微生物的概念、种类及其相关知识

一、病菌的基本概念与进行分类

在自然现象里，有许多裸眼不能直接看见，必须借助电子显微镜放大才能观察到细微微生物，这些细微微生物总称为病菌。

病菌的进行分类，目前普遍认可的包括六大类。即病原体→链球菌→衣原体→病菌→古菌→立克次体→霉菌(酵母、细菌)。排在前面的小而相对而言，排在后面的逐渐镰叶高等师范，责任编辑内容只重点介绍四类。

二、病菌的特征

病菌除了子代细微、结构简单这一基本要素以外，还有一些其他特征也是与众多微生物不同的。

(一)类型多样

病菌的数量和类型是十分不可思议的。举手之劳，两颗唐竹往往都是一个病菌社会。其中以沉积物内的生存表面积最大，1克较肥活的沉积物常所含上百万到数千亿个病菌;荒芜沉积物十元也所含上百万到上百亿个，一只污秽的蚯蚓，全身能随身携带5亿多个病菌。

两对足能黏附700万至1000亿个病菌，可见病菌的契瓦瓦州之大。病菌的各类也很丰厚，自然现象未知的病菌就有10余种左右。

(二)原产广为

病菌是地球上原产最广为的一类微生物。在广袤的自然现象中，无论沉积物、近岸、空气以及动物、植物、人体内外都有大量病菌存在。很多病菌能够在异常的前提下生存，比如和酸菌能在10%的硝酸水溶液中日常生活，嗜热菌能在温度仅约98℃以上的泉水中日常生活，有的是即使在仅约200～300℃的海底熔岩流附近也能活动，嗜盐菌在泉温仅约23%～25%的死海浬，即使30%的节录化zeau中和盐块上生存，显然这是一般微动物所相形见绌的。

(三)产卵迅速

病菌的产卵速度也是同样不可思议的，比高等师范珍稀好得多，很多病菌，在适于前提下每20两分钟就可以产卵一次，比如菌株，1个病菌经20两分钟就瓦解成2个，每半小时可瓦解3次，这样，1个病菌产卵3代就产生8个病菌。即：

1半小时 =8个

2半小时 8×23=64个

3半小时 64×23=512个

4半小时 512×23=4096个

24半小时 1×272=4.7*1021

照此速度产卵下去，24半小时就可产卵72代，数量大约为4.7*1021个。所以病菌培养24半小时就可以看见菌群。其增殖速率是相当不可思议的。但因种种前提(营养物质)限制，这种产卵速度是不能持久的。尽管如此，病菌这种快速产卵能力应用到工业发酵上，在短时间内得到大量增殖，收或较多的产物，也是有着重要意义的。

三、常见的病菌

(一)病菌

病菌是能够独立地进行生长产卵的单细胞微生物，类型很多，大小不一，平均约1.0μm，用电子显微镜放大1000倍，也只有1.0mm大小，所以裸眼看不见。

病菌的形态是不完全相同的，一般可归纳为四类型型：

1.球菌

单独存在时呈球形，按其瓦解的方式和瓦解后的排列，可分为单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌、葡萄球菌等，菌体直径约0.5～1.0μm。

2.杆菌

菌体呈杆状或近似杆状。大小、长短、粗细很不一致，有的是粗短近似球菌，称为球杆菌;有的是杆菌一端膨大似棒状，称为棒状杆菌;有的是排列成链状，称为链杆菌;有的是生长成侧枝，称为分枝杆菌。大部分杆菌长约2.0～3.0μm，宽0.5～1.0μm，病原病菌中杆菌的类型最多。

3.弧菌和螺菌

菌体呈弯曲或螺旋状，只有一个弯曲，呈逗点状为弧菌，如霍乱弧菌;有数个弯曲较为坚韧的为螺菌，如鼠咬热螺菌。

(二)病原体

病原体是体积最小，结构最简单，没有细胞结构，而只能寄生在其它微生物的细胞内，利用宿主细胞的酶系统和营养物质进行生长产卵的原始微生物。病原体的形态多数呈球形，少数呈杆状或砖块状，病菌病原体(噬菌体)多数呈蝌蚪状，平均大小只有0.1μm，比病菌约小10倍，最小的病原体只有0.01μm，接近蛋白质分子。病原体大多能通过滤菌器，故俗称滤过性病原体。

(三)霉菌

霉菌是体积最大，结构比较复杂的病菌。霉菌在自然现象里广为存在，如使衣物、食品发霉的细菌，酿酒或发醇面粉的醇母菌都是霉菌。病原霉菌也较常见，如皮肤浅表的癣菌。霉菌对热的抵抗力不强，60℃加热1半小时即被杀死。霉菌分单细胞霉菌和多细胞霉菌;单细胞霉菌和多细胞霉菌;单细胞霉菌通称为酵母。多细胞霉菌通称为细菌。

四、病菌细胞的特殊结构

有的是病菌除具有上述基本结构外，尚有某些特殊结构，如荚膜、芽胞、鞭毛、菌毛等。

1.荚膜

很多病菌在一定的营养前提下，向细胞壁表面分泌一种粘液状物质，形成一层较厚的膜(约0.2μm)称为荚膜。荚膜中所含大量水分，荚膜对菌体有保护作用，可保护病菌抵抗干燥。病菌的荚膜与病菌的致病力有关，具有荚膜的病菌不易被白细胞所吞噬，故能在机体内生长产卵，引起感染。

2.芽胞

某些细胞生长到一定时期或当外界前提改变时对病菌生长不利时，菌体内的细胞浆发生脱水浓缩，逐渐形成圆形或椭圆形的小体，位于菌体中央或末端，称为芽胞，如下图所示，芽胞是病菌的休眠体，一个产卵体只能形成一个芽胞。芽胞外部有数层厚而致密的膜，可抵御外界不良的环境，对于高温、干燥、光线、化学药品等有抵抗力比产卵体为强，没有形成芽胞的病菌，在70℃以上就逐渐死亡，而芽胞却能抵抗100℃或更高一些的温度。因此，杀死芽胞要比杀死病菌的产卵体困难得多，有的是芽胞生存多年而不丧失其活力，当遇到合适前提又可生长产卵，因此灭菌的效果应以杀死芽胞为标准。

五、病菌的生长产卵和代谢产物

1.病菌的产卵方式

病菌的产卵方式是简单无性二瓦解法，即一个病菌分为二个，二个分为四个，如此继续下去。球菌由于沿着一个平面或几个平面，故呈链状、葡萄状、双球菌、四联球菌、八叠球菌等状态;杆菌一般沿横轴瓦解。

大部分病菌的产卵速度很快，如菌株在适于的前提下，每20两分钟就可产卵一代，若保持此速度产卵10半小时后，一个病菌可以产卵10亿个。病菌产卵虽然如此迅速，但它是受各方面因素所制约，决不能无限制地产卵下去。

2.生长产卵的前提

1) 水

病菌的生长产卵是从外界吸收营养物质，通过本身所含的许多酶系统，进行一系列的生化反应分解转化成简单物质，然后加以吸收利用。水是病菌日常生活所不可缺水的物质。

2)碳和氮化合物、无机盐等

这些是病菌营养所必须的物质。

3)气体

氧、二氧化碳和氮与病菌的生长产卵有密切的关系。很多病菌必须有充分的氧气供应才能日常生活，称为需氧菌，如结核杆菌;另一类则恰相反，要在缺氧的环境下才能日常生活，有氧存在反而对它们生长不利，称为厌氧菌，如破伤风杆菌;大多数但致病菌处于这两者之间，有氧无氧都日常生活的则称为兼性厌氧菌，如菌株。

(4)酸碱度

大多数病原菌生长最适于的酸碱度为pH7.2～7.6。

(5)温度

根据病菌对温度要求的不同，可分为嗜冷菌、嗜温菌及嗜热菌。一般病原菌的适于温度基本与人类体温相同，因而实验室培养病菌均采用37℃。(细菌25℃)

3.代谢产物

病菌在生长产卵中，可产生大量的代谢产物，有的是分泌到菌体外面，有的是包含在菌内，有一些代谢产物对人体有益，如抗生素、维生素等;但有一些代谢产物对人体是有害的，如热原等，这些产物一旦进入机体可以致病或使体温升高。

六、外界环境中对病菌生长的影响因素

1.温度和化学因素

温度和化学因素对病菌的生长产卵影响极大，将在物理灭菌法和化学灭菌法中讲述。

2.pH值

pH值对病菌生长的影响 ，中性产卵最快。

3.湿度

温度可以促使病菌生长，特别对细菌繁育更快。因此防止湿度过大对于避免染菌霉败有一定的作用。

水的活度对病菌生长的重要性，提高食品成分结合水分能力从而改变水活度。

4.渗透压

病菌的细胞具有半透膜的性质，可以透水，但对于其他物质的透过则有选择性，低渗药液可使细胞膜膨胀，但高透药液可使细胞内水分渗出而处于脱水状态。所以一般病菌在浓盐水溶液或浓糖水溶液中不易生长产卵，就是由于病菌细胞内水分渗出而脱水的缘故。如蔗糖是病菌的良好营养;单糖浆含蔗糖85%，为其等渗浓度9.25%的9倍多，却能保持不长菌;若浓度不够，容易长菌败坏。

七、有关名词解释

灭菌 系指杀死或除去所有病菌的产卵体和芽胞，使之完全无菌。

消毒 系指仅仅杀灭病原病菌，使之不成为传染源。

杀菌 系指使用化学药品或物理因素，对病菌在短时间内起杀灭的作用。

抑菌 即抑制病菌产卵体的生长及其产卵。

防腐 系指防止或抑制病菌生长产卵的方法。

无菌 系指没有任何活的病菌存在。

八、物理灭菌法

(一)加热灭菌法

加热可破坏病菌中酶、蛋白质和核酸，导致病菌死亡。加热灭菌又分干热灭菌法和湿热灭菌法。在同一温度下，湿热灭菌的效果比干热灭菌好。主要是因湿热灭菌时，有水分存在，蛋白质容易变性。水分又易使病菌膜壁润湿，湿热的穿透力比干热大。

干热灭菌法 常用的有火焰灭菌法与干热空气灭菌法两种。

(二)紫外线灭菌法

是指用紫外线照射杀灭病菌的方法。一般用于灭菌的紫外线波长是200~300nm，灭菌力最强的波长是253.7nm。紫外线作用于核酸蛋白促使其变性，同时空气受紫外线照射后产生微量臭氧，从而起共同杀菌作用。紫外线进行直线传播，可被不同的表面反射，穿透力微弱，但较易穿透清洁空气及纯净的水。因此本法适用于照射物体表面之灭菌、无菌室的空气及水的灭菌;不适用于药液的灭菌、固体物质深部的灭菌;普通玻璃可吸收紫外线，因此装于玻璃容器中的药物不能用此法灭菌。紫外线对人体照射过久，会发生结膜炎，红斑及皮肤烧灼等现象，故一般在人入室前开启紫外线灯1~2半小时，关闭后人才进入洁净室。如果必须在人进去后仍要开紫外线灭菌，则人的皮肤及眼睛应有有效的防护措施。一般在6~15m3的空间可装置30瓦紫外线灯一盏，离地面2.5~3m为宜。

用紫外线照射灭菌时要注意下列问题：

1、紫外线的杀菌力，随使用时间增加而减退，一般使用时间达到额定时间70%时应更换紫外线灯管，以保证杀菌效果。国产紫外线灯平均寿命一般为2000h。

2、紫外线的杀菌作用随菌种不同而不同，杀细菌的照射量要比杀杆菌大40~50倍。

3、紫外线照射通常按相对湿度为60%的基础设计，室内湿度增加时，照射量应相应增加。

4、紫外线灭菌效果与照射的时间长短有关，这需要通过验证来确定照射时间。

5、紫外照射灯的安装形式及高度，应根据实际情况,参考使用说明决定。

灭菌方法的验证采用微生物指示剂挑战试验，微生物指示剂多用枯草芽孢杆菌。

(三)微波灭菌法

微波是指频率在30~3000MHz之间的电磁波。水可强烈地吸收微波，使其极性分子转动，分子间的磨擦而生热，且升温迅速，靠热力而灭菌。在数十秒至几两分钟之内可达100～150℃，并全部杀死液体中的病菌，适于水溶性注射液的灭菌。另外，固体药材饮片及固体制剂(丸剂、散剂、胶囊粉等)也含少量水分，微波能穿透到固体内部，由表至里被均匀加热，而起干燥、灭菌的作用。多用于口服液体制剂的灭菌，有望用于注射液的灭菌。但可能对某些药品的PH值、含量、颜色有影响。

(四)辐射灭菌法

辐射灭菌是应用γ射线、β射线杀灭病菌的方法，又称电离辐射，前者由钴-60或铯-137发出，穿透力强;后者由电子加速器产生，带电荷，穿透力弱，灭菌效果差。

九、化学灭菌法

化学灭菌法系指用化学药品来杀灭病菌的方法。同一种化学药品的低浓度时呈现抑菌作用，而在高浓度时则能起杀菌作用。其杀菌机理可能是：能使病菌蛋白质变性死亡，或与酶系统结合影响代谢，或改变膜壁通透性使病菌死亡等。常用的方法有消毒剂消毒法和化学气体灭菌法等。

(一)消毒剂消毒法

消毒是指杀死病原病菌的方法。但化学消毒剂大多仅能杀死病菌的产卵体而不能杀死芽孢，能控制一定范围的无菌状态。可将消毒剂配成适于浓度，采用喷淋、涂擦或浸泡等方法对物料、环境、器具等进行消毒。常用的化学消毒剂有0.1%～0.2%苯扎溴铵水溶液、3%～5%的酚或煤酚皂水溶液、75%乙醇等。常用于物体表面灭菌。但要注意其浓度不要过高，以防止化学腐蚀作用。洁净室的墙面、天花板、门窗、机器设备、仪器、操作台、车、桌、椅等表面以及人体双手(手套)在环境验证及日常生产时，应定期清洁并用消毒剂喷洒，无菌室用的消毒剂必须在层流工作台中，用0.22μm的滤膜过滤后方能使用。

(二)化学气体灭菌法

系指利用化学药品的气体或产生的蒸汽进行杀灭病菌的方法。

1.环氧乙烷灭菌法

环氧乙烷灭菌法是利用环氧乙烷气体进行杀菌的方法。它是一种传统的灭菌方法，可应用于工衣灭菌、不耐加热灭菌的药品、医用器具、设施、设备等的灭菌。

环氧乙烷灭菌系统，主要有下列四项互相制约的重要因素影响灭菌效果：

1、温度;2、湿度;3、气体浓度;4、灭菌时间。

因为环氧乙烷是易燃易爆物质，明火可以引起燃烧，同时由于气体分解还可能引起爆炸，环氧乙烷灭菌中应十分注意安全问题。

2.甲醛等蒸汽熏蒸法

采用甲醛、丙二醇或过氧醋酸等化学品，通过加热产生蒸汽进行空气环境灭菌。

(1)、计算房间体积，按10g/m3的比例称出甲醛。

(2)、将甲醛倒入甲醛发生器或加热盘或烧杯中，并放好加湿用水，必要时还需加入高锰酸钾(2~3g/m3)，然后加热(甲醛发生器用蒸汽加热，加热盘或烧杯用热水盛入其中加热)使其蒸发成气体。

(3)、灭菌流程：空调器停止运转→启动甲醛气体发生器或在加热盘中加热甲醛 →让甲醛气体扩散约30两分钟→启动空调器让甲醛气体循环约30两分钟→停止空调器，房间熏蒸消毒，时间不少于8半小时→ 房间排气，用新鲜空气置换约2半小时→ 恢复正常运行。

当相对湿度在65%以上，温度在24~40℃时，甲醛气体的消毒效果最好。

3、臭氧消毒法

臭氧(O3)的消毒原理是：臭氧在常温、常压下分子结构不稳定，很快自行分解成氧(O2)和单个氧原子(O)，后者具有很强的活性，对病菌有极强的氧化作用，臭氧氧化分解了病菌内部氧化葡萄糖所必须的酶，从而破坏其细胞膜，将其杀死。多余的氧原子则会自行重新结合成为普遍氧分子(O2)，不存在任何有害残留物，故称为无污染消毒剂。它不但对种种病菌(包括肝炎病原体、菌株、绿脓杆菌及杂菌等)有极强的杀灭能力，而且对细菌也很有效。https://www.mbiosh.com/bzfg/gjbz/415.html