培训讲义
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培训内容：微生物学 培训要求：
? 1.熟悉、掌握：微生物的概念、细菌生长繁殖的条件、常见污染药物制剂的细菌、对微生物影响的外界因素、消毒与灭菌有关名词解释、常用的灭菌方法及主要的消毒灭菌剂。
? 2.了解：微生物的分类、细菌的基本结构、微生物在自然界的分布。
第一章 总论
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。 分类
三型八大类 ：
? 真核细胞型微生物——细胞核分化程度高，有核膜和核仁，细胞器完整。如真菌。
? 原核细胞型微生物——细胞核的分化较低，仅有原始核，无核膜、核仁。细胞器很不完善。DNA和RNA同时存在。这类微生物众多，有细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体。
? 非细胞型微生物——是最小的一类微生物。无典型的细胞结构，只能在活细胞内生长繁殖。核酸类型为DNA或RNA。病毒属之。
微生物千姿百态，有些是腐败性的，即引起食品气味和组织结构发生不良变化。当然有些微生物是有益的，它们可用来生产如奶酪，面包，泡菜，啤酒和葡萄酒。微生物非常小，必须通过显微镜放大约1000 倍才能看到。比如中等大小的细菌，1000个叠加在一起只有句号那么大。
炭疽杆菌
炭疽杆菌是人类历史上第一个被证实引起疾病的细菌。1877年Robert Koch首次在培养基上培养成功，并说明其可形成内孢子体，注射动物后可导致实验性炭疽，是出现在历史上比较久的一种生物武器，也是战争中常用的一种细菌，曾使无数人丧命。二战时期，日本731部队曾经大量培养炭疽病菌，并用活人标本进行实验。
炭疽杆菌是一种很大的格兰氏染色阳性杆菌，可在普通培养基上需氧或厌氧条件下培养。
微生物的“生物界之最”
个体最小 数量最多 分布最广 形态最简 变异最易 起源最早 ?胃口?最大 抗性最强 发现最晚 食谱最广 休眠最长 界级最宽
繁殖最快 种类最多 微生物五大共性
? 即体积小，面积大； ? 吸收多，转化快； ? 生长旺，繁殖快； ? 适应强，易变异； ? 分布广，种类多 ； 微生物的特点 种类多、分布广
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。
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；
? 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，微生物照样可以利用。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。 繁殖速、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；
? 生产味精的谷氨酸短杆菌，从摇瓶培养扩大到50吨发酵罐的过程中，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1000~10000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；
? 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。 第二章 微生物的类群和形态结构
微生物种类繁多，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。
第一节 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。 细菌的特点
光学性质——细菌为半透明体。
表面积——细菌体积微小，相对表面积大。
带电现象——均带负电。其带电现象与染色反应、 凝集反应、抑菌和杀菌作用等密切相关。
半透性——细菌的细胞壁和细胞膜都有半透性。 渗透压——菌体内为高渗透压。 细菌的生长的环境因素 ? 营养物质 ? PH
一般细菌的生长最适酸碱度(pH)为7.2～7.6，少数菌需在较酸或较碱的环境中生长繁殖。 ? 温度
温度是细菌生长的重要因素之一，各种细菌的适宜温度范围相差很大，据此而有嗜热(52℃)、嗜温及嗜冷菌之分。大多为嗜温菌(15～40℃)，一般细菌的培养采用37℃。 ? 气体
专性需氧菌：具有完善的呼吸酶系统，仅能在有氧环境下生长。 微需氧菌：在低氧压（5%-6%）生长最好。 兼性厌氧菌：兼有有氧呼吸和无氧发酵两种功能，但以有氧时
生长较好。大多数病原菌属于此。 专性厌氧菌：缺乏完善的呼吸酶系统（氧化还原电势高的呼吸
酶、分解有毒氧基团的酶），只能在无氧环境中进行发酵。 ? 渗透压
一 细菌的形态与结构
? 观察细菌常用光学显微镜，其大小用测微尺在显微镜下进行测量，以微米(μm)为单位。不同种类的细菌大小不一，同一种细菌也因菌龄和环境因素的影响而有差异。
? 细菌按其外形，主要有 球菌 杆菌 螺形菌
细菌的结构 基本结构
细胞壁、细胞膜、细胞质、核质 特殊结构
荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞 芽孢
? 某些细菌到一定的发育阶段或当环境条件不适于细菌繁殖时，会在细胞内形成一个圆形或椭圆形的，对不良环境条件具有高度抵抗力的休眠体，叫做芽孢；
? 芽孢的形成能力是由这种菌的遗传特性所决定的； ? 细菌中球菌不会产生芽孢；
? 产生芽胞的都是革兰阳性菌。
? 细菌形成芽胞的能力是由菌体内的芽胞基因决定的。芽胞一般只在动物体外才能形成，其形成条件因菌种而异。
? 一个细菌只形成一个芽胞，一个芽胞发芽也只生成一个菌体，细菌数量并未增加，因而芽胞不是细菌的繁殖方式。与芽胞相比，未形成芽胞而具有繁殖能力的菌体可称为繁殖体。 芽孢对不良环境条件具有高度的抵抗力；
? 枯草杆菌的芽孢用干燥的土壤保存，可以维持92年时间；
? 枯草杆菌的营养细胞加热到100度，20分钟即可杀死；而芽孢要维持三小时才能杀死；
? 自然界中抗热性最强的嗜热脂肪芽孢杆菌的芽孢需要在121度下12分钟才能杀死。
? 芽胞的抵抗力强，可在自然界中存在多年，是重要的传染源。但芽胞并不直接引起疾病，只有发芽成为繁殖体后，才能迅速大量繁殖而致病。 ? 芽胞抵抗力强，故应以杀灭芽胞作为可靠的灭菌指标。
? 芽胞抵抗力强的原因： (1)芽胞含水量少，蛋白质受热后不易变性。 (2)芽胞具有多层致密的厚膜，理化因素不易透入。 (3)含有的DAP与钙结合的盐能提高芽胞中各种酶的稳定性。
? 芽胞之所以有较强的抵抗力，除与外面包有致密不透水的外膜，与原生质的脱水浓缩以及含有2，6-吡啶二羧酸、丰富的脂类物质和较多的金属离子尤其是Ca++等有关。
? 因此，在日常的消毒灭菌中，均选择芽胞菌作为生物指示剂。
? 如辐照灭菌中，选择短小杆菌芽胞；热力灭菌中，以嗜热脂肪杆菌芽胞；环氧乙烷消毒灭菌，采用枯草杆菌黑色变种芽胞，作为判定灭菌效果的指标。
二 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。 三 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。 第二节 放线菌
一 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。
二 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，成熟的分生孢子或孢囊孢子散落在适宜环境里发芽形成新的菌丝体；另一种方式是菌丝体的无限伸长和分枝，在液体振荡培养（或工业发酵）中，放线菌每一个脱落的菌丝片段，在适宜条件下都能长成新的菌丝体，也是一种无性繁殖方式。 三 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。 第三节 霉菌
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。 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。 一 霉菌的形态、大小和结构
? 霉菌的菌丝构成霉菌营养体的基本单位是菌丝。
? 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。 ? 根据菌丝中是否存在隔膜，可把霉菌菌丝分成两种类型：
? 无隔膜菌丝：菌丝中无隔膜，整团菌丝体就是一个单细胞，其中含有多个细胞核。这是低等真菌（即鞭毛菌亚门和接合菌亚门中的霉菌）所具有的菌丝类型。
? 有隔膜菌丝：菌丝中有隔膜，被隔膜隔开的一段菌丝就是一个细胞，菌丝体由很多个细胞组成，每个细胞内有1个或多个细胞核。在隔膜上有1至多个小孔，使细胞之间的细胞质和营养物质可以相互沟通。这是高等真菌（即子囊菌亚门和半知菌亚门中的霉菌）所具有的菌丝类型。
? 霉菌菌丝的变态 为适应不同的环境条件和更有效地摄取营养满足生长发育的需要，许多霉菌的菌丝可以分化成一些特殊的形态和组织，这种特化的形态称为菌丝变态。 吸器：由专性寄生霉菌如锈菌、霜霉菌和白粉菌等产生的菌丝变态，它们是从菌丝上产生出来的旁枝，侵入细胞内分化成根状、指状、球状和佛手状等，用以吸收寄主细胞内的养料。 ? 假根：根霉属霉菌的菌丝与营养基质接触处分化出的根状结构，有固着和吸收养料的功能。 ? 菌网和菌环：某些捕食性霉菌的菌丝变态成环状或网状，用于捕捉其它小