微生物知识及消毒与灭菌知识培训.ppt

丁健清 2007年3月,微生物知识及消毒与灭菌知识培训,一、前言,什么是微生物 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。,我们所生活的环境中，到处都存在着大量的微生物。在一般空气中，微生物达8003500个/m3，在土壤中达1500108个/g，在严重污染的水中可达107个/ml。（饮用水要求细菌总数100个/ml，大肠杆菌3个/ml。经水塔或贮水池贮存后，短期内可繁殖至105106个/ml。）人的头皮上有140万个/cm2，两手上约有440万个，1g指甲污垢有38亿个，1g粪便可达101000亿个。可以说微生物是无处不在，无处不有。许多以前被人们认为是极端（高温、高压、强酸、强碱、低温等）甚至是致死的环境，现在已发现生活着各种类型的微生物（称为极端微生物）。事实说明，微生物有特别顽强的生存、繁殖和变异能力来适应环境。,二、微生物特点,种类多、分布广 微生物在地球上几乎无处不有，无孔不入，人的皮肤上，口腔，肠道里都有许多微生物。微生物聚集最多的地方是土壤，土壤是各种微生物生长繁殖的大本营，约占微生物总量的70-90%，任意取一把土或一粒土，就是一个微生物世界，不论数量或种类均最多。在肥沃的土壤中，每克土含有20亿个微生物，即使是贫瘠的土壤，每克土中也含有35亿个微生物。空气里悬浮着无数细小的尘埃和水滴，它们是微生物在空气中的藏身之地。哪里尘埃多，哪里的微生物就多。 迄今为止，我们知道的微生物约有10万种，目前已知的种类只占地球上实际存在的微生物总数的20%，人类生产和生活中仅开发利用了已发现微生物种数的1%。,个体小、面积大 生物的个体极其微小，必须借助显微镜放大几倍、几百倍、上千倍，乃至数万倍才能看清。杆菌的宽度是0.5微米，因此80个杆菌“肩并肩”地排列成横队，也只有一根头发丝的宽度。杆菌的长度约2微米，故1500个杆菌头尾衔接起来仅有一颗芝麻长。 物体的表面积和体积之比称为比表面积。大肠杆菌的比表面积是人的30万倍。,吸收多、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2030分钟既可分裂一次； 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，微生物照样可以视为美味佳肴。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。,适应强、异变异 多数细菌能耐0196的低温；在海洋深处的某些硫细菌可在250300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。,三、微生物的类群和形态结构,微生物按其结构、化学组成及生活习性等分为三大类： 原核细胞型：细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次氏体、螺旋体等 真核细胞型：真菌 非细胞型：病毒 噬菌体,芽孢杆菌 （细菌）,淡水中的螺旋菌 spirochetes .,蜡样芽孢杆菌,蜡样芽孢杆菌,蜡样芽孢杆菌,蜡样芽孢杆菌（细菌）,噬菌体,SARS病毒是一类新发现的冠状病毒,禽流感病毒,爱滋病毒,1、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。,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。,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,2、放线菌,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。,链霉菌的一般形态和构造 （模式图）,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。,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。,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,3、霉菌,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。,霉菌的形态、大小和结构,霉菌的菌丝是构成霉菌营养体的基本单位。 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。,霉菌的繁殖,有性繁殖和无性繁殖两种 以无性繁殖为主,霉菌的菌落,由于霉菌的菌丝较粗而长，因而霉菌的菌落较大，有的霉菌的菌丝蔓延，没有局限性，其菌落可扩展到整个培养皿，有的种则有一定的局限性，直径1-2厘米或更小。菌落质地一般比放线菌疏松，外观干燥，不透明，呈现或紧或松的蛛网状、绒毛状或棉絮状；菌落与培养基的连接紧密，不易挑取；菌落正反面的颜色和边缘与中心的颜色常不一致。,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,4、酵母菌,提起酵母菌这个名称，也许有人不太熟悉，但实际上人们几乎天天都在享受着酵母菌的好处。因为我们每天吃的面包和馒头就是有酵母菌的参与制成的；我们喝的啤酒，也离不开酵母菌的贡献，酵母菌是人类实践中应用比较早的一类微生物，我国古代劳动人民就利用酵母菌酿酒；酵母菌的细胞里含有丰富的蛋白质和维生素，所以也可以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。 酵母菌在自然界中分布很广，尤其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。,酵母菌的形态、大小和结构,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。 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。,酵母菌的繁殖,1、芽殖 2、裂殖 3、孢子生殖,酵母菌的无性繁殖 芽殖：酵母菌最常见的无性繁殖方式是芽殖。芽殖发生在细胞壁的预定点上，此点被称为芽痕，每个酵母细胞有一至多个芽痕。成熟的酵母细胞长出芽体，母细胞的细胞核分裂成两个子核，一个随母细胞的细胞质进入芽体内，当芽体接近母细胞大小时，自母细胞脱落成为新个体，如此继续出芽。如果酵母菌生长旺盛，在芽体尚未自母细胞脱落前，即可在芽体上又长出新的芽体，最后形成假菌丝状。,酵母菌的芽殖过程 1泡；2小管；3核；4液泡,酵母菌假菌丝的形成 图中1、2、3、 4 是出芽的顺序,酵母菌的有性繁殖 酵母菌是以形成子囊和子囊孢子的方式进行无性繁殖的。两个临近的酵母细胞各自伸出一根管状的原生质突起，随即相互接触、融合，并形成一个通道，两个细胞核在此通道内结合，形成双倍体细胞核，然后进行减数分裂，形成4个或8个细胞核。每一子核与其周围的原生质形成孢子，即为子囊孢子，形成子囊孢子的细胞称为子囊。,酵母菌子囊孢子的形成过程 1、2、3、4：两个细胞结合；5：接合子；6、7、8、9：核分裂；10、11：核形成孢子,裂殖：是少数酵母菌进行的无性繁殖方式，类似于细菌的裂殖。其过程是细胞延长，核分裂为二，细胞中央出现隔膜，将细胞横分为两个具有单核的子细胞。,酵母菌的菌落,大多数酵母菌的菌落特征与细菌相似，但比细菌菌落大而厚，菌落表面光滑、湿润、粘稠，容易挑起，菌落质地均匀，正反面和边缘、中央部位的颜色都很均一，菌落多为乳白色，少数为红色，个别为黑色。,各种酵母菌的菌落,啤酒酵母的菌落,红酵母的菌落,5、病毒,形态结构 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。 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，如噬菌体的噬菌斑等。,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。,四、微生物的营养,水分：水占细胞浆的70%90%，是细胞的重要组成成分。较普遍的观点认为，只有在含水的环境中微生物才能存活。但也有人发现在无水碳氢化合物中微生物可长期存活。 碳源：碳源是构成细胞的重要物质。有些微生物的碳源必须来自有机碳化合物如糖、蛋白质、脂肪、有机酸等（同时利用其化学能），属异养型；有些微生物不需有机碳化合物，以CO2为碳源，属自养型（分为光能自养型和化能自养型）。,氮源：氮是组成蛋白质和核酸的重要元素。 无机盐类：细菌所需无机盐包括磷、硫、镁、铁、钾、钠、钙、氯、锰、锌、钴、铜等。其中磷、硫、镁、钾、钠、铁需要量较多，其他只需微量。 生长因子：生长因子是某些微生物生长发育所必需，而其自身又不能合成的一类营养物质。包括维生素、嘌呤和嘧啶。,五、微生物生长的影响因素,1、营养物 2、PH值 3、温度 4、氧气 5、渗透压 6、表面张力,六、消毒与灭菌,消毒与灭菌是微生物实验技术中最基本的操作，从事药品生产和检验的人员都应当了解消毒与灭菌的方法及其意义，严格遵守操作规程，否则会影响产品质量，危害患者安全。,概念,无菌不存在活的生物（GMP指南）。 “无菌”从定义上来说是一个绝对的概念，但遗憾的是，在科学和技术高度发展的今天，药品的绝对无菌即做不到，也无法加以证实。然而，无菌制剂的安全性要求人们设定无菌的相对标准。FDA、欧洲制药工业界曾将百万分之一微生物污染率作为灭菌产品“无菌”的相对标准，它和蒸汽灭菌后产品中微生物存活的概率为10-6（即产品的无菌保证值为6），系同一标准的不同表示法。这一标准于1980起收录于USP 中，如今已为世界各国普遍接受和采用。,概念,灭菌使达到无菌状态的方法（GMP指南）。用物理或化学方法杀灭传播媒介上所有的微生物，使其达到无菌（GB）。通常是指杀灭或除去全部活的微生物（包括繁殖体和芽孢）。 消毒用物理或化学方法杀灭或清除传播媒介上的病原微生物，使其达到无害化（GB）。通常是指杀死病原微生物的繁殖体，但不能破坏其芽孢。所以消毒是不彻底的，不能代替灭菌。,概念,无菌制剂不存在活的微生物的制剂（GMP指南）。 非无菌制剂所含活的微生物量符合卫生学标准的制剂（GMP指南）。,常用消毒剂, 70%75%乙醇水溶液； 0.5%洗必泰溶于70%乙醇，再加入2%甘油，用于皮肤、器具等消毒； 异丙醇 75%水溶液，用于皮肤、器具等消毒； 甲醛 37%40%甲醛液89ml，再加入45g高锰酸钾，每m3熏蒸量，密闭1224h，刺激性强； 戊二醛 2%水溶液，用于空气、器具等消毒。广谱、高效、低毒，可杀芽孢和病毒，毒性较轻；,常用消毒剂,新洁尔灭（苯扎溴铵） 0.1%水溶液，用于皮肤、粘膜、器具等消毒，有清洁和消毒双重功效，抗菌谱较窄； 杜灭芬（消毒宁） 0.05%0.1%水溶液，用于皮肤、器具等消毒； 过氧乙酸 a、 0.2%0.5%水溶液；b、新配0.5%水溶液；c 、1g/m3； 用于器具等消毒，抗菌谱广，可用于皮肤消毒杀灭某些病毒；熏蒸，但性质不稳定。 乳酸 a、0.331mol/L；b、 11.5ml/m3熏蒸或与等量苯酚合用熏蒸 喷雾，用于空气消毒，有强杀菌作用；熏蒸，密闭12h以上。 麝香草酚 5%麝香草酚溶于50%乙醇，喷洒墙面、地面，杀霉菌。,干热灭菌,常见的有火焰、烧灼、干烤和红外线灭菌等。 火焰、烧灼：通常用于实验室无菌操作中金属或其它耐火材料制成的器具的灭菌。 干烤和红外线：利用干热空气或热辐射进行灭菌。一般135145需35h，160170需2h以上，170180需1h以上，180200需0.51h。除热原，则需25030min，或20045min，1802h。空气传热慢，穿透力不强，故干热灭菌时间长。干热灭菌时烤箱内装入物品应留有空隙，以利空气流动，否则使箱内温度不均，部分物品灭菌不彻底。,湿热灭菌,通过热蒸汽或沸水使蛋白质变性而杀灭微生物的方法。湿热穿透力强，灭菌效果较干热好。 煮沸或流通蒸汽灭菌：常压下沸水和蒸汽的温度是100，一般处理3060min可杀死细菌繁殖体，但不能完全杀灭芽孢。此法适用于不能高压蒸汽灭菌的物品。 低温间隙灭菌（巴斯德灭菌法）：将物品先用6080加热（或煮沸）1h，然后置2025保存24h（或常温过夜），使其中残存的芽孢萌发成繁殖体，再用以上条件灭菌，如此反复三次。本法适用于不耐高温或高温下易变质的物品，但很费时。,高压蒸汽灭菌（热压灭菌）,超过一个大气压时，水的沸点高于100，反之亦然。高压蒸汽灭菌就是通过加压提高蒸汽温度，灭菌效果最好。它简便、经济、可靠、无毒，是最可靠、应用最广泛的灭菌