微生物学纲要1.2.3章.ppt

微生物学纲要 microbiology 探索微观生物世界的工具 张 晓 昱 Tel：87792128Email: microbiology 126.com 袁 明 雄 Tel：87794549教材与参考文献 n沈萍. 微生物学, 高等教育出版社, 2006. 5 n周德庆. 微生物学教程（第二版）, 高等教育出 版社 nMichael T, et al. “Brocks Biology of Microorganism 12th”. Prentice Hall，2008, 3 nM.T 马迪根等，微生物生物学（第七版），科 学出版社，2001 n网络资源：Science、Nature、ASM等期刊杂志 等 Microbiology world, F等 1. 用具体事例说明人类与微生物的关系，为什么 说微生物既是人类的敌人，更是我们的朋友？ 2. 为什么微生物能成为生命科学研究的“明星”? 3. 为什么说巴斯德和柯赫是微生物学的奠基人? 4.你对微生物学感兴趣吗，怎样理解微生物学的分 科？你希望微生物课怎样上？ 思 考 题 第一章 绪 论 一、微生物与我们 二、微生物学 三、微生物的发现和微生物学的发展 四、 20世纪的微生物学 五、21世纪微生物学发展的趋势 六、微生物的特点 第一章要点 n微生物学科形成的历史追踪 重要学者与重要事件 列文虎克显微镜 巴斯德微生物发酵、免疫、否定自生学、巴斯德消毒 科赫科赫法则、固体培养基发明与配制、高压蒸汽灭 菌、G染色技术 祥见p45表11 n微生物学对生命科学与技术发展的贡献及交叉 提供生命科学的理论基础与技术方法 n现代微生物学 基础： 细胞、分子微生物学、系统微生物学 应用： 能源、环境、材料微生物学、微生物制药 n21世纪：微生物与人类福利 生物质能源、环境治理与保护、疑难疾病治疗新药、中药微生物炮制技术、公 共卫生安全、食品安全、可降解新材料、石油化工可替代材料 第二章 微生物的纯培养和 显微技术 一、微生物的分离和纯培养 n无菌技术 n采用固体培养基获得纯培养 n采用液体培养基获得纯培养 n单细胞（孢子）分离 n选择培养 n微生物的保藏技术 基本概念 n培养物（culture） 在人为规定的条件下培养、繁殖得到的微生物群 体。 n纯培养物（pure culture） n在人为规定的条件下培养、繁殖得到的一种微 生物的培养物。 n二元培养物 n含有两种微生物的培养物，而且有意识保持二 者之间的特定关系的培养物（细菌与病毒）。 n常见分离方法 n稀释倒平板法 n涂布平板法 n平板划线分离法 n稀释摇管法 n几个概念 n平板：培养平板（culture plate）的简称。 n培养基（culture medium）：适合微生物生长、 繁 殖或者产生代谢产物的营养基质。 n固体培养基：用琼脂或其他凝胶物质固化培养基。 稀释倒平板法和涂布平板法分离单菌落 a. 倒平板法（倾注平板法） b. 涂布平板法 一、显微镜下的细菌 最小细菌:纳米细菌50nm 最大细菌：硫璜真珠菌1mm 普遍 D： 1pm以上 L： 14pm 篮细菌850pm 第三节 显微镜下的微生 物 二、显微镜下的真菌 普遍大小：D=210pm n结语： 无菌操作技术研究微生物的基本 手段 显微技术 微生物形态及分类 功能分子与原子认知 菌种保藏技术科学研究与应用的 保证 n通过后面的学习明确技术原理！ 思考题 n1、为什么说Koch等建立的微生物纯培养技术是微生 物学建立与发展的基石？一般可用哪些方法获得微生 物的纯培养？ n2、如何从自然界中筛选获得目标产物的微生物菌株 ？ n3、关于本章你有什么问题？ 第三章 微生物细胞的结构与 功能 第一节 原核微生物 第二节 真核微生物 目的要求 n要求掌握 n原核细胞的结构与功能 n真核细胞的结构与功能 n原核细胞与真核细胞的主要区别 n重点： n原核细胞的结构与功能 n原核细胞与真核细胞的主要区别 n难点： n细菌细胞壁肽聚糖亚单位的组成 n细菌鞭毛与真核生物鞭毛亚显微结构的比较 n细菌芽孢的形成过程 n基本概念 n原核生物 nG+、G- n肽聚糖、磷壁酸 n脂多糖、外膜蛋白 n抗酸细菌、革兰氏染色 n芽孢、荚膜 n知识点 n细胞壁结构、化学组成及功能 nG-菌与G+菌细胞壁的异同点及其意义 n特殊结构种类、化学组成、抗原性及意义 n原核微生物-Prokaryotes n一类细胞微小，无真正细胞核，进行裂殖的原始单细胞生 物。 n类群：细菌bacteria、放线菌actinomycetes、蓝细菌 cyanobacteria、细菌、立克次氏体、支原体、衣原体 n真核微生物-Eukaryotes n具有核膜包围的核，细胞质中具有线粒体等细胞器，进行 有丝分裂的单细胞或者多细胞生物。 n主要有：酵母菌、霉菌、担子菌 n非细胞生物acellular microbe n病毒、亚病毒（类病毒，拟病毒，朊病毒） 第一节 原核微生物 原核生物细胞结构模式图 原核细细胞真核细细胞 细细胞 核 有明显显核区 ，无核膜、 核仁 有核膜，核仁, 组组蛋白 细细胞 器 无线线粒体， 能量代谢谢和 许许多物质质代 谢谢在质质膜上 进进行 有线线粒体，能 量代谢谢和许许多 合成代谢谢在线线 粒体中进进行 核糖 体 分布在细细胞 质质中，沉降 系数为为70S 分布在内质质网 膜上，沉降系数 为为80S 原核细胞与真核细胞主要区 别 真核细胞 原核细胞 G+菌细胞壁 磷壁酸 脂磷壁酸 肽 聚 糖 层 质 膜 壁膜间隙 革兰阳性菌细胞壁的肽聚糖结构 2）磷壁酸(teichoic acids) n磷壁酸是G+菌细胞壁中的特有成分 n磷壁酸分为： n壁磷壁酸或核糖醇磷壁酸（与肽聚糖的N-乙酰胞壁酸共 价连接） n膜磷壁酸或甘油磷壁酸（与细胞膜外层糖脂共价连接） 磷壁酸的功能 n因带负电荷，可与环境中Mg2等阳离子结 合，提高这些离子的浓度，以保证细胞膜上 一些合成酶维持高活性的需要； n保证革兰氏阳性致病菌与其宿主间的粘连； n赋予革兰氏阳性菌以特异的表面抗原； n提供某些噬菌体以特异的吸附受体。 G-菌细胞壁 肽聚糖层 壁 膜 间 隙 外膜 结合蛋白 质膜 脂多糖 Braun氏脂蛋白 孔蛋白 G-特异侧链 磷脂 类脂A：2个N乙酰葡糖胺及5个长链脂肪酸 3个2酮3脱氧辛糖酸（KDO） 内核心区 LPS 核心多糖区 3个 L甘油D甘露（Hep） 外核心区: 5个己糖（Hex）葡糖胺、半乳 糖、葡萄糖 O侧链: 多个4Hex单位, 内含葡萄糖、半乳糖、鼠李糖、 甘露糖、阿比 可糖(Abq) 、大肠肠杆菌糖、副伤伤寒菌糖或泰威糖 脂多糖的结构特征 特征 G细菌 G细菌 肽聚糖层厚层薄 类脂极少脂多糖 外膜缺有 壁质间隙很薄较厚 细胞状态僵硬 僵硬或柔软 酸消耗的效果 原生质体 原生质球 对染料和抗生素的敏感性 很敏感 中度敏感 小结：两类细胞壁的特征比较 肽聚糖 肽聚糖 磷壁酸 脂磷壁酸 细胞质膜细胞质膜 NAM：N-乙酰胞壁酸 NAG：N-乙酰葡糖胺 肽 脂多糖 类脂A O-特异性外链 脂蛋白 外膜 革兰氏阳性细菌（G+）革兰氏阴性细菌（G ） G+菌和G-菌细胞壁组成及结构比较 细胞壁的功能 n固定细胞外型和提高机械强度，使其免受渗透压等外 力的损伤 n（G菌可抵御1525大气压的渗透压； G菌可抵御510 个大气压的渗透压 ） n鞭毛生长和运动的支点 n阻止大分子有害物质（某些抗生素和水解酶）进入细 胞 n赋予细菌特定的抗原性以及对抗生素和噬菌体的敏感 性。 为什么通过革兰氏染色G+呈兰色，G-呈红色？ n脱色剂-95%乙醇为脂溶剂破坏G-的外膜、肽 聚糖层和细胞质膜，于是被乙醇溶解的结晶紫 和碘的复合物从细胞中渗漏出来，当再用藩红 复染时，显现红色。 n但在G+细胞中，乙醇使厚的肽聚糖层脱水，导 致孔隙变小，由于结晶紫和碘的复合物分子较 大，不能通过细胞壁，保持紫色。 革兰氏染色反应的机理 细菌细胞膜的功能 n控制内外物质的运送、交换 n维持细胞内正常渗透压的屏障 n参与细胞壁的生物合成（载体脂类） n合成细胞壁各组分（LPS、肽聚糖、磷壁酸）和荚膜大分 子的场所 n参与能量的产生（电子传导系统） n进行氧化磷酸化和光合磷酸化的产能基地 n许多酶和电子传递链的所在部位 n鞭毛着生点并为其运动提供能量 2 细胞质及内含物 细胞质：包含在细菌细胞质膜以内的所有部分。 细胞质 纤 毛 鞭 毛 核糖体 细胞膜 细胞壁 荚 膜 核蛋白体（或核糖体）：直径10nm，沉降系数为70s的 颗粒，由核糖核酸(RNA)和蛋白质组成。 功能：蛋白质合成场所 贮藏物 质粒 3）颗粒状内含物 细菌的染色体和质粒 芽孢衣 皮层 芽孢壁 芽孢膜 芽孢质 芽孢核区 胞外壁 核心 枯草杆菌芽孢的超薄切片电镜照片（标尺：0.2m） 芽孢与营养细胞的比较 1.细胞结构 典型G阳性细胞 芽孢由核心、内膜（核心壁）、皮 层、孢子衣、外胞壁组成 2.显微镜观察 不折光 折光 3.Ca+含量 低 高 4.吡啶二羧酸(DPA) 无 有 5.聚羟基丁酸(PHB) 有 无 6.多糖含量 高 低 7.蛋白质含量 低 高 8.某些种的伴胞晶体蛋白 无 有 9.含硫氨基酸 低 高 10.酶活性 高 低 11.新陈代谢（氧吸收） 高 低 12.大分子合成 有 无 13.mRNA 有 含量低或无 14.抗热性 低 高 15.抗辐射能力 低 高 16.抗化学药剂和抗酸能力 低 高 17.染色性 易染 难染需用特殊方法 18.对溶菌酶作用 敏感 不敏感 比较项目 营养细胞 芽 孢 n芽孢的耐热机制 n壁厚 n含水少 n含有吡啶二羧酸钙的复合物 n含硫氨基酸高 n含有耐热性的酶 三、细胞壁以外的构造 1、糖被 n糖被：包被于某些细菌细胞壁外的一层厚 度不定的胶状物质。 n按其有无固定层次、层次厚薄分为： n荚膜（大荚膜） n微荚膜 n黏液层 n菌胶团 n鞭毛的亚显微结构有鞭毛丝、鞭毛钩和基体三 部分 nG+菌和G-菌的鞭毛基体组成不同： nG菌：由L、P、S、M四个环组成，L环嵌在外壁