【生物课件】微生物学电子教案

微生物学教学日历

裘娟萍

No.l2004.2.2510-11教203

绪论

1.教学内容：

（1）自我介绍

（2）教学安排

第一章绪论2

第二章至第四章：微生物的形态与构造14

第五章微生物的营养与培养基6

第六章微生物的代谢与发酵4

第七章微生物的生长及其控制6

第八章微生物的遗传变异与育种8

第九章微生物生态4

第十章传染与免疫4

第十•章微生物分类与鉴定2

微生物产品的论证4

机动2

（3）教材

类别书名作者出版社出版年代

教材微生物学教程（第二版）周德庆高教出版社2002年

参考书微生物学（面向21世纪教材）沈萍高教出版社2001年

参考书微生物学（第二版）武汉大学复旦大学高教HI版社1980年

参考书微生物学无锡轻大轻工出版社1990年

参考书微生物学（影印版）J.Nicklin.K.Graeme-cook,etal科学出版社1999年

参考书微生物学岑沛霖化工出版社2001年

（4）参考网站

http:〃www.food-mate,info食品伴侣微生物http:〃whttp:〃www.bio-bridge,net生物桥

ww.bio-engine,com生物引擎

http:〃www.bio-soft.net生物软件网

（5）考试方法

考核方式分两部份：

（1）测验理论知识

（2）测验综合能力

成绩分布分4部份：

（1）平时成绩（10%）包括：上课纪律、上课发言、平时上机复习等。

（2）项目报告书（40%）包括：查阅资料的全面性，设计思路的条理性，项目内容的新颖性，实验方案的

科学性。

（3）答辩情况（10%）包括：介绍项目的条理性，回答问题的准确性，应用知识的灵活性。

（4）试题库测验成绩（40%）：以学生掌握知识为原则，允许学生多次测验，以最高得分记入成绩。

学习方法：

课堂上：认真听、多思考、勒笔记；课堂下：多复习注重

发现问题、分析问题、化简问题、解决问题

2.微生物产品的可行性报告格式

产品的意义：社会意义、经济效益。国内外研究状况。构建高产菌的技术路线。生产该产品的工艺流

程。产品的质量标准。参考文献

第一节微生物与微生物学

一、什么是微生物？

微生物（microorganism,microbe）

通俗定义：使一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。一般只有借助显微镜才能其进行观察。

专业定义：微生物是所有形体微小的单细胞或个体结构较简单的多细胞，以及没有细胞结构的低等生物

的通称。

二、微生物的五大共性

（一）体积小，面积大

杆菌的平均长度：2um

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

比面值大：比面值=表面积/体积=3/r

人=1;大肠杆菌=30万；

这样大的比表面积特别有利于它们和周围环境进行物质、能量、信息的交换，并由此而产生其余4个共

性。

（二）吸收多，转化快

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）

（三）生长旺，繁殖快

微生物以惊人的速度“生儿育女”。

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:2.2X1043个后代，重量达到2.2X1025吨

相当于4000个地球的重量！！！

（四）分布广，种类多

物种的多样性

生理代谢类型的多样性

代谢产物的多样性

遗传基因的多样性

生态类型的多样性

无处不在，食谱广

微生物获取营养的方式多种多样，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、氟化物、各种有机物均

可被微生物作为粮食。

（五）适应强，易变异

微生物具有极其灵活的适应性或代谢调节机制。

微生物对恶劣的环境有惊人的适应力。

Eg.高温、高酸、高盐、高辐射、高压、高碱、高毒、低温等。

抗热：265个大气压，250°C；最高生长温度可以达到113℃；芽胞需加热煮沸8小时才被杀死。

抗寒：-12℃~-30℃

抗酸碱：pH0.5~13；

耐渗透压：蜜饯、腌制品，饱和盐水（NaCl32%）

抗压力：有些细菌可在1400个大气压下生长；

个体小、结构简单、且多是单细胞，繁殖快、数量多，

与外界环境直接接触等特点，使微生物易发生变异。

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：

青霉素的用量：最高：10万单位/天（40年代）

青霉素抑菌：

细菌抗药性的产生：

三、微生物学

微生物学（Microbiology）是一门在细胞、分子或群体水平上研究微生物的形态构造、生理代谢、遗传变

异、生态分布和分类进化等生命活动基本规律，并将其应用于工业发酵、医药卫生、生物工程和环境保护等

实践领域的科学.

四、微生物与人类

微生物无处不在，我们无时不生活在“微生物的海洋”中。

（-）微生物对人类的危害

疾病：

1347年,鼠疫杆菌(Yersiniapestis)引起的瘟疫几乎摧毁了整个欧洲,有1/3的人(约2500万人)死

于这场灾难。

1843—1847年，欧洲人主要粮食马铃薯得病，饿死了100万人，164万人逃往北美。

新的瘟疫：

①艾滋病(AIDS)正在全球蔓延。

2002年，全球艾滋病人达6000万，我国100万。

许多已被人类征服的传染病又有"卷土重来”之势。

如肺结核、虐疾、霍乱等。目前全世界有18.6亿人患结核病，相当于全球人口的32机

环境污染的日益严重，一些新的疾病又给人类带来新的威胁。

②军团病

③埃博拉病毒病

④霍乱新菌型0139

⑤埃希氏大肠杆菌0157

⑥疯牛病

2.霉腐

粮食、木材、纸张、衣物、光学器材和电子元件等

3.堵塞管道，破坏地下建筑

(-)微生物对人类的贡献

1.生产食品和食品添加剂

例如：面包、酱油、醋、味精、奶酪、酒和泡菜

2.生产医药产品

各种抗生素、维生素、生长激素和疫苗等

3.生产轻工、化工、农用产品

氨基酸、有机酸、酶制剂、农药和有机溶剂

4.修复环境

肥沃土壤Eg.固氮菌，净化污水

5.物质循环、再生资源

有机物无机物

有生命状态无生命状态

新材料：

①生物塑料

②纳米材料

③微电子材料——银晶体

④磁性材料

⑤液晶材料

⑥耐高压材料

⑦生物计算机

⑧生物计算机：用生物大分子作元件的计算机

6.生物能源

①酒精

②沼气

③氢气

④微生物电池

⑤藻类生产燃料

7.理论研究的对象

①理想材料

②遗传工程的研究

③高等动植物的研究

8.生物工程的主角

基因工程为代表的现代生物技术

第二节微生物学的发展史

一、初创时期(形态学时期)

1664年，英国人虎克(RobertHooke)用显微镜观察微生物。虎克曾用原始的显微镜对生长在皮革表面

及瞽薇枯叶上的霉菌进行观察。

1674~1695年，荷兰人列文虎克制造分辨率大的单式显微镜；

1676年，微生物学的先驱荷兰人列文虎克(Antonyvanleeuwenhoek)首次观察到了细菌。他没有上过大

学，是一个只会荷兰语的小商人，但却在1680年被选为英国皇家学会的会员。

二、奠基时期(生理学时期)

1.巴斯德微生物学之父

(1)发现并证实发酵是由微生物引起的。

化学家出生的巴斯德涉足微生物学是为了治疗“酒病”和“蚕病”。

(2)彻底否定了“自然发生”学说

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。

(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：60〜65c作短时间加热处理，杀死有害微生物。

2.柯赫细菌学的奠基人

（1）微生物学基本操作技术方面的贡献

a）细菌纯培养方法的建立（纯种分离技术）

b）悬浮培养法

c）流动蒸汽灭菌

d）细胞染色技术和显微摄影

三、发展时期（生化时期）

无活细胞酵母压榨液

葡萄糖、酒精

1.青霉素

英国微生物学家弗来明发现青霉素，开创了用抗生素治疗疾病的新纪元。

2.摇瓶培养技术

四、分子生物学时期（成熟时期）

No.22004.2.276-7教307

第一章原核微生物的形态构造和功能

第一节细菌（Bacteria）

细菌是一类细胞细短、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、基本形态:球状、杆状、螺旋状

1.球菌

细胞个体呈球形或椭圆形，不同种的球菌在细胞分裂时会形成不同的空间排列方式，常被作为分类依据。

单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌、葡萄球菌

金黄色葡萄球菌的扫描电镜照片，淋病奈瑟氏球菌，肺炎双球菌

2.杆菌

细胞呈杆状或圆柱形，一般其粗细（直径）比较稳定，而长度则常因培养时间、培养条件不同而有较大

变化。

枯草芽泡杆菌

铜绿假单胞菌（绿脓杆菌）

结核分枝杆菌

炭疽杆菌

破伤风梭菌

鼠疫巴斯德氏菌

杆状细菌的排列方式常因生长阶段和培养条件而发生变化，一般不作为分类依据。3.螺旋菌

螺旋菌按其弯曲的程度可分为：

弧菌：菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈，形似“C”字或逗号，鞭毛偏端生。霍乱弧菌（寄生性弧

菌——蛭弧菌）螺旋菌：菌体回转如螺旋，螺旋数目和螺距大小因种而异。鞭毛二端生。细胞壁坚韧，菌体

较硬。

螺旋体：菌体柔软，无鞭毛，用于运动的类似鞭毛的轴丝位于细胞外鞘内。大多数是致病菌。

4.特殊形态

1）柄杆菌Qprosthecatebacteria）细胞上有柄（stalk）

2）星形细菌（star-shapedbacteria）

3）方形细菌Qsquare-ahapedbacteria}

4）异常形态环境条件的变化

物理、化学因子的刺激阻碍细胞正常发育

培养时间过长细胞衰老

自身代谢产物枳累过多

环境条件恢复正常形态

二、细菌的大小

细胞大小表示：宽X长单位：微米最小的细菌——与无细胞结构的病毒相仿（50nm）

最大的细菌---肉眼可见（0.75imn）费氏刺骨鱼菌（0.08mmx0.6mm）{Epulopisciumfishelsoni）VG

大肠杆菌大100万倍（1985年发现）

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（sulfur

bacterium）,其大小可达0.75mm,Thiomargaritanamibiensis,---------"纳米比亚硫磺珍珠”一般细

菌的大小范围：

0.51mm（直径）

0.2~1mm（直径）X「80mm（长度）0.3~1mm（直径）X50mm（长度）

（长度是菌体两端点之间的距离，而非实际长度）三、细菌细胞的结构

一般构造：一般细菌都有的构造。

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。

1.细胞壁1）概念：细胞壁（cellwall）是位于细胞表面，内侧紧贴细胞膜的一层较为坚韧，略具弹性

的细胞结构。

2）证实细胞壁存在的方法：（1）细菌超薄切片的电镜直接观察；

（2）质、壁分离与适当的染色，可以在光学显微镜下看到细胞壁;

（3）机械法破裂细胞后，分离得到纯的细胞壁；

（4）制备原生质体，观察细胞形态的变化；

3）细胞壁的功能：（1）固定细胞外形和提高机械强度（2）为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需（3）

渗透屏障，阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物质（分子量大于800）进入细胞，保护细胞免受溶菌酶、消

化酶和青霉素等有害物质的损伤（4）细菌特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性的物质基

础

4）革兰氏染色与细胞壁：C.Gram（革兰）于1884年发明的一种鉴别不同类型细菌的染色方法。

1、用碱性染料结晶紫对菌液涂片进行初染；2、用碘溶液进行媒染，其作用是提高染料和细胞间的相互

作用从而使二者结合得更牢固；3、用乙醇或丙酮冲洗进行脱色。在经历脱色后仍将结晶紫保留在细胞内的

为革兰氏阳性细菌，而革兰氏阴性细菌的结晶紫被洗掉，细胞呈无色；4、用一种与结晶紫具有不同颜色的

碱性染料对涂片进行复染。例如沙黄，它使原来无色的革兰氏阴性细菌最后呈现桃红到红色，而革兰氏阳性

细菌继续保持深紫色。

4）革兰氏阳性和阴性细菌的比较革兰氏染色的原理

（2）革兰氏阳性细菌的细胞壁特点：厚度大（20'80nm）化学组分简单，一般只含90%肽聚糖和10%磷

壁酸

A、肽聚糖厚约20~80nm,由40层左右的网格状分子交织成的网套覆盖在整个细胞上。原核生物所

特有的己糖双糖单位双糖单位中的B-1,4-糖音键很容易被溶菌酶（lysozyme）所水解，从而引起细菌因肽聚

糖细胞壁的“散架”而死亡。山四个氨基酸分子按L型与D型交替方式连接而成。目前所知的肽聚糖已超过

100种，在这一“肽聚糖的多样性”中，主要的变化发生在肽桥匕

B、磷壁酸革兰氏阳性细菌细胞壁上特有的化学成分，主要成分为甘油磷酸或核糖醉磷酸。主要生理

功能：细胞壁形成负电荷环境，增强细胞膜对二价阳离子的吸收；贮藏磷元素；增强致病性。二价阳离子，

特别是高浓度的Mg2+。的存在，对于保持膜的硬度，提高细胞膜上需Mg2+的合成酶的活性极为重要。

可作为细菌分类、鉴定的依据革兰氏阳性细菌特异表面抗原的物质基础；噬菌体的特异性吸附受体；防

止细胞因自溶而死亡。

C、外膜蛋白（outermembraneprotein）

3、细胞质和内含物

1）概念：细胞质（cytoplasm）是细胞质膜包围的除核区外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。

含水量约80%。

细胞质的主要成分为核糖体、贮藏物、多种酶类和中间代谢物、质粒、各种营养物和大分子的单体等，

少数细菌还有类囊体、竣酶体、气泡或伴泡晶体等

2）颗粒状贮藏物（reservematerials）：

贮藏物是一类由不同化学成分累积而成的不溶性沉淀颗粒，主要功能是贮存营养物。

糖原：碳源及能源类

聚B-羟丁酸(PHB)：

硫粒：

贮藏物藻青素：

藻青蛋白：

磷源(异染粒)：

类脂性质的碳源类贮藏物

巨大芽抱杆菌(Bacillusmegaterium)在含乙酸或丁酸的培养基中生长时，细胞内贮藏的PHB可达其

干重的60%,

PHB于1929年被发现，至今已发现60属以上的细菌能合成并贮藏。它无毒、可塑、易降解，被认为是

生产医用塑料、生物降解塑料的良好原料。

微生物储藏物的特点及生理功能：

不同微生物其储藏性内含物不同

微生物合理利用营养物质的一种调节方式

储藏物以多聚体的形式存在，有利于维持细胞内环境的平衡，

避免不适合的pH,渗透压等的危害。

储藏物在细菌细胞中大量积累，还可以被人们利用。

3)磁小体(megnetosome)

趋磁细菌细胞中含有的大小均匀、数目不等的Fe3()4颗粒，外有一层磷脂、蛋白或糖蛋白膜包裹。

功能是导向作用，即借鞭毛游向对该菌最有利的泥、水界面微氧环境处生活。实用前景，包括生产磁性

定向药物或抗体，以及制造生物传感器等

5)气泡(gasvocuoles)

气泡的膜只含蛋白质而无磷脂。二种蛋白质相互交连，形成一个坚硬的结构，可耐受一定的压力。膜的

外表面亲水，而内侧绝对疏水，故气泡只能透气而不能透过水和溶质。

6)载色体(Chromatophore)

光和细菌进行光和作用的部位相当于绿色植物的叶绿体

7)核糖体(ribosome)

8)质粒(plasmid)

4、核区(nuclearregionorarea)细菌的细胞核是一个拟核(nucleoid),实际上是一条环状的裸露

的DNA链，所以也称染色质体(chromatinicbody)或细菌染色体(bacterialchromosome)o无核膜结构、

无固定形态。观察：现代同位素放射性显影术、重金属投影术、电镜。

核区是一个反差极弱的区域，没有核膜，内含丝状物，即DNA分子。

用富尔根(Feulgen)染色法或姬姆萨(Giemsa)染色法，在普通光学显微镜下可看到核区。

静止期的细菌，其核呈球形、棒状或哑铃状，在正常情况下，•个菌体细胞里只有•个核；而细胞生长

旺盛时，DNA复制先于分裂，则细胞里会含有2〜4个核。

在细胞分裂时，核呈H、X和Y形。

无核膜结构、无固定形态的原始核

No.32004.3.310-11教203

5、细菌细胞壁以外的构造------糖被（glycocalyx）

1）概念

包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质。糖被按其有无固定层次、层次厚薄又可细分为荚

膜（capsule或macrocapsule,大荚膜）、微荚膜（microcapsule）、粘液层（slimelayer）菌胶团（zoogloea）。

粘液层

荚膜

菌胶团

2）特点

（1）主要成分是多糖、多肽或蛋白质，尤以多糖居多。经特殊的荚膜染色，特别是负染色（又称背景

染色）后可在光学显微镜清楚地观察到它的存在。

（2）产生糖被是微生物的一种遗传特性，其菌落特征及血清学反应是是细菌分类鉴定的指标之一。

（3）荚膜等并非细胞生活的必要结构，但它对细菌在环境中的生存有利。

（4）细菌糖被与人类的科学研究和生产实践有密切的关系。（详见P58）

6、细菌细胞壁以外的构造------鞭毛（flagellum,复flagella）

1）概念

某些细菌细胞表面着生的一至数十条长丝状、螺旋形的附属物，具有推动细菌运动功能，为细菌的“运

动器官”。

单端鞭毛

端生丛毛

两端生鞭毛

周生鞭毛

鞭毛的有无和着生方式具有十分重要的分类学意义。

2）观察和判断细菌鞭毛的方法（参见P59）

电子显微镜直接观察

光学显微镜下观察：鞭毛染色和暗视野显微镜

根据培养特征判断：半固体穿刺、菌落（菌苔）形态

3）鞭毛的结构及其运动机制

4）鞭毛推动细菌运动的特点

（1）速度

一般速度在每秒20〜80um范围，最高达每秒100um（每分钟达到3000倍体长），超过了陆上跑得最快

的动物——猎豹的速度（每分钟1500倍体长或每小时110公里）。

（2）细菌以推进方式做直线运动，以翻腾形式做短促转向运动。

（3）细菌的趋避运动

鞭毛的功能是运动，这是原核生物实现趋向性的有效方式。化学趋避运动或趋化作用（chemotaxis）：

细菌对某化学物质敏感，通过运动聚集于该物质的高浓度区域或低浓度区域。

光趋避运动或趋光性（phototaxis）：有的细菌能区别不同波长的光而集中在一定波长光区内。

趋磁运动或趋磁性（magnetotaxis）,趋磁细菌根据磁场方向进行分布。

7、细菌细胞壁以外的构造------菌毛（fimbria,复数fimbriae）

长在细菌体表的纤细、中空、短直、数量较多的蛋白质类附属物，具有使菌体附着于物体表面的功能。

每个细菌约有250〜300条菌毛。有菌毛的细菌一般以革兰氏阴性致病菌居多，借助菌毛可把它们牢固

地粘附于宿主的呼吸道、消化道、泌尿生殖道等的粘膜上，进一步定植和致病。

8、细菌细胞壁以外的构造-----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G+的雄性菌株（即供体菌）中，其功能是向雌性菌株（即受体菌）传递遗传物质。有的性

毛还是RNA噬菌体的特异性吸附受体。

9、特殊的休眠构造——芽泡

1）概念

某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成•个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠

体，称为芽泡（endospore或spore,偶译"内生泡子"）。

2）细菌芽抱的特点

整个生物界中抗逆性最强的生命体，消灭芽抱是衡量各种消毒灭菌手段的最重要的指标。芽抱是细菌的

休眠体，在适宜的条件下可以重新转变成为营养态细胞：产芽泡细菌的保藏多用其芽泡。

产芽抱的细菌多为杆菌，也有一些球菌。芽泡的有无、形态、大小和着生位置是细菌分类和鉴定中的重

要指标。

芽抱与营养细胞相比化学组成存在较大差异，容易在光学显微镜下观察。（相差显微镜直接观察；芽抱

染色）

3）芽抱的结构

芽抱是•个多层结构：

最里面是核心，即我们书上所说的核区。

芽胞质

内膜——芽胞膜

初生的细胞壁——芽胞壁

皮层

外膜

抱子衣

外壳层

外抱子囊——抱外壁

4)芽抱的形成与芽抱的萌发过程

(1)轴丝的形成

(2)隔膜的形成

(3)前池子的形成

(4)皮层形成

(5)抱子衣的形成

(6)芽抱形成

5)芽泡的萌发

在条件具备的情况下，芽泡萌发的必要条件：水、营养物、温度和。2,芽抱在几分钟内便可萌发，芽抱

吸收了水和营养物，体积膨大，皮层破裂，长出芽管，发育成新的营养细胞，与此同时芽抱的特征消失。

特殊的休眠构造——芽抱(参见P53-54)芽泡的形成与芽抱的萌发过程

伴抱晶体(parasporalcrystal)

少数芽抱杆菌，例如苏云金杆菌(Bacillus坊uri力在其形成芽抱的同时，会在芽抱旁形成一颗

菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体——3内毒素，称为伴抱晶体。特点：不溶于水，对蛋白酶类不敏感；容易

溶于碱性溶剂。

6)伴抱晶体(parasporalcrystal)

伴抱晶体对200多种昆虫尤其是鳞翅目的幼虫有毒杀作用——细菌杀虫剂。

伴抱晶体鳞翅目幼虫口服伴抱晶体在肠道迅速溶解(中肠pH为9.0-10.5)

吸附于上皮细胞，引起渗透性丧失，肠道穿孔肠道中的碱性溶液进入血液，后者pH升高，昆虫全身麻

痹而死亡。

四、细菌的繁殖繁殖方式

裂殖：

二分裂

三分裂

复分裂

芽殖

1.裂殖(fission)一个细胞通过分裂而形成两个子细胞的过程。

杆状细胞

横分裂：分裂时细胞间形成的隔膜与细胞长轴呈垂直状态。

纵分裂：分裂时细胞间形成的隔膜与细胞长轴呈平行状态。

(1)二分裂(binaryfission)

对称的二分裂：一个细胞在其对称中心形成一隔膜，进而分裂成两个形态、大小和构造完全相同的子细

胞。

不等二分裂：分裂成两个在外形、构造上有明显差别的子细胞。

(2)三分裂(trinaryfission)

部分细胞进行成对的“一分为三”方式的三分裂，形成一对“Y”形细胞，随后仍进行二分裂，其结果

就形成了特殊的网眼状菌丝体。

2.芽殖(budding)指在母细胞表面(尤其在其一端)先形成一个小突起，待其长大到与母细胞相仿

后再相互分离并独立生活的一种繁殖方式。

凡以这类方式繁殖的细菌，通称为---芽生细菌(buddingbacteria)。

五、细菌的群体形态

1.在固体培养基上(内)的群体形态

(1)菌落

菌落是指在固体培养基上(内)以母细胞为中心的一堆肉眼可见的，有一定形态、构造等特征的子细胞

集团。

如果菌落是由一个单细胞繁殖形成的，则它就是一个纯种细胞群或克隆(clone)菌苔(bacteriallawn)：

“菌落”已互相连成一片，这就是〜。

(2)细菌菌落的特征

主要特征：•般呈现为湿润、较光滑、较透明、较粘稠、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。

细菌的菌落特征因种而异！

同一细菌在不同的培养平板上形成不同的特征菌落六、发酵工业中常用常见的细菌

1.肠膜状明串珠菌(Leuconostocmesenteroides)

细胞球形，双凸镜状，短链排列。

2.蔗糖经肠膜状明串珠菌发酵后生成高分子葡萄糖复合物，经处理精制而得成品即为医药临床用的右

旋糖酢6%的葡聚糖溶液的粘度，渗透后及胶体渗透后约等于血液的值，可以做代血浆。

葡聚糖能被机体很快的吸收，与铁的化合物可用于治疗贫血。

高分量的葡聚糖在食品工业中可作增稠剂。

3.枯草芽泡杆菌枯草芽抱杆菌可用于淀粉酶的生产；

枯草芽抱杆菌可用于蛋白酶的生产；

eg.加酚洗衣粉，饲料添加剂

4.醋酸杆菌醋厂用醋酸杆菌生产醋，形成醋酸的速度较许氏醋酸杆菌，但这种菌能提供极好的香气，

是代谢的副产物——乙酸乙酯。

但这种菌可把醋酸进一步氧化成C02和水，所以醋酸形成后要及时杀死该菌。

5.德氏乳酸杆菌是生产乳酸的重要菌种，杆菌，无鞭毛，无芽抱，营养要求高，需要多种生长因子，

厌02。

温度要求：在50〜52C生长，最适生长温度40〜44c。

pH要求：乳酸发酵过程中pH必须控制在5.5~6.0,为防止pH下降，发酵过程中用CaC03中和乳酸一

乳酸钙。

6.乳链球菌是于1878年Lister获得的第一个纯的乳酸菌。

发酵葡萄糖产生乳酸，是乳制品工业和传统食品工业中常用菌。

7.丙酮丁醇梭菌细胞杆状，芽抱圆，位于细胞中央或次端，芽抱囊膨大呈梭状或鼓锤状。能够直接利

用玉.米等含淀粉的原料发酵生产丙酮丁醇。

8.北京棒杆菌细胞为短杆状，呈“八”字排列，G+,无芽泡。此菌是味精——谷氨酸钠盐的生产菌，

发酵以大米、尿素为原料，谷氨酸钠的产量与生物素关系很大。

9.产氨短杆菌该菌在氨基酸、核甘酸工业中为主要生产菌，产氨短杆菌不同的菌株可用于发酵生产次

黄喋吟、5'一肌甘酸、5'一磷酸核糖焦磷酸。

10.大肠杆菌短杆菌，G-,周身鞭毛，无芽泡，菌落黄白色，能发酵乳糖产生大量的有机酸和C02。

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第二节放线菌(Actinomyces)

放线菌是1877年合兹首先在牛体内发现的。在形态上具有分枝状菌丝、菌落形态与霉菌相似，以抱子

进行繁殖。”介于细菌与丝状真菌之间又接近细菌的一类丝状原核生物"放线菌实际上是属于细菌范畴内的

原核微生物，只不过其细胞形态为分枝状菌丝。

放线菌：是类主要呈菌丝状生长和以痢子繁殖的陆生性较强的原核生物。也可将之定义为•类主要呈

丝状生长和以抱子繁殖的G+细菌。

一、放线菌的分布

放线菌广泛分布在含水量较低、有机物较丰富和呈微碱性的土壤中。

1克土壤中可存在数万〜数百万个抱子。

一般，肥沃土》贫瘠土

农田>森林

中性偏碱土壤>酸性土壤

含水低土>含水高土

二、放线菌与人类的关系

1.多数属于有益菌

（1）腐生型放线菌在自然界物质循环中起很重要的作用。

（2）生产抗生素的主要微生物

据估计，全世界近万种抗生素约70%是放线菌的次生代谢产物。

（3）筛选到许多新的生化药物

Eg.抗癌剂、酶抑制剂、抗寄生虫剂、免疫抑制剂和农用杀虫（杀菌）剂等。

（4）是许多酶、维生素等的产生菌

（5）Frankia（弗兰克氏菌属）对非豆科植物的共生固氮具有重大作用。

（6）在南体转化、石油脱蜡、烧类发酵、污水处理等方面也有应用

（7）具有极强的分解纤维素、石蜡、角蛋白、琼脂和橡胶等的能力，故它们在环境保护、提高土壤肥

力和自然界物质循环中起着重大作用。

2.危害

（1）寄生型的放线菌可引起人、动物和植物的许多疾病，eg.肺部感染、皮肤病、脑膜炎（2）具有特

殊的土腥味（土霉素的味道），主要由放线菌产生的土腥味素所引起的。可使水、食品变味，也能破环棉毛

织品、纸张等。

三、放线菌的形态与构造

单细胞，大多由分枝发达的菌丝组成；

菌丝直径与杆菌类似，约1m；

细胞壁组成与细菌类似，革兰氏染色阳性（少数阴性）；

细胞的结构与细菌基本相同，按形态和功能可分为营养菌丝、气生菌丝和泡子丝三种。

4.抱子

抱子丝生长到一定阶段，形成一串抱子，成熟后抱子就单个释放，抱子的形状、颜色和抱子表面状况等

也是菌种鉴定的重要依据。

四、放线菌生长与繁殖

1.放线菌的生活史

五、放线菌的繁殖繁殖方式

无性抱子

分生抱子

抱囊抱子

菌丝断裂

细菌的芽抱是休眠体，而放线菌的池子是繁殖体

六、放线菌菌落形态

菌落形态，能产生大量分枝和气生菌丝的菌种(如链霉菌)菌落质地致密，与培养基结合紧密，小而不

度延，不易挑起或挑起后不易破碎。不能产生大量菌丝体的菌种(如诺卡氏菌)粘着力差，粉质，针挑起易

粉碎。

第三节蓝细菌(Cyanobacteria)

1、概念

也称蓝藻或蓝绿藻(blue-greenalgae),是一类含有叶绿素a、能以水作为供氢体和电子供体、通过光

合作用将光能转变成化学能、同化C02为有机物质的光合细菌。

以前曾归于藻类，因为它和高等植物一样具有光和色素一一叶绿素a,能进行产氧型光合作用。

6.蓝细菌与人类的关系

(1)重大的经济价值

①具有固氮能力，是良好的绿肥

Eg.满江红鱼腥蓝细菌(Anabaenaazollae)

②食用种类

Eg.发菜念珠蓝细菌(Nostocflagelliforme)

普通木耳念珠蓝细菌(N.communeor葛仙米、地耳)

盘状螺旋蓝细菌(Spirulinaplatensis)

最大螺旋蓝细菌(S.maxima)

(2)危害

①海水“赤潮”和湖泊“水华”的元凶，给渔业和养殖业带来严重危害。

②少数种类可产生诱发人类肝癌的毒素

Eg.微囊蓝细菌属(Microcystis)

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第四节支原体、立克次氏体和衣原体

一、支原体(Mycoplasma)

1.概念

支原体，又称类菌质体，是一类无细胞壁、介于独立生活和细胞内寄生生活之间的最小型原核生物。多

数为致病菌。

支原体：人或动物的致病菌

类支原体(MLO)：侵染植物的支原体

2.特性

1)无细胞壁，只有细胞膜，细胞形态多变；

2)个体很小，能通过细菌过滤器，曾被认为是最小的可独立生活的细胞型生物。

3)可进行人工培养，但营养要求苛刻，菌落微小，呈典型的“油煎荷包蛋”形状；

球状体：0.2-0.25m,最小达0.1m；丝状体最长可达150m,因细胞柔软且具扭曲性，致使细

胞能通过孔径比自身小得多的过滤器。

4)一些支原体能引起人类、牲畜、家禽和作物的病害疾病

5)应用活组织细胞培养病毒或体外组织细胞培养时，常被支原体污染；

二、立克次氏体(Rickettsia)

1.概念

立克次氏体，是大小介于通常的细菌与病毒之间，在许多方面类似细菌，专性活细胞内寄生的原核微生

物。

立克次氏体：专性寄生于真核细胞内G-原核生物

类立克次氏体细菌(RLB)：侵染植物的立克次氏体

H.T.Ricketts1909年，首次发现洛杉矶斑疹伤寒的病原体，并因研究此病而牺牲，1916年人们以他的

名字命名这类病原体作为纪念。

2.特性

(1)某些性质与病毒相近

专性活细胞寄生物，除五日热(战壕热)立克次氏体(Rickettsiawolhynica)外均不能在人工培养基

上生长繁殖。

体内酶系不完全，一些必需的养料需从宿主细胞获得；

细胞膜比一般细菌的膜疏松；可透性膜，使它们有可能容易从宿主细胞获得大分子物质，但也决定了

它们一旦离开宿主细胞则易死亡

大小介于病毒与一般细菌之间，其中伯氏立克次氏体(Rickettsiaburneti)能通过细菌过滤器

一般个体：球状体：0.2-0.5m；杆状体：0.3-0.5x0.3-2m；

(2)从一种宿主传至另一宿主的特殊生活方式

主要以节肢动物(虱、螂、蛾等)为媒介，寄生在它们的消化道表皮细胞中，然后通过节肢动物叮咬和

排泄物传播给人和其他动物。

有的立克次氏体酿成严重疾病，如人类的流行性斑疹伤寒、恙虫热、Q热等，并常伴随着灾害、战争和

饥饿，曾长期与人类的痛苦、灾难联系在一起。

防治：预防为主。

三、衣原体(Chlamydia)

1.概念

衣原体，介于立克次氏体与病毒之间，能通过细菌滤器，专性活细胞内寄生的一类原核微生物。

过去误认为“大病毒”，但它们的生物学特性更接近细菌而不同于病毒。在宿主细胞内观察到的衣原体

微菌落(microcolony)

2.特性

(1)细胞结构与细菌类似；具有类似的细胞壁，细胞壁内也含有胞壁酸、二氨基庚二酸；70s核糖体也

是由30s和50S二个亚基组成)

(2)细胞呈球形或椭圆形，直径0.2-0.3m,能通过细菌滤器；

(3)专性活细胞内寄生：衣原体有一定的代谢活性，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,因此又被称为“能量寄生型生物”。

(5)衣原体广泛寄生于人类、哺乳动物及鸟类，少数致病；沙眼衣原体是人类砂眼的病原体，甚至引

起结膜炎、角膜炎、角膜血管翳等临床症状，成为致盲的重要原因。

1956年，我国微生物学家汤飞凡等应用鸡胚卵黄囊接种法，在国际上首先成功地分离培养出沙眼衣原体。

(6)衣原体不耐热，60度10分钟即被灭活，但它不怕低温，冷冻干燥可保藏多年。对红霉素、氯霉素、

四环素敏感。

本章小结

1.原核生物可粗分为“三菌”和“三体”6个大类。

三菌：细菌(含古生菌)，放线菌，蓝细菌

三体：支原体，立克次氏体，衣原体

共同特点：个体微小、形态简单、进化地位低，基因组为原核状态

2.原核生物的共同特征

细胞细小、核的结构原始，无核膜包裹，细胞壁含独特的肽聚糖，细胞内无细胞器分化。

3.原核细胞的共同结构和特殊构造

共同结构特殊构造

细胞壁(支原体例外)糖被(荚膜、粘液层)

细胞质膜鞭毛

细胞质菌毛

核区芽抱等

各种内含物等

复习思考题

1.设计一张表格，比较一下6个大类原核生物的主要特性。

2.试图示G+和G-细菌细胞壁的主要构造，并简要说明其异同。

3.试述革兰氏染色法的机制并说明此法的重要性

4.什么是菌落？试讨论细菌的细胞形态与菌落形态间的相关性。

第二章真核微生物的形态构造和功能

真核微生物（eukaryoticmicro-organisms）:是一大类细胞核具有核膜，能进行有丝分裂，细胞质中

存在线粒体或同时存在叶绿体等多种细胞器的微生物。

真菌、显微藻类和原生动物等是属于真核微生物。

我们的重点是真菌，真菌包括酵母、霉菌和蕈菌。

真核生物与原核生物的比较：

比较项目真核生物原核生物

细胞大小较大（通常直径＞2mm）较小（通常直径＜2mm）

若有壁，其主要成分纤维素、几丁质等多数为肽聚糖

细胞膜中幽爵有无（仅支原体例外）

细胞膜含呼吸或光

无有

合成分

细胞器有无

鞭毛结构如有，则粗而复杂如有，则细而简单

细胞核核膜有无

DNA含量低（约5%）高（约10%）

组蛋白有无

核仁有无

染色体数般＞1一般为1

有丝分裂有无

减数分裂有无

氧化磷酸化部位线粒体细胞膜

光合作用部位叶绿体细胞膜

生理特

生物固氮能力无有些有

性

专性厌氧生活罕见常见

化能合成作用无有些有

鞭毛运动方式挥鞭式旋转马达式

有性生殖、转化、转导、

遗传重组方式

准性生殖等接合等

一般为无性（二等分

繁殖方式有性、无性等多种

裂）

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第一节酵母菌（Yeast）

酵母菌：泛指能发酵糖类的各种单细胞的真菌。

5个特点：

(1)个体一般以单细胞状态存在

(2)多数营出芽繁殖

(3)能发酵糖类产能

(4)细胞壁常含甘露聚糖

(5)常生活在含糖量较高、酸度较大的水生环境中

一、分布及与人类的关系

1.多分布在含糖的偏酸性环境，也称为“糖菌”

如水果、蔬菜、叶子、树皮等处，及葡萄园和果园土壤中等。

有的酵母菌可利用煌类物质

如：假丝酵母、毕赤式酵母是正烷烽发酵生产二竣酸的高产微生物。

为石油化工开发出许多崭新的工艺过程和生产出许多用化学合成所不能生产的新产品。

2.重要的微生物资源

酵母菌是人类的第一种“家养微生物”

酿造工业：酒类的生产、果汁发酵

食品工业：面包、馒头的制作

医药工业：核甘酸、CoA、细胞色素C、凝血质和维生素等生化药物和试剂

饲料工业：单细胞蛋白(SCP)-----“人造肉”

化学工业：有机酸、酒精、脂肪酸和甘油等

3.重要的科研模式微生物

啤酒酵母(Saccharomycescerevisaed第•个完成全基因组序列测定的真核生物(1996)

表达外源蛋白功能的优良“工程菌”-----真核微生物

4.有些酵母菌具有危害性

有些酵母菌能引起皮肤、呼吸道、消化道、泌尿生殖道疾病。

白假丝酵母(Candidaalbicans)白色念珠菌

新型隐球菌(Cryptococcusneoformans)

引起鹅口疮、阴道炎或肺炎等疾病

二、酵母菌的形态和大小

酵母菌细胞的形态通常有球形、卵圆形、圆柱、梨形、腊肠形、椭圆形、柠檬形或藕节形等。其细胞直

径一般是细菌的10倍左右。酵母菌无鞭毛，不能游动。

三、细胞结构

1.荚有些酵母(例如：隐球酵母菌属)其细胞壁外还有一层类似细菌荚膜的多糖物质。膜物质

2.细胞核

酵母菌具有由多孔核膜包裹起来的定形细胞核。

酵母菌细胞核是其遗传信息的主要贮存库

Eg.啤酒酵母（Saccharomycescerevisaed基因组共有17条染色体，6500个基因。

除细胞核含DNA外，在酵母菌线粒体、“2mm质粒”及少数酵母菌线状质粒中也含有DNA。

2mm质粒：一个闭合环状超螺旋DNA分子，用于研究基因调控、染色体复制的理想系统，也可作为酵母

菌转化的有效载体，并由此组建“工程菌”。

3.微丝（Fimbriae）

■化学成分：蛋白质

■功能：细胞凝聚

四、酵母菌繁殖方式和生活史

酵母菌的繁殖方式多样，分为无性繁殖和有性繁殖

假酵母（拟酵母）：只进行无性繁殖的酵母菌

真酵母：具有有性繁殖的酵母菌

（-）无性繁殖

1.芽殖（budding）

主要的无性繁殖方式，成熟细胞长出一个小芽，到一定程度后脱离母体继续长成新个体。

酵母菌的出芽方式子细胞的形态

多边出芽圆形、椭圆或柱状

两边出芽柠檬形

三边出芽三角形

2.裂殖（fission）

少数酵母菌可以象细菌一样借细胞横割分裂而繁殖，例如裂殖酵母。

3.无性抱子

节抱子

掷抱子

厚垣泡子

（二）有性繁殖3.核配，形成二倍体核的接合子：

■单倍体：细胞中只有一套染色体

■双倍体：细胞中含有二套染色体

酵母菌以形成子囊和子囊抱子的形式进行有性繁殖：

1.两个性别不同的单倍体细胞靠近，相互接触；

2.接触处细胞壁消失，质配

3.核配，形成二倍体核的接合子

A、以二倍体方式进行营养细胞生长繁殖，独立生活；

下次有性繁殖前进行减数分裂。

B、进行减数分裂，形成4个或8个子囊抱子，而原有的营养

细胞就成为子囊。子囊抱子萌发形成单倍体营养细胞

（三）酵母菌的生活史

生活史又称生命周期：指上一代生物个体经一系列生长、发育阶段而产生下一代个体的全部过程。

酵母生活史按其单倍体生长时间的长短分三类：

1.营养体既能以单倍体也能以二倍体形式存在

典型代表：酿酒酵母

特点：（1）•般情况下都以营养体状态进行出芽繁殖

（2）营养体既能以单倍体（n）形式存在，也能以二倍体（2n）形式存在

（3）在特定的条件下进行有性繁殖

2.营养体只能以单倍体形式存在

（核配后立即进行减数分裂）

典型代表：八胞裂殖酵母

特点：（1）营养细胞为单倍体

（2）无性繁殖为裂殖

（3）二倍体细胞不能独立生活，故此期极短

3.营养体只能以二倍体形式存在

（核配后不立即进行减数分裂）

典型代表：路德类酵母

特点：（1）营养体为二倍体，不断进行芽殖，此阶段较长

（2）单倍体的子囊抱子在子囊内发生接合

（3）单倍体阶段仅以子囊抱子的形式存在，不能进行独立生活

五、酵母菌的菌落

与细菌菌落类似，但•般较细菌菌落大且厚，表面湿润、透明、光滑、易被挑起，多为乳白色，少数呈

红色。

六、工业上比较常用的酵母菌

酿酒酵母：酒、面包、谷胱甘肽、ATP

粘红酵母粉红变种：脂肪含量达细胞干重的50-60%

Met含量达细胞干重的1%

白地霉、热带假丝酵母:单细胞蛋白

棉病针抱酵母、无名假丝酵母：VB2

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第二节霉菌(Mold)

霉菌是丝状真菌的•个俗称，意即“会引起物品霉变的真菌”，通常指那些菌丝体较发达又不产生大型

柔质子实体结构的真菌。

一、分布及与人类的关系

1.在自然界分布极广

霉菌同人类的生产、生活关系密切，是人类实践活动中最早认识和利用的一类微生物。

2.食物、工农业制品的霉变

全世界平均每年由于霉变而不能食(饲)用的谷物约占2%。

英国每年由于霉变木材损失3-4亿美元

食品、纺织品、皮革、木材、纸张、光学仪器、电工器材和照相材料等发霉。

3.生产的产品

风味食品：酱、酱油、腐乳、酒

抗生素：青霉素、灰黄霉素

有机酸：柠檬酸、葡萄糖酸、延胡索酸等

酶制剂：淀粉酷、果胶酶、纤维素酶等