第四章 微生物與外界環(huán)境

1、第四章 微生物與外界環(huán)境 微生物與外界環(huán)境的關(guān)系極為密切。微生物種類多，繁殖迅速，適應(yīng)性強(qiáng)，因此，在自然界中分布甚廣。一、土壤中的微生物土壤中微生物的種類很多，其中主要是細(xì)菌，占土壤微生物總數(shù)的70%90%。微生物在土壤中的分布特點(diǎn)：表層微生物數(shù)量較少；在離地面1020cm深的土層中微生物的數(shù)量最多愈往深處則微生物愈少，在數(shù)米深的土層處幾乎可達(dá)無菌。少數(shù)抵抗力強(qiáng)的芽孢菌能在土壤中生存數(shù)年甚至數(shù)十年以上有機(jī)會感染人和家畜有一些抵抗力較強(qiáng)的非芽孢病原菌也能生存較長的時(shí)間。二、水中的微生物水中的微生物主要為腐生性細(xì)菌，其次還有真菌、螺旋體、噬菌體等。一般地面水比地下水含菌量多，雨水和雪水含菌數(shù)量少。

2、被病原微生物污染的水體，是傳染病發(fā)生和流行的重要傳播媒介。三、空氣中的微生物空氣中一般沒有病原微生物存在，但有病原微生物的氣溶膠，或者帶有病原菌隨塵埃健康人或動物往往因吸入而感染，分別稱為飛沫傳播和塵埃傳播，總稱空氣傳播。四、正常動物體的微生物（一）正常菌群 1.概念：在正常動物的體表或與外界相通的腔道經(jīng)常有一些微生物存在，它們對宿主不但無害，而且是有益的和必需的，這些微生物稱為正常微生物群或正常菌群。2.正常菌群對動物機(jī)體的重要意義：1) 營養(yǎng)作用 2) 免疫作用 3) 生物頡頏 （二）正常動物體的微生物1.分布：體表的微生物 葡萄球菌、鏈球菌、雙球菌大腸桿菌、綠膿桿菌等消化道中的微生物 口

3、腔中：主要有葡萄球菌、鏈球菌、乳酸桿菌、棒狀桿菌、螺旋體等。食道中：很少。禽類嗉囔有一類乳酸桿菌還能抑制大腸桿菌和某些腐敗菌。胃腸道：單胃動物：主要有乳酸桿菌、幽門螺桿菌和胃八疊球菌等少量細(xì)菌。反芻動物瘤胃：分解纖維素的細(xì)菌有產(chǎn)琥珀酸纖維菌、黃色瘤胃球菌、白色瘤胃球菌、小生纖維梭菌和小瘤胃桿菌；合成蛋白質(zhì)的細(xì)菌有淀粉球菌、淀粉八疊球菌和淀粉螺旋菌等；瘤胃厭氧真菌具有降解纖維和半纖維的能力，有的還具有降解淀粉、蛋白質(zhì)的能力；小腸：微生物很少，腸道后段逐漸增多，主要有大腸桿菌、腸球菌和芽孢桿菌等。 其他器官系統(tǒng)中的微生物：呼吸道中 泌尿系統(tǒng)2.菌群失調(diào)： 原因：宿主受到日糧突然變化、環(huán)境變化、患病

4、、手術(shù)等應(yīng)激，或是濫用抗菌藥物等3.菌群失調(diào)癥：因?yàn)橄勒＞菏テ胶?，使某些潛在的致病菌得以迅速繁殖而引起的疾病稱為菌群失調(diào)癥。原因：早期斷奶仔豬反芻動物在采食含蛋白質(zhì)或糖類過多的飼料，或突然改變飼料后畜禽長期連續(xù)或大量服用廣譜抗菌藥物避免菌群失調(diào)癥：應(yīng)注意科學(xué)喂養(yǎng)和不濫用抗菌藥物。（三）無菌（GF）動物和無特定病原體（SPF）動物 在介紹本章內(nèi)容之前，先闡明如下幾個(gè)概念：消毒(disinfection)：應(yīng)用理化方法殺滅物體中的病原微生物的過程稱消毒。用于消毒的化學(xué)藥品稱為消毒劑。滅菌(sterilization)：利用理化方法殺滅物體中所有微生物（包括病原微生物、非病原微生物及其芽孢

5、、霉菌孢子等）的過程。無菌(asepsis)：指環(huán)境或物品中沒有活的微生物存在的狀態(tài)。無菌操作(asepsis operate)：防止微生物進(jìn)入機(jī)體或其他物品的操作方法稱無菌操作或無菌法。防腐(antisepsis)：防止和抑制微生物生長繁殖的過程稱為防腐或抑菌。用于防腐的化學(xué)藥物稱為防腐劑或抑菌劑。4-1 物理因素對微生物的影響一、溫度 溫度適宜，微生物生長繁殖良好；而溫度過高或過低，則生長受到抑制，甚至死亡。根據(jù)細(xì)菌對生長溫度的要求，將其分為嗜冷菌、嗜溫菌和嗜熱菌三類。使菌體蛋白變性或凝固，酶失去活性，導(dǎo)致微生物死亡。據(jù)此設(shè)計(jì)了高溫消毒和滅菌方法。有干熱滅菌和濕熱滅菌兩大類。高溫消毒和滅菌

6、方法有干熱滅菌和濕熱滅菌兩大類：（1）干熱滅菌法 火焰滅菌法 熱空氣滅菌法 （2）濕熱滅菌法 煮沸滅菌法 煮沸1020min可殺死所有細(xì)菌的繁殖體。芽孢常需煮沸12h才被殺死。在水中加入1%碳酸鈉或2%5%石炭酸，滅菌效果更好。外科手術(shù)器械、注射器、針頭以及食具多用此法滅菌。流通蒸汽滅菌法 用蒸籠或流通蒸汽滅菌器也稱間歇滅菌法。100的蒸汽維持30min，將被滅菌物品放于37溫箱過夜第二天再100蒸30min，如此連續(xù)3d，最終達(dá)到完全滅菌的目的。常用于某些不耐高溫的培養(yǎng)基巴氏消毒法 可分為三類：第一類為低溫維持巴氏消毒法（LTH），在6365維持30min；第二類為高溫瞬時(shí)巴氏消毒法（HTS

7、T）在7172保持15s；第三類為超高溫巴氏消毒法（UHT），在132保持12s，迅速冷卻至10鮮乳等食品高壓蒸汽滅菌法 即用高壓蒸汽滅菌器進(jìn)行滅菌的方法，溫度下維持1530min， 完全滅菌所需溫度與時(shí)間視滅菌材料的性質(zhì)和要求決定。凡耐高溫、不怕潮濕的物品，如各種培養(yǎng)基、溶液、玻璃器皿、金屬器械、敷料、橡皮手套、工作服和小實(shí)驗(yàn)動物尸體等均可用這種方法滅菌 代謝活動降低到最低水平，生長繁殖停止，但仍可長時(shí)間保持活力常用低溫保存菌種、毒種、疫苗、血清、食品和某些藥物等。冷凍真空干燥是保存菌種、毒種、補(bǔ)體、疫苗、診斷血清等制品的良好方法 二、干燥 對干燥的抵抗力很強(qiáng)，但不能在干燥環(huán)境中生長繁殖，且

8、許多微生物在干燥的環(huán)境中會逐漸死亡。在畜牧業(yè)生產(chǎn)中常用干燥法保存草料、飼料、皮張、藥物等,家畜飼養(yǎng)上青干草的保存就是利用干燥的作用。三、滲透壓 高滲溶液：長時(shí)間置于高滲溶液中，則菌體內(nèi)的水分向外滲出，而出現(xiàn)“質(zhì)壁分離”現(xiàn)象，導(dǎo)致微生物生長被抑制甚至死亡。 鹽腌、糖漬等方法保存食品或果品。低滲溶液：長時(shí)間置于低滲溶液中， 膨脹，甚至 破裂而 “胞漿壓出” 。常在細(xì)菌人工培養(yǎng)基中或制備細(xì)菌懸液時(shí)加入適量氯化鈉，以保持滲透壓的相對平衡。比較而言，細(xì)菌等微生物細(xì)胞對低滲不敏感。四、射線和紫外線 可見光線：一般無多大影響，長時(shí)間作用也能妨礙微生物新陳代謝與繁殖培養(yǎng)細(xì)菌等微生物、保存菌種應(yīng)置于陰暗處光感作

9、用：如果將某些染料（如美藍(lán)、伊紅等）加入培養(yǎng)基中，能增強(qiáng)可見光的殺菌作用，這種現(xiàn)象叫光感作用。X射線：波長愈短殺菌力愈強(qiáng)。射線、射線：電離輻射作用較強(qiáng)，具有抑菌或殺菌作用；射線：電離輻射作用弱，僅有抑菌作用和微弱的殺菌作用。紫外線：中波長200300nm部分具有殺菌作用，其中以265266nm殺菌力最強(qiáng)。紫外線對微生物的殺菌原理主要有兩個(gè)方面：誘發(fā)微生物的致死性突變：DNA同鏈中相鄰兩個(gè)胸腺嘧啶形成二聚體強(qiáng)烈的氧化殺菌作用：使空氣中的分子氧變?yōu)槌粞?，臭氧放出氧化能力極強(qiáng)的原子氧，具有殺菌作用。紫外線的穿透力弱，僅限于照射物體的表面紫外線燈的消毒效果與照射時(shí)間、距離和強(qiáng)度有關(guān)：一般燈管離地面約2

10、m，照射12h。紫外線對眼睛和皮膚有損傷作用，一般不能在紫外燈照射下工作。紫外線照射量不足以致死細(xì)菌等微生物，促使其發(fā)生突變，也常用于微生物的誘變。五、超聲波的影響超聲波主要通過四方面的作用達(dá)到殺菌目的：一是使微生物細(xì)胞內(nèi)含物強(qiáng)烈震蕩而被破壞；二是氧化殺菌，因在水溶液中超聲波能產(chǎn)生過氧化氫；三是產(chǎn)生熱效應(yīng)，破壞細(xì)胞的酶系統(tǒng)；四是空（腔）化作用，即在液體中形成許多真空狀態(tài)的小空腔，空腔崩破產(chǎn)生的巨大壓力使細(xì)胞裂解。超聲波可以用來滅菌保藏食品目前主要用于粉碎細(xì)胞，提取細(xì)胞組分，供生化實(shí)驗(yàn)、血清學(xué)實(shí)驗(yàn)研究和微生物遺傳及分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)研究用。六、過濾除菌主要用于一些不耐高溫滅菌的血清、毒素、抗毒素、酶

11、、維生素及藥液等物質(zhì)的除菌。液體中細(xì)菌等微生物，但常不能除去病毒、支原體等小顆粒。4-2 化學(xué)因素對微生物的影響防腐劑：用于抑制微生物生長繁殖的化學(xué)藥物稱為防腐劑。消毒劑：用于殺滅動物體外病原微生物的化學(xué)制劑稱為消毒劑。化學(xué)治療劑：用于消滅宿主體內(nèi)病原微生物的化學(xué)制劑稱為化學(xué)治療劑。一、消毒劑的消毒原理 1.使菌體蛋白質(zhì)變性、凝固及水解 二、影響化學(xué)消毒劑作用的因素1.消毒劑的性質(zhì)、濃度與作用時(shí)間 2.微生物的種類與數(shù)量 三、常用消毒劑的種類 酸類主要以H+顯示其殺菌和抑菌作用。 堿類的殺菌能力決定于OH-的濃度 氧化劑的殺菌能力，主要是由于氧化作用。 所有鹵族元素均具有顯著的殺菌力。 酚能抑

12、制和殺死大部分細(xì)菌的繁殖體，5%石炭酸溶液于數(shù)小時(shí)內(nèi)能殺死細(xì)菌的芽孢。真菌和病毒對石炭酸不太敏感。 醇類有殺菌作用。其殺菌力主要是由于它的脫水作用，使菌體蛋白質(zhì)凝固和變性。 具有顯著的抑菌作用，可用于傷口的消毒。 4-3 生物因素對微生物的影響在自然界中能影響微生物生命活動的生物學(xué)因素很多，在各種微生物之間，或是在微生物與高等動植物之間，經(jīng)常存在著相互影響的作用，如寄生、共生和頡頏現(xiàn)象等。1、寄生 一種生物從另一生物獲取其所需的營養(yǎng)，賴以為生，并往往對后者呈現(xiàn)傷害作用的現(xiàn)象，稱為寄生。2、共生 兩種或多種生物生活在一起時(shí)，彼此并不相互損害而是互為有利的現(xiàn)象，稱為共生。 3、頡頏 當(dāng)兩種微生物生

13、活在一起時(shí)，一種微生物能產(chǎn)生另一種微生物有毒害作用的物質(zhì)，從而抑制或殺滅另一種微生物的現(xiàn)象，稱為頡頏。影響微生物的生物因素有下列幾個(gè)方面：一、噬菌體一般把侵染細(xì)菌的病毒稱為噬菌體。噬菌體有一定的形態(tài)結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格的寄生性，只能在活的易感細(xì)菌體內(nèi)生長繁殖，并將細(xì)菌裂解，故稱為細(xì)菌病毒。噬菌體的噬菌作用具有專一性，利用這一特性，可診斷不同微生物的菌種或菌型。二、抗生素 是某些微生物在代謝過程中產(chǎn)生的一種化學(xué)物質(zhì)，能抑制或殺滅某些微生物。它主要來源于放線菌，少數(shù)來源于某些真菌和細(xì)菌等。除微生物外，一些動植物也能產(chǎn)生抗生素。三、細(xì)菌素是某種細(xì)菌產(chǎn)生的一種抗菌性物質(zhì)。其殺菌范圍較窄，有一定的特異性，只能作用

14、于同種菌株的細(xì)菌以及與它相近的細(xì)菌。其作用類似抗生素，但只能殺滅細(xì)菌，卻不能引起細(xì)菌裂解。可分為三類：第一類是多肽細(xì)菌素；第二類是蛋白質(zhì)細(xì)菌素；第三類是顆粒細(xì)菌素。4-4 常見微生物的變異現(xiàn)象遺傳，系親代與子代的相似性，它是物種存在的基礎(chǔ)。變異，是親代與子代以及子代之間的不相似性，它是物種發(fā)展的基礎(chǔ)。遺傳性變異：由于微生物體內(nèi)遺傳物質(zhì)的改變發(fā)生的，可以遺傳給后代的變異，稱為遺傳性變異；非遺傳性變異：由于環(huán)境條件的改變引起的，一般不遺傳給后代的變異，稱為非遺傳性變異。一、形態(tài)變異異常條件下生長發(fā)育時(shí)如炭疽病豬咽喉部分離到的炭疽桿菌細(xì)長如絲狀；慢性豬丹毒病豬心臟病變部的豬丹毒桿菌呈長絲狀，都是細(xì)菌

15、形態(tài)變異的實(shí)例。在實(shí)驗(yàn)室保存菌種，如不定期移植和通過易感動物接種，形態(tài)也會發(fā)生變異。二、結(jié)構(gòu)與抗原性變異（1）莢膜變異 有莢膜的細(xì)菌，在特定條件下，可能喪失其形成莢膜的能力如炭疽桿菌在動物體內(nèi)和特殊培養(yǎng)基上能形成莢膜，而在普通培養(yǎng)基上則不形成莢膜莢膜的喪失，必然導(dǎo)致病原菌毒力和抗原性的改變。（2）鞭毛變異 有鞭毛的細(xì)菌在某種條件下，可以失去鞭毛。如將有鞭毛的沙門氏菌培養(yǎng)于含0.075%0.1%石炭酸的瓊脂培養(yǎng)基上，可失去形成鞭毛的能力。細(xì)菌失去了鞭毛，亦就喪失了運(yùn)動力和鞭毛抗原。（3）芽孢變異 能形成芽孢的細(xì)菌，在一定條件下可喪失形成芽孢的能力。如強(qiáng)毒炭疽桿菌于43條件下，育成不形成芽孢的菌株

16、。三、菌落的變異 細(xì)菌的菌落最常見的有兩種類型：光滑型（S型）和粗糙型（R型）。細(xì)菌的菌落在一定條件下從光滑型變?yōu)榇植谛蜁r(shí)，稱SR變異。SR變異時(shí)，細(xì)菌的毒力、生化反應(yīng)、抗原性等也隨之改變。在正常情況下，較少出現(xiàn)RS的回歸變異。四、毒力變異病原微生物的毒力有增強(qiáng)或減弱的變異。增強(qiáng)：讓病原微生物連續(xù)通過易感動物減弱：將病原微生物長期培養(yǎng)于不適宜的環(huán)境中反復(fù)通過非易感動物時(shí)，可使其毒力減弱毒力減弱的菌株或毒株可用于疫苗的制造。如炭疽芽孢苗、豬瘟兔化弱毒疫苗等都是利用毒力減弱的菌株或毒株制造的預(yù)防用生物制品。五、耐藥性變異 正常情況下細(xì)菌對許多藥物是敏感的，但有時(shí)卻出現(xiàn)抗藥現(xiàn)象。其抗藥性分為以下兩類：1、耐藥性大多是通過自發(fā)突變，以及耐藥性遺傳因子的傳遞而產(chǎn)生的；或者在大