第一章绪论 微生物的定义 微生物是指大量的、极其多样的、不借助显微镜看不见的微小生物类群的总称 微生物大小(不同类型的数量级) 微生物分类 微生物的特点一、体积小,比表面积大 二、吸收多,转化快 三、生长旺,繁殖速 四、适应性强,易变异 五、分布广,种类多 重要的历史人物及事件: 列文虎克:1664 年,英人虎克用于观察霉菌的单筒复式显微镜 巴斯德与自然发生学说:鹅颈瓶实验 巴斯德发现免疫现象 科赫法则(证明某微生物是某疾病病原菌的四项要求): 1、在患病动物中存在可疑病原有机体,而健康动物中没有; 2、可疑有机体在纯培养中生长; 3、纯培养中的可疑有机体细胞,能引起健康动物发病; 4、可疑有机体被再次分离,并且和最初分离的有机体一样; Fleming:青霉素的发现我国微生物研究界的重要代表人物 第二章 微生物主要类群与形态结构 细胞 真核细胞与原核细胞的区别: 细胞壁,膜,细胞核,核糖体。。。 细胞壁与革兰氏染色 脂多糖(Lipolysaccharide)的组成 细胞质(cytoplasm)和内含物( inclusion body) 贮藏物(reservegranule) 磁小体(megnetosome) 气泡(gas vocuoles) 核糖体(ribosome) 质粒(circular covalently closed DNA) 细胞壁以外的构造 糖被(glycocalyx) 鞭毛 (flage,复flaglla) 阳性与阴性菌的区别)菌毛(fimbria,复fimbriae 性毛(pili,单数pilus)芽孢(endospore/spore) 孢囊 微生物类群国际命名法则:林奈的双名法 分类鉴定依据 形态学 生理生化 免疫学 遗传学 分类鉴定方法 经典方法 数值分类法 分子分类法 1、细胞的形状、大小、结构和染色反应 2、细菌的繁殖:当细菌从周围环境中吸收了营养物质后,发生一系列的合成反应,把进入的营养物质转 变成为新的营养物质—DNA、RNA、蛋白质、酶及其它大分子,之后细胞开始了形成两个新细胞的过程, 称为繁殖。 裂殖过程: 子细胞分离菌落:微生物单细胞在平板培养基上生长繁殖,形成肉眼能看到的,具有一定形态特征的群体 菌苔形态特征 细菌数值分类: 1.选择菌株和待测性状; 2.性状编码; 3.相似性计算; 4.进行簇群分析; 5.分类结果的表示 细菌的类群: 真细菌 放线菌 什么是放线菌? 菌丝类型 繁殖方式 蓝细菌立克次氏体(Rickettsia 支原体(Mycoplasma) 衣原体(Chlamydia) 古细菌 真细菌和古细菌的差异 真菌:酵母菌 霉菌 菌丝分有隔菌丝和无隔菌丝 锁状联合——双核细胞构成的二级菌丝通过形成喙状突起而连合两个细胞不断使双核细胞分裂,从而使菌丝尖端不断向前延伸。 10 藻类 原生动物 对抗生素不敏感,对干扰素敏感。组成: 枯斑噬菌体的繁殖一般可分五个阶段,即 裂解(释放)11 噬菌斑形成单位(pfu)://cfu 一步生长曲线: 温和噬菌体或称溶源性噬菌体溶源性(lysogeny)现象 原噬菌体或前噬菌体 溶源性细菌 溶源性细菌的基本特性: 自发裂解 诱发裂解 免疫性 溶源转变多数昆虫病毒可在宿主细胞内形成光镜下呈多角形的包涵体,称多角体,成分为碱溶性结晶蛋白,其内包 裹着数目不等的病毒粒。 核形多角体病毒(NPV):在昆虫细胞核内增殖、具有蛋白质包涵体的杆状病毒 质形多角体病毒(CPV):在昆虫细胞质内增殖、可形成蛋白质包涵体的球状病毒 颗粒体病毒(GV):具有蛋白质包涵体,每个包涵体内通常仅含一个病毒粒的昆虫杆状病毒 类病毒:只含具侵染性的RNA 组分 卫星RNA:只含有不具侵染性的RNA 组分 朊病毒:只含蛋白质 12 第三章 营养与代谢 一定温度和压力条件下,溶液中水的蒸汽压力与同样条件(T、P)下纯水蒸汽压力之比。13 膜泡运输(memberane vesicle transport) 胞饮作用(pinocytosis)培养基: 是人工配制的适合微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养物质。 控制pH条件 控制氧化还原电位(redoxpotential) 灭菌处理(消泡)14 营养缺陷型与原养型的概念 某些菌株发生突变后,失去合成某种必需营养物质的能力,必须从外界摄取才能进行生长繁殖,这种突变株称为营养缺陷型(auxotroph) 相应的野生菌株称为原养型(protrophy)微生物的代谢 能量代谢 可以利用的能量:光能和化学能 能量代谢的基本问题:自然界的能量如何变成生物可利用的形式? 生物如何利用这些能量? 一、氧化还原反应与能量产生 物质失去电子——氧化(脱氢、加氧) 物质获得电子——还原 生物氧化是物质在生物体内经过一系列连续的氧化还原反应逐步分解并放出能量的过程。 还原势(氧化还原电位):给出电子被氧化或得到电子被还原的趋势 中间电子载体:游离的、固定在细胞膜上的 二、高能化合物与ATP 的合成 高能磷酸键 -29.3kj/mol ATP 的合成: 底物水平磷酸化:酶的作用将高能磷酸根转给ADP 形成ATP; 氧化磷酸化: 呼吸链 光合磷酸化: 蓝细菌——非环式 光合细菌——环式 嗜盐细菌——色素蛋白 15 三、能量释放和利用 发酵作用:不需要氧分子作电子受体的氧化作用(酒精发酵、乳酸发酵等)(供、受体都为有机物) 有氧呼吸:以分子氧作最终电子受体 无氧呼吸:电子最终交给无机物的氧化过程 四、能量的消耗 生物合成、生命活动、发光、热 分解代谢 复杂的有机物通过一系列的分解代谢酶系的催化,产生能量和小分子物质的过程。 己糖的分解 -、糖酵解和三羧酸循环 乙酰辅酶A的生成 磷酸酮糖酶途径丙酮酸代谢 一、酒精发酵(丙酮酸脱羧——乙醇) 二、乳酸发酵(同型:丙酮酸脱氢酶——乳酸; 异型:6-磷酸葡萄糖——5-磷酸核酮糖——PEP 和乙酰磷酸——乳酸和乙醇) 三、丁酸发酵(EM——丙酮酸——乙酰辅酶A,2 个缩合形成丁酸,或直接形成乙醇) 合成代谢 三要素:前体物质、能量、还原力 与分解代谢的区别:酶系不同、耗能反应、发生的细胞区域不同 一、无机养料的同化 CO2 的同化 自养 (卡尔文循环); (很少,必要的添补反应)16 硝酸盐的同化 第一阶段同化成亚硝酸盐; 第二阶段 还原成氨 分子态氮N2 的同化(固氮酶) 硫酸盐的同化 二、大分子前体的合成 碳水化合物(卡尔文循环-自养、糖酵解的逆转-糖异生) 氨基酸的合成:碳架:糖酵解、TCA 氨基合成:谷氨酸脱氢酶/谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶 DNA/RNA 三、大分子的合成:脱水缩合、耗能多糖的生物合成 肽聚糖的合成 四、次生代谢 微生物合成一些对微生物自身的生命活动没有明确功能的物质的过程。 抗生素: 激素: 毒素: 色素: 第四章 微生物的生长 纯培养 实验室条件下,由一个微生物细胞或一种细胞群繁殖得到的后代。 17 18 微生物纯培养群体生长规律(以单细胞微生物为例) 分批培养: 将少量的细菌接种到一定体积的液体培养基中,在适宜的条件下培养,最后一次性收获的过程。 生长曲线: 细菌在新的适宜的环境中生长、繁殖、衰老、死亡的动态变化。 Nt=2n N0 n=3.33(lgNt-lgN0) G=t/n=0.301t/(lgNt-lgN0) n——繁殖代数 G——世代时(每繁殖 一代所需的时间) N0——对数生长期 开始微生物数量 Nt——对数生长期经 过时间t 后微生物数量 连续培养 以一定流速输入新鲜培养液并流出培养物,确保流出的老菌数等于新增殖数,使培养保持对数生长的 过程。 恒浊培养 恒化培养 19 同步培养 选择法:滤膜过滤影响微生物生长的主要环境因子: 温度:三种温度类型的微生物 最适生长温度 致死温度 致死时间 O2:厌氧菌的氧毒害机制—— SOD 学说 水分: 微生物 最低 微生物最低 一般细菌一般酵母菌 一般霉菌 0.90 0.88 0.80 嗜盐细菌 干生性霉菌 耐渗透压酵母 0.75 0.65 0.63 辐射:光、紫外线、电离辐射、微波与超声波 化学药物: pH: 微生物控制 灭菌(sterilization):指利用某种方法杀死物体中包括芽孢在内的所有微生物的一种措施 消毒(disinfection):利用某种方法杀死或灭活物质或物体中所有病原微生物的一种措施 防腐(antisepsis):在某些化学物质或物理因子作用下,能防止或抑制微生物生长的一种措施 化疗(chemotherapy):利用具有选择毒性的化学物质如磺胺、抗生素等对生物体内部被微生物感染的组 织成病受细胞进行治疗,以杀死组织内的病原微生物或病变细胞,但对机体本身无毒害作用的治疗措施。 20 21 第五章(部分) 菌种保藏 常用的菌种保藏方法: 退化: 老化: 复壮: 退化的原因: 防止退化的方法: 复壮的方法: 第六章 生态 微生物生态系统的特点: 微环境:紧密围绕微生物细胞的环境; 稳定性:主要类群与次要类群;多样性; 适应性:通过改变群体结构以适应新的环境 土壤中微生物 土壤是微生物的良好生活环境 土壤中微生物的数量: 按种类递减 细菌—放线菌—霉菌—酵母菌—藻类—原生动物 若按生物量计算则各种微生物的生物量基本相当。 土壤微生物的代谢活动,可改变土壤的理化性质,进行物质转化,因此,土壤微生物是构 成土壤肥力的重要因素。 根圈:也称根际,指生长中的根系直接影响的土壤范围,包括根系表面至几毫米的土壤区域,为植物根系有效吸收养分的范围,也是根系分泌作用旺盛的部位,因而是微生物和植物相互作用的 界面。 根圈效应:根部分泌物使根圈成为微生物特殊的生态环境,其中的微生物群与根圈外土壤中微生物群落相比较,在数量、种类和活性上都有明显的不同,表现出一定的特异性。 水体中的微生物 清水型水生微生物 腐败型水生微生物 水体自净过程(作用) 水体接纳了一定量的有机污染物后,在物理的、化学的及生物等因素的综合作用后得到净化,水22 质恢复到污染前的水平和状态。 空气中的微生物 食品中的微生物 原生性微生物区系 次生性微生物区系 粮食——霉菌:曲霉、青霉、镰孢霉为主; 真菌毒素:14 种致癌,两种剧毒,黄曲霉毒素和单端孢烯族毒素T2 罐头食品上的主要腐败微生物:耐热厌氧性芽孢梭菌和芽孢杆菌 生物体内外的正常菌群正常菌群