畜牧微生物学(第一章绪论)

畜牧微生物学主讲：宋振辉电话-mail：szh7678@126.com西南大学荣昌校区动医系兽医微生物教研室第一章绪论讲授内容什么是微生物微生物的特点微生物学及其分支学科西南大学荣昌校区动医系兽医微生物教研室微生物学的发展一、什么是微生物？微生物（microorganism）是存在于自然界中的一群个体微小、结构简单、肉眼不可见，必须借助显微镜放大数百倍甚至数万倍才能观察清楚的一类微小生物的总称。西南大学荣昌校区动医系兽医微生物教研室微生物的种类非细胞型微生物病毒无细胞结构原核细胞型微生物细菌、放线菌、霉形体、立克次体、衣原体、螺旋体仅有核质，无核膜和核仁，缺乏完整的细胞器

真核细胞型微生物真菌有核仁、核膜，细胞器完整西南大学荣昌校区动医系兽医微生物教研室二、微生物的特点1、个体微小、结构简单大小通常用μm（微米）或nm（纳米）表示大多数是单细胞结构2、种类繁多，分布广泛已发现的微生物达10万种以上,新种不断发现极端环境、土壤、空气、水、动植物体表及某些器官西南大学荣昌校区动医系兽医微生物教研室二、微生物的特点西南大学荣昌校区动医系兽医微生物教研室3、群居混杂、相生相克共生、协同、竞争，维持着生态平衡4、生长繁殖快、适应能力强大肠杆菌，20min/代，24h可繁殖72代当环境不良时，它们出现形态、生理、毒力的变异，如芽孢菌产生芽孢、霉菌形成孢子，病原菌产生抗药性二、微生物的特点西南大学荣昌校区动医系兽医微生物教研室5、生物遗传性状典型、实验技术体系完善微生物生物化学遗传学生命起源生物进化开发高新技术生物产品微生物的主要作用有益作用推动自然界物质循环和能量流动净化环境、维持生态平衡维护人和动物健康制造加工食品和工农产品用于生物科学研究和生物工程动植物的尸体水和二氧化碳等无机物微生物净化污水、处理工农业废物正常菌群抵御外来病原微生物的入侵；合成机体需要的物质（微生素B）维生素、抗生素、酒精等微生物的生命活动基本规律是人类研究生命科学的突破口微生物的主要作用有害作用某些微生物能引起人和动物的疾病。病原微生物:凡是能够引起肉，蛋，奶腐败变质，动、植物疾病的微生物称为病原微生物。

与医学相关的微生物有：病毒、细菌、真菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次氏体、螺旋体。毁坏工农业产品、农副产品和生活用品微生物的主要作用有害作用三、微生物学的发展史形态学时期生理学时期现代微生物学的发展形态学时期1676年，微生物学的先驱荷兰人列文虎克（Antonyvanleeuwenhoek）用自制的、能放大160～200倍的显微镜第一次看到了微生物。生理学时期法国人巴斯德（LouisPasteur）（1822～1895）德国人柯赫（RobertKoch）（1843～1910）三、微生物学的发展史1.巴斯德

(1)发现并证实发酵是由微生物引起的；著名的曲颈瓶试验无可辩驳地证实，空气内确实含有微生物，是它们引起有机质的腐败。(2)彻底否定了“自然发生”学说；(3)免疫学——预防接种首次制成狂犬疫苗(4)其他贡献巴斯德消毒法：60～65℃作短时间加热处理，杀死有害微生物三、微生物学的发展史倒入肉汤加热使瓶颈弯曲灭菌肉汤长时间短时间巴斯德的曲颈瓶实验2.柯赫（1）微生物学基本操作技术方面的贡献细菌纯培养方法的建立设计了各种培养基，实现了在实验室内对各种微生物的培养（2）对病原细菌的研究作出了突出的贡献：具体证实了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌；发现了肺结核病的病原菌（1905年获诺贝尔奖）证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则

——著名的柯赫原则三、微生物学的发展史现代微生物学三、微生物学的发展史大约从1920年起，特别是近半个世纪以来，微生物学在理论研究、技术创新及实际应用方面都取得了重要进展。※理论上取得的成就及其应用价№1微生物遗传理论的研究大大发展由于蛋白质化学研究的进展，揭示了遗传物质基础是DNA或RNA的奥秘，使微生物学进入分子水平。近年来对微生物基因组结构与功能研究的飞速进展，揭开了微生物学发展史的新篇章，对微生物基因的表达及调控的知识不断积累，进入了真正意义的遗传工程时代。№2抗体的产生、分子结构的研究对抗体中各类球蛋白的类型、形成以及细胞免疫与体液免疫产生了认识的飞跃，推进了免疫球蛋白(包括单克隆抗体)在诊断及防治疾病上的应用，并开创了免疫病的防治。※技术上的重大创新及其应用价值№1电子显微镜的应用：使得人们能观察到包括细菌、病毒等在内的亚细胞结构与分子结构，除作为理论研究的方法外，还可用于病毒病的诊断。

№2标记抗原或标记抗体的应用：在疾病诊断及抗原抗体反应的理论研究方面，提供了有力的工具。№3细胞培养、空斑技术、蛋白质及核酸的提纯：大大便利了微生物学特别是病毒学的操作及研究。

№4应用核磁共振仪：可测定溶液状态下蛋白质、核酸等的分子排列与原子位置。将它应用于微生物，有助于了解微生物蛋白质、核酸等的结构与功能。№5应用分子克隆(Molecularcloning)、PCR及电子计算机等技术，在微生物的鉴定、检测、致病与免疫等方面带来了革命性变化，周期短，见效快，应用广泛，对那些用常规方法不能培养的微生物，尤其大显其能。微生物学研究基本问题的学科：普通微生物学、微生物分类学、微生物生理学、微生物生物化学、微生物遗传学、微生物生态学、分子微生物学、实验微生物研究每一种类微生物的学科细菌学、真菌学、病毒学、噬菌体学、厌氧微生物学各个领域的微生物学的分支学科：农业微生物学、工业微生物学、医学微生物学、药学微生物学、兽医微生物学、畜牧微生物学、水产微生物学、工业微生物学、环境微生物学、海洋微生物学、土壤微生物学四、微生物学及其分支学科微生物学畜牧微生物学（animalhusbandrymicrobiology），主要以微生物学的基本理论和技术研究正常动物体的微生物，自然界中与动物相关的微生物及其作用；与饲料有关的微生物，饲料的加工调制与微生物学检验；与畜产品有关的微生物；畜禽的病原微生物，及其所至传染病的免疫预防、诊断和治疗等。四、微生物学及其分支学科微生物学相关网站www.第2章细菌的形态和结构第1篇总论第1节细菌的大小与形态1、细菌的大小：测定细菌大小的单位常用微米(um)

。各种细菌大小的表示：球菌以直径表示，杆菌和螺旋状菌用长和宽表示。1、各种细菌大小的表示球菌以直径表示多在0.5-2.0um。杆菌用长和宽表示较大杆菌3-8um×1-1.25um中等大杆菌2-3um×0.5-1.0um小杆菌0.7-1.5um×0.2-0.4um细菌的大小介于动物细胞与病毒之间。细菌的大小以生长在适宜的温度和培养基中的幼龄(对数期)培养物为标准,各种细菌的大小是相对稳定的,可以作为鉴定它们的一个依据.2、细菌的基本形态球菌(coccus)杆菌(Bacillus)螺旋菌(Spirlla)其他形状的细菌球菌(coccus)单球菌双球菌四联球菌八叠球菌葡萄球菌链球菌.................................................单球菌（显微镜下示意图）......................................................................双球菌（显微镜下示意图）左：电镜照片右：显微镜下的金黄色葡萄球菌链球菌链球菌（显微镜下示意图）杆菌大杆菌中等大杆菌小杆菌显微镜下的杆菌杆菌(bacillus)

c.螺旋菌（Spirlla)

弧菌(vibrio)

螺菌(spirllum）显微镜下的螺旋菌

幽门螺旋菌左：显微数码摄像右：结构示意图细菌在适宜条件下培养，在对数期的菌形比较典型和一致。不良环境或老龄期，会出现和正常形状不一样的个体，称为衰老型。重新处于正常的培养环境时，可恢复正常的形状。但也有些细菌纵使在适宜的环境中生长，其形状也很不一致，这些现象称为多形性，如嗜血杆菌。细菌的群体形态细菌在人工培养基中以菌落形式出现。某个细菌在适合生长的固体培养基表面或内部，在适宜的条件下，经过一定时间培养，多数为18～24h，分裂繁殖出巨大数量的菌体，形成一个肉眼可见的，有一定形态的独立群体，称为菌落（colony)，又称克隆(clone).若长出的菌落，连成一片，称为菌苔(lawn)。在细菌培养中，常将细菌在固体平板培养基表面做划线接种培养，以获得单个菌落。细菌菌落特征正面图二、细菌的基本结构基本结构：细胞壁、细胞膜、细胞质、核体等。细菌细胞结构模式图细胞壁胞浆膜细胞浆气泡间体质粒核体核蛋白体内含物二、细菌的结构细胞壁细胞壁以内的构造—原生质体细胞壁以外的构造细菌细胞壁（cellwall）的结构细胞壁的功能固定细胞外形协助鞭毛运动保护细胞免受外力的损伤为正常细胞分裂所必需阻拦有害物质进入细胞与细菌的抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性密切相关细胞壁1.细胞壁：在细菌细胞的外层，坚韧有弹性。经高渗处理染色后在光镜下，或超薄切片经电镜观察可见。由于细菌细胞壁结构和成分的不同，用革兰氏染色可将其分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌两大类。（1）革兰氏阳性菌

细胞壁较厚（15-80nm）。其化学成分主要是肽聚糖（粘肽），占40％-95％，形成15-50层的聚合体。此外，还有磷壁酸、多糖、蛋白质等。革蓝氏阳性菌细胞结构模式图肽聚糖是细菌细胞壁所特有的物质。溶菌酶能水解肽聚糖，导致细菌裂解。磷壁酸是革兰氏阳性菌特有的成分，是特异的表面抗原。（2）革兰氏阴性菌细胞壁较薄（10-15nm），其结构和成分复杂，由外膜和周质间隙组成。外膜由脂多糖、磷脂、蛋白质和脂蛋白等构成，周质间隙是一层薄的肽聚糖（占10％-20％），仅2-3nm，较疏松。1OMP微孔蛋白脂多糖脂蛋白磷脂1脂多糖(LPS)为革兰氏阴性细菌所特有，位于外膜表面，由类脂A，核心多糖和侧链多糖组成。类脂A是内毒素的主要成分，无种属特异性。核心多糖位于类脂A的外层，具有属特异性。侧链多糖在LPS的最外侧，即为菌体(O)抗原，具有种、型特异性。

外膜蛋白(OMP):是外膜中镶嵌的多种蛋白质的统称。主要外膜蛋白包括微孔蛋白及脂蛋白等。微孔蛋白形成外膜微孔，起分子筛的作用。脂蛋白连接外膜与肽聚糖间。原生质体的形成细菌L型：将遗传稳定的细胞壁缺陷的细菌，包括原生质体及原生质球，称为细菌L型。细胞壁以内的构造—原生质体1.细胞膜（cellmembrane）2.细胞质和内含物(cytoplasmandinclusionbody)3.核区(nuclearregionorarea)4.特殊的休眠构造—芽孢(endospore,spore)abcdefa:内嵌蛋白;b、c:内嵌蛋白或整合蛋白d:外周蛋白;e:多酶复合体;f:脂双分子层1.细胞膜f细菌染色体DNA的复制模式StructureofCytoplasmicMembrane细胞膜的功能

控制细胞内、外的物质的运送、交换；维持细胞内正常渗透压以保证屏障作用；合成细胞壁各种组分和荚膜等大分子的场所；进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地；许多酶和电子传递链组分的所在部位；鞭毛着生点和提供其运动所需的能量等。间体：是胞膜凹入胞质内形成的一种囊状、管状或层状的结构。其功能与真核细胞线粒体相似，与呼吸有关。Mesosomemaybeinvolvedinwallformationduringdivisionorplayaroleinchromosomereplicationanddistributiontodaughtercells.Itmayalsobeinvolvedinsecretoryprocesses细胞质(cytoplasm)和内含物(inclusionbody)贮藏物(reservegranule）磁小体(megnetosome)羧酶体(carboxysome)气泡(gasvocuoles)核糖体(ribosome)质粒(circularcovalentlyclosedDNA)核糖体（Ribosome)核糖体核糖体亚基连在核糖体（Ribosome)多聚核糖体、核糖体亚基释放因细菌核糖体与人和动物细胞核糖体的两个亚基结构不同，有些药物能与细菌核糖体的两个亚基结合，干扰蛋白质合成，将细菌杀死，但对人和动物细胞的核糖体不起作用。质粒染色体质粒(circularcovalentlyclosedDNA)质粒：是游离在核体以外的小型环状双股DNA分子Plasmidsdon’tcontainthegeneticinformationfortheessentialmetabolicactivitiesofthecell,buttheygenerallydocontaingeneticinformationforspecialfeatures.

质粒的结构模式Prokaryoticcellshavesmallextra-chromosomalgeneticelementscalledplasmids.质粒功能R因子：与抗药性有关F因子：与有性接合有关其他质粒：与抗生素，色素合成有关基因工程中作为目的基因载体核体：细菌为原核生物，其核质（基因组DNA)无核膜、核仁，分布于细胞质内，称为核体或拟核。核体在细胞质中心或边缘区，呈球状、哑铃状、带状、网状等形态。细菌核体电镜照片大肠杆菌游离核体的电镜照片核体结构与功能核体是一个环状的双链大型DNA分子，折叠缠绕形成超螺旋结构。如大肠杆菌核体DNA分子，约有5×106个碱基对，含3000-5000个基因，可编码至少3500种蛋白质。核体含细菌的遗传基因，控制细菌的遗传与变异。细菌芽孢在光学显微镜下的形态及其在胞内的位置某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体由于一个营养细胞内仅生成一个芽孢，无繁殖功能

芽孢是生物界中抗性最强的生命体。芽孢在普通条件下可保持几年至几十年的生活力。芽孢(endospore/spore)spores1产芽孢细菌的种类好氧性的芽孢杆菌属厌氧性的梭菌属

芽孢的有无、形态、大小和着生位置是细菌分类和鉴定中的重要指标。芽孢菌体细菌芽孢构造的模式图

芽孢孢外壁芽孢衣

皮层芽孢质芽孢核区芽孢膜芽孢壁核心芽孢的耐热机制1.是由芽孢化学组成的特点决定的2.含有吡啶－2，6二羧酸（DPA-Ca）3.芽孢平均含水40％，皮层含水70％研究芽孢的意义细菌分类、鉴定中的重要形态学指标指导菌种保藏制定灭菌参数（应以芽孢是否被杀死）细胞壁以外的构造糖被（glycocalyx）鞭毛

(flage,复flaglla)菌毛（fimbria,复fimbriae）性毛（pili,单数pilus）鞭毛菌毛性毛糖被糖被(glycocalyx)细菌负染后相差显微镜图片（示荚膜）荚膜成分多糖纯多糖杂多糖多肽和多糖蛋白质葡聚糖纤维素果聚糖多肽海藻酸透明质酸聚-D-谷氨酸……荚膜功能保护作用贮藏养料堆积代谢废物附着作用保护细菌免受干旱损坏防止噬菌体的吸附和裂解使致病菌免受突破白细胞吞噬作为透性屏障或离子交换系介质细菌间的信息识别作用细菌糖被实用意义鉴定菌种提取葡聚糖—“代血浆”胞外多糖：黄原胶用于石油开采菌胶团用于处理污水鞭毛（Flagellum)生长在某些细菌体表的长丝状蛋白质附属物，称为鞭毛，其数目为一至数条，具有运动功能。鞭毛一般长度为15—20um直径为0.01—0.02um观察鞭毛的方法:染料沉积使之加粗后用显微镜观察:常用电镜观察判断鞭毛有无的方法:半固体培养基平板培养菌落边缘细菌鞭毛显微镜照片鞭毛的类型鞭毛的结构电镜下的大肠杆菌（示鞭毛）细菌鞭毛的类型两端单生单端从生单端单生周生两端丛生菌毛（Pilus)（伞毛、纤毛、线毛）功能：作为噬菌体的吸附位点作为附着到哺乳动物细胞或其他物体的工具鞭毛菌毛性毛糖被项目

鞭毛

菌毛成分大小结构数目功能着生处菌种鞭毛蛋白0.01～0.02×2～70um一般由3股鞭毛蛋白链紧密绞成绳状1-数百根运动通过钩形鞘与细胞壁内的鞭毛基体连接许多杆菌和少数球菌菌毛蛋白0.007-0.009×0.5-20um由菌毛蛋白亚基卷成中1-数百根空螺旋附着，接合细胞质许多G－杆菌和球菌

细菌的鞭毛和菌毛的比较性毛（pili,单数pilus）构造和成分与菌毛相同，但比菌毛长。数量仅一至少数几根。性毛一般见于革兰氏阴性细菌的雄性菌珠中。其功能是向雌性菌珠（受体菌）传递遗传物质。鞭毛菌毛性毛糖被第2节细菌的生长繁殖第1节细菌细胞的代谢过程细菌的生理细菌的组分营养要求能量代谢群体的生长繁殖及基因调控细菌的代谢过程物质摄取生物合成聚合作用组装物质摄取物质进入细菌细胞方式单纯扩散促进扩散主动输送基因转位不需要能量不需要能量需要能量需要能量生物合成吸收的各种前体代谢物通过代谢途径的网络,合成多种氨基酸、核苷酸、糖、脂肪酸及其他合成大分子所需物质。磺胺类药物的作用机制聚合作用复制新生霉素抑制细菌DNA复制过程中所需的促旋酶的活性。转录细菌RNA聚合酶上利福平类药物的靶分子，后者阻断了转录的起始。翻译氯霉素、林可霉素和红霉素抑制核糖体大亚基；四环素、链霉素抑制小亚基。聚合作用组装多黏菌素可影响细胞膜的组装第2节细菌的生长繁殖细菌个体的生长繁殖细菌以二等分分裂法进行无性繁殖。一个菌体分裂为两个菌体所需的时间称为世代时间。细菌群体的生长繁殖1、迟缓期是细菌初到新环境的适应期。此时菌体增大、代谢活跃、合成所需酶系统。RNA含量明显增多，DNA无变化，此时细菌数并不增加。l-4h。

2、对数期细菌迅速分裂繁殖，活菌数以几何级数增长，生长曲线近斜线。该期病原菌致病力最强，其形态染色及生理均较典型，对抗菌药物敏感。6-10h。细菌群体的生长繁殖3、稳定期因营养消耗、代谢产物蓄积等，此时新繁殖的活菌与死菌平衡，活菌数最多。该期形态染色不特异。产生毒素等代谢产物。一般持续时间8h。

4、衰亡期细菌死亡速度加大，繁殖速度变小。如不移植到新培养基，最终可全部死亡。此期菌体变形或自溶，染色不典型。细菌群体的生长繁殖第3节细菌的人工培养1、培养基（culturemedium）：是人工配制的基质，含有细菌生长繁殖必需的营养物质。培养基制成后，通常都要灭