第3章細(xì)菌與環(huán)境

第三章細(xì)菌與環(huán)境說出正常菌群、條件致病菌、滅菌、消毒、無菌、無菌操作等概念；敘述高壓蒸汽滅菌法及其他常用物理化學(xué)消毒滅菌法；明確學(xué)習(xí)細(xì)菌與環(huán)境的基本意義。學(xué)習(xí)目標(biāo)細(xì)菌與人類的關(guān)系分部廣泛、無所不在多數(shù)細(xì)菌對(duì)人類無害、必不可少少數(shù)有害，需主動(dòng)防御學(xué)習(xí)細(xì)菌與環(huán)境關(guān)系的意義第一節(jié)細(xì)菌的分布

1、土壤中的細(xì)菌土壤是細(xì)菌生存的天然場(chǎng)所（因?yàn)橥寥乐杏兴?、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、空氣、一定的PH環(huán)境和溫度）自然界中，以土壤的含菌量（種類）最多，土壤素有“天然培養(yǎng)基”之稱。土壤也是一切自然環(huán)境中細(xì)菌的總發(fā)源地，也是人類利用細(xì)菌的主要來源在肥沃的土壤中，每克土壤含菌量達(dá)幾十億-幾仟億（沙漠含菌量?jī)H10萬/g）。細(xì)菌在土壤各層分布不均：表面含菌量少；距表面10-20cm土壤含菌量最多土壤中的細(xì)菌多數(shù)為非病原菌，它們?cè)谧匀唤绲奈镔|(zhì)循環(huán)中起著重要的作用，是動(dòng)植物與人類生存的必要條件之一。土壤中僅有少數(shù)病原菌，它們來自人和動(dòng)物體（糞、尿、痰、尸體等）。多數(shù)病菌在土壤中很容易死亡。主要為球菌和芽胞桿菌，如炭疽桿菌、破傷風(fēng)桿菌、氣性壞疽可長(zhǎng)期存活。所以，當(dāng)人體創(chuàng)傷處污染泥土?xí)r，要嚴(yán)防破傷風(fēng)和氣性壞疽感染。2、水中的細(xì)菌細(xì)菌來源：土壤、垃圾、污染物、人畜排泄物水質(zhì)細(xì)菌學(xué)檢查三項(xiàng)指標(biāo)指標(biāo)名稱意義國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)菌總數(shù)檢定1ml自來水中所含各種活細(xì)菌數(shù)<100個(gè)大腸桿菌價(jià)能檢出1個(gè)大腸桿菌的最小自來水量>300ml大腸桿菌指數(shù)在1000ml自來水中檢出的大腸桿菌數(shù)<3個(gè)3、空氣中的細(xì)菌空氣細(xì)菌來源空氣中的細(xì)菌來自土壤、塵埃和高聲說話、噴啑及咳嗽飛沫。在人口密集的公共場(chǎng)所或醫(yī)院，空氣中細(xì)菌種類和數(shù)量顯著增多?？諝庵械牟≡翱諝飧腥究諝庵幸话銢]有病原菌，但疫區(qū)或患者周圍空氣中有大量病原菌。如乳牛的唾液沫（結(jié)核）隨咳嗽或噴啑可噴射5m遠(yuǎn)，且飄浮很長(zhǎng)時(shí)間。帶有病原菌的塵埃也會(huì)飛揚(yáng)到大氣中?？諝庵蟹遣≡３Ｎ廴舅幬镏苿?、培養(yǎng)基、生物制劑（品），引起食品、飼料變質(zhì)以及造成手術(shù)感染。所以在外科手術(shù)、細(xì)菌接種、制備生物藥劑及生物制品等工作中，應(yīng)嚴(yán)格無菌操作杜絕污染。二、細(xì)菌在正常人體的分布正常菌群的概念正常人體的體表以及與外界相通的腔道中存在著不同種類和數(shù)量的細(xì)菌及其他微生物，這些微生物通常對(duì)人體無害，稱為正常菌群或正常微生物群。正常菌群的生理學(xué)意義營(yíng)養(yǎng)作用生物拮抗作用免疫作用 人體正常菌群的病理學(xué)意義在某些情況下，正常菌群之間、正常菌群與人體之間的生態(tài)關(guān)系可遭到破壞，此時(shí)某些正常寄居人體的菌群就可以引起疾病。這些在正常情況下不致病，在特殊情況下可引起疾病的細(xì)菌，稱為條件致病菌或機(jī)會(huì)致病菌。正常菌群轉(zhuǎn)化為條件病原菌寄居部位發(fā)生改變機(jī)體免疫機(jī)能低下菌群失調(diào)：指機(jī)體、菌群、環(huán)境三者之間的動(dòng)態(tài)平衡發(fā)生改變，導(dǎo)至體內(nèi)正常菌群中各種細(xì)菌的數(shù)量和比例發(fā)生大幅度的變化，生態(tài)體系表現(xiàn)出的不平衡狀態(tài)。菌群失調(diào)癥：指嚴(yán)重的菌群失調(diào)使機(jī)體發(fā)生功能紊亂表現(xiàn)出明顯臨床癥狀者。菌群失調(diào)癥又叫菌群交替癥（二重感染）。患二重感染的機(jī)體抵抗力很弱，細(xì)菌對(duì)抗菌素藥物不敏感，治療難度大，應(yīng)嚴(yán)加預(yù)防，避免發(fā)生。第二節(jié)外界因素對(duì)細(xì)菌的影響一、消毒滅菌的基本概念消毒：殺死物體上病原微生物但不一定能殺死細(xì)菌芽胞的方法。滅菌：殺滅物體上所有微生物的方法。一、消毒滅菌的基本概念防腐：防止或抑制微生物生長(zhǎng)繁殖的方法。無菌：不含有活菌。無菌操作：防止細(xì)菌進(jìn)入機(jī)體或其他物品的操作方法稱無菌操作。熱力消毒滅菌法輻射殺菌法濾過除菌法二、物理因素對(duì)細(xì)菌的影響熱力消毒滅菌法概念：主要利用熱力破壞微生物的蛋白質(zhì)、核酸、細(xì)胞壁和細(xì)胞膜，從而導(dǎo)致其死亡。是效果可靠、使用最廣泛的方法。作用機(jī)制：破壞微生物的蛋白質(zhì)、核酸、細(xì)胞壁和細(xì)胞膜，從而導(dǎo)致其死亡。干熱法由空氣導(dǎo)熱，傳熱較慢；濕熱法由空氣和水蒸氣導(dǎo)熱，傳熱較快，穿透力強(qiáng)。干熱滅菌法焚燒和燒灼干烤法濕熱滅菌法煮沸法巴氏消毒法流通蒸汽法間歇滅菌法高壓蒸汽滅菌法103.4kPa121.3℃15~30分鐘低溫紫外線和電離輻射紫外線和電離輻射日光暴曬：直射暴曬6h適用于書籍、被服、床墊等紫外線消毒：殺菌作用最強(qiáng)波段265-266nm用于室內(nèi)空氣消毒時(shí)，有效距離不超過2m，照射時(shí)間不少于30min適用于物體表面及空氣的消毒電離輻射：殺菌機(jī)制是破壞菌體的DNA適用于不耐熱的醫(yī)用塑料制品的消毒紫外線殺菌機(jī)制：作用于微生物的DNA,使菌體DNA失去轉(zhuǎn)化能力而死亡破壞菌體蛋白質(zhì)中的氨基酸，使菌體蛋白光解變性降低菌體內(nèi)氧化酶的活性使空氣中的氧電離產(chǎn)生具有極強(qiáng)殺菌作用的臭氧其他物理因素濾過其他物理因素超聲波其他物理因素干燥三、化學(xué)因素對(duì)細(xì)菌的影響具有消毒作用的化學(xué)藥物稱為消毒劑對(duì)細(xì)菌和機(jī)體都有毒性，故只能外用化學(xué)因素對(duì)細(xì)菌的影響類型作用機(jī)制常用種類酚類蛋白質(zhì)變性，細(xì)胞膜損傷石炭酸醇類蛋白質(zhì)變性與凝固乙醇氧化劑氧化作用、蛋白質(zhì)凝固高錳酸鉀、碘酒過氧乙酸、重金屬鹽氧化作用、蛋白質(zhì)變性與凝固紅汞、硫柳汞表面活性劑蛋白變性，細(xì)胞膜損傷新潔而滅染料抑制繁殖龍膽紫酸堿類破壞膜、壁，蛋白凝固醋酸、生石灰烷化劑蛋白質(zhì)及核酸烷基化環(huán)氧乙烷影響消毒滅菌效果的因素消毒劑的性質(zhì)、濃度與作用時(shí)間微生物的種類、狀態(tài)與數(shù)量消毒劑相互間的作用環(huán)境中有機(jī)物的存在四、噬菌體噬菌體的概念噬菌體(bacteriophage,phage)是感染細(xì)菌、真菌、放線菌或螺旋體等微生物的病毒的總稱，因部分能引起宿主菌的裂解，故稱為噬菌體。病毒的特性：個(gè)體微小，可以通過細(xì)菌濾器沒有完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，由蛋白質(zhì)和核酸組成專性細(xì)胞內(nèi)寄生的微生物分布極廣有嚴(yán)格的宿主特異性生物學(xué)性狀形態(tài)個(gè)體小，需用電子顯微鏡觀察蝌蚪形、微球形和細(xì)桿形，大多數(shù)呈蝌蚪形。生物學(xué)性狀結(jié)構(gòu)大多數(shù)噬菌體呈蝌蚪形，由頭部和尾部?jī)刹糠纸M成。頭部呈六邊形立體對(duì)稱，由蛋白質(zhì)衣殼包繞核酸組成；尾部是一管狀結(jié)構(gòu)，由中空的尾髓和外面包裹的尾鞘組成，尾髓具有收縮功能，可將頭部的核酸注入宿主菌；尾部末端上有尾板、尾刺和尾絲；頭部和尾部連接處有尾領(lǐng)、尾須結(jié)構(gòu)。噬菌體的生物學(xué)性狀化學(xué)組成蛋白質(zhì)構(gòu)成噬菌體的頭部的衣殼及尾部，包括尾髓、尾鞘、尾板、尾刺和尾絲，起著保護(hù)核酸的作用，并決定噬菌體外形和表面特征。核酸-遺傳物質(zhì)基因組大小2~200Kb核酸為DNA或RNA，大多數(shù)噬菌體的DNA為雙鏈DNA，但一些微小DNA噬菌體的DNA為環(huán)狀單鏈。多數(shù)RNA噬菌體的RNA為線狀單鏈，少數(shù)為線狀雙鏈，且分成幾個(gè)節(jié)段。噬菌體的生物學(xué)性狀抗原性噬菌體具有抗原性，能刺激機(jī)體產(chǎn)生抗體。該抗體能抑制相應(yīng)噬菌體侵襲敏感細(xì)菌，但對(duì)已吸附或已進(jìn)入宿主菌的噬菌體不起作用，噬菌體仍能復(fù)制增殖。噬菌體的生物學(xué)性狀抵抗力比一般細(xì)菌的繁殖體強(qiáng)抵抗乙醚、氯仿和乙醇75℃30min或更久才能被滅活耐受低溫和冰凍但對(duì)紫外和X射線敏感，一般經(jīng)紫外照射10~15min即失去活性。毒性噬菌體毒性噬菌體(virulentphage)能在宿主菌細(xì)胞內(nèi)復(fù)制增殖,產(chǎn)生許多子代噬菌體，并最終裂解細(xì)菌，稱為毒性噬菌體。溫和噬菌體(temperatephage)噬菌體基因與宿主菌染色體整合，不產(chǎn)生子代噬菌體，但噬菌體DNA能隨細(xì)菌DNA復(fù)制，并隨細(xì)菌的分裂而傳代，稱為溫和噬菌體或溶原性噬菌體(lysogenicphage)。毒性噬菌體增殖過程吸附穿入生物合成成熟與釋放毒性噬菌體吸附是噬菌體與細(xì)菌表面受體特異性結(jié)合的過程，特異性取決于噬菌體蛋白與宿主菌表面受體分子結(jié)構(gòu)的互補(bǔ)性。吸附方式絲形噬菌體以其末端吸附，有尾噬菌體以尾絲、尾刺吸附。絲形噬菌體如M13，f1等及微球形噬菌體如MS2等是吸附在性菌毛上，所以只感染有性菌毛的F+菌。只要細(xì)菌有特異性受體，不論死活噬菌體都能吸附，但噬菌體不能進(jìn)入死亡的宿主菌。毒性噬菌體穿入有尾噬菌體吸附宿主后，借助尾部末端含有的一種類似溶菌酶的物質(zhì)，在細(xì)菌細(xì)胞壁上溶一小孔，然后通過尾鞘的收縮，將頭部DNA注入細(xì)菌體內(nèi)，而蛋白衣殼留在菌細(xì)胞外。無尾噬菌體與絲形噬菌體可以脫殼的方式進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)。毒性噬菌體毒性噬菌體生物合成轉(zhuǎn)錄形成mRNA，轉(zhuǎn)移成噬菌體所需的酶、調(diào)節(jié)蛋白和結(jié)構(gòu)蛋白。以噬菌體核酸為模板，通過核酸多聚酶催化作用，大量復(fù)制子代噬菌體的基因核酸。成熟與釋放蛋白質(zhì)和核酸合成后，在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)按一定程序裝配成成熟的噬菌體。當(dāng)子代達(dá)一定數(shù)目后，菌細(xì)胞突然裂解，釋放出的噬菌體又能感染新的敏感細(xì)菌。但有些絲形噬菌體以出芽方式逐個(gè)釋放。毒性噬菌體在液體培養(yǎng)基中，噬菌現(xiàn)象可使渾濁菌液變?yōu)槌吻?。在固體培養(yǎng)基中，若用適量噬菌體和宿主菌液混合后接種培養(yǎng)，培養(yǎng)基表面可有透亮的溶菌空斑出現(xiàn)。一個(gè)空斑系由一個(gè)噬菌體復(fù)制增殖并裂解細(xì)菌后形成的，稱為噬斑（plaque）。若將噬菌體按一定倍數(shù)稀釋，通過噬斑計(jì)數(shù)，可測(cè)知一定體積內(nèi)的噬斑形成單位數(shù)目，即噬菌體的數(shù)量。噬斑溫和噬菌體前噬菌體整合在細(xì)菌基因組中的噬菌體基因組稱為前噬菌體（prophage）溶原性細(xì)菌帶有前噬菌體基因組的細(xì)菌稱為溶原性細(xì)菌（lysogenicbacterium）溫和噬菌體溶原性前噬菌體偶爾可自發(fā)或在某些理化和生物因素的誘導(dǎo)下脫離宿主菌基因組而進(jìn)入溶菌周期，產(chǎn)生成熟噬菌體，導(dǎo)致細(xì)菌裂解。溫和噬菌體的這種產(chǎn)生成熟噬菌體顆粒和溶解宿主菌的潛在能力稱為溶原性（lysogeny）。溫和噬菌體可有三種存在狀態(tài)游離的具有感染性的噬菌體顆粒宿主菌胞質(zhì)內(nèi)類似質(zhì)粒形式的噬菌體核酸前噬菌體毒性噬菌體溶原狀態(tài)十分穩(wěn)定，能經(jīng)歷許多代在某些條件如紫外線、X線、致癌劑、突變劑等作用下，可中斷溶原狀態(tài)進(jìn)入溶菌性狀態(tài)，這稱為前噬菌體的誘導(dǎo)與切離，發(fā)生率為10-2~10-5。極少數(shù)溶原性細(xì)菌中的前噬菌體離開細(xì)菌基因組后，不進(jìn)入溶菌性周期，這個(gè)現(xiàn)象被形象地稱之為“治愈”。溫和噬菌體溶原性轉(zhuǎn)換（lysogenicconversion）某些前噬菌體可導(dǎo)致細(xì)菌基因型和性狀發(fā)生改變，這稱為溶原性轉(zhuǎn)換。白喉棒狀桿菌產(chǎn)生白喉毒素，是因其前噬菌體（β-棒狀噬菌體）帶有毒素蛋白結(jié)構(gòu)基因（tox基因）。A群溶血性鏈球菌受有關(guān)溫和噬菌體感染發(fā)生溶原性轉(zhuǎn)換，能產(chǎn)生致熱外毒素。肉毒梭菌的毒素、金黃色葡萄球菌溶素的產(chǎn)生，以及沙門菌、志賀菌等的抗原結(jié)構(gòu)和血清型別都與溶原性轉(zhuǎn)換有關(guān)。溫和噬菌體噬菌體的應(yīng)用細(xì)菌的鑒定噬菌體與宿主菌的關(guān)系有高度特異性，可用于未知細(xì)菌的鑒定和分型。如應(yīng)用傷寒沙門菌Vi噬菌體可將有Vi