(1.7)--微生物学概述微生物学.pdf

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1、一、微生物的特征和种类 微生物（microorganism，microbe）是一类体积微小、结构简单、肉眼直接看不见，必须借助光学显微镜或者电子显微镜放大数百倍甚至数万倍后才能看得见的微小生物的总称。根据微生物的结构特点、遗传特性及分化组成可分为三型：1原核细胞型微生物：特点：细胞分化低，仅有染色质组成的拟核，无核仁和核膜。细胞质内除核糖体外，无其它细胞器。包括：细菌、螺旋体、衣原体、支原体、立克次体和放线菌。2真核细胞型微生物：特点：细胞核分化程度高，有核仁、核膜和染色体，有多种细胞器，如线粒体、内质网、高尔基体等，可行有丝分裂。包括：真菌。3非细胞型微生物：特点：这类微生物无细胞结构，仅由

2、一种核酸和蛋白质组成。缺乏产生能量的酶系统，必须在活细胞内增殖。包括：病毒、朊粒。二、医学微生态 1正常菌群的含义 在正常人体与外界相通的各种腔道（如口腔、鼻咽腔、肠道和泌尿道），存在着对人体无害的微生物群，统称之为正常菌群（Normal flora）。2正常菌群的生理作用(1)生物拮抗作用：a 占位保护 b 掠夺营养 c 通过产生抗生素、细菌素起作用。(2)免疫作用：既能促进机体免疫器官的发育；也可刺激免疫系统发生免疫应答。(3)营养作用：主要表现在氮的利用、糖的代谢及维生素的合成。(4)抗衰老作用：产生 SOD（过氧化物歧化酶），保护组织细胞免受其损伤。(5)抗肿瘤作用：研究证明双歧杆菌和

3、乳杆菌均有抑制肿瘤作用。3微生物与人类的关系 自然界中绝大多数微生物对人类和动植物的生存是有益的。仅有少数微生物对人和动、植物是有害的，它们可引起这些生物体的病害，这些能致病的微生物被称为病原微生物（pathogenic microbes）。三、微生物学发展历程 1在这个时期，实际上人们在生产与日常生活中积累了不少关于微生物作用的经验规律，民间早已广泛应用的酿酒、制醋、发面、腌制酸菜泡菜、盐渍、蜜饯等等。种痘预防天花是人类控制和应用微生物生命活动规律在预防疾病保护健康方面的宝贵实践。2 列文虎克自制单式显微镜,观察到细菌等微生物的个体，他利用能放大 50300倍的显微镜，清楚地看见了细菌和原生

4、动物，这在微生物学的发展史上具有划时代的意义。但是在其后相当长的时间内，对于微生物作用的规律仍一无所知。这个时期也称为微生物学的创始时期。3 直到 19 世纪中期，以法国的巴斯德和德国的柯赫为代表的科学家揭露了微生物是造成腐败发酵和人畜疾病的原因，并建立了分离、培养、接种和灭菌等一系列独特的微生物技术。从而奠定了微生物学的基础，同时开辟了医学和工业微生物等分支学科。一直沿用至今天的巴斯德消毒法（6065作短时间加热处理，杀死有害微生物的一种消毒法）是巴斯德的重要贡献，它不仅在实践上解决了当时法国酒变质的实际问题，而且也推动了微生物病原学说的发展，并深刻影响医学的发展。4青霉素的发现推动了微生物

5、工业化培养技术的猛进。在上一时期的基础上，本世纪初至 40 年代末微生物学开始进入了酶学和生物化学研究时期，许多酶、辅酶、抗生素以及许多反应的生物化学和生物遗传学都是在这一时期发现和创立的，并在 40 年代末形成了一门研究微生物基本生命活动规律的综合学科普通微生物学。5广泛运用分子生物学理论好现代研究方法,深刻揭示微生物的各种生命活动规律；以基因工程为主导,把传统的工业发酵提高到发酵工程新水平；大量理论性、交叉性、应用性和实验性分支学科飞速发展；微生物学的基础理论和独特实验技术推动了生命科学个领域飞速发展；微生物基因组的研究促进了生物信息学时代的到来。四、病原生物控制（一）概念 消毒：杀死物体

6、上病原微生物的方法，不一定杀死含芽孢的细菌或非病原微生物。灭菌:杀死物体上所有微生物的方法，可杀死含芽孢的细菌或非病原微生物。抑菌：抑制体内或体外细菌的生长。防腐：防止或抑制体外细菌生长繁殖的方法。无菌：没有活菌。无菌操作：防止细菌进入人体或其他物品的操作技术。（二）物理消毒灭菌法 1.热力灭菌法 是利用热能去变性蛋白质或核酸、破坏细胞膜来杀死微生物。（1）干热灭菌法 焚烧：用火焚烧是一种彻底的灭菌方法，仅适用于废弃物品或动物尸体等。烧灼：直接用火焰灭菌，适用于实验室的金属器械（镊、剪、接种环等）、玻璃试管口和瓶口等的灭菌。干烤：在干烤箱内进行，加热至 160170维持 2 小时，可杀灭包括芽

7、胞在内的所有微生物。适用于耐高温的玻璃器皿、瓷器、玻质注射器等；红外线（infrared）：是波长为 770nm1000m 的电磁波，以 1m10m 波长的热效应最强。红外线的热效应只能在照射到的表面产生，不能使物体均匀加热，常用于碗、筷等食具的灭菌；微波（microwave）：波长为 1mm1000mm 的电磁波统称为微波，可穿透玻璃、塑料薄膜与陶瓷等物质，但不能穿透金属表面。微波炉的热效应分布不均匀，灭菌效果不可靠，用于非金属器械及食具消毒。（2）湿热灭菌法 巴氏消毒法（pasteurization）由法国化学家巴斯德建立。方法是加热 61.162.8 30 分钟，或者 72 15 秒，可

8、杀死乳制品的链球菌、沙门菌、布鲁菌等病原菌，但仍保持其中不耐热成分不被破坏，用于乳制品消毒。煮沸法 在 1 个大气压下水的沸点为 100，细菌繁殖体 5 分钟能被杀死，芽胞需 12 小时才被杀灭。如果水中加入 2%碳酸氢钠，沸点为 105，可促进芽胞杀灭，也防止金属器皿生锈，适合高原地区。常用于食具、刀剪、注射器的消毒。流通蒸汽消毒法 在一个大气压下利用100的水蒸汽进行消毒。器械是Arnold消毒器或普通蒸笼。1530 分钟可杀灭细菌繁殖体，但不保证杀灭芽胞。间歇灭菌法（fractional sterilization）利用反复多次的流通蒸汽加热，杀灭所有微生物，包括芽胞。方法同流通蒸汽灭菌

9、法，但要重复 3 次以上，每次间歇是将要灭菌的物体放到 37孵箱过夜，目的是使芽胞发育成繁殖体。高压蒸汽灭菌法（autoclaving）可杀灭包括芽胞在内的所有微生物，是灭菌效果最好、应用最广的灭菌方法。在 103.4kPa（1.05kg/cm2）蒸汽压下，温度达到121.3，维持 1520 分钟。适用于普通培养基、生理盐水、手术器械、玻璃容器及注射器、敷料等物品的灭菌。湿热法可在较低的温度下达到与干热法相同的灭菌效果，因为：湿热中蛋白吸收水份，更易凝固变性；水分子的穿透力比空气大，更易均匀传递热能；蒸汽有潜热存在，每 1 克水由气态变成液态可释放出 529 卡热能，可迅速提高物体的温度。2.

10、辐射杀菌法 紫外线（ultraviolet，UV）：波长 200nm300nm 的紫外线（包括日光中的紫外线）具有杀菌作用，以 250nm260nm 最强。紫外线可使 DNA 链上相邻的两个胸腺嘧啶共价结合而形成二聚体，阻碍 DNA 正常转录，导致微生物的变异或死亡。一般用于手术室、病房、实验室的空气消毒。电离辐射：包括 射线、X 射线和加速电子等，对各种微生物均有致死作用，细菌繁殖体对射线比芽胞要敏感。其机制是直接或者通过产生游离基，破坏 DNA分子的共价键。用于一次性医用塑料制品批量灭菌。3.超声杀菌法 不被人耳感受的高于 10 千周/秒的超声波，通过水时发生的空腔作用，在液体内造成压力改

11、变。4.过滤除菌法 将液体或空气通过含有微细小孔的滤器，只允许小于孔径的物体如液体和空气通过，大于孔径的的物体不能通过。常用 0.22m，主要用于一些不耐热的血清、毒素、抗生素、药液、空气等除菌。5.干燥与低温法 干燥是细菌繁殖体脱水，蛋白质变性和盐类浓缩，从而阻碍细菌的代谢。低温使细菌代谢减缓。（二）化学消毒灭菌法 化学消毒剂的作用机制：消毒剂在常用的浓度下，只对细胞的繁殖体有效，对其芽胞则需要提高消毒剂的浓度和延长作用的时间。消毒剂通过以下机制发挥消毒作用：（1）改变细胞膜通透性（2）蛋白变性（3）改变蛋白与核酸功能。五、生物安全（一）微生物的分类等级 根据世界卫生组织（WHO）出版的实验

12、室生物安全手册，对微生物的危害进行分类：级是指不太可能引起人或动物致病的微生物，无或极低的个体和群体危险。级病原微生物能够对人或动物致病，但对实验室工作人员、社区、牲畜或环境不易导致严重危害。实验室暴露也许会引起严重感染，但对感染有有效的预防和治疗措施，疾病传播有限。个人危险中等，群体危险低。级病原微生物能引起人或动物的严重疾病，但一般不会发生感染个体向其他个体的传播，并且对感染有有效的预防和治疗措施。个体危险高，群体危险低。级病原微生物能引起人或动物的严重疾病，并且很容易发生个体之间的直接或间接传播，对感染一般没有有效的预防和治疗措施。个体和群体的危险均高。我国在病原微生物实验室生物安全管理

13、条例中，将病原微生物按危害程度分为四类，其中一类二类统称为高致病性病原微生物，四类危害程度最低。（二）生物安全实验室分级与要求 由于各种病原微生物的危险度等级不同，因此实验室必须达到相应的生物防护等级才能开展有关实验。根据国家标准实验室生物安全通用要求、生物安全实验室建设技术规范以及卫生行业标准微生物和生物医学实验室生物安全通用准则，将实验室从生物安全防护的角度共分为四级：一级生物安全防护实验室（BSL-1）为实验室结构设施、安全操作规程、安全设备适用于危险度级的微生物，依据标准操作程序可进行开放性操作，如用于教学的普通微生物实验室即属此类。二级生物安全防护实验室（BSL-2）适用于对人或环境

14、具有中等潜在危害的微生物，即危险度级的病原体，该级别实验室应具备相应级别的生物安全柜。三级生物安全防护实验室（BSL-3）适用于有明显危害、可以通过空气传播的病原微生物（如结核杆菌、伯氏立克次体等），但通常已有预防传染的疫苗存在，该级别实验室除了有严格的一级和二级安全设施要求外，还需具备合适的空气净化系统。四级生物安全防护实验室（BSL-4）适用于对人体具有高度的危险性，通过气溶胶途径传播或传播途径不明，目前尚无有效的疫苗或治疗方法的病原微生物及其毒素。BSL-4 实验室必须与其他实验室隔离，并具备特殊的空气和废物处理系统，实验操作须在级生物安全柜内或全身穿戴特制的正压防护服。按照以上界定，临

15、床实验室以及科研实验室可能接触危险度级的病原微生物，通常应达到二级生物安全防护实验室要求。（三）BSL-2 实验室设施要求：1、应为安全运行以及清洁和维护提供充足的空间。2、实验室的墙壁、天花板和地板应当是光滑、易清洁、不渗水以及耐化学品和消毒剂的腐蚀。地板应当是防滑的，同时应当尽可能地避免管线暴露在外。3、实验台应当密封于墙上，不渗水，并可耐消毒剂、酸、碱、有机溶剂的腐蚀并能适度耐热。4、在实验室内进行操作时均应保证照明，避免不必要的反光和闪光。5、实验室内的设备应当摆放稳定，在实验台和其他设备之间及其下面要保障有宽敞的空间以备清洗。6、应当有足够的存储空间来摆放物品以方便使用，从而预防在实

16、验台和走廊内造成混乱。最好还应当在实验室工作区域外提供其他长期使用的存储空间。7、应当为安全地操作及存储溶剂、放射性物质、压缩气体和液化气提供足够的空间和设备。8、在实验室的工作区域外应当有存放外衣和私人物品的设备。9、每个实验室都应该有洗手池，可能的话应供应自来水，洗手池最好安装在出口处。10、实验室的窗子和门入口处应安装防媒介昆虫和齿动物的纱窗和挡板。11、实验室的门应能够自动关闭，有可视窗。12、有适当的火灾报警器。13、实验室不需特殊的通风设备。但在计划安装新的设备时，应当考虑要设置通风系统，使空气向内流动而不发生循环。如果没有通风系统，那么实验室窗户应当能够打开，同时要安装防虫的纱窗

17、。14、应有可靠的动力保证和应急照明设施。（四）BSL-2 实验室设备要求：1、生物安全柜 各实验室根据实际情况选用合适的级生物安全柜。生物安全柜应安装在 BSL-2实验室内气流流动小，人员走动少，离门和中央空调送风口教远的地方。生物安全柜的周围应有一定的空间，与墙壁至少保持30cm的距离，便于清洁环境卫生。2、高压灭菌器 高压灭菌器应选择立式或台式不排气（产生的蒸汽被回收）的，放置在 BSL-2 实验室内，或门外。3、洗眼器 应根据实验室的实验活动内容，确定是否需要安装洗眼器。如果需要洗眼器，则应安装在 BSL-2 实验室内靠近出口的地方。（五）BSL-2 实验室个人防护要求：1、BSL-1

18、 实验室个人防护要求：工作人员进入实验室应穿工作服，实验操作时应戴手套，必要时佩带防护眼睛。离开实验室时，工作服必须脱下并留在实验区内。不得穿着进入办公区等清洁区域。用过的工作服应定期消毒。2、BSL-2 除符合 BSL-1 的要求外，还应符合下列要求：进入实验室时，应在工作服外加罩衫或穿防护服，戴帽子、口罩，一次性手套不得清洗和再次使用。当微生物的操作不可能在生物安全柜内进行，而必须采取外部操作时，为防止感染性材料溅出或雾化危害，必须使用面部保护装置（如：护目镜、面罩、个体呼吸保护用品或其他防溅出保护设备）。（六）BSL-2 实验室运行的基本规范：1、实验室负责人应限制人员进入。未经批准，任何人不得进入实验室工作区域。2、BSL-2 实验室门上应标有国际通用的生物危害警告标志。