微生物基础02完成.ppt

1、细菌形态观察技术,一、细菌从哪里来？,细菌是从哪里来的呢？,十九世纪中叶存在两大学说,自然发生论,巴 斯 德,细菌是由肉汤自然产生的,细菌是由原来已经存在的细菌产生的,肉汤在开口烧 瓶中加热沸腾,将瓶颈烧软 拉成鹅颈形状,肉汤在鹅颈 瓶中加热沸腾,几天后 肉汤腐败,四年后肉汤 仍没有腐败,巴斯德实验,肉汤的腐败是来自空气中的细菌造成的； 细菌不是自然发生的，而是由已经存在的细菌产生的。,结论：,巴斯德还有那些主要贡献？,巴斯德为什么被称为“微生物学之父”？,牛奶用巴氏消毒法，7080经几秒钟可达到消毒目的。 啤酒用巴氏灭菌法，约65经30分钟可达到消毒目的，用此法生产的啤酒称为熟啤酒。,二、细

2、菌的形态和大小,细菌的个体非常小，通常以微米为单位进行测量。2000-4000个结核杆菌并列并排，也才只有针眼大。,以大肠杆菌为例：平均长度2um，宽度0.5um，1500个大肠杆菌头尾相接等于3mm，109个大肠杆菌重1mg。,1、细菌的大小,二、细菌的形态和大小,个体十分微小,放大100倍,放大300倍,放大500倍,放大1000倍,放大1500倍,放大3000倍,2.细菌的形态,根据球菌细胞分裂面和分裂后各子细胞的空间排列状态不同,单球菌、双球菌、 链球菌、四联球菌、 八叠球菌、葡萄球菌,根据具体细胞长短、粗细的不同,长杆菌、短杆菌、链杆菌、棒杆菌、芽孢杆菌等,根据菌体弯曲情况,弧菌：螺

3、旋不满一圈 螺旋菌：螺旋满26环 螺旋体：旋转周数在6环以上,你知道吗？,不同种类的细菌形态不同，那么它们的内部结构是否也各不相同呢？,首先，来回忆一下植物细胞的基本结构？,那么，动物的细胞又有哪些结构呢？,运动,保护,DNA,细菌又会有哪些结构呢？,遗传物质,芽孢,细菌的休眠体,有些细菌生长到一定时期时，繁殖速度下降，菌体细胞原生质浓缩，个体缩小、细胞壁增厚形成一个对不良环境有较强抵抗能力的休眠体。,一般细菌在100C的高温下煮10分钟就被杀死， 芽孢要在140C的高温下蒸煮23小时才能死亡。,你认为在外科手术器械消毒时，应该以能够杀死 为标准.,A.细菌 B.芽孢,B,革兰氏染色法与细胞壁

4、：,革兰氏染色法：根据细菌细胞壁结构和成分的不同将细菌区分为两大类：革兰氏阳性菌(G+)和革兰氏阴性菌（G-）。,革兰氏染色结果：,革兰氏阳性菌G+,革兰氏阴性菌G-,细菌的主要结构有：_ 、_ _ _ 、_,细菌虽然有遗传物质DNA,却没有 . 像植物细胞一样有细胞壁,却没有 . 有些细菌的细胞壁外面还有 _ 和 .,DNA,鞭毛,细胞质,荚膜,细胞壁,细胞膜,叶绿体,鞭毛,荚膜,细胞壁,细胞膜,细胞质,成形的细胞核,随堂检测：细菌的结构,四、细菌的生长繁殖,细菌的繁殖方式,无性繁殖,有性繁殖,二分裂,裂殖,三分裂,复分裂,频率极低,四、细菌的生长繁殖,分裂生殖,分裂生殖,速度：细菌的生殖速

5、度是相当快的 ，20分钟30分钟就能分裂一次。,五、细菌的群体特征,菌落,菌落： 在固体培养基上以母细胞为中心的一堆肉眼可见的，有一定形态、构造等特征的子代细胞的聚集体。,形态特征： 多种多样，不同菌种形态特征不同，大小、形态、隆起程度、表面状态、光泽、质地、颜色、透明度等均有差异。,同一菌种在不同生活条件下菌落形态也不尽相同。,同一菌种在相同培养条件下所形成的菌落形态是一致的，所以菌落形态特征对菌种鉴定有一定意义。,大肠杆菌在大肠菌群显色培养基上典型特征： 菌落为蓝色至紫色，其它细菌为无色菌落。,大肠菌群在去氧胆酸盐琼脂(DC)上典型特征 ： 典型菌落为红色 , 菌落周围有红色的胆盐沉淀环。

6、菌落直径为 2-3mm 或更大。,大肠菌群在结晶紫中性红琼脂(VRBA)上典型特征： 典型菌落为紫红色 , 菌落周围有红色的胆盐沉淀环。菌落直径为 0.5mm 或更大。,半固体培养基： 通常将培养基灌注在试管中，形成高层直立柱，然后用穿刺接种法将细菌接种至0.30.5%琼脂半固体培养基中。,根据细菌的生长状态判断呼吸类型、有无鞭毛、能否运动。 无鞭毛细菌：在穿刺线上生长； 长鞭毛细菌：在穿刺线上、穿刺线周围扩散生长。,需氧菌使培养液上部浑浊； 厌氧菌仅使培养液下部浑浊； 兼性厌氧菌使培养液均匀浑浊。,呼吸类型与培养特征,1.细菌的发现者是( )。 A.荷兰人列文虎克 B.英国人罗伯特虎克 C.

7、法国人路易斯巴斯德 D.沃森 2.下列各项中，不属于细菌细胞特点的是( )。 A.个体是单细胞的 B.细胞有细胞壁、细胞膜、细胞质 C.细胞中有成形的细胞核 D.细胞中没有成形的细胞核 3.芽孢是细菌的( )。 A.分泌物 B.休眠体 C.后代 D.生殖细胞 4.用罐头来保存食物是根据( )的实验发明的。 A.达尔文 B.列文虎克 C.巴斯德 D.弗莱明,C,5.与洋葱细胞相比，细菌细胞缺少的结构是( )。 细胞壁 细胞膜 细胞质 成形的细胞核 叶绿体 A. B. C. D. 6.下列关于细菌的说法正确的是( )。 A.都有鞭毛，生活在水中 B.都有荚膜，都能形成芽孢 C.肺炎双球菌是多细胞的

8、生物体 D.金黄色葡萄球菌菌落中的每个细菌都是独立生活的 7.细菌有三种基本形态，例如能引发咽喉炎的金黄色葡萄球菌呈 ，大肠杆菌呈 ，小螺菌呈 ,球状,杆状,螺旋状,将甲、乙装置装好后，分别用酒精灯加热至沸腾若干分钟，然后都放在室温25度的环境中，几天后，甲肉汤变质，乙肉汤仍然保鲜。请问： (1)乙保鲜的原因是 。 （2）该实验的变量是 。 （3）乙装置采取的是 消毒法。 （4）实验后，将乙装置的玻璃管取走，并放在冰箱中，若干天后，肉汤还是新鲜的。为什么？ （5）以上说明细菌繁殖的条件是： 、 、 。,无菌,有无细菌,巴氏,温度不适，细菌无法繁殖,甲,乙,微生物培养技术,03,微生物的营养,微

9、生物从环境中吸收营养物质并加以利用的过程即称为微生物的营养。,外界,吸收营养,转化成自身组成成分,获取能量,排除废弃物,什么叫“营养物质”？ 什么叫“营养”？ 组成生物体的化学元素有哪些？,一、微生物的营养,能够维持机体正常生命活动、保证机体生长发育和生殖等的外源物质，叫做营养物质.微生物吸收何种营养物质取决于微生物细胞的化学组成。 对人和动物，营养物质包括水、无机盐、糖类、脂类、蛋白质和维生素六大类；而对微生物，则有水、无机盐、碳源、氮源、生长因子五大类。,机体摄取和利用营养物质的过程叫做营养,大量元素C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等 微量元素 Fe、Mn、Zn、Cu、B等,一、微生

10、物细胞的化学组成,分析微生物细胞的化学成分，发现微生物细胞与其他生物细胞的化学组成并没有本质上的差异。微生物细胞平均含水分80左右。其余20左右为干物质，在干物质中有蛋白质、核酸、碳水化合物、脂类和矿物质等。这些干物质是由碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、钙、镁、铁等主要化学元素组成，其中碳、氢、氧、氮是组成有机物质的四大元素，大约占干物质的9097。其余的310是矿物质元素，这些矿质元素对微生物的生长也起着重要的作用。,C、H、O、N、P、S在不同微生物体内含量 （占细胞的质量分数 ）,微生物与其他生物的化学组成具有统一性 不同的微生物化学组成具有差异性,二、微生物的营养物质及其生理功能,通过了解

11、微生物的化学组成，可见微生物在新陈代谢活动中，必须吸收充足的水分以及构成细胞物质的碳源和氮以及钙、镁、钾、铁等多种多样的矿质元素和一些必须的生长辅助因子，才能正常地生长发育。,（一）微生物需要的营养物质及功能,种类：,碳源、氮源、生长因子、无机盐、水,功能：,为微生物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,一、碳源,概念：,凡是可以被微生物利用，构成细胞代谢产物碳素来源的物质。,无机碳源：CO2、NaHCO3等,有机碳源：糖类、脂肪酸、花生饼粉、石油等,1、主要用于构成微生物的细胞物质和一些代谢产物,2、异养微生物的主要能源物质,来源,作用,研究课题一：关于自养微生物和异

12、养微生物碳源的利用和能量的来源。,2、异养微生物生命活动所需的能源主要依靠物质氧化分解放能，碳源是异养微生物的主要能源物质；某些异养微生物也可以光能作为能源，例如红螺菌，它不能以CO2作为主要或唯一碳源，而需要有机物参与，才能利用光能将CO2还原成细胞物质，这种营养类型称为光能异养型。,1、自养微生物以CO2或碳酸盐为唯一碳源进行代谢生长；异养微生物必须以有机物为碳源进行代谢生长。,不同的微生物所需要的碳源不同,光,CO2,蓝细菌、藻类等,光,CO2与简单的有机物,红螺菌科,无机物,CO2,硝化细菌、硫细菌、铁细菌,有机物,有机物,绝大多数细菌与全部真核微生物,糖类是较好的碳源，尤其是单糖（葡

13、萄糖、果糖）、双糖（蔗糖、麦芽糖、乳糖），绝大多数微生物都能利用。此外，简单的有机酸、氨基酸、醇、醛、酚等含碳化合物也能被许多微生物利用。所以我们在制作培养基时常加入葡萄糖、蔗糖作为碳源。淀粉、果胶、纤维素等，这些有机物质在细胞内分解代谢提供小分子碳架外，还产生能量供合成代谢需要的能量，所以部分碳源物质既是碳源物质，同时又是能源物质。 在微生物发酵工业中，常根据不同微生物的需要，利用各种农副产品如玉米粉、米糠、麦麸、马铃薯、甘薯以及各种野生植物的淀粉，作为微生物生产廉价的碳源。这类碳源往往包含了几种营养要素。,碳源,二、氮源,说明：,作用：,来源,概念：,凡能为微生物提供所需氮元素的营养物质,

14、无机氮源：N2、氨、铵盐、硝酸盐等,有机氮源：氨基酸、嘌呤、嘧啶、尿素、牛肉膏、蛋白胨、鱼粉、玉米浆、花生粉饼,在细胞内合成氨基酸和碱基，进而合成蛋白质、核酸，以及含氮的代谢产物。无机的氮源物质一般不提供能量，只有极少数的化能自养型细菌通过氧化产生代谢能量。,异养微生物：含C、H、O、N的化合物既是碳源，又是氮源,微生物营养上要求的氮素物质可以分为三个类型： 空气中分子态氮 只有少数具有固氮能力的微生物（如自生固氮菌、根瘤菌）能利用。 无机氮化合物 如铵态氮（NH4+）、硝态氮（NO3-）和简单的有机氮化物（如尿素），绝大多数微生物可以利用。 有机氮化合物 大多数寄生性微生物和一部分腐生性微生

15、物需以有机氮化合物（蛋白质、氨基酸）为必需的氮素营养。 在实验室和发酵工业生产中，我们常常以铵盐、硝酸盐、牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、鱼粉、血粉、蚕蛹粉、豆饼粉、花生饼粉作为微生物的氮源。,探究课题二：关于氮源物质的来源和作用,1、对许多微生物来说，既可利用无机含氮化合物作为氮源，也可利用有机含氮化合物作为氮源； 2、固氮微生物可以利用氮气作为氮源进行生长； 3、铵盐、硝酸盐等既可作为微生物最常用的氮源，也可作为某些化能自养微生物的能源物质； 4、自养微生物与异养微生物类型的划分主要是依靠能否以CO2作为生长的主要或唯一碳源，而不决定于氮源。,三、水,概念：水分是微生物细胞的主要组成成分，大约占鲜

16、重的7090。,注意：同种微生物处于发育的不同时期或不同的环境其水分含量也有差异，幼龄菌含水量较多，衰老和休眠体含水量较少。,三、水,水,游离水,结合水,能流动，容易从细胞中排出，并能作为溶剂，帮助水溶性物质进出细胞。是细胞吸收营养物质和排出代谢产物的溶剂及生化反应的介质；一定量的水分又是维持细胞渗透压的必要条件。,不能流动，不易蒸发，不冻结，不能作为溶剂，也不能渗透。细胞物质的组成成份，是微生物细胞生活的必要条件。,注意：1.游离水：结合水=4:1 2.由于水的比热高又是热的良导体，能有效地调节细胞内的温度。微生物如果缺乏水分，则会影响代谢作用的进行。,四、无机元素,微生物细胞中的矿物元素约

17、占干重的310左右，它是微生物细胞结构物质不可缺少的组成成分和微生物生长不可缺少的营养物质。,作用： 1、构成微生物细胞的结构成分 2、维持酶的活性 3、维持细胞结构稳定性 4、维持和调节细胞渗透压平衡、细胞膜透性、原生质的胶体状态 5、控制细胞氧化还原电位 6、作为能源物质,四、无机元素,无机矿质元素,常量元素,微量元素,磷、硫、钾、钠、钙、镁、铁；其中磷、硫的需要量很大，是细胞中的重要组成成分；钾、钠、镁是某些酶的活性基团，具有调节和控制细胞质的胶体状态、细胞质膜的通透性和细胞代谢活动的功能。,钼、锌、锰、钴、铜、硼、碘、镍、溴、钒,五、生长因子,概念：又称生长素，是指某些微生物不能从普通

18、碳源、氮源物质合成，必须从外界直接获取这种物质或其前体才能满足机体生长需要的小分子有机物质,生长不可缺少、微量、有机物， 主要包括维生素、氨基酸和碱基等，它们一般是酶和核酸的组成成分。,五、生长因子,讨论：如何证明某种物质是某种微生物的生长因子？,思路：在含碳源、氮源、水、无机盐但缺乏某种物质的培养基中培养微生物，微生物不能生长或生长极差，向培养基加入该种物质，微生物正常生长。,微生物的营养物质,微生物在长期进化过程中，由于生态环境的影响，逐渐分化成各种营养类型。根据微生物要求碳源的性质和能量来源不同将微生物分为光能自养型、光能异养型、化能自养型和化能异养型四种营养类型。,二、营养类型,一、微

19、生物营养类型 (1),微生物培养基,表5-1 微生物的营养类型,1.光能自养型,利用光能为能源，以二氧化碳（CO2）或可溶性的碳酸盐（CO32-）作为唯一的碳源或主要碳源。以无机化合物（水、硫化氢、硫代硫酸钠等）为氢供体，还原CO2，生成有机物质。光能自养型微生物主要是一些蓝细菌、红硫细菌、绿硫细菌等少数微生物，它们由于含光合色素，能使光能转变为化学能(ATP）,供细胞直接利用。,CO2 + 2H2A,光合色素,光能,CH2O + 2A + H2O,光能,菌绿素,CH2O + 2S + H2O,CO2 + 2H2S,绿硫细菌,蓝细菌,CO2 + 2H2O,光能,叶绿素,CH2O + O2 +

20、H2O,以CO2及简单有机物为碳源；,以有机物作为供氢体，利用光能将CO2还原为细胞物质；,在生长时大多数需要外源的生长因子；,2、光能异养型，）,这类微生物能利用有机物迅速繁殖，常用于污水处理。,例如，红螺菌属中的一些细菌能利用异丙醇作为供氢体，将CO2还原成细胞物质，同时积累丙酮。,CHOH + CO2,H3C,H3C,2,光能,光合色素,2 CH3C0CH3 + CH2O + H2O,光能自养型和光能异养型微生物可利用光能生长， 在地球早期生态环境的演化过程中起重要作用。,生长所需要的能量来自无机物氧化过程中放出的化学能；,以CO2或碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生长时，利用H2、H2S、

21、Fe2+、NH3或NO2-等作为电子供体使CO2还原成细胞物质。,3.化能自养型,可在完全无机及无光的环境中生长。 它们广泛分布于土壤及水环境中,参与地球物质循环。,3.化能自养型,例如：亚硝酸细菌能从氧化氨为亚硝酸中获得能量，用以还原二氧化碳，形成碳水化合物。,亚硝酸细菌,2NH3+3O2+2H2O,2HNO2+4H+4OH-+能量,CO2+4H+,CH2O+H2O,这种类型的微生物其能源和碳源都来自于有机物，能源来自有机物的氧化分解，ATP通过氧化磷酸化产生，碳源直接取自于有机碳化合物。它包括自然界绝大多数的细菌，全部的放线菌、真菌和原生动物。,4、化能异养型,腐生型(metatrophy

22、)：,可利用无生命的有机物(如动植物尸体和残体)作为碳源，获取营养物质。 引起食品腐败变质的某些霉菌和细菌就属这一类型。如引起腐败的梭状芽孢杆菌、毛霉、根霉、曲霉等。,寄生型(paratrophy)：,寄生在活的寄主机体内吸取营养物质,离开寄主就不能生存；,根据生态习性不同可将这种营养类型分为以下两种：,注意,不同营养类型之间的界限并非绝对：,异养型微生物并非绝对不能利用CO2；,自养型微生物也并非不能利用有机物进行生长；,有些微生物在不同生长条件下生长时，其营养类型也会发生改变；,例如紫色非硫细菌（purple nonsulphur bacteria）： 没有有机物时，同化CO2， 为自养型

23、微生物； 有机物存在时，利用有机物进行生长，为异养型微生物； 光照和厌氧条件下，利用光能生长，为光能营养型微生物； 黑暗与好氧条件下，依靠有机物氧化产生的化学能生长, 为化能营养型微生物；,微生物营养类型的可变性无疑有利于提高其对环境条件变化的适应能力,为了研究和利用微生物，必须人为地创造适宜的环境培养微生物，培养基是指经人工配制而成的适合微生物生长繁殖和积累代谢产物所需要的营养基质。我们配制培养基不但需要根据不同微生物的营养要求，加入适当种类和数量的营养物；并要注意一定的碳氮比例（C/N）；还要调节适宜的酸碱度（pH）；保持适当的氧化还原电位和渗透压。,培养基,培养基的配制原则,第一个原则是

24、目的要明确:目的包含两层含义，一指培养的微生物种类、二指培养的目的，是用于生产还是科学研究，因为二者对培养基的化学成分、物理状态等方面要求不同，例如用于生产的培养基应具有原料易得、价格低廉、配制方便等特点，而用于科学研究的培养基应具有成分含量准确，可多次重复实验的特点。,第二个原则是营养要协调:,它表现在两个方面，一是营养物质的浓度要适宜，二是营养物质间的浓度比例要适宜。例如，蔗糖是多种微生物的主要营养物质，但是高浓度的蔗糖反而会抑制微生物的生长。又如，在谷氨酸生产中，当培养基中的碳源和氮源的比为41时，菌体大量生长而合成谷氨酸少；当碳源与氮源比为31时，菌体的繁殖受抑制，但谷氨酸合成量大增。

25、,第三个原则是pH要适宜：,由于微生物在生长代谢过程中营养物质利用和代谢产物的形成往往会改变环境中的pH，为了维持培养基中出的相对恒定，可在培养基中加入缓冲剂，最常用的缓冲剂是磷酸氢二钾或磷酸二氢钾。,培养基的类型按培养基的使用目的划分,基础培养基： 含有满足一般细菌生长繁殖所需要的营养物质 代表：营养肉汤培养基 成分：牛肉浸膏或肉汤、蛋白胨、氧化钠、水,培养基的类型按培养基的使用目的划分,加富培养基： 又称营养培养基，是在基础培养基中加入一些如血液、血清、酵母浸膏等营养物质，以满足营养要求较高或有特殊营养要求的细菌的生长。 应用：主要用于菌种的保存或用于菌种的分离筛选。,培养基的类型按培养基

26、的使用目的划分,选择培养基： 利用不同细菌对化学药物敏感性的不同，在培养基中加入一定的化学物质以抑制某些细菌的生长，从而筛选出目的菌,选择培养基中选择微生物的方法： (1)利用微生物对某种物质的抗性分离 如培养基中加入青霉素可抑制细菌、放线菌等，从而可分离得到酵母菌和真菌等。 (2)利用微生物特殊的代谢途径分离 如培养基中不加氮源，可分离出自生固氮微生物；若培养基中不加有机物，则可分离自养型微生物。,培养基的类型按培养基的使用目的划分,鉴别培养基： 利用细菌生化反应能力的不同，在基础培养基内加入特殊的底物和指示剂，以达到鉴别细菌的目的。 代表：细菌的糖发酵试验,培养基的类型按营养物质来源划分,

27、天然培养基：是采用化学成分还不清楚或化学成分还不恒定的各种动植物和动物组织或微生物的浸出物、水解液等物质制成的 代表：牛肉浸汁、马铃薯、酵母浸汁 特点：制备方便、营养丰富、价格低廉；但由于其成分不稳定、营养成分难以控制，重复性差 使用范围：适宜工业生产上大规模培养微生物和生产微生物产品,培养基的类型按营养物质来源划分,合成培养基：用化学成分和数量完全了解的物质配制的 代表：高氏1号培养基、查氏培养基 特点：成分精确、重复性好；但成本高、配制麻烦，微生物生长缓慢。 使用范围：适用于在实验室内进行有关微生物培养、代谢、生理生化、遗传育种、菌种鉴定或生物量测定等方面的研究工作,培养基的类型按营养物质

28、来源划分,半合成培养基：采用一部分天然有机物作碳源、氮源和生长因子的来源，再适当加入一些化学药品以补充无机盐成分，使其更能充分满足微生物对营养的需要 代表：马铃薯蔗糖培养基 应用：半合成培养基应用最广，能使绝大多数微生物良好地生长。,培养基的类型按物理性状划分：,固体培养基：含有凝固剂而呈固体状态的培养基。常用来保存、观察、鉴定和分离纯化微生物。,培养基的类型按物理性状划分：,液体：8090%是水，配有可溶性的或不溶性的营养成分，是发酵工业大规模使用的培养基,培养基的类型按物理性状划分：,半固体：在液体培养基中加入0.50.8%的琼脂，用于鉴定细菌、观察细菌运动特征及噬菌体的效价滴度,（二）培养基的种类,按照物理性质划分培养基,固体培养基,半固体培养基,液体培养基,主要用于微