微生物微生物与环境.ppt

1、对外界抵抗力弱。磺胺类药物和常用抗生素可抑制其生长繁殖。 鹦鹉热衣原体可致人和畜禽多种疾病,如羊、牛的地方性流产,禽类的鸟疫等。 沙眼衣原体可引起人的沙眼、包涵体结膜炎、新生儿肺炎、泌尿生殖道感染。,第四章、微生物与外界环境,掌握微生物在自然界中的分布,以及理化因素、生物因素对微生物的影响。 掌握消毒、灭菌、防腐、无菌及无菌操作的概念。 了解影响消毒剂作用的因素,掌握抗生素筛选方法。,微生物与外界环境的关系极为密切。环境中的各种因素可不断地影响微生物,而微生物通过新陈代谢等活动又对环境产生影响。了解微生物与外界环境之间的相互影响,有助于我们控制微生物的活力和消灭有害微生物。,第一节、微生物在自

2、然界的分布,第二节、物理因素对微生物的影响,第三节、化学因素对微生物的影响,第四节、生物因素对微生物的影响,第五节、常见微生物的变异现象,微生物在自然界的分布极为广泛,可概括为:“无孔不入,无处不有”。 大部分对动植物和工农业生产是有益的,但也有一小部分病原菌,能够引起动植物及人类的各种病害。,一、土壤中的微生物,土壤是细菌生存的天然场所(因为土壤中有水分、营养物质、空气、一定的PH环境和温度),自然界中,以土壤的含菌量(种类)最多。 土壤中的微生物主要有细菌、放线菌、真菌、螺旋体、噬菌体等,以细菌最多,放线菌、真菌次之。由于土壤表面受日光照射,且较干燥,故微生物较少。离地面10-20厘米的土

3、壤中微生物最多,土层越深,微生物含量越少。,土壤中的微生物大多数是有益的,它们在自然界的物质循环中起着重要的作用,仅有少数病原菌,它们来自人和动物体(粪、尿、痰、尸体等)。多数病菌在土壤中很能容易死亡,只有能形成芽孢的细菌则存在的时间较长,如破伤风梭菌、炭疽杆菌、魏氏梭菌等,可存活几年或几十年。,二、空气中的微生物,由于空气中缺乏微生物生长所需要的营养和水分,并因日光照射和干燥的影响,进入空气中的微生物大多很快死亡。 空气中的微生物来源于人畜呼吸道的飞沫及从地面飘扬起来的尘埃。空气中的微生物分布,不同地区差异很大,室内比室外多,人畜密集的地方以及不符合卫生要求的畜舍的空气中含有大量微生物。,空

4、气中的微生物的垂直分布随高度有所改变,离地面越高空气越清洁,微生物含量越少。 在空气中存活时间较长的主要是一些抵抗力较强的结核分枝杆菌、葡萄球菌、链球菌、支原体、细菌芽孢和流感病毒等。通过飞沫或尘埃传播,引起呼吸道传染病或伤口感染。为了减少空气传染,必须注意畜舍清洁、通风和消毒,并对病畜进行隔离饲养。,三、水中的微生物,水中的微生物主要来源于土壤、尘埃、人畜排泄物及垃圾、污水等。 水中的微生物种类和数量因水源不同而异,一般地面水比地下水微生物含量高,并且容易被病原菌污染。借水传播的传染病常见的有伤寒、痢疾、霍乱、钩端螺旋体病、鼻疽、布氏杆菌病、巴氏杆菌病、炭疽、口蹄疫、猪瘟等。,病原菌进入水体

5、后,常常因水的自洁作用而难以长期存在,但也有些病原菌在水中可存活相当长时间,成为传染的疫源。 一般采用细菌总数和大肠菌群数(MPN)作为卫生指标来判定水的污染程度。目前我国规定生活饮用水的标准为1毫升水中细菌总数不得超过100个,大肠菌群数1000毫升水中不得超过3个。,四、正常动物体微生物,动物体表、黏膜及与外界相通的腔道,如口腔、鼻咽腔、肠道、泌尿生殖道等都附着有各种细菌,大多被排出体外，只有适应于该部位的细菌,才能发育增殖。这些在某些部位恒能发现的菌群,称为正常菌群或常在菌群,正常动物体微生物功能： 拮抗作用(肠道正常栖居的大肠杆菌产生大肠菌素,抑制其他致病性大肠杆菌生长) 营养作用(肠

6、道中的大肠杆菌能合成VB及VK) 免疫作用(刺激机体产生天然抗体),正常菌群与人体及与其它微生物之间的生态学关系表现于以下几方面:(1) 共生(synbiosis) 在特定的环境内各种菌类可在一起共同生活。伴生: 宿居细菌可以从宿主获得生存的条件, 但对宿主既无利又无害。互生: 是相互有利。寄生: 是指细菌不仅从宿主得到有利于生存的条件, 并能损害宿主, 如金黄色葡萄球菌寄居于鼻腔是无害的伴生菌, 但进入肺部或创伤内即成为寄生菌。(2) 拮抗(antagonism): 某一种细菌的生活活动抑制另一种细菌的生长繁殖, 甚至杀死另一种细菌的现象叫拮抗。,为了科学研究和生产实践需要,创造了获得无菌动

7、物(GF)和无特定病原动物(SPF)的方法。 无菌动物(GF)是指体表、体内任何部位,用现有的检测技术,查不出任何细菌、病毒和寄生虫的实验动物。 无特定病原动物(SPF)是指一个动物群中,不存在某些特定的病原微生物和寄生虫,也不含有相应的抗体,动物呈明显健康状态。 悉生动物（GN）又称已知菌丛动物。,几个有关术语,消毒:指用理化方法,杀灭物体中的病原微生物的方法。消毒只要求达到消除传染性的目的,而对非病原微生物及其芽孢、孢子并不严格要求全部杀死。用以消毒的药物称为消毒剂。 灭菌:指杀灭物体中所有微生物及其芽孢、霉菌孢子的方法。 防腐:是指应用某些理化因子,抑制或防止微生物生长繁殖的方法(又称抑

8、菌)。,抑菌作用:指某些物质或因素所具有的抑制微生物生长与繁殖的作用。杀菌作用:指某些物质或因素所具有的在一定条件下杀死微生物的作用。抗菌作用:药物具有的抑菌或杀菌作用。 无菌：指没有活的微生物的状态。无菌操作:采取防止或杜绝任何微生物进入动物体或其他物体的方法。 过滤除菌:通过滤器过滤后,液体或气体中无任何细菌存在的方法。,一、温度,各种细菌都有最高和最低生长温度,低于最低温度尚能存活,但生长繁殖受到抑制;如高于最高温度,便可杀死细菌,这种能杀死细菌的最底温度界限,称为致死温度。 大多数致病菌的最适生长温度范围为20-40,如果超过45,则可导致其发生形态、代谢、毒力的改变,甚至死亡。,根据

9、微生物的最适生长温度的不同,可将微生物划为三个类型： 低温型微生物（嗜冷微生物） 中温型微生物（嗜温微生物） 高温型微生物（嗜热微生物）,微生物生长温度类型,生产和科研实践中,常在低温下保存菌种,常用高温灭菌,又称为热力灭菌法,分干热灭菌和湿热灭菌两类。 湿热比干热效果好。因为菌体蛋白质在湿热中较易变性凝固;湿热的穿透力比干热大;湿热蒸汽有潜热存在,水由气态变为液态时放出的潜热,可迅速提高被灭菌物体的温度。,1.干热灭菌法,包括火焰灭菌和热空气灭菌两类。 火焰灭菌法是以火焰直接烧灼杀死物体中微生物的方法。是一种最彻底的方法,但使用范围有限。分为灼烧和焚烧两种。热空气灭菌指利用干热灭菌器以干热空

10、气进行灭菌的方法。用于耐高温物品。 灭菌条件:160-170维持1-2h,才能杀死所有微生物(芽孢、孢子)。,2.湿热灭菌法,煮沸灭菌:煮沸10-20min可杀死所有细菌繁殖体,芽孢体需要煮沸56h才被杀死。在水中加入1%碳酸氢钠或2%5%石炭酸,提高沸点,灭菌效果会更好,且可防止金属器械生锈。手术器械、注射器、针头及食具等可用此法。,巴氏消毒法:以较低温度杀灭液态食品中病原菌或特定微生物,尽量保持其营养成分和风味的消毒方法。葡萄酒、啤酒及牛乳等食品消毒。 巴氏消毒法具体方法有三种 低温维持巴氏消毒法 (LTH) 63-65 30min； 高温瞬时巴氏消毒法 (HTST) 71-72 15s；

11、 超高温巴氏消毒法 (UHT) 132 1-2s。 消毒后均须迅速冷却至10以下,促进细菌死亡,称为冷击法。一般加热61.1-62.8半小时, 或71.7经15-30秒钟, 便可达到目的,流通蒸汽灭菌法:利用蒸汽在流通蒸汽灭菌器内进行灭菌的方法, 温度通常不超过100。维持15-30min,可杀死繁殖体,但不能杀死芽孢体。实验室常用容器为阿诺流通蒸汽灭菌器。 间歇灭菌法:反复多次利用流通蒸汽灭菌法。流通蒸汽灭菌15-30min,然后置室温或37过夜,次日重复加热灭菌一次,如此重复三次,达到完全灭菌目的。用于不耐高温的培养基的灭菌。,高压蒸汽灭菌法:用高压蒸汽灭菌器进行灭菌的方法。是应用最广、最

12、有效的灭菌方法。 条件:在压力达0.10343Mpa,温度121.3下, 维持15-20min,即可杀死一切微生物和芽孢,达到完全灭菌的目的。 常用于培养基、溶液、器皿、器械、敷料、橡皮手套、工作服和小实验动物尸体等的灭菌。 注意:须充分排除灭菌器内原有的冷空气。,影响高温灭菌效果的因素,1.介质的性质:高热性能最佳的介质是水。酸性介质较中性或碱性介质的杀菌效果好。菌体水分越多,杀菌所需温度越低。繁殖体之所以不耐热,芽孢体之所以耐热,就是它们各自的含水量不同。 2.菌龄:生长期的幼龄菌较老龄菌对热的耐受力弱。在最适温度条件下形成的芽孢,较在最低或最高耐受温度下形成的芽孢,对温度的抵抗力大。 3

13、.加热温度与时间:繁殖体在100数分钟死亡。大多数致病菌繁殖体在60-7030分钟死亡。,二、干燥和渗透压,干燥可使细菌丧失水分,引起蛋白质变性和菌体内盐浓度增高,致使新陈代谢发生障碍, 导致死亡。 细菌对干燥的抵抗力较强, 但在干燥条件下不能生长繁殖,处于“休眠”状态。(保存菌种、生物制品) 在高渗溶液中,细胞脱水,造成细菌的质壁分离(盐腌或糖渍保存食品)。相反,细菌在低渗溶液中,吸收水分,则菌体膨大或破裂。,三、辐射,辐射是指能源通过空气或外层空间,以波动方式从一个地方传播到另一个地方,分为电离辐射和非电离辐射。 电离辐射包括射线、射线、射线、 X射线等。非电离辐射包括可见光、日光、紫外线

14、等。 波长越长,杀菌力越弱。紫外线、X射线、射线均具有较强的杀菌作用。,用于灭菌的电磁波有微波,紫外线、X-射线和-射线等,电磁波波长与杀菌作用,1.可见光:指在红外线和紫外线之间,肉眼可见的光线,波长400-800nm。可见光线只有微弱的杀菌作用。在培养基中加入某种染料(美蓝、伊红、沙黄等)能增强可见光的杀菌作用,称这种现象为光感作用。 2.阳光:直射日光有强烈杀菌作用,紫外线是日光杀菌作用的主要因素。许多微生物在直射日光下,半小时到数小时即可死亡。芽孢的抵抗力强,经20h才死亡。,3.紫外线:紫外线中波长200-300nm部分具有杀菌作用,其中以265-266nm段的杀菌力最强。常用的紫外

15、线杀菌灯波长为253.7nm。 原理:作用于DNA,使DNA分子结构破坏,形成胸腺嘧啶二聚体。此外,可使空气中分子氧变为臭氧,臭氧放出氧化能力强的原子氧,呈现杀菌作用。 缺点:穿透力不强,只用物体表面消毒。 用途:微生物实验室、无菌室、手术室、传染病房、种蛋室等的空气消毒。效果与照射时间、距离和强度有关。,4.电离辐射:放射性同位素射线(、)和X射线等可使被照射物质发生电离。用于消毒、食品保藏和育种等方面。 X射线(波长0.06-13.6nm):一种高能电磁波,距离10-20厘米照射20-30分钟,可杀死琼脂培养基上的大肠杆菌、炭疽杆菌、葡萄球菌等。对液体培养基中的细菌杀伤力不强。 射线(波长

16、0.00l-0.4nm):有极强的穿透消毒能力,灭菌培养基不破坏营养成分。用于不耐热塑料注射器、输液导管等的消毒。,四、超 声 波,频率在2万-20万hz的声波称为超声波。超声波可导致细胞破裂,内含物外逸,具有一定的杀菌作用。细菌及大型噬菌体和病毒,十几分钟即可杀灭。小型病毒有抵抗力。 其效果与频率、处理时间、微生物种类、大小形状、数量等均有关系。 主要用于裂解细胞,提取细胞组分等。,五、微 波,从几百兆赫至几十万兆赫频率的无线电波称为微波。微波灭菌,主要是利用微波的加热作用完成(交变电场,分子旋转振动、分子相互作用产生摩擦力,分子克服摩擦力产生热量,使物品升温,起加热灭菌作用)。 用途:这种

17、灭菌法,需时短、加热均匀,应用范围很广。可用于非金属医药用品等的灭菌,还可用于加快免疫化学反应如ELISA 。,六、滤过,通过机械阻留作用将液体或空气中细菌等微生物除去的方法。用于空气和不耐高温的材料的除菌。但滤过除菌不能除去病毒、霉形体以及细菌L型小颗粒。 实验室中常用的滤器:滤膜滤器、蔡氏滤器、玻璃滤器、磁土滤器等。 过滤介质:醋酸纤维素膜、硝酸纤维素膜、聚丙烯膜;以及石棉板、烧结陶瓷、烧结玻璃等。滤器孔径:常用0.22 m 、0.45 m 。,玻璃砂芯滤器 及针头式滤器,化学因素对微生物的影响,许多化学物质在低浓度时能够促进细菌的生长繁殖,高浓度时则能抑制其生长、发育,甚至将其杀死,呈现

18、毒害作用。 影响细菌的化学因素包括化学消毒剂和化学治疗剂。,一、消毒剂,（一）消毒剂的概念 消毒剂:用于杀灭体表、器械、排泄物、环境中病原微生物的化学药物。防腐剂:用于抑制微生物生长繁殖的化学药物 消毒剂在低浓度时只能抑菌,而防腐剂在高浓度时也能杀菌,它们之间并没有严格的界限,统称为消毒剂。 理想的消毒剂:高效、安全、价廉、易于保存、来源方便等。,（二）消毒剂的作用机理 1.使菌体蛋白质变性或凝固:如重金属盐类药物易与带阴电荷的细菌蛋白质结合,使之变性和发生凝固;醇类、醛类使菌体蛋白质变性。 2.抑制或干扰酶的活性,影响细菌的代谢作用:氧化剂及重金属盐类可与菌体酶蛋白的-SH基作用,氧化成为二

19、硫键,使酶失去活性。 3.改变细胞壁或破坏细胞膜使通透性:酚类化合物和表面活性剂能降低菌体表面张力,改变细胞膜的通透性。,（三）常用消毒剂的种类 1.酸类:硼酸、乳酸、醋酸等 2.碱类:氢氧化钠、生石灰等 3.醛类:甲醛、戊二醛等 4.醇类:乙醇等 5.酚类:来苏尔、石炭酸等 6.氧化剂类:过氧乙酸、双氧水、高锰酸钾等 7.卤素类:漂白粉、氯胺、碘等 8.重金属盐类:甲紫、雷佛诺尔、红汞等 9.表面活性剂类:新洁尔灭、杜米芬等 10.挥发性烷化剂类:环氧乙烷,（四）影响消毒剂作用的因素 1.消毒剂的种类:不同消毒剂作用范围不同,两种合用时,有的能相互颉抗。 2.消毒剂的浓度和作用时间： 3.微

20、生物的种类与数量: 4.温度和湿度:大多数消毒剂温度升高可增强杀菌效果。 5.酸碱度:在酸性溶液中,细菌带阳电荷,阴性离子杀菌力强。碱性溶液中,细菌带阴电荷,阳性离子杀菌效果最佳。 6.环境中有机物质的干扰:环境中有机物,可降低消毒剂效果。,二、化学治疗剂 指直接用于干扰致病性微生物或其他寄生虫的生长、繁殖,并能治疗传染性疾病的化学药物。磺胺类药物是最常用的化学治疗剂。 化学治疗剂对宿主和病原具有选择性,它们能阻碍微生物代谢某些环节,使其生命活动受到抑制或使其死亡,而对宿主细胞毒副作用甚小,一、噬菌体,噬菌体是一类侵害细菌(包括放线菌、真菌和原核生物)的病毒,又称细菌病毒。 四种外形:蝌蚪形、

21、微球形、细杆形和柠檬形,噬菌体具有抗原性,能刺激机体产生特异性抗体并能抑制相应噬菌体感染细菌。抵抗力较强,但对一般消毒剂敏感。 与动物病毒增殖相似,分为吸附、侵入、生物合成、成熟和释放四个阶段。 噬菌体可使混浊的细菌液体培养物变为清朗,在固体培养基上可使细菌裂解而呈现无细菌生长的区域,称为噬菌现象。由于噬菌体裂解宿主细胞致使菌苔上形成的一个个透亮不长菌的圆斑,称为噬菌斑,亦称空斑。噬菌斑可用于细菌或噬菌体的鉴定和纯种分离。,噬斑,荧光假单胞菌,根据其与细菌的关系分为烈性噬菌体和温和噬菌体两类。凡能使寄主细胞裂解引起溶菌反应的噬菌体,称为烈性噬菌体或毒性噬菌体。侵入寄主细胞后,将其DNA整合于宿

22、主细胞的DNA中,并随细菌的分裂而传给后代,不形成病毒粒子,不裂解细菌的现象叫溶原化。引起溶原化的噬菌体叫温和噬菌体或溶原性噬菌体。 含有温和噬菌体的细菌称为溶源性细菌。溶原性细菌可自发地终止其溶原性,引起溶菌反应而释出噬菌体。,噬菌体的应用 细菌的鉴定和分型:噬菌体的噬菌作用具有专业性,利用这一性质作细菌的鉴定。 检测未知病原菌:应用噬菌体效价增长试验可检测标本中的相应细菌。若其效价明显升高,则表明标本中有某种细菌存在。,分子生物学研究领域的重要试验工具和最理想材料:如大肠杆菌噬菌体的研究,搞清了遗传领域的许多基本问题。 用于治疗和预防传染性疾病:噬菌体具有强大的溶菌作用。 测定辐射剂量:某

23、些噬菌体如大肠杆菌噬菌体T2,对辐射剂量的反应不但极为敏感而且精确。,二、抗生素,抗生素:某些微生物在生命活动过程中产生的一类抑制或杀死另一些微生物的特殊物质。 如链霉素(放线菌)、青霉素(霉菌)和多粘菌素(细菌)。己发现2500多种,而最常用的只有几十种。抗生素的抗菌作用主要是干扰细菌的代谢过程,抑制或杀灭微生物。 抗生素的作用范围称为抗菌谱,根据作用范围,分广谱和窄谱抗生素。,细菌药敏试验结果,同一细菌对不同抗生素的敏感性,不同细菌对相同 抗生素的敏感性,三、细菌素,细菌素:是由细菌代谢过程中产生的一种具有杀菌作用的蛋白质,具有一定的特异性,只能作用于与它同种不同株的细菌以及与它亲缘关系相近的细菌。如大肠菌素,可作用于大肠杆菌及近缘的志贺菌、沙门氏菌、克雷伯氏菌和巴氏杆菌等。 植物杀菌素:某些植物中存在的杀菌物质,如黄连、大蒜、金银花、板蓝根等。,一、形态结构变异,（一）形态变异 自然形成或诱导产生的细菌L型,及老龄培养物中出现的衰老型,都是细菌形态变异的表现。 L