生物奥赛培训教程

全国及国际奥赛纲要对微生物学理论部分的要求

原核生物

原生生物

真菌

病毒微生物Microbe/Microorganism1、定义个体微小、结构简单、肉眼不能直接看见的低等生物的总称．小于0.1mm2、分类位置六界系统植物界动物界原核生物界原生生物界（原生动物、显微藻类）

真菌界病毒界除了植物界和动物界以外都是微生物

3、微生物的五大共性体积小，面积大吸收多，转化快生长旺，繁殖快适应强，易变异分布广，种类多第一章原核生物根据外表特征把原核生物粗分为6种类型：细菌、蓝藻（蓝细菌）、放线菌、支原体、衣原体、立克次氏体原核生物是指一大类细胞核无核膜包裹，只存在称作核区的裸露DNA的原始单细胞生物。

（一）、细菌的大小与形态细菌(bacterium)是属原核生物界(prokaryotae)的一种单细胞微生物。是一类细胞细短（直径约0.5μm,长度约0.5-5μm）、结构简单、胞壁坚韧、多以二分裂方式繁殖和水生性较强的原核生物一、细菌的形态和结构细菌按其外形，主要有球菌杆菌螺形菌观察细菌常用光学显微镜，大小用以微米(μm)为单位。不同种类的细菌大小不一，同一种细菌也因菌龄和环境因素的影响而有差异。球菌(coccus)葡萄球菌(streptococcus)杆菌(bacillus)不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致。炭疽芽胞杆菌3-10μm大中大肠埃希菌2-3μm小布鲁菌0.6-1.5μm螺形菌(spiralbacterium)弧菌螺菌若螺旋不足一圈则称作弧菌，满2----6环的小型、坚硬的螺旋状细菌可称作螺菌，而螺旋周数多、体长而柔软的螺旋状细菌则专称螺旋体。例梅毒螺旋体（二）细菌的结构基本结构细胞壁、细胞膜、细胞质、核质(拟核)特殊结构荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞细胞的结构特殊构造：部分细菌具有的或一般细菌在特殊环境下才有的构造一般构造：一般细菌都有的构造由于细菌细胞既微小又透明，故一般先要经过染色才能做显微镜观察1、基本结构（一）细胞壁(cellwall)革兰阳性菌（深紫色）G+革兰阴性菌（红色）G-革兰染色两类细菌细胞壁的共同组分为肽聚糖，但各有其特殊组分。革兰染色法：涂片风干固定结晶紫碘液95%乙醇复红1min1min脱色1.肽聚糖(peptidoglycan)革兰阳性菌肽聚糖—聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥青霉素作用点溶菌酶作用点N-乙酰葡糖胺N-乙酰胞壁酸2.革兰阳性菌细胞壁特殊组分壁磷壁酸膜磷壁酸G+细胞壁的特点是厚度大和化学组分简单，一般含90%肽聚糖和10%磷壁酸3.革兰阴性菌细胞壁特殊组分G-

外壁层：外脂多糖中磷脂内脂蛋白内壁层：肽聚糖革兰阳性菌与阴性菌细胞壁结构比较细胞壁革兰阳性菌革兰阴性菌强度较坚韧较疏松厚度20-80nm10-15nm肽聚糖层数可多达50层1-2层肽聚糖含量占细胞壁干重50%-80%占细胞壁干重5%-20%磷壁酸+—外膜—+脂蛋白—+脂多糖—+4细胞壁缺陷细菌用溶菌酶处理细菌或在培养基中加入青霉素，便可破坏或抑制细胞壁的形成，成为细胞壁缺陷细菌。G+去壁后剩下的部分叫原生质体。呈球形，对环境条件敏感，若具鞭毛不能运动，也不能被相应的噬菌体感染,细胞不能分裂，但保留正常细胞具有的其他功能，如即将形成芽孢的去壁后仍可形成芽孢。若处理G-，则外壁中脂多糖和脂蛋白仍全部保留，称球形体，且相对原生质体对外界环境具一定的抗性。细菌L—型是细菌在某些环境条件下所形成的变异型，是遗传性稳定的细胞壁缺损细菌，在固体培养基上形成“油煎蛋”似的小菌落。支原体无细胞壁支原体是否对青霉素或溶菌酶敏感？42.青霉素对人体无毒性是因为：

A．细胞膜表面无青霉素受体B．细胞能产生分解青霉素的酶C．青霉素不能通过细胞膜

D．细胞无细胞壁结构D

细胞壁的作用保护细胞免受机械性或渗透压的破坏,保护细菌抵抗低渗环境，维持细胞的外形。为细菌的生长、分裂和鞭毛运动所必需细胞壁的化学组成,使之具有一定的抗原性、以及对抗生素和噬菌体的敏感性阻拦大分子有害物质（如抗生素和水解酶）进入细胞古生菌的细胞壁：古生菌如产甲烷杆菌、极端嗜盐菌、极端嗜热菌其细胞壁含假肽聚糖,对青霉素等不敏感。细菌细胞膜的结构与真核细胞者基本相同，由磷脂和多种蛋白质组成，但不含胆固醇。思考：细菌细胞膜的蛋白质的含量与真核生物相比有什么不同（二）细胞膜

(cellmembrane)1.基本结构细菌细胞膜的功能与真核细胞者类似，主要有物质转运、生物合成、分泌和呼吸等作用。细菌细胞膜可形成一种特有的结构，称为中介体或间体。

中介体：是部分细胞膜内陷、折叠、卷曲形成的囊状物，多见于革兰阳性菌。其功能类似于真核细胞的线粒体，故亦称为拟线粒体(chondroid)。中介体(mesosome)中介体细胞的结构特殊构造：部分细菌具有的或一般细菌在特殊环境下才有的构造一般构造：一般细菌都有的构造核糖体(ribosome)：细菌合成蛋白质的场所，游离存在于细胞质中。质粒(plasmid)：细菌染色体外的遗传物质，存在于细胞质中。为闭合环状的双链DNA，控制细菌某些特定的遗传特性。有固氮基因、抗生素生成基因、抗药性基因细菌细胞质中含有多种颗粒，大多为贮藏的营养物质。其中有一种主要成分是RNA和多偏磷酸盐的颗粒，其嗜碱性强，用亚甲蓝染色时着色较深呈紫色，称为异染颗粒(metachromaticgranule)。常见于白喉棒状杆菌，位于菌体两端，故又称极体(polarbody)，有助于鉴定。1.基本结构（三）细胞质(cytoplasm)1.基本结构（四）核质(nuclearmaterial)细菌是原核细胞，不具有成形的核。细菌的遗传物质称为核质或拟核，无核膜、核仁和有丝分裂器。功能与真核细胞的染色体相似。核质由单一密闭环状DNA分子反复回旋卷曲盘绕组成松散网状结构。2.特殊结构（一）荚膜(capsule)

荚膜：某些细菌在其细胞壁外包绕一层黏液性物质，为疏水性多糖或蛋白质的多聚体，用理化方法去除后并不影响细胞的生命活动。肺炎链球菌荚膜荚膜大多数细菌的荚膜是多糖，炭疽芽胞杆菌、鼠疫耶氏菌等少数菌的荚膜为多肽。荚膜的形成需要能量，与环境条件有密切关系。有荚膜的细菌形成粘液(M)或光滑(S)菌落，失去荚膜后其菌落边为粗糙型（R）型。（1）.荚膜的化学组成抗有害物质的损伤作用：荚膜处于细胞的最外层，有保护菌体避免和减少受有害物质（如干旱）的损伤作用。抗吞噬作用：荚膜具有抵抗宿主吞噬细胞的作用，因而荚膜是病原菌的重要毒力因子。粘附作用：荚膜多糖可使细菌彼此之间粘连，也可粘附于组织细胞或无生命物体表面，是引起感染的重要因素。（2）.荚膜的功能S型肺炎双球菌和R型肺炎双球菌的转化R型菌为受体菌，处于感受态转化受体菌直接吸收供体菌的DNA片断而获得后者部分遗传性状的现象，称为转化。转染指用提纯的病毒核酸（DNA或RNA)去感染其宿主细胞或其原生质体，可增值出一群正常病毒后代的现象。转导通过缺陷噬菌体的媒介，把供体细胞的小片断DNA携带到受体细胞中，通过交换与整合，使后者获得前者部分遗传性状的现象，成为转导。由转导作用而获得部分新形状的重组细胞，称为转导子。2.特殊结构（二）鞭毛(flagellum)许多细菌在菌体上附有细长并呈波状弯曲的丝状物，称为鞭毛，是细菌的运动器官。鞭毛需用电子显微镜观察，或经特殊染色法使鞭毛增粗后才能在光镜下看到。鞭毛菌分类单毛菌双毛菌丛毛菌周毛菌鞭毛是运动器官。鞭毛有抗原性。鞭毛的功能菌毛：许多革兰阴性菌和少数革兰阳性菌菌体表面存在着一种比鞭毛更细、更短而直硬的丝状物，与细菌的运动无关。菌毛蛋白具有抗原性。根据功能不同，菌毛可分为普通菌毛和性菌毛两类。菌毛在普通光学显微镜下看不到，必须用电子显微镜观察。2.特殊结构（三）菌毛(filus/fimbriae)普通菌毛遍布菌细胞表面，每菌可达数百根。这类菌毛是细菌的粘附结构，多数存在于G-致病菌中，他们借助菌毛可使自己牢固的黏附于宿主的呼吸道、消化道或泌尿生殖道等粘膜上（如淋病奈氏球菌），并与宿主细胞表面的特异性受体结合，是细菌感染的第一步。因此，菌毛和细菌的致病性密切相关。菌毛的受体常为糖蛋白或糖脂，与菌毛结合的特异性决定于宿主的易感部位。（1）.普通菌毛(ordinarypilus)仅见于少数革兰阴性菌。数量少，1-4根。比普通菌毛长而粗，中空呈管状。性菌毛由F致育因子（F质粒）编码，故又称F菌毛。带有性菌毛的F+菌（雄性）与无性菌毛的F-菌（雌性）相遇时，性菌毛与其相应受体结合，F+菌内的质粒或DNA可通过性菌毛进入F-菌体内，此过程——接合(conjugation)。性菌毛是某些噬菌体吸附于菌细胞的受体。（2）.性菌毛(sexpilus)芽胞：某些细菌在一定的环境条件下，能在菌体内部形成一个圆形或卵圆形、厚壁、含水量低、抗逆性强的休眠结构。产生芽胞的都是革兰阳性菌。2.特殊结构（四）芽胞(spore)芽胞的结构芽孢有些细菌在一定的条件下，细胞里面形成一个椭圆形的休眠体，叫做芽孢。芽孢的壁很厚，对干旱、低温、高温等恶劣的环境有很强的抵抗力。例如，有的细菌的芽孢，煮沸3小时以后才死亡。芽孢又小又轻，可以随风飘散。当环境适宜（如温度、水分适宜）的时候，芽孢又可以萌发，形成一个细菌细菌形成芽胞的能力是由菌体内的芽胞基因决定的。一个细菌只形成一个芽胞，一个芽胞发芽也只生成一个菌体，细菌数量并未增加。1.芽胞的形成与发芽因而芽胞不是细菌的繁殖方式，而是细菌的休眠体。43.在细菌中与抗热、抗紫外线和抗化学物质有关的结构是：

A．芽孢B．荚膜C．细胞壁D．包含体A伴孢晶体芽孢杆菌属中有些种，如苏云金芽孢杆菌等，形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形、方形或不规则型的碱溶性蛋白质晶体，称伴孢晶体（即内毒素）。一个细菌一般只产生一个伴孢晶体，可毒杀多种昆虫，但对人畜及昆虫天敌无害，制成菌粉，作为有利于环境保护的生物农药，以杀死某些农业害虫。（二）、细菌的繁殖方式：二分裂细菌的个体生长染色体DNA的复制与分离细胞壁扩增细胞分裂毒素：外毒素：革兰氏阳性菌生长过程中不断向外界环境分泌的一种毒性蛋白。类毒素:用0.3%—0.4%甲醛溶液对外毒素进行脱毒处理，可获得失去毒性担仍保留其原有免疫原性（抗原性）的生物制品。内毒素：是革兰氏阴性细菌细胞壁外层的组分之一，其化学成分是脂多糖，在活细胞中不分泌到细胞外，仅在细菌死亡后裂解释放。抗毒素：机体抵抗外毒素而产生的抗体。放线菌是丝状单细胞原核生物，革兰氏染色阳性反应，以孢子繁殖，陆生性较强，其他结构与细菌基本相同。营养生长阶段，菌丝内无隔，故一般呈多核的单细胞状态。二、放线菌抗生素主要由放线菌产生,而其中90%又由链霉菌属产生。如链霉素、土霉素、抗真菌的制霉菌素、卡那霉素等都是链霉菌的次级代谢产物。（青霉素、头孢霉素、灰黄霉素等抗生素是真菌产生）支原体是一类能独立生活的最小的细胞生物,属于原核生物。无细胞壁，能通过细菌滤器。思考：支原体对青霉素、溶菌酶是否敏感？答：否。因为支原体无细胞壁，对抑制原核生物细胞壁形成的青霉素、溶菌酶以及环丝氨酸不敏感。但对抑制蛋白质合成的土霉素、四环素、链霉素、红霉素、氯霉素等敏感。（两性菌素、多黏菌素E、制霉菌素破坏细胞膜结构）三支原体支原体特点：细胞很小，多数直径为250nm,故光镜下勉强可见，能通过细菌滤器。无细胞壁，G-,形态易变，对渗透压敏感，对抑制细胞壁合成的抗生素不敏感。细胞膜含甾醇（固醇），比其它原核生物的细胞膜坚韧。菌落小，在固体培养基上呈特有的“油煎蛋”状。以二分裂和出芽等方式繁殖能在含血清、酵母膏和甾醇等营养丰富的加富培养基上生长。对抑制蛋白质合成的抗生素（四环素、红霉素等）和破坏含甾体的细胞膜结构的抗生素（两性菌素、制霉菌素等）都很敏感。微生物细胞的结构与功能支原体衣原体立克次氏体

四

衣原体是一类在真核细胞内营专性能量寄生的小型原核生物

特点：细胞小，能通过细菌滤器。有细胞壁，但缺肽聚糖，对作用于肽聚糖的青霉素、溶菌酶等不敏感。G-有核糖体。以二分裂方式繁殖缺乏产生能量的酶系，须严格细胞内寄生，称“能量寄生物”。不能用普通培养基培养，须在培养基中加入活的鸡胚等进行活体培养。衣原体在宿主细胞内生长繁殖具有独特的生活周期：存在原体和始体（或网状体|）两种形态。原体有很强的感染性，细胞厚壁、致密、不能运动不生长、抗干旱。具高度感染性的原体，通过吞噬作用进入宿主细胞，被宿主细胞包被，形成空泡，原体逐渐增大成为始体，始体无感染性，但能在空泡内以二分裂方式反复繁殖，构成各种形态的包涵体，随后大量的子细胞又分化为具有感染能力的原体，当宿主细胞破裂时释放，重新感染新的宿主细胞。衣原体具有一定的代谢活力，能进行有限的大分子合成，但缺乏产生能量的系统，必须依赖宿主获得ATP。因此称之为“能量寄生物”。衣原体不需媒介直接侵入宿主，如鹦鹉热衣原体、沙眼衣原体五立克次氏体特点：细胞较大，光镜下清晰可见，不能通过细菌滤器。有细胞壁，G-具有独特的能量代谢，只能氧化谷氨酸和谷胺酰胺供能，不能氧化葡萄糖及有机酸。对四环素和青霉素等抗生素敏感对热敏感，一般在56℃以上经30min即被杀死用含活细胞（鸡胚、敏感细胞）的培养基培养。基因组很小以裂殖方式繁殖。通过节肢动物传播，如斑疹伤寒、战壕热、恙虫病、Q热等通过蚤、虱而传入人体。44.实验室常规高压蒸汽灭菌的条件是：

A．140℃，5－15秒B．72℃，15分钟

C．121℃，20分钟D．100℃，5分钟C45.在固体培养基上，由一个微生物细胞经过细胞分裂和生长而形成的肉眼可见的具有特定形态的结构叫：

A．菌落B．菌种

C．菌株D．菌苔A判断题：原核微生物主要有六类，即细菌、放线菌、蓝细菌、立克次氏体、支原体和衣原体；对细菌是一群细而短、结构简单、细胞壁柔软且富于弹性、以裂殖方式繁殖、水生性较强的原核微生物；错细菌芽孢在普通条件下最长可存活A.几小时B．几天C12个月D．几年及至几十年D下列哪些物质可以抑制细菌生长

A.青霉素B．秋水仙素C.RNA酶D．赤霉素A细菌抗药性基因存在于A核区的DNAB、RNAC质粒D小的直线型DNAC最常见的杀虫剂之一是从下列那种生物中产生的A苏云金芽孢杆菌B蜡状芽孢杆菌C沙门氏菌D大肠杆菌E嗜热脂肪芽孢杆菌A判断题：微生物是全部原核类生物和部分小型真核类生物所构成的一个低等生物群。错细菌培养基通常在121℃的压力锅中灭菌。如果只是在100℃的温度下将细菌培养基灭菌，下列哪一种生物仍会存活A大肠杆菌B青霉菌C枯草芽孢杆菌D鼠伤寒沙门氏菌C练一练对青