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1、微生物知识,目 录,一、微生物的概念 微生物一词，是对所有形体微小、单细胞或个体结构较为 简单的多细胞，甚至无细胞结构的低等生物的总称，或简单 地说是对细小的、人们肉眼看不见的、只有借助于显微镜才 能看见的生物的总称。 微生物的分类： 微生物的分类，目前公认的包括七大类。 即病毒立克次体支原体细菌放线菌螺旋体真菌（酵母菌、霉菌）。排在前面的小而低等，排在后面的逐渐大而高等，本课件主要介绍其中三类（细菌、病毒、真菌）。,二、微生物的特点 个体微小 结构简单 种类繁多 数量巨大 分布广泛 繁殖迅速 代谢旺盛 容易变异,个体微小 （1m=10-6m）,结构简单 病毒为非细胞型微生物，仅由核酸和蛋白质
2、等少数几种成分组成，没有 典型细胞结构，无产生能量的酶系统，只在活细胞内生长繁殖；多数细 菌为简单的单细胞结构，且细胞结构不甚完整；真菌作为较大型的微生 物，细胞结构完整，或为多细胞结构（我们常见的真菌包括霉菌、酵母 菌和大型真菌,如香菇、木耳等）,病毒结构,大型真菌,冬虫夏草： 是麦角菌科真菌寄生在幼虫蛾科昆虫幼虫上的子座及幼虫尸体的复合体。,种类繁多 微生物在自然界是一个十分庞杂的生物类群。迄今为止，我们所知道 的微生物近10万种，现在仍然以每年发现几百至上千个新种的趋势在增 加。有人估计，这个数仅占自然界微生物种类的1/10，所以微生物资源 的开发潜力是很大的。 数量巨大 微生物的数量和
3、种类是十分惊人的。一滴水，一颗土粒往往都是一个 微生物“社会”。其中以土壤内的生存密度最大，1克较肥活的土壤常含 有几亿到几十亿个微生物；贫瘠土壤每克也含有几百万到几千万个，一 只肮脏的苍蝇，全身能携带5亿多个细菌，三对足能粘附700万至1000万 个细菌，可见微生物的密集度之大。,人体及排泄物携带的微生物数量,分布广泛 微生物是地球上分布最广泛的一类生物。在辽阔的自然界中，无论 土壤、水域、空气以及动物、植物、人体内外都有大量微生物存在。从 炎热的赤道，到酷寒的极地；从阳光强烈的万米高空，到终年不见阳光 的万米海底；从绿色无边的平原，到荒芜人烟的沙漠；从冰雪高山到泥 泞沼泽，到处都有微生物的
4、踪迹。尤其令人惊奋的是，有些微生物能够 在异常的条件下生存，例如耐酸菌能在10%的硫酸溶液中生活，暗热菌 能在温度高达98以上的温泉中生活，有的甚至在高达200300的深 海火山口附近也能活动，嗜盐菌在含盐量高达23%25%的死海里，甚至 30%的氯化钠溶液中和盐块上存活，显然这是一般生物所望尘莫及的。,繁殖迅速 微生物的繁殖速度十分惊人的，比高等动植物快得多，有些细菌，在适宜 条件下每20分钟就可以繁殖一次，例如大肠杆菌，1个细菌经20分钟就分裂成2 个，每小时可分裂3次，这样，1个细菌繁殖3代就产生8个细菌。即： 1小时 123=8个 2小时 823=64个 3小时 6423=512个 4
5、小时 51223=4096个 照此速度繁殖下去，24小时就可繁殖72代，其增殖速率是相当惊人的。但 因种种条件的限制，这种繁殖速度是不能持久的。尽管如此，微生物这种快速 繁殖能力应用到工业发酵上，在短时间内得到大量增殖，收或较多的产物，也 是有着重要意义的。,代谢旺盛 微生物的个体虽然微小，但却有很大的表面积与体积的比值。所以， 微生物细胞实质上都是一个小体积大面积的独立生活个体，能迅速地和 周围环境进行物质交换，因此，微生物具有较强的合成与分解能力，其 代谢强度比高等动植物高得多。 例如，活跃的大肠杆菌，每小时可消耗自重2000倍的糖。乳酸菌每小时可产 生其自重100010000倍的乳酸。一
6、种产朊假丝酵母（Candidautilis）合成蛋白质 的能力是大豆的100倍，是肉用公牛的10000倍。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；可见， 微生物的这种高效率吸收转化能力，是有巨大应用价值的。,容易变异 微生物在漫长的进化历程中，其适应性与变异性都较高等动物、植 物突出。这是由于微生物的个体小，对外界环境条件直接接触而表面特 别敏感，因此，当环境剧烈变化时，多数个体容易死亡而被淘汰，少数 个体则发生变异而适应新的环境。微生物的这种易变性，从利用微生物 的角度讲，既有利又不利。 有利的是：可以利用其容易变异的特点进行菌种选
7、育，并可在短时间内获得优良菌种。例如青霉素产生菌，最初产量每毫升只有几十单位，可是通过大量人工诱变育种，现已培育出每毫升产量达上万单位的优良菌种。 不利的是：即便是优良菌种，若保存不当或在人工培养基上经多次传代后，菌种的优良特性也极易发生退化。例如白僵菌菌种，经30代移种后，其致病力降低50%。,细菌 细菌是能够独立地进行生长繁殖的单细胞生物，通常看到的是菌落，菌落就是细菌在固定的培养基上，经过生长繁育形成许多菌集在一起，可用肉眼看见的群体。不同的细菌所形成的菌落有不同的形态，可以根据其外形结构、大小、色泽、透明度、粘稠度、边缘形状及其他特征来区别各种不同的菌类。 细菌的形态是不完全相同的，一
8、般可归纳为三种类型：球菌、杆菌、弧菌和螺菌。,金黄葡萄球菌,表皮葡萄球菌菌落,大肠杆菌,痢疾杆菌,幽门螺旋杆菌,霍乱弧菌,螺菌,病毒 病毒是体积最小，结构最简单，没有细胞结构，而只能寄生在其它生 物的细胞内，利用宿主细胞的酶系统和营养物质进行生长繁殖的原始生 物。病毒的形态多数呈球形，少数呈杆状或砖块状，细菌病毒（噬菌体 ）多数呈蝌蚪状，平均大小只有0.1m，比细菌约小10倍，最小的病毒 只有0.01m，接近蛋白质分子。病毒大多能通过滤菌器，故俗称滤过性 病毒。,SARS病毒,艾滋病毒,禽流感病毒,H1N1病毒,真菌 真菌是体积最大，结构比较复杂的微生物。真菌在自然界里广泛存在，如使衣物、食品
9、发霉的霉菌，酿酒或发醇面粉的醇母菌，各类食用菌都是真菌。病原真菌也较常见，如皮肤浅表的癣菌。真菌对热的抵抗力不强，60加热1小时即被杀死。 真菌分单细胞真菌和多细胞真菌。单细胞真菌通称为酵母菌，菌体呈圆形或卵圆形，平均大小约为5.0m；多细胞真菌通称为霉菌，菌体呈丝状，许多菌体相连构成菌丝，菌丝交织成团构成菌丝体，如黄曲霉菌、青霉菌，我们常见的食用菌为大型真菌。,黄曲霉菌菌落,黄曲霉菌,酵母菌,食用菌,霍乱弧菌,螺菌,四、外界环境对微生物的影响：,细菌的生长繁殖条件 营养物质 酸碱度：大多数细菌在pH7.27.6为最适宜酸碱度。 温度：多数细菌为嗜温菌，在1540均能生长。 气体：与细菌生长有
10、关的气体为氧气和二氧化碳。 二氧化碳在细菌代谢过程中能转化为氨基酸、嘌呤、嘧啶等。一般细菌在代谢中产生的二氧化碳即可满足需要。 氧气存在与否与细菌生长有很大关系： 需氧菌：细菌必须在有氧条件下才能生长繁殖。 厌氧菌：细菌只能在无氧环境下才能生长。 兼性厌氧菌：在有氧或无氧环境中都能生长，大多数细菌如此。,七、微生物与我们的关系： 益处：以下列举了一些与我们密切相关的微生物主要功用。 微生物是引起各种物质循环转化的重要因素之一： 在有机物的物质循环过程中有着不可替代的作用，使生态系统保持平衡。例如，在碳素循环中，地球上 90% 的CO2 是由微生物的生命活动产生的；在氮素循环中，土壤中的微生物能
11、将动物蛋白质转化为无机含氮化合物，以供植物生长发育的需要，而植物又为人类和动物所利用。 益于人体健康（益生菌） ： 人体肠道中含有很多种微生物，其中大肠杆菌、乳酸杆菌、双歧杆菌等有益菌对人体起着保卫作用，可抑制有害菌的生长，抵抗病原菌的侵袭，核黄素、维生素 B12 维生素 K 等多种维生素以及氨基酸，产生在机酸，刺激肠壁蠕动促进排便，防止便秘。抑制肠道中的腐败，净化肠道环境，分解有毒致癌物质，提高机体免疫功能，降低血液胆固醇以及延缓衰老等。因此肠道内有益菌的多少是人体健康的标准之一。,治病良药 ： 抗生素：最早的抗生素是弗莱明从青霉菌抑制其它细菌的生长中发现了青霉素，这对医药界来讲是一个划时代
12、的发现。后来大量的抗生素从放线菌等的代谢产物中筛选出来。抗生素的使用挽救了无数人的生命。 疫苗：疫苗是将病原微生物（如细菌、立克次氏体、病毒等）及其代谢产物，经过人工减毒、灭活或利用基因工程等方法制成的用于预防传染病的自动免疫制剂。常见疫苗：乙肝疫苗、卡介苗、伤寒疫苗、狂犬病疫苗、霍乱疫苗等。 工业微生物 ：工业微生物涉及食品、制药、冶金、采矿、石油、皮革、轻化工等多种行业。通过微生物发酵途径生产抗生素、丁醇、维生素C以及一些风味食品的制备等（酿酒、酿醋、酱油、面包等）；某些特殊微生物酶参与皮革脱毛、冶金、采油采矿等生产过程，甚至直接作为洗衣粉等的添加剂；另外还有一些微生物的代谢产物可以作为天
13、然的微生物杀虫剂广泛应用于农业生产。 环保微生物：一部分微生物能够降解塑料、处理废水废气等等，并且可再生资源的潜力极大，称为环保微生物。,危害 致病危害：微生物对人类最重要的影响之一是导致传染病的流行。在人类疾病中有50是由病毒引起。世界卫生组织公布资料显示：传染病的发病率和病死率在所有疾病中占据第一位。 病源微生物： 能引起人和动物致病的微生物叫病源微生物，有八大类： 真菌：引起皮肤病，深部组织感染。 放线菌：皮肤，伤口感染。 螺旋体：皮肤病，血液感染 如梅毒，钩端螺旋体病。 细菌：皮肤病化脓，上呼吸道感染 ，泌尿道感染，食物中毒，败血压症，急性传染病等。 立克次氏体：斑疹伤寒等。 衣原体：
14、沙眼，泌尿生殖道感染。 病毒：肝炎，乙型脑炎 ，麻疹，艾滋病等。 支原体：肺炎，尿路感染。 使食物、物品锈蚀、变质、腐败 制药行业、食品行业中对生产环境、工艺用水、原辅料、产品的污染。,八、微生物对药品的污染 1.药品的微生物污染源 空气：空气中的微生物种类、数量与环境和人类的活动有关，人的说话、咳嗽、打喷嚏等都可以使口腔和鼻腔中的微生物进入空气。药厂的原辅料的搬运、配料、制粒、压片等过程中都会产生尘埃或粉尘，其中就包含微生物。 水：水是制药生产中必不可少的，自然水中的微生物是很多的。 建筑物与设备： 临近公路和泥土，开窗自然通风的建筑物； 厂区废水、废气排放处，垃圾堆放处，皆为微生物的滋生地
15、； 设备中特殊的、不易清洗的部位，卫生死角； 粉碎机、灌装机、压片机的“死角”，由于残留的药物，会变成微生物的“培养基”。, 原料： 植物性原料：含蛋白质、糖类、维生素、油脂（微生物的营养物质）； 动物性原料：受到来自动物的寄生微生物等的污染； 生化制剂原料：本身富含营养； 原料贮存： 环境卫生、通气、温湿度等因素； 工具与包装（不干净、易吸湿）； 昆虫与鼠害。 包装材料： 优质的包装材料能防止外来微生物的污染； 包装材料本身的污染，会给被包装的药品带来污染（直接接触药品的包材需要菌检） 生产人员：人是药品污染最大的污染源之一。 虫鼠：病毒、细菌的携带者，排泄物的污染。,2. 微生物致药物污染
16、现象 有效成分的变化：许多药物有效成分是微生物的营养物质，如盐类为微生物 提供必需的无机离子；有机化合物是微生物的碳源和氮源；含氮化合物经微 生物污染后，有效成分迅速下降。 产生毒素：微生物的新陈代谢，会排出一些有毒的代谢产物，如黄曲霉菌有 强烈的致癌性。大部分革兰氏阴性菌和少数革兰氏阳性菌的代谢产物热原会 造成患者异常发热，甚至死亡。 物理性质的变化：如颜色变异、浑浊、沉淀、产气、异味、发霉、变质等。,3. 常见的污染药物制剂的细菌 金黄色葡萄球菌：可引起局部感染，如疖、脓疡、 、创口感染，也可引起化脓、肺炎、败血症和骨髓炎等，食物或药物被葡萄菌污染后，可使食用者引起肠炎。 大肠杆菌：大肠杆菌是最常见的药物制剂污染菌，由于常在粪便中存在，因而它的污染往往标志着粪便等污染（或卫生很差），污染后可使制剂变质。 绿脓杆菌：绿脓杆菌是一种重要的制剂污染菌，在肠道中可引起肠炎，在创口上引起化脓性感染，侵入内部器官可引起中
