微生物学基础知识.docx

第一模块 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。
   （2） 杆菌  形态多数呈直杆状，也有的菌体稍弯，多数呈分散存在，也有的呈链状排列，分为棒状杆菌、链状杆菌、球杆菌等。
   （3） 螺形菌  菌体弯曲，呈弧形或螺旋形。如幽门螺杆菌。
    细菌虽小，仍具有一定的细胞结构和功能。细胞壁、细胞膜、细胞质和核质等各种细菌都有，是细菌的基本结构。
2. 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。
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。
二. 真菌
真菌是一类有细胞壁，无叶绿素，以寄生或腐生方式生存，少数为单细胞，多数为多细胞，能进行无性或有性繁殖的一类真核细胞型微生物。
真菌包括单细胞与多细胞两类。单细胞真菌呈圆形或卵圆形，称为酵母菌；多细胞真菌由菌丝和孢子组成，并交织成团，称丝状菌或霉菌。
真菌生长的最适的温度为22～28℃，最适的pH值为4～6。其繁殖能力强，但生长速度比细菌慢，常需1-4周才形成菌落。真菌对热的抵抗力不强，一般加热60~70℃ 1小时即被杀死，但对干燥、日光、紫外线和一些化学消毒剂有抵抗力，但对2.5％碘酒、10％甲醛则较敏感。
1. 霉菌
霉菌是丝状真菌的俗称，意即"发霉的真菌"，它们往往能形成分枝繁茂的菌丝体，但又不象蘑菇那样产生大型的子实体。
（1）霉菌的形态、大小和结构
构成霉菌营养体的基本单位是菌丝。菌丝是一种管状的细丝，把它放在显微镜下观察，很像一根透明胶管，它的直径一般为3-10微米，比细菌的细胞约粗几倍到几十倍。菌丝可伸长并产生分枝，许多分枝的菌丝相互交织在一起，就叫菌丝体。
（2）霉菌的繁殖
霉菌有着极强的繁殖能力，而且繁殖方式也是多种多样的。在自然界中，霉菌主要依靠产生形形色色的孢子进行繁殖。孢子有点像植物的种子，不过数量特别多，特别小。
霉菌的孢子具有小、轻、干、多，以及形态色泽各异、休眠期长和抗逆性强等特点，每个个体所产生的孢子数，经常是成千上万的，有时竟达几百亿、几千亿甚至更多。这些特点有助于霉菌在自然界中随处散播和繁殖。对人类的实践来说，孢子的这些特点有利于接种、扩大培养、菌种选育、保藏和鉴定等工作，对人类的不利之处则是易于造成污染、霉变和易于传播动植物的霉菌病害。
（3）霉菌的菌落
由于霉菌的菌丝较粗而长，因而霉菌的菌落较大，有的霉菌的菌丝蔓延，没有局限性。菌落质地一般比较疏松，外观干燥，不透明，呈现或紧或松的蛛网状、绒毛状或棉絮状；菌落与附着物的连接紧密，不易挑取；菌落正反面的颜色和边缘与中心的颜色常不一致。
2. 酵母菌
酵母菌在自然界中分布很广，尤其喜欢在偏酸性且含糖较多的环境中生长，例如，在水果、蔬菜、花蜜的表面和在果园土壤中最为常见。
（1）酵母菌的形态、大小和结构
酵母菌是单细胞真核微生物。酵母菌细胞的形态通常有球形、卵圆形、腊肠形、椭圆形、柠檬形或藕节形等。比细菌的单细胞个体要大得多，一般为1-5微米×5-30微米。
酵母菌具有典型的真核细胞结构,有细胞壁、细胞膜、细胞核、细胞质、液泡、线粒体等。
（2）酵母菌的繁殖
酵母菌有多种繁殖方式，包括无性繁殖和有性繁殖。有人把只进行无性繁殖的酵母菌称作"假酵母"，而把进行有性繁殖的酵母菌称作"真酵母"。
（3）酵母菌的菌落
大多数酵母菌的菌落特征与细菌相似，但比细菌菌落大而厚，菌落表面光滑、湿润、粘稠，容易挑起，菌落质地均匀，正反面和边缘、中央部位的颜色都很均一，菌落多为乳白色，少数为红色，个别为黑色。
三. 病毒
病毒属非细胞型微生物，在自然界分布非常广泛，可在人、动物、植物、真菌和细菌中寄居并引起感染。病毒是体积最小、结构最简单的微生物，它仅有一种核酸（DNA或RNA）作其遗传物质。病毒必须在宿主活细胞内寄生，依靠细胞提供的能量、营养物质及生物大分子合成机制，完成病毒的复制过程。
病毒与人类的关系极为密切，人类的传染病约75％是由病毒引起的。有些病毒传染性强，可引起世界大流行（如流感、艾滋病等）。
1. 病毒的大小、形态和结构　
病毒体积微小，大多数病毒只有采用电子显微镜将其放大数千、数万倍才能看见。病毒的形态不一，基本可归纳为三种：杆状、球状和这两种形态结合的复合型。
病毒没有细胞构造，病毒粒子的主要成分是核酸和蛋白质，在宿主细胞协助下，通过核酸的复制和核酸蛋白装配的形式进行增殖。病毒的结构通常有螺旋对称型、20面体立体对称型和复合对称型。
2. 病毒的增殖
病毒只有在宿主的活细胞里才能进行增殖。病毒的增殖不是二分裂方式，而是以其基因组为模板，藉DNA多聚酶或RNA多聚酶以及其它必要因素，经过复杂的生化合成过程，复制出病毒的基因组。此时宿主细胞的生化合成受到抑制，病毒基因则经过转录、翻译等过程，产生大量病毒蛋白质，再经过装配，最终释放出子代病毒。病毒这种以核酸分子为模板进行增殖的方式称为自我复制。
3. 理化因素对病毒的影响
（1）物理因素
①温度  多数病毒耐冷不耐热。在干冰温度（-70℃）和液氮温度（-196℃）下，病毒感染性可保持数月甚至数年。在50～60℃ 30分钟，100℃几秒钟即可灭活。
②pH  多数病毒在pH5~9范围内稳定，强酸或强碱条件下可被灭活。
③射线  X射线、γ射线和紫外线都能灭活病毒。
（2）化学因素
主要有化学消毒剂、抗生素及中草药等。除强酸、强碱消毒剂外，酚类、氧化剂、卤素类、醇类等对病毒均有灭活作用。例如2003年非典时期，大家都用84、过氧乙酸等来消毒，84的主要成分就是次氯酸钠，就是刚才所说的卤素类消毒剂，而过氧乙酸的就是冰醋酸和过氧化氢按一定比例混合制成的，属于强酸加氧化。

第三章  消毒与灭菌
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抗生素，可抑制细菌的繁殖。
防腐：防止或抑制体外细菌生长繁殖的方法，细菌一般不死亡。同一种化学药品在高浓度时为消毒剂，低浓度时常为防腐剂。消毒与灭菌的方法一般可分为物理学方法和化学方法两大类。
一. 物理消毒灭菌法
用于消毒灭菌的物理因素有热力、辐射、过滤等。
1. 热力灭菌法
高温对细菌具有明显的致死作用，因此最常用于消毒与灭菌。多数无芽孢的细菌经55～60℃作用30～60分钟后死亡。经80℃湿热5～10分钟可杀死所有细菌繁殖体、真菌和酵母菌。细菌芽孢对高温有很强的抵抗力，例如炭疽芽孢杆菌的芽孢，耐受5～15分钟的煮沸，而肉毒梭菌的芽孢则需煮沸3～5小时才死亡。
热力灭菌法分干热灭菌和湿热灭菌两大类，相同温度下，后者的灭菌效力比前者大。
2. 辐射灭菌法
（1）紫外线  作用于DNA，使细菌DNA的复制和转录受到干扰，导致细菌变异或死亡。常用于室内的空气消毒。
（2）电离辐射  对各种细菌均有致死作用。常用于大量一次性医用塑料制品的消毒和食品的消毒。
（3）微波  是一种波长为1mm～1m的电磁波，可穿透玻璃、塑料薄膜及陶瓷等物质，但不能穿透金属表面。多用于检验室用品、无菌室的用具的消毒。
3. 滤过除菌法
用物理阻留的方法将液体或空气中的细菌除去,以达到除菌目的。
滤菌器含有微细小孔＜0.22微米,只允许液体或气体通过,而大于孔径的细菌等颗粒不能通过 。
适用范围：血清、毒素、抗生素以及空气等的除菌。
二. 化学消毒灭菌法
许多化学药物能影响微生物的化学组成、物理结构和生理活性，从而发挥防腐、消毒及灭菌的作用。
洁净室(区)应定期消毒，使用的消毒剂不得对设备、物料和成品产生污染。消毒剂品种应定期更换，防止产生耐药菌株。
常用消毒剂的种类和用途
类别
作用机制
常用种类
用途
酚类
蛋白变性，细胞膜损伤
石炭酸
地面、器具表面、皮肤消毒
醇类
蛋白变性
乙醇
皮肤、体温计消毒
氧化剂
氧化、蛋白沉淀
高锰酸钾
皮肤、尿道、蔬菜、水果消毒
重金属盐
氧化、蛋白酶变性
红汞、硫柳汞
皮肤、粘膜、小创伤消毒
氧化剂
氧化、蛋白沉淀
过氧乙酸、碘酒
塑料、玻璃器材、皮肤消毒
表面活性剂
蛋白变性，细胞膜损伤
新洁而灭
手术洗手、浸泡手术器械

第四章  GMP与微生物
药品生产中微生物的生态学分布
在药品生产中，由于受到各种要素（制药厂房环境的空气、制药用水、操作人员、物料、设备等）的影响，都可能导致药品的微生物污染。因此，GMP对各种要素都提出了防止污染的基本要求。中国药典微生物限度检查法规定的检查项目包括细菌数、霉菌数、酵母菌数和控制菌检查。
1. 空气中的微生物
空气本身并不产生污染，因为空气不含必要的水分和营养，不是适合微生物生长繁殖的天然环境，但是一般的大气环境仍含有不少的细菌、霉菌和酵母菌。
空气中的微生物来自灰尘微粒（自然因素如风，人为因素如车），来自人的皮肤与衣服，以及谈话、咳嗽、打喷嚏等造成的飞沫。空气中微生物数量取决于灰尘量和活动状况，例如，有活跃人群的地方微生物多，不清洁的房间比清洁的房间多，潮湿的地方比干燥的地方多。因此，空气是侵袭我们产品的污染物的主要媒介。因此保持空气洁净是极为重要的。
在药品生产中，减少空气中微生物数量的方法有多种，常用的有以下3种方法：
① 空气洁净技术采用的过滤方法 
过滤是最常用的方法。过滤介质种类很多，例如：纤维素、玻璃棉或人造纤维等。空气净化装置可用于整个房间如无菌操作室，也可只限于操作区域局部如超净工作台。
② 化学消毒方法  采用消毒剂作用于室内空气和物体表面。
③ 紫外线照射方法  采用紫外线对室内空气进行照射。
2. 制药用水中的微生物
在生产过程中，水是应用最广泛的原料之一。从理论上来讲，微生物在纯水中是不能生长的。但是，所有的各类水不管怎样仔细蒸溜或过滤，总会含有一定量的可溶性有机物和盐类。正是这些可溶性的物质被微生物利用作为它们生长的养料源泉。
工艺用水在制药企业防止污染及作为制药用水方面至关重要。因为它不仅直接用于产品的生产，而且也用于清洗设备和用于冷却。药品微生物污染的关键环节在于工艺用水，因为水是微生物生长代谢的一个必要成分。中国药典收载了纯化水和注射用水的质量标准。
常用的对水消毒的方法，与空气消毒的方法一样，也是化学消毒剂、过滤与紫外线照射3种。
① 化学消毒剂方法  对水的消毒以化学消毒剂方法较常用，效果也最好。常使用次氯酸钠或通氯气。在使用中，应注意到水系统中不能留有消毒不到的“死角”。
② 膜过滤法  适用于水系统的连续循环处理。
③ 紫外线照射法  在水系统中应用紫外线照射消毒，适用于需要特殊处理的水（如光学透明度要求高），一般在末端之前。这种方法因处理过的水无臭无味，而优于化学消毒剂方法；因不产生微生物移居滤器的现象，而优于膜滤器。
在水系统中，这3种方法综合应用，设计安装在适当的位置。
3. 厂房建筑与设备表面的微生物
厂房建筑物的内表面，以及设备表面、容器内外表面等，都可以是微生物寄生存的地方。由于空气中的湿度，所有表面都包上一层含水的薄膜。这层薄膜由于静电吸引而饱含尘埃微粒，有很多时候，表面还覆盖一层油状物质，此层油膜易受到尘粒污染。表面因尘埃微粒和微生物由空气传播的回降而受到污染。
请记住：一个表面看起来很干净，而实际上已经被千百万个微生物所污染，除非已经做了正确的消毒灭菌。
制药企业生产车间的厂房，库房及实验室都必须清洁整齐。建筑物表面不透水，光滑平整、无裂缝、接口严密、无颗粒物脱落，并能耐受清洗和消毒。设备、管道应易于拆卸、结构简单，便于清洁消毒。特别是药品生产过程中使用的容器，包括内包装容器，都应进行清洗和消毒。
4. 人体的微生物
微生物广泛分布于自然界，人体与自然环境接触，当然也不能例外。凡是人体体表皮肤与外界相通的腔道如口腔、鼻腔、肠道、眼结膜、泌尿生殖道等均存在不同种类的微生物，其中有些微生物可以长期寄居在人的体表、皮肤和黏膜上。
以下举出一些人员污染的途径和方式：
①人的头发和皮肤
②水滴
③衣着
④化妆品和珠宝手饰
⑤生产过程中人们所引起的混杂和误差
(1) 人的头发和皮肤
每分钟从人类皮肤中要散发出约10,000个微生物。我们的手上，也拥有大量的微生物。此外，在人们正常的日常活动中都接触大量微生物。皮肤上经常存在白色葡萄球菌、枯草杆菌、类白喉杆菌、大肠杆菌等，有时还有非致病性的抗酸菌、真菌等。
(2) 水滴
呼吸和咳嗽将产生出大量水滴，这种水滴既含有尘粒污染也含有微生物污染。
口腔是对污染最为敏感的地区，常见的微生物有白色葡萄球菌、类白喉杆菌、乳酸杆菌、放线菌、真菌、螺旋体等。呼吸道常存在空气中的细菌，如葡萄球菌、类白喉杆菌；在鼻咽部还有链球菌、奈氏菌属。一次咳嗽或喷嚏将把千百万个微生物引入工作环境内。
(3) 衣着
从可洗涤的纺织物中，可能散发出棉绒和淀粉粒。而从羊毛、开士米和其它松软的针纺织物中也可能散落出纤维和磨损下的微粒。污染也可能通过我们的鞋子进入工作场所。
(4) 化妆品和珠宝手饰
发胶、香水、睫毛膏、香粉等，为微生物污染提供了极好的源泉。耳环、戒指、项链、手链能传播微生物污染。如果，一小片珠宝碎片落入一批产品中，则可能引起严重的尘粒污染。
(5) 生产过程中人们所引起的混杂和误差
由人引起的污染也可能来自于生产过程中出现的混杂和误差。例如，当员工没有按照SOP进行工作时，车间的污染程度增加。让装产品的容器不加盖存放，将导致产品污染。
由于人体携带有不同种类的微生物，因此在药品生产的全过程中，每个工序都有可能发生由人体携带的微生物导致药品污染的危险。例如，用未经清洁消毒的手直接接触药品使其污染，通过谈话、咳嗽等方式引起药品的污染。
人体不同部位所带细菌数量
部位
细菌数量
手　部
前　额
头　皮
腋　窝
鼻腔分泌物
唾　液
粪　便
100～1000/ cm2
1000～100000/ cm2
约100万/ cm2
约1000万/ g
约1000万/ g
约10亿/ g
710亿/ g

5. 物料的微生物
物料系指原料、辅料和包装材料等。
原辅料可能将大量的微生物带入到药物制剂中。因此，选用符合标准的原辅料，将有利于控制药品和环境的污染水平。
来源于动物的原料药或辅料（如明胶），有可能被动物病原体所污染；来源于植物的原料药或辅料（如淀粉）则可能被多种细菌、霉菌、酵母菌所污染。
原辅料的处理方法因药物类型而异，许多原辅料需进行消毒或灭菌处理。植物药材可用晾晒、烘烤方法使之充分干燥，以减少微生物繁殖。
原辅料在储藏过程中必须注意环境条件。
包装材料，特别是内包装材料，一方面包装药品，另一方面防止外界微生物进入药中。若处理不当，在药品储藏和运输过程中，极易引起污染，造成严重后果。总之，包装材料应考虑不同需要加以清洁或消毒处理进行合理封装。
原则是尽量减少微生物数量，预防发生污染。
二. 微生物污染导致药物变质的因素
药品的生产、储存、使用的全过程，都有因微生物污染而导致药物变质的因素。而药物变质，一般需要很高的微生物污染程度。也就是说，微生物面广、量大的繁殖才出现显著的易被觉察的损坏现象。
微生物污染导致药物变质的因素有以下几个方面：
1. 微生物污染数量
在药品生产中应将微生物污染数量控制在最低限度，这就需要采取综合措施。
2. 微生物生长的营养因素
许多药物成分，都有微生物生长所需的碳源、氮源或无机盐类。生产用水（纯化水、注射用水）亦能支持微生物生长。
3. pH值
pH值为中性时最适合微生物生长。某些微生物在pH3.5或pH8.0～9.5仍能生长。
4. 温度
对于微生物污染引起药物变质的温度，不同的微生物有不同的最适温度。根据微生物生长的最适温度不同，可以将微生物分为嗜冷、兼性嗜冷、嗜温、嗜热和超嗜热等五种不同的类型。对嗜温微生物来说，可将药物储藏在阴冷、干燥处。
三. 防止微生物污染的原则
1. 了解污染源
对药品生产全过程可能造成污染的来源，进行深入的了解研究，从而设计一个完好的生产工艺，制定规章制度和标准操作规程，从各个环节采取消毒和卫生措施来防止微生物污染，使产品达到所要求的卫生学质量，包括稳定性及各种微生物参数。
2. 进行微生物监测
在药品生产过程中，应按GMP要求不断进行各项微生物卫生学监测。例如：对洁净室空气中的浮游菌、沉降菌的监测；对无菌设备清洁灭菌的验证；对非无菌药品进行细菌和活菌数测定和病原菌的限制性检查等。
四. 药品生产人员卫生注意事项
1. 新进人员的健康检查
药品生产企业在招收新职工时，一定要对新职工进行全面的健康检查，要确保新进厂的职工不患有急性或慢性传染病。另外还要根据新进职工安排的具体岗位性质再确定其它具体检查的项目。
2. 建立生产人员健康档案
药品生产企业应建立职工个人健康档案，以便于检查、了解、追踪个人健康状况。
3. 培养药品生产人员良好的个人卫生习惯
勤洗手、勤剪指甲；定期洗澡、勤理发；勤换衣服、勤洗工作服；
在生产区内做到三个禁止：禁止吃东西、禁止吸烟、禁止大声喧哗。
4. 洁净区生产人员要求
洁净区工作人员要尽可能少而精，只有工作需要时才能进入；操作人员在洁净区动作要避免剧烈运动，以减少人的发尘量；洁净区的门应关紧，避免不必要的移动，以保持洁净区的风速、风量、风型和风压；如果是无菌区的话，操作人员的自我约束就更多，要严格按无菌操作规程执行。
5. 药品生产防污染控制措施
（1）划分洁净级别：100级、10000级、100000级、300000级
（2）严格更衣程序：一更、二更、三更
（3）消毒和灭菌
药品生产洁净室（区）空气洁净度级别
洁净度级别
尘粒最大允许数/个·m-3
微生物最大允许数

≥0.5μm
≥5μm
浮游菌/个·m-3
沉降菌/个·皿-1
100级
3500
0
5
1
10000级
35000
2000
100
3
100000级
3500000
20000
500
10
300000级
10500000
60000
－
15
消毒和灭菌
消毒：杀灭有害微生物
常用消毒剂：新洁尔灭、石炭酸、酒精
灭菌：杀灭所有微生物
常用灭菌方法：物理法（干热、湿热、紫外）、化学法（甲醛熏蒸等）
常用消毒剂浓度及用途
消毒液名称
浓度
用途
石炭酸
1%
用于设备、墙壁等消毒
5%
用于地面的清洁消毒
酒精
75%
用于各岗位、工用具、设备表面及人员洗手
新洁尔灭
0.4%
用于三更洗手、更衣柜擦洗
来苏尔
1.5%
用于一般生产区清洁
3%
用于地面、墙及工具消毒
6. 日常工作
（1）生产结束后岗位人员的工作：彻底清洁生产现场和设备表面；
（2）生产结束后灭菌人员的工作：用消毒剂擦拭房顶（包括高效送风口）、墙壁、地面等，并开启紫外灯；
（3）每月定期进行一次大消毒。

第二模块 微生物显微技术和染色技术
一、光学显微镜结构
普通光学显微镜的构造主要分为三部分：机械部分、照明部分和光学部分。
◆机械部分

显微镜结构图
（1）镜座：是显微镜的底座，用以支持整个镜体。
（2）镜柱：是镜座上面直立的部分，用以连接镜座和镜臂。
（3）镜臂：一端连于镜柱，一端连于镜筒，是取放显微镜时手握部位。
（4）镜筒：连在镜臂的前上方，镜筒上端装有目镜，下端装有物镜转换器。
（5）物镜转换器(旋转器)简称“旋转器”：接于棱镜壳的下方，可自由转动，盘上有3－4个圆孔，是安装物镜部位，转动转换器，可以调换不同倍数的物镜，当听到碰叩声时，方可进行观察，此时物镜光轴恰好对准通光孔中心，光路接通。转换物镜后，不允许使用粗调节器，只能用细调节器，使像清晰。
（6）镜台(载物台)：在镜筒下方，形状有方、圆两种，用以放置玻片标本，中央有一通光孔，我们所用的显微镜其镜台上装有玻片标本推进器(推片器)，推进器左侧有弹簧夹，用以夹持玻片标本，镜台下有推进器调节轮，可使玻片标本作左右、前后方向的移动。
（7）调节器：是装在镜柱上的大小两种螺旋，调节时使镜台作上下方向的移动。
①粗调节器(粗准焦螺旋)：大螺旋称粗调节器，移动时可使镜台作快速和较大幅度的升降，所以能迅速调节物镜和标本之间的距离使物象呈现于视野中，通常在使用低倍镜时，先用粗调节器迅速找到物象。
②细调节器(细准焦螺旋)：小螺旋称细调节器，移动时可使镜台缓慢地升降，多在运用高倍镜时使用，从而得到更清晰的物象，并借以观察标本的不同层次和不同深度的结构。
◆照明部分
装在镜台下方，包括反光镜,集光器。
（1）反光镜：装在镜座上面，可向任意方向转动，它有平、凹两面，其作用是将光源光线反射到聚光器上，再经通光孔照明标本，凹面镜聚光作用强，适于光线较弱的时候使用，平面镜聚光作用弱，适于光线较强时使用。
（2）集光器(聚光器)位于镜台下方的集光器架上，由聚光镜和光圈组成，其作用是把光线集中到所要观察的标本上。
①聚光镜：由一片或数片透镜组成，起汇聚光线的作用，加强对标本的照明，并使光线射入物镜内，镜柱旁有一调节螺旋，转动它可升降聚光器，以调节视野中光亮度的强弱。

②光圈(虹彩光圈)：在聚光镜下方，由十几张金属薄片组成，其外侧伸出一柄，推动它可调节其开孔的大小，以调节光量。
◆光学部分
（1）目镜：装在镜筒的上端，通常备有2－3个，上面刻有5×、10×或15×符号以表示其放大倍数，一般装的是10×的目镜。
（2）物镜：装在镜筒下端的旋转器上，一般有3－4个物镜，其中最短的刻有“10×”符号的为低倍镜，较长的刻有“40×”符号的为高倍镜，最长的刻有“100×”符号的为油镜，此外，在高倍镜和油镜上还常加有一圈不同颜色的线，以示区别。
显微镜的放大倍数是物镜的放大倍数与目镜的放大倍数的乘积，如物镜为10×，目镜为10×，其放大倍数就为10×10=100。
显微镜目镜长度与放大倍数呈负相关，物镜长度与放大倍数呈正相关。即目镜长度越长，放大倍数越低；物镜长度越长，放大倍数越高。
二、光学显微镜的使用：
1.显微镜的取送：
①右手握镜臂；
②左手托镜座；
③置于胸前。
2.显微镜的旋转：
①镜筒朝前，镜臂朝后；
②置于观察者座位前的桌子上，偏向身体左侧，便于左眼向目镜内观察；
③置于桌子内侧，距桌沿5cm左右。
3.对光：
①转动粗准焦螺旋，使镜筒徐徐上升，然后转动转换器，使低倍物镜对准通光孔；
②用手指转动遮光器（或片状光圈），使最大光圈对准通光孔，左眼向目镜内注视，同时转动反光镜，使其朝向光源，使视野内亮度均匀合适。
4.低倍物镜的使用：
①用手转动粗准焦螺旋，使镜筒徐徐下降，同时两眼从侧面注视物镜镜头，当物镜镜头与载物台的玻片相距2～3mm时停止。
②用左眼向目镜内注视（注意右眼应该同时睁着），并转动粗准焦螺旋，使镜筒徐徐上升，直到看清物象为止。如果不清楚，可调节细准焦螺旋，至清楚为止。
5.高倍物镜的使用：
使用高倍物镜之前，必须先用低倍物镜找到观察的物象，并调到视野的正中央，然后转动转换器再换高倍镜。换用高倍镜后，视野内亮度变暗，因此一般选用较大的光圈并使用反光镜的凹面，然后调节细准焦螺旋。观看的物体数目变少，但是体积变大。
6.油镜的使用方法：
（1）原理：使用油镜观察时，需加香柏油，因为油镜需要进入镜头的光线多，但油镜的透气孔最小，这样进入的光线就少，物体不易看清楚。同时又因自玻片透过的光线，由于介质（玻片－空气－接物镜）密度（玻片：n=1.52，空气：n=1.0）不同而发生了折射散光，因此射入镜头的光线就更少，物体更看不清楚。于是采用一种和玻片折光率相接近的介质如香柏油，加于标本与玻片之间，使光线不通过空气，这样射入镜头的光线就较多，物象就看得清楚（图2）。
（2）油镜的使用：
a．将光线调至最强程度（聚光器提高，光圈全部开放）。
b．转动粗调节器使镜筒上升，滴香柏油1小滴（不要过多，不要涂开）于接物镜正下方标本上。
c．转动接物镜转换盘，使油镜头于镜筒下方。
d．俯身镜旁侧面在肉眼的观察下，转动粗调节器使油镜头徐徐下降浸入香柏油内，轻轻接触玻片为止。
e．慢慢转动粗调节器，使油镜头徐徐上升至见到标本的物象为止。
f．转动微调节器，使视野物象达到最清晰的程度。
g．左手徐徐移动推进器，并转动微调节器以观察标本。
h．标本观察完毕后，转动粗调节器将镜筒升起，取下标本玻片。立即用擦镜纸将镜头上的香柏油擦净。
7.反光镜的使用：
反光镜通常与遮光器（或光圈）配合使用，以调节视野内的亮度。反光镜有平面和凹面。对光时，如果视野光线太强，则使用反光镜的平面，如果光线仍旧太强，则同时使用较小的光圈；反之，如果视野内光线较弱，则使用较大的光圈或使用反光镜的凹面。
8.注意事项
　　■持镜时必须是右手握臂、左手托座的姿势，不可单手提取，以免零件脱落或碰撞到其它地方。
　　■轻拿轻放，不可把显微镜放置在实验台的边缘，应放在距边缘10cm处，以免碰翻落地。
　　■保持显微镜的清洁，光学和照明部分只能用擦镜纸擦拭，切忌口吹手抹或用布擦，机械部分用布擦拭。
　　■水滴、酒精或其它药品切勿接触镜头和镜台，如果沾污应立即用擦镜纸擦净。
　　■放置玻片标本时要对准通光孔中央，且不能反放玻片，防止压坏玻片或碰坏物镜。
　　■要养成两眼同时睁开观察的习惯，以左眼观察视野，右眼用以绘图。
　　■不要随意取下目镜，以防止尘土落入物镜，也不要任意拆卸各种零件，以防损坏。
　　■使用完毕后，必须复原才能放回镜箱内，其步骤是：取下标本片，转动旋转器使镜头离开通光孔，下降镜台，平放反光镜，下降集光器(但不要接触反光镜)、关闭光圈，推片器回位，盖上绸布和外罩，放回实验台柜内。最后填写使用登记表。(注：反光镜通常应垂直放，但有时因集光器没提至应有高度，镜台下降时会碰坏光圈，所以这里改为平放)
   虎克时代的显微镜
三、显微镜的保养
1．显微镜在从木箱中取出或装箱时，右手紧握镜臂，左手稳托镜座，轻轻取出。不要只用一只手提取，以防显微镜坠落，然后轻轻放在实习台上或装 入木箱内。
2．显微镜放到实习台上时，先放镜座的一端，再将镜座全部放稳，切不可使镜座全面同时与台面接触，这样震动过大，透镜和微调节器的装置易损坏。
3．显微镜须经常保持清洁，勿使油污和灰尘附着。如透镜部分不洁时，用擦镜纸轻擦，如有油污，先将擦镜纸蘸少许二甲苯拭去。
4．显微镜不能在阳光下暴晒和使用。
5．接目镜和接物镜不要随便抽出和卸下必须抽取接目镜时，须将镜筒上口净用布遮盖，避免灰尘落入镜筒内。更换接物镜时，卸下后应倒置在清洁的台面下，并随即装入木箱的置放接物镜的管内。
6．显微镜用完后，取下标本片，经聚光器降下，再将物镜转成“八”字形，转动粗调节器使镜筒下降，以免接物镜与聚光器相碰。
7．显微镜应放在干燥的地方，以防生霉。

染色技术
　　由于微生物细胞含有大量水分（一般在80-90%以上），对光线的吸收和反射与水溶液的差别不大，与周围背景没有明显的明暗差。所以，除了观察活体微生物细胞的运动性和直接计算菌数外，绝大多数情况下都必须经过染色后，才能在显微镜下进行观察。但是，任何一项技术都不是完美无缺的。染色后的微生物标本是死的，在染色过程中微生物的形态与结构均会发生一些变化，不能完全代表其生活细胞的真实情况，染色观察时必须注意。
　　本节包括四部分：
　　一、染色的基本原理
　　二、染料的种类和选择
　　三、制片和染色的基本程序
　　四、染色方法
一、染色的基本原理
　　微生物染色的基本原理，是借助物理因素和化学因素的作用而进行的。物理因素如细胞及细胞物质对染料的毛细现象、渗透、吸附作用等。化学因素则是根据细胞物质和染料的不同性质而发生地各种化学反应。酸性物质对于碱性染料较易吸附，且吸附作用稳固；同样，碱性物质对酸性染料较易于吸附。如酸性物质细胞核对于碱性染料就有化学亲和力，易于吸附。但是，要使酸性物质染上酸性材料，必须把它们的物理形式加以改变（如改变pH值），才利于吸附作用的发生。相反，碱性物质（如细胞质）通常仅能染上酸性染料，若把它们变为适宜的物理形式，也同样能与碱性染料发生吸附作用。
　　细菌的等电点较低，pH值大约在2—5之间，故在中性、碱性或弱酸性溶液中，菌体蛋白质电离后带阴电荷；而碱性染料电离时染料离子带阳电。因此，带阴电的细菌常和带阳电的碱性染料进行结合。所以，在细菌学上常用碱性染料进行染色。
　　影响染色的其它因素，还有菌体细胞的构造和其外膜的通透性，如细胞膜的通透性、膜孔的大小和细胞结构完整与否，在染色上都起一定作用。此外，培养基的组成、菌令、染色液中的电介质含量和pH、温度、药物的作用等，也都能影响细菌的染色。
二、染料的种类和选择
　　染料分为天然染料和人工染料两种。天然染料有胭脂虫红、地衣素、石蕊和苏木素等，它们多从植物体中提取得到，其成分复杂，有些至今还未搞清楚。目前主要采用人工染料，也称煤焦油染料，多从煤焦油中提取获得，是苯的衍生物。多数染料为带色的有机酸或碱类，难溶于水，而易溶于有机溶剂中。为使它们易溶于水，通常制成盐类。
　　染料可按其电离后染料离子所带电荷的性质，分为酸性染料、碱性染料、中性（复合）染料和单纯染料四大类。
1、酸性染料
　　这类染料电离后染料离子带负电，如伊红、刚果红、藻红、苯胺黑、苦味酸和酸性复红等，可与碱性物质结合成盐。当培养基因糖类分解产酸使pH值下降时，细菌所带的正电荷增加，这时选择酸性染料，易被染色。
2、碱性染料
　　这类染料电离后染料离子带正电，可与酸性物质结合成盐。微生物实验室一般常用的碱性染料有美兰、甲基紫、结晶紫、碱性复红、中性红、孔雀绿和蕃红等，在一般的情况下，细菌易被碱性染料染色。
3、中性（复合）染料
　　酸性染料与碱性染料的结合物叫做中性（复合）染料，如瑞脱氏（Wright）染料和基姆萨氏（Gimsa）染料等，后者常用于细胞核的染色。
4、单纯染料
　　这类染料的化学亲和力低，不能和被染的物质生成盐，其染色能力视其是否溶于被染物而定，因为它们大多数都属于偶氮化合物，不溶于水，但溶于脂肪溶剂中，如紫丹类（Sudanb）的染料。
制片和染色的基本程序
　　微生物的染色方法很多，各种方法应用的染料也不尽相同，但是一般染色都要通过制片及一套染色操作程序。
1、制片
　　在干净的载玻片上滴上一滴蒸馏水，用接种环进行无菌操作，挑取培养物少许，置载玻片的水滴中，与水混合做成悬液并涂成直径约1厘米的薄层，为避免因菌数过多聚成集团，不利观察个体形态，可在载玻片之一侧再加一滴水，从已涂布的菌液中再取一环于此水滴中进行稀释，涂布成薄层，若材料为液体培养物或固体培养物中洗下制备的菌液，则直接涂布于载玻片上即可。
2、自然干燥
　　涂片最好在室温下使其自然干燥，有时为了使之干得更快些，可将标本面向上，手持载玻片一端的两侧，小心地在酒精灯上高处微微加热，使水分蒸发，但切勿紧靠火焰或加热时间过长，以防标本烤枯而变形。
3、固定
　　标本干燥后即进行固定，固定的目的有三个：
　　１）杀死微生物，固定细胞结构。
　　２）保证菌体能更牢的粘附在载玻片上，防止标本被水冲洗掉。
　　３）改变染料对细胞的通透性，因为死的原生质比活的原生质易于染色。
　　固定常常利用高温，手执载玻片的一端（涂有标本的远端），标本向上，在酒精灯火焰外层尽快的来回通过3—4次，共约2—3秒钟，并不时以载玻片背面加热触及皮肤，不觉过烫为宜（不超过60℃）,放置待冷后，进行染色。
　　以上这种固定法在微生物实验室中虽然应用较多普遍，但是应当指出，在研究微生物细胞结构时不适用，应采用化学固定法。化学固定法最常用的固定剂有：酒精（95%），酒精和醚各半的混合物，丙酮，1—2%的饿酸等。饿酸能很快固定细胞但不改变其结构，故较常用。应用饿酸固定细胞的技术如下：在培养皿中放一玻璃，在玻璃上放置玻璃毛细管，在毛细管中注入少量的1—2%饿酸溶液，同时在玻璃上再放置湿标本涂片的载玻片，然后把培养皿盖上，经过1—2分钟后把标本从培养皿中取出，并使之干燥。
4、染色
　　标本固定后，滴加染色液。染色的时间各不相同，视标本与染料的性质而定，有时染色时还要加热。染料作用标本的时间平均约1—3分钟，而所有的染色时间内，整个涂片（或有标本的部分）应该浸在染料之中。
　　若作复合染色，在媒染处理时，媒染剂与染料形成不溶