食品微生物课件资料整理1

绪言微生物概念 特点 种类 发展史（人物）第一章 细菌的形态与结构 细菌(Bacteria) 是一种单细胞，具备细胞壁，呈二分裂繁殖的原核微生物。 第一节 细菌的形态一、 细菌的大小2、 细菌的基本形态 细菌的基本形态；球状 、杆状、螺旋状 分别称为球菌、杆菌和螺旋菌.(一)球菌(cocci) 细胞呈球形或近似球形(二)杆菌(bacillus)细胞呈杆状或圆筒状，是细菌中种类最多的 一般分为两类。单杆菌 大肠杆菌 链杆菌 炭疽芽孢杆菌(三)螺旋菌(spirillarbacteria)细胞呈弯曲状，根据其弯曲情况不同可分为弧菌和螺旋菌二类。弧菌 逗号弧菌 螺菌 鼠咬热螺菌 三、细菌染色方法 细菌的染色方法一般可分为单染色法、复染色法和特殊染色法3种。(一)单染色法 如美蓝或石炭酸复红等染色(二)复染色法 常用的有革兰氏染色法和抗酸性染色法等。 革兰氏染色法 （Gram strain) 草酸铵结晶紫染色 革兰氏氏碘液媒染 95酒精脱色 沙黄或稀释石炭酸复红复染 革兰氏染色结果 细菌染色后显示出2种不同颜色，细菌呈紫色的称革兰氏阳性细菌(G+)，呈红色的称革兰氏阴性细菌(G-)。 意义 细菌分类，临床选药。(三)特殊染色法 此法主要用来观察细菌细胞的各种结构，常用的特殊染色法有荚膜染色法、鞭毛染色法，芽孢染色法等。 第二节 细菌的结构 细菌的结构可分为基本结构和特殊结构。 基本结构 细胞壁 细胞膜 包括细胞质核物质细胞内含物(一) 细胞壁（cell wall）是包裹在细胞膜外面较为坚韧而又略具弹性的一层膜。约10-25nm厚。1、 G+细胞壁 ( Gram passive bacteria cell wall) 主要由二部分组成肽聚糖为G+细胞壁主要成分，占 6090其他化学成分磷壁酸为革兰氏阳性细菌特成分，蛋白质、多糖和少量类脂。2、G-细胞壁(Gram negative bacteria cell wall) 其细胞壁分为内壁层和外壁层内壁层 肽聚糖内、内层为脂蛋白层外壁层中、中间为磷脂层 外、最外层脂多糖外膜蛋白(OMP)外膜中多种蛋白质的统称。包括 微孔蛋白 起分子筛的作用 脂蛋白 与细菌黏附及某些物质的吸收有关。新用途 细菌分型、鉴定及流行病学调查；用作抗原生产疫苗。3细胞壁的功能 保护细胞及维持细胞外形的功能排斥较大外物的进入和阻留菌体内某些物资逸出，具选择分子筛作用 细菌的抗原性有关 致病性有关 抗生素药物敏感性有关 染色有关 噬菌体的敏感性有关 原生质体（Protoplast） G+细菌经溶菌酶或青霉素完全除去细胞壁， 形 成的仅由细胞膜包裹细胞质的菌体。 原生质球 G-细菌经溶菌酶仅除去肽聚糖，形成仍有外膜层包裹的菌体。 L型细菌 指细菌自发、或经诱导剂诱导形成的遗传稳定的细胞壁缺陷株。 细菌的特殊结构 细菌的特殊结构包括 荚膜 鞭毛 菌毛 芽胞（一）荚膜(capsule）某些细菌细胞壁外围包绕一层界限分明、 且不易被洗脱的粘液性物质，其厚度02 m，称为 荚膜。厚度02 m者，称为微荚膜。 化学组成 主要是 水 、多糖 功能 是细菌毒力的组成部分，与细菌的致病性有关。 （二）鞭毛(flagellum)所有的弧菌、螺菌，大多数的杆菌，以及极少数球菌，在菌体上附着有细长呈波状弯曲的丝状物称为鞭毛。是细菌的运动器官 化学成分 蛋白质 鞭毛纤细，长度 320m，直径仅1020nm，不能直接在光学显微镜下观察到。(三)菌毛(pilus，fimbriae)许多革兰氏阴性细菌菌体上比鞭毛更细、短而 直硬的丝状附属物，称作菌毛。菌毛量数较多(100500根)，遍布菌体表面。化学成分 蛋白质 普通菌毛 具粘附作用，帮助细菌粘附细胞上，构成细菌的侵袭力。 性菌毛 与细菌的性接合有关。(四)芽胞 (Spore)某些细菌在一定的条件下细胞质脱水浓缩，在菌体内形成有多层膜包裹的圆形或卵圆形小体，称作芽胞。芽胞折光性强，壁厚，不易着色。一个细菌形成一个芽孢，一个芽孢又形成一个细菌。 功能 芽孢对外界理化因素有强大的抵抗力。思考题1.细菌的大小、基本形态2.细菌的基本结构和特殊结构（试绘制细菌结构模式图）3.比较革兰氏阳性和阴性细菌细胞壁的异同4.细菌脂多糖的组成和功能5.细菌特殊结构概念及主要功能 第二章 真菌 (fungi) 真菌为不含叶绿素，以腐生或寄生方式生长，进行有性或无性繁殖真核细胞型微生物。 细胞质内含有各种细胞器，如线粒体、内质网等，无高尔基体。 真菌种类繁多，约5000多个属、10万个以上的种，对人类、动物致病的约有500个种，按其致病部位分为浅部真菌和深部真菌。真核微生物真菌 酵母菌 霉菌 蕈类 显微藻类 原生动物 第一节 酵母菌 酵母菌是一类单细胞真菌的俗称，分类学上分属于 ： 子囊菌纲和半知菌类。特征:1. 个体一般以单细胞状态存在；2.多数营出芽生殖，有的裂殖；3.能发酵糖类产能；4.细胞壁常含有甘露聚糖；5. 喜在含糖量较高、酸度较大的水生环境中生长。分布： 偏酸性的含糖环境。水果、蔬菜、蜜 饯的表面，果园 土壤中与环境有关。 种类： 据1982年的资料，已知的酵母有56属，500多种。酵母菌与人类的关系极其密切。（一） 酵母菌的形态和大小 细胞直径比细菌粗10倍左右，因此在光学显微镜下可以模糊地看到它们细胞内的各种结构分化。酵母菌细胞的形态通常有球状、卵圆状、椭圆状、柱状或香肠状等多种。（二） 繁殖方式 1、 无性繁殖1、 裂殖 借细胞横分裂法繁殖,与细菌类似.如八孢裂殖酵母。进行裂殖的酵母菌种类较少。2、 芽殖 出芽痕和诞生痕： 在母细胞的细胞壁上出芽并与子细胞分开的位点称出芽痕，子细胞细胞壁上的位点称诞生痕。由于多重出芽，致使酵母细胞表面有多个小突起。假菌丝 有的酵母菌进行芽殖后，长大的子细胞不与母细胞立即分离，并继续除芽，细胞成串排列，这种菌丝状的细胞串就称为假菌丝。热带假丝酵母；产朊假丝酵母3、 有性生殖 适宜的条件下，二倍体细胞减数分裂形成子囊孢子。 1、有性繁殖的过程：一般通过邻近的两个性不同的细胞各自伸出一根管状的原生质突起，随即相互接触、局部融合并形成一个通道，再经过质配、核配形成双倍体细胞接合子。接合子进行减数分裂，形成4个或8个子核，每一个子核和周围的细胞质一起，在其表面形成孢子壁后就形成子囊孢子。一般一个子囊可产生4-8个子囊孢子。 酵母菌培养的特征1. 菌落形态特征：大而厚，圆形，光滑湿润，粘性，颜色单调。常见白色、土黄色、红色。 2.马铃薯培养基 第二节 霉菌(molds) 霉菌的形态结构 霉菌的菌落特征 霉菌的繁殖及生活史 霉菌的代表属 概念 分类位置 分布 应用 危害一、 霉菌的形态结构 霉菌的菌体由分枝或不分枝的菌丝（hyphae)构成。菌丝是真菌营养体的基本单位。菌丝是中空管状结构，直径一般310m，有分枝。 按功能分有隔菌丝和无隔菌丝。 按功能分 1、 有隔菌丝 2、 无隔菌丝按分化程度分： 依形态分：1、营养菌丝(Vegetatile hypha): 在固体培养基上伸入基内的菌丝. 行吸收养料之功能.2、气生菌丝(Aerial hypha): 向空中生长的菌丝. 发育到一定阶段可分化成 孕育（繁殖）菌丝（Reproductive hypha）.二、霉菌的培养特征三、霉菌的繁殖 有性繁殖 无性繁殖一、 无性繁殖1. 子囊孢子形成特征：形成于菌丝的特化结构孢子囊内。 孢子形态：近圆形。 举例：根霉、毛霉。2. 分生孢子(Canidinm):形成特征：由分生孢子梗顶端细胞特化而成的单个或簇生的孢子。 孢子形态：极多样。举例：曲霉、青霉。3. 节孢子形成特征：由菌丝断裂而成。孢子形态：常呈成串短柱状。举例：白地霉。4. 厚垣孢子形成特征：部分菌丝细胞质浓缩、变圆，周围生出厚壁而成。孢子形态：圆形、柱形等。 举例：总状毛霉。二、有性繁殖1. 卵孢子有性结构及其形态特征：由大小不同的配子囊结合后发育而成。 小配子囊称雄器；大配子囊称藏卵器。 所属分类地位：卵菌纲。2. 接合孢子 有性结构及其形态特征： 是由菌丝生出的结构大小相似、形态相同或略有不同两个配子囊接合后发育而成。所属分类地位：接合菌纲3.子囊孢子有性结构及其形态特征：在子囊中形成。 子囊：两性细胞接触以后形成的囊状结构。子囊的形成有两种方式： 两个营养细胞直接交配而成，其外面无菌丝包裹； 从一个特殊的、来自产囊体菌丝（称为产囊丝）的结构上产生子囊，多个子囊外面被菌丝包围形成子实体，称为子囊果。 所属分类地位：子囊菌纲子囊果的形状:子囊果(Ascocarp)： 子实体（一种有性结构) ,多个子囊外部由菌丝体组成共同的保护组织结构, 称为子囊果。子囊包在其中。子囊果有三种类型：闭囊壳 子囊壳 子囊盘5. 担孢子有性结构及其形态特征： 担子菌所特有，经两性细胞核配合后产生的外生孢子。因着生在担子上而得名。 所属分类地位：担子菌纲四、常用与常见霉菌的代表属（一）根霉分类地位 分布 形态特征 繁殖方式 代表种 应用(二)毛霉代表种总状毛霉、高大毛霉、鲁氏毛霉、梨形（三） 曲霉（四） 青霉酵母菌细胞结构酵母菌的细胞 结构与其他真核生物基本相同， 右图是电子显微镜下的酿酒酵母 细胞结构示意图。霉菌的繁殖方式 第三章 病毒 病毒的概念：含有一种类型的核酸，只能在活的、敏感细胞内以复制方式增殖的非细胞型微生物。二、病毒的特性 1、 病毒个体极小。用普通光学显微镜不能查见，必须用电子显微镜观察才能见到。 2、 没有细胞结构。每种病毒只含有一种核酸；DNA或RNA。 3、 严格寄生在活的宿主细胞上。4、 对抗生素不敏感，对干扰素敏感 。 第一节 病毒的形态与结构 一、病毒的大小与形态(一) 病毒的大小 病毒大小的测量单位是 纳米(nm)。(二) 病毒的形态 形态有球形、杆形、砖形、丝状、蝌蚪状等。二、病毒的化学组成与结构病毒子（virion): 形态、结构完整，有感染性的病毒颗粒。（一）核酸 决定病毒的遗传和变异。1.特点： （1）病毒只含一种核酸，构成病毒体的芯髓。 （2）核酸结构类型多化样 核酸可分单股或双股、线状或 环状、分节段或 不分节段 。 mRNA的碱基序列作为标准，凡与此相同 的核酸称为正股，与其互 补的则为负股。 每个病毒粒子的核酸含量因种而异,从1%一2%至35%一45%。 核酸长度是一定的，一般由1000nt-200kb核苷酸组成。 所含基因数目差异也很大，小病毒只含4-8个基因，大病毒如痘病毒则含有多于200个基因。 有些病毒去除囊膜和衣壳，裸露的DNA或RNA也能感染细胞，这样的核酸称为传染性核酸。 病毒核酸能作为mRNA或者能利用宿主细胞的RNA聚合酶转录病毒的mRNA病毒核酸不分节段。（二）蛋白质1.非结构蛋白：指由病毒基因组编码的，在病毒复制或基因表达调控过程中具有一定功能， 但与病毒结构无关的蛋白质。 2. 结构蛋白：系指构成一个形态成熟的有感染性 的病毒颗粒所必需的蛋白质。是构成病毒衣壳的成分和囊膜的主要成分。衣壳衣壳是围绕核酸的蛋白质外壳（1）对基因组起到保护作用，免其受到外界环境的影响。（2）对无包膜的病毒而言，在病毒吸附到宿主细胞上时，蛋白质衣壳的吸附蛋白与宿主细胞上的受体结合。 （3）抗原性：诱导特异性抗体、致敏淋巴细胞。1、二十面体衣壳(icosahedral capsids) 二十面体有20个等边三角形的平面，12 个顶角，30条边。2、螺旋衣壳(helical capsids) 螺旋衣壳类似于一个圆筒，RNA在中心部分，盘旋呈螺旋状，核酸的外面包围着 蛋白质衣壳，它是由结构亚单位一个紧挨着 一个地呈螺旋状排列而成。3、复合衣壳(complexform capsids) 复合对称型一个代表是痘病毒。噬菌体的衣壳也属复合型。（三）脂类、糖类 主要存在于囊膜中，脂溶剂可去除囊膜，使病毒丧失活性。来自宿主细胞，与囊膜病毒的吸附和穿入宿主细胞的作用有关。1、囊膜(envelope) 许多病毒粒子的外面包围着一层弹性膜。囊膜是在病毒复制时因出芽穿过宿主细胞膜时获得的。囊膜由蛋白质和类脂构成，其中糖蛋 白系病毒基因组所编码，脂质来源于宿主细胞。2、刺突(spike) 一些病毒的囊膜上具有功能性的突起物。刺突有两种 神经氨酸酶 病毒吸附到宿主细胞时，该酶与细胞膜发生作用。流感病毒，新城疫病毒。 血凝素 可促进病毒凝集红血球细胞的能力。流感病毒、腺病毒。 第二节 病毒的复制(replication) 病毒利用它自身的遗传物质作为模板，以宿主细胞的酶系统、原材料、能量来合成病毒自身的核酸和蛋白质，再组装成完整的病毒颗粒。 上述过程也就是病毒感染宿主，引致疾病的过程 。 病毒的复制时间因种而异 如脊髓灰质炎病毒在神经细胞中增殖需6-8h，单纯疱疹病毒在上皮细胞中需1230h，腺病毒在呼吸道细胞中的复制周期则需48h 。病毒的一步生长曲线：以感染时间为横坐标，病毒效价为 纵坐标，绘制出的病毒特征曲线。 病毒复制周期基本上可划分5个连续的阶段：吸附，穿入和脱壳，生物合成、装配及释放。 研究病毒的复制周期有助于了解病毒的致病机理，从而采取有效措施阻断其正常复制，达到防治病毒性疾病的目的。一、病毒的增殖过程 (一)吸附(adsorption) 病毒吸附开始其增殖的第一步。（1） 无囊膜病毒 细胞种类、遗传特性均影响病毒的寄生。与宿主靶细胞上的受体结合。（2） 有囊膜病毒 囊膜上特异的分子与宿主靶细胞上精确的受体结合。（3） 痘病毒例外 能吸附在任何细胞和任何适宜的带电荷的细胞表面，并不需要特殊的受体。(二)穿人(penetration)和脱壳(uncoating) 病毒进入细胞的过程叫做穿入。宿主细胞内的酶类消化衣壳，使之溶解的过程称之脱壳。大约有3种方式(1)直接穿入： 病毒吸附到宿主细胞膜上，与受体位点相配，细胞膜打开缺口，病毒核酸进入细胞浆。(2)内吞作用： 完整的病毒被吞入(类似吞噬作用)，胞内酶消化衣壳，释放出病毒核酸。(3)融合： 病毒的囊膜与细胞膜融合，核衣壳进入细胞。胞内酶消化衣壳，释放出病毒核酸。这种方式有利于病毒的侵入和散播，可直接从一个细胞直接进入另一个细胞，保护病毒免受外界环境的干扰。（三)生物合成(biosynthesis)病毒生物合成的重要内容包括基因组的复制，mRNA的转录、病毒蛋白质的转译。各种病毒有不同的生物合成场所，如腺病毒的核酸在宿主细胞核中进行，而脊髓灰质炎病毒在核酸细胞浆中进行。病毒生物合成的重要步骤是mRNA的合成，根据核酸类型和mRNA合成方法不同可将病毒分成6组。(四)装配(assmbly) 由合成的蛋白质衣壳和核酸组装配成完整的子代病毒粒子的过程称为装配。病毒核酸和蛋白质的生物合成是分别进行的。大多数DNA病毒 核酸在细胞核内复制，蛋白质在细胞质合成，最后在细胞核内装配。 大多数RNA病毒 核酸复制和蛋白质的合成均在细胞质中进行。(五) 释放(release)成熟的病毒粒子从感染细胞内转移到细胞外的过程称为释放。 （1）无囊膜的二十面体对称型病毒 以细胞破裂释放，如腺病毒。 （2）有囊膜的病毒 以出芽方式带上核膜进入细胞质中，再由胞质释放出来，在释放过程中获得囊膜。痘病毒。 （3）一些病毒留在细胞内，通过细胞之间的接触而扩散 。流感病毒。 第三节 病毒的培养一、样品处理 病理组织磨碎制成1：10悬液，经3000r/min离心15min取上清液。加青霉素、链霉素 1000-10000单位 /ml，37 1小时 4 处理24小时备用 。 二、 病毒的培养 （一）动物接种 1、本动物 2、实验动物 小白鼠、豚鼠、大鼠、兔或猴等。每种病毒都有自己的易感宿主范围。 （二）鸡胚培养 受精鸡胚作为病毒生长培养基具有价廉、无 菌，易于操作等优点。 1、 选用孵育711天的受精卵。 2、 将病毒材料用注入鸡胚的定部位(如绒毛尿囊腔、卵黄囊、羊膜腔、尿囊膜）。 3、 接种后，受精卵在37 培养，使病毒增殖。（三）细胞培养 细胞(组织)培养是常用方法，几乎所有的动物病毒均可进行细胞培养。致细胞病变效应(cytopathogenic effect，CPE) 和病毒细胞反应的结果可以判断病毒是否在细胞中增殖。 1、培养细胞的类型： (1)原代细胞 动物组织经胰蛋白酶消化处理，使细胞分散培养而得到的细胞。常用肾和睾丸等，胚胎和幼畜的细胞比较容易生长。 优点 是病毒对天然宿主的细胞最为敏感。 缺点 是往往含有潜伏的病毒，如牛组织中常带有牛病毒性腹泻病毒；猴组织中常携sv40病毒。（2）继代细胞 原代细胞用胰蛋白酶处理， 继续培养的细胞。仍为二倍体，因此称为二倍体细胞。 优点是细胞碎琐较少，细胞均匀，对病毒的敏感性与原代细胞差别不大，而且容易得到。这种细胞可在体外连续传代40-60次而性状保持正常。(3) 传代细胞系(cell lines) 来源肿瘤组织或正常组织细胞在培养过 程中肿瘤化了。属于异倍体细胞。 如 HeLa、PKl5、BHK21等细胞系。 优点是容易培养，生长迅速，随时可以获得。缺点 是对病毒的分离不够敏感，也不能用此制备疫苗，因为将它们接种到动物体内有引起肿瘤的潜在危险。4、细胞培养的方法 (1) 静置培养。 将细胞悬液分装在适宜的玻瓶，放置恒温箱内静置培养。细胞沉降并贴附在玻面上后生长分裂，最后长成细胞单层。(2) 转管培养 细胞在玻瓶内培养时，玻瓶不断缓慢旋转(810rh)，细胞贴附于玻瓶四周，并长成单层。此法培养面积大，细胞接触空气多，生长良好。大规模细胞培养疫苗的生产均用此法。5、细胞培养的过程 鸡胚 剪碎 洗涤 胰酶消化 加入营养液 37 培养。(3) 悬浮培养 细胞在悬浮条件下培养，并不断通人过滤灭菌的空气。此法主要用于大量生产细胞。 也用于疫苗的生产。(4) 组织块培养 这是最原始的方法。将组织剪碎后令其粘附在玻面上，加入营养液后培养。此法手续麻烦，不能大量制备，目前极少应用。5、细胞病变效应(Cytopathic effect，CPE)： 病毒在感染的细胞中可以引起几种不同表现的细胞病变效应。由于CPE甚为稳定，因此能够作为病毒鉴定标志之一。CPE相似不一定就是属于同类或相近的病毒；另外还有一些病毒在细胞中生长时不导致CPE的表现。CPE大致可以分为4类： (1) 细胞的折光力增强，形态逐渐变圆，细胞死亡。 如肠道病毒。 (2) 细胞聚集成丛 如大多数腺病毒。 (3) 细胞融合形成多核的巨细胞，称为合胞体，如副粘病毒、牛白血病病毒等。 (4) 胞浆中有空泡形成， 如猴病毒SV40、呼肠孤病毒等。 第四节 病毒的检测一、电子显微镜和光学显微镜检查 1、电子显微镜检查是病毒研究与病毒性疾病诊断的重要方法之一。1) 正染法：超薄切片法 超薄切片法的优缺点： 优点：可观察病毒形态和形态发生过程 缺点：操作复杂，费时，但标本可长时间保存2)负染技术负染是指通过重金属盐在样品四周的堆积而加强样品外周的电子密度，使样品显示负的反差，衬托出样品的形态和大小。 负染法的优缺点： 优点：快速简易（10-20min）；分辨率高；图象清晰地病毒结构缺点：敏感性低，要求病毒量在107以上；所有样品应处于悬浮状态 2、光学显微镜检查 包涵体检查病毒感染细胞后在光学光学显微镜所见到的形态。病毒的的成分 狂犬病毒的Negri氏体病毒合成的工厂 痘病毒量病毒晶格状排列的颗粒 呼肠孤病毒、腺病毒等。 二、血清学方法 1、红细胞凝集（HA）红细胞凝集抑制试验（HI）一些病毒具有血凝性 流感病毒、鸡新城疫病毒、兔出血综和症病毒等。对应的抗血清 (抗体）使其血凝抑制。 2、中和反应 3、免疫扩散试验 4、荧光抗体技术 5、酶免疫检测技术 三、现代分子检测技术常用于病毒核酸检测。灵敏、快速。PCR技术、核酸杂交、酶切图谱分析、DNA芯片技术等。四、病毒的理化特性鉴定 1、病毒的核酸类型 培养物添加抑制剂 DNA或RNA酶酶切 2、对理化因素的抵抗力 脂溶性试验 耐酸性试验 温度敏感试验 消毒剂敏感试验 第四章 细菌的生理 营养要求 细菌代谢 细菌培养条件 生长繁殖规律及特点 理论上分析细菌生命活动的基本规律。生产实践上人工培养 细菌鉴定 疫苗的制造 了解细菌的致病性和免疫机制抗药性 一、细菌的物理性状1、 光学性质 细菌为半透明体。当光线照射至细菌，部分被吸收，部分被折射，故细菌悬液呈混浊状态。 2、表面积 细菌体积微小，表面积大，有利于同外界进行物质交换。葡萄球菌直径 1m。 1cm3体积表面积=60000cm2； 直径为1cm的生物体。 cm3体积的表面积= 6cm2，两者相差1万倍。 3、带电现象 细菌固体成分的50%80%是白质，蛋白质由兼性离子氨基酸组成。革兰阳性菌pI为2-3，革兰阴性菌pI为4-5，故在近中性或弱碱性环境中，细菌均带负电荷，尤 以前者所带负电荷更多。 4、半透性 细菌的细胞壁和细胞膜都有半透性，允许水及部分小分子物质通过，有利于吸收营养和排出代谢产物。5、渗透压 细菌体内含有高浓度的营养物质和无机盐，一般革兰阳性菌的渗透压高达 2025个大气压，革兰阴性菌为56个大气压。细菌所处一般环境相对低渗，但有坚韧细胞壁的保护不致崩裂。 二、细菌需要的营养物质(nutrients) 细菌在生长过程中，需要从外界吸收营养物质。 营养物质 是供给细菌分解和合成代谢所用的物质。以维持它们完成各种生理活动，繁殖后代，保持其生命的延续性。 细菌的营养物质可以分成两类：1、必需的营养物质，没有它细胞不能生长。2、非必需的营养物质，有了它可以被细胞利用，没有它不影响细胞生长。这些物质大部分以有机物或无机物形式提供，小部分可以由气体物质提供，包括水分、碳源、氮 源、无机和生长因子。1、水分(water) 在细菌细胞中，水是主要组成成分，约占细胞干重的70一90。水也是最好的溶剂和介质，保证细胞中生理生化反应的正常进行、营养物的吸收和代谢产物的分泌。维持细胞的渗透压和控制胞内温度。因此，水是细菌生长不可缺少的物质。2、碳源 (carbon source) 构成细菌固有成分和代谢产物的碳素来源；细菌的能量来源。细菌可利用的碳源种类很多，从简单的无机碳到复杂的有机碳化合物都能被利用。最好碳源是单糖(葡萄糖、果糖)和双糖 (麦芽糖、乳糖)和多糖(淀粉、糊精) 。3、氮源 (nitrogen source) 构成细菌 细胞 物质的蛋白质、氨基酸、核酸和含氮代谢产物，一般不能提供能量。氮源可分为无机氮源和有机氮源。 1)无机氮源 包括碳酸铵、硫酸铵、硝酸盐、尿素、 NH、N等。细菌一般都能利用铵盐或硝酸盐作为氮源。 2）有机氮源包括 牛肉膏、蛋白胨、酵母膏。4、无机盐(mineral salts) 是细菌生长的必需物质。它们为细胞生长提供必需的金属或非金属元素。 构成细菌细胞的各种组分； 调节细胞的渗透压、pH值和氧化还原电位； 有些元素如硫、铁等可以供作自养微生物的能源。 细菌通常需要 Mg 、k 、Ca 、 Fe5、生长因子(growth factor) 生长因子是细菌生长不可缺少的微量有机物质 维生素 硫胺素、 核黄素。氨基酸 是细菌生长所必需的。某些细菌因缺乏某种酶类而不能自行合成特殊的氨基酸，必须由外界供给游离氨基酸或小分子肽。嘌呤和嘧啶 也是某些细菌的生长因子。它们的功能一般是构成酶的辅基、辅酶或核酸的组成成分。三、细菌的营养类型 根据细菌生长所需要的碳源物质分为 异养型 必须以复杂的有 机物作为碳源。自养型 能以简单的无机物如CO2 作为 重要碳源和唯一碳源。根据细菌生长所需的能源分为 化能营养型 ；光能营养型。细菌可以划分为光能自养型、光能异养型、化能自养型与化能异养型。1、光能自养型(photoautotroph)具有光合色素（叶绿素），以光作为能源，并以CO2作为唯一碳源或主要碳源。蓝细菌、红硫细菌、绿硫细菌。2、光能异养型(photoheterotroph) 细菌具有光合色素，以光作为能源，它们也能利用CO2，但不能作为唯一碳源。必须在有机物存在情况下才能生长。 红螺菌，这类细菌能利用低分子有机物迅速增殖，故而有可能用来净化有机废水，消除污染。3、化能自养型(chemoautotroph) 细菌生长所需的能量来自无机物氧化放出来的化学能，以无机的CO2或碳酸盐作为碳源。 硫化细菌、硝化细菌、氢细菌和铁细菌等，它们广泛分布于自然界，对物质转换起重要作用4、化能异养型(chemoheterotroph) 以有机化合物代谢作为碳源和能源。根据所利用的有机物的特性分为腐生菌、寄生菌 兼性腐生菌 一些病原菌常常是 兼性寄生菌，如结核杆菌和巴氏杆菌等。四、细菌的呼吸(respiration) 细菌从物质氧化获得能量的过程称为呼吸。 有氧呼吸， 无氧呼吸 以有机物为基质的生物氧化过程中，氧作为最终电子受氢体的，称为有氧呼吸； 以无机物作为最终电子受体，称为无氧呼吸； 以有机物作为最终电子受体的，称为发酵。不同呼吸类型的细菌1、需氧菌(aerobic bacteria) 必须在有氧的环境中才能生长，它们通过有氧呼吸的方式获得能量。许多常见细菌属此类 结核杆菌、枯草杆菌、放线菌、真菌。这类微生物在琼脂平板表面和液体培养基的浅层中生长良好。2、厌氧菌(anaerobic bacteria) 厌氧菌的生长不需要分子氧。它们依靠无氧 呼吸或发酵而生活。 这些细菌又分为2种类型： 专性厌氧菌 这类细菌必须在严格无氧条件下才能生长，氧对它们有毒，如破伤风杆菌等。 微氧厌菌 这类细菌暴露在氧中并不被杀死，如大多数乳酸菌，它们的产能实际上不需要氧，但氧分子对它们无害。3、兼性厌氧菌(facultative anaerobic bacteria)在有氧或无氧环境中都能生长，可以不同氧化方式获得能量。 许多细菌属此类。大肠杆菌，在缺氧时进行无氧呼吸；有氧时则进行有氧呼吸，将有机物彻底氧化成CO2和H20。 最近从大肠杆菌分离出缺乏超氧化物歧化酶的突变株，这些突变株都为专性厌氧菌，短期暴露空气既被杀死，所以认为超氧化物歧化酶是一切与空气接触的微生物不可缺少的酶。五、 细菌的分解代谢(catabolism)（一）糖的利用 不同细菌利用糖的能力不同，即便是都能利用某一种糖，但代谢途径可能不同，产物也不相同。 根据这一原则可选择某种细菌生长最佳碳源及鉴定菌种。 最容易利用的是葡萄糖。此外，果糖、半乳糖等单糖；也可以利用糖醇，如甘露醇进行生长。 （一) 碳源利用试验 (carbohydrate utilization test） (二) 单糖发酵试验 (carbohydrate fermentation test) (三) 枸橼酸盐利用试验 (citrate utilization test) (四) VP试验 (Voges-Proskauer test，VP test) (五) 甲基红试验 (methyl red test，MR test)(二)、蛋白质与氨基酸的分解 大多数细菌不分解天然蛋白质，如大肠杆菌与其它肠细菌不利用蛋白质，但芽孢杆菌，变形杆菌等分解蛋白质能力强。所以，微生物利用蛋白质的能力可以作为菌种分类依据之一。 1、明胶液化试验(gelatin liquefaction test) 2、吲哚试验(靛基质试验，Indole test) 3、硫化氢试验(hydrogen sulfide test)细菌的生化反应是鉴别细菌的重要手段。其中吲哚试验、甲基红试验、VP试 验和枸橼酸盐利用试验，简称为IMViC试验，常用于大肠杆菌和产气杆菌的鉴别。 典型的大肠杆菌的IMViC试验结果是“一 一”，而产气杆菌是“一一”。六、细菌合成代谢(anabolism) 细菌除了合成菌体必需成分外，还合成一些比较复杂的特殊产物。这些产物可积累在细胞内，或排出细胞外积累在它们生活的环境中。 1、热原质(pyrogen)许多革兰氏阴性菌在生长中能产生一种耐热物质，将它注入人体或动物体内，可以引起发热反应，这种物质被称为热原质。热原质是革兰氏阴性菌的脂多糖。2、毒素（toxin） 细菌的一些代谢产物对动植物细胞有毒杀作用的称毒素。毒素大多具有蛋白质的性质，其毒性很强，包括外毒素和内毒素。 肉毒杆菌产生的内毒毒素、破伤风杆菌产生的破伤风毒素的毒性强，这些毒素是菌体生长过程产生并分泌到细胞外的，因此称为外毒素。3、细菌素大多数细菌会产生抑制或杀死近缘细菌的物 质，把这些物质称为细菌素。细菌素与抗生素不同，不具抗生素那样的较广泛的抗菌谱，只有具有特异性细菌素受体的近缘细菌才对细菌素敏感，吸附细菌素而被杀死。由于细菌之间产生的细菌素是不同的，因此有可能利用细菌素鉴定细菌。4、色素许多细菌在培养过程中合成的一些带有不同颜色的代谢产物。常见的色素有红、黄、绿、褐黑等色。可分为水溶性色素和脂溶性色素。水溶性色素 可使培养基带上颜色，如绿脓杆菌产生绿脓菌素可使培养基呈黄绿色。脂溶性色素 局限在菌落上面，不扩散到培养基内，如金黄色葡萄球菌的色素等。七、 细菌的培养(culture)（一）细菌的培养条件 细菌在适宜的环境条件下才能生长繁殖。影响生长的环境因素很多诸如营养、温度、pH、氧及其他气体等等。 1、营养物质 根据各种细菌不同的营养要求，选用不同的培养基，以满足其生长的需要。2、温度 原核生物对温度的适应表现为多样性，范围7.5 75之间。最适生长温度意味着维持最大速率生长的温度。大体上分为三类 嗜热菌 4590条件下生长， 嗜冷菌 一7520范围内生长。嗜温菌 2045 3、pH 多数细菌最适生长的pH范围很窄，约为6.08.0。多数病原性细细菌(pH7.2-7.6)在中性或微碱环境中生长良好。 4、气体 微生物对气体的需求根据细菌对氧的需求可分为需氧菌、厌氧菌和兼性厌氧菌。5、渗透压（二）培养基（culture medium）是人工配制的适合某些微生物生长繁殖的营养基质。 培养基的种类 1、按物理性状 液体培养基 增菌 试管斜面 保存菌种 固体培养基 琼脂平板 分离纯化细菌 半固体培养基 保存菌种 2、按用途 1）基础培养基 含有一般细菌生长所需的最基本 成分培养基。 如普通琼脂培养基。 2）营养培养基 于基础培养基加入血液、血清、糖等营养丰富成分，可使营养要求高的细菌生长的培养基。 如鲜血琼脂培养基。3) 鉴别培养基 在培养基中加有能与目的菌的代谢产物发生显色反应的指示剂，从而达到鉴别某种细菌目的培养基。 如 糖发酵培养基。 4) 选择培养基 根据某些细菌的特殊营养或对某些化学物质的抗性而设计的培养基要求的培养基。 如麦康凯培养基。 5） 厌氧培养基 （三）细菌的培养特性 1、液体培养基 生长表现为 浑浊、菌膜、沉淀 2、固体培养基 菌落 指细菌在固体培养基上经一定时间生长繁殖形成肉眼所见的单个细菌集团。八、 细菌的群体生长规律（一）代时 (g) 是指完成一次细胞分裂所需要的间隔时间。代时又称世代时间或增代时间。不同的细菌有不同的代时，多数为20分钟左右，如大肠杆菌代时为17分钟，有的细菌生长缓慢，代时长达33小时。 二）细菌群体生长曲线 细菌在一个有限体系中的生长称为群体生长。 任何细菌的群体生长均服从同一规律。 以培养时间为横坐标，细菌数的对数为纵坐标作图可以得到生长曲线。 各种细菌的生长曲线不同，但大致都分为迟缓期、对数生长期、稳定期和衰亡期4个阶段。九、微生物生长量的测定方法1、直接法 （1） 测体积 取一定量培养液离心，量体积。 （2）称干重 取一定量培养液离心，100-105 或40 ，80 低温真空干燥，称重。乳酸杆菌2 108/ml, 100ml为10-70mg 干重细胞。2、间接法1）生理指标法 测细胞总氮含量粗蛋白总量氮含量%6.25细菌12.5%，霉菌6.0%，酵母菌7.5%。碳含量其他2）比浊法 比浊管 Baso4 测定光密度值( OD) 采用波长范围450-650 nm。3、计数法 平板菌落计数法 10倍梯度稀释，至某一稀释度，如各取0.2ml，加入平板培养基，计算菌落。 细菌总数(cfu/ml)稀释度5 某稀释度平板菌落数 细菌的生长曲线？不同时期各有何特点？1、迟缓期(lag phage) 少量细菌接种新鲜培养基后，一般不立即进行繁殖，生长速度几近于零。细菌数几乎不增加，这段时期称为延迟期或迟缓期。 特点 细胞体积增；新陈代谢活跃， RNA含量增高；对不良条件较敏感；细胞分裂延迟。2、对数生长期(1og phase) 细菌以最大的分裂率 或倍增率生长，细胞数以几何级数增加。细胞数对数的增加与时间呈直线关系。 该期的病原菌致病力最强，其形态、染色特性及生理活性均较典型，对抗菌药物等的作用较为敏感。3、稳定期(stationary phage)稳定期又称平衡期。细胞生长速度下降，逐渐趋向零，活细胞数与死细胞数几乎相等，此时就开始了稳定期。平衡期细胞内的贮藏物(如肝糖、脂肪粒、淀粉等)和代谢产物的积累达到高峰，因此生产中应考虑发酵液在此期放罐。对芽胞菌而言，此期形成大量的芽胞，适用于该菌的菌种保藏，或芽胞的收集。工业生产上常通过补料、调节pH等方法延长稳定期，以便积累更多的抗生素，提高产量。4、衰亡期(decline phase)经过稳定期的一段时间，微生物继续培养，细胞数按几何级数急剧减少，呈现对数死亡现象，此期称为衰亡期。 衰亡期的细胞形态无典型，呈现多形性，甚至畸形，大小不一，革兰氏染色性改变，有的细胞自溶，释放出氨基酸，抗生素或酶类等。第四节 病原微生物实验室安全21世纪在我国接连出现几次人及动物重大疫病、环境污染以及生物恐怖的担心，生物安全越来越重视。生物安全的概念和一般要求防止病原微生物及其他有害生物或物质传入实验室“biosecurity”防止病原微生物及其他有害生物或物质传出实验室“biosafety”实验室人员自身安全“biosecurity” ，“biosafety”病原微生物实验室的生物安全分类 生物安全分类（BSL）分为14级BSL-1 从事对健康成人造成危害，但对实验室作人员和环境可能有微弱危害的。BSL-2 实验室工作人员和环境可能有中度危害的。BSL-3 从事危险病原微生物工作。禽流感病毒、口蹄疫病毒BSL-4 有造成气溶胶感染和危及生命的病原微生物。埃博拉病毒、尼帕病毒。动物病原微生物的分类 2005年我国农业部颁布动物病原菌分类名录，将动物病原微生物也分为四类。 一类 动物病原微生物 口蹄疫病毒、高致病 性禽流感病毒、猪水泡病病毒等。 二类 动物病原微生物 猪瘟病毒、鸡新城疫病毒、狂犬病病毒、蓝舌病病毒、兔出血症病毒、炭疽杆菌、布氏杆菌。三类 动物病原微生物 伪狂犬病病毒、鸭瘟、鹅瘟病毒 、破伤风梭菌、结核杆菌。四类 动物病原微生物 危险性小，低致病力、制备疫苗的弱毒菌（毒）种。 思考题1. 灭菌、消毒、防腐、无菌的概念。 2. 物理消毒灭菌方法主要有哪些？如何合理选 用这些消毒方法？3. 生物安全概念，bsl分为几类？第五章 消毒与灭菌 微生物的生长繁殖影响外界环境，对人类及动物而言，微生物有其有益的方面也同时存在危害人类的方面，特别是病原微生物。因此人类必须对环境中的有害微生物施加影响，控制其生长繁殖。一般来说，通过消毒、灭菌等手段可能达到消灭有害微生物的目的。微生物控制的重要性体现在下列3个方面：(一)防止疾病的发生和传播有助于阻止微生物进入动物，或阻断可能导致疾病发生的环节，也有一些方法如化疗药物可直接杀死或抑制机体内的微生物，用以治疗疾病。(二)防止微生物污染 人及动物生活的环境存在微生物，控制微生物能够保证公共卫生和人及动物健康。例如饮水污染。(三)防止微生物引起的原材料变质和腐败 微生物可以使药物变质腐败，轻者使药物失效，重者危及人类及动物健康，因此必须采取有效的控制方法。基本概念 灭菌(sterilization) 用理化方法杀灭所有微生物的方式，包括芽胞与繁殖体，病原菌与非病原菌。物品灭菌或除菌后达到无菌状态。 消毒(disinfection) 用理化方法杀灭病原菌和微生物的繁殖体的过程，以达到防传染病传播的目的。 无菌(asepsis ) 是指没有活的微生物。 无菌法(asepticism) 采取防止或杜绝任何微生物进入动物机体或其他物体的方法。 防腐 指采用物理或理化方法破坏抑制微生物生长繁殖的方法。 消毒剂(disinfectant) 指一种能杀灭病原菌和微生物繁殖体的化学药物，通常用于无生命物体的表面，但毒性大，不能直接用于机体组织。 防腐剂(antiseptic) 指一种能抑制微生物生长繁殖 的化学药物。通常直接用于生命体，与所应用的物质结合在一起，如在饮料、生物制品中加入防腐剂，可防止微生物生长。 第一节 物理因素对微生物的影响 物理的消毒灭菌方法包括：温度、辐射、干燥、声波等。 一、温度（一）低温 保存微生物。细菌 4 病毒 20 以下（二）高温 微生物必须在适宜的温度范围内才能生长良 好。超过最高生长温度时，微生物细胞内的有机分子发生生物化学变化，导致细胞死亡。包括蛋白质变性，组分的化学变化或结构分子的破坏等。 热力灭菌法分为湿热法和干热