细菌的生理消毒与灭菌遗传与变异

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/3/10,微寄教研室,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/3/10,微寄教研室,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/3/10,微寄教研室,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/3/10,微寄教研室,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/3/10,微寄教研室,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/3/10,微寄教研室,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/3/10,微寄教研室,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/3/10,微寄教研室,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/3/10,微寄教研室,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/3/10,微寄教研室,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/3/10,微寄教研室,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/3/10,微寄教研室,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/3/10,微寄教研室,*,细菌的生理消毒与灭菌细菌的遗传与变异,中西医结合学院 张学敏,2021/3/10,1,本章节重点掌握：,细菌的营养、生长繁殖的条件及繁殖方式,细菌在培养基内的生长现象 ，菌落的概念,熟悉医学上具有重要意义的代谢产物,消毒、灭菌、无菌、无菌操作和防腐的概念,熟悉消毒灭菌方法：高压蒸汽灭菌，紫外线杀菌,掌握细菌变异机理：表型变异（诱导酶）和基因型变异（突变，基因的转移和重组：转化、转导、溶原性转化和接合）,2021/3/10,2,细菌的生理,2021/3/10,3,一、细菌的营养,细菌从周围环境中吸收作为代谢活动所必需的有机或无机化合物称为营养物质。,决定细菌营养物质的因素：该物质能否经一定的方式进入细胞；细菌是否具有相应的酶，使进入细胞的物质用于细菌的新陈代谢。,细菌的营养物质有两方面作用：,用于组成细菌细胞的各种成分；,供给细菌新陈代谢中所需能量。,2021/3/10,4,（一）细菌的营养物质,各类细菌对营养物质的要求差别很大。包括水、碳源、氮源、无机盐和生长因子等。其主要营养元素及其生理功能见表。,1水：细菌湿重的8090%为水。细菌代谢过程中所有的化学反应、营养的吸收和渗透、分泌、排泄均需有水才能进行。,2碳源：各种无机或有机的含碳化合物（CO2、碳酸盐、糖、脂肪等）都能被细菌吸收利用，作为合成菌体所必需的原料，同时也作为细菌代谢的主要能量来源。致病性细菌主要从糖类中获得碳，己糖是组成细菌内多糖的基本成分，戊糖参与细菌核酸组成。,2021/3/10,5,3氮源：从分子态氮到复杂的含氮化合物都可被不同的细菌利用。但多数病原菌是利用有机氮化物如氨基酸、蛋白胨作为氮源。少数细菌（如固氮菌）能以空气中的游离氮或无机氮如硝酸盐、铵盐等为氮源，主要用于合成菌体细胞质及其他结构成分。,2021/3/10,6,4无机盐：钾、钠、钙、镁、硫、磷、铁、锰、锌、钴、铜、钼等是细菌生长代谢中所需的无机盐成份。除磷、钾、钠、镁、 硫、铁需要量较多外，其他只需微量。各类无机盐的作用为：构成菌体成份；调节菌体内外渗透压；促进酶的活性或作为某些辅酶组分；某些元素与细菌的生长繁殖及致病作用密切相关。如白喉杆菌产毒株其毒素产量明显受培养基中铁含量的影响。培养基中铁浓度降至7mg/L时，可显著增加毒素的产量，故在培养产毒株白喉杆菌PW2制备类毒素的生产中，多采用含铁很少的培养基，其毒素产量可达细菌产生蛋白量的5%以上，约占细菌外分泌总蛋白的75%以上，使培养基含毒素量达500ug/L研究认为低铁可影响细胞壁的通透性，利于毒素释放。亦有人认为宿主含铁蛋白可抑制白喉毒素基因，故低铁时可导致白喉毒素产量增高。,2021/3/10,7,5生长因子：很多细菌在其生长过程中还必需一些自身不能合成的化合物质，称为生长因子（Growth factor）。生长因子必须从外界得以补充，其中包括维生素、某些氨基酸、脂类、嘌呤、嘧啶等。,各种细菌对生长因子的要求不同，如大肠杆菌很少需要生长因子，而有些细菌如肺炎球菌则需要胱氨酸、谷氨酸、色氨酸、天冬酰胺、核黄素、腺嘌呤、尿嘧啶、泛酸、胆碱等多种生长因子。致病菌合成能力差，生长繁殖过程必需供复杂的营养物质以使其获得相应的生长因子。有些生长因子仅为少数细菌所需，如流行性感冒杆菌需V、X两种因子，而金黄色葡萄球菌生长过程可合成较多的V因子。,2021/3/10,8,（二）细菌的营养类型,根据细菌营养要求和能量来源的不同，可将其分为两类。,自养菌：此类细菌能在完全含无机物的环境中生长繁殖。它们具有各种完备的酶系统，能利用二氧化碳或碳酸盐作为碳源，氨或硝酸盐作为氮源，合成菌体的原生质。其能源主要来自无机物氧化时放出的能量。一部分有光合能力的细菌则可直接获取光能。,2021/3/10,9,异养菌： 需要利用有机物质作为营养和能源的细菌称为异养菌。它们利用糖类、有机酸为碳源；蛋白质、蛋白栋、各种氨基酸作为氮源。仅有少数异氧菌能利用无机氮化合物。异养菌的能源来自有机物的分解。有些异养菌能引起动植物尸体腐烂分解、食物腐败变质，即从无生命的有机物质中摄取营养，这些细菌称为腐物寄生菌或腐生菌。还有些异养菌寄生于活的动植物体内，从宿主体内的有机物质中获得营养和能量，这类细菌称为寄生菌。致病菌的大部分属于寄生菌。,2021/3/10,10,二、细菌的生长繁殖,（一）细菌生长繁殖的条件,营养物质：一般细菌所需要的营养物质有水分、无机盐类、蛋白胨(或氨基酸)和糖等。对营养要求较高的细菌还需要某些生长因子。这些营养物质是细菌进行新陈代谢的基础。人工培养细菌时，用培养基满足细菌对营养物质的需要。,酸酸度：营养物质的吸收、分解以及能量的产生，都需要酶来参与反应。酶活性必须在一定的酸碱度和温度下才能发挥作用。绝大多数细菌和放线菌生长最适宜的pH为中性或弱硷性(pH7.0-7.6)。个别细菌如霍乱弧苗在pH为7.8-8.0中生长最好，所以常利用碱性培养基(pH8.4-9.2)分离霍乱弧菌，因为碱性条件能抑制其它细菌生长，起到抑制作用。,2021/3/10,11,温度：细胞生长的温度极限为-790。各类细菌对温度的要求不同，可分为嗜冷菌,最适生长温度为（1020）；嗜温菌,2040;嗜热菌,在高至5660生长最好。病原菌均为嗜温菌，最适温度为人体的体温，即37，故实验室一般采用37培养细菌。,有些嗜温菌低温下也可生长繁殖，如5冰箱内，金黄色葡萄球菌缓慢生长释放毒素，故食用过夜冰箱冷存食物，可致食物中毒。,2021/3/10,12,气体环境：氧的存大与否和生长有关，有些细菌仅能在有氧条件下生长；有的只能在无氧环境下生长；而大多数病原菌在有氧及无氧的条件下均能生存。一般细菌代谢中都需CO2，但大多数细菌自身代谢所产生的CO2即可满足需要。有些细菌，如脑膜炎双球菌在初次分离时需要较高浓度的CO2（510%），否则生长很差甚至不能生长。,2021/3/10,13,根据细菌代谢时对氧气的需要与否分为四类：,专性需氧菌：具有完善的呼吸酶系统，需要分子氧作为受氢体以完成需氧呼吸，在无游离氧的环境中不能生长。如结核杆菌、霍乱弧菌。,微需氧菌：在低氧压（5-6）生长最好，氧压大于10对其有抑制作用。如空肠弯曲菌、幽门螺杆菌。,兼性厌氧菌：兼有需氧呼吸和发酵两种功能，不论在有氧或无氧环境中均能生长，以有氧时较好。大多数病原菌属此类。,专性厌氧菌：缺乏完善的呼吸酶系统，利用氧以外的其他物质作为受氢体，只能在无氧的环境中进行发酵。在有游离氧存在时，不但不能利用分子氧，且还将受其毒害，甚至死亡。如破伤风梭菌等。,2021/3/10,14,（二）细菌生长繁殖方式,1细菌个体的生长繁殖,细菌一般以简单的二分裂法进行无性繁殖，个别细菌如结核杆菌偶有分枝繁殖的方式。在适宜条件下，多数细菌繁殖速度极快，分裂一次需时仅2030分钟。球菌可从不同平面分裂，分裂后形成不同方式排列。杆菌则沿横轴分裂。细菌分裂时，菌细胞首先增大，染色体复制。,2021/3/10,15,2细菌群体生长繁殖规律,细菌繁殖速度之快是惊人的。大肠杆菌的代时为20分钟，以此计算，在最佳条件下7小时后，1个细胞可繁殖到200万上，10小时后可超过10亿，24小时后，细菌繁殖的数量可庞大到难以计数据和程度。但实际上，由于细菌繁殖中营养物质的消耗，毒性产物的积聚及环境PH的改变，细菌绝不可能始终保持原速度无限增殖，经过一定时间后，细菌活跃增殖的速度逐渐减慢，死亡细菌逐增、活菌率逐减。,2021/3/10,16,将一定数的细菌接咱适当培养基后，研究细菌生长过程的规律，以培养时间为横坐标，培养物中活菌数的对数以纵坐标，可得出一条生长曲线。,细菌群体的生长繁殖可分为四期：迟缓期、对数期、稳定期、衰亡期。,2021/3/10,17,2021/3/10,18,三、细菌的新陈代谢,细菌新陈代谢的两个突出特点：,代谢活跃。,代谢类型多样化。,细菌的代谢通路包括合成与分解两大类。,2021/3/10,19,细菌的代谢产物,细菌分泌胞外酶将多糖、蛋白质等大分子营养物质分解为单糖、小肽或氨基酸，然后吸收进入菌体，再经氧化或胞内酶分解形成菌体可利用的成分，此谓细菌的分解代谢。细菌以营养原料及生物氧化产生的能量，合成菌体及相应的代谢产物，此谓合成代谢。,细菌在分解和合成代谢中能产生多种代谢产物，在细菌的鉴定及生化反应中有实际意义。,2021/3/10,20,(一)分解代谢产物的检测,细菌的分解代谢产物因各种细菌具备的酶不完全相同，而有所差异。各代谢产物可通过生化试验的方法检测，通常称为细菌的生化的反应。,2021/3/10,21,1糖代谢测定,1）糖发酵试验：细菌对各种糖的分解能力及代谢产物不同，可借以鉴别细菌。一般非致病菌能发酵多种单糖，如大肠杆菌能分解葡萄糖和乳糖，产生甲酸等产物，并有甲酸解氢酶，可将其分解为CO2和H2，故生化反应结果为产酸产气，以“”表示。伤寒杆菌分解葡萄糖产酸，但无解氢酶。故生化结果为产酸不产气，以“+”表示。伤寒杆菌及一般致病菌大都不能分解乳糖，以“-”表示。,2021/3/10,22,（2）甲基红试验：产气杆菌使丙酮酸脱羧后形成中性产物，培养液pH5.4，甲基红指示剂呈桔黄色，为甲基红试验阴性，大肠杆菌分解葡萄糖产生丙酮酸，培养液呈酸性pH5.4，指示剂甲基红呈红色，称甲基红试验（Methyl red test,MR）阳性。,2021/3/10,23,（3）VP试验：大肠杆菌与产气杆菌均分解葡萄糖，为区分两菌可采用VP试验及甲基红试验。产气杆菌能使丙酮酸脱羧、氧化（在碱性溶液中）生成二乙酰，后者可与含胍基的化合物反应，生成红色化合物，称VP阳性。大肠杆菌分解葡萄糖产生丙酮酸，VP阴性。,2021/3/10,24,（4）枸橼酸盐利用试验（Citrate ultiliazation test）:能利用枸橼酸盐作为唯一碳源的细菌如产气杆菌，分解枸橼酸盐生成碳酸盐，同时分解培养基的铵盐生成氨，由此使培养基变为碱性，使指示剂溴麝香草酚蓝（BTB）由淡绿转为深蓝，此为枸橼酸盐利用试验阳性。,2021/3/10,25,2蛋白质代谢测定,（1）吲哚试验（Indol test）：含有色氨酸酶的细菌（如大肠杆菌、变形杆菌等）可分解色氨酸生成吲哚，若加入二甲基氨基苯甲醛，与吲哚结合，形成玫瑰吲哚，呈红色，称吲哚试验阳性。,2021/3/10,26,（2）硫化氢试验：变形杆菌、乙型副伤寒杆菌等能分解含硫氨基酸如胱氨酸、甲硫氨酸等，生成硫化氢。在有醋酸铅或硫酸亚铁存在时，则生成黑色硫化铅或硫化亚铁，可借以鉴别细菌。,3尿素分解试验,变形杆菌具有尿素酶，可分解尿素产生氨，培养基呈碱性，以酚红为指示剂检测呈红色，由此区别于沙门氏菌。,2021/3/10,27,2021/3/10,28,吲哚（I）、甲基红（M）、VP（V）、枸橼酸盐利用（C）四种试验，常用于鉴定肠道杆菌，合称之为IMViC试验。,大肠杆菌呈“+ +”，,产气杆菌为“+ +”。,2021/3/10,29,（二）合成代谢产物及临床意义,细菌通过新陈代谢不断合成菌体成分，如多糖、蛋白质、脂肪、核酸、细胞壁及各种辅酶等。此外，细菌还能合成很多在医学上具有重要意义的代谢产物。,2021/3/10,30,1热原质（Pyrogen）:热原质即菌体中的脂多糖，大多是革兰氏阴性菌产生的。注入人或动物体内能引起发热反应，故名热原质。,热原质耐高热，高压蒸汽灭菌（121，20）不能使其破坏，加热（180 4h；250 45；650 1）才使热原质失去作用。,除去热原质最好的方法是蒸馏。也可用特殊吸附剂处理或超滤膜过滤方法去除。,生物制品或注射液必须使用无热原质水制备。,2021/3/10,31,2毒素与酶：细菌可产生内、外毒素及侵袭性酶，与细菌的致病性密切相关。,内毒素（Endotoxin）即革兰氏阴性菌细胞壁的脂多糖，其毒性成分为类脂A。菌体死亡崩解后释放出来。外毒素(Exotoxin)是由革兰氏阳性菌及少数革兰氏阴性菌在生长代谢过程中释放至菌体外的蛋白质。具有抗原性强、毒性强、作用特异性强的突出特点。,某些细菌可产生具有侵袭性的酶，能损伤机体组织，促进细菌的侵袭、扩散，是细菌重要的致病因素，如链球菌的透明质酸酶等。,2021/3/10,32,3色素（Pigment）：有些细菌能产生色素，对细菌的鉴别有一定意义。,细菌色素有两类：水溶性色素，能弥散至培养基或周围组织，如绿脓杆菌产生的绿脓色素使培养基或脓汗呈绿色。脂溶性色素，不溶于水，仅保持在菌落内使之呈色而培养基颜色不变，如金黄色葡萄球菌色素。细菌色素的产生需一定条件（营养丰富、氧气充足、温度适宜），无光合作用，对细菌的功能尚不清。,2021/3/10,33,柠檬色,2021/3/10,34,4抗生素（Antibiotic）:某些微生物代谢过程中可产生一种能抑制或杀死某些其他微生物或癌细胞的物质，称抗生素。抗生素多由放线菌和真菌产生，细菌仅产生少数几种，如多粘菌素、杆菌肽等。,5细菌素（Bactericin）:某些细菌能产生一种仅作用于有近缘关系的细菌的抗菌物质，称细菌素。细菌素为蛋白类物质，抗菌范围很窄，无治疗意义，但可用于细菌分型和流行病学调查。,细菌素以生产菌而命名。大肠杆菌产生的细菌素称大肠菌素，绿脓杆菌产生的称绿脓菌素，霍乱弧菌产生的称弧菌素。,2021/3/10,35,细菌的人工培养,2021/3/10,36,掌握了细菌对营养的需要及生长繁殖的规律，即可采用人工方法培养细菌。,人工培养细菌需供给细菌生长适宜的培养基和选择合适的培养方法。,2021/3/10,37,一、培养基,培养基（CulureMedium）是适合细菌生长繁殖的各种营养物质按一定比例配制而成的营养基质，可供细菌生长繁殖。培养基本身必须无菌，并且pH也应适合细菌生长。培养基的PH一般为7.27.6，对少数细菌按其生长要求调整PH为偏酸或偏碱。,2021/3/10,38,培养基的分类,培养基按其用途可分为以下几类：,1基础培养基（hasal medium） 含有一般细菌生长繁殖所需的最基本营养物质。如肉浸液、肉膏汤，其组成为肉膏、蛋白胨、氯化钠和水。,2营养培养基（nutrient medium）在基础培养基中添加某些特殊的营养物质（如葡萄糖、血液、血清、动物腹腔液、酵母浸膏、生长因子等），以满足营养要求较高的细菌生长。最常用的营养培养基是血琼脂平板。,2021/3/10,39,3选择培养基 （selectly medium）利用细菌对某些化学物质的敏感性不同，在培养基中加人该物质，以抑制混杂细菌，筛选出目的菌，用以分离细菌。如分离肠道病原菌所用的SS培养基含胆盐，可抑制革兰阳性菌的生长，拘檬酸盐和煌绿能抑制大肠埃希菌，从而有利于肠道病原菌（沙门菌属、志贺菌属）的分离。,4鉴别培养基（differential medium）给培养基中加入某种底物和指示剂，使细菌培养后出现某种肉眼可见的变化，用以鉴别细菌。如在无糖基础培养基（蛋白胨水）中加入糖类和指示剂，可观察细菌对糖类的分解能力，以鉴别细菌；醋酸铅培养基可用于检查细菌能否分解含硫氨基酸。,2021/3/10,40,5厌氧培养基（anaerobic medium）专供厌氧菌的分离和培养，因为专性厌氧菌须在无氧环境中才能生长。厌氧培养法主要有：,将普通培养基置于无氧环境中（专性厌氧缸或真空干燥缸内）培养；,在培养基中加入还原剂，以降低培养基的氧化还原电势，并加入美兰作为氧化还原指示剂，同时可在液体培养基表面用凡士林或石蜡封闭以隔绝空气，造成无氧环境。常用有庖肉培养基等。,2021/3/10,41,根据培养基的物理性状，可分为液体培养基、固体培养基、半固体培养基。,三种培养基的成分可完全相同，只要在液体培养基中加入不同浓度的凝固剂（琼脂）即可制成固体培养基（23琼脂）和半固体培养基（0.21.5琼脂）。液体培养基常用于大量繁殖细菌，固体培养基用于分离纯化细菌，半固体培养基常用于观察细菌的动力及保存菌种。,2021/3/10,42,（二）细菌的接种方法,液体培养基：接种环,固体培养基：接种环,平板平行划线法、分区划线法,斜面蛇行划线法,半固体培养基：接种针,穿刺接种法,2021/3/10,43,（三）培养方法,一般情况下，根据不同细菌的营养需求，选择合适的培养基接种细菌，置于培养箱内，在 37下培养 1824小时即可。,对有特殊要求或生长速度缓慢的细菌可适当调整培养条件和培养时间。,2021/3/10,44,（四）细菌在培养基中的生长情况,1液体培养基：兼性厌氧菌生长后使液体呈均匀混浊状态。链球菌等少数细菌可沉淀生长。专性需氧菌则多生长在液体表面，形成菌膜。,2固体培养基：将细菌划线接种于固体培养基表面，在合适温度下培养一段时间后，在培养基表面出现由单个细菌分裂繁殖而形成的、肉眼可见的细菌集团，称为菌落（colony）。挑取一个菌落转种到另一个新鲜培养基中则可获得该菌的纯种，称为纯培养。,2021/3/10,45,菌落的观察：,不同细菌菌落的大小、颜色、透明度、表面与边缘情况、光滑或粗糙、湿润或干燥、有无溶血性等表现各不相同，有助于识别和鉴定细菌。,2021/3/10,46,边缘皱纹状,2021/3/10,47,表面光滑,2021/3/10,48,溶血,2021/3/10,49,3半固体培养基：用穿刺针接种细菌于半固体培养基中，培养后有鞭毛的细菌沿穿刺线向周围扩散生长，可见整个培养基呈云雾状，穿刺线模糊不清。无鞭毛的细菌只能沿穿刺线生长，不向周围扩散，培养基仍透明，穿刺线清晰可见。,2021/3/10,50,（二）细菌的命名,细菌的命名采用拉丁双名法，每个菌名由两个拉丁单词组成。第一个为属名，用名词，第一个字母大写，可以简写为第一个大写字母；第二个为种名，用形容词，小写，全名用斜体字印刷，不可简写。中文命名次序与拉丁文相反，种名在前，属名在后。例如：大肠埃希菌：EschrichiacoliE.coli,2021/3/10,51,不同来源的同一菌种称为菌株（siral）。例如从不同的白喉病人咽部分离出5种白喉棒状杆菌，即为5株白喉棒状杆菌。具有某种细菌典型特征的菌株，称为该菌的代表菌株（过去称为标准菌株）,2021/3/10,52,消毒与灭菌,2021/3/10,53,一、消毒灭菌的基本概念,消毒（Disinfection）杀灭物体上病原微生物的方法。用以消毒的药物称为消毒剂一般消毒剂在常用浓度下，只对细菌繁殖体有效。对于芽胞则需要提高消毒剂的浓度和延长作用的时间。,灭菌（Sterilization）杀灭物体上所有的微生物（包括细菌芽胞在内的全部病原微生物和非病原微生物）的方法。因此，灭菌比消毒的要求高。,2021/3/10,54,无菌（Asepsis）物体上或容器内无活菌存在的意思。无菌操作是防止微生物进入机体或其他物品的操作技术。例如，进行外科手术或微生物学实验时，须注意无菌操作。,防腐（Antisepsis）防止或抑制微生物生长繁殖的方法。用于防腐的化学药物称为防腐剂。许多药物在低浓度时只有抑菌作用，浓度增高或延长作用时间，则有杀菌作用。,2021/3/10,55,二、消毒灭菌的方法,物理法：,有热力、紫外线、辐射、超声波、滤过、干燥和低温等。,2021/3/10,56,（一）热力灭菌,高温对细菌有明显的致死作用。热力灭菌主要是利用高温使菌体变性或凝固，酶失去活性，而使细菌死亡。此外，高温亦可导致胞膜功能损伤而使小分子物质以及降解的核糖体漏出。干热的致死作用与湿热不尽相同，一般属于蛋白变性、氧化作用受损和电解质水平增高的毒力效应。,热力灭菌是最可靠而普遍应用的灭菌法，包括湿热灭菌和干热灭菌法。,2021/3/10,57,1湿热灭菌法,在同样的温度下，温热的杀菌效果比干热好，其原因有：蛋白质凝固所需的温度与其含水量有关，含水量愈大，发生凝固所需的温度愈低。湿热灭菌的菌体蛋白质吸收水分，因而较同一温度的干热空气中易于凝固。温热灭菌过程中蒸气放出大量潜热，加速提高温度。因而湿热灭菌比干热所要温度低，如在同一温度下，则湿热灭菌所需时间比干热短。湿热的穿透力比干热大，使深部也能达到灭菌温度，故湿热比干热收效好。,2021/3/10,58,湿热灭菌法包括有：,（1）煮沸法：煮沸100，5分钟，能杀死一般细菌的繁殖体。许多芽胞需经煮潮56小时才死亡。水中加入2%碳酸钠，可提高其沸点达105。既可促进芽胞的杀灭，又能防止金属器皿生锈。煮沸法可用于饮水和一般器械（刀剪、注射器等）的消毒。,2021/3/10,59,（2）流通蒸汽灭菌法：利用100左右的水蒸汽进行消毒，一般采用流通蒸汽灭菌器（其原理相当于我国的蒸笼），加热15到39分钟，可杀死细菌繁殖体。消毒物品的包装不宜过大、过紧以利于蒸汽穿透。,2021/3/10,60,（3）间歇灭菌法：利用反复多次的流通蒸汽，以达到灭菌的目的。一般用流通蒸汽灭菌器，100加热1530分钟，可杀死其中的繁殖体；但芽胞尚有残存。取出后放37孵箱过夜，使芽胞发育成繁殖体，次日再蒸一次，如此连续三次以上。本法适用于不耐高温的营养物（如血清培养基）的灭菌。,（4）巴氏消毒法（Pasteurization）：利用热力杀死液体中的病原菌或一般的杂菌，同时不致严重损害其质量的消耗方法。由巴斯德创用以消毒酒精类，故名。加温61.162.8半小时，或71.71530秒钟。常用于消毒牛奶和酒类等。,2021/3/10,61,（5）高压蒸汽灭菌法：是在专门的压力蒸汽灭菌器中进行的，是热力灭菌中使用最普遍、效果最可靠的一种方法。其优点是穿透力强，灭菌效果可靠，能杀灭所有微生物。其灭菌条件为：压力102.969KPa（1.05Kgcm2），温度121.3，1530分钟。适用于耐高温、耐水物品的灭菌。,2021/3/10,62,高压蒸汽灭菌器,2021/3/10,63,2干热灭菌法,干热灭菌比湿热灭菌需要更高的温度与较长的时间。,（1）干烤：利用干烤箱，加热160180 2小时，可杀死一切微生物，包括芽胞菌。主要用于玻璃器皿、瓷器等的灭菌。,2021/3/10,64,（2）烧灼和焚烧：烧灼是直接用火焰杀死微生物，适用于微生物实验室的接种针等不怕热的金属器材的灭菌。焚烧是彻底的消毒方法，但只限于处理废弃的污染物品，如无用的衣物、纸张、垃圾等。焚烧应在专用的焚烧炉内进行。,2021/3/10,65,3、辐射杀菌法,紫外线是一种低能量的电磁辐射，波长范围为240280nm,最适的波长为260nm，这与DNA吸收光谱范围相一致。其杀菌原理是紫外线易被核蛋白吸收，使DNA的同一条螺旋体上相邻的碱基形成胸腺嘧啶二聚体，从而干拢DNA的复制，导致细菌死亡或变异。紫外线的穿透能力弱，不能通过普通玻璃、尘埃，只能用于消毒物体表面及空气、手术室、无菌操作实验室及烧伤病房，亦可用于不耐热物品表面消毒。杀菌波长的紫外线对人体皮肤、眼睛均有损伤作用，使用时应注意防护。,2021/3/10,66,4、滤过除菌法,将液体或空气通过含有微细小孔的滤器，只允许小于孔径的物体如液体和空气通过，大于孔径的的物体不能通过。主要用于一些不耐热的血清、毒素、抗生素、药液、空气等除菌。一般不能除去病毒、支原体和细菌的L型。滤器的种类很多。,实验室等处应用的超净工作台，就是利用过滤除菌的原理去除进入工作台空气中的细菌。,2021/3/10,67,（二）化学消毒灭菌法,化学药物能影响细菌的化学组成、物理结构和生理活动，从而发挥防腐，消毒，甚至灭菌的作用。防腐剂的浓度高或作用时间长，也可达到消毒的目的。消毒及防腐药物对人体组织有害，只能外用或用于环境消毒。,2021/3/10,68,（一）化学消毒剂,1化学消毒剂的种类,化学消毒剂的种类很多，其杀菌作用亦不尽相同。一般可根据用途与消毒剂的特点选择使用（见P140，表13-2）,2化学消毒剂的作用机制,不同的化学消毒剂其作用原理也不完全相同，大致归纳为三个方面。一种化学消毒剂对细菌的影响常以其中一方面为主，兼有其他方面的作用。,2021/3/10,69,（1）改变细胞膜通透性 表面活性剂、酚类及醇类可导致胞浆膜结构紊乱并干扰其正常功能。使小分子代谢物质溢出胞外，影响细胞传递活性和能量代谢。甚至引起细胞破裂。,（2）蛋白变性或凝固 酸、碱和醇类等有机溶剂可改变蛋白构型而拢乱多肽链的折叠方式，造成蛋白变性。如乙醇、大多数重金属盐、氧化剂、醛类、染料和酸碱等。,（3）改变蛋白与核酸功能基团的因子 作用于细菌胞内酶的功能基（如SH基）而改变或抑制其活性。如某些氧化剂和重金属盐类能与细菌的-SH基结合并使之失去活性。,2021/3/10,70,3影响消毒剂作用的因素,（1）消毒剂的性质、浓度与作用时间,（2）微生物的污染程度,（3）微生物的种类和生活状态,（4）环境因素,（5）温度、湿度、酸碱度,（6）化学拮抗物,2021/3/10,71,（二）防腐剂,用于防腐的药物称为防腐剂。生物制剂（如疫苗、类毒素、抗毒素等）中常加入防腐剂，以防止杂菌生长。常用防腐剂有0.5%石炭酸、0.01%硫柳汞和0.10.2%甲醛等。,2021/3/10,72,细菌的遗传与变异,2021/3/10,73,在一定的培养条件下这些性状在亲代与子代间表现相同，为遗传。然而也可出现亲代与子代间的变异。如果细菌的变异是由于细菌所处外界环境条件的作用，引起细菌的基因表达调控变化而出现的差异，则称为表型变异。表型变异因为并未发生细菌基因型的改变，不能遗传，所以是非遗传变异。遗传使细菌保持种属的相对稳定性，而基因型变异则使细菌产生变种与新种，有利于细菌的生存及进化。,2021/3/10,74,一、细菌的遗传物质,（一）细菌染色体,细菌作为原核型微生物，没有完整的核结构，但却有核区（或核质）。在电镜下观察，核区有盘旋堆积的DNA纤维。,细菌染色体DNA与其他生物相同，由互补的双链核苷酸组成。细菌的染色体与生物细胞染色体不同，前者不含有组蛋白，基因是连续的，无内含子。由于细菌核区DNA的功能与真核细胞染色体的功能相同，因此又称其为细菌染色体。,2021/3/10,75,（二）质粒,细菌的DNA除大部分集中于核质（染色体）内，尚有少部分（约12%）存在于染色体外，称为质粒。质粒与染色体的相似处为：质粒亦为双链环形DNA，不过其分子量远比染色体为小，仅为细菌染色体DNA的0.53%。质粒亦可携带遗传信息，可决定细菌的一些生物学特性。然而质粒却有一些与染色体DNA不同的特性。,2021/3/10,76,质粒DNA基本特征：,1、质粒可以独立复制,2、质粒DNA所编码的基因产物赋予细菌某些性状特征，如耐药性（R质粒）等,3、质粒并非细菌生存所必不可少的遗传物质,4、质粒可以传递(转移),5、质粒可分为相容性与不相容性两种,2021/3/10,77,目前已在很多种细菌中发现质粒。比较重要的质粒有决定性菌毛的F因子，决定耐药性的R因子以及决定产大肠杆菌素的Col因子等。耐药性质粒的分子量相对较小，而与致病性有关的质粒则为大质粒。革兰氏阴性菌一般都带有质粒。某些革兰氏阳性菌如葡萄球菌也有质粒。,2021/3/10,78,（三）噬菌体,噬菌体是能感染细菌、放线菌、真菌、螺旋体的病毒。噬菌体分布广泛，凡是有细菌存在的场所，就可能有相应噬菌体的存在。噬菌体有严格的宿主特异性，只寄居于易感宿主菌体内。,2021/3/10,79,噬菌体进入细菌细胞后，能在敏感宿主菌内复制增殖并使之裂解的噬菌体称为毒性噬菌体,有些噬菌体不在敏感细菌内增殖，其基因整合于细菌基因组中，成为细菌DNA的一部分，当细菌分裂时，噬菌体的基因亦随着分布至两个子代细菌的基因中。这种噬菌体称为溶源性噬菌体或温和噬菌体。,整合在细菌DNA上的噬菌体基因称为前噬菌体，带有前噬菌体的细菌称为溶源性细菌,2021/3/10,80,溶源性噬菌体能正常繁殖，但这种带噬菌体的溶源状态有时能自发终止，结果导致噬菌体增殖而引起细菌裂解。用紫外线照射或过氧化氢等处理溶源性细菌，可诱导前噬菌体从细菌的DNA分开，而开始其溶菌性周期。偶尔溶源性细菌也可失去前噬菌体。,2021/3/10,81,（四）转座因子,转座因子是一类存在于细菌染色体、质粒或噬菌体DNA分子上的一段特异的、具有转位特性的、独立的核苷酸序列片段，它能在DNA分子中移动，不断改变它们在基因组的位置，能从一个基因组转移到另一个基因组中。主要有三类：,插入序列,转座子,转座噬菌体或前噬菌体,2021/3/10,82,二、细菌变异(基因型)机理,一、细菌的突变,突变即细菌的遗传物质发生突然而稳定的改变,当突变发生在DNA一对或少数几对碱基引起改变时，称为点突变。,另一种类型的突变涉及大段DNA的改变如插入或缺失几百个碱基对，称为染色体畸变。,在细菌中点突变较多见,2021/3/10,83,二、基因的转移与重组,在基因转移中，提供DNA的细菌为供体菌，而接受DNA的细菌是受体菌。,外源性遗传物质有供体菌转入某受体菌的过程称为基因转移。,受体菌接纳外源性遗传物质并与受体菌的DNA整合在一起称为基因重组。,基因的转移与重组有以下几种：,2021/3/10,84,（一）转化,转化是受体菌直接摄取供体菌游离的DNA片段，通过与染色体重组，获得了供体菌的部分遗传特性。转化的DNA可以是细菌溶解后释放的，也可用人工方法抽提而获得。,2021/3/10,85,2021/3/10,86,（二）转导,以噬菌体为媒介，把供细菌的基因转移到受体菌内，导致后者基因改变的过程称为转导。,2021/3/10,87,普遍性转导,2021/3/10,88,（三）接合,两个通过直接接触，在暂时的沟通中进行基因转移的过程为接合。这一过程不是在所有细菌之间均可发生。只有那些具有F因子或类似F因子传递装置的细菌才能接合。接合中，有F因子的细菌相当于雄性菌。因此接合看作是细菌的有性生殖过程，又称为细菌杂交。,2021/3/10,89,F质粒接合,F,+,F,-,F,+,F,-,F,+,F,+,F,+,F,+,Donor,Recipient,2021/3/10,90,除F因子外，发现耐质粒R因子中有些亦可通过接合而传递，另一些则不能传递。,可通过接合转移的这类质粒中除有决定耐药性的r区段DNA外，还有传递区段(RTF)。RTF决定性菌毛的形成，通过接合而传递（如肠道杆菌）。如果只有r区段而无RTF区段则不能过接合传递（如金葡菌）。必须经传递性质粒带动、噬菌体转导或以转化方式转入受体菌。,2021/3/10,91,（四）溶原性转移,有些温和噬菌体携带的基因在细菌染色体上，可相当于遗传物质，也能决定细菌的某些特性。由噬菌体基因决定细菌的某些生物学特性称为溶原性转移。,如，以棒状杆菌噬菌体感染无毒的白喉杆菌后，可发生溶原性转换，形成产生外毒素的白喉杆菌。此外，溶血性链球菌产生红疹毒素的能力，以及沙门氏杆菌有特异性O抗原等，均通过溶原性转换获得。当各菌失去相应噬菌体后，则失去产生毒素或表达特异抗原特性。,2021/3/10,92,细菌的变异现象,在细菌的生长繁殖过程中观察到为数众多的变异现象。,在形态变异方面，细菌的大小可发生变异；有时细菌可失去荚膜、芽胞或鞭毛；有的细菌出现了细胞壁缺陷的L型细菌。,SR变异和HO变异,2021/3/10,93,结构变异,青霉素、溶菌酶正常形态细菌 L型变异,抗体或补体 (部分或完全失去胞壁),正常霍乱弧菌,霍乱弧菌L型,2021/3/10,94,细菌的耐药性变异：,细菌对某种抗菌药物由敏感变成耐药。,细菌耐药性获得：,突变、转化、转导、接合,细菌耐药性转移：转化、转导、接合,2021/3/10,95,细菌的毒力变异可表现毒力增强或减弱。卡介二氏（Calmette-Guerin）将有毒力的结核杆菌在含有胆汗的甘油马铃薯培养基上连续传代，经13年230代获得了减毒但保持疫原性的菌株，目前称为卡介苗，用于人工接种以预防结核病。,2021/3/10,96,遗传变异在医学上的应用,1.,在疾病的诊断和防治中的应用,2.,微生物基因组研究,3.,在检测致癌物质方面的应用,4.,流行病学调查,5.,基因工程方面的应用,2021/3/10,97,