微生物相关基础知识

1、微生物学在日常生活及制药行业中的应用微生物学在日常生活及制药行业中的应用微生物的定义微生物的定义w在自然界中除了常见的动植物外，在自然界中除了常见的动植物外，还存在着一个十分庞杂的、形体微还存在着一个十分庞杂的、形体微小、结构简单的生物类群。这些生小、结构简单的生物类群。这些生物个体微小，肉眼无法看见，必须物个体微小，肉眼无法看见，必须借助光学显微镜或电子显微镜放大借助光学显微镜或电子显微镜放大几百倍、几千倍，甚至几万倍才能几百倍、几千倍，甚至几万倍才能看见，我们将这类微小的生物类群看见，我们将这类微小的生物类群统称为微生物（统称为微生物（microorganism）微生物的特点微生物的特点w

2、微生物多以独立生活的单细胞或微生物多以独立生活的单细胞或细胞群体而存在，细胞没有明显的细胞群体而存在，细胞没有明显的分化。分化。w微生物体积小、面积大，从而新微生物体积小、面积大，从而新陈代谢能力强，生长繁殖速度快。陈代谢能力强，生长繁殖速度快。 例如有的细菌例如有的细菌1小时内分解糖的重量小时内分解糖的重量可为自身体重的可为自身体重的1001000倍；而人倍；而人要吃掉自身体重要吃掉自身体重100倍的糖（粮食），倍的糖（粮食），几乎要用去人生的一半时间。有的几乎要用去人生的一半时间。有的细菌在适宜的条件下，每细菌在适宜的条件下，每20分钟左分钟左右就分裂一次，一个细菌经右就分裂一次，一个细菌

3、经10小时小时就可以繁殖成就可以繁殖成10亿个，一昼夜就是亿个，一昼夜就是272个细菌。理论上讲，一个细菌经个细菌。理论上讲，一个细菌经过不到两整天的生长繁殖就能形成过不到两整天的生长繁殖就能形成与地球同等重量大小的群体与地球同等重量大小的群体w微生物较易发生变异，适应性强。微生物较易发生变异，适应性强。 微生物在外界环境发生剧烈变化时，微生物在外界环境发生剧烈变化时，大多数个体被淘汰而死亡，而发生大多数个体被淘汰而死亡，而发生了变异的个体则适应了新的环境条了变异的个体则适应了新的环境条件而生存下来；一般生物无法生存件而生存下来；一般生物无法生存的高温或低温、酸、碱、高盐的条的高温或低温、酸、

4、碱、高盐的条件下都有微生物的踪迹。件下都有微生物的踪迹。w微生物种类多，分布广，数量大。微生物种类多，分布广，数量大。 微生物按其生物学特征所划分的大微生物按其生物学特征所划分的大的类群就包括：病毒、衣原体、立的类群就包括：病毒、衣原体、立克次体、支原体、螺旋体、细菌、克次体、支原体、螺旋体、细菌、蓝细菌、古细菌、放线菌、真菌、蓝细菌、古细菌、放线菌、真菌、藻类和原生动物；而与医药关系密藻类和原生动物；而与医药关系密切的是除蓝细菌、古细菌、藻类和切的是除蓝细菌、古细菌、藻类和原生动物外的其他八大类微生物。原生动物外的其他八大类微生物。微生物广泛分布于土壤、空气和水微生物广泛分布于土壤、空气和水

5、等自然环境中，动植物和人的体表等自然环境中，动植物和人的体表以及某些腔道中也存在有微生物的以及某些腔道中也存在有微生物的活动。活动。微生物在自然界的作用微生物在自然界的作用w自然界中的微生物不仅种类多、分自然界中的微生物不仅种类多、分布广、数量大，所起的作用多种多布广、数量大，所起的作用多种多样。大多数微生物对人和动植物是样。大多数微生物对人和动植物是有益或无害的。大家多知道绿色植有益或无害的。大家多知道绿色植物依靠太阳能量，吸收物依靠太阳能量，吸收CO2和和H2O进行光合作用，合成含碳有机物，进行光合作用，合成含碳有机物，同时将光能转化为化学能，直接或同时将光能转化为化学能，直接或间接的供给

6、动物和人类。那么，大间接的供给动物和人类。那么，大气中的气中的CO2从哪里来的呢？除了燃从哪里来的呢？除了燃烧和动物呼吸，烧和动物呼吸，90%以上的以上的CO2都都是微生物生命活动的产物。是微生物生命活动的产物。w微生物与人类的生产活动密切相关：微生物与人类的生产活动密切相关：工业上具体应用到食品、皮革、纺工业上具体应用到食品、皮革、纺织、石油化工、冶金以及污水处理织、石油化工、冶金以及污水处理等方面；农业上可用于造肥、催长、等方面；农业上可用于造肥、催长、防治病虫害等。在医药工业上利用防治病虫害等。在医药工业上利用微生物生产抗生素、维生素、激素、微生物生产抗生素、维生素、激素、氨基酸、核苷酸

7、以及有机溶媒、生氨基酸、核苷酸以及有机溶媒、生物碱和酶制剂等。物碱和酶制剂等。w寄生在人类和动物口、鼻、咽部以寄生在人类和动物口、鼻、咽部以及消化道中的微生物，在正常情况及消化道中的微生物，在正常情况下他们是无害的，甚至是有益的。下他们是无害的，甚至是有益的。例如，牛这类反刍动物的胃，就是例如，牛这类反刍动物的胃，就是因为有分解纤维素的微生物共生，因为有分解纤维素的微生物共生，才能消化饲料中的纤维素；而豆科才能消化饲料中的纤维素；而豆科植物生长所需的氮源也是因为有根植物生长所需的氮源也是因为有根瘤菌固定空气中的氮气才获得的。瘤菌固定空气中的氮气才获得的。w微生物中也有相当一部分能引起人微生物中

8、也有相当一部分能引起人类或动植物病害，例如，在人类可类或动植物病害，例如，在人类可引起伤寒、痢疾、流感、病毒性肝引起伤寒、痢疾、流感、病毒性肝炎等传染病。这些具有致病性的微炎等传染病。这些具有致病性的微生物称为病原微生物。另外，微生生物称为病原微生物。另外，微生物的危害性还表现在引起工农业原物的危害性还表现在引起工农业原料、产品、药品以及食品和生活用料、产品、药品以及食品和生活用品的腐败霉烂等。品的腐败霉烂等。微生物的分类微生物的分类w微生物分为非细胞型微生物、原核微生物分为非细胞型微生物、原核细胞型微生物、真核细胞型微生细胞型微生物、真核细胞型微生物物从核的组成结构来划分。从核的组成结构来划

9、分。w生物六界：生物六界：病毒界、原核生物界、病毒界、原核生物界、真菌界、原生生物界、真菌界、原生生物界、植物界和动植物界和动物界之前四界为微生物界。物界之前四界为微生物界。细细 菌菌w细菌同其他生物一样，在其生命活细菌同其他生物一样，在其生命活动过程中，都需要同周围环境进行动过程中，都需要同周围环境进行物质交换。从环境中获得它们合成物质交换。从环境中获得它们合成自身成分以及产生能量所需的营养自身成分以及产生能量所需的营养物质，同时不断排出废物，以维持物质，同时不断排出废物，以维持其生命活动，并进行着生长繁殖。其生命活动，并进行着生长繁殖。细菌的营养与繁殖细菌的营养与繁殖w细菌的营养物质：细菌

10、生长繁殖所细菌的营养物质：细菌生长繁殖所必需的营养物质包括水、碳源、氮必需的营养物质包括水、碳源、氮源、无机盐和生长因子（系指细菌源、无机盐和生长因子（系指细菌生长所必需的、需要量少且本身又生长所必需的、需要量少且本身又不能合成的一类有机物质不能合成的一类有机物质B族族维生素、某些嘌呤和嘧啶碱基）。维生素、某些嘌呤和嘧啶碱基）。细菌的生长繁殖条件细菌的生长繁殖条件w 充足的营养物质（包括一定量的水分、充足的营养物质（包括一定量的水分、碳源、氮源、无机盐和必要生长因子。碳源、氮源、无机盐和必要生长因子。w 适宜的酸碱度（最适适宜的酸碱度（最适pH为为6.87.4）w 适宜的温度（大多数细菌属于中

11、温菌，适宜的温度（大多数细菌属于中温菌，哺乳动物寄生菌的最适温度为哺乳动物寄生菌的最适温度为37，其，其他腐生性细菌的最适温度为他腐生性细菌的最适温度为25 32细菌的生长温度细菌的生长温度细菌类别细菌类别生长温度（生长温度（ ）举例举例最低最低最适最适最高最高低温菌低温菌-5010202530水和冷藏物水和冷藏物中的细菌中的细菌室温菌室温菌1020 25324050腐物寄生菌腐物寄生菌体温菌体温菌1020374050病原菌病原菌高温菌高温菌2545 50557080温泉、堆肥中的温泉、堆肥中的细菌细菌w气体条件：细菌生长繁殖需要氧气体条件：细菌生长繁殖需要氧气和二氧化碳。气和二氧化碳。 a.

12、专性需氧菌（专性需氧菌（obligate aerobe）：）：必须在有游离氧气的环境中才能生必须在有游离氧气的环境中才能生长，如结核分枝杆菌、枯草芽孢杆长，如结核分枝杆菌、枯草芽孢杆菌；菌； b.专性厌氧菌（专性厌氧菌（ obligate anaerobe ）：）：必须在无氧或低氧化还原势的环境下必须在无氧或低氧化还原势的环境下才能生长，游离氧对其有毒性作用。才能生长，游离氧对其有毒性作用。如破伤风梭菌；如破伤风梭菌； c.兼性厌氧菌（兼性厌氧菌（ facultative anaerobe ）：在有氧和无氧条件下均）：在有氧和无氧条件下均能生长，但在有氧时生长较好，大多能生长，但在有氧时生长较

13、好，大多数病原性细菌均属此类。数病原性细菌均属此类。细菌的致病性细菌的致病性w定义：细菌能引起机体产生疾病的定义：细菌能引起机体产生疾病的性能，称之为致病性或病原性性能，称之为致病性或病原性（pathogenicity）。）。凡具有致病性凡具有致病性的细菌称为病原菌或致病菌的细菌称为病原菌或致病菌（pathogenic bacteria）。）。w侵袭力：指病原菌突破机体防御功侵袭力：指病原菌突破机体防御功能，并在体内进行生长繁殖，蔓延能，并在体内进行生长繁殖，蔓延扩散的能力。主要包括以下三个方扩散的能力。主要包括以下三个方面面 a.粘附和侵入能力粘附和侵入能力 b.繁殖和扩散能力繁殖和扩散能力

14、 c.对宿主防御功能的抵抗力对宿主防御功能的抵抗力 毒素：外毒素和内毒素毒素：外毒素和内毒素w外毒素：化学成分为蛋白质，毒性外毒素：化学成分为蛋白质，毒性作用较强，抗原性强，但不稳定，作用较强，抗原性强，但不稳定，对热和某些化学物质敏感，如用对热和某些化学物质敏感，如用0.30.4%甲醛液作用后，可脱毒甲醛液作用后，可脱毒而不影响其抗原性，即成类毒素。而不影响其抗原性，即成类毒素。产生外毒素的细菌主要是革兰氏阳产生外毒素的细菌主要是革兰氏阳性菌，如白喉棒状杆菌、破伤风梭性菌，如白喉棒状杆菌、破伤风梭菌、肉毒梭菌；少数革兰氏阴性菌，菌、肉毒梭菌；少数革兰氏阴性菌，如痢疾杆菌、霍乱弧菌等。如痢疾杆

15、菌、霍乱弧菌等。w内毒素：革兰氏阴性细菌细胞壁成内毒素：革兰氏阴性细菌细胞壁成分。大多数细菌都有内毒素。内毒分。大多数细菌都有内毒素。内毒素毒性比外毒素低，抗原性较弱，素毒性比外毒素低，抗原性较弱，不被甲醛脱毒，不形成类毒素。不被甲醛脱毒，不形成类毒素。w病原菌的侵入数量：由于正常机体病原菌的侵入数量：由于正常机体对病原菌有一定的抵抗力，因此，对病原菌有一定的抵抗力，因此，细菌引起疾病除需有一定的毒力外，细菌引起疾病除需有一定的毒力外，还需要一定的数量。毒力越大，数还需要一定的数量。毒力越大，数量越少。量越少。w病原菌的侵入途径：伤寒沙门菌、病原菌的侵入途径：伤寒沙门菌、痢疾杆菌痢疾杆菌消化道

16、；破伤风梭菌消化道；破伤风梭菌缺氧状态的深部创口；肺炎链球菌、缺氧状态的深部创口；肺炎链球菌、脑膜炎奈瑟菌脑膜炎奈瑟菌呼吸道；结核分枝呼吸道；结核分枝杆菌杆菌呼吸道、消化道和皮肤伤口。呼吸道、消化道和皮肤伤口。细菌感染类型细菌感染类型w传染：又称感染，是病原微生物侵传染：又称感染，是病原微生物侵入机体，克服机体的防御屏障，在入机体，克服机体的防御屏障，在一定部位生长繁殖，引起不同程度一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理过程。临床症状者为传染病的病理过程。临床症状者为传染病（infection distase）。）。病原菌引起病原菌引起的传染病，都要经过一段潜伏期才的传染病，都要经过一段潜伏期才

17、能发病，传染的发生、发展与结局能发病，传染的发生、发展与结局取决于病原菌毒力、机体防御功能取决于病原菌毒力、机体防御功能和环境因素三方面，结局为：和环境因素三方面，结局为：w隐性感染（隐性感染（inapparent infection） ：如果机体的抵抗力强，而病原菌的如果机体的抵抗力强，而病原菌的毒力相对较弱，侵入的数量又较少，毒力相对较弱，侵入的数量又较少，感染后病原菌对机体的损害轻微，感染后病原菌对机体的损害轻微，基本上不出现临床症状，即隐性感基本上不出现临床症状，即隐性感染染。通过隐性感染，机体可获得一通过隐性感染，机体可获得一定的特异免疫力。定的特异免疫力。w显性感染（显性感染（ a

18、pparent infection ）：即传染病。若病变限制在局部则为即传染病。若病变限制在局部则为局部感染，若病原菌及其毒素向全局部感染，若病原菌及其毒素向全身扩散，引起全身症状的即为全身身扩散，引起全身症状的即为全身感染。全身感染有下列类型：感染。全身感染有下列类型：a.菌菌血症，血症，b.败血症，败血症，c.毒血症，毒血症，d.脓毒脓毒血症血症w带菌状态：当机体隐性感染或传染带菌状态：当机体隐性感染或传染病痊愈后，病原菌可能在机体内继病痊愈后，病原菌可能在机体内继续存在，并不断向体外排菌，称为续存在，并不断向体外排菌，称为带菌状态。处于带菌状态的人称为带菌状态。处于带菌状态的人称为带菌者

19、（带菌者（carrier）。）。这种情况在伤这种情况在伤寒、白喉等传染病中时有发生。带寒、白喉等传染病中时有发生。带菌者一般不被人所注意，故在传染菌者一般不被人所注意，故在传染病的传播和流行上是重要的传染源。病的传播和流行上是重要的传染源。真真 菌菌w常见真菌：酵母菌、毛霉属、根霉常见真菌：酵母菌、毛霉属、根霉属、犁头霉属、曲霉属、青霉属、属、犁头霉属、曲霉属、青霉属、头孢霉属头孢霉属w真菌与人类疾病：真菌与人类疾病： a.浅部感染性真菌：是指侵犯机体浅部感染性真菌：是指侵犯机体皮肤、毛发指（趾）甲等浅部角化皮肤、毛发指（趾）甲等浅部角化组织的真菌，这类菌统称为癣菌组织的真菌，这类菌统称为癣菌

20、（Dermatophytes）或皮肤丝状菌。或皮肤丝状菌。w深部感染性真菌：是指侵入机体深深部感染性真菌：是指侵入机体深部组织，内脏及引起全身性感染的部组织，内脏及引起全身性感染的真菌。真菌。w真菌毒素（真菌毒素（mycotoxin）：）：指真菌产指真菌产生的毒性代谢产物。人、畜误食含生的毒性代谢产物。人、畜误食含有真菌毒素的食物，就可能发生真有真菌毒素的食物，就可能发生真菌毒素中毒症（菌毒素中毒症（mycotoxicosis）。）。病病 毒毒w病毒：是一种体积十分微小、结构病毒：是一种体积十分微小、结构简单、只含一种核酸（简单、只含一种核酸（DNA 或或RNA）、）、必须在活细胞内才能增殖必

21、须在活细胞内才能增殖的非细胞形态的微生物。的非细胞形态的微生物。w病毒的复制周期为：吸附病毒的复制周期为：吸附与细胞与细胞表面受体特异性结合、穿入表面受体特异性结合、穿入宿主宿主细胞、脱壳细胞、脱壳 释放基因组核酸并进释放基因组核酸并进入一定部位、生物合成入一定部位、生物合成核酸的复核酸的复制和蛋白质的合成、装配释放制和蛋白质的合成、装配释放组组装为成熟的病毒颗粒。装为成熟的病毒颗粒。病毒的致病性和机体的免疫性病毒的致病性和机体的免疫性w感染方式：水平传播和垂直传播感染方式：水平传播和垂直传播w水平传播：是指病毒在个体之间传水平传播：是指病毒在个体之间传播，常见途径为播，常见途径为a.呼吸道，

22、呼吸道，b.消化消化道，道，c.皮肤。皮肤。w垂直传播：是指病毒通过胎盘、产垂直传播：是指病毒通过胎盘、产道或哺乳等方式由亲代直接传给子道或哺乳等方式由亲代直接传给子代（疱疹、风疹、脊髓灰质炎、肝代（疱疹、风疹、脊髓灰质炎、肝炎、巨细胞、人类免疫缺陷等病毒，炎、巨细胞、人类免疫缺陷等病毒，其中乙型肝炎病毒、风疹病毒、巨其中乙型肝炎病毒、风疹病毒、巨细胞病毒和人类免疫缺陷病毒多见。细胞病毒和人类免疫缺陷病毒多见。病毒感染类型病毒感染类型w隐性感染：病毒侵入机体后，不引隐性感染：病毒侵入机体后，不引起临床症状的称为隐性感染，又称起临床症状的称为隐性感染，又称为非显性感染。隐性感染十分常见，为非显性

23、感染。隐性感染十分常见，其发生原因可能是机体免疫力强，其发生原因可能是机体免疫力强，而病毒毒力弱或未能达到靶细胞，而病毒毒力弱或未能达到靶细胞，未造成组织细胞的损伤，故不引起未造成组织细胞的损伤，故不引起临床症状的出现。隐性感染虽可激临床症状的出现。隐性感染虽可激活机体免疫系统产生抗病毒免疫，活机体免疫系统产生抗病毒免疫，但也有向外界传播病毒的可能。但也有向外界传播病毒的可能。w显性感染：病毒侵入机体后在宿主显性感染：病毒侵入机体后在宿主细胞内大量复制，引起细胞破坏、细胞内大量复制，引起细胞破坏、死亡而导致组织损伤或毒性产物堆死亡而导致组织损伤或毒性产物堆积到一定程度时，机体就出现临床积到一定

24、程度时，机体就出现临床症状。症状。 a.急性感染：潜伏期短，发病急，急性感染：潜伏期短，发病急，病程短一般为数日至数周。病程短一般为数日至数周。 b.持续性感染：病毒可在体内存在持续性感染：病毒可在体内存在数月至数年，甚至数十年，可有临数月至数年，甚至数十年，可有临床症状，也可为无症状的病毒携带床症状，也可为无症状的病毒携带者，成为重要的传染源。分为慢性者，成为重要的传染源。分为慢性感染、潜伏性感染和慢发病毒感染。感染、潜伏性感染和慢发病毒感染。病毒感染的防治病毒感染的防治w病毒疫苗：常用的有灭活疫苗、减病毒疫苗：常用的有灭活疫苗、减毒活疫苗等。毒活疫苗等。w病毒性疾病的治疗上：药物主要是病毒

25、性疾病的治疗上：药物主要是针对针对DNA病毒的。干扰素具有广谱病毒的。干扰素具有广谱的抗病毒作用。的抗病毒作用。消毒与灭菌消毒与灭菌w消毒：是指用理化方法杀死物体或消毒：是指用理化方法杀死物体或介质中所有病原微生物，但不一定介质中所有病原微生物，但不一定能杀死芽孢。通过消毒可以达到防能杀死芽孢。通过消毒可以达到防止病原微生物传播的目的。止病原微生物传播的目的。w灭菌：是指用理化方法杀死物体或灭菌：是指用理化方法杀死物体或介质中所有的微生物，包括致病的介质中所有的微生物，包括致病的和非致病的各种微生物，以及细菌和非致病的各种微生物，以及细菌的芽孢。的芽孢。w防腐：是指利用理化因素抑制微生防腐：是

26、指利用理化因素抑制微生物的生长繁殖，细菌不一定死亡，物的生长繁殖，细菌不一定死亡，但可防止物品腐败，亦称抑菌。但可防止物品腐败，亦称抑菌。w无菌：是指不含活菌的意思。无菌无菌：是指不含活菌的意思。无菌操作就是指严防活的微生物侵入人操作就是指严防活的微生物侵入人体或污染实验材料的操作方法。无体或污染实验材料的操作方法。无菌操作所用的器具和材料，都必须菌操作所用的器具和材料，都必须经灭菌处理。经灭菌处理。物理方法物理方法w热力灭菌法：热力灭菌法：w干热灭菌法：干热灭菌法：a.焚烧灭菌法，焚烧灭菌法，b.干热灭菌法干热灭菌法w湿热灭菌法：湿热灭菌法：a.巴氏消毒法，巴氏消毒法，b.煮沸法，煮沸法，c

27、.流通蒸汽灭菌法，流通蒸汽灭菌法，d.间间歇灭菌法，歇灭菌法，e.高压蒸汽灭菌法高压蒸汽灭菌法 w影响湿热灭菌法的因素：影响湿热灭菌法的因素：wa.微生物因素微生物因素wb.温度与作用时间温度与作用时间几种细菌的致死温度与时间几种细菌的致死温度与时间菌菌 种种致死温度致死温度与时间与时间菌菌 种种致死温度致死温度与时间与时间白喉棒状白喉棒状杆菌杆菌50，10min伤寒沙门伤寒沙门菌菌58，30min普通变形普通变形杆菌杆菌55，60min大肠埃希大肠埃希菌菌60，10min肺炎链球肺炎链球菌菌56，57min嗜热乳杆嗜热乳杆菌菌71，30minwc.pH的影响：的影响：pH6.08.0时，微生

28、时，微生物不易被物不易被 杀死；杀死；pH高于或低于该高于或低于该范围时，则微生物抵抗力减弱，特范围时，则微生物抵抗力减弱，特别在酸性时，微生物的抗热力明显别在酸性时，微生物的抗热力明显减弱，因此，对酸性溶液灭菌可考减弱，因此，对酸性溶液灭菌可考虑降低温度和时间。虑降低温度和时间。wd.介质的性质：水分能促进菌体蛋介质的性质：水分能促进菌体蛋白质凝固，加速菌体死亡。白质凝固，加速菌体死亡。w此外有机物能保护微生物，在灭菌此外有机物能保护微生物，在灭菌时也应加以考虑。时也应加以考虑。 w低温低温w辐射：紫外线、日光、电离辐射辐射：紫外线、日光、电离辐射w干燥干燥w超声波超声波w过滤过滤化学方法化

29、学方法w常用消毒剂的种类和应用常用消毒剂的种类和应用 a.重金属盐类：重金属离子易和带重金属盐类：重金属离子易和带阴电的菌体蛋白质结合，使之变性阴电的菌体蛋白质结合，使之变性沉淀。沉淀。 b.氧化剂：可以使菌体酶的氧化剂：可以使菌体酶的-SH氧氧化为化为-S-S。从而使酶失去活性。从而使酶失去活性。 c.酚类：能杀死细菌繁殖体，但对酚类：能杀死细菌繁殖体，但对芽胞作用不大。芽胞作用不大。wd.醇类醇类we.醛类：醛类杀菌作用强于醇类，醛类：醛类杀菌作用强于醇类，其中以甲醛和戊二醛作用最强。醛其中以甲醛和戊二醛作用最强。醛基能与细菌蛋白质的氨基结合，使基能与细菌蛋白质的氨基结合，使蛋白质变性，因此有强大的杀菌作蛋白质变性，因此有强大的杀菌作用。用。wf.环氧乙烷环氧乙烷wg.卤素类卤素类wh.酸碱类酸碱类wi.表面活性剂表面活性剂wj.染料染料微生物与药物变质微生物