成质地致密的小菌落，干燥、不透明、难以挑取，当大量孢子覆盖于菌落表面时，就形成表面为粉末状或颗粒状的典型放线菌菌落，由于基内菌丝和孢子常有颜色，使得菌落的正反面呈现出不同的色泽。 放线菌的菌落特征 A：诺尔斯氏链霉菌； B：皮疽诺卡氏菌； C：酒红指孢囊菌； D：游动放线

6、菌； E：小单胞菌； F：皱双孢马杜拉放线菌产抗菌素的放线菌的菌落特征A：卡特利链霉菌； B：弗氏链霉菌；C：吸水链霉菌金泪亚种；D：卡那霉素链霉菌；E：除虫链霉菌； F：生磺酸链霉菌（三）霉菌（真菌） 真菌在微生物世界中可以称得上是个巨人家族，真菌的个头较大，其中的许多成员对我们来说都是很熟悉的。例如，在潮湿的天气里，常常发现粮食、衣服、皮鞋上长了霉，我们做酱、酱油、豆腐乳用的曲霉和毛霉等霉菌；发面、酿酒用的酵母菌等都是真菌，就连人们爱吃的蘑菇、木耳等蕈子，也都是真菌大家族的成员。真菌是微生物中的一大类群，属于真核微生物，与人类关系非常密切。真菌是抗生素（如青霉素、头孢霉素）、有机酸等多种发

7、酵工业的基础，在自然界中则扮演着各种复杂有机物分解者的角色。然而有些真菌是病原菌，引起人类和动植物病害，有些真菌产生毒素，使人、畜中毒，严重者引起癌症。如黄曲霉产生的黄曲霉毒素毒害肝脏，易引发肝癌。各种曲霉的菌落 各种病原真菌的菌落 青霉的菌落 青霉的菌落 （四）酵母菌n我们每天吃的面包和馒头、喝的啤酒就是有酵母菌的参与制成的；酵母菌的细胞里含有丰富的蛋白质和维生素，所以也可以做成高级营养品添加到食品中，或用作饲养动物的高级饲料。喜欢在偏酸性且含糖较多的环境中生长，例如，在水果、蔬菜、花蜜的表面和在果园土壤中最为常见。n酵母菌是单细胞真核微生物。酵母菌细胞的形态通常有球形、卵圆形、腊肠形、椭圆

8、形、柠檬形或藕节形等。比细菌的单细胞个体要大得多，一般为1-5微米5-30微米。酵母菌无鞭毛，不能游动。n酵母菌具有典型的真核细胞结构,有细胞壁、细胞膜、细胞核、细胞质、液泡、线粒体等，有的还具有微体。啤酒酵母的菌落 红酵母的菌落 各种酵母菌的菌落 酵母菌的细胞形态 酵母菌的细胞形态 酵母菌细胞结构的 显微照片 （五）病毒一、形态结构一、形态结构n病毒的形态基本可归纳为三种：杆状、球状和这两种形态结合的复合型。没有细胞构造，病毒粒子的主要成分是核酸和蛋白质，在宿主细胞协助下，通过核酸的复制和核酸蛋白装配的形式进行增殖。病毒粒子通常形成螺旋对称、二十面体对称和复合对称。n病毒粒子是无法用光学显微

9、镜观察的亚显微颗粒，但当他们大量聚集在一起并使宿主细胞发生病变时，就可以用光学显微镜加以观察。例如动、植物细胞中的病毒包涵体；有的还可用肉眼看到，如噬菌体的噬菌斑等。二、繁殖方式二、繁殖方式病毒只有在宿主细胞里才能进行繁殖，而且是通过复制的方式进行的。概括起来可分为吸附、侵入、脱壳生物合成、装配与释放五个步骤。病毒体结构模式图病毒体结构模式图壳粒壳粒衣壳衣壳核心（核样物）核心（核样物）核衣壳核衣壳包膜包膜包膜病毒包膜病毒包膜子粒包膜子粒（六）内毒素与热原 许多细菌、病毒和真菌（如酵母菌）都能产生热原。热原是微量即可引起恒温动物体温异常升高的物质的总称。主要物质为细菌内毒素、胞壁酰二肽及其他抗原

10、抗体复合物、半抗体原物质和某些药物（类固醇）等。1、内毒素概念细菌内毒素一般指革兰阴性细菌细胞壁的结构成分，主要是脂多糖。2、细菌内毒素生物学活性可分为两类：一是致病作用，一是保护性反应。3、其他理化特性耐热性：120加热4h，可破坏98%。180加热2h或250加热30min，才可彻底破坏。滤过性：其体积小，约在15nm之间，故能通过滤器进入滤液中。具有水溶性及不挥发性。能被强酸、强碱和氧化剂破坏（六）内毒素与热原 4、消除细菌内毒素的方法 高温破坏法：可用180干烤34h或250干烤30min。 吸附法：一般选用活性炭。 蒸馏法：此法仅限于制备蒸馏水。 化学酸碱和氧化法。 离子交换法。 反

11、渗透法。 凝胶过滤法。 超滤法 。微生物的生长繁殖条件及周期一、微生物生长繁殖需要一定的水、温度及养份二、微生物的营养：水、碳源、氮源、无机盐和生长因子n水：水是各种生物细胞必需的。水是良好的溶剂。n碳源：是合成菌体成分的原料，也是获取能量的主要来源。糖类是最广泛利用的碳源。n氮源：主要是供给合成菌体结构的原料，很少作为能源利用。固氮菌）能利用空气中分子态的氮或利用无机氮化物如铵盐、硝酸盐合成有机氮化物。多数致病菌则必须供给蛋白胨、氨基酸等有机无机盐类：无机盐主要可为微生物提供除碳、氮以外的各种重要元素。主要有P、S、K、Na、Ca、Mg、Fe等，其主要功能为构成菌体成分；调节渗透压；作为某些

12、酶的成分，并能激活酶的活性等。n生长因子：其种类很多，主要是B族维生素的化合物等。生长因子可以从酵母浸出液、血液或血清中获得。三、生物体内的化学反应几乎都要依靠酶的催化才能进行。微生物的生长繁殖条件及周期图2：细菌生长的典型曲线 (.延迟期， .对数期， .稳定期， .衰亡期)污染药品的主要途径及应对措施一、污染的概念 在词典中的定义为：当某物与不洁净的或腐坏物接触或混合在一起从而使该物变得不纯净或不适用时，它即受到污染。 简单定义为：当一个产品中存在不需要的物质时，它即受到污染。 美国药品法中许多条款，都一再强调防止产品受到污染的重要意义，药品法中明确规定，受到污染的药品应被看做是掺假药。二

13、、污染的形式及特点两种最常见的污染形式：尘粒污染和微生物污染 尘粒污染及其三个特点： 尘粒的普遍存在：几乎任何物料都能转变成尘粒形式并通过空气流传播到整个药厂。典型尘粒有：泥土、尘埃、沙、棉绒、头发、皮肤、烟雾、金属、喷嚏和咳嗽排出物 制药企业中大量存在尘粒：每立方英尺（1英尺=0.3048米）的空气中可能含有20万至1千万尘粒。（99%） 尘粒大小区别很大：大部分尘粒肉眼不能看到，必须用灵敏的测量仪器才能检出，所以容易被忽视。 微生物（主要是细菌）污染：细菌得到了必要的养料、水分及合适的温度，一个细菌24小时后可生产出281兆个细菌。三、传播污染的四大媒介及应对措施空气：是侵袭产品的污染物的

14、主要媒介。 建立密闭的洁净厂房：这是最有效的战略措施； 过滤：是控制空气质量的最有效方法。 最常见的空气过滤系统之一是层流装置。能达到 10，000级和100级洁净度。 在层流系统中，HEPA可达到高于99.97%的除尘效果。 一个主持生产工作的中层干部，对过滤原理、滤器等级各能力以及比较各类滤器性能的方法等，应具备基本的理解。三、传播污染的四大媒介及应对措施水：水是生命物质的组成部分，水中含有微生物赖以生存和繁殖所必需的养料。 水可以分为生水、标准饮用水、纯化水（通过蒸馏、离子交换、反渗透制得）、注射用水。 在生产过程中，水是应用最广泛的原料，并且要用来清洗我们的设备、容器、工具。 最好的措

15、施是对水进行净化：现在最常用的是用二级反渗透法制备纯化水，再通过蒸馏制备注射用水。三、传播污染的四大媒介及应对措施表面：（包括包装材料、建筑、设备、原料、容器工具）由于空气中的湿度、所有表面都被包上了一层含水的薄膜、这层薄膜由于静电吸引而饱含尘埃，许多时候，表面还覆盖一层油状物，此油膜易受到尘粒污染。 清洗：从表面除去泥土和其它微粒，从而阻止污染物聚积和生长的过程。 消毒灭菌：消灭清洗后常常留在表面的致病菌的过程。 对于地板、墙壁、设备和容器的有效清洗和消毒灭菌来说是至关重要的。三、传播污染的四大媒介及应对措施人：人是药厂中最不清洁的成份，是最常见的、永不休止的污染源。 每分钟从人类皮肤中要散

16、发约10，000个微生物。一小粒糖大的头发中能装载4亿个微生物。 一次咳嗽或喷嚏将把千百万个微生物引入工作环境。 衣物、发胶、香水、脂粉、耳环、戒指是极好的污染源。 所有的生产操作及清洁操作都要由人来完成。实施各项关于人员的卫生措施，包括体检及个人卫生Disinfection杀死物体上病原微生物的方法杀死物体上病原微生物的方法,并不一定能杀死含芽胞的细菌并不一定能杀死含芽胞的细菌或非病原微生物或非病原微生物杀灭物体上所有微生物的方法。杀灭物体上所有微生物的方法。 不存在活菌的意思。不存在活菌的意思。 防止或抑制体外细菌生长繁殖的方法防止或抑制体外细菌生长繁殖的方法。消毒：消毒：灭菌：灭菌：无菌

17、：无菌：防腐：防腐：AsepsisSterilizationAntisepsis消毒与灭菌消毒与灭菌 热力灭菌法热力灭菌法 高温杀灭細菌焚烧-最彻底的灭菌方法烧灼-直接用火焰灭菌方法干烤-加热干热灭菌法干热灭菌法常用烘箱 ：用于耐高温的物料、金属、玻璃制品，灭芽孢效果好。 135145 35小时 160170 24小时180200 0.51小时 250 0.5小时或200以上45mim(热原)遭破坏湿热灭菌法湿热灭菌法加压蒸汽灭菌法最有效的灭菌方法 121 2030分钟煮沸消毒法水煮100 5分钟(繁殖体)2小时(芽胞)流通蒸汽消毒法巴氏消毒法间歇蒸汽灭菌法反复多次流动蒸汽间歇加热灭菌较低的温

18、度（61 30分钟）杀灭致病菌115 ，67kPa 30mim 121 ，97kPa 20mim126 ，139kPa 15mim湿热灭菌与干热灭菌的比较湿热灭菌与干热灭菌的比较同一温度下，湿热灭菌比干热灭菌效果好同一温度下，湿热灭菌比干热灭菌效果好原因原因1、湿热中细菌菌体蛋白较易凝固湿热中细菌菌体蛋白较易凝固2、湿热的穿透力比干热大湿热的穿透力比干热大3、湿热的蒸汽有潜热湿热的蒸汽有潜热辐射杀菌法辐射杀菌法 紫外线紫外线杀菌机理：干扰DNA的复制与转录紫外线穿透力较弱不耐热物品的表面消毒特 点：应用范围：空气消毒 手术室、传染病房、细菌实验室 用波长200300nm（253.7nm处杀菌力

19、最强）的紫外线进行灭菌， 紫外灭菌灯平均寿命为2000小时，设计为0.4w/m2以上，被灭菌物品离光源不超过1.5米，一般灭菌30min1h。应用范围：电离辐射电离辐射包括高速电子、X射线和 射线如Co60、环氧乙烷、臭氧一次性医用塑料制品的消毒不破坏其营养成分的灭菌 空气的消毒环氧乙烷灭菌，利用其强氧化性，对微生物繁殖体、芽孢有强的灭菌作用。臭氧灭菌：臭氧在常温下不稳定，很快自行分解成氧气（O2）及氧原子（O），氧原子对微生物具有的氧化作用。滤过除菌法滤过除菌法用物理阻留的方法 将液体或空气中的细菌除去,以达到除菌目的滤菌器滤菌器含有微细小孔0.22微米,只允许液体或气体通过, 而大于孔径的

20、细菌等颗粒不能通过 适用范围适用范围血清、毒素、抗生素以及空气等的除菌 滤菌过程滤菌过程低温与干燥低温与干燥冷冻真空干燥法： 在低温状态下真空抽去水分用途：用途：保存菌种类别类别作用机制作用机制常用种类常用种类酚类蛋白变性，细胞膜损伤 石炭酸醇类蛋白变性乙醇氧化剂氧化、蛋白沉淀高锰酸甲重金属盐氧化、蛋白酶变性红汞、硫柳汞氧化剂氧化、蛋白沉淀过氧乙酸、碘酒表面活性剂 蛋白变性，细胞膜损伤 新洁而灭染料干扰氧化、抑制繁殖龙胆紫常用消毒剂种类各种消毒剂的应用种类使用浓度用途石炭酸3%5%地面、器具表面、皮肤消毒乙醇75% 直接接触药物的容器、用具、设备表面、天花、墙面及人手部的消毒（48小时用完） 高锰酸甲3%5%皮肤、尿道、蔬菜、水果消毒红汞3%5%皮肤、粘膜、小创伤消毒硫柳汞3%5%皮肤消毒、手术部位消毒过氧乙酸3%5%塑料、玻璃器材消毒碘酒3%5%皮肤消毒新洁而灭0.1% 手部消毒（48小时用完） 0.2% 墙壁、地面、地漏、门窗、台面、桌、椅等消毒 龙胆紫3%5%浅表创伤消毒戊二醛 2% 直接接触药物的容器、用具、设备表面、天花、墙面及