微生物学重点

1、v 一微生物的概念及种类v 1. 微生物 Microorganism（<0.1mm）v 一切形体微小、结构简单、进化地位低的、用肉眼看不见其个体形态的微小生物的总称。v 2. 种类 v 细菌、放线菌、蓝细菌、衣原体、枝原体、立克次氏体-原核生物v 真菌、单细胞显微藻类、原生动物-真核生物v 病毒-分子生物v Mic在生物六界分类系统中的地位v 1、动物界(Animalia)2、植物界(Viridiplantae)v 3、真菌界(Fungi)：霉菌、酵母菌、蕈子v 4、原生生物界(Protozoa)：原生动物、单细 胞显微藻类v 5、原核生物界(Monera):细菌、放线菌、蓝细菌、衣原体

2、、枝原体、立克次氏体v 6、病毒界（病毒、拟病毒、类病毒、朊病毒）另：最新三原界：将细胞生物分为古细菌原界、真细菌原界、真核生物原界。1.古细菌原界a、产甲烷细菌：利用三碳以下化合物，严格厌氧。b、极端嗜盐菌：氯化钠浓度大于9%才生长，12-25%最适。c、极端嗜热菌：80度以上，火山，岩浆中。d、无细胞壁的专性嗜酸菌：PH中性时细胞自溶，1-2最适。2.真细菌原界放线菌、蓝细菌、衣原体、枝原体、立克次氏体及大部分细菌。3.真核生物原界：真菌界、原生生物界和 动物界、植物界另：最新三原界：将细胞生物分为古细菌原界、真细菌原界、真核生物原界。1.古细菌原界a、产甲烷细菌：利用三碳以下化合物，严格

3、厌氧。b、极端嗜盐菌：氯化钠浓度大于9%才生长，12-25%最适。c、极端嗜热菌：80度以上，火山，岩浆中。d、无细胞壁的专性嗜酸菌：PH中性时细胞自溶，1-2最适。2.真细菌原界放线菌、蓝细菌、衣原体、枝原体、立克次氏体及大部分细菌。3.真核生物原界：真菌界、原生生物界和 动物界、植物界微生物与人类的关系（一）有益的方面1. 参与自然界的物质循环分解者2. 有些Mic可直接用作肥料3.生物农药（杀虫杀菌剂）：苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis) ；农用抗菌素链霉素（灰色链霉菌）防蔬菜细菌性病害。4. 食品工业应用：醋酸菌醋，曲霉酱油，乳酸菌酸奶，酵母菌酿酒，木耳、蘑菇5

4、. 医学方面：抗菌素、疫苗、三株口服液（双歧菌杆、酵母菌、乳酸菌）6. 能源：沼气发酵，利用甲烷细菌产生甲烷7. 畜牧业：青贮饲料（乳酸杆菌、酵母菌）。维诺格拉德斯基（18561953 ）(Sergei Winogradsky) :A.创导了土壤微生物研究的生态学观点和原位研究路线，他研究了氮素和硫素的转化，证明硝化作用的两个阶段由两类细菌相继推动，采用无机盐平板分离获得硝化细菌。 B.在硫氧化菌的研究中，他提出了化能自养的概念。 C.分离获得了第一个自生固氮细菌，即厌氧的巴斯德梭菌。贝耶林克（Martinns Beijenrinck 18511931 荷兰人）A.提出了加富培养的概念,分离获

5、得了许多种细菌的纯培养，包括根瘤菌、乳酸杆菌和绿藻等。 B. 为病毒学的建立做出开创性工作。微生物学发展简史史前期 初创期 奠基期 发展期 成熟期 1原核细胞的特点：1、细胞壁的主要成分肽聚糖。（真核细胞-纤维素、几丁质）2、细胞膜：由磷脂和Pr构成，内陷形成中间体。3、细胞质：无细胞器，核糖体小70S。（真核-80 S）4、细胞核：无核膜，有模糊的核区1-4条双螺旋、环形DNA，无组蛋白。（真核DNA与组蛋白结合、多条、线形、有明显核仁、核膜外突内质网）。5、其它：原核细胞较小(2um以下），没有有丝分裂，不进行有性生殖。细菌的形态1. 球形(菌)：coccus 2.杆形(菌)：bacill

6、us 3. 螺旋形(菌)：spirilla 三细菌的染色1、简单染色法：涂片干燥固定燃料染色水洗干燥2、革兰氏染色： 涂片干燥固定结晶紫染色碘液媒染95酒精脱色番红复染水洗干燥紫色的为阳性G+ 红色的为阴性G-G-：肽聚糖（15%）、pr（65%）、类脂质（20%，主要脂多糖），分两层：外膜和薄肽聚糖层通过脂蛋白将其连接起来，壁薄，肽聚糖疏松。原生质体：人为酸消化处理肽聚糖后，阳性细菌细胞壁完全消失，只有细胞膜包围原生质。原生质球：人为酸消化处理肽聚糖后，阴性细菌细胞壁肽聚糖层消失，有细胞膜和细胞壁外膜共同包围原生质。 缺壁细胞L型细菌：实验室条件下自发突变而形成的遗传性稳定无细胞壁的菌株，由

7、英国李斯德发现。支原体：自然界长期进化过程中形成缺壁细菌。原生质体：阳性细菌 原生质球：阴性细菌在电镜下观察可见一个或数个较大的不规则的由细胞质膜内陷而成的层状、管状或囊状物，称为中间体，在革兰氏阳性菌中尤为明显。质粒（plosmid）：分散在细菌细胞质中游离于染色体外能独立进行复制的小型环状DNA分子。分子量为核基因的1/100；非必要遗传物质，决定菌体的次要性状；具有重组性和转移性基因工程：人为将目的基因DNA提取出来，用适当的工具酶进行切割后，把它与作为载体的DNA(质粒、病毒）连接起来，然后倒入某一更易生长繁殖的受体细胞（微生物、植物、动物）中，以让外源目的基因在其中进行正常的复制和表

8、达，从而获得新的物种。最有代表性的几种细菌质粒1、诱癌质粒即Ti质粒: (tumor 毒素质粒 巨大质粒固氮质粒 降解性质粒 R质粒（resistance）即抗药性质粒细菌细胞的特殊构造1. 鞭毛：（flagellum）着生于细胞膜上，穿过细胞壁伸出体外的弯曲，波状细管状物，长度1570m，直径1225nm，是细菌的运动器官，易脱落，主要成份是pr。分三部分：基体、钩形鞘和螺旋丝。2. 菌毛（Pilus）：多，细、短、硬，主要成份pr。 功能：粘附作用。3. 芽胞（endospore）:某些细菌发育到后期，由于条件不适宜，细胞内原生质浓缩而形成圆形或椭圆形的抗逆性的休眠孢子。 功能：抗逆吡啶二

9、羧酸钙 特点：折光性强，抗逆性强4. 荚膜：（capsule）是菌体分泌的包在菌体外面的具有一定形状和厚度的胶状物；六细菌的繁殖1. 方式：裂殖2. 菌落（colony）：一个或几个同种的Mic按种于平板固体培养基表面或内部，经生长繁殖形成肉眼可见的以母细胞为中心的具一定形状、结构的子细胞群体。 3.菌落特征：（1）较小 （2）粘稠湿润 （3）透明或半透明 （4）易挑取（5） 颜色、质地均一。放线菌：单细胞的菌体呈分枝丝状主要以孢子繁殖陆生性强的原核Mic。特点:（1）菌体分枝丝状，菌丝无隔，宽度同细菌。（2）菌体内含多核，核不断复制，但细胞不分裂。（3）G+，多数不动, 仅游动放线菌属产生游

10、动孢子具鞭毛。（4）繁殖方式 孢子 菌丝三放线菌菌落特征1. 大小同细菌，未形成孢子前菌落湿润光滑透明，后期干燥呈粉末状不透明。2. 表面颜色与基内不同3 难挑取，菌丝缠紧密 丝状蓝细菌中，有些细胞变大、壁加厚，色浅异形胞支原体 独立生活衣原体(Chlamydia)：沙眼结膜中分离获得，比细菌小，可形成包含体。真核细胞内专性寄生立克次体 寄生在真核细胞内 真核Mic真菌:真菌界，不含光合色素,不能进行合作用。单细胞显微藻类: 原生生物界, 能进行光合作用。原生动物 : 原生生物界 ,无细胞壁。同宗结合：同一菌丝体上分化出两个性细胞或由两条来源相同的菌丝体上分化出两个性细胞结合产生有性孢子的过程

11、。（玉米自交）异宗结合：来源不同的（遗传物质不同，）但具有亲和力两条菌丝产生的性细胞结合形成有性孢子的过程。黑根霉接合孢子（玉米杂交）真菌菌落特征1、霉菌：（1）菌落大，扩展性强，棉絮状（镰刀霉），蛛网状（根霉），绒毛状（青霉）或毡状，干燥，不透明，颜色多变。（2）本身结构蔬松，但与基质结合紧密，难挑取。2、酵母菌：（1）似细菌和放线菌菌落初期，如湿润光滑、易挑取、颜色质地均匀、半透明。（2）较细菌菌落大，较厚、隆起、腊质状。鞭毛菌亚门特征：1.营养体主要为无隔菌丝体.2.无性时期主要产生游动孢子3.有性时期产生卵孢子4.多数水生，少数腐生或寄生、有些是植物病原菌如稻腐绵霉水稻绵霉病。代表：德

12、巴利腐霉接合菌亚门特征：1.营养体主要为无隔菌丝体2.无性时期主要产生孢囊孢子(分生孢子或节孢子）3. 有性孢子产生接合孢子4、低等腐生于土壤、植物残体及各种食品上，多数可产生pr酶和淀粉酶， 代表：黑根霉、高大毛霉接合菌亚门特征：1.营养体主要为无隔菌丝体 2.无性时期主要产生孢囊孢子(分生孢子或节孢子）3. 有性孢子产生接合孢子 4、低等腐生于土壤、植物残体及各种食品上，多数可产生pr酶和淀粉酶， 代表：黑根霉、高大毛霉 无性繁殖 ：1.芽殖 2.裂殖 担子菌亚门特征：1.营养体主要为有隔菌丝体，能形成大型子实体。初生菌丝：由担孢子萌发而来初期为多核无隔，后期为有隔单核的菌丝.次生菌丝：由

13、两个性别不同的初生菌丝结合后形成的具有双核的菌丝，在其生活史中占大部分时间,可形成子实体双核菌丝通过锁状联合进行生长。2. 无性时期不发达，有少数可形成粉孢子、厚垣孢子。3. 有性时期产生担孢子。4. 植物病原菌（锈病、黑粉病）、食用菌代表：蘑菇、木耳 半知菌亚门特征：1.霉菌营养体多为有隔菌丝体，酵母菌可形成假菌丝。2. 无性时期主要产生分生孢子、芽孢子和后垣孢子。3. 未发现或没有有性时期4.土壤中分布最多，能降解多种有机质，对肥力形成很有好处；许多是动、植物病原物。白假丝酵母引起鹅口疮。代表：黑曲霉、青霉、头孢霉 什么是病毒? 病毒是超显微的（10-300nm）、活细胞内专性寄生，离开寄

14、主细胞后以大分子形式存在的非细胞生物。多数在寄主细胞内形成包含体。 包含体：包有病毒粒子的蛋白晶体 病毒的化学成分及结构*1.成分核酸：一种病毒只含一种核酸 ;核酸有单链和双链之分;不同病毒的核酸含量差别较大。狂犬病毒4%，大肠杆菌T4 60% 蛋白质：构成病毒粒子外壳，保护核酸；决定病毒感染的特异性、亲和力。小地老虎CPV病毒不侵染黄地老虎。其他：包膜。成分脂类和多糖。如爱滋病毒、狂犬病毒、痘病毒（天花）、乙肝病毒、SARS。.三类典型形态的病毒：二十面体 螺旋对称 复合对称原核生物的病毒噬菌体 ：侵染细菌、放线菌等原核生物细胞的病毒。一、毒性噬菌体：侵染寄主细胞后能在其中增殖并在短时间内裂

15、解寄主细胞的噬菌体。毒性噬菌体的增殖过程（1）吸附：不同的噬菌体在不同位点吸附。（2）侵入：将核酸注入寄主细胞内。（3）生物合成：核酸与蛋白质及抑制寄主细胞代谢过程的酶类和病毒释放时所需的蛋白质合成。（4）装配： （5）释放成熟的病毒粒子：寄主裂解敏感细菌（胞）：易被毒性噬菌体侵染的细胞。噬菌斑：将敏感细菌和它的毒性噬菌体按一定比例（10/1）接种在固体平板培养基上 ，经培养，由于噬菌体裂解寄主细胞而产生透明的空斑。二、温和噬菌体：侵入寄主细胞后，其核酸与寄主细胞同步复制，不导致寄主细胞的裂解溶源细胞：含有温和噬菌体的寄主细胞。（溶源细胞有时会自发裂解或诱发裂解）溶原细胞的免疫性：溶原细胞（如

16、含有入噬菌体）对于已感染的噬菌体的毒性突变株（入）都具有抑制能力。原噬菌体：溶源细胞内含有的噬菌体的核酸。亚病毒： 类病毒 拟病毒朊病毒一微生物必需的六种营养要素1、水分： 营养体80左右、孢子402、C源：细胞物质的骨架单位并提供能量 。无机物：CO2 、 HCO3、CO32有机物： 糖类（单糖、双糖、多糖）、 醇类、 有机酸、 脂类、烃类、 酚类、蜡质、石油、二甲苯、氰化物 3、N源：pr 、核酸、酶组成成份。分子态氮： N2 无机态氮 ：NH4+ NO3 有机态氮 ：蛋白质 在酶的作用下分解 氨基 酸 尿素 在细菌分泌的脲酶 NH4+ 嘌呤碱、 嘧啶碱 4、矿质元素：大量元素：P、S、K

17、、Na、Ca、Mg、Fe，浓度10-3-10-4 mol/L ；微量元素：Cu、Zn、Mn、Mo、Co等，需浓度10-6-10-8 mol/L 。5、生长因子：Mic进行正常生命代谢活动所必不可少的、微量有机化合物。如维生素、碱基、A等 6、能源物质：化学物质（有机物和还原态的无机物） 光能培养基（culture medium）概念：人工合成的适合微生物生长繁殖和积累代谢产物营养基质。灭菌技术1. 干热灭菌：利用电烘箱加热热空气进行灭菌灭菌温度：160180，时间：2小时。适用范围：玻璃器皿； 金属用具； 土壤消毒2. 湿热灭菌：利用密封高压灭菌锅内水蒸汽温度：121.5，压力0.108Mpa

18、，恒温30分钟。适用范围：培养基、水、棉花、纱布、橡胶。另：酒精灯火焰灭菌 用于接种针、接种环等超高温蒸汽灭菌：130150， 26 秒。适于不耐热材料， 如牛奶。常用UHT表示，UHT不会破坏食品的营养和风味。Mick学中主要以能源和C源及供H体为划分标准微生物营养类型：一化能异养型：利用有机物作为C源和能源，供H体为有机物，包括所有真菌、放线菌、原生动物和大部分细菌.二化能自养型：以CO2或CO32-作为其唯一C源，以还原态的无机物作为能源和供H体。少数细菌，如硝化细菌、铁细菌。2NH3+3O2 硝化细菌 2HNO3+4H+能量CO2+4H + +能量（CH2O）+H2O2FeCO3+3H

19、2O+1/2O2 铁细菌 2Fe(OH)2+2CO2+能量CO2+H2O+能量CH2O+O2三光能异养型：能源光能，C源是CO2或有机物，供H体是有机物，少数细菌如红螺细菌。 (CH3)2CHOH + CO2 光、厌氧 CH3COCH3 +（CH2O）+H2O 异丙醇 红螺细菌 四光能自养型：光能为能源、CO2为唯一C源，以无机物为供H体，包括蓝细菌、藻类和一些光合细菌。 产氧光合作用 CO2+H20兰细菌CH20+O2 不产氧光合作用 菌绿素C02+2H2S绿细菌CH20+2S+H20微生物吸收营养的方式：1.单纯扩散(被动运输) 由高浓度向低浓度扩散，不耗能，无载体参与。主要吸收CO2、O

20、2、H2O、小分子A等2.促进扩散 由高浓度向低浓度扩散,借助膜上特异载体蛋白通过其构象的改变运送溶质，不耗能，运送SO42- 、PO42-等矿质元素及A 、维生素。 3.主动运输 需特异性载体蛋白参与，消耗能量；可逆浓度梯度运送。运送各种无机离子、有机离子和一些糖类，是微生物吸收营养的主要机制。4.基团移位-微生物特有 既需特异性载体蛋白又要耗能，而且溶质在运送前后会发生分子结构改变。主要运送葡萄糖、果糖、甘露糖、核苷酸、丁酸和腺嘌呤等微生物的生长微生物生长的概念:在微生物学中“生长”一般都是指群体生长，用来衡量微生物生长的两个指标：v 生长量：一定时间内，细胞物质增加的重量。霉菌等丝状菌用

21、生长量来衡量。v 生长率：一定时间内，个体增加的数量。细菌、酵母菌等单细胞微生物用生长率来衡量。典型生长曲线：把单细胞微生物接种到一定体积的培养液中，在适宜的条件下培养，微生物细胞数目不断增加，以培养时间为横坐标，以每毫升培养液中活细胞数目的对数为纵坐标，所得到的曲线。一条典型的生长曲线可分为四个时期：延滞期、对数期、稳定期和衰亡期。1.延迟期：细胞数不增加，但变大，酶活性增加，对环境变化敏感。2、对数期：细胞分裂最快，菌数以几何级数增加，酶系活跃，代谢旺盛。此期的菌做为种子最好3、稳定期：新生细胞数= 死亡细胞，活菌总数不变。细胞内开始贮存糖原，形成芽孢，有些微生物在此时产生代谢物抗生素、激

22、素、毒素等。是菌体及代谢产物的最佳收获期。4、衰亡期：活菌数目减少；代谢减弱，细胞变形，自溶。在工业生产中尽可能缩短滞留期，延长对数期，维持稳定期。 纯培养：在实验室条件下从一个细胞或几个同种细胞繁殖得到的后代群体。、微生物的.分离方法:涂抹法-取土壤菌悬液0.1ml涂在培养基平板上混菌法-取土壤菌悬液1 ml与培养基混合后倒平板菌种保藏常使用的方法低温保藏法；微生物的计数：只适用于单细胞1. 直接法： 2. 间接法: 平板菌落计数法环境条件对Mic生长发育的影响一温度最低生长温度Td：T<Td,处于休眠状态，最适生长温度Ts：最高生长温度Tg：T>Tg，导致死亡。致死温度：10分

23、钟内全部杀死某种微生物的最低温度。按微生物生长发育要求的温度范围不同分为：高温性：30 -4560-75，堆肥、沼气池。中温性：5-2540-50低温性：0-1015-20，冰川雪地，深海。二、 紫外线：13.6390nm，具很强的表面杀菌能力，不具备穿透能力，常用于空气或物品表面消毒，250280nm波长杀菌力最强。光复活现象：经紫外线照射受损害的细胞，如果立即暴露在可见光下，有一部分可恢复正常活力。三、常用的消毒剂分类如下1 有机类：酚类 醇类 酸类 醛类2.氧化剂类 3.金属盐类 4 .卤素及其化合物 5 .表面活性剂 6. 染料四、 其它生物对Mic的影响1. 共生关系：两种(微)生物

24、共居在一起，互为对方创造有利条件。如根瘤、菌根、地衣 。2. 拮抗关系：当两种微生物生活在一起时，其中一种微生物的生命活动或其代谢产物抑制或者杀死另一种微生物。3. 寄生关系:一种菌寄生在另一种生物体上。噬菌体、动植物病害。五、 pH值最适生长：真菌 pH为56，偏酸性 细菌、藻类、原生动物 6.57.5 中性 放线菌 pH 7.58.5 偏碱性 六氧 1.专性好氧菌：如醋酸菌2. 专性厌氧菌：乳酸菌、双歧杆菌、丁酸细菌3. 兼性厌氧菌：如：啤酒酵母、大肠杆菌微生物的能量代谢：日光：光合磷酸化 化能：氧化磷酸化（1）有氧呼吸：有氧时，底物脱H后，经完整的呼吸链递H，最终由分子态的氧接受H，产生

25、水并释放能量ATP，同时将底物彻底氧化分解。如： C6H12O6+6O2 酵母菌 6CO2+6H2O+nATP C6H12O6+6O2 反硝化细菌 6CO2+6H2O+nATP（2）无氧呼吸：在缺氧条件下，底物脱H后，经部分呼吸链递H，最终由氧化态的无机物或有机物受H。同时产生少量ATP，产能效率较低。如反硝化细菌缺氧时：C6H12O6+12NO3-6CO2+12NO2-+6H2O+nATP（3）无氧发酵：(微生物细胞内的生理发酵)指在无氧条件下，底物脱H后所产生的还原力H不经过呼吸链而直接交给某一氧化性中间代谢产物（有机物），产生少量的 ATP。不含N有机质的降解一纤维素的分解：(G高分子聚

26、合物)纤维素纤维二糖葡萄糖CO2+H2O 有氧 有机酸、醇 无氧 二半纤维素的分解(5C糖如木糖、阿拉伯糖;6C糖如半乳糖、甘露糖和糖醛酸组成的多糖)半纤维素单糖和糖醛酸CO2+H2O 有氧 有机酸、醇 无氧 氨化作用：pr、核酸和其它含N衍生物经微生物的作用降解产生氨和各种有机（物）酸。无机物的微生物转化 第一节 硝化作用和反硝化作用一硝化作用：土壤中的氨在硝化细菌作用下进一步氧化为硝酸的过程。2NH3+3O2 亚硝酸细菌 2HNO2+2H2O+能量2HNO2+O2 硝酸细菌 2HNO3+能量二反硝化作用：反硝化细菌将硝酸还原为亚硝酸、氨、氮气的过程。1. 同化型硝酸盐还原：（植物和）微生物吸收硝酸盐至体内，将其还原为氨进一步合成Aa、pr和其它有机物。NO3- NO2-NH3Aa、pr2. 异化型硝酸还原（脱氮作用）：微生物在无氧条件下，把NO3-最终还原成N2，散入大气中。(微生物特有) NO3- N