微生物生命的多样性PPT演示课件

微生物生命的多样性,1、微生物 定义:微生物是个体微小、结构简单、必须在显微镜下才能看见的微小生物的总称。2、微生物特点：1、体积小，表面大 2、种类多，分布广 3、生长旺，繁殖快 4、适应强，易变异3、微生物的种类：非细胞生物 原核生物 真核生物,.,我国王大耜教授提出生物六界,生物,非细胞结构生物病毒界,原核生物界,原生生物界,真菌界,动物界,植物界,具细胞结构生物,微型后生动物,高等动物,微生物,不是分类学的名词,.,体积小，比表面积大,微生物的个体都极其微小，一般以m或nm为单位。任何物体被分割的越细，其比表面积越大微生物的这种小体积、大表面积的特点，有利于它们与周围环境进行物质、能量和信息的交换。,.,人肠道内的正常菌群： 人肠道内经常有100-400种不同种类的微生物，总数可达成100万亿个，重量相当于粪便干重的三分之一。,种类多,目前已发现的微生物在10万种以上。土壤是微生物的大本营。,.,分布广,万米深海底部的耐热硫细菌：1万米的海底温泉中发现耐300高温耐1140个大气压的硫细菌高温（热泉喷口附近的温度达到300 以上）、高压、缺氧、偏酸和无光的环境中含量达100万-100亿个/ML,.,生命的起源可能与热泉生态系统有关,.,万米高空中的微生物： 70年代末，人类利用物理火箭，分别从74KM、85KM处采集到微生物。认为是由于火山喷发，暴风、龙卷风带上去，后脱离地球引力造成的。地层中的微生物： 曾有人在南极洲的罗斯岛和泰罗尔盆地的128427米的沉积岩中找到过活细菌。 前苏联的科学家在南极冰川进行钻探时从4.5293米的不同深度岩石中发现有球菌、杆菌和微小的真菌。,.,生长旺、繁殖快,微生物具有极高的生长和繁殖速度，是其它动、植物无法比拟的。如：大肠杆菌在最适合条件下，每分裂一次需要12.5-20.0分钟若按20分钟/代，则每小时分裂3次；每昼夜72次，后代个数为4722366500万亿个，重约4722吨；48小时为2.21043个，约等于4000个地球的重量，但此种情况只能维持数小时，因营养条件、生长环境，种群关系等，一般细胞在液体培养基中的浓度仅能达108109个/ml左右,.,适应性强,微生物对环境，尤其是“极端环境”具有惊人的适应力，一些嗜盐菌可在32%饱合盐水中生存；耐酸菌有些可在5%-10%的硫酸中；耐碱的，有的可在pH9-11中生存；抗辐射能力，人半致死剂量低于1000R，原生动物为10万R。,.,易变异,微生物多为单细胞，简单多细胞或非细胞结构，由于具有繁殖快的特点，就是在变异频率十分低的情况下（10-510-10）变异速度也是较快的（因为它的繁殖速度和数量较大）变异的形式很多，如形态、代谢途径、生理类型、抗性等。如：青霉素，人每天要注射几十万单位，输液成人800万1000万，而一开始发酵液只能产生20单位/ml，后经人工变异育种，现在可达510万单位/ml。,.,三、微生物的种类,非细胞生物原核生物真核生物,.,（一）非细胞生物,病毒类病毒拟病毒朊病毒,.,研究历史 19世纪末，已经分离得到了许多引起传染病的细菌，但对某些传染病如口蹄疫、烟草花叶病等却一直无法获得其病源细菌。1892年，俄国学者伊万诺夫斯基首次发现烟草花叶病的感染因子能够通过细菌滤器1898年，荷兰生物学家贝哲林克进一步肯定了此结果，并将这类感染因子称为病毒1935年，美国生物学家斯坦莱从烟草花叶病灶中分离获得病毒结晶。,1、非细胞型生物病毒,.,定义：,病毒是广泛寄生在人、动物、植物、微生物细胞中的一类原始生物它比一般微生物小能通过细菌滤器必须借助电子显微镜才能观察到所以又称为超显微生物或分子生物,.,特点,个体极小不具细胞结构只有一种核酸类型严格活细胞内寄生复制的方式繁殖对抗生素不敏感,.,基本形态球形廿面体对称杆形螺旋对称蝌蚪形复合对称,病毒的形态,.,化学组成和结构,.,蛋白质衣壳核酸内芯被膜,结构,.,吸附侵入生物合成装配释放,病毒的繁殖过程,.,病毒侵入寄主细胞的结果并不总是呈现毒性反应病毒的溶原性,毒（烈）性噬菌体：侵入寄主细胞后，随即引起宿主细胞裂解被看成正常表现。,温和噬菌体：当侵入寄主细胞后，其核酸附着并整合在寄主染色体上，和宿主细胞的核酸同步复制，宿主细胞不裂解而继续生长。,溶原细胞：含有温和噬菌体核酸的宿主细胞。,原(前)噬菌体：在溶原细胞内的温和噬菌体核酸。,.,溶原性有遗传特性 原噬菌体随宿主细胞分裂传给子代细胞，则子代细胞也成为溶原细胞。,溶原细胞的变异 在溶原性细菌内的原噬菌体没有感染力，它一旦脱离溶原性细菌的染色体后即可恢复复制能力，并引起宿主细胞裂解而释放出成熟的毒性噬菌体。这是溶原性发生变异所致，可以是自发，也可是诱发产生。,.,命名 在敏感菌株的名称后面加一括号，在括号内写上溶原性 噬菌体 如：大肠杆菌溶原性噬菌体为： Escherichia coil K12 (),.,乙肝病毒基因结构,双链环状DNA，约3,2kbC、P、X、S四个蛋白质编码区C区编码核心抗原（HbeAg/ HbcAg） P区编码DNA聚合酶X区编码X抗原（HbxAg）S区编码表面抗原（HbsAg） 细分为：S蛋白、preS1蛋白和preS2蛋白,表面抗原的主要成分,.,乙肝五项检验,乙肝表面抗原(HBsAg) 乙肝表面抗体(HBsAb) 乙肝e抗原(HBeAg) 乙肝e抗体(HBeAb) 乙肝核心抗体(HBcAb),.,第一对：乙肝表面抗原和抗体,乙肝表面抗原(HbsAg)阳性就表明感染了乙型肝炎病毒无症状HbsAg携带者:单项HbsAg阳性肝功能正常没有无肝脏肿大及特殊不舒服等乙型肝炎病人化验为:HbsAg阳性谷丙转氨酶增高或其他肝功能不正常,.,乙肝表面抗体（抗Hbs）,乙肝表面抗体(抗Hbs)阳性一般都表明人体已得到保护，对乙肝病毒有了抵抗力进行乙型肝炎疫苗注射就是为了使人体产生抗Hbs，得到对乙肝病毒的免疫能力,.,第二对：乙肝抗原和抗体,抗原只存在于乙肝表面抗原阳性的血液中抗原阳性表示肝炎病毒在人体内有复制（繁殖），说明有传染力。乙肝抗体（抗Hbe）抗体阳性，表明肝炎病毒在体内处于抑制状态。不表示对乙肝病毒有抵抗力，但可认为传染性很低。,.,第三对：乙肝核心抗原和抗体,乙肝核心抗原（ HbcAg） 核心抗原是乙肝病毒的核心部分，外面由被膜所包裹，所以不容易在血液中检测到游离的乙肝核心抗原如果要在血中检测，心须有较高的技术和设备条件，乙肝核心抗原阳性是有传染性的标志。由于不能用一般的化验技术在血液中检出，所以核心抗原和抗体这一对中缺少了核心抗原这一半。,.,乙肝核心抗体（抗Hbc）,感染乙肝病毒后就会产生核心抗体，并能保持多年（可长达年或更久）核心抗体阳性说,存有乙肝病毒感染过去感染过乙肝病毒,.,乙肝五项正常检验结果：,乙肝表面抗原(HBsAg)-乙肝表面抗体(HBsAb)-乙肝e抗原(HBeAg)-乙肝e抗体(HBeAb)-乙肝核心抗体(HBcAb)-,HBsAg、HBeAg、HBcAb阳性称为大三阳HBsAg、HBeAb、HBcAb阳性称为小三阳,.,S蛋白可以刺激机体产生抗体preS1蛋白和preS2蛋白既可增强S蛋白的免疫原性和免疫保护效果，还可改进机体对S蛋白免疫无应答状态构建含有S蛋白和preS蛋白的疫苗是当前乙肝疫苗的研究热点,.,乙肝工程疫苗宿主,酵母表达CHO细胞表达,.,流感病毒,.,目前已有15种HA和9种NA流感病毒有三种类型：甲型（型）流感病毒感染哺乳动物以及鸟类；乙型（型）流感病毒只感染人类，疾病的产生通常较甲型病毒温和；丙型（型）流感病毒只感染人类，并不会引起严重的疾病。,., HIV病毒(人类免疫缺损病毒),一种逆转录RNA病毒获得性免疫缺陷综合症，音译为艾滋病以全身免疫系统严重损害为特征，传染病，死亡率很高HIV是RNA病毒，没有纠错系统，进行RNA复制时，总免不了出现一些错误每繁殖一次，新的病毒颗粒就要发生一些变异，使体内原有的抗体无法识别不能将其及时消灭,.,HIV病毒(人类免疫缺损病毒),逆转录病毒，含2个单链RNA，产生逆转录酶主要侵染T细胞、巨噬细胞、某些B细胞等将X射线衍射技术与计算机成像技术技术结合，HIV病毒进攻T细胞HIV表面散布着许多探头，探头揪住T细胞表面的CD4受体，然后改变形状，露出原先隐藏的抓钩，抓住T细胞的第2个位点趋化因子受体。探头表面被糖蛋白包裹，人自身的蛋白也被糖包裹着，因此免疫系统无法确认原始的探头是否是外来的抓钩是在最后一刻来临前是隐藏的，因此人体免疫系统多半无法识别它,.,2、亚病毒因子,类病毒拟病毒朊病毒,.,A、类病毒,马铃薯纺缍形块茎病是1922年在美国首先发现的，它可使马铃薯减产2070%，60年我国黑龙江也发现过1967年1971年瑞士学者者迪纳经研究发现：致病因子是一个没有衣壳包裹的RNA分子，且分子量很小（仅为最小病毒的1/20）单股共价闭环RNA分子RNA能在敏感细胞内进行自我复制，不需要辅助病毒类病毒是当今所知最小，只含RNA一种成分、专性细胞内寄生的分子生物。番茄簇顶病、柑橘裂皮病、菊花矮化病等，都是类病毒引起的。,.,B、拟病毒,又称类类病毒，它是包裹在植物病毒粒子内的类病毒。它与普通类病毒的差异是它的侵染对象不是高等动植物，而是植物病毒。寄生于辅助病毒壳体内，必须依赖于辅助病毒才能复制的RNA分子片段,.,C、朊病毒,引发羊搔痒病、疯牛病、克雅氏病，是一种中枢神经系统退化性紊乱疾病1982年美国学者Prusiner发现该病的病原是一种蛋白质，称为朊病毒蛋白（PrP）。朊病毒是一类能侵染动物并在宿主细胞内复制的小分子无免疫性的疏水蛋白质。Prusiner因此而获得1998年诺贝尔生理学和医学奖,.,人和动物基因组DNA中有编码PrP的基因正常表达：PrPc（朊蛋白）是正常脑神经细胞膜糖蛋白,含较多的螺旋(43%)和较少的折叠(3%),为水溶性蛋白,能被蛋白酶水解,不具感染性.异常表达：PrPsc：螺旋(34%)折叠较多(43%), 折叠增加后蛋白质溶解度下降,且不易被蛋白酶水解,在细胞内沉积,从而导致细胞涨破,造成组织空洞,形成海绵状脑,是蛋白质折叠错误的疾病为什么羊的PrPsc能传染给牛,而不传染给人?吃了煮熟的疯牛病牛肉的人,怎么就会感染上海绵脑病? 有关问题都有待进一步阐明,.,（二）原核生物,细菌放线菌衣原体支原体立克次氏体蓝细菌,.,A、细菌 微米(m)B、结构,均有：细胞壁细胞膜细胞质及内含物类核,部分有特殊结构：芽孢鞭毛糖被等,.,基本结构：细胞壁、细胞膜、细胞质、类核,特殊结构：荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞,.,C、细菌的繁殖无性繁殖,二分裂法不等二分裂（柄细菌）三分裂（暗网菌）多分裂（蛭弧菌）出芽繁殖（生丝微菌）,.,D、细菌的营养方式,光能型细菌化能型细菌,光能自养光能异养,化能自养化能异养,.,光能自养型,含有光合色素,以光为能源以CO2为唯一或主要C源以无机物（如H2O、H2S或其他无机硫化物）为供氢体使CO2还原为细胞的有机物如：蓝细菌、光合细菌（泥生绿硫细菌、红硫细菌）,.,如：蓝细菌：绿硫细菌：属光合细菌，是在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称,.,光能异养型有机光合菌,以光为能源以有机物为供氢体还原CO2合成有机物厌氧微生物,.,如：红螺菌科的细菌,., 化能自养型,不含光合色素所需能量来源于它们氧化无机物（S、H2S、H2、NH3、Fe等）产生ATPCO2是唯一C源以无机物（如H2O、H2S或其他无机硫化物）为供氢体，使CO2还原为细胞的有机物。如：亚硝化细菌、硝化细菌、硫细菌、铁细菌,.,亚硝化细菌（氨氧化细菌）合成代谢,.,硝化细菌（HNO2氧化细菌）,.,硫氧化细菌合成代谢,.,铁氧化细菌,., 化能异养型,依靠氧化有机物产生能量 有机物为C源和氢供体,.,E、培 养 特 征固体培养基上:,菌落(colony)：指微生物细胞在一定条件下，在固体培养基表面形成的肉眼可见的微生物群体。若来自一个细胞，则为纯培养或称克隆(clone)。菌苔(lawn)：大量细菌的菌落连成一片。,.,液体培养基上,均匀混浊沉淀生长表面生长F、细菌的传统分类革兰氏阳性菌：经有机溶剂脱色后，保持初染的紫色；革兰氏阴性菌：有机溶剂可脱去初染颜色。,.,细菌的鉴别染色法革兰氏染色法,C.Gram 丹麦医生步骤： 涂片固定； 结晶紫初染1min； 碘液媒染1min； 95%乙醇脱色 0.5min； 番红复染1min。 结果: 阳性菌紫色； 阴性菌红色。,.,G、细菌的现代分类,真细菌原界：包括蓝细菌和各种除古细菌以外的其他原核生物古细菌原界：产甲烷菌、极端嗜盐菌和嗜酸嗜热菌2、放线菌在培养基表面上菌落呈放射状而得名。,.,A、分布大多数为腐生菌，森林的落叶中最多。泥土味放线菌代谢产生的气味。B、形态丝状细胞不同的放线菌的菌丝具有不同的颜色不同年龄的菌丝产生的色素也不同C、结构包括细胞壁、细胞膜、细胞质、类核、胞质中含70s核糖体、无线粒体等细胞器。,.,放线菌虽有发育良好的菌丝体，但无横隔，是单细胞的。,菌丝体,基内菌丝匍匐生长于培养基表面或深入培养基内部摄取养料,气生菌丝基内菌丝发育到一定阶段后向空间长出的菌丝体，肉眼难以见到,.,D、繁殖无性繁殖,分生孢子 ：,孢子囊孢子：,菌丝断裂 ：低等，诺卡氏菌属,菌丝盘卷形成孢子囊,其间产生横隔,孢子,气生菌丝,孢子丝,孢子,较高等，链霉菌属,.,E、与人类关系,上万种抗生素当中70%由放线菌产生。链霉菌属又占首位（90%以上）有很强的分解纤维素、石蜡、琼脂、橡胶等物质的能力，因此在自然界物质循环、提高肥力等方面有重要的意义能产生VE和VB12少数菌种能导致人、动物、植物病害,.,3、螺旋体A、特点,一类形态和运动机理特殊的细菌体形细长、柔软、弯曲呈螺旋状细胞结构与其他细菌稍不同不具鞭毛，在细胞两端各生一根富有弹性的轴丝，两根轴丝均向细胞中部延伸并相互重叠，靠轴丝的收缩运动。B、繁殖：纵裂C、生活方式：腐生、寄生梅毒是由即梅毒螺旋体（苍白螺旋体）引起的,.,4、立克次氏体,由美国病理学家Howard Taylor Ricketts首先描述的，他最终不幸感染了斑疹伤寒而死亡，为了纪念他，从1916年将这类病原体称为立克次氏体。1934年我国科学家谢少文首先应用鸡胚培养立克次氏体成功，为人类认识它作出重大贡献,.,细胞结构与细菌相似，G短杆状、球状、丝状不能通过细菌滤器、不产芽孢、不具鞭毛，不运动二分裂法繁殖专性活细胞寄生，主要以节肢动物（虱子、跳蚤）为媒介，寄生在其消化道表皮细胞内，然后通过节肢动物叮咬和排泄物传播给人和其他动物，有些会致病，斑疹伤寒、恙虫热及战壕热，对磺胺及抗生素敏感，对干扰素不敏感。,.,5、衣原体,能通过细菌滤器、代谢活性丧失、专性活细胞寄生的致病性原核微生物没有产能系统，ATP得自宿主，有“能量寄生物”之称球形、或椭圆形G的细胞壁二分裂法繁殖不需媒介，直接感染宿主,.,已发现的衣原体：沙眼衣原体、鹦鹉热衣原体等1956年我国微生物学家汤飞凡等首先通过鸡胚培养分离出来沙眼衣原体沙眼衣原体能引起人类得沙眼、结膜炎等对磺胺及抗生素敏感,.,6、支原体,自由生活的最小的原核微生物 没有细胞壁、只有细胞膜，细胞无固定形态，为多形性体态，可通过细菌滤器对青霉素和溶菌酶不敏感，对四环素等抗生素、表面活性剂和醇类敏感 最早从患胸膜肺炎的牛体中分离出来，又称类胸膜肺炎微生物,.,菌落特征：“油煎蛋状”，中间密集，颜色深，并陷入培养基中，边缘平坦，较薄且透明。繁殖：二分裂、芽殖呼吸：好氧、厌氧,.,生活方式,多数腐生寄生，可引起致病，如肺炎支原体能引起非典型性肺炎对新霉素、卡那霉素敏感，不受抑制细胞壁合成的抗生素作用，如青霉素。,.,（三）真核微生物,真菌（霉菌、酵母菌等）原生动物单细胞藻类微型后生动物,.,真菌是一类不分根、茎、叶，不含叶绿素的真核细胞型微生物,单细胞真菌酵母菌多细胞丝状真菌霉菌大型真菌蘑菇等,包括：,.,1、酵母菌,一般具有以下五个特点：,个体一般以单细胞形式存在多为出芽繁殖，也有裂殖的细胞壁含甘露聚糖喜欢在含糖量较高、酸度较大的环境中生长能发酵糖产能,.,A、细胞形态,大小：比细菌大几倍至几十倍形态：球状卵圆状柱状或香肠状细胞分裂旺盛未断开，形成假菌丝,.,B、酵母菌细胞的模式结构,.,C、酵母菌的繁殖方式,无性繁殖有性繁殖以产生子囊孢子的形式繁殖,以无性繁殖为主,.,无性繁殖,芽殖裂殖芽殖是无性繁殖的主要方式。是在成熟的酵母细胞表面向外突出形成一个小芽，叫芽体，然后部分核物质和细胞质进入芽体内（一套完整的细胞结构），当芽体长大到一定程度时，从母细胞脱离，成为一个新个体。,.,D、与人类关系：,千百年来酵母菌及其发酵产品大大改善和丰富了人类生活酒类饮料、面包制作石油及油品的脱蜡废水处理饲料用、药用及食用单细胞蛋白质(菌体蛋白含量达干重的50%)提取核酸、B族维生素等生化物质但也有少数会引起疾病如：鹅