微生物基础知识.ppt

常首2006年9月 微生物基础知识及药品GMP卫生教育 一 前言 什么是微生物微生物 microorganism microbe 是一些肉眼看不见的微小生物的总称 包括属于原核类的细菌 放线菌 支原体 立克次氏体 衣原体和蓝细菌 过去称蓝藻或蓝绿藻 属于真核类的真菌 酵母菌和霉菌 原生动物和显微藻类 以及属于非细胞类的病毒 类病毒和朊病毒等 我们所生活的环境中 到处都存在着大量的微生物 在一般空气中 微生物达800 3500个 m3 在土壤中达1 500 108个 g 在严重污染的水中可达107个 ml 饮用水要求细菌总数 100个 ml 大肠杆菌 3个 ml 经水塔或贮水池贮存后 短期内可繁殖至105 106个 ml 人的头皮上有140万个 cm2 两手上约有4 40万个 1g指甲污垢有38亿个 1g粪便可达10 1000亿个 可以说微生物是无处不在 无处不有 许多以前被人们认为是极端 高温 高压 强酸 强碱 低温等 甚至是致死的环境 现在已发现生活着各种类型的微生物 称为极端微生物 事实说明 微生物有特别顽强的生存 繁殖和变异能力来适应环境 种类多 分布广微生物在地球上几乎无处不有 无孔不入 人的皮肤上 口腔 肠道里都有许多微生物 微生物聚集最多的地方是土壤 土壤是各种微生物生长繁殖的大本营 约占微生物总量的70 90 任意取一把土或一粒土 就是一个微生物世界 不论数量或种类均最多 在肥沃的土壤中 每克土含有20亿个微生物 即使是贫瘠的土壤 每克土中也含有3 5亿个微生物 空气里悬浮着无数细小的尘埃和水滴 它们是微生物在空气中的藏身之地 哪里的尘埃多 哪里的微生物就多 迄今为止 我们知道的微生物约有10万种 目前已知的种类只占地球上实际存在的微生物总数的20 人类生产和生活中仅开发利用了已发现微生物种数的1 微生物的特点 个体小 面积大生物的个体极其微小 必须借助显微镜放大几倍 几百倍 上千倍 乃至数万倍才能看清 杆菌的宽度是0 5微米 因此80个杆菌 肩并肩 地排列成横队 也只有一根头发丝的宽度 杆菌的长度约2微米 故1500个杆菌头尾衔接起来仅有一颗芝麻长 物体的表面积和体积之比称为比表面积 大肠杆菌的比表面积是人的30万倍 吸收多 转化快微生物有惊人的繁殖速度 大多数微生物几十分钟内就可以繁殖一代 如细菌一般每20 30分钟既可分裂一次 微生物的食谱非常广泛 凡是动植物能利用的营养 微生物都能利用 大量的动植物不能利用的物质 甚至剧毒的物质 微生物照样可以视为美味佳肴 如大肠杆菌在合适条件下 每小时可以消耗相当于自身重量2000倍的糖 而人体则需要40年之久 适应强 异变异多数细菌能耐0 196 的低温 在海洋深处的某些硫细菌可在250 300 的高温条件下正常生长 一些嗜盐细菌甚至能在饱和盐水中正常生活 产芽孢细菌和真菌孢子在干燥条件下能保藏几十年 几百年 由于微生物繁殖快 也可在短时间内产生大量变异的后代 正是由于这个特性 人们才能够按照自己的要求不断改良在生产上应用的微生物 如青霉素生产菌的发酵水平由每毫升20单位上升到近10万单位 利用变异和育种得到如此大幅度的产量提高 二 微生物的类群和形态结构 微生物按其结构 化学组成及生活习性等分为三大类 原核细胞型 细菌 放线菌 支原体 衣原体 立克次氏体 螺旋体等真核细胞型 真菌非细胞型 病毒噬菌体 芽孢杆菌 细菌 淡水中的螺旋菌spirochetes 蜡样芽孢杆菌 蜡样芽孢杆菌 蜡样芽孢杆菌 蜡样芽孢杆菌 细菌 噬菌体 SARS病毒是一类新发现的冠状病毒 禽流感病毒 爱滋病毒 1 细菌 细菌是一类细胞细而短 结构简单 细胞壁坚韧 以二等分裂方式繁殖的原核微生物 分布广泛 细菌的繁殖 二分分裂繁殖是细菌最普遍 最主要的繁殖方式 在分裂前先延长菌体 染色体复制为二 然后垂直于长轴分裂 细胞赤道附近的细胞质膜凹陷生长 直至形成横隔膜 同时形成横隔壁 这样便产生两个子细胞 细菌的菌落 单个或少数细菌细胞生长繁殖后 会形成以母细胞为中心的一堆肉眼可见 有一定形态构造的子细胞集团 这就是菌落 细菌菌落常表现为湿润 粘稠 光滑 较透明 易挑取 质地均匀以及菌落正反面或边缘与中央部位颜色一致等 细菌的菌落特征因种而异 可作为鉴定细菌种的依据 粘质沙雷氏菌的菌落特征 沙门氏菌的菌落特征 铜绿假单孢菌的菌落特征 弗氏志贺氏菌的菌落特征 粘质沙雷氏菌的菌落特征 2 放线菌 放线菌的形态 大小和结构放线菌的形态比细菌复杂些 但仍属于单细胞 在显微镜下 放线菌呈分枝丝状 我们把这些细丝一样的结构叫做菌丝 菌丝直径与细菌相似 小于1微米 菌丝细胞的结构与细菌基本相同 根据菌丝形态和功能的不同 放线菌菌丝可分为基内菌丝 气生菌丝和孢子丝三种 链霉菌属是放线菌中种类最多 分布最广 形态特征最典型的类群 其形态如下图所示 链霉菌的一般形态和构造 模式图 放线菌的繁殖 放线菌没有有性繁殖 主要通过形成无性孢子方式进行无性繁殖 放线菌的菌落 放线菌在固体培养基上形成与细菌不同的菌落特征 放线菌菌丝相互交错缠绕形成质地致密的小菌落 干燥 不透明 难以挑取 当大量孢子覆盖于菌落表面时 就形成表面为粉末状或颗粒状的典型放线菌菌落 由于基内菌丝和孢子常有颜色 使得菌落的正反面呈现出不同的色泽 放线菌的菌落特征A 诺尔斯氏链霉菌 B 皮疽诺卡氏菌 C 酒红指孢囊菌 D 游动放线菌 E 小单胞菌 F 皱双孢马杜拉放线菌 产抗菌素的放线菌的菌落特征A 卡特利链霉菌 B 弗氏链霉菌 C 吸水链霉菌金泪亚种 D 卡那霉素链霉菌 E 除虫链霉菌 F 生磺酸链霉菌 3 霉菌 霉菌是丝状真菌的俗称 意即 发霉的真菌 它们往往能形成分枝繁茂的菌丝体 但又不象蘑菇那样产生大型的子实体 在潮湿温暖的地方 很多物品上长出一些肉眼可见的绒毛状 絮状或蛛网状的菌落 那就是霉菌 霉菌的形态 大小和结构 霉菌的菌丝构成霉菌营养体的基本单位是菌丝 菌丝是一种管状的细丝 把它放在显微镜下观察 很像一根透明胶管 它的直径一般为3 10微米 比细菌和放线菌的细胞约粗几倍到几十倍 菌丝可伸长并产生分枝 许多分枝的菌丝相互交织在一起 就叫菌丝体 霉菌的繁殖 有性繁殖和无性繁殖两种以无性繁殖为主 霉菌的菌落 由于霉菌的菌丝较粗而长 因而霉菌的菌落较大 有的霉菌的菌丝蔓延 没有局限性 其菌落可扩展到整个培养皿 有的种则有一定的局限性 直径1 2厘米或更小 菌落质地一般比放线菌疏松 外观干燥 不透明 呈现或紧或松的蛛网状 绒毛状或棉絮状 菌落与培养基的连接紧密 不易挑取 菌落正反面的颜色和边缘与中心的颜色常不一致 各种曲霉的菌落 各种病原真菌的菌落 青霉的菌落 青霉的菌落 4 酵母菌 提起酵母菌这个名称 也许有人不太熟悉 但实际上人们几乎天天都在享受着酵母菌的好处 因为我们每天吃的面包和馒头就是有酵母菌的参与制成的 我们喝的啤酒 也离不开酵母菌的贡献 酵母菌是人类实践中应用比较早的一类微生物 我国古代劳动人民就利用酵母菌酿酒 酵母菌的细胞里含有丰富的蛋白质和维生素 所以也可以做成高级营养品添加到食品中 或用作饲养动物的高级饲料 酵母菌在自然界中分布很广 尤其喜欢在偏酸性且含糖较多的环境中生长 例如 在水果 蔬菜 花蜜的表面和在果园土壤中最为常见 酵母菌的形态 大小和结构 酵母菌是单细胞真核微生物 酵母菌细胞的形态通常有球形 卵圆形 腊肠形 椭圆形 柠檬形或藕节形等 比细菌的单细胞个体要大得多 一般为1 5微米 5 30微米 酵母菌无鞭毛 不能游动 酵母菌具有典型的真核细胞结构 有细胞壁 细胞膜 细胞核 细胞质 液泡 线粒体等 有的还具有微体 酵母菌的繁殖 1 芽殖2 裂殖3 孢子生殖 酵母菌的无性繁殖芽殖 酵母菌最常见的无性繁殖方式是芽殖 芽殖发生在细胞壁的预定点上 此点被称为芽痕 每个酵母细胞有一至多个芽痕 成熟的酵母细胞长出芽体 母细胞的细胞核分裂成两个子核 一个随母细胞的细胞质进入芽体内 当芽体接近母细胞大小时 自母细胞脱落成为新个体 如此继续出芽 如果酵母菌生长旺盛 在芽体尚未自母细胞脱落前 即可在芽体上又长出新的芽体 最后形成假菌丝状 酵母菌的芽殖过程1 泡 2 小管 3 核 4 液泡 酵母菌假菌丝的形成图中1 2 3 4 是出芽的顺序 酵母菌的有性繁殖酵母菌是以形成子囊和子囊孢子的方式进行无性繁殖的 两个临近的酵母细胞各自伸出一根管状的原生质突起 随即相互接触 融合 并形成一个通道 两个细胞核在此通道内结合 形成双倍体细胞核 然后进行减数分裂 形成4个或8个细胞核 每一子核与其周围的原生质形成孢子 即为子囊孢子 形成子囊孢子的细胞称为子囊 酵母菌子囊孢子的形成过程1 2 3 4 两个细胞结合 5 接合子 6 7 8 9 核分裂 10 11 核形成孢子 裂殖 是少数酵母菌进行的无性繁殖方式 类似于细菌的裂殖 其过程是细胞延长 核分裂为二 细胞中央出现隔膜 将细胞横分为两个具有单核的子细胞 酵母菌的菌落 大多数酵母菌的菌落特征与细菌相似 但比细菌菌落大而厚 菌落表面光滑 湿润 粘稠 容易挑起 菌落质地均匀 正反面和边缘 中央部位的颜色都很均一 菌落多为乳白色 少数为红色 个别为黑色 各种酵母菌的菌落 啤酒酵母的菌落 红酵母的菌落 5 病毒 一 形态结构病毒的形态基本可归纳为三种 杆状 球状和这两种形态结合的复合型 没有细胞构造 病毒粒子的主要成分是核酸和蛋白质 在宿主细胞协助下 通过核酸的复制和核酸蛋白装配的形式进行增殖 病毒粒子通常形成螺旋对称 二十面体对称和复合对称 病毒粒子是无法用光学显微镜观察的亚显微颗粒 但当他们大量聚集在一起并使宿主细胞发生病变时 就