模块一：微生物的生物学特性和无菌操作技术

模块一微生物的生物学特性与无菌操作微生物的定义和主要类群无菌操作技术显微镜技术任务一：微生物的定义和主要类群学习目标：掌握微生物的定义和特点掌握微生物的主要类群和了解微生物的分类知识任务重点：微生物的分类方法和类群任务难点：区分普通微生物和酿酒微生物

口蹄疫病毒烟草花叶病毒酵母菌乳酸菌乳酸菌霉菌酵母菌发霉变质的食物细菌酵母菌霉菌：毛霉曲霉青霉病毒微生物的主要类群一、微生物的定义及特点

自然界的一大群体形微小、结构简单、肉眼直接看不见，必须籍助光学显微镜或电子显微镜放大数百倍、数千倍，甚至数万倍才能观察到的微小生物。微生物（microorganism，microbe）:小：观察借助光镜；测量单位为微米或纳米简：简单多细胞;单细胞;无细胞结构低：进化程度低，为原始的生命形式三个要点:微生物的五大特点体积小、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1.体积小、面积大比面值大（比面值=面积/体积);有利于物质交换和能量、信息的交换；微生物一系列属性均与此特点密切相关。个体小:测量单位：微米或纳米

杆菌的平均长度：2微米；

1500个杆菌首尾相连=一粒芝麻的长度；

10-100亿个细菌加起来重量=1毫克特点：微生物的大小比较葡萄球菌(1000nm）牛痘病毒300×250nmABCDEFG立克次体450nm衣原体390nmA、大肠杆菌噬菌体(65×95nm)B、腺病毒(70nm)C、脊髓灰质炎病毒(30nm)D、乙脑病毒(40nm)E、蛋白分子(10nm

)F、流感病毒(100nm)G、烟草花叶病毒德国科学家H.N.Schulz等1999年在纳米比亚海岸的海底沉积物中发现的一种硫磺细菌（sulfurbacterium），其大小可达0.75mm，Thiomargaritanamibiensis，---------“纳米比亚硫磺珍珠”2.吸收多、转化快生物界的普遍规律：某生物个体越小，其单位体重消耗的食物越多；3克地鼠每天消耗与体重等重的粮食；1克闪绿蜂鸟每天消耗两倍于体重的粮食；大肠杆菌每小时消耗2000倍于体重的糖；吸收多（胃口大）：消耗自身重量2000倍食物的时间：大肠杆菌：1小时人：500年（按400斤/年计算）食谱广：获取营养方式多种多样，其食谱之广是动植物完全无法相比的！纤维素、木质素、几丁质、角蛋白、石油、甲醇、甲烷、天然气、塑料、酚类、氰化物、各种有机物均可被微生物作为粮食3.生长旺、繁殖快大肠杆菌37℃培养在牛奶中，12.5min即可分裂一次；一般培养液的菌浓度为108～

109个/ml。繁殖快：大肠杆菌一个细胞重约10–12克，平均20分钟繁殖一代24小时后：4722366500万亿个后代，重量达到：4722吨48小时后：2.2×1043个后代，重量达到2.2×1025吨相当于4000个地球的重量！一头500kg的食用公牛，24小时生产0.5kg蛋白质,而同样重量的酵母菌，以质量较次的糖液（如糖蜜）和氨水为原料，24小时可以生产50000kg优质蛋白质。4.适应强、易变异突变频率一般为10-5～10-10，但因繁殖快，数量多，与外界环境直接接触，因而在短时间内可出现大量变异的后代。如：流感病毒此外，微生物还具有抗性最强、休眠最长、起源最早、发现最晚等特点。变异易：个体小、结构简、且多与外界环境直接接触繁殖快、数量多

突变率：10-5

–10-10短时间内产生大量的变异后代青霉素的生产：20单位/ml（1943）10000单位/ml青霉素的用量：最高：10万单位/天（40年代）数百万-千万单位/次细菌抗药性的产生：5.分布广、种类多如：万米深海的硫细菌；

85公里高空的微生物；地层下128米和427米的沉积岩中的细菌。微生物种类繁多，现在已知的，已有10万之多。有人估计，自然界中还有80-90%的菌种有待我们去认识，而目前对已发现的微生物开发利用的也只有10%左右。数量大：在自然界中（土壤、水体、空气，动植物体内和体表）都生存有大量的微生物！分析表明，微生物占地球生物总量的60%！南极Vostok湖冰芯样品中的微生物种类多：

代谢产物种类多；

微生物的生理代谢类型多；微生物的种数“多”；虽然目前已定种的微生物只有大约10万种，远较动植物为少，但一般认为目前为人类所发现的微生物还不到自然界中微生物总数的1%级界宽：Whittaker的五界分类系统酿酒微生物的定义参与发酵淀粉和糖类物质生产酒的微生物。酿酒微生物种类很多，大体上可分为酒化菌（酵母菌）、糖化菌（丝状菌）和细菌3大类。1.酒化菌主要为酵母菌，有多种种类，如啤酒酵母，变种啤酒酵母，裂殖酵母，生香酵母等。2.糖化菌在酿酒工业中常用的有曲霉、根霉、拟内孢霉、红曲霉和毛霉等。3.细菌在酿酒工业中常用的细菌有乳酸杆菌、醋酸菌、丁酸菌等。

课堂小结微生物的定义：自然界的一大群体形微小、结构简单、肉眼直接看不见，必须籍助光学显微镜或电子显微镜放大数百倍、数千倍，甚至数万倍才能观察到的微小生物。微生物的特点：酿酒微生物的定义：二、微生物的分类方法传统分类法遗传特征分类法化学特征分类法数值分类法目前应用最多的是传统分类法和遗传分类一、传统分类法根据微生物形态、生理生化、生态和抗原等表型特征进行分类的方法。（一）形态特征1．个体形态特征2．群体形态特征（1）平板上的菌落特征（2）液体培养特征（二）生理生化特征1．营养来源：利用营养的能力。包括碳源、能源、氮源、无机盐以及生长因子。2．代谢产物：产酸、产气等。包括反应类型和酶。3．抗逆性：对噬菌体、抗生素、染料等抗微生物因子的反应也是分类鉴定的依据。（三）生态特征包括微生物的天然生境以及与微生物生活相关连的环境因子。

1．氧气

2．温度

3．pH

4．盐度5．与其他生物之间的寄生和共生关系：二、遗传特征分类从外部形态、生理生化反应到细胞内部，如核酸、蛋白质等，触及生物的化学本质。（一）核酸分析：DNA的G+C值是恒定的。（二）DNA杂交试验

（三）细胞壁成分分析-放线菌的分类（四）红外光谱微生物的分类单元界门纲目科属种常用的几种分类概念种：是最基本的分类单位，它是一大群表型特征高度相似，亲缘关系及其相近的微生物有机体的集合，它们在进化发育阶段上有一定的共同形态和生理特征。现代分类学上规定种内菌株的DNA同源性≧70%小种（亚种）：实验室中获得的微生物变异型称为小种或亚种。菌株（品系）：来源不同的同种微生物的纯培养，均可称为菌株。命名的方法：国际法规命名，即林奈所创立的双名法。双名法的规则：微生物的学名依属和种而命名，由两个拉丁字或希腊字或拉丁化了的其它文字组成，属名在前，为名词，开头字母大写，是该微生物的主要特征。种名在后，为形容词。如金黄色葡萄球菌的命名：Stapylococcusaureus,为属名+种名全称：StapylococcusaureusRosenbach1884,依次代表属名、种名、命名人的姓和命名年份Micrococcussp.(spp.),泛指某一属细菌，不特指属中任何一个种Bacillussubtilisvar.niger（var：亚种）微生物的命名需要牢记的一些微生物学名大肠杆菌:Escherichiacoli枯草杆菌Bacillussubtilis金黄色葡萄球菌Staphylococcusaureus酿酒酵母:Saccharomycescerevisiae灰色链霉菌Streptomycesgriseus产黄青霉:penicilliumchrysogenum微生物古生菌（Archaea）细菌（Bacteria）真菌（酵母、霉菌、蕈菌等）显微藻类原生动物等非细胞类：病毒、亚病毒细胞类原核微生物真核微生物细菌又称真细菌，包括普通细菌、放线菌、蓝细菌、枝原体、立克次氏体和衣原体等微生物的主要类群1.原核细胞型微生物细胞内仅有原始核质，无核膜和核仁等结构，不进行有丝分裂，缺乏细胞器，同时含有两类核酸。包括细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次体和蓝细菌。各种“视野”下的细菌光镜暗视野荧光透射电镜超薄切片冷冻切片扫描电镜DNA蛋白质复合物微生物的分类放线菌的形态微生物的分类2.真核细胞型微生物细胞核分化程度高，有核膜与核仁等结构