微生物细菌生理学.docx
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微生物细菌生理学
第2章微生物细菌生理学
一、教学大纲要求
(1)细菌的大小与形态。
(2)细菌的结构、化学组成与功能。
革兰阳性菌与阴性菌的结构差异。
(3)细菌的营养类型,营养物质及其吸收。
(4)细菌生长繁殖方式和生长速度,细菌生长曲线意义,影响细菌生长的因素
(5)细菌的人工培养,培养基的分类及用途。
(6)消毒灭菌的常用术语、方法、机制和适用范围。
二、教材内容精要
(一)细菌的大小与形态
细菌大小以微米(μm)为测量单位。
人肉眼的最小分辨率为0.2mm,故观察细菌形态需用光学显微镜放大几百到上千倍才能看到。
按其外形描述可分为球菌、杆菌、螺形菌。
1.球菌呈圆球形、近圆球形、矛头状或肾形,单个球菌直径约为0.5~3.0μm。
有双球菌、链球菌、四链球菌、八叠球菌、和葡萄球菌。
2.杆菌多呈直杆状,少有微微弯曲。
杆菌的长短、粗细和弯度随菌种不同而异。
杆菌的直径约为0.2~2μm,长短从0.5μm~20μm不等(图2-2)。
菌体两端有的为平齐(如炭疽杆菌),也有呈尖细(如梭杆菌),也有一端膨大呈棒状(如白喉棒状杆菌)或分枝状(如分枝杆菌)。
杆菌的排列常呈分散存在
3.螺形菌菌体弯曲,包括只有一个弯曲的弧菌和数个弯曲的螺菌。
细菌的大小、形态和细菌细胞排列是细菌的重要生理特征之一。
宜选择细菌的对数生长期观察细菌形态和大小。
(二)细菌的结构和功能
细菌结构按部位可分为附属结构(鞭毛、菌毛),表层结构(糖萼、细胞壁和胞质膜)及内部结构(细胞质、核蛋白体、核染色质、质粒以及芽孢等)。
通常把一个细菌生存不可缺少的结构,或一般细菌都具有的结构称基本结构,而在特定条件下形成的结构称特殊结构。
.细菌结构与其生长繁殖、致病性和感染后免疫等功能密切相关。
1.附属结构
(1)鞭毛是附着于多种细菌(如大多数杆菌、少数球菌、全部弧菌及螺菌)菌体上的细长而呈波状弯曲的丝状物。
鞭毛数目、排列和位置常随不同菌种而异,可分为单毛菌、双毛菌、丛毛菌和周毛菌等类型。
结构电镜下观察,由基础小体、钩状体和丝状体组成。
功能①动力:
鞭毛是细菌的运动器官,呈现旋转运动是受基础小体的同心环旋转产生,其旋转方向决定运动类型。
鞭毛可经鞭毛染色后用显微镜直接观察,也可用悬滴法或压滴法在显微镜下直接观察其运动,或将细菌穿刺接种半固体培养基观察动力。
②趋化性:
鞭毛运动具化学趋向性,受化学物质调控,若环境中没有吸引剂或趋化剂,细菌则以随机方式运动,反之,存在浓度梯度差时,细菌向一个方向运动。
③抗原性:
H抗原具有很强的抗原性,可鉴定细菌的种、型。
④致病性:
少数鞭毛与致病性间接相关,可粘附于肠粘膜上皮细胞上产生毒性物质而致病。
⑤鉴别细菌:
鞭毛的有无及数量和分布,可用于细菌的鉴别。
(2)菌毛是某些细菌表面遍布的比鞭毛更为纤细、短而直的丝状蛋白附属物,较短的菌毛称为纤毛,较长的称性菌毛。
借助电镜才能观察到菌毛。
纤毛数量多,可达数百根,具有粘附细胞和定居各种细胞表面的能力。
借助于菌毛,细菌可牢固粘附在呼吸道、消化道和尿道细胞表面,进而侵入细胞,与细菌致病性有关。
性菌毛仅见于革兰阴性菌,每个细菌细胞只有1~4根,比纤毛粗,呈中空管状。
它由F质粒编码,故又称其为F菌毛。
带有性菌毛的细菌称为F+菌或雄性菌。
性菌毛能以接合的方式在细菌间传导DNA,导致细菌毒性及耐药性的变异。
2.表层结构
(1)糖萼
①结构与特点:
是围绕于细胞壁外层的粘性胶胨状物质。
较薄的称之为粘液层,较厚的称为荚膜,其化学组成为多糖或多肽及糖蛋白,一般在机体内和营养丰富的培养基中才能形成,丢失荚膜的细菌仍可存活,但在固体培养基上其菌落可由光滑型转为粗糙型。
②功能:
有糖萼细菌表面光滑,不易被吞噬细胞吞噬、消化,可在机体组织细胞中生长繁殖引起感染;荚膜物质具有特异性型抗原,可作为细菌的鉴定和分型依据。
(2)细胞壁
1)结构与成分:
①肽聚糖又称粘肽,是细胞壁的主要成分,由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸经ß-1,4糖苷键连接,间隔排列形成多糖支架;每个N-乙酰胞壁酸分子上连接着四肽侧链;侧链之间再由五肽桥或直接相连,组成一个坚韧的网状结构,即为肽聚糖。
革兰阳性菌的肽聚糖是由多糖支架、四肽侧链和五肽桥三部分组成,形成坚固紧密三维立体网状结构。
革兰阴性菌肽聚糖仅由多糖和四肽侧链两部分组成,形成没有五肽桥交联的二维平面结构,较革兰阳性菌疏松。
各种细菌的多糖支架结构均相同,但四肽侧链的组成及其连接方式随不同细菌而异。
破坏肽聚糖结构或抑制其合成物质都能损害细胞壁,使细菌变形或杀伤细菌,如溶菌酶能水解N-乙酰胞壁酸和N-乙酰葡糖胺的ß-1,4糖苷键连接;ß-内酰胺类抗生素能与细菌竞争合成细胞壁的转肽酶。
人和哺乳动物无细胞壁结构、亦无肽聚糖,故青霉素对人和哺乳动物细胞无毒性作用。
②磷壁酸由核糖醇或甘油残基经磷酸二酯键交联而成的多聚物,是革兰阳性菌特有组分。
一端和细胞壁中的N-乙酰胞壁酸相连者为壁磷壁酸,和细胞膜相连的称膜磷壁酸。
磷壁酸抗原性强,是阳性菌表面特有抗原,并与细菌的粘附有关。
③外膜位于肽聚糖外侧,是革兰阴性菌的特有结构,对某些化学物质如染料和消毒剂有较强的抵抗力。
外膜的最外层富含脂多糖(lipopolysaccharides,LPS)由脂质A、特异多糖和核心多糖组成,又称之为细菌内毒素。
多糖链的末端游离于细胞外,是细菌表面重要抗原和受体结构。
外膜最内层为脂蛋白,将外膜固定于肽聚糖上。
脂质双层上镶嵌着多种蛋白,形成特殊的膜通道,称之为孔蛋白,其大小的变化可封闭多种物质通过,构成了革兰阴性菌对某些抗生素的抵抗。
革兰阴性菌的细胞膜和细胞壁之间有一个较阳性菌大的间隙称周浆间隙,它是酶类和多种物质出入细胞的交换池,与营养物质获取等物质交换密切相关。
2)革兰阴性菌与阳性菌的结构差异
革兰阴性菌与革兰阳性菌细胞壁比较
特性革兰阳性菌革兰阴性菌
强度较坚韧较疏松
厚度厚(20~80nm)薄(8~11nm)
化学组成肽聚糖磷壁酸肽聚糖脂蛋白脂多糖
外膜无有
周浆间隙窄宽
孔蛋白无有
分子渗透性易渗透不易渗透
3)细胞壁的功能细胞壁坚韧富有弹性,可维持细菌的固有外形,并可保护细菌抵抗低渗环境影响。
细胞壁可允许水及小分子(直径<1nm)可溶性物质自由通过,与物质交换有关。
细胞壁上的多种抗原决定族决定了细菌的抗原性。
4)细菌L型指细胞壁缺陷的细菌,是在人工诱导或自然情况下,通过理化或生物因素作用,细胞壁肽聚糖合成被抑制或受到破坏而产生,仍具致病性。
形态呈多形性,大小不一。
革兰染色大都被染成阴性。
生长繁殖的要求与原菌相似,但须在高渗、含血清的低琼脂培养液中生长,且较原菌缓慢,典型菌落为中间较厚、四周较薄的“荷包蛋”样小菌落,在液体培养基中生长后呈疏松颗粒沉于管底,培养液清亮。
革兰阳性菌的L型细菌称为原生质体,必须在高渗环境中才可存活。
革兰阴性菌的L型称原生质球,因其肽聚糖层受损后外膜仍存在,在低渗环境中仍有一定的抵抗力。
(3)细胞膜位于细胞壁内侧的脂质双层膜,主要由磷脂和蛋白质组成。
电镜观察看到的细胞膜向胞质内凹陷折叠而成的囊状物称中介体,常位于中央横隔处和菌体侧面,扩大了细胞膜表面积,相应增加呼吸酶作用,有拟线粒体之称。
细胞膜有选择性通透作用,与细胞壁共同完成物质交换,还参与细菌的生物合成、呼吸与分泌过程。
3.内部结构
(1)细胞质的组成和功能
细胞质是无色透明胶状物,其化学组成是水、蛋白质、脂类、糖、核酸和无机盐。
其内充满颗粒,含各种酶系统,是细菌生物化学和合成的又一重要场所。
1)核质和质粒核质由双股DNA组成,电镜下可见由单一的一根环状DNA分子反复旋曲盘绕而成,又称拟核。
无核膜,无组蛋白包绕,是细菌遗传物质,决定细菌的遗传特性。
质粒是染色体外的环状双股DNA,可携带细菌的某些遗传信息如耐药因子、细菌素、性菌毛、毒素等,能独立复制,还可以通过接合等方式转移,它是基因工程技术的重要工具。
2)核蛋白体是细菌合成蛋白的场所。
在胞质中数目可达数万。
其沉降系数为70S,常与正在转录的mRNA相连,成为多聚核糖体。
3)胞质颗粒大多为营养储藏颗粒,包括淀粉、糖原、脂类和磷酸盐等,可用特殊染色显示,常用于细菌的鉴别,如白喉棒状杆菌的储藏高能磷酸盐的异染颗粒,经Albert染色后,被染成蓝黑色,而菌体则被染成绿色。
(2)芽胞是某些细菌在一定条件下,胞质脱水,在菌体内形成具有多层膜包裹的圆形或卵圆形小体。
芽胞并非细菌繁殖体,而是不良环境下维持细菌生存,处于代谢相对静止的休眠体。
1)形成与出芽当营养缺乏,特别是碳源和氮源缺乏时,某些革兰阳性菌能形成芽胞。
不同细菌形成芽胞所需条件不同,如炭疽杆菌须在有氧条件下,而破伤风芽胞梭菌则在厌氧条件下。
芽胞的形成始于对数生长期末,细菌细胞膜进行性内陷生长,逐渐形成双层膜结构,包被核质成为芽胞核心。
细胞膜又能合成特殊物质在内膜和外膜间形成芽胞壁和皮质,再在外膜外围形成芽胞壳和芽胞外衣。
成熟的芽胞可被多种代谢物、机悈力、热、pH改变等激活而发芽,先是芽胞酶活化,破坏芽胞壳,水分进入,启动出芽。
随后,在合适的温度和营养条件下,芽胞的核心向外生长成繁殖体。
一个芽胞发芽只生成一个菌体。
2)功能①对热力、干燥、辐射、化学消毒剂等具有强大抵抗力;②可以是否杀死芽胞作为物品消毒灭菌判断效果的指标;③芽胞在菌体的位置和直径大小随菌种不同,有助于细菌鉴别。
(三)细菌的营养及其吸收
1.细菌的营养物质及作用
细菌的营养物质是指能满足细菌生命活动所需的物质,一般包括水分、碳源、氮源、无机盐和生长因子,它参与细菌的细胞组成、构成酶的活性成分和提供细菌各种生命活动所需的能量。
(1)碳源和氮源是常量营养物,细菌需求量大。
不同营养类型细菌利用不同碳源,大多数细菌利用它们组建新的细胞组分并提供了细胞的能量。
氮源作为菌体的成分如蛋白质、核酸等合成的主要原料,一般不作为能源。
(2)无机盐作为各种酶的激活因子或辅助因子维持酶的活性,构成菌体成分,参与细胞膜的物质运输和蛋白质合成与菌体内外的渗透压调节,和细菌的生理功能密切相关。
(3)生长因子指细菌生长繁殖需要,但自身不能合成的营养物质。
一般包括维生素、氨基酸和嘌呤(或嘧啶)。
维生素是酶活性重要组成部分;某些细菌不能合成的氨基酸必须在培养基中加入后才能满足其生长繁殖;嘌呤和嘧啶是构成细胞核酸的组成成分,也是构成某些酶的辅酶或辅基的组成成分。
(4)水保证细菌代谢活动的正常进行。
同时营养物质吸收、生长繁殖等生命活动都离不开水。
1.细菌的营养类型
(1)异养型①异养菌:
以有机化合物作为能源的细菌。
②腐生菌:
利用无生命活动的有机物为生长的碳源的细菌。
③寄生菌:
寄生于活细胞内并从细胞中获得所需营养的细菌。
所有的病原菌都是异养菌,大部分属寄生菌。
(2)自养型以简单无机物为营养物质的细菌称自养菌。
其中以无机物的氧化分解释放能量,以CO2或碳酸盐作为唯一碳源或主要碳源合成菌体成分的细菌称化能自养菌;通过光合作用获得能量称光能自养菌。
2.营养物质的吸收
营养物质进入菌体的方式有被动扩散和主动转运系统。
(1)被动转运营养物质从浓度高的向浓度低的一侧扩散的非耗能转运方式称被动转运。
包括扩散、渗透和需要特异蛋白载体吸附,帮助跨膜转运的易化扩散。
(2)主动转运是细菌吸收营养物质的主要方式,包括分子泵和基因转位二种方式。
其特点是:
扩散方向逆浓度梯度或扩散方向相同但扩散速度快;
细胞膜上存在特殊的膜蛋白;
需要提供能量。
(一)细菌的生长繁殖
细菌的生长繁殖是指细菌摄取营养物质,在合适的环境条件下进行代谢活动,合成菌体自身成分,同时又通过分裂方式产生新的生命个体,使细菌数量增加的过程。
1.个体生长繁殖
(1)繁殖方式以二分裂方式进行无性繁殖。
其过程为:
①细胞体积增大;②染色体复制,并与中介体相连;③中介体一分为二各向两端移动,分别将复制好的染色体拉向菌细胞一侧;④染色体中部细胞膜内陷形成横隔,同时细胞壁向内生长;⑤经由肽聚糖酶水解,肽聚糖共价键断裂,分裂成二个子代细菌。
革兰阴性菌无中介体,染色体直接连在细胞膜上,复制新产生的染色体则附着在邻近的一点上,在两点间形成新的细胞膜将各自染色体分隔。
(2)生长速度
1)代时:
细菌分裂数量倍增所需时间。
多数细菌约为20~30min,个别细菌如结核分枝杆菌繁殖速度较慢,达18~20h。
2)指数生长:
细菌的典型成倍增长,其生长和分裂的速度视微生物特性、生长培养基的成分和环境条件而定。
2.群体生长繁殖
(1)细菌生长曲线细菌接种到液体培养基后以二分裂法进行繁殖。
连续检测细菌不同培养时间的CFU,以CFU为纵坐标,培养时间为横坐标可以作出一条反映细菌生长数变化规律的曲线,即称生长曲线。
典型的生长曲线可分四期:
①迟缓期是细菌适应环境的过程。
此时细菌的核酸、蛋白质、辅酶等物质合成逐渐增加,细胞体积逐步增大,为细菌的分裂繁殖作好准备,细菌数维持恒定或增加极微。
②对数生长期细菌以最大的速率生长和分裂,细菌数量对数增加。
此期细菌代谢活跃而稳定,其大小、形态、染色性和生化反应典型,对外界因素反应敏感,是检测细菌生物学性状和进行药物敏感性试验的适宜阶段。
在不添加培养基情况下,一般细菌对数生长期维持4~8h。
③稳定期由于培养基中营养物质的消耗,有害代谢产物的积累和pH等环境变化,细菌生长速率逐渐降低,死亡数增加,以致生长繁殖菌数和死亡数处于动态平衡,即处于稳定期,常维持10h。
若向培养系统中补充营养物质,取走代谢产物,改善培养条件则可延长稳定期。
此期细菌合成较多的代谢产物(如抗生素)。
④衰亡期细菌死亡速率逐步增加,活菌数逐步减少,死亡数大于增加数,进入衰亡期。
此期细菌形态不典型,甚至出现自溶,一般不用该期的细菌作鉴定和研究工作。
(2)细菌生长的影响因素
细菌生长受众多环境因素的影响:
①气体根据细菌对氧的需要程度,细菌分为专性需氧菌、微需氧菌、兼性厌氧菌和专性厌氧菌。
氧进入细胞内,常会产生具有杀菌的毒性产物单态氧(singletoxygen,1O2)、超氧阴离子(superoxideion,O2-)、过氧化物(peroxides,H2O2)和自由基OH,它们能破坏和损伤细菌细胞膜,导致生物大分子自由基化,从而对细菌产生致死作用。
非厌氧菌通过超氧化物歧化酶(superoxidedismulase,SOD)催化分解O2-生成H2O2,后者又可在触酶(catalase)或过氧化酶作用下生成H2O。
在这种机制下保护细菌得以生存,而专性厌氧菌正因为缺乏处理这些毒性基团的酶类和高氧化还原电势(Eh)的呼吸酶而需厌氧生长。
所有细菌代谢均需要二氧化碳,但对某些细菌(如奈瑟菌属,布氏菌属和链球菌属)常供给3%~10%的二氧化碳气体,使其生长更好。
②温度温度对细菌生长影响表现在对酶活性、物质运输、物质溶解度三个方面。
每种细菌生长的温度均有一个范围,在最适生长温度时细菌的生长和代谢速率最快,故根据最适生长温度不同细菌可分成嗜冷菌、嗜温菌和嗜热菌。
③pH可影响细胞膜通透性和稳定性、物质的溶解和电离等过程。
细菌进行的生化反应均为酶促反应,它需要最适的pH,嗜酸性细菌最适生长pH可低至3.0,嗜碱性细菌最适生长pH可高至10.0,病原性细菌最适pH为7.0~7.6,极个别细菌如霍乱弧菌pH在8.4~9.2生长最佳。
④渗透压大多数细菌在低渗(hypotonic)或等渗(isotonic)环境中都能生长,兼性嗜盐菌在较高盐浓度中也能生长,专性嗜盐菌的最适盐浓度为25%~90%。
3.细菌的人工培养指人工提供细菌生长繁殖所需的营养和生长条件使细菌迅速生长繁殖。
主要目的是对细菌进行分离鉴定、毒力鉴定、抗微生物药物敏感性试验和增菌等。
(1)培养基是人工配制的,适合微生物生长繁殖的营养基质,除营养成分外,还要求合适的pH(一般在7.2~7.4),须经灭菌后才能使用,可分成多种类型。
1)按用途分类
①基础培养基含微生物生长繁殖所需基本营养物质,是配制其它培养基的基础成分。
②营养培养基在基础培养基中加入某些特殊营养物质(如血液、血清、酵母浸膏、动植物组织液等)制成的一种营养丰富的培养基,用于苛养菌的培养。
③鉴别培养基在培养基中加入特定的底物和指示剂,观察细菌生长过程中由于不完全相同的酶系统分解底物所致产物的差异,来鉴别细菌。
④选择培养基在培养基中加入某些特殊化学物质,抑制某些细菌生长而有助于需要的细菌种类生长,使需要菌从混杂的微生物群体中分离出来
⑤特殊培养基包括厌氧培养基、细菌L型培养基等。
2)按物理性状分类
①液体培养基将营养物质溶解于液体中,经过滤,调整pH,灭菌后即为液体培养基。
常用于纯种细菌的增菌或观察细菌的生化反应。
②固体培养基液体培养基中加入15~20g/L琼脂溶化后凝固而成。
一般制成平板,常用于分离培养细菌、活菌计数、药敏试验、选择培养。
制成斜面可用于菌种的短期保存。
③半固体培养基在液体培养基中加入2~5g/L琼脂制成。
多用于细菌动力观察和菌种保存。
(2)培养方法细菌培养有单纯培养和分离培养,前者是为了扩大细菌数量,后者是从混杂存在的多种微生物群体中分离出单一细菌,并使之在人工培养条件下生长繁殖成可以用于鉴定的细菌纯种。
①固体培养将细菌划线接种在适宜的固体培养基表面,经培养后使混杂的多种细菌在培养基表面分散生长,单个微生物繁殖成肉眼可见的、具有一定性状的细菌集团即称菌落(colony)。
挑取单个菌落转种即可获得纯培养物,可进一步对该细菌进行分类和鉴定。
在斜面培养基表面则往往形成菌苔(lawn)。
②液体培养将细菌接种在液体培养基中,于适宜条件下进行培养,是细菌增菌和生化反应鉴定的主要培养方法。
③半固体培养将细菌穿刺接种于半固体培养基中进行培养,不仅可通过观察穿刺线上及穿刺线周围细菌生长情况来判别细菌是否具有动力,还可用于菌种保存。
④连续培养通过控制营养物质不断补充或以同样速率移出培养物,使细菌能以恒定生长速率持续生长的一种培养方法。
一般用于菌体以及菌体生长平行的代谢产物的发酵生长。
(二)消毒灭菌
消毒灭菌实是采用多种物理、化学或生物学方法使细菌的生长代谢活动受到抑制、甚至死亡。
消毒灭菌在医学实践上有着重要意义:
可切断传播途径、控制感染扩散造成的危害;也可杀灭物品或器皿上的细菌,防止医院感染;是保证感染的病原学检验不受外来微生物污染的前提。
1.常用术语:
(1)灭菌是破坏和去除物体上所有微生物(包括病原微生物和非病原微生物)和细菌芽胞的方法。
如外科器械、注射器、基础培养基灭菌等。
(2)消毒是破坏物体上活的病原微生物的方法,但不包括细菌芽胞和非病原微生物。
如用酒精溶液浸泡体温计、洁而灭液擦拭检查台等。
用于消毒的化学物品称消毒剂(disinfectant)。
一般而言,消毒对象是指物体而不是机体。
(3)防腐直接使用防腐剂(antiseptics)破坏或抑制活病原微生物方法。
如外科手术前碘液擦洗皮肤、双氧水清创伤口或杀菌肥皂清洗双手等应当使用该术语。
(4)无菌防止感染病原体进入灭菌组织或物品的操作技术称无菌操作,无菌即为不存在活微生物。
2.物理消毒灭菌法
(1)热力消毒灭菌法利用高热使蛋白质分子运动加快,肽链连接键断裂,蛋白变性凝固,细胞膜功能受损致胞内物质漏出,细菌内外环境平衡失调,从而导致微生物死亡。
不同种类微生物对热的耐受力不同,有芽胞细菌对高温有强的抵抗力。
热力灭菌分干热灭菌法和湿热灭菌法两大类,相同温度下,湿热环境中菌体蛋白易凝固,穿透力比干热大,其蒸气变为液态时可释放潜热,迅速提高被灭菌物体的温度。
1)干热灭菌法包括:
①焚烧:
直接点燃或在焚烧炉内进行,仅适用于废弃物品或动物尸体。
②烧灼:
直接以火焰灭菌,适用于微生物学实验室接种环、针和试管口等灭菌。
③干烤在干烤箱内进行,加热至150℃~180℃2~4h达到灭菌效果,适用于高温下不变质、不被破坏和不蒸发的物品,如玻璃器皿、瓷器,不能用于塑料、棉、纸制品。
2)湿热灭菌法包括:
①巴氏消毒法:
是用较低温度杀灭液体中的病原微生物或特定微生物而保持物品中所需的不耐热成分的方法。
大多采用71.6℃加热15秒,用于牛乳消毒。
②煮沸法:
在一个大气压下,煮沸后的水温度达100℃,煮沸5min后可杀死一般细菌繁殖体。
③流通蒸气消毒法:
又称常压蒸气消毒法,常用阿诺(Arnold)流通蒸气灭菌器或蒸笼,利用1个大气压下100℃水蒸气进行消毒,10~30min后细菌繁殖体被杀死,但对芽胞作用不大。
④间歇灭菌法:
采用间歇方式达到灭菌目的。
将灭菌物品置于阿诺流通蒸气灭菌器内,100℃加热15~30min,每日一次,连续三次。
每次灭菌后取出物品置37℃孵育箱过夜,致残存的芽胞发育成繁殖体,次日再通过流通蒸气灭菌器加热而被杀灭。
如此反复以达到杀灭芽胞又使不耐高温的物质免受影响。
常用血清凝固器对吕氏血清培养基和鲁琴培养基的灭菌属此方法。
⑤高压蒸气灭菌法利用密闭的耐高压蒸气灭菌器(autoclave),在蒸气不外溢的条件下,使锅内压力增高,随之蒸气温度也增高。
通常在103.4kpa压力下蒸气温度达到121.3℃,维持15~20min可杀灭所有的繁殖体和芽胞。
本法适用于耐高温、耐湿物品的灭菌,如普通培养基、生理盐水、手术敷料等。
(2)辐射法
1)电离辐射能产生电离辐射效应的有X射线、Γ射线、阴极射线。
受照射后,敏感的靶物质如细菌DNA吸收了射线产生能量,产生较大范围的突变,或产生毒性物质如自由基可破坏微生物核酸产生致死作用。
电离辐射由于灭菌时不产生热量又称“冷灭菌法”,适用于对热敏感的物品及化学物质的灭菌,如一次性医用塑料制品和移植组织(骨、皮肤、心瓣膜等)和食品灭菌。
2)非电离辐射
①紫外线杀菌紫外线波长为240~280nm,它作用于DNA链上相邻两个胸腺嘧啶或胞嘧啶,共价结合形成二聚体而干扰DNA复制与转录,导致细菌的死亡。
紫外线穿透力弱,故常用于空气消毒和不耐热物品表面消毒。
②微波是波长为1~103nm的电磁波,可穿透玻璃、陶瓷、塑料薄膜等物质,常用于检验室用品、食品食具、药杯及其他用品的消毒。
(3)声波超声波的空化作用破坏了细菌原生质胶体状态导致细菌裂解。
革兰阴性菌对其敏感。
主要用于细菌细胞粉碎以提取细胞的组分或制备抗原。
(4)滤过除菌法以物理阻留的方式将液体或空气中的微生物除去以达到无菌目的。
用于不耐高温物品如血清、抗毒素、抗生素等的灭菌,超静工作台和层流室空气也用滤过法除菌。
3.化学消毒灭菌法化学药物使菌体蛋白变性沉淀、干扰微生物酶系统影响其代谢和损伤细菌细胞膜,导致菌体内容物漏出,而发挥防腐、消毒和灭菌作用。
只能外用或用于环境物品的消毒。
(1)化学消毒剂的种类:
1)根据化学结构与性质不同分类可以分成酶类、醇类、重金属盐类、氧化剂、表面活性剂、烷化剂、染料、酸碱类等。
2)根据杀灭微生物作用强弱分类:
①高效消毒剂可杀灭一切微生物。
如戊二醛、甲醛、环氧乙烷、过氧乙酸等。
②中效消毒剂杀灭除芽胞以外的微生物。
如乙醇、碘伏等。
③低效消毒剂不能杀灭芽胞、结核分枝杆菌。
如氯己定、苯扎溴铵等。
(2)影响消毒剂效能的因素通常消毒剂的浓度和作用时间与消毒剂杀灭微生物的效能成正相关,但也有例外,如乙醇,其浓度为70~75%时杀菌力最强。
影响消毒剂作用的因素有①消毒剂的性质、浓度和作用时间;②微生物的种类与数量;③温度与湿度;④酸碱度;⑤环境中有机物存在的拮抗;⑥其他化学拮抗物质。
(3)常用化学消毒剂的应用
①卤素化合物是有效的杀菌和灭菌剂,用于水、食品、设施消毒。
如碘伏常用作于皮肤的除菌。
②酚类化合物是强效杀菌剂
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