微生物基础知识
微生物学基础知识
放线菌
微
生
真菌
物
的 种 类
真核微生物 显微藻类
（由真核细胞构成的）
水绵
没有细胞结构的
微生物：病毒
原生动物 草履虫
微生物
原核生物 真核生物 非细胞微生物
细菌、放线菌、蓝细菌
支原体、衣原体、立克次氏体
酵母、霉菌、蕈菌
病毒 亚病毒（类病毒、拟病 毒和朊病毒）
细菌形态与结构
❖ 细菌形态 ❖ 圆形的有机体被称之为球菌。这些细菌可以形
❖ 革兰氏阴性细菌的细胞壁较革兰氏阳性的细菌薄，但 是它们也同样具有多层脂质成分的外膜结构，以便保
护细胞不受外来有害物质的侵害。
细菌形态与结构
细菌形态与结构
❖ 细菌孢子有着硬的保 护性皮层环绕和保护 细胞的重要部位。
❖ 孢子中休眠的细菌可 以在干旱、高温甚至 放射线照射的环境里 存活数周，甚至数年
的特殊性不是细菌或细菌的代谢产物，而是细菌死亡或解体后才释放出 来的一种具有内毒素生物活性的物质。 ❖ 一般来说内毒素是热原,但热原不全是内毒素。 ❖ 严格地讲，不是每一种热原都具有脂多糖的结构。 ❖ 但所有己知的细菌内毒素脂多糖都有热原活性。 ❖ 药品生产的质量控制一般可以接受的观点是：不存在细菌内毒素意味着 不存在热原。
❖ 细菌生长的必备条件:温度、营养、空气、水
细菌形态与结构
滞后期（Lag）、增长期（Log）、稳定期（Stationary）、死亡期（Death）
霉菌和酵母菌
❖ 霉菌和酵母菌不属于细菌类，他们是真菌。
❖ 酵母菌是具有圆形外层的单细胞生物，类似于 细菌但是比细菌要大。
霉菌和酵母菌
❖ 霉菌具有丝状外型，最终会产生霉菌孢子（分 生孢子）
2024微生物基础知识培训课件
2023REPORTING 2024微生物基础知识培训课件•微生物概述与分类•细菌基础知识•真菌基础知识•病毒基础知识•微生物检测技术与方法•微生物在医学领域应用•微生物在环境保护中应用•总结与展望目录20232023REPORTINGPART01微生物概述与分类010405060302微生物定义：微生物是一类形体微小、结构简单、必须借助光学显微镜或电子显微镜才能看到的微小生物的总称。
微生物特点体形微小，需借助显微镜观察；结构简单，多为单细胞或非细胞结构；繁殖迅速，代谢旺盛；种类繁多，分布广泛。
微生物定义及特点微生物分类与命名微生物分类根据微生物的形态、生理生化特性、生态习性、细胞组成等特征进行分类，主要分为细菌、真菌、病毒、原生动物和藻类等几大类。
微生物命名采用双名法，即属名和种名，如大肠杆菌（Escherichia coli）。
物质循环环境净化生物防治工业应用微生物在自然界中作用01020304微生物参与自然界的物质循环，如碳循环、氮循环等，促进生态系统的平衡和稳定。
微生物能够降解有机污染物，净化环境，如污水处理、土壤修复等。
利用微生物或其代谢产物来防治病虫害，具有环保、安全等优点。
微生物在食品、医药、化工等工业领域有广泛应用，如发酵工程、生物制药等。
2023REPORTINGPART02细菌基础知识010204细菌形态与结构细菌的基本形态：球菌、杆菌、螺旋菌细菌的特殊结构：荚膜、鞭毛、菌毛、芽孢细菌细胞壁的结构与组成：肽聚糖、磷壁酸、外膜等细菌细胞膜的结构与功能：物质转运、能量转换等03营养物质温度酸碱度气体环境细菌生长繁殖条件水、碳源、氮源、无机盐、生长因子最适pH值范围最适生长温度、最低生长温度、最高生长温度需氧菌、厌氧菌、兼性厌氧菌葡萄球菌属、链球菌属等，引起化脓性感染、毒素性疾病等革兰氏阳性菌肠杆菌科细菌、绿脓杆菌等，引起肠道感染、呼吸道感染等革兰氏阴性菌破伤风梭菌、产气荚膜梭菌等，引起厌氧环境感染如破伤风、气性坏疽等厌氧菌结核分枝杆菌、麻风分枝杆菌等，引起结核病、麻风病等其他致病菌常见致病菌及其危害2023REPORTINGPART03真菌基础知识真菌的形态多样，包括单细胞酵母、菌丝体、子实体等。
微生物基本知识
七、微生物的基础应用
被大量用作工业发酵 被用作环保、如降解塑料、处理废水、 废气等，可再生资源的潜力极大。 在食品、饮料工艺方面及药物制剂微生 物学 被广泛用于传染病的控制与治疗
八、细菌介绍
1.细菌的大小和形态：体积很小,常以微 米为测量单位.根据其外形可分为球菌、 杆菌、螺旋菌三大类。 2.细菌细胞的基本结构：细胞壁、细胞膜、 细胞质、核质。（鸡蛋结构） 3.细菌细胞的特殊结构：荚膜、芽胞、鞭 毛、菌毛等。
3、出现致热原的原因 ： ①药物原料本身含有热原，或在配制过程中污染， 储存期间产生热原或发霉变质。 ②输液器及各种用具被致热原污染。 ③输液前液体配制及输液时的操作不规范，引起 液体污染。 4、对输液器具及所输注液体的处理 ： 应将输液器具及所输注的液体尽快送检验科进行 热原检测及细菌学培养。
高温干燥 干热法。利用高温破 一般要求温 适用可耐高温的 灭菌 坏微生物 度160℃以上 设备的零部件
高压蒸汽 湿热法。利用高压蒸 一般为饱合 灭菌 汽使细菌蛋白质凝固 蒸汽 变性 气体灭菌 药物法。利用某些气 某些气体对 体如环氧乙烷、甲醛 环境的温度、 等的灭菌作用 湿度有特定 要求 适用于可耐高温 的零部件、无菌 服 适用于对热敏感 的物体及厂房
10、输液反应
1.范围：输液反应实际应该包括药物过敏反应、热原反应、菌污 染反应。 1.1 药物过敏反应 也称药物变态反应，是指机体再次接触某一药物相同抗原或 半抗原时，发生的一种以机体生理功能紊乱或组织损伤为主的特 异性免疫应答 1.2热原反应：是指由致热原（通常是由细菌内毒素）引起的反应。 1.3菌污染反应：是指由于液体或输液器具被细菌污染引起的不良 反应 临床以热原反应和药物过敏反应 最为常见，二者症状有相似之处， 都表现为：都可以出现寒战、发热、头痛、恶心、呕吐、心悸、 胸闷、低血压休克等
微生物的基本知识
二、微生物的特点
微生物除了个体微小、结构简单这一基本特征以外，还有一些其他特点也是与众多生物不同的。
（一）种类繁多
微生物的数量和种类是十分惊人的。一滴水，一颗土粒往往都是一个微生物“社会”。其中以土壤内的生存密度最大，1克较肥活的土壤常含有几亿到几十亿个微生物；贫瘠土壤每克也含有几百万到几千万个，一只肮脏的苍蝇，全身能携带5亿多个细菌，三对足能粘附700万至1000万个细菌，可见微生物的密集度之大。微生物的各类也很可观，自然界已知的微生物就有10万种左右。有人估计，这个数仅占自然界微生物种类的1/10，所以微生物资源的开发潜力是很大的。尤其微生物的生理类型多种多样，如细菌光合作用；化能合成作用；生物固氮作用；厌氧性的生物氧化作用以及烃代谢；合成各种次生代谢产物：如抗生素、毒素、维生素、赤霉素等；分解各种复杂化合物，如纤维素、木素、甲壳素、琼脂、角蛋白；一些塑料等和分解极毒素物质，如酚、氰、甲醛、多氯联苯等。显然，微生物多种多样的代谢类型，可为生产实践和科学研究提供丰富的菌种资源。
微生物的基本知识
一、微生物的概念与分类
在自然界里，有许多内眼不能直接看见，必须借助于显微镜放大才能观察到微小生物，这些微小生物总称为微生物。微生物虽然个体微小，但具有一定的形态与结构，在适宜的环境中生长和繁殖很快，它们在自然界里起着巨大的作用，是引起各种物质转化的原因之一。例如土壤中的微生物能将动物蛋白质转化为无机含氮化合物，以供植物生长发育的需要，而植物又为人类和动物所利用。有的微生物可使人和动植物得病，而另一些微生物又可直接用来治病，如乳酸杆菌制剂乳酶治疗腹泻，有的微生物产生一些有用的物质而应用于工农业生产，如酿酒、发酵以及抗生素生产等。微生物与人类的关系至为密切，绝大多数微生物对人类是有益的，而且是必须的。没有微生物，植物就不能新陈代谢，人和动物也将无法生存，只有少数微生物可能引起人类或动杆物病害，这些具有致病性的微生物则称为病原微生物或致病菌。
微生物基础知识培训(常用微生物知识)ppt课件
主要通过氧化磷酸化途径进行 ，少数真菌可通过无氧呼吸产 生能量。
物质代谢
能分解纤维素、木质素等复杂 有机物，同时合成自身所需的 营养物质。
生长发育
包括菌丝的生长、孢子的形成 和萌发等过程。
常见真菌种类及其特性
酵母菌
单细胞真菌，可发酵糖类产生酒精和二氧化 碳，广泛应用于食品、酿造等领域。
蘑菇
流感病毒、冠状病毒、艾滋病病毒、疱疹病毒等。
病毒的危害
导致人类和动植物疾病，如流感、艾滋病、口蹄疫等，严重危害人类健康和生 命安全。同时，病毒也对社会经济和生态环境造成巨大影响。
05 微生物在自然界 中的作用
微生物在土壤中的作用
促进土壤形成
微生物通过分解有机物和 矿物质，促进土壤的形成 和发育。
微生物的收多 、转化快和生长旺等特点。
功能
微生物在自然界中发挥着重要作用， 如参与物质循环、维持生态平衡、促 进动植物生长等。
微生物与人类的关系
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有益关系
微生物在食品、医药、农 业等领域有着广泛应用， 如制作面包、酿造啤酒、 生产抗生素等。
有害关系
属于担子菌门，是一种大型真菌，具有食用 和药用价值。
霉菌
多细胞真菌，菌落呈绒毛状、絮状或蜘蛛网 状，可引起食品、衣物等物品的霉变。
青霉
属于半知菌类，是一种广泛分布的真菌，可 引起水果、蔬菜等农产品的腐烂。
04 病毒
病毒的结构与分类
病毒的基本结构
由核酸（DNA或RNA）和蛋白质外壳组成，无细胞结构。
某些微生物能引起人类和 动植物的病害，如细菌引 起的痢疾、病毒引起的流 感等。
中性关系
许多微生物与人类和平共 处，不引起疾病，也不产 生明显的益处或害处。
微生物知识培训
微生物基础知识培训一、微生物的基础知识培训（一）、微生物是什么? （微生物基础）（二）、为什么要控制微生物?（危害）（三）、怎样控制微生物?1、微生物的定义❖所谓微生物是指个体微小，必须借助于显微镜才能看清它们外形的一群低等的、原始的微小生物，如细菌。
（体型微小，必须借助于光学显微镜或电子显微镜才能看到它们的结构，结构简单，有的具有细胞构造，有的甚至没有细胞构造，生长繁殖快，对物质具有非常强烈的转化作用；容易引起变异，以致微生物的种类特别繁多，并且新的种类还在不断产生；数量多，分布广，对自然环境的适应性强，以致在自然界的任何地方如土壤、空气、水以及人和动植物体上都有微生物生活或生存）2、微生物的特点❖微生物是结构简单、繁殖快、分布广、个体最小的生物。
❖ 2.1 结构简单：微生物多数是单细胞；❖ 2.2 生长旺，繁殖快（大肠杆菌在它的适宜37-44℃之间，20-30分钟繁殖一代）❖ 2.3 分布广.种类多（10万多种）：自然界中到处都有，如水、空气、土壤等。
❖ 2.4 个体小：小于0.1mm。
肉眼不可见。
❖ 2.5 适应性强，易变异❖ 2.6 代谢强，转化快3、常见的微生物图片葡萄球菌酵母菌芽痕棒状杆菌大肠杆菌大肠杆菌放线杆菌分裂的大肠杆菌黑曲霉黑曲霉弧状菌脚气真菌酵母菌蜡状芽孢杆菌链球菌面包酵母啤酒酵母球菌沙门氏菌3、微生物在自然界的分布自然界中微生物的分布极为广泛，水中、高山、海底、荒漠、极地、空气等到处都生存着各种各样、形形色色的微生物4、微生物的主要来源土壤、水、空气、人和动植物（1）土壤中的微生物：❖土壤是微生物的天然培养基，它具备微生物正常发育所必须的一切条件：❖土壤中含有一定的无机物和有机物；❖土壤中含有适当的水分；❖大多数中性偏碱,适合大多数微生物生长；❖土壤中还含有气体，主要是CO2、O2和N2；❖温度变化不大（10-25℃）。
❖土壤中含有大量的微生物，土壤中的细菌来自天然生活在土壤中的自养菌和腐物寄生菌以及随动物排泄物及其尸体进入土壤的细菌。
《微生物基本知识》ppt课件
自然界中各类环境适应性分析
微生物在土壤中的分布与功能
包括氮循环、有机物分解等。
水体中的微生物生态
如淡水、海水中的微生物种类及其作用。
极端环境中的微生物
探讨高温、低温、高盐、低氧等极端条件下微生物的生存机制。
人体内外环境中共生关系探讨
01
人体正常菌群分布及其生理功能
如肠道菌群对消化、免疫的贡献。
02
在不同环境下，微生物的生理特性也会发生变化。例如，在缺氧条件下，一些微生物会进行厌氧呼吸，产 生乳酸或酒精等代谢产物；在高温条件下，一些微生物会产生耐热性酶和蛋白质，以适应高温环境。
04
微生物遗传与变异
遗传物质基础：DNA和RNA
1 2
DNA作为遗传物质 大多数微生物的遗传物质是双链DNA，它们携带 着微生物生命活动所必需的全部遗传信息。
转录过程
在转录过程中，DNA的遗传信息 被转录成mRNA，为后续的蛋白质 合成提供模板。
翻译过程
在翻译过程中，mRNA上的遗传信 息被翻译成蛋白质，这些蛋白质是 微生物生命活动的重要组成部分。
基因突变类型及影响因素
基因突变类型
基因突变包括点突变、插入突变、 缺失突变和倒位突变等，这些突 变都可能导致微生物的遗传特性
包括细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核等。与细菌相比，真菌的 细胞结构更为复杂，具有真正的细胞核。
真菌的繁殖方式
通过孢子进行繁殖，如芽殖、裂殖等。
病毒形态与结构
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病毒的基本形态
球形、杆形、蝌蚪形等。 病毒是一种非细胞生物， 必须在活细胞内寄生并以 复制方式增殖。
病毒的结构
包括核酸（DNA或RNA） 和蛋白质外壳。部分病毒 还有包膜结构。
微生物基础知识
大肠杆菌的个体繁殖:时间(分钟)世代微生物数
0020=1
20121=2
40222=4
60323=8
:::
40020220=1,048,576
:::
144072272=4.72*1021
生长周期
生长曲线:代表细菌在新的适宜的环境中生长繁殖直至衰老死亡全过程的动态变化。
微生物基础知识
第一节基础微生物学
一、微生物概述
病毒界————-病毒
原核生物界——-细菌
生物分类系统真菌界————酵母菌
霉菌
真核原生界——-藻类
原生动物
动物界
植物界
微生物并非生物分类学上的名词，是所有形体微小的低等生物的通称。
（一）微生物定义
微生物是一群形体微小，结构简单，肉眼看不到，只能借助光学显微镜或电子显微镜放大数100或数1000倍甚至数万倍才能看到的微小生物。
1)营养物浓度
2）温度
在一定的温度范围内，每种微生物都有自已的生长温度三基点：最低生长温度、最适生长温度和最高生长温度。在生长温度三基点内，微生物都能生长，但生长速率不一样。微生物只有处于最适生长温度时，生长速度才最快，代时最短。超过最低生长温度，微生物不会生长，温度太低，甚至会死亡。超过最高生长温度，微生物也要停止生长，温度过高。也会死亡。一般情况下，每种微生物的生长温度三基点是恒定的。但也常受其它环境条件的影响而发生变化。
３）穿刺接种在保藏厌氧菌种或研究微生物的动力时常采用此法。做穿刺接种时，用的接种工具是接种针。用的培养基一般是半固体培养基。它的做法是：用接种针蘸取少量的菌种，沿半固体培养基中心向管底作直线穿刺，如某细菌具有鞭毛而能运动，则在穿刺线周围能够生长。
微生物基本知识
微生物基本知识一、什么是微生物微生物是一切肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称。
它们是一些个体微小，构造简单的低等生物。
大多为单细胞，少数为多细胞，还包括一些没有细胞结构的生物。
主要有古菌；属于原核生物类的细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体；属于真核生物类的真菌、原生动物和显微藻类，这些微生物在光学显微镜下可见。
蘑菇和银耳等食、药用菌是个例外，尽管可用厘米表示它们的大小，但其本质是真菌，我们称它们为大型真菌。
而属于非细胞生物类的病毒、类病毒和朊病毒（又称朊粒）等则需借助电子显微镜才能看到。
二、微生物的特征微生物一般指体形在0.1毫米以下的小生物，个体微小的特性使微生物获得了高等生物无法具备的五大特征，即体积小面积大，吸收多转化快，生长旺繁殖快，适应强变异频，分布广种类多。
1、体积小，面积大微生物的个体极其微小，必须借助显微镜放大几倍、几百倍、上千倍，乃至数万倍才能看清。
杆菌的宽度是0.5微米，因此80个杆菌“肩并肩”地排列成横队，也只有一根头发丝的宽度。
杆菌的长度约2微米，故1500个杆菌头尾衔接起来仅有一颗芝麻长。
物体的表面积和体积之比称为比表面积。
大肠杆菌的比表面积是人的30万倍。
2、吸收多，转化快微生物的食谱非常广泛，凡是动植物能利用的营养，微生物都能利用，大量的动植物不能利用的物质，甚至剧毒的物质，微生物照样可以视为美味佳肴。
如大肠杆菌在合适条件下，每小时可以消耗相当于自身重量2000倍的糖，而人体则需要40年之久。
3、生长旺，繁殖快微生物以惊人的速度“生儿育女”。
例如大肠杆菌在合适的生长条件下，12.5~20分钟便可繁殖一代，每小时可分裂3次，由1个变成8个。
每昼夜可繁殖72代，由1个细菌变成重约4722吨，细菌数量的翻番只能维持几个小时，不可能无限制地繁殖。
因而在培养液中繁殖细菌，它们的数量一般仅能达到每毫升1-10亿个，最多达到100亿。
尽管如此，它的繁殖速度仍比高等动植物高出千万倍。
微生物基础知识
一、微生物概述
（三）微生物的种类 1．真核细胞型 细胞核的分化程
度较高，有核膜、核仁和染色体；胞 质内有完整的细胞器。
一、微生物概述
（三）微生物的种类 2．原核细胞型 细胞核分化程
度低，仅有原始核质，没有核膜与核 仁；细胞器不很完善。
一、微生物概述
（三）微生物的种类 3．非细胞型 没有典型的细胞结
度也越低，照射强度与电压呈直线关系。 ② 距离：照射强度与距离呈负向关系。 ③ 温度：在实际应用中一般推荐20℃左右的环境
温度进行照射。 ④ 相对湿度：40%~60%以下的相对湿度有利于
UV对空气的消毒。
四、消毒与灭菌
⑤ 照射时间：一定程度的杀灭率要求一定的照射剂量，即 在一定UV照射强度时要保证足够的照射时间。
三、引起药品腐败的各类微生物
（一）细菌 细菌是原核细胞型微生物，一个细菌个体就只有一
个细胞。细菌的大小通常以微米（μm）作为计量单位。 细菌按其外形，可分为球形菌、杆状菌和螺形菌三
大类。细菌的基本结构包括细胞壁、细胞膜、细胞浆、 核质、核蛋白体等 。
芽胞：有些细菌在一定的环境条件下能在细胞内形 成一个圆形、椭圆型或圆柱型的休眠体，称为芽胞，又 称为孢子。
四、消毒与灭菌
注意事项： a. 必须完全排出灭菌器内的空气。 b. 注意被灭菌物品的温度。灭菌器内温度与被灭
菌物品的温度一般是一致的，但在蒸汽输入过快 时，后者可能低于前者，所以升温时要有一定的 预热时间。另外，降温过快易引起玻璃炸裂。 c. 定期检查灭菌器内温度的准确性。
四、消毒与灭菌
3、化学灭菌法 利用化学试剂形成的气体来杀灭微生物的
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、引起药品腐败的各类微生物
（四）细菌内毒素及热原 许多细菌、病毒和真菌（如酵母
食品微生物检测基础知识汇总
食品微生物检测基础知识汇总一、微生物基础知识1、微生物的概念：微生物是一群体形细小，构造简单的微小生物的总称。
即凡是肉眼看不见的生物通称为微生物。
2、微生物的特点：个体小、结构简单、分布广、繁殖快、容易发生变异。
3、细菌生长的四个时期：平缓期、对数期、延滞期、衰老期。
4、微生物繁殖需要的条件：(1).充足的营养(2).合适的酸碱度(3).适宜的温度(4).必要的气候环境。
5、常用检验方法镜检接种培养二、无菌操作1、微生物操作要求迅速，结果正确且不污染周围环境。
因此，操作必须在无菌室内进行，使用的培养基及各种器材需经灭菌处理，整个过程还要符合无菌要求。
2、无菌室的要求工作室应矮小、平整，面积4平方米，采光面积宜大，周围需设缓冲走廊，无菌室缓冲间应有供消毒空气用的紫外灯。
3、无菌室的使用与管理（1）无菌室应保持清洁整齐，室内仅放最必须的检验用具。
每2-3周用2%石炭酸水溶液擦拭工作台、门及地面，然后用3%石碳酸水溶液消毒空气，最后紫外灯杀菌半小时。
（2）无菌室杀菌前，应将所有物品置于操作台，然后打开紫外灯杀菌30min。
进入无菌室前，必须清洁双手，在缓冲间更换消毒过的工作服、工作帽、工作鞋。
（3）操作应严格按照无菌操作规定进行，操作中少说话，以保持环境的无菌状态。
4、器材及场所的灭菌消毒高压蒸汽灭菌工作服、口罩、培养基稀、释液等，置高压杀菌锅内，一般采用121℃灭菌半小时，不同的培养基有不同的要求，应分别处理。
不能随便改变杀菌温度，温度过低，达不到杀菌效果，灭菌效果以芽孢是否杀死为判断标准。
温度过低，芽孢未被杀死，温度过高，则营养成分损失，状态也较差。
高温能杀死细菌的原因：细菌细胞基本是蛋白质，蛋白质不耐高温，生物催化剂-酶也是蛋白质，蛋白质受高温结构严重破坏，发生凝固便会死亡。
湿热比干热更容易杀菌的原因是：蛋白质含水越多，加热时越容易凝固，湿热作用的水蒸气传导力和穿透力都较强，更容易破坏蛋白质，从而更容易杀死细菌。
微生物基本知识
非细胞型微生物
乙肝病毒
腺病毒
噬菌体
流感病毒
HIV
Ebola病毒
原核细胞型微生物：
仅有原始核、无核膜和核仁，缺乏完整的细胞器，如细菌 放线菌、支原体、立克次体、衣原体、螺旋体等。
原核细胞型微生物
特点：有完整的细胞结构、细胞核为原始的 裸DNA、无核膜、细胞器不完善。
类型：真细菌、古细菌、蓝细菌 真细菌：细菌、放线菌、支原体、衣原体、
立克次体、螺旋体约2000种
原核细胞型微生物
螺旋体
立克次体
支原体
衣原体
真核细胞型微生物
特点：有完整的细胞结构、细胞核分化 程度高、有核膜、细胞器发达。
类型： 藻类、原虫、真菌
真核细胞型微生物
单细胞型真菌
多细胞型真菌
（4）微生物的特点
体积微小 结构简单 繁殖迅速 容易变异 分布广泛 种类繁多
真核细胞型微生物：真菌。
微生物包括病毒、细菌、放线菌、支原体、立克 次体、衣原体、螺旋体和真菌等八大类。
非细胞型微生物
这类微生物体积最小，能通过滤菌器，没有完整 的细胞结构，只能在活的细胞内增殖，如病毒。
非细胞型微生物
特点：无细胞结构、无代谢、只 能在细胞内增殖。
类型： 病毒：一目、79科、3600 种
微生物学的开山鼻祖
——列文虎克
•荷兰人用自己制造的显微镜观察到了 被他称为“小动物”的微生物世界
•发现了杆菌、球菌和螺形菌
•实实在在看到并记录了一类从前没有 人看到过的微小生命
•因为这个伟大的发现，他当上了英国 皇家学会的会员
实验微生物学时期
(十七世纪下半叶至二十世纪初) 微生物的发现和微生物形态学时期
微生物学基础知识
微生物学基础知识微生物学基础知识第一章微生物概述一. 什么是微生物微生物是一类肉眼不能直接看见，必须借助光学显微镜或电子显微镜放大几百倍、几千倍甚至几万倍才能观察到的微小生物的总称。
微生物具有形体微小、结构简单；繁殖迅速、容易变异；种类繁多、分布广泛等特点。
二. 微生物的分类：根据微生物有无细胞基本结构、分化程度、化学组成等特点，可分为三大类。
1. 非细胞型微生物无细胞结构，无产生能量的酶系统，由单一核酸（DNA/RNA）和蛋白质衣壳组成，必须在活细胞内增殖。
病毒属于此类微生物。
2. 原核细胞型微生物细胞核分化程度低，只有DNA盘绕而成的拟核，无核仁和核膜。
这类微生物包括细菌、衣原体、支原体、立克次体、螺旋体和放线菌。
3. 真核细胞型微生物细胞核的分化程度高，有核膜、核仁和染色体，能进行有丝分裂。
如真菌、藻类等。
三. 微生物的作用及危害1. 微生物的作用绝大多数微生物对人和动物是有益的，已广泛应用于农业、食品、医药、酿造、化工、制革、石油等行业，发挥了越来越重要的作用。
例如与我们日常生活密切相关的如酸奶、酒类、抗生素、疫苗等。
2. 微生物的危害微生物中也有一部分能引起人及动、植物发生病害，这些具有致病性的微生物，称为病原微生物。
如人类的许多传染病（感冒、伤寒、痢疾、结核、脊髄灰质炎、病毒性肝炎等），均是由病原微生物引起的。
从药品生产的卫生学而言，微生物对药品的原料、生产环境和成品的污染是造成生产失败、成品不合格的重要因素。
第二章微生物的类群和形态结构一. 细菌细菌是一类细胞细而短、结构简单、细胞壁坚韧，以二分裂方式无性繁殖的原核微生物，分布广泛。
1. 细菌的形态与结构观察细菌最常用的仪器是光学显微镜，其大小可以用测微尺在显微镜下测量，一般以微米为单位。
细菌按其形态不同，主要分为球菌、杆菌和螺形菌三类。
（1）球菌多数球菌直径在1微米左右，外观呈球形或近似球形。
由于繁殖时分裂平面不同可形成不同的排列方式，分为双球菌、链球菌、葡萄球菌等。
微生物基础知识
下列术语常用于表示物理或化学方法对微生物的杀灭程度。 消毒：杀死物体上病原微生物的方法,并不一定能杀死含细菌的
芽胞。消毒所用的试剂称为消毒剂。 灭菌：杀灭物体上所有微生物的方法。灭菌比消毒要求高，包
括杀灭细菌芽孢在内的全部病原微生物和非病原微生物。 抑菌：抑制体内或体外细菌的生长繁殖。常用的抑菌剂为各种
• 2. 原核细胞型微生物 细胞核分化程度低，只有DNA盘绕 而成的拟核，无核仁和核膜。这类微生物包括细菌、衣 原体、支原体、立克次体、螺旋体和放线菌。
• 3. 真核细胞型微生物 细胞核的分化程度高，有核膜、核 仁和染色体，能进行有丝分裂。如霉菌、真菌、藻类等。
1.2微生物的分类
• ：霉菌的分生孢子、子囊孢子和蘑菇的担孢子均不耐热（100摄氏度 下易被杀灭），因其体积大而易于被滤除；真菌孢子在空气中具有 漂浮性，往往需要熏蒸法（雾化过氧化氢、臭氧等）才能将其清除；
1.2细菌的典型生长曲线
稳定期
对数期
细 胞 数 的 对 数
死亡期
1.3细菌的菌落
• 单个或少数细菌细胞生长繁殖后，会形成以母细胞为中 心的一堆肉眼可见、有一定形态构造的子细胞集团，这 就是菌落。
• 细菌菌落常表现为湿润、粘稠、光滑、较透明、易挑取、 质地均匀以及菌落正反面或边缘与中央部位颜色一致等。
1.1细菌的繁殖
• 二分裂繁殖是细菌最普遍、最主要的繁殖方式。在分裂前先延长菌 体，染色体复制为二，然后垂直于长轴分裂，细胞赤道附近的细胞 质膜凹陷生长，直至形成横隔膜，同时形成横隔壁，这样便产生两 个子细胞。
• 细菌生长速度很快，一般约20min分裂一次。若按此速度计算，细菌 群体将庞大到难以想象的程度。但事实上由于细菌繁殖中营养物质 的逐渐消耗，有害代谢产物的逐渐积累，细菌不可能始终保持高速 度的无限繁殖。经过一段时间后，细菌繁殖速度逐渐减慢，死亡菌 数增多，活菌增长率随之下降并趋于停滞。
微生物基础知识
二、微生物的染色
一）试验准备
先分别用低倍镜和高倍镜找到要观察的样品区
域后，用转换器将物镜转到空挡，在样品区域滴加
香柏油，再将油镜慢慢转到工作位臵浸入油中。因
为当光线通过载玻片时，由于玻璃与香柏油的折射
率相近，可直接通过香柏油进入物镜而不发生折射 ，这样就可以增加照明度，使镜检物清晰。若不清 晰，慢慢转动微调直至清楚。
2、构造
细菌细胞由外向里 依次有鞭毛、菌 （纤）毛、荚膜 、细胞壁、细胞 膜、细胞质，细 胞质中又有液泡 、储存性颗粒、 核质等。
图1-3 细菌的结构
*细胞壁
结构特点：坚韧且有弹性 细胞壁有哪些功能？ ①固定细胞外形； ②保护细胞免受外力的损伤； ③阻拦大分子物质进人细胞；
④使细胞具有致病性及对 噬菌体的敏感性。
1.消毒与灭菌的概念及两者的区别
（１）消毒定义： 利用化学或物理方法，杀死大部份致病微生物 的过程。区分为高程度消毒（High-level Disinfection）、中程度消毒（Intermediate-level Disinfection）、低程度消毒（Low-level Disinfection） 三种方式。
四、培养基的配制和灭菌
一）实验原理
培养基是按照微生物生长繁殖或积累代谢产物所需的各种营 养物质，用人工方法配制而成的一种基质。它包括碳源、氮 源、能源、生长因子、无机盐和水六类营养要素。由于不同 微生物细胞组成不同，因而所需营养基质不同，为了分离、 培养和鉴定不同的微生物，必须根据其需要，配制合适的培 养基. 培养基的种类繁多，根据培养基的成分、物理性状不同， 可分为天然培养基、合成培养基、半合成培养基、固体培养 基、半固体培养基和液体培养基
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微生物基础知识去除废水中的BOD直接有用的微生物的代表是细菌。
细菌是最微小的微生物，在形态学上是最简单的。
虽然用光学显微镜能确认其存在，但是，一般如果不进行生理学试验就不能鉴定。
在处理污水的活性污泥中存在着大量的原生动物和部分微型后生动物，其重量可占总生物量的5％－10％，由于他们的形体较细菌大的多，借助显微镜可将他们容易区别开来。
根据这些动物的种类，他们的营养物性与净化程度之间的一定关系可来判断系统的运行状况，也就是在处理中起着指标的作用。
第一部分细菌1.1、细菌的形态和构造细菌是最小的微生物，形态学上最简单，最低等的单细胞生物。
1.2、细菌细胞的构造细胞质膜：内外界物质交换的半透膜。
细胞膜（壁）荚膜1.3、菌胶团荚膜物质相融合成一团块，内含许多细菌时，就形成菌胶团。
1.4、菌胶团的作用①对动物的吞噬起保护作用，同时也增强了微生物对环境的抵抗能力。
②是活性污泥的重要组成部分，它有较强的吸附和氧化有机物的能力。
1.5、菌胶团的效果活性污泥的处理性能的好坏，可以从菌胶团的含量的多少，大小及结构的紧密程度来判断。
新生的菌胶团：颜色浅，氧化能力强老化的菌胶团：颜色深，氧化能力弱第二部分细菌的生理特性2.1、营养成分：细菌种类繁多，各种细菌要求的营养物质不尽相同，但是自然界中的所有物质几乎都可以被这种或者那种细菌所利用，甚至对一般机体有害的某些物质也可以被某些细菌所利用。
因此，细菌的营养物质是多种多样的，但是对某一微生物来说，它对营养物质也是有一定要求的。
2.2、呼吸作用微生物呼吸作用的本质：吸收氧气－氧化体内有机物－释放能量整个呼吸作用包括：氧化反应和还原反应，是氧化与还原的统一。
好氧细菌：需要溶解氧大于2mg/L；兼性细菌：大于0.2－0.3mg/l时进行好氧代谢；厌氧细菌：小于0.2－0.3mg/l时进行厌氧代谢2.3、影响因素2.3.1、温度（水温）温度对微生物有着较大的影响，对于任何一种微生物都有一个最适宜的生长温度。
在适宜的温度范围内，温度每升高10℃，酶促反应速率将提高一倍，微生物代谢速率和生长速率均可相应提高。
除了最适生长温度外，还有最低生长温度和最高生长温度。
活性污泥系统在水温15-35℃范围内运行时，对处理效果影响不大。
在此温度范围内，随着温度的升高，细菌的生长和反应速率将逐渐提高。
原生动物的最适温度一般为16-25℃。
低温对有机物的去除率也有影响明显，当水温低于13℃时，活性污泥系统处理效果急剧下降，水温低于4℃时，几乎无处理效果。
当水温超过35℃时，生物絮体开始破坏，沉降性能下降，当超过40℃时，原生物消失，出水浑浊，当超过43℃时，分散絮体占优势，沉降性能严重恶化。
2.3.2、pH一般污水处理站设置调节池对pH的高低，具有一定的缓冲能力，但是这个缓冲能力是有限的，当有强酸或强碱水进入时，系统受到极端pH的冲击，会影响细菌代谢过程中酶的活性，造成微生物不消耗溶解氧，溶氧仪显示值直线上升，达到最大量程，处理效果变差，出水恶化。
一般控制pH在6-9即可。
2.3.3、营养物质活性污泥中微生物的生长、繁殖及其代谢活动中需要不断地从废水中吸取所必需的营养物质，用于合成细胞物质，提供细胞生长和代谢的能源和作为产能反应的电子受体。
这些营养物质包括碳源、氮源、磷源和矿物质等。
①碳是构成活性污泥微生物群体的重要元素，是细胞的骨架，细菌体内各种元素所占比例的通式为C5H7NO2，从通式可以看出，碳可占细菌重量的53%。
含碳有机物是细菌的重要能源。
如果进水中的碳源――BOD5太低将会影响到生化系统的正常运行和处理效果。
②氮是构成微生物体的重要元素，菌体合成蛋白质和核酸都需要氮，氮可占细菌体干重的12.5%。
如果废水中氮的含量不足，氮被微生物用尽后，不能合成新的细胞，则活性污泥不能彻底去除废水中的有机物。
废水生物处理氮的需要量按BOD5：N＝100：5来考虑。
③磷也是微生物需要的营养元素，缺乏磷将限制微生物的生长和有机物的去除。
P可占细菌菌体干重的1-2%。
废水生物处理中磷的需要量可以按BOD5：P ＝100：1考虑。
BOD5：N：P=100：5：1④盐分：高浓度的无机盐：进水中的盐分超过1%，将对活性污泥中微生物产生明显的抑制作用。
如进行生化处理，需先用稀释水将盐分降到0.8%以下才能进行生化处理，将浓度稀释不对微生物抑制的浓度。
盐浓度过高对微生物的生长产生抑制作用，主要抑制原因为：盐浓度过高时渗透压高，使微生物细胞脱水引起细胞原生质分离；高含盐量情况下因盐析作用而使脱氢酶活性降低；高氯离子浓度对细菌有毒害作用；由于水密度增加，活性污泥容易上浮流失⑤溶解氧：不同细菌对氧有不同的反应。
根据细菌与氧的关系，可以把细菌分为好氧细菌、厌氧细菌、兼性厌氧细菌。
好氧细菌进行有氧呼吸，以分子氧作为生物氧化过程的电子受体。
需要控制溶解氧在2-4mg/L。
第三部分原生动物及后生动物在污水处理过程中,微生物和它所处的处理系统的环境条件(如温度、酸碱度、营养物质、毒物浓度和溶解氧等)是相适应的,在处理系统环境条件发生变化时,微生物的种类、数量及其活性也会随之发生相应的变化。
生物相的变化在一定程度上能反映污水处理系统的处理质量及运行状况。
原生动物能用来改善水质、评价和指示污水厂的运行和处理效果。
根据原生动物的生物特征及其在不同环境条件下的种属、数量、活性等表现，通过其组成和数量的分析，可以迅速为活性污泥工艺提供有益的指示信息，从而指导污水厂的生产运行。
除原生动物外的其它所有动物全部统称为后生动物。
原生动物门是动物界最原始的一门，由单细胞所组成，故有时也称它们为单细胞动物。
原生动物个体一般微小，绝大多数仅在2-5mm之间。
原生动物生活领域十分广阔，可生活于海水及淡水内，底栖或浮游，但也有不少生活在土壤中或寄生在其它动物体内。
第四部分生物相监测活性污泥是污水活性污泥处理系统的反应工作主体，是由细菌、微型动物为主的微生物与悬浮物质、胶体物质混杂在一起所形成的絮状体颗粒。
活性污泥中生存着各种微生物，构成了复杂的微生物相。
在多数情况下，活性污泥中的主要微生物是细菌，伴之以营腐生的原生动物构成基本营养层次，然后是以细菌为食的掠食性原生动物占优势。
4.1、原生动物与细菌的功能关系在废水生物处理系统中将污染物质降解的主要是细菌。
原生动物与细菌的关系主要为：①掠食关系，原生动物在食物链中处于捕食细菌的作用。
②絮凝作用，细菌生长到一定程度后就凝集成絮状物。
这种絮状物为原生动物提供了着生的环境，反过来絮状物上的原生动物能加速絮凝过程。
原生动物分泌的粘液对悬浮颗粒和细菌均有吸附能力。
这就促进了菌胶团的形成和处理能力的提高。
4.2、原生动物的指示作用4.2.1指示活性污泥性质(1)污泥恶化。
活性污泥絮凝体较小，往往在0.1～0.2 mm以下。
主要出现以下优势原生动物：豆形虫属、肾形虫属、草履虫属、瞬目虫属、波豆虫属、尾滴虫属、滴虫属等。
这些都属于快速游泳型的种属。
污泥严重恶化时，微型动物几乎不出现，细菌大量分散，活性污泥的凝聚、沉降能力下降，处理能力差。
群居的草履虫受攻击的草履虫(2)污泥解体。
絮凝体细小，有些似针状分散。
主要的优势原生动物有：变形虫属、简便虫属等肉足类。
变形虫：动态中的食物泡，食物泡中充满了酶，用来消化猎物。
消化过程很容易用显微镜观察(3)污泥膨胀。
活性污泥沉降性能差，SVI值高。
由于丝状菌的大量生长，出现能摄食丝状菌的裸口目旋毛科、全毛类原生动物及拟轮毛虫等。
(4)污泥从恶化恢复到正常。
通过反应参数和环境的改变，活性污泥从恶化状态恢复到正常的过渡期常常有下列原生动物出现：漫游虫属、斜叶虫属、管叶虫属等，这些都属于慢速游泳或匍匐行进的生物。
漫游虫(5)污泥良好。
易成絮体，活性高，沉降性能好。
出现的优势原生动物为：钟虫属、累枝虫属、盖虫属、有肋盾纤虫属、独缩虫属、各种吸管虫类、轮虫类、寡毛类等这些均属于固着性种属或者匍匐性种属。
钟虫累枝虫轮虫4.2.2指示反应操作环境(1)优势种属。
①高负荷、曝气量相对不足时，小鞭毛虫占优势；②过短的水力停留时间，造成小的游泳型纤毛虫占优势；③非常高的负荷或存在难降解的物质时，出现小的裸变形虫和鞭毛虫；④大量出现匍匐性和固着性纤毛虫或有壳变形虫时，表明运行环境良好，处理效果好。
⑤另外有研究证明，溶解氧不足易出现阿托氏菌属、扭头虫属和新态虫属等；⑥而过分曝气则出现肉足类及轮虫类；⑦有机负荷很低，出现硝化作用时，能观察到游仆虫属、旋口虫属、表壳虫属、鳞壳虫属及轮虫等；⑧在除氮污水厂，低负荷，长水力停留时间及高溶解氧的场合，有壳变形虫是最好的指示生物。
(2)形态变化在一定条件下，原生动物能分泌胶质并形成膜将虫体包围起来，形成孢囊。
大多数孢囊用以保护虫体免受不利的环境因素(如温度不适，pH值变化，食料短缺等)的影响。
待环境转好时，虫体能恢复活力，脱孢而出。
同样，鞭毛虫的鞭毛在条件不利时，鞭毛消失，条件适宜时，又重新生出。
当曝气池中溶解氧降低到1 mg／L以下时，钟虫生活不正常，体内伸缩泡会胀得很大，顶端突进一个气泡，虫体很快会死亡；当pH值突然发生变化超过正常范围，钟虫表现为不活跃，纤毛环停止摆动，虫体收缩成团。
所以虽然观察到钟虫数量较大，但虫体萎靡或变形时，则反映出细菌的活力在衰退，污水处理效果有变差的趋势。
(3)生殖方式原生动物的生殖方式有无性生殖和有性生殖。
无性生殖即简单的细胞分裂，细胞核和原生质一分为二。
在营养、温度、氧等环境条件良好的场合，原生动物就进行连续的无性生殖。
当出现有性生殖(接合生殖)时，往往预示环境条件变差或种群已处于衰老期。
第五部分生物相调控5.1、不同生物活动的状态活性污泥中经常出现的丝状硫细菌,如发硫细菌，贝氏硫细菌等,对溶氧水平反应非常敏感。
当水中溶解氧不足时能将水中的H2S氧化为硫,并以硫粒的形式积存于体内,而当溶解氧大于1mg/L时,体内硫粒可被进一步氧化而消失。
因此,可通过对硫细菌体内的硫粒的观察,间接地推测水中溶解氧的状况。
在处理系统的环境不利于污泥中原生动物生存时,一般都会形成胞囊,这时原生质浓缩,虫体变圆收缩,体外围以很厚的被囊,以利度过不良条件。
如在进水ＰＨ突变时,可见钟虫呈不活跃状态,纤毛环停止摆动,轮虫缩入被甲内；在进水中难以分解或抑制性物质过多以及水温过低时,可见钟虫体内积累有未消化颗粒并呈不活跃状态,长期下去会引起虫体死亡；5.2、同一种生物数量增减对于运行正常的污水处理系统的活性污泥中的微生物种类、数量以及它们之间的数量比均保持相对恒定,在处理系统环境发生变化时,污泥中的微生物种类、数量以及它们之间的数量比会进行相应变化,以达到新的生态平衡,由此,我们可通过对污泥中的某种生物数量的变化来了解处理系统的运行状态。