微生物学教学课件.doc

第一章 绪论一、什么是微生物？二、微生物的特点1个体小，面积大 五大共性的基础与关键2吸收多，转化快& 例1：Candida utilis（产朊假丝酵母）合成蛋白质的能力比大豆强100倍，比食用公牛强10万倍。& 例2：Escherichia coli（大肠杆菌）在1h内可分解其自身重2000倍的乳糖（约为人类的3,000,000倍）。3生长旺，繁殖快& 例：E.coli在合适条件下每12.520min繁殖一代，如按每20min分裂一次，则每1h可分裂3次，每24h可分裂72次，生成4722366500万亿个（重约4722吨）,48h数目为2.21043个（约等于4000个地球之重）。4适应强，易变异& 例1：对“极端环境”具有惊人的适应力& 例2：青霉素产生菌Penicillium chrysogenum（产黄青霉）的产量变异20U./1943 5100,000U./目前& 例3：致病菌对抗生素的抗药性变异 Staphlococcus aurreu（金黄色葡萄球菌）：0.02mg / ml / 1943 耐药量提高10,000倍 5分布广，种类多l 分布广：“无孔不入”、“无处不在”l 种类多：20万种 50 600万种三、微生物学的发展史1史前期l 指人类还未见到微生物个体尤其是细菌细胞之前的一段漫长的时期，大约距今8000年前公元1676年。l 代表人物和主要成就 我国劳动人民的酿酒制曲技术 对传染病及其规律的认识2初创期 形态学期l 1676年列文虎克用自制的单式显微镜观察细菌个体1861年（近200年）。l 代表人物和主要成就：荷兰业余科学家 微生物学先驱者列文虎克3奠基期 生理学期l 1861年巴斯德根据曲颈瓶试验彻底推翻生命的自然发生说并建立胚种学说 1897年。l 代表人物和主要成就 法国的巴斯德 （1822-1895） 微生物学的奠基人、微生物学之父 创立巴氏消毒法（63 30min；72 15sec）。 奠定传染病微生物病原说的基础，发明制造疫苗和预防接种的方法。 否定微生物的自然发生说，建立胚种学说。 德国医生科赫 （1843-1910） 细菌学的奠基人 1884年科赫提出确定病原菌的原则 科赫法则。 建立研究微生物的一系列重要方法 建立分离和纯化微生物的平板分离法 4发展期l 1897年德国人E.Buchner用无细胞酵母菌压榨汁中的酒化酶对葡萄糖进行酒精发酵成功，开创微生物生化研究的新时代。5成熟期l 1953.4.25年J.D.Waston和H.F.C.Crick在英国的自然杂志上发表DNA双螺旋模型，生命科学进入分子生物学阶段。四、微生物学的发展促进了人类进步1医疗保健战线上的“六大战役”2工业发展过程中的“六个里程碑”3微生物学促进了农业的进步4微生物与生态和环境保护的关系5微生物学对生物学基础理论研究的贡献五、微生物学及其分科1什么是微生物学？2微生物学的分科第二章 原核微生物的形态和构造l 原核微生物：细胞核无核膜包裹，只存在称作“核区”（拟核）的裸露DNA的原始单细胞生物，不进行有丝分裂，细胞质中无叶绿体、线粒体等细胞器。l 三菌三体 三菌：细菌（含古细菌）、放线菌、蓝细菌 三体：支原体、衣原体、立克次氏体第一节 细菌（ bacterium ）一、 细菌的形态大小1基本形态l 球形：单球菌、双球菌、四联球菌、八叠球菌、链球菌、葡萄球菌。l 杆状：短杆菌、长杆菌、链杆菌、棒杆菌、梭杆菌。l 螺旋形：弧菌、螺菌、螺旋体。2特殊形态：三角形、方形、圆盘形等3异常形态：畸形和衰颓形4细菌大小l 测量：在显微镜下用显微测微计（镜台测微尺和目镜测微尺）测量。l 长度单位：um（10-6m)、nm（10-9m）（亚细胞结构）、埃（ 10-10m）l 表示方法 球菌：直径（0.2-1.5um） 杆菌：宽长（ 0.5-1um 1-5um ） 螺旋菌：宽、长、螺距二、细菌细胞构造（一） （一） 细胞壁（ cell wall ）1 根据细胞壁结构不同，可分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌l 革兰氏阳性菌 肽聚糖：N-乙酰葡萄糖胺（G）和N-乙酰胞壁酸（M）通过-1,4糖苷键相连。 磷壁酸：分为脂磷壁酸（或称膜磷壁酸）和壁磷壁酸l 革兰氏阴性菌 脂多糖（LPS）：G-特有的外膜的主要成分，由O-特异测链（O-多糖，O-Ag， O-specific side chain）、核心多糖（core polysaccharide）和类脂A（lipid A）组成。2 革兰氏染色机制l 由丹麦医生C.Gram于1884年创立，其基本操作分为初染、媒染、脱色和复染四个步骤。3 细胞壁功能4 缺壁细菌：L-型细菌、原生质体、支原体5古细菌的细胞壁：l 成分复杂多样，有的含假肽聚糖、杂多糖，有的以蛋白质为主。 假肽聚糖：N-乙酰葡萄糖胺与N-乙酰塔罗糖胺糖醛酸通过-1,3糖苷键相连。 （二） （二） 细胞膜（又称细胞质膜、质膜或内膜）（ cell membrane ）1 结构2 功能（三） （三） 间体（ mesosome ）由细胞膜内褶形成的一种囊状结构，其内充满管状或层状的泡囊，多见于G+细菌。每个细胞含一至数个。可能与DNA复制、分配及细胞分裂有关。（四） （四） 细胞质（ cytoplasm ）1 细胞内含物l 异染粒( metachromatic granules )：多聚偏磷酸盐的聚合物，具有贮藏磷元素和能量、降低渗透压的作用。l 聚羟丁酸（ poly-hydroxybutirate，PHB ）：贮存碳源、能源和降低渗透压的作用。l 硫粒：硫元素的贮藏体。作为好氧硫细菌的能源和厌氧硫细菌的电子供体。H2SSSO4-2l 糖原：淀粉粒和肝糖l 脂肪粒l 羧酶体( carboxysome )：又称羧化体，含有1,5-二磷酸核酮糖羧化酶，为CO2固定的关键酶。l 气泡（ gas vesicles ）：调节细胞比重和吸收空气作用。2 细胞质功能（五） （五） 核质体（ nuclear body ）：又称核区、拟核、原核或核基因组。一个大型环状裸露的dsDNA分子。（六） （六） 糖被（ glycocalyx ）1 类型：荚膜、菌胶团、粘液层2 荚膜成分：一般是多糖，少数是多肽或蛋白质，也有多糖与多肽复合型的。3 荚膜功能：l 保护菌体免受干旱损伤；l 抵抗宿主白细胞吞噬；l 贮藏养料；l 堆积代谢废物；l 表面附着作用；l 多个细菌共处于一个荚膜内，形成菌胶团，具有沉降功能，可用于污水处理；l 细菌间的信息识别作用。4 荚膜与生产实践的关系& 例1：Leucomostoc mesenteroides 的葡聚糖荚膜已用于生产代血浆的主要成分右旋糖酐、葡聚糖凝胶制剂； & 例2：用产菌胶团的菌进行污水处理等； & 例3：危害 食品变质发粘；增强致病力；造成严重龋齿等。（七） （七） 质粒（ plasmid ）l 核外遗传物质，小型共价闭合环状dsDNA，能够独立复制；l 数量不定，0几十个/细胞，非必不可少；l 常带有某些重要功能基因，有些质粒携带抗药性遗传信息；l 在遗传工程中可作为目的基因的载体；l 易在细胞之间传递。（八） （八） 鞭毛（ flagellum ）1 特点：生长在某些细菌表面的长丝状、波曲的蛋白质附属物，具有运动的功能。直径0.01-0.02um，长15-20um.2 观察方法l 直接观察法：电镜、光镜（悬滴法、染色法、暗视野）l 间接判断法：半固体穿刺培养、平板菌落形态3 结构4 着生方式5 运动机制（九） （九） 菌毛（又称纤毛、伞毛、线毛或须毛）( fimbria )1 特点：长在细菌体表的一种纤细（直径3-10nm）、中空、短直、数量较多（250-300根）的蛋白质附属物，在革兰氏阴性菌中较为常见。功能是使细菌较牢固地粘附在宿主（呼吸道、消化道、泌尿生殖道的粘膜）表面上。2 性菌毛（ pilus ）：在不同性别的菌株间传递DNA片段，有的性菌毛还是RNA噬菌体的特异性吸附受体，常见于革兰氏阴性菌的雄性菌株中。（十） （十） 芽孢（ endospore ）1 特点：某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成一个圆形或椭圆型的抗逆性休眠体，称为芽孢。每个细胞仅形成一个芽孢，无繁殖功能。2 芽孢类型3 产芽孢细菌：好氧性的芽孢杆菌属（Bacillus）和厌氧性的梭菌属（Clostridium）4 芽孢的构造5 芽孢的形成6 芽孢的萌发7 芽孢的抗热机制-渗透调节皮层膨胀学说（十一）伴孢晶体（ parasporal crystal ）l 少数芽孢杆菌（如苏云金芽孢杆菌）在其形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体（即-内毒素），称为伴孢晶体。l 伴孢晶体是一种毒蛋白，对鳞翅目、双翅目和鞘翅目昆虫和线虫具有毒杀作用，可作为生物农药。三、细菌的繁殖方式：裂殖为主l 二分裂繁殖（binary fission） l 三分裂（trinary fission） l 复分裂（multiple fission）：蛭弧菌类四、细菌的群体形态（一）在固体培养基上（内）的群体形态1菌落（ colony ）和菌苔（ bacterial lawn ）2细菌的菌落特征3菌落的应用l 菌种的分离纯化l 菌种的鉴定与保藏l 微生物的选种与育种l 微生物的计数与测定（二）在半固体培养基上(内)的群体形态：穿刺接种法（三）在液体培养基上(内)的群体形态：浑浊、沉淀、气泡、菌膜第二节 放线菌（ actinomycetes ）一、放线菌的形态构造：以链霉菌属为例l 单细胞，细胞呈丝状分枝，菌丝直径细菌直径l 菌丝及孢子形态 基内菌丝（营养菌丝，一级菌丝） 气生菌丝（二级菌丝） 孢子丝 分生孢子二、放线菌的繁殖方式：横割分裂细胞膜由外向内凹陷收缩形成横割膜，从而使孢子丝分割成许多原分生孢子，壁膜同时内陷缢缩成一串串成熟分生孢子。三、放线菌的生活史四、放线菌的群体特征l 菌落特征：干燥、不透明、表面呈紧密的丝绒状，常覆盖一层色彩鲜艳的干粉状孢子；菌落和培养基连接紧密，难以挑取；菌落的正反面颜色常常不一致，以及菌落边缘培养基的平面有变形现象。l 液体培养：液清不混而成球或球沉底现象等。第三节 其他原核微生物一、蓝细菌（ cyanobacteria ）l 又称蓝藻（blue algae）或蓝绿藻（blue-green algae），一类G-、无鞭毛、含有叶绿素a（不形成叶绿体），好氧，能进行放氧性光合作用的大型（ 310mm，60 mm）原核生物。l 进化历史悠久：21-17亿年l 分布：广泛，水体、土壤及部分动植物体内外，以及其他恶劣环境（高低温,盐湖,荒漠和冰原等），素有“先锋生物”之美称。二、支原体（ mycoplasma ）l 一类无细胞壁、细胞膜含甾醇，介于独立生活和细胞内寄生生活的最小型原核生物。l 菌落：油煎蛋状l 繁殖方式：二分裂和出芽l 对抗生素敏感性 对抑制细胞壁合成的抗生素不敏感 对抑制蛋白质合成的四环素与红霉素以及破坏甾体的细胞膜结构的两性霉素与制霉菌素很敏感l 生化性质 对渗透压敏感：无细胞壁，只能在等渗或高渗培养基中生长与繁殖； 营养需求高：能在含血清、酵母膏和甾醇等营养丰富的培养基上生长； 产能代谢：多数能发酵糖类产能； 基因组很小：仅在0.61.1Mb左右（约为E.coli的1/41/5）。三、衣原体（ chlamydia ）l 一类在真核细胞内营专性能量寄生的小型革兰氏阴性原核生物。l 衣原体的生活史四、立克次氏体（ rickettsia ）l 一类专性寄生在真核细胞内的革兰氏阴性原核生物。l 发现：1909年，美国医生H.T.Ricketts（1871-1910）首次发现落基山斑疹伤寒的独特病原体并被夺去生命，故名。l 与支原体的区别：有细胞壁、不能独立生活l 与衣原体的区别：细胞较大，无滤过性、存在产能代谢系统第三章 真核微生物l 真核微生物：细胞核具有核膜，能进行有丝分裂，细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等细胞器的微小生物。 真菌 酵母菌 霉菌 大型真菌（蕈菌） 显微藻类 原生动物第一节 酵母菌（ yeast ）一、酵母菌的形态大小1 细胞大小：2.510um 4.521um，约为细菌细胞的5-10倍。2 细胞形态：球形、椭圆形、卵圆形、柱形、香肠形等。二、酵母菌的细胞结构1 1 细胞壁（三明治状）l 外层甘露聚糖l 中间蛋白质l 内层葡聚糖l 此外含有少量类脂和几丁质。l 酵母菌原生质体的制备 蜗牛消化酶：纤维素酶、甘露聚糖酶、葡聚糖酶、几丁质酶和脂酶等30余种酶类。2 2 细胞膜：含丰富的麦角甾醇 维生素D的前体3 3 细胞质4 4 细胞核：具有真核（核膜、核仁），核膜是一种双层单位膜，上有核孔。核内有半透明的染色体。5 5 细胞核外遗传物质：线粒体DNA，2um质粒DNA 6 6 液泡：具有贮藏营养物和水解酶类、调节渗透压的功能。7 7 微体：圆形或卵圆形，单位膜，参与甲醇与烷烃的氧化。8 8 线粒体：通常呈球状或杆状，具双层膜，内膜向内折叠形成嵴，嵴的两侧均匀地分布基粒。l 功能：呼吸代谢的场所。进行氧化磷酸化，为细胞运动、物质代谢、运输提供能量。& 酵母：兼性好氧微生物。 有氧条件下，线粒体发育良好，呼吸代谢旺盛。 无氧条件下，线粒体分解为无嵴的、没有氧化磷 酸化功能的线粒体，呼吸代谢微弱。9 9 鞭毛三、酵母菌的繁殖方式1无性繁殖l 芽殖：大部分酵母l 裂殖：如裂殖酵母属的八孢裂殖酵母l 掷孢子：掷孢酵母属等少数酵母菌产生的无性孢子，外形呈肾状。2有性繁殖：形成子囊和子囊孢子，如接合酵母属的各种酵母。 3酵母菌的生活史（生命周期）：上一代生物个体经一系列生长、发育阶段而产生下一代个体的全部过程。l 单双倍体型：如酿酒酵母l 单倍体型：如八孢裂殖酵母l 双倍体型：如路德类酵母四、酵母菌的菌落特征与细菌菌落相似，表面湿润、光滑，比细菌菌落大而厚，外观较粘稠，较不透明，多数呈乳白色，少数为红色，个别为黑色；生长在固体培养基表面，易用针挑起；菌落质地均匀，正反面和边缘、中央部位颜色一致；酵母菌的菌落一般还会散发出一股悦人的酒香味。第二节 丝状真菌霉菌（mold）一、霉菌菌丝的形态结构1 1 菌丝类型：真菌营养体的基本单位菌丝l 无隔菌丝 长管状单细胞，多核 生长表现为菌丝的延长和细胞核的增多 低等真菌的菌丝类型l 有隔菌丝 多细胞，每个细胞含 一个至多个核， 隔膜上有单孔或多孔， 相邻细胞间可进行物质交换。 高等真菌的菌丝类型2真菌菌丝的细胞结构l 与酵母菌相似，有完整的细胞核（核膜、核仁、染色体）、线粒体、80S核糖体、内质网、液泡、泡囊、膜边体（类似细菌的间体）。l 细胞壁：成分随细胞的不同发育阶段、不同进化地位而改变。 越低等、水生的真菌：以纤维素为主 较高等、陆生的真菌：以几丁质为主l 膜边体：位于壁膜间，由单位膜包围或折叠成管状、囊状、球状、卵圆状等，与细菌的间体相似。二、霉菌菌丝体的分化1按功能分l 营养菌丝体：密布在培养基基质内，吸收营养物。l 气生菌丝体：伸展在空气中，部分气生菌丝体分化成繁殖菌丝，产生孢子。2营养菌丝体的特化形态3气生菌丝体的特化形态（子实体）l 结构简单的子实体 曲霉属和青霉属：分生孢子头 根霉属和毛霉属：孢子囊 担子菌的担子 ：产生有性孢子l 结构复杂的子实体 分生孢子器、分生孢子座、分生孢子盘：产生无性孢子 子囊果（闭囊壳、子囊壳、子囊盘）：产生有性孢子三、霉菌的繁殖方式1无性繁殖l 菌丝繁殖：菌丝末端延伸生长l 孢子繁殖：产生无性孢子 孢囊孢子 分生孢子 节孢子 厚垣孢子2有性繁殖l 有性繁殖过程 质配、核配、减数分裂l 常见的有性孢子 卵孢子 接合孢子 子囊孢子 担孢子四、霉菌的群体特征1菌落特征l 菌落形态较大，质地疏松，外观干燥，不透明，呈现或松或紧的蛛网状、绒毛状、棉絮状或毡状；菌落与培养基间的连接紧密，不易挑取，菌落正面与反面的颜色、构造以及边缘与中心的颜色、构造常不一致等。2液体培养特征l 静止培养：菌丝往往在液体表面生长，液面上形成菌膜。l 震荡培养：菌丝可相互缠绕在一起形成菌丝球，亦可形成絮片状，与震荡速度有关。小结l 真菌的生物学特征小结l 真核微生物与原核微生物的区别l 单细胞微生物与丝状微生物菌落特征的比较第四章 病毒（ viruses ）l 真病毒（病毒）：至少含有核酸和蛋白质两种组分l 亚病毒 类病毒：只含有独立侵染性的RNA组分 拟病毒：只含不具独立侵染性的RNA组分 朊病毒：只含单一蛋白质组分第一节 病毒一、病毒的特点l 形体极其微小：可通过细菌滤器；l 没有细胞构造，称为分子生物；l 主要成分为蛋白质和核酸（DNA或RNA）；l 既无产能酶系也无蛋白质合成系统；l 在活细胞内营专性寄生；l 对一般抗生素不敏感，但对干扰素敏感；l 有些病毒的核酸可整合到宿主的基因组中，并诱发潜伏性感染。二、病毒的分类l 根据宿主分 微生物病毒 动物病毒 植物病毒l 根据核酸类型分 DNA病毒(ss DNA, ds DNA) RNA病毒(ss RNA, ds RNA) RNA DNA病毒(ss RNA, ds DNA)三、典型病毒粒子的构造l 基本构造 核衣壳 核心 ( core )：由DNA或RNA组成 衣壳 ( capsid )：由衣壳粒蛋白组成l 非基本构造 包膜（envelope）：类脂双层膜，含蛋白质或糖蛋白 刺突（spike）四、病毒的对称体制（ virus Symmetry ）l 螺旋对称（ helical symmetry）：Tobacco mosaic virus (TMV).l 二十面体对称（ icosahedron ）：Adenovirusl 复合对称（ complex viruses ）：T4 bacteriophage 噬菌体的形状五、病毒的繁殖方式l Attachment ( adsorption ) 吸附l Penetration ( injection ) 侵入l Replication 增殖 Early steps in replication Nucleic acid replication Synthesis of protein subunitsl Assembly and packaging 装配l Release 释放（裂解）六、病毒的群体特征l 包涵体（ inclusion body ）：具有一定形态、构造并能用光镜观察和识别的特殊群体。l 空斑（ plaque ）：动物病毒在宿主单层细胞培养物上形成。l 枯斑（ lesion ）：植物病毒在植物叶片上形成。l 噬菌斑（ plaque ）：一个噬菌斑是由一个噬菌体粒子形成。 噬菌体效价：每ml试样中所含有的具侵染性的噬菌体粒子数，又称噬菌斑形成单位数（pfu）或感染中心数。 噬菌体效价的测定方法：双层平板法 成斑率：同一样品根据噬菌斑计算出来的效价与用电镜直接计数得到的效价之比。七、一步生长曲线（ One step growth curve of virus multiplication ）l 定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线l 三个时期 潜伏期（ latent phase ） 隐晦期（ eclipse phase ） 胞内累积期（ intracellular accumulation phase ） 裂解期（ rise phase ） 平稳期（ plateau ）八、溶源性（ lysogeny ）l 溶源性：温和噬菌体（ temperate phage ）侵入宿主细胞后，基因组整合到宿主的基因组上，并随宿主的复制而进行同步复制，不裂解宿主细胞（溶源菌 lysogen）。l 溶源菌：指核染色体组上整合有前噬菌体并能正常生长繁殖而不被裂解的细菌（或其他微生物）。 前噬菌体：整合到宿主核染色体组上的噬菌体核酸。l 温和噬菌体 烈性噬菌体与温和噬菌体生活史的比较 温和噬菌体的三态：整合态、营养态、游离态 温和噬菌体的表示方法& 例：E.coli K12 ( ) 表示一株带有前噬菌体的大肠杆菌K12溶源菌株l 溶源菌 特性：裂解性、免疫性、复愈性、溶源转变 溶源菌的检验方法九、噬菌体与发酵工业l 噬菌体污染的判断与检查l 预防噬菌体污染的措施 决不使用可疑菌种：溶源菌、不纯菌种 消灭噬菌体：净化环境、控制活菌体排放、加强发酵系统的灭菌 选育和使用抗噬菌体菌株 定期轮换使用不同噬菌体谱系的生产菌种 药物防治：金属螯合剂、抗菌素、表面活性剂等 l 污染噬菌体后的补救措施 尽快提取产品 使用药物抑制 改用抗噬菌体生产菌株十、噬菌体在基因工程中的应用l 运用DNA的体外操纵技术，把病毒改造成不同外源基因的优良载体，把任何动物、植物或微生物的目的基因导入到合适的受体系统中，从而获得具有新性状的“工程细胞”或“工程菌”。l E.coli Lamda phage：载有外源遗传因子的重组Lamda phage，侵入宿主细胞后，可整合到宿主核基因组上，进行同步复制和表达。第二节 亚病毒一、类病毒（ viroid ）l 一类只含RNA一种成分、专性活细胞内寄生的分子生物。l 只在植物体中发现l 1971年瑞士学者T.D.Diener发现马铃薯纺锤形块茎病类病毒PSTD，棒形，ssRNA，闭合环状。二、拟病毒（ virusoid ）l 又称类类病毒、壳内类病毒或病毒卫星，是一类包裹在真病毒粒子（辅助病毒）中的有缺陷的类病毒；l 极其微小，一般仅由裸露的RNA（300400核苷酸）或DNA组成；l 1981年Randles等在绒毛烟斑驳病毒VTM0V中发现一种类似类病毒的环状ssRNA分子及其线状形式；l 丁型肝炎病毒-拟病毒（含ssRNA），宿主即辅助病毒-乙型肝炎病毒HBV；l 拟病毒可干扰辅助病毒的复制和减轻其对宿主的病害，可用于生物防治？三、朊病毒（ prion ）l 又称“普列昂”或蛋白质侵染因子，是一类不含核酸的传染性蛋白质分子；l 1982年美国的S.B.Prusiner发现羊搔痒病的病原体是一种蛋白质，称朊病毒，杆状颗粒，呈丛状排列，直径25nm，长100200nm；l 至今发现与哺乳动物脑部相关的10余种疾病都是由朊病毒引起，如羊瘙痒病、牛海绵状脑病、疯牛病、人的克-雅氏病CJ（早老性痴呆病）、库鲁病（震颤病）等。 特点：病程很慢；都有神经系统退行性症状；脑部出现淀粉样沉淀，形成海绵状空斑。第五章 微生物的分类与鉴定l 微生物分类学（microbial taxonomy）：是一门按微生物的亲缘关系把它们安排成条理清楚的各种分类单元或分类群的科学。l 具体任务：分类（classification）、鉴定（identification）、命名（nomenclature）。第一节 微生物的命名一、通用分类单元l 七级分类单元：界(kingdom)、门(phylum)、纲(class)、目(order)、科(family)、属(genus)、种(species)；必要时可在两级之间添加辅助单元，如亚门。这七级分类单元的第一个字母必须大写，而且整个名称用正体字表示。& 例：子囊菌纲 Ascomycetesl 种：一个基本分类单位，是一大群表型特征高度相似、亲缘关系极其接近、与同属内其他种有着明显差异的菌株的总称。l 新种：sp. Nov. 或 nov. sp. 是species novel 的缩写，附在学名后。二、学名l 俗名：普通的、通俗的、地区性的名字。& 例：用“结核杆菌”表示“结核分枝杆菌”。l 学名：一个菌种的科学名称，是按照国际细菌命名法则命名的，国际学术界公认并通用的正式名字。l 学名的命名：采用“双名制”的国际植物命名法则。 “双名制”是瑞典植物学家林奈（Linneaus）于1953年介绍的植物命名原则，该方法已广泛用于植物、动物、微生物的命名。“双名制”是用两个拉丁文或拉丁化的其他文字组成的一个学名。三、学名的命名方法l 学名由属名和种名组成，书写时：属名+种名；翻译时，种名在前，属名在后；印刷时，学名用斜体字；书写时，在学名下加一横线表示斜体字母。& 例：Aspergillus niger 或 Aspergillus niger 属名（曲霉） 种名（黑）l 前后有两个或数个学名排在一起时，在属名相同的情况下，后一学名中的属名可缩写成一个大写字母加一句号的形式。& 例1：Bacillus（芽孢杆菌属）可缩写成B.& 例2：若可能产生混淆，也可写成二至三个字母，如：Bac.l 属名：表示微生物的主要形态特征、生理特征或以研究者的人名表示。单数，字首大写。& 例1：根霉属、毛霉属 形态特征& 例2：丙酸杆菌属、乳酸杆菌属 生理特征+形态特征& 例3：沙门氏杆菌属 研究者的人名 + 形态特征 l 种名：说明微生物的颜色、形状、用途，有时用人名、地名、微生物寄生的宿主名称和致病的性质来表示。字母小写。& 例1：黑曲霉 颜色& 例2：巴斯德酵母 人名& 例3：北京棒杆菌 地名& 例4：猪霍乱沙门氏菌 寄生的宿主名称和致病性质& 例5：种名未确定：属名加 sp.（单数）或 spp.（复数）表示。如：Bacillus sp.表示一种芽孢杆菌；Bacillus spp. 表示若干芽孢杆菌l 亚种、变种的命名 亚种：subspecies，简称“subsp.” 变种：variety，简称“var.” 命名：三名法 属名 + 种名 + （subsp.或var.）+ 亚种（或变种） 可省略& 例1：Saccharomyces cerevisiae var. ellipsoideus 酿酒酵母椭圆变种& 例2：Bacteroides fragilis subsp. Ovatus 脆弱拟杆菌卵形亚种l 新种的命名 新种：属名 + 种名 + sp.nov.& 例：Corymebacterium pekinense sp. Nov. AS 1.229 北京棒杆菌AS1.229新种 菌株 菌株（在病毒中称毒株）：表示任何由一个独立分离的单细胞（或单个病毒粒子）繁殖而成的纯种群体及其一切后代。一种微生物的每一不同来源的纯培养物均可称为该菌种的一个菌株。菌株的名称放在学名的后面，可用字母、符号、编号、研究机构或菌种保藏机构的缩写来表示。l 定名人、定名年份的表示 属名 + 种名 + （首次定名人）+ 现名定名人 + 定名年份 & 例1：Escherichia coli (Migula) Castellani et Chalmers 1919 大肠杆菌& 例2：Bacillus subtilis (Ehrenberg) Cohn 1872 枯草芽孢杆菌第二节 生物的界级分类学说l 二界系统 植物界和动物界l 三界系统 1866年E.N.Haeckel提出动物界、植物界和原生生物界（单细胞生物、无核类）。l 四界系统 1956年Copeland提出植物界、动物界、原始生物界（原生动物、真菌、部分藻类）和菌界（细菌、蓝细菌）。l 五界系统 1969年R.H.Whittaker提出动物界、植物界、原生生物界（原生动物、单细胞藻类、粘菌等）、真菌界（真菌和酵母）、原核生物界。l 六界系统 1977年我国学者王大耜在Whittaker五界系统基础上增加病毒界。l 三总界五界系统 我国学者陈世骧提出非细胞总界、原核总界（细菌界和蓝细菌界）、真核总界（植物界、真菌界、动物界）。l 三原界系统 1978年R.H.Whittaker和L.Margulis提出古细菌原界、真细菌原界、真核生物原界。第三节 微生物的鉴定l Conventional taxonomy（分类学） Morphology, biology, physiology & ecologyl Molecular taxonomy DNA base composition-GC ratios（GC比例） DNA:DNA hybridization（DNA-DNA分子杂交） Ribotyping（16S rRNA寡核苷酸编目分析） FAME analysis（脂肪酸分析） Numerical taxonomy（数值分类法）l Conclusion A prokaryote whose 16S rRNA sequence differs by more than 3% from that of all other organisms (that is, the sequence is less than 97% identical to any other sequence) should be considered a new species； Greater than 5-7% difference in 16S rRNA gene sequence to be different genus； 70% DNA:DNA hybridization for the same species； 20% DNA:DNA hybridization maybe for the same genus。第六章 微生物的营养和培养基l 营养（nutrition）：指生物体从外部环境摄取其生命活动所必需的能量和物质，以满足其生长和繁殖需要的一种生理功能。l 营养物（nutrient）：指具有营养功能的物质，在微生物学中，常常还包括光能这种非物质形式的能源在内。微生物的营养物可为它们正常生命活动提供结构物质、能量、代谢调节物质和良好的生理环境。第一节 微生物的六种营养要素一、碳源（ carbon source ）：凡能提供微生物营养所需的C元素（C架）的营养源。l 无机C源：CO2和碳酸盐自养型微生物的C源l 有机C源：碳水化合物及其衍生物、有机酸、烃类、脂类等。& 异养型微生物：糖类最易利用，其次是醇类、有机酸类和脂类等。& 糖类：最易利用。 己糖戊糖 单糖双糖、多糖 淀粉纤维素、几丁质 纯多糖杂多糖和其他聚合物（木质素）l 常用C源& 实验室培养基：葡萄糖、蔗糖& 生产：淀粉质原料（山芋粉、玉米粉、大米）l 新C源的开发& 农副产品和工业废弃物的利用：废糖蜜、米糠、麸皮、木屑、黄浆水等。& 利用石油及烃类作为C源和能源：注意毒性问题。二、氮源（ nitrogen source ）：凡能提供微生物生长繁殖所需N元素的营养源。l 无机N源：N2和含N的无机盐，如硝酸盐、铵盐、氨水等。& N2：难利用。& 铵盐：利用普遍、效率高，直接参与细胞内物质合成。& 硝酸盐：利用效率较低，NO3-先还原成NH4+后，再参与物质合成。 使用无机N源，需配合使用pH缓冲剂& 硫酸铵：生理酸性盐，NH4+利用后，pH& 硝酸钾：生理碱性盐，NO3-利用后，pH& 硝酸铵：生理中性盐，利用后，pH不变（ pH先后）。l 有机N源：氨基酸、蛋白质、嘌呤碱、嘧啶碱、蛋白胨、牛肉膏等。& 氨基酸：微生物能较好利用，直接参与胞内转氨脱羧。 氨基酸自养型微生物：非氨基酸类的简单N源自行合成所需氨基酸（所有植物和许多微生物） 氨基酸异养型微生物：利用现成氨基酸作N源（所有动物和大量异养微生物）。& 蛋白质（如花生饼粉、豆饼粉）：微生物分泌胞外蛋白酶水解后方可利用，利用速度慢。一般来说，如果在蛋白质中加入微量蛋白胨，微生物利用了蛋白胨，并释放出蛋白酶，便可分解利用蛋白质。 迟效性N源：含蛋白质的有机N源。 速效性N源：无机N源或以蛋白质的各种降解产物形式存在的有机N源。 l 常用N源& 实验室：铵盐、硝酸盐、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏。& 生产上：硫酸铵、尿素、氨水、豆饼粉、花生饼粉、玉米浆 三、能源（ energy source ）：能为微生物的生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能。l 辐射能：光能自养和光能异养微生物的能源 l 化学物质 有机物：化能异养微生物的能源（同碳源） 无机物：化能自养微生物的能源（一些还原态的无机物质，如NH4+、NO2-、S、H2S、H2、Fe2+等） 四、 生长因子（ growth factor ）：微生物正常代谢所必不可少且不能用简单的C源或N源自行合成的微量有机物质（狭义的生长因子一般指维生素）。l 生长因子自养型微生物：不需外界提供生长因子l 生长因子异养型微生物：需要多种生长因子l 营养缺陷型：缺乏合成生长因子能力的微生物。 供给方式 直接在培养基中添加所需生长因子，如Lys- 添加天然营养物质提供齐全成分，如酵母膏等。l 生长因子过量合成微生物：分泌出大量生长因子，可作为维生素等的生产菌。 五、无机盐l 大量元素：所需浓度在10-310-4 mol/l，如P、S、K、Ca、Na、Mg、Fe等。 供给方式：配制培养基时，加入有关化学试剂，其中MgSO4、K2HPO4可以提供需要量最大的四种元素。l 微量元素：所需浓度在10-610-8mol/l，如Cu、Zn、Mn、Mo、Co等。 供给方式：在一般化学试剂、天然水、玻璃器皿或其他天然成分中都以杂质等状态存在，在配制培养基时，无需另行加入。过量或配比不当，会产生毒害作用。l 无机盐的生理功能六、水l 微生物细胞的重要组成成分，其含量可达7095%（细菌80%，酵母75%，霉菌85%）。l 水是优良的溶剂和细胞内进行各种生化反应的媒介。l 水可维持生物大分子结构的稳定，并参与某些重要的生物化学反应。第二节 微生物的营养类型l 根据C源性质，可以把微生物分为： 自养型：不依赖任何有机营养物即可正常生活的微生物。 异养型：至少需要提供一种大量有机物才能满足其正常营养要求的微生物，即其C源必须是有机物，氢供体是有机物，能源则可以利用氧化有机物或吸收日光能获得。l 根据能源性质，可以把微生物分为： 光能型：利用光能进行光合作用以获得能量。 化能型：能源来自于有机物或无机物氧化所产生的能量l 微生物的四种营养类型第三节 营养物质进入细胞的方式l 细胞膜上无载体蛋白：单纯扩散（物理扩散、被动运送）l 细胞膜上有载体蛋白 不耗能量：促进扩散 消耗能量 运送前后溶质分子不变：主动运送 运送前后溶质分子改变：基团移位 l 四种运送方式的比较第四节 培养基一、培养基一种人工配制、适合微生物生长繁殖或产生代谢产物用的混合养料。因此任何培养基都应具备微生物所需的六大营养要素，且其间的比例是合适的。二、选用和设计培养基的四个原则1目的明确2营养协调l C/N比 = C源中C原子摩尔数 / N源中N原子摩尔数3 经济节约4 物理化学条件适宜：pH、渗透压、水活度和氧化还原电势l pH值 微生物生长的最适pH值不同。& 细菌： pH7.08.0，放线菌： pH7.58.5，酵母菌： pH3.86.0，霉菌： pH4.05.8 微生物生长代谢过程中，会引起培养基pH的变化。 调节 内源调节：加磷酸缓冲液；加CaCO3 或 NaHCO3 外源调节：按实际需要流加酸液或碱液l 渗透压（ osmotic pressure ）：由于溶质浓度差而在细胞膜两侧造成的压力差。渗透压的大小与溶液中分子或离子的质点数有关。等重的物质，其分子或离子越小，则质点数越多，渗透压越大。 低渗溶液：外界浓度低，细胞吸水膨胀。 等渗溶液：适宜微生物生长。 高渗溶液：外界浓度高，细胞失水，发生质壁分离。 l 水活度aw：表示在天然环境中，微生物可实际利用的自由水或游离水的含量。l 氧化还原电势Eh：一般用伏特表示。 环境中的Eh与氧分压、pH的关系：& 氧分压， Eh值； 氢分压， Eh值；& pH， Eh值； pH， Eh值。 微生物的代谢活动引起培养基的最初Eh值逐步下降：& 耗氧，使Eh值；对有机物氧化，使Eh值；& 代谢过程产生的H2、H2S等还原物质使Eh值。 各种微生物对培养基中Eh值的要求：& 适宜好氧微生物生长的Eh值：0.30.4V，Eh值0.1V，均能生长；& 兼性厌氧微生物：0.1V 好氧呼吸， 0.1V 发酵；& 厌氧微生物： 0.1V 才能生长。 三、选用和设计培养基的四个方法：生态模拟、查阅文献、精心设计、试验比较四、培养基的种类1根据培养基的成分分l 天然培养基（ complex medium或undefined medium ）：利用动植物或微生物或其提取物制成的培养基，人们无法确切知道其中的成分。& 例：培养细菌的肉汤蛋白胨培养基、培养酵母菌的麦芽汁培养基。l 组合培养基（合成培养基或综合培养基）（ defined medium ）：一类用多种高纯化学试剂配制成的、各成分的量都确切知道的培养基。& 例：培养放线菌的高氏一号培养基、培养霉菌的察氏培养基。l 半组合培养基（ emi-defined medium ）：既含有天然成分又含有纯化学试剂的培养基。& 例：培养真菌的马铃薯蔗糖培养基2根据培养基外观的物理状态分l 液体培养基（ liquid medium ）l 半固体培养基（ semi-solid medium ）：液体培养基 + 0.2 0.5%琼脂l 固体培养基（ solid medium ） 凝固培养基：液体培养基+1.52%琼脂（512%明胶） 非可逆性凝固培养基：用血清或硅胶作凝固剂 天然固体培养基：用麸皮、米糠、木屑等配制而成 滤膜：醋酸纤维薄膜3根据培养基功能分l 选择性培养基（ selected medium ）：根据某种微生物的特殊营养要求或其对某化学物理因素的抗性而设计的培养基，其功能是使混合菌样中的劣势菌变成优势菌，从而提高该菌的筛选效率。 方法：投其所好，取其所抗。l 鉴别性培养基（ differential medium ）：培养基中加有能与某一菌的无色代谢产物发生显色反应的指示剂，从而用肉眼就能使该菌菌落与外形相似的它种菌落相区分的培养基。& 例：伊红美蓝乳糖培养基（EMB培养基）鉴别肠道菌。第七章 微生物的代谢与发酵l 新陈代谢（或代谢）（ metabolism ）：指发生在活细胞中的各种分解代谢和合成代谢的总和。 新陈代谢 = 分解代谢 + 合成代谢l 微生物的能量代谢：中心任务是生物体如何把外界环境中多种形式的最初能源转换成对一切生命活动都能使用的通用能源 ATP 。l 生物氧化：发生在活细胞内的一系列产能性氧化反应的总称。 生物氧化与燃烧的比较 自养微生物的生物氧化 化能自养菌：还原CO2而需要的ATP和还原力H通过氧化无机底物（NH4+、NO2-、H2S、S0、H2和Fe2+等）来实现。其产能途径主要是借助于经过呼吸链的氧化磷酸化反应，因此，绝大多数化能自养菌是好氧菌。 光能自养菌v 产氧：真核生物 藻类及其他绿色植物；原核生物 蓝细菌v 不产氧（仅原核生物有）：光合细菌 产能途径v 循环光合磷酸化v 非循环光合磷酸化v 嗜盐菌紫膜的光合作用 自养微生物的CO2固定v Cal