微生物知识讲座

微生物知识讲座一前言•什么是微生物•微生物（microorganism,microbe）是一些肉眼看不见的微小生物的总称。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。日常生活的环境中，到处都存在着大量的微生物。在一般空气中，微生物达800~3500个/m3，在土壤中达1~500×108个/g，在严重污染的水中可达107个/ml。（饮用水要求细菌总数≤100个/ml，大肠杆菌≤3个/ml。经水塔或贮水池贮存后，短期内可繁殖至105~106个/ml。）人的头皮上有140万个/cm2，两手上约有4~40万个，1g指甲污垢有38亿个，1g粪便可达10~1000亿个。微生物是无处不在，无处不有。许多以前被人们认为是极端（高温、高压、强酸、强碱、低温等）甚至是致死的环境，现在已发现生活着各种类型的微生物（称为极端微生物）。事实说明，微生物有特别顽强的生存、繁殖和变异能力来适应环境。二微生物特点•种类多、分布广•微生物在地球上几乎无处不有，无孔不入，人的皮肤上，口腔，肠道里都有许多微生物。微生物聚集最多的地方是土壤哪里尘埃多，哪里的微生物就多。•迄今为止，我们知道的微生物约有10万种，目前已知的种类只占地球上实际存在的微生物总数的20%，人类生产和生活中仅开发利用了已发现微生物种数的1%。•个体小、面积大•生物的个体极其微小，必须借助显微镜放大几倍、几百倍、上千倍，乃至数万倍才能看清。杆菌的宽度是0.5微米，因此80个杆菌“肩并肩”地排列成横队，也只有一根头发丝的宽度。杆菌的长度约2微米，故1500个杆菌头尾衔接起来仅有一颗芝麻长。物体的表面积和体积之比称为比表面积。大肠杆菌的比表面积是人的30万倍。•吸收多、转化快•微生物有惊人的繁殖速度，大多数微生物几十分钟内就可以繁殖一代，如细菌一般每20~30分钟既可分裂一次；•微生物的食谱非常广泛，凡是动植物能利用的营养，微生物都能利用，大量的动植物不能利用的物质，甚至剧毒的物质，微生物照样可以视为美味佳肴。如大肠杆菌在合适条件下，每小时可以消耗相当于自身重量2000倍的糖，而人体则需要40年之久。•适应强、异变异•多数细菌能耐0～－196℃的低温；在海洋深处的某些硫细菌可在250～300℃的高温条件下正常生长；一些嗜盐细菌甚至能在饱和盐水中正常生活；产芽孢细菌和真菌孢子在干燥条件下能保藏几十年、几百年。•由于微生物繁殖快，也可在短时间内产生大量变异的后代。正是由于这个特性，人们才能够按照自己的要求不断改良在生产上应用的微生物，如青霉素生产菌的发酵水平由每毫升20单位上升到近10万单位，利用变异和育种得到如此大幅度的产量提高。三微生物的类群和形态结构微生物按其结构、化学组成及生活习性等分为三大类：•原核细胞型：细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次氏体、螺旋体等•真核细胞型：真菌•非细胞型：病毒噬菌体芽孢杆菌（细菌）淡水中的螺旋菌spirochetes.蜡样芽孢杆菌蜡样芽孢杆菌蜡样芽孢杆菌蜡样芽孢杆菌（细菌）支原体扫描电镜图片支原体（mycoplasma）以前被认为是最小的能独立存活的原核生物，以前也被认为是地球上迄今为止被发现的最小的细胞生物。全世界90%的猪体内寄生着支原体。立克次氏体（rickettsiae），一种微小的寄生的细菌。上图是动物的淋巴细胞，红色的是寄生的立克次氏体。青霉是种真菌，属于子囊菌。有的能产生青霉素，救了无数人的命。产生无性孢子。根霉（Rhizopus)是种真菌，属于接合菌。能产生无性孢子菌丝体的直径约12um黑的是孢子囊噬菌体SARS病毒是一类新发现的冠状病毒禽流感病毒爱滋病毒1、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。细菌的繁殖二分分裂繁殖是细菌最普遍、最主要的繁殖方式。在分裂前先延长菌体，染色体复制为二，然后垂直于长轴分裂，细胞赤道附近的细胞质膜凹陷生长，直至形成横隔膜，同时形成横隔壁，这样便产生两个子细胞。==细菌细胞分裂的电镜超薄切片图杆菌二分裂过程模式图细菌的菌落单个或少数细菌细胞生长繁殖后，会形成以母细胞为中心的一堆肉眼可见、有一定形态构造的子细胞集团，这就是菌落。细菌菌落常表现为湿润、粘稠、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。粘质沙雷氏菌的菌落特征沙门氏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2、放线菌放线菌的形态、大小和结构•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。•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•放线菌在固体培养基上形成与细菌不同的菌落特征，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。放线菌的繁殖•放线菌没有有性繁殖，主要通过形成无性孢子方式进行无性繁殖。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3、霉菌霉菌是丝状真菌的俗称，意即发霉的真菌，它们往往能形成分枝繁茂的菌丝体，但又不象蘑菇那样产生大型的子实体。在潮湿温暖的地方，很多物品上长出一些肉眼可见的绒毛状、絮状或蛛网状的菌落，那就是霉菌。霉菌的形态、大小和结构霉菌的菌丝是构成霉菌营养体的基本单位。•菌丝是一种管状的细丝，把它放在显微镜下观察，很像一根透明胶管，它的直径一般为3-10微米，比细菌和放线菌的细胞约粗几倍到几十倍。菌丝可伸长并产生分枝，许多分枝的菌丝相互交织在一起，就叫菌丝体。霉菌的菌丝霉菌的菌落由于霉菌的菌丝较粗而长，因而霉菌的菌落较大，有的霉菌的菌丝蔓延，没有局限性，其菌落可扩展到整个培养皿，有的种则有一定的局限性，直径1-2厘米或更小。菌落质地一般比放线菌疏松，外观干燥，不透明，呈现或紧或松的蛛网状、绒毛状或棉絮状；菌落与培养基的连接紧密，不易挑取；菌落正反面的颜色和边缘与中心的颜色常不一致。霉菌的繁殖•有性繁殖和无性繁殖两种•以无性繁殖为主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4、酵母菌•提起酵母菌这个名称，也许有人不太熟悉，但实际上人们几乎天天都在享受着酵母菌的好处。因为我们每天吃的面包和馒头就是有酵母菌的参与制成的；我们喝的啤酒，也离不开酵母菌的贡献，酵母菌是人类实践中应用比较早的一类微生物，我国古代劳动人民就利用酵母菌酿酒；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。•酵母菌在自然界中分布很广，尤其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。酵母菌的形态、大小和结构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。•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。酵母菌的繁殖1、芽殖2、裂殖3、孢子生殖酵母菌的菌落•大多数酵母菌的菌落特征与细菌相似，但比细菌菌落大而厚，菌落表面光滑、湿润、粘稠，容易挑起，菌落质地均匀，正反面和边缘、中央部位的颜色都很均一，菌落多为乳白色，少数为红色，个别为黑色。各种酵母菌的菌落啤酒酵母的菌落红酵母的菌落5、病毒形态结构•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。•病毒粒子是无法用光学显微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。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。•病毒的危害不亚于细菌。不易治疗•艾滋、狂犬病、各种肝炎、流行性感冒、非典型性肺炎等。传染途径：抗原：抗原是一类能刺激人或动物产生抗体或致敏淋巴细胞，并能与这些产物在体内或体外发生特异性反应的物质。抗体：抗体是高等动物体在抗原物质的刺激下，由浆细胞所产生的一类能与相应抗原发生特异性结合的免疫球蛋白。传染与免疫四微生物的营养•水分：水占细胞浆的70%～90%，是细胞的重要组成成分。较普遍的观点认为，只有在含水的环境中微生物才能存活。但也有人发现在无水碳氢化合物中微生物可长期存活。•碳源：碳源是构成细胞的重要物质。有些微生物的碳源必须来自有机碳化合物如糖、蛋白质、脂肪、有机酸等（同时利用其化学能），属异养型；有些微生物不需有机碳化合物，以CO2为碳源，属自养型（分为光能自养型和化能自养型）。•氮源：氮是组成蛋白质和核酸的重要元素。•无机盐类：细菌所需无机盐包括磷、硫、镁、铁、钾、钠、钙、氯、锰、锌、钴、铜等。其中磷、硫、镁、钾、钠、铁需要量较多，其他只需微量。•生长因子：生长因子是某些微生物生长发育所必需，而其自身又不能合成的一类营养物质。包括维生素、嘌呤和嘧啶。五微生物生长的影响因素•1、营养物2、PH值•3、温度4、氧气•5、渗透压6、表面张力其他因素：温度氧气厌氧光照水份等六、消毒与灭菌•消毒与灭菌是微生物实验技术中最基本的操作，从事药品生产和检验的人员都应当了解消毒与灭菌的方法及其意义，严格遵守操作规程，否则会影响产品质量，危害患者安全。对生产注射剂的企业关键！！！概念•无菌——不存在活的生物（GMP指南）。•“无菌”从定义上来说是一个绝对的概念，但遗憾的是，在科学和技术高度发展的今天，药品的绝对无菌即做不到，也无法加以证实。然而，无菌制剂的安全性要求人们设定无菌的相对标准。FDA、欧洲制药工业界曾将百万分之一微生物污染率作为灭菌产品“无菌”的相对标准，它和蒸汽灭菌后产品中微生物存活的概率为10-6（即产品的无菌保证值为6），系同一标准的不同表示法。这一标准于1980起收录于USP中，如今已为世界各国普遍接受和采用。•灭菌——使达到无菌状态的方法（GMP指南）。用物理或化学方法杀灭传播媒介上所有的微生物，使其达到无菌（GB）。通常是指杀灭或除去全部活的微生物（包括繁殖体和芽孢）。•消毒——用物理或化学方法杀灭或清除传播媒介上的病原微生物，使其达到无害化（GB）。通常是指杀死病原微生物的繁殖体，但不能破坏其芽孢。所以消毒是不彻底的，不能代替灭菌。•无菌制剂——不存在活的微生物的制剂（GMP指南）。•非无菌制剂——所含活的微生物量符合卫生学标准的制剂（GMP指南）。常用消毒剂•①70%~75%乙醇水溶液；•②0.5%洗必泰溶于70%乙醇，再加入2%甘油，用于皮肤、器具等消毒；•③异丙醇75%水溶液，用于皮肤、器具等消毒；•④甲醛37%~40%甲醛液8~9ml，再加入4~5g高锰酸钾，每m3熏蒸量，密闭12~24h，刺激性强；•⑤戊二醛2%水溶液，用于空气、器具等消毒。广谱、高效、低毒，可杀芽孢和病毒，毒性较轻；•⑥新洁尔灭（苯扎溴铵）0.1%水溶液，用于皮肤、粘膜、器具等消毒，有清洁和消毒双重功效，抗菌谱较窄；•⑦杜灭芬（消毒宁）0.0