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微生物基础知识教材

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    • 1、沈阳神龙药业有限公司微生物概述(一)微生物(microorganism, microbe)的概念微生物是指广泛存在于自然界,体形微小 ,具有一定形态结构,能在适宜的环境中生 长繁殖以及发生遗传变异的一大类微小生物 。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。微生物概述(二)微生物的特点n种类多、分布广:现在已经知道的微生物有十万种左右; 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。n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;n繁殖速、转化快:细菌一般每2030分钟既可分裂一次 ;生产味精的谷氨酸短杆菌,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100010000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;n适应强、变异易:一九四三年分离到的青霉素

      2、产生菌, 在每毫升发酵液中只能分泌20单位左右的青霉素,通过60 多年来的不断育种,加上其他条件的改进,目前每毫升已 经超过10万单位。微生物概述(三)微生物的分类:l按微生物的作用分: 有用的 (污水外理)、无害的 (肠道 菌丛)、有害的(引起腐烂)、危险的(致病菌)。l按革兰氏染色反应分:l按温度分:嗜冷菌、嗜温菌(金葡球菌)、嗜热菌(芽孢杆菌)l按PH分:嗜酸菌(乳酸杆菌)、嗜中性菌(芽孢杆菌)、嗜硷菌(弧菌 )l按食物来源分:自养型和异养型l按对氧气的需求分类:需氧菌和厌氧菌l按形态与结构分:主要分细菌、真菌、病毒。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。现择要介绍:细菌 放线菌 霉菌 酵母菌 病毒及其产物 各类微生物简介l(一)细菌:l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。l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。 各

      3、类细菌菌落图粘质沙雷氏菌的菌落特征 沙门氏菌的菌落特征 铜绿假单孢菌的菌落特征 弗氏志贺氏菌的菌落特征 粘质沙雷氏菌的菌落特征 细菌的形态细菌的形态球菌杆菌弧菌、螺旋菌弧 菌螺 旋 菌细菌的结构基本结构:细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核 特殊结构:荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞(二)放线菌l放线菌的形态、大小和结构n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。n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

      4、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(三)霉菌(真菌)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。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 (四)酵母菌n我们每天吃的面包和馒头、喝的啤酒就是有酵母菌的 参与制成的;酵母菌的细胞里含有丰富的蛋白质和维 生素,所以也可以

      5、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。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。n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。n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。啤酒酵母的菌落 红酵母的菌落 各种酵母菌的菌落 酵母菌的细胞形态 酵母菌的细胞形态 酵母菌细胞结构的 显微照片 (五)病毒一、形态结构 n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。n 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

      6、菌斑等。 二、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。病毒体结构模式图壳粒衣壳核心(核样物)核衣壳包膜包膜病毒包膜子粒(六)内毒素与热原l许多细菌、病毒和真菌(如酵母菌)都能产生热原。热 原是微量即可引起恒温动物体温异常升高的物质的总称 。主要物质为细菌内毒素、胞壁酰二肽及其他抗原抗体 复合物、半抗体原物质和某些药物(类固醇)等。 1、内毒素概念细菌内毒素一般指革兰阴性细菌细胞壁的 结构成分,主要是脂多糖。 2、细菌内毒素生物学活性可分为两类:一是致病作用, 一是保护性反应。 3、其他理化特性耐热性:120加热4h,可破坏98%。 180加热2h或250加热30min,才可彻底破坏。滤 过性:其体积小,约在15nm之间,故能通过滤器进入 滤液中。具有水溶性及不挥发性。能被强酸、强碱 和氧化剂破坏(六)内毒素与热原l4、消除细菌内毒素的方法 高温破坏法 :可用180干烤34h或250干烤30min 。 吸附法:一般选用活性炭。 蒸馏 法:此法仅限于制备蒸馏水。 化学酸碱 和氧化法。 离子交换法

      7、。 反渗透法 。 凝胶过滤法。 超滤法 。微生物的生长繁殖条件及周期一、微生物生长繁殖需要一定的水、温度及养份 二、微生物的营养:水、碳源、氮源、无机盐和生长因子n水:水是各种生物细胞必需的。水是良好的溶剂。n碳源:是合成菌体成分的原料,也是获取能量的主要来 源。糖类是最广泛利用的碳源。n氮源:主要是供给合成菌体结构的原料,很少作为能源 利用。固氮菌)能利用空气中分子态的氮或利用无机氮 化物如铵盐、硝酸盐合成有机氮化物。多数致病菌则必 须供给蛋白胨、氨基酸等有机无机盐类:无机盐主要可 为微生物提供除碳、氮以外的各种重要元素。主要有P、 S、K、Na、Ca、Mg、Fe等,其主要功能为构成菌体成分 ;调节渗透压;作为某些酶的成分,并能激活酶的活性 等。n生长因子:其种类很多,主要是B族维生素的化合物等。 生长因子可以从酵母浸出液、血液或血清中获得。 三、生物体内的化学反应几乎都要依靠酶的催化才能进行 。 微生物的生长繁殖条件及周期图2:细菌生长的典型曲线(.延迟期, .对数期, .稳定期, .衰亡期)污染药品的主要途径及应对措施一、污染的概念l在词典中的定义为:当某物与不洁净的 或腐坏物接

      8、触或混合在一起从而使该物 变得不纯净或不适用时,它即受到污染 。l简单定义为:当一个产品中存在不需要 的物质时,它即受到污染。美国药品法中许多条款,都一再强调防止产品受到污 染的重要意义,药品法中明确规定,受到污染的药品 应被看做是掺假药。二、污染的形式及特点两种最常见的污染形式:尘粒污染和微生物污染尘粒污染及其三个特点:尘粒的普遍存在:几乎任何物料都能转变成尘粒形 式并通过空气流传播到整个药厂。典型尘粒有:泥土、尘 埃、沙、棉绒、头发、皮肤、烟雾、金属、喷嚏和咳嗽排 出物制药企业中大量存在尘粒:每立方英尺(1英尺 =0.3048米)的空气中可能含有20万至1千万尘粒。(99% )尘粒大小区别很大:大部分尘粒肉眼不能看到,必 须用灵敏的测量仪器才能检出,所以容易被忽视。微生物(主要是细菌)污染:细菌得到了必要的养 料、水分及合适的温度,一个细菌24小时后可生产出281 兆个细菌。三、传播污染的四大媒介及应对措施空气:是侵袭产品的污染物的主要媒介。建立密闭的洁净厂房:这是最有效的战略措施;过滤:是控制空气质量的最有效方法。最常见的空气过滤系统之一是层流装置。能达到10,000级和100级

      9、洁净度。在层流系统中,HEPA可达到高于99.97%的除尘效果。一个主持生产工作的中层干部,对过滤原理、滤器等级 各能力以及比较各类滤器性能的方法等,应具备基本的理 解。三、传播污染的四大媒介及应对措施水:水是生命物质的组成部分,水中含有微 生物赖以生存和繁殖所必需的养料。水可以分为生水、标准饮用水、纯化水(通过蒸 馏、离子交换、反渗透制得)、注射用水。在生产过程中,水是应用最广泛的原料,并且要 用来清洗我们的设备、容器、工具。最好的措施是对水进行净化:现在最常用的是用 二级反渗透法制备纯化水,再通过蒸馏制备注射 用水。三、传播污染的四大媒介及应对措施表面:(包括包装材料、建筑、设备、原料、容器 工具)由于空气中的湿度、所有表面都被包上了 一层含水的薄膜、这层薄膜由于静电吸引而饱含 尘埃,许多时候,表面还覆盖一层油状物,此油 膜易受到尘粒污染。清洗:从表面除去泥土和其它微粒,从而阻止污染物 聚积和生长的过程。消毒灭菌:消灭清洗后常常留在表面的致病菌的过程 。 对于地板、墙壁、设备和容器的有效清洗和消毒灭菌 来说是至关重要的。三、传播污染的四大媒介及应对措施人:人是药厂中最不清洁的成份,是最常 见的、永不休止的污染源。每分钟从人类皮肤中要散发约10,000个微生物。一 小粒糖大的头发中能装载4亿个微生物。一次咳嗽或喷嚏将把千百万个微生物引入工作环境。衣物、发胶、香水、脂粉、耳环、戒指是极好的污染 源。所有的生产操作及清洁操作都要由人来完成。 实施各项关于人员的卫生措施,包括体检及个人卫生Disinfection杀死物体上病原微生物的方法, 并不一定能杀死含芽胞的细菌 或非病原微生物杀灭物体上所有微生物的方法。 不存在活菌的意思。 防止或抑制体外细菌生长繁殖的方法。消毒:灭菌:无菌:防腐:AsepsisSterilizationAntisepsis消毒与灭菌热力灭菌法 一、物理消毒灭菌法一、物理消毒灭菌法高温杀灭細菌焚烧-最彻底的灭菌方法烧灼-直接用火焰灭菌方法干烤-加热干热灭菌法常用烘箱 :用于耐高温的 物料、

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