微生物生命的多样性ppt课件.ppt

生物进化,1,14 生物多样性,微生物定义 微生物特点 微生物的种类,2,一、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。,3,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,4,二、 微生物的特点,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,5,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。,6,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。,7,分布广,万米深海底部的耐热硫细菌： 1974年4月和1977年2月美国科学家分别在东太平洋的加拉帕戈斯群岛东部1万米的海底温泉中 发现耐100高温、耐1140个大气压的硫细菌 含量达100万100亿个/ML,8,万米高空中的微生物： 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。,9,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,10,不同种类的微生物增代时间各不相同。 如乳酸菌38分/代，光合细菌144分/代，念珠藻23小时/代。,11,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。,12,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。,13,三、微生物的种类,非细胞生物 原核生物 真核生物,14,（一）非细胞生物,病毒 类病毒 拟病毒 朊病毒,15,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,16,A、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,17,B、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,18,基本形态 球形廿面体对称 杆形螺旋对称 蝌蚪形复合对称,C、病 毒 的 形 态,19,D、化学组成和结构,20,蛋白质衣壳 核酸内芯 被膜,结构,21,吸附 侵入 生物合成 装配 释放,E、病毒的繁殖过程,22,线状双链DNA,乙肝表面抗原,脂层（来自宿主细胞）,乙肝核心抗原,病毒基因编码的蛋白质,核衣壳,包膜,F、乙肝病毒的形态特征,23,乙肝病毒基因结构,双链环状DNA，约3,2kb C、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）和表面抗原（HbsAg） S区编码S蛋白、preS1蛋白和preS2蛋白,表面抗原的主要成分,C区,P区,S区,X区,24,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),25,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,26,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,27,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。,28,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。,29,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，只存在于肝细胞核中，血液中没有游离存在的核心抗原。 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。,30,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） 核心抗体阳性说明,存有乙肝病毒感染 过去感染过乙肝病毒,31,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、抗-HBc阳性称为大三阳 HBsAg、抗-HBe、抗HBc阳性称为小三阳,32,F、流感病毒,33,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。,34,2、亚病毒因子,类病毒 拟病毒 朊病毒,35,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。,36,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,37,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,38,人和动物基因组DNA中有编码PrP的基因 这种细胞基因正常表达的PrP称PrPc ：正常表达 PrPsc：异常表达，含较多的折叠和较少的螺旋 PrPsc进入细胞后与PrPc结合，导致PrPc构型改变为PrPsc,39,（二）原核生物,细菌 放线菌 衣原体 支原体 立克次氏体 蓝细菌,40,1、细菌,41,A、细菌细胞的形态和大小,大小：以m作为计量单位 形状：球状、杆状、螺旋状、弧形,42,43,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,44,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,45,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）,46,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,47,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）,48,如：蓝细菌： 绿硫细菌：,49,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,50,如：红螺菌科的细菌,51, 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ATP CO2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,52,亚硝化细菌（氨氧化细菌）合成代谢,53,硝化细菌（HNO2氧化细菌）,54,硫氧化细菌合成代谢,55,铁氧化细菌,56, 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,57,E、培 养 特 征,58,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。,59,液体培养基上,均匀混浊 沉淀生长 表面生长,60,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。,61,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。,62,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,63,2、放线菌,在培养基表面上菌落呈放射状而得名。,64,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。,65,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,66,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。,67,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,68,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,69,E、与人类关系,1978年统计，当时发现的5128种抗生素，其中3165种是放线菌产生的 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,70,3、螺旋体,71,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。,72,B、繁殖：纵裂 C、生活方式：腐生、寄生,73,4、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,74,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。,75,5、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，对青霉素等抗生素敏感 二分裂法繁殖 不需媒介，直接感染宿主,76,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,77,6、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,78,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,79,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。,80,（三）真核生物,真菌（霉菌、酵母菌等） 原生动物 单细胞藻类,81,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：,82,1、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,83,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,84,B、酵母菌细胞的模式结构,85,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,86,无性繁殖,芽殖 裂殖,87,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。,芽殖：,88,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：鹅口疮、轻度肺炎等(白色念珠菌),89,2、 丝状真菌霉菌,霉菌是一种俗