2-第二章-微生物学课件

随堂练习1.1.微生物湿法冶金的特点：

（1）优点：设备投资少、生产费用低、环境污染轻且易治理；（2）缺点：生产周期长、反应速度慢、生产流程厂。随堂练习1.2.生物浸出和生物氧化的概念：微生物浸出：是借助于微生物的作用把有价金属从矿石（或矿床）中浸泡出来，使其进入溶液。微生物氧化：是借助于微生物来氧化某些矿物（如黄铁矿、砷黄铁矿），使包裹在其中的贵金属（Au、Ag、铂族金属等）暴露出来，供下一步的浸出，生物氧化时有价金属留在浸出渣中。微生物吸附：是指溶液中的金属离子依靠物理化学作用，被结合在细胞壁上，细胞壁上有胺基、酰基、羟基、羧基、磷基和巯基等有机官能团，这些基团的存在，构成了金属阳离子被细胞壁吸附的基础。微生物积累：是依靠生物体的代谢作用在体内积累金属离子。如巴伦支海的藻类细胞含金量是海水中金浓度的2×1014倍。铜绿假单孢菌能积累铀，荧光假单孢菌和大肠杆菌能积累钆。3.主要几种浸矿微生物：中温菌(mesophile)氧化亚铁硫杆菌简称T.f(Thiobacillusferrooxidans)氧化亚铁铁杆菌简称T.t(Thiobacillusthiooxidans)氧化亚铁微螺菌简称L.f(Leptospirillumferrooxidans)中等嗜热菌(moderatethermophile)喜温硫杆菌ThiobacillusCaldus简称T.Caldus嗜热氧化亚铁微螺菌Leptospirillumthermoferrooxidans简称L.t嗜热氧化硫硫杆菌Sulfobacillumthermosulfidooxidans简称S.t高温菌(thermophile)硫化叶菌(Sulfolobus)氨基酸变性菌(Acidans)硫杆菌属微螺菌属Sulfobacillus属硫化叶菌属Acidans属随堂练习1.4.列举三种微生物湿法冶金的应用领域：（1）硫化矿的微生物浸出（BL-EX-EW）；（2）难浸金矿（包括性金矿）的氧化预处理（BLpreleaching-cyanideleaching）；（3）高硫煤炭的生物脱硫技术；（4）微生物吸附选矿废水中的重金属离子。生物提铜原则工艺流程浸出（BL）萃取（EX）电积（EW）阴极铜微生物含铜浸出液硫化铜矿石第二章微生物学1、微生物的概念Concept2、微生物的分类Classification（重点、难点）3、原核生物Procaryote与真核生物Eucaryote4、微生物技术MicrobiologicalTechnology（重点）5、微生物资源及其特殊性

MicrobiologicalResources1、微生物的概念Concept

（1）微生物通常是描述一些不借助显微镜用肉眼看不见的微小生物?!（2）这类微生物包括：病毒virus、细菌bacteriums、真菌fungi(fungus)原生动物protozoon、某些藻类Somealgae(alga)

（3）一般说来微生物可以认为是结构相当简单的生物，大多数的细菌、原生动物、某些藻类和真菌是单细胞的微生物，即使为多细胞的微生物，也没有许多的细胞类型，病毒甚至没有细胞。问题:以下叙述正确吗?

“微生物是描述一些不借助显微镜用肉眼看不见的微小生物”

常有例外，如真菌的子实体、磨菇等是肉眼可见的，某些藻类能生长几米长，它们也统统叫微生物。

微生物的特点：(1)个体小、比表面积比值非常大。微生物具有很高的代谢速度。如酵母菌的代谢速度是牛的100000倍。(2)分布广、种类繁多。(3)繁殖快。(4)代谢灵活性大、容易变异。大多数微生物为无性繁殖，结构简单，整个细胞直接与外界环境解除，易受外界环境条件的影响。

鸡油菌Examples

微生物大小近似值

m细胞的特性病毒virus0.01

m～0.25

m非细胞的细菌bacteriums0.1

m～10

m原核生物

(Procaryote)真菌fungi(fungus)2

m～1m真核生物

(Eucaryote)原生动物protozoon2

m～1mm真核生物藻类Somealgae(alga)1

m～几米

真核生物细胞表面的艾滋病毒T诺卡氏菌曲霉菌团藻

团藻2、微生物的分类从广义上讲，分类学涉及到三个相互依存而又有区别的组成部分：分类、命名、鉴定。分类(classification)：根据一定的原则（表型特征相似性或系统发育相关性）对微生物进行分群归类，根据相似性或相关性水平排列成系统，并对各个分类群的特征进行描述，以便查考和对未被分类的微生物进行鉴定。(注意：根据现有数据建立系统的过程)根据相互之间的相似性或进化亲缘关系将生物归属为类群或分类单元(taxa)。2.1分类、命名、鉴定的概念命名(nomenclature)：是根据命名法规，给每一个分类群一个专有的名称。(分类系统建立过程中的步骤之一，是分类学的一个分支，给予与分类类群单元与公布规则相符的名称)鉴定(identificationordetermination)：借助于现有的微生物分类系统，通过特征测定，确定未知的、或新发现的、或未明确分类地位的微生物所应归属分类群的过程。(根据现有系统确定未知微生物分类归属的过程，是分类学的实用方面，是决定某一特定分离物归属于某一已确认分类单元的过程)分类单元(taxon，复数taxa)：指具体的分类群(具有特定名称的分类群)。分类单元具有不同的水平和等级，国际公认的生物分类单元的7个分类等级自上向下为：2.2分类单元和等级界Kingdom>门Division(亚门)>纲Class(亚纲)>目Order(亚目)>科Family(亚科)>属Genus(亚属)>种Species(亚种、变种、株)除此之外，微生物分类中，还常使用一些非正式的类群术语。如：亚种以下常用培养物(culture)、菌株(strain)、种群(population)和型(type)。种以上常使用群(group)、组(organise)、系(series)等类群名称。2.3.1.两界分类系统•瑞典植物学家林奈(KarlvonLinne,1707－1778年)

•1735年出版“自然系统”(SystemNature)•动物界和植物界2.3生物的分类地位三界分类系统海克尔（Haeckel，1866）动物界、植物界、原生生物界（细菌、真菌、藻类和原生动物）2.3.2三界分类系统Copeland(1956):植物界、动物界（除原生动物外）、原始生物界（原生动物、真菌、部分藻类）和菌界（细菌、蓝细菌）；Whittaker(1959):动物界、植物界、菌物界和原生生物界；Leedale(1974):动物界、植物界、真菌界、原核生物界2.3.4四界分类系统KingdomMonerans(原核生物界)Thiskingdomincludestheprokaryotes:single-celledorganismsthatdoNOTpossessanucleus.Examplesincludebacteria(细菌),actinomycetes(放线菌),andtheblue-greenalgae(蓝绿藻).2.KingdomProtista(原生生物界)Thiskingdomincludesthesimplesteukaryotes.2.3.5五界分类系统(TheFiveKingdomsofLife)维塔克(Whittaker,1969)3.KingdomFungi(真菌界)Thesenonmotile(不运动)eukaryoteslackflagella(鞭毛)anddevelopfromspores(孢子).Examplesincludeyeast(酵母菌),moulds(霉菌),andmushrooms(蘑菇).4.KingdomPlantae(植物界)Theseeukaryotesdevelopfromembryos(胚乳)andalsousechlorophyll(叶绿素).Examplesincludemosses(苔藓)andvascularplants(维管植物，如蕨).5.KingdomAnimalia(动物界)Theseeukaryotesaremulti-cellularorganismsthatdevelopfromablastula(囊胚).Examplesincludeworms,arthropods(节肢动物),andanimals.2.3.5五界分类系统(TheFiveKingdomsofLife)维塔克(Whittaker,1969)─原核生物界(Monera)—原生生物界(Protista)—植物界(Plantae)—真菌界(Fungi)—动物界(Animalia)。五界(Five-kingdomsystem)生物五界的特征原核生物界原生生物界菌物界植物界动物界生物体构造

单细胞或多细胞单细胞或多细胞多细胞多细胞多细胞细胞壁有有或无有有无细胞核原核真核真核真核真核Jahn(1949):后生动物界、后生植物界、真菌界、原生生物界、原核生物界和病毒界；王大耜(1977):动物界、植物界、真核原生生物界、真菌界、原核生物界、病毒界。2.3.6六界分类系统王大耜分类法生物非细胞结构生物——病毒界具有细胞结构生物原核细胞生物——原核生物界真核原生生物界真菌界生物动物界植物界蓝藻门（蓝绿细菌细菌门原生动物门真核藻类酵母菌霉菌微型后生动物（轮虫、线虫、寡毛虫）高等、低等动物低等植物高等植物螺旋体纲立克次氏体纲粘细菌纲真细菌纲支原体纲放线菌亚纲真细菌亚纲病毒virus、细菌bacteriums、真菌fungi(fungus)原生动物protozoon、某些藻类Somealgae(alga)我国学者陈世骧（1979）建议生物应分为三总界五界，即按生物历史发展的3个不同阶段分总界，再按生理、生态特性的差别来分界。I.非细胞总界(病毒)II.原核总界(细菌界、蓝细菌界)III.真核总界(植物界、动物界、真菌界)2.3.7三总界五界分类系统域:是一个比界更高的界级分类单元，过去曾称作原界。三域学说：1990年由美国伊利诺斯大学的C.R.Woese等人对大量微生物和其他生物进行16s和18srRNA的寡核苷酸测序并进行同源性分析的基础上提出来的。三域是指：细菌域、古细菌域和真核生物域。与以往其他生物系统的最大差别是把原核生物分成了两个有明显区别的域，并与真核生物一起构成整个生命世界的三个域。2.3.8三域学说及其发展2.3.9各大类微生物的分类系统纲要原核生物分类系统纲要——伯杰氏系统细菌学手册。真菌界分类系统很多，各国采用不同的系统，比较混乱。近年来为较多人接受的是Ainsworth等人的分类系统纲要。菌物界全世界的菌类(fungi)有六万多种，大部分为陆生，所有的菌类皆为真核生物。菌类从前被归在植物界，但今日的生物学家却不如此认为，因为他们与植物和其他真核生物差异非常大。故今日的生物学家将菌类独立归为菌物界。

2.3.10微生物分类总结a.活的细胞生物根据系统发生和进化关系分类b.1990年代，提出了三域系统。c.病毒不被看作生命细胞，不包括在分类系统中。2.4.1.微生物分类术语1、种(species)：是一个基本分类单位，它是一大群表型特征高度相似，亲缘关系极其接近，与同属内其他种有着明显差异的菌株的总称。在微生物中，一个种只能用该种内的一个典型菌株来作具体标本，这一典型菌株就是该种的模式种(typespecies)。中国模式种和模式菌株保藏中心：2.4微生物的命名nomenclature2、菌株（strain）:表示任何由一个独立分离的单细胞繁殖而成的纯种群体及其一切后代（起源于共同祖先并保持祖先特性的一组纯种后代菌群）。因此，一种微生物的不同来源的纯培养物均可称为该菌种的一个菌株。菌株强调的是遗传型纯的谱系。一个种内的一个菌株被指定为模式菌株，通常指的仅仅是合格发表这一名称时首先被研究的，并据以进行原始描述的菌株，然而，它不一定是最具代表性的菌株。（如何确定模式菌株）种是分类学上的基本单位，菌株实际上是应用的基本单位，因为同一菌种的不同菌株在产酶上种类或代谢物产量上会有很大的不同和差别！2.4.1微生物分类术语2.4.2微生物命名方法亚种下还分很多型•血清型、抗原反应•生物型、产生特异代谢产物•致病型•噬菌体型•例：Lactococcuslactis(乳酸乳球菌)

ssp.lactisbiovardiacetilactis

产生diacetyl(二乙酰)种中的每一个株都要有一个特异的株号•可以是数字、字母或二者的混合•例：Pediococcusacidilactici(乳酸片球菌)LB923某属•当泛指某一属菌而不特指该属中任何一个种时，可在属名后加sp.或spp.（分别代表species的单数和复数）新名称的合格发表国际细菌命名法规规定，对于一个新名称的发表，必须在InernationalJournalofSystematicBacteriology(IJSB)上发表，或通过IJSB审查公布。发表新名称是，应在新名称后加上所属新分类等级的缩写词，如新目“ord.nov.”、新属“gen.nov.”、新种“sp.nov.”例如Pyrococcusfuriosussp.nov(猛烈火球菌的一个新发表种)诺卡氏菌的命名原核生物界、细菌门、真细菌纲、放线菌目、诺卡氏菌科、诺卡氏菌属诺卡氏菌种美国细菌学家协会《伯杰氏鉴定细菌手册》（Bergey’sManualofDeterminativeBacteriology）“对细菌进行全面分类的、影响最大”2.4.3微生物命名依据ExamplesSalmonella（沙门氏菌属）（阴性），以美国细菌学家D.E.Salmon的姓氏命名。

Bacillus（芽孢杆菌属）（阳性），拉丁词，原意为“小杆菌”。可能因该属菌有芽孢而译之。Nocardia（诺卡氏菌属）没有种名时：Nocardiasp.（单数）／spp.(复数)Species2.5.1.微生物鉴定步骤(1)获得该微生物的纯培养物(2)测定一系列必要的鉴定指标(3)查找权威性的菌种鉴定手册2.5微生物的鉴定identificationordetermination2.5.2.微生物鉴定方法(依据水平)细胞的形态和习性水平：形态特征、运动性、酶反应、营养要求及生长条件等；细胞组分水平：细胞壁成分、脂类、醌类、光合色素等的分析；蛋白质水平：氨基酸序列分析、凝胶电泳等；基因或DNA水平：核酸分子杂交、（G+C）mol%、转化和转导、16SrRNA寡核苷酸组分分析、DNA或RNA核苷酸序列分析等。2.5.3.微生物现代分类鉴定方法通过核酸分析鉴定微生物遗传型

DNA碱基比例的测定：（G+C）mol%值核酸分子杂交

rRNA寡核苷酸编目微生物全基因组序列的测定细胞化学成分用作鉴定指标数值分类法A：腺嘌呤；T：胸腺嘧啶3、原核细胞与真核细胞的定义

Prokaryoticandeukaryoticcell3.1Sizeandcomplexity3.2Nuclearbody3.3Celldivision3.4Cytoplasmicmembrane3.5Cytoplasmicstructures3.6Respiratoryenzymesandelectrontransportchains3.7Cellwall3.8Locomotororganellesa.Prokaryotic:muchsmallerandmoresimplethaneukaryotic.

surface-to-volumeratiob.Eukaryoticcellsrequireavarietyofspecializedinternalorganellestocarryoutmetabolism(新陈代谢)3.1Sizeandcomplexity原核细胞真核细胞EukaryoticcellBoundedbyanuclearmembranehavingporesconnectingitwiththeendoplasmicreticulum(内质网)Containsoneormorepaired,linearchromosomescomposedofdeoxyribonucleicacid(DNA)associatedwithhistoneproteins(组蛋白).Nucleolus（核仁）present.Nuclearbodyiscalledanucleus(细胞核).真核细胞的细胞核由核被膜、染色质、核仁和核基质等构成。细胞核是细胞遗传信息的贮存、复制和转录的主要部位。3.2Nuclearbody核被膜(Nuclearenvelope)：Nuclearporecomplex:核孔复杂体Heterochromatin:异染色质Ribosome:核糖体染色质(Chromatin)：染色质中的蛋白质：组蛋白和非组蛋白组蛋白：富含碱性氨基酸、赖氨酸、精氨酸等，易于带负电荷的DNA结合；组蛋白八聚体：H2A、H2B、H3、H4分子各一对组成，H1起到连接DNA的作用，锁住核小体的进出口，有稳定核小体结构的作用；非组蛋白：主要是与DNA的复制和转录有关的酶，如DNA聚合酶、RNA聚合酶等。核仁(Nucleous)细胞核中没有膜包裹的圆形或椭圆形小体，依附于染色体的位置上，在细胞有丝分裂后期出现，有丝分裂时消失，随细胞周期而产生-消失-产生，是真核细胞中合成rRNA和装配核糖体的部位。核基质(Nuclearmatrix)即核液，充满于细胞核空间，由蛋白纤维组成的网状结构，且具有支撑细胞核和提供染色质附着点的功能。ProkaryoticcellNotboundedbyanuclearmembrane.Usuallycontainsonecircularchromosomecomposedofdeoxyribonucleicacid(DNA)associatedwithhistoneproteins.Nonucleolus(核仁).Nuclearbodyiscalledanucleoid(类核或拟核).真核细胞的细胞核EukaryoticcellBymitosis(有丝分裂)；Sexcellsindiploid(双倍体)organisimsproducedthroughmeiosis(减数分裂)。ProkaryoticcellUsuallybybinaryfission(二分裂法),nomitosis;Organismsarehaploid(单倍体),nomeiosisneeded.3.3CelldivisionEukaryoticcellFluidphospholipidbilayercontainingsterols(固醇).ProkaryoticcellFluidphospholipidbilayerusuallylackingsterols.Manybacteriadocontainsterol-likemolecules.3.4Cytoplasmicmembrane是谁，隔开了原始海洋的动荡，是谁，奏鸣了生命的交响；是谁，为我日夜守边防；是谁，为我传信报安康。啊，伟大的细胞膜啊！没有你，我会变成何等模样！3.4CytoplasmicmembraneEukaryoticcellRibosomes(核糖体)composedofa60Sanda40Ssubunitformingan80Sribosome.Internalmembrane-boundorganellessuchasmitochondria(线粒体),endoplasmicreticulum(内质网),Golgiapparatus(高尔基体),vacuoles(空泡),andlysosomes(溶酶体)arepresent.Chloroplasts(叶绿体)serveasorganellesforphotosynthesis(光合作用).Mitoticspindle(有丝分裂纺锤体).3.5CytoplasmicstructuresProkaryoticcellRibosomes：50Sanda30Ssubunitformingan70Sribosome.organellesareabsent.Nochloroplasts(叶绿体).Nomitoticspindle(纺锤体).真核细胞器的功能原核细胞器的功能真核生物与原核生物的比较真核生物与原核生物的比较内质网Endoplasmicreticulum内质网指细胞质中一个与细胞基质分离，但彼此相同的囊腔和细管系统，由脂质双分子层构成。内质网与细胞膜相连，内质网内与细胞核的核膜相同，大大增加了细胞的膜面积。内质网根据膜上有无附着核糖体可分为：糙面内质网，光面内质网。内质网Endoplasmicreticulum左图为糙面内质网(Roughendoplasmicreticulum):合成和运送胞外分泌物至高尔基体中的功能；右图为光面内质网(Smoothendoplasimicreticulum):与脂代谢和钙代谢有关，合成磷脂的主要部位。糙面内质网核糖体(Ribosomes)核糖体：存在于一切细胞中的无膜包裹的颗粒状细胞器，具有合成蛋白质的功能。组成：蛋白质40%，RNA占60%，二者共价结合。高尔基体(Golgiapparatus)高尔基体：是一种内膜结构，有许多小盘状的扁平双层膜和小泡组成。合成、分泌糖蛋白和脂蛋白，通过外排分泌到细胞外，以及对无生物活性的蛋白质原进行酶切加工的场所，也是对合成新细胞器和细胞膜提供原材料的场所。溶酶体(Lysosomes)溶酶体：是一种由单层膜包裹、内含多种酸性水解酶的小球形、囊泡状细胞器。主要功能是起到细胞内的消化作用。按结合对象分：吞噬溶酶体：溶酶体+吞噬泡多泡体：溶酶体+胞饮泡自噬溶酶体：内源性结构结合按与吞噬泡结合程度分：初级溶酶体、次级溶酶体、后溶酶体。线粒体(Mitochondria)线粒体：线粒体是细胞进行氧化磷酸化反应的重要场所，功能是把有机物中的化学潜能转化成生命活动所需的能量(ATP)，含所有需要的各种酶，常被称作细胞的“动力车间”。线粒体一般呈线状、杆状或颗粒状。线粒体由内外两层膜封闭，包裹外膜、内膜、膜间隙和基质四个功能区。内膜向线粒体基质褶入形成嵴，目的是显著扩大内膜表面积。叶绿体(Chloroplasts)叶绿体：是一种双层膜包裹、能把光能转化为化学能的绿色颗粒状细胞器，存在于绿色植物的细胞中。进行光合作用，将CO2和H2O合成葡萄糖C6H12O6。叶绿体构造一般有3个部分组成，叶绿体膜、叶绿体基质(Stroma)和内囊体(Thylakoid)，叶绿体膜有内膜、外膜和内囊体膜。液泡(Vacuoles

)液泡：真核细胞中或大或小，含有液体的泡就是液泡。液泡中的液体主要成分是水，水中含有无机盐、有机酸、糖类、脂类、氨基酸以及酶等。液泡膜具有选择透性，能调节控制物质进入细胞的方向。液泡具有维持细胞渗透压、贮存营养物质等功能，而且还有溶酶体的功能。EukaryoticcellLocatedinthemitochondria;Prokaryoticcell-Locatedinthecytoplasmicmembrane.3.6RespiratoryenzymesandelectrontransportchainsEukaryoticcellAlgae,andfungihavecellwalls,usuallycomposedofcellulose(纤维素)orchitin(角质素).Protozoanslackcellwalls.ProkaryoticcellMostEubacteria(真细菌):peptidoglycan(肽聚糖)；Archaebacteria(古细菌):protein,acomplexcarbohydrate,oruniquemoleculesresemblingbutnotthesameaspeptidoglycan.3.7CellwallEukaryoticcellFlagella(鞭毛)orcilia(纤毛).Consistofadistinctarrangementofslidingmicrotubules(微管)surroundedbyamembrane.Themicrotubulearrangementisreferredtoasa9+2arrangement.ProkaryoticcellSomehaveflagella,eachcomposedofasingle,rotatingfibril(原纤维)andnotsurroundedbyamembrane；Nocilia.3.8Locomotororganelles(运动器官)“9+2”型真核生物鞭毛结构

总结原核细胞（生物）：