微生物学-检验辅导-2013.ppt

1、微生物学 (Microbiology),绪论 原核微生物 真核微生物 病毒 微生物的营养、代谢、生长 微生物的遗传、变异 微生物的生态 微生物的分类 应用,微生物(microorganism)：通常是指一切肉眼看不见或看不清，必须借助于显微镜才能看到的一大类形态微小、结构简单的较为低等的微小生物的总称。,约在17世纪，林奈(Linnaeus，17071778)提出生物可以划分为：,植物 动物,18世纪，由于显微镜制造上的发展，人类发现在自然界中还存在许多肉眼看不清的微小生物。,1866年，海格尔(E.H.Haeckle)提出将生物分为植物界、动物界和原生生物界，原生生物界是由低等生物组成(微生

2、物)。,生 物,植物界,动物界,原生生物界,20世纪40年代，依靠电子显微镜，人类发现所有生物的细胞核可区分为二类，既真核和原核。 在原生生物界中，有真核的生物，也有原核的生物，因此海格尔提出的原生生物界实际上包括了在进化上相差很远的生物种类。,1969年，R.H.Whittaker 提出了将生物分为五界：,生 物,植物界,动物界,原生生物界,真菌界,细菌界,生物六界,生 物,植物界,动物界,原生生物界,真菌界,细菌界,病毒界,根据生物六界学说，微生物分属原核生物界、原生生物界、真菌界和病毒界。 原生生物界包括单细胞藻类和原生动物。,1970年，Woese 和 Wolfe 在对代表性细菌类群的

3、16S rRNA碱基序列进行比较研究后发现：产甲烷细菌(methanogens)与其他细菌(或称为真细菌，eubacteria)有明显的区别，进一步的研究又发现极端嗜盐细菌(extreme halophiles)和嗜热酸细菌(thermo-acidophiles)的16S rRNA谱也与产甲烷细菌相似。 这三类细菌在厌氧、高温和强酸的条件下生活，与地球上生命出现初期的环境相似，因此将它们命名为古菌(archaea)。,根据上述研究结果，1977年，Woese提出了著名的三原界(域，domain)学说。 该学说认为，在生物进化的早期，各种生物存在一个共同祖先，由这一共同祖先分3条路线进化，形成了

4、三个原界，既古菌原界、真细菌原界和真核原界。,生命起源,原始共同祖先,古菌原界,细菌原界,真核原界,动物、植物,古菌原界：产甲烷细菌、极端嗜盐细菌和嗜热酸细菌。 真细菌原界：除古菌外的其它原核生物。 真核原界：原生生物、真菌、动物和植物。,微生物包括全部古菌原界，真细菌原界和真核原界中的真菌、原生生物，以及非细胞形态的病毒。 微生物不是生物分类学上的单位。,1664年英国人虎克(R.Hooke)用原始的复式显微镜观察的生长在蔷薇枯叶上的一种霉菌。,Anton van Leeuwenhoek (16321723),微 生 物 的 发 现 者,Leeuwenhoek 制造的显微镜,显微镜结构图,目

5、镜,屈光度调节环,物镜,物镜转换器,载物台,聚光器,调焦旋钮,光源,底座,镜臂,电源开关，亮度调节,聚光器升降旋钮,光栅,Louis Pasteur(18221895),三、微生物学的奠基时期,巴斯德著名的曲颈烧瓶实验 否定了自然发生学说,研究微生物的发酵作用 证实了酵母菌引起酒精发酵，不同细菌引起的乳酸发酵、醋酸发酵和丁酸发酵等。 通过对葡萄酒腐败变质问题的研究，提出了著名的巴斯德消毒法，即用5060进行短时间(30min)加热处理，以杀死有害微生物。,完善了预防接种 真纳(Edward Jenner)虽然发明了种痘可预防天花，但当时他不可能了解免疫的机理。 巴斯德研究鸡霍乱，发现将病原菌减

6、毒后可诱发免疫性，以预防鸡霍乱病。此后，他还研究了牛、羊的炭疽病和狂犬病，证实了免疫学说，预防接种法的发现和完善为人类防病、治病作出了重大贡献。,Robert Koch(18431910),柯赫在病原细菌的研究方面做出了卓越的贡献，他和巴斯德被公认为是微生物学的奠基人。 柯赫通过对炭疽病的研究，证实其病原是一种微生物(炭疽芽孢杆菌)，这是人类第一次科学地证明某种特定的微生物引起某种特定的病害。,柯赫法则(证病律) 某种微生物，当被怀疑为病原体时，它一定伴随着病害而存在。 必须从原寄主中分离出这种微生物，并培养为纯培养。 用已纯化的纯培养微生物，人工接种寄主，必须诱发与原病害相同的病害。 必须自

7、人工接种发病的寄主中，能重新分离出同一病原微生物，并培养为纯培养。,建立了微生物学的基础研究技术 纯培养技术、染色技术。,增 加 土 壤 肥 力,降 解 农 药,污 水 处 理,有益微生物在食品制造中的应用：微生物用于食品加工的历史悠久，且种类丰富，如各种酒类、酱类、酱油、豆腐乳、食醋、泡菜、酸奶及乳酪等都是由微生物发酵而得到的美味。 有害微生物对食品的危害与防止：有些微生物引起食品的腐败变质，因而使食品的营养价值降低或完全丧失，有些微生物是使人类致病的病原菌，还有的微生物可产生毒素，危害人类健康。,生 产 食 品,微生物引起食品腐败,生 产 药 物,微生物引起人类病害,原核微生物,细菌、放线

8、菌、篮细菌、古菌 螺旋体、支原体、立克次氏体,原核生物：指这类生物的细胞核没有膜包围，不含组蛋白，这样的细胞核称为原核，具有这样核的生物称为原核生物。 原核生物是微生物中一个重要的类群，它们的绝大多数是单细胞生物，有些种类可以形成分支丝状体。,细胞壁,细胞膜,荚膜,内含物,核糖体,原核,S层,鞭毛,原核生物模式图,真核生物模式图,内质网,细胞膜,细胞壁,细胞核,细胞质,线粒体,细菌的常见形态,细菌的大小,细菌个体很小，一般以微米(m)作为测量单位。,细菌(球菌)的排列,杆菌由于只有一个与长轴垂直的分裂面，因而一般杆菌只有单生、链状、“八”字形等排列方式。由于杆菌的排列方式既少又不稳定，因而在分

9、类鉴定上意义不大。,杆菌的排列,细胞壁：是位于细胞表面，包围原生质的一层较为坚韧略具弹性的结构。 细菌细胞壁的厚度约1080nm，占细胞干重的1025。,革兰氏染色反应,革兰氏阳性反应,革兰氏阴性反应,革兰氏阳性细菌与阴性细菌细胞壁的比较,革兰氏阳性细菌,革兰氏阴性细菌,革兰氏阳性细菌的细胞壁,革兰氏阳性细菌的细胞壁较厚，2080nm，不再分层次。主要成份是肽聚糖，约1550层，每层肽聚糖厚度约1nm，肽聚糖约占细胞壁干重的5080。,肽聚糖是原核生物所特有的成份。,革兰氏阴性细菌的细胞壁,革兰氏阴性细菌的细胞壁比革兰氏阳性菌复杂，结构上分为二层，内壁层和外壁层。 内壁层紧贴细胞膜，厚约13n

10、m，占细胞壁干重的510，由一层或少数几层肽聚糖构成。 外壁层覆盖于内壁层表面，外壁层的表面不规则，切面呈波浪型，厚约810nm，在结构和化学组成上与细胞膜相似，因此，外壁层又称为外膜层。,外壁层,内壁层,革兰氏染色反应的机理,革兰氏阳性菌肽聚糖的含量高，交联度高，层次多，细胞壁的间隙小。用乙醇洗脱时，肽聚糖网孔收缩，媒染后形成的结晶紫-碘复合物不能被洗脱，因此保持初染的颜色紫色。 革兰氏阴性菌肽聚糖的含量少，交联度底，层次少，细胞壁薄，结构上较松散，类脂的含量高。用乙醇洗脱时，肽聚糖网孔不易收缩，并且类脂被溶解，使细胞壁出现较大的孔隙，媒染后形成的结晶紫-碘复合物被洗脱，细胞然后被染上复染剂

11、的颜色红色。,鞭毛和菌毛,鞭毛：是细菌表面着生的一种由细胞内生出的细长、波曲的丝状结构，是细菌的运动器官。,鞭毛很长，可达70m，但很细，只有1020nm，光学显微镜下看不见，采用特殊的染色法加粗鞭毛后，可以在光学显微镜下看见鞭毛。,菌毛：曾称为纤毛、伞毛、线毛等，是生长于细菌表面的一种蛋白质微丝，呈中空状，比鞭毛更细、更短，直径79nm，长0.22m。 菌毛的数目多，一个细菌细胞有250300根，周身分布。,菌毛不是细菌的运动器官，它的主要功能是起黏附作用，也能使某些细菌聚集在一起，在液体培养基表面形成菌膜。,在大肠杆菌和其他肠道细菌表面，存在一类特殊的菌毛，称为性菌毛，它比菌毛稍长，约为2

12、m，数量较少，一般一个细胞表面只有14根，具有性菌毛的细菌，可以通过性菌毛的接合作用，将其遗传物质从供体菌传递给受体菌。,性菌毛,菌毛,荚膜和黏液层：,在某些细菌细胞壁的外部，可以形成一层疏松透明的黏液物质，这种物质可以牢固地依附在每个细胞的表面，也可以脱离细胞而存在，前者称为荚膜，后者称为黏液层，荚膜可以看成是细胞的一部分，黏液层是细胞的分泌物。,荚膜与粘液层,产荚膜(或黏液层)的细菌形成的菌落表面湿润、有光泽，故称为光滑型菌落(S-型)。不产荚膜(或黏液层)的细菌形成的菌落表面干燥、无光泽，故称为粗糙型菌落(R-型)。,细菌细胞的 特殊构造芽孢,芽孢：是某些细菌生长至一定阶段，在其细胞内形

13、成的一个圆型、椭圆型或圆柱型的休眠体结构，这个休眠体结构对不良环境条件有很强的抗性，它就称为芽孢。,芽孢不易着色，具很强的折光性,芽孢的形态、大小和位置,芽孢的结构,芽孢外壁,孢子衣,皮 层,芽孢壁,原生质,2,6-吡啶二羧酸，与钙形成复合物，与芽孢的抗热性有关。,芽孢抗逆性强的解释：,含水量底，原生质浓厚。 含耐热的小分子酶类。 富含2,6-吡啶二羧酸钙复合物和半胱氨酸等蔬水性氨基酸。 有多层次且致密的壁。,繁殖： 细菌从环境或培养基中汲取它所需要的营养物质，然后经代谢作用，合成新的细胞物质，如DNA、RNA、蛋白质、脂类等生物大分子。细胞物质和细胞体积随之增加，并合成新的细胞壁物质，最后，

14、由一个母细胞形成了两个或多个子细胞，称之为繁殖。,菌落： 指一个或少数几个同种微生物细胞在固体培养基表面繁殖形成的，肉眼可见的，具有一定形态特征的细胞群体。,不同菌种其菌落特征不同，同一菌种在不同条件下形成的菌落也不尽相同，但同一菌种在相同的培养条件下所形成的菌落特征是稳定的，所以菌落特征对菌种的鉴定有一定的意义。,菌落特征包括： 菌落大小、形状 菌落隆起程度 菌落边缘特征 菌落表面状态、表面光泽 菌落颜色、质地、透明度等,菌落特征,放线菌是一类原核生物，但细胞形态往往是丝状体，可以形成菌丝体，靠孢子繁殖。,1877年，Harz首先发现一种寄生于牛体的放线菌，因其在固体培养基表面生长的菌落呈放

15、线状，故起名放线菌。,放线菌是革兰氏阳性菌，一般无鞭毛，不能运动，研究表明它的细胞壁成份和结构与其它细菌相似，细胞宽0.51.5m，与细菌相当，放线菌绝大多数是好氧的，少数为兼性。,放线菌在自然界中的分布十分广泛，无论是种类或数量上都以土壤中最多，喜中性至微碱性环境，在土壤中，放线菌产生的代谢产物往往使土壤带有特殊的气味，如链霉菌产生的土腥味素(geosmins)。,放线菌的重要意义在于，目前已发现的抗生素中80左右是放线菌产生的，如卡那霉素、庆大霉素、链霉素、利福霉素等。,放线菌的个体形态,营养菌丝：又称初级菌丝、一级菌丝、基内菌丝，是指生长于培养基内，主要功能是吸收营养的菌丝。 营养菌丝一

16、般没有横隔或很少分隔，直径在0.20.8m，长度差别很大，100600m，营养菌丝常分泌一些色素，红、黄、蓝、绿、褐、黑等。,水溶性色素：指可以透入培养基的色素，将菌落周围的培养基染上颜色。 脂溶性色素：指不能透入培养基的色素，菌落背面的颜色，不能将菌落周围的培养基染上颜色。,气生菌丝：又称二级菌丝、指营养菌丝生长至一定阶段生长出伸向培养基空间的菌丝。 气生菌丝一般比营养菌丝略宽一些，一般为11.4m，长度则更长，直、弯曲、分支。,孢子丝：是气生菌丝生长至一定阶段，在其上分化出可以形成孢子的繁殖菌丝，也称产孢丝。,孢子丝的形态及排列方式,蓝细菌(Cyanobacteria)蓝细菌过去也称为蓝藻

17、(blue algae)或蓝绿藻(blue-green algae)，上世纪60年代以前认为它是藻类中的一个类群，以后证实它的细胞核没有核膜，细胞壁也与其它原核生物相同，由肽聚糖构成，革兰氏阴性，行无性繁殖，应归属原核生物。 蓝细菌在自然界分布广泛，从热带到两极，从海洋到高山到处都有他们的踪迹。甚至在某些极端环境，如温泉、盐湖、贫瘠的土壤、岩石表面等都能生长。,有些蓝细菌能与真菌、苔藓、蕨类和种子植物共生，如地衣是蓝细菌与真菌的共生体，红萍是固氮鱼腥藻和蕨类植物满江红的共生体。 蓝细菌能进行光合作用，有的蓝细菌还具有固氮能力。,古菌,古菌被认为是一类16S rRNA及细胞成分在分子水平上与细菌

18、和真核生物均不相同的，能耐受极端恶劣环境的特殊生物类群。,产甲烷古菌,这是一群严格厌氧，形态和生理特征相差很大，共同点是能以H2、甲酸或乙酸等来还原CO2，产生甲烷，并获得生长所需能量的古菌。 他们不能利用碳水化合物、蛋白质或其他复杂有机化合物。包括G和G的自养菌和异养菌。,极端嗜盐古菌,这是一类能在含盐2030、甚至饱和盐水中生长的古菌。 细胞杆状或球状，并呈多形态，如圆盘形、三角形。 革兰氏染色阴性。 大多数是好氧菌，化能有机营养型。 常生活在盐湖、晒盐池、粗盐腌制的食品中。,极端嗜热古菌,极端嗜热菌是一类依赖于硫，并能耐高温(80100)、高酸度(pH13)生长的古菌类群。能在100以上

19、的温度环境中，它们的最适生长温度是80左右。 它们在形态和生理等方面也有较大差异，除常见的杆状和球状外，还有裂片球状、不规则球状、圆盘状或圆盘带附属丝、杆状外覆包被物等。,螺旋体(Spirochaeta),螺旋体是一类菌体细长并弯曲成螺旋状的单细胞原核微生物，革兰氏反应阴性。菌体细胞一般宽0.13m，长3500m，大小差异较大，菌体柔软，无鞭毛，但可借轴丝而运动，以二分裂方式进行繁殖。 大部分螺旋体为厌氧菌或兼性厌氧菌。,轴丝(axial fibril),螺旋体在自然界中分布广泛，江湖、水塘、海水等水生环境和动物体内都存在螺旋体。根据螺旋体的生活方式，可把螺旋体分为腐生型和寄生型两类。腐生型螺

20、旋体多分布在污水、,污泥等环境中，如螺旋体属(Spirochaeta)。某些寄生型螺旋体，是致病菌，如苍白密螺旋体，引起梅毒。,立克次氏体(Rickettsia),立克次氏体是由美国医生Howard Taylor Rickettsia 在研究斑疹伤寒时首先提出的，但他本人不幸被感染死去，为示纪念而以其名命名。 立克次氏体是一类较普通细菌小的专性寄生小细菌，革兰氏染色阴性，不产芽孢，不运动，一般不能通过细菌过滤器。 立克次氏体形态多变，球状、杆状至丝状，随寄主的发育阶段不同而呈不同形态。,立克次氏体首先在动物细胞中发现，后来在患棒叶病的三叶草和长春花中也发现了立克次氏体，在植物细胞中的立克次氏体

21、一般称为类立克次氏体(rickettsia-like organisms，RLO)或类立克次氏体细菌(rickettsia-like bacteria，RLB)。,除五日热立克次氏体外，其它的立克次氏体均不能人工培养，不能独立生活的原因可能是： 能量代谢系统不完全，只能氧化谷氨酸，而不能氧化葡萄糖和6-磷酸葡萄糖。 酶系统不完全，缺少代谢活动必须的一些酶类，虽然它们也能合成一些大分子物质和生长所需要的小分子物质，但另一些养料则必须从寄主中获得。 细胞膜透性过高，虽然利于从寄主细胞中获取养料，但在环境中生活时体内物质也易“渗出”。,一般立克次氏体离开寄主将很难存活，在自然界中，其寄主一般为虱、螨

22、、蚤、蜱等吸血节肢动物，但不引起这些动物的病害，通过这些节肢动物,叮咬人或其他脊椎动物而引起传播。引起的主要病害有斑疹伤寒、恙虫热等。,支原体(Mycoplasma),支原体又称菌形体或类菌质体，最初从患传染性胸膜肺炎的病牛体中分离得到，称为胸膜肺炎微生物(pleuropneumonia organisms，PPO)。后来从羊、狗、猪及人体中均分离到这类微生物，因其在形态、生理上大体相似，故统称为类胸膜肺炎微生物(pleuropneumonia-like organisms，PPLO)，1955年，正式命名为支原体。 有些植物病害，如玉米矮化病、甘蔗白叶病和桑、竹丛枝病等，也由支原体引起。一般

23、将植物支原体称为类支原体(mycoplasma-like organisms，MLO)。,蕈状支原体形态(mycoplasma),支原体的主要特点是无细胞壁、但与无细胞壁的原生质体不同的是：对渗透压有很强的抗性。 支原体细胞膜中有胆固醇，含胆固醇在原核生物中是罕见的。 由于无细胞壁，故支原体形态多变，有球形、丝状、分枝状等，对干扰细胞壁合成的抗生素，如青霉素不敏感，对溶菌酶也不敏感。,支原体革兰氏染色为阴性，无芽孢，没有鞭毛，不能运动，是已知能能独立生活、最小的细菌，最小直径只有0.1m，由于细胞柔软，因此可以通过细菌过滤器。 支原体可以人工培养，但营养要求苛刻，需在添加血清、酵母膏或胆固醇等

24、营养丰富的培养基中才能生长，菌落较小，直径0.11.0mm，呈“油煎荷包蛋”状，中央厚，且颜色深，边缘薄而透明。,典型的支原体菌落形态,衣原体(Chlamydia),衣原体是一类比立克次氏体小，能通过细菌过滤器，专性活细胞内寄生的革兰氏阴性原核生物。 衣原体虽有一定代谢能力，但缺少独立的产能系统，必须依靠寄主获得能量，故有“能量寄生物”之称，也是区别与立克次氏体的最显著的特征。 1956年，我国微生物学家汤飞凡等通过鸡胚培养首先分离出沙眼衣原体，当时误认为是“大型病毒”，1970年正式命名为衣原体。,什么是真核微生物？,真核微生物(eucaryote)是指那些细胞核具有核膜、能进行有丝分裂、细

25、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。,真核微生物的种类,真核 微生物,真菌,原生生物,黏菌,单细胞藻类,原生动物,单细胞真菌酵母菌,丝状真菌霉菌,菌物,真菌是指一类不含叶绿素，它们一般能进行有性和无性繁殖，能产生孢子，它们的营养体通常是丝状的且具有分支的结构，具有几丁质的细胞壁，并且常常进行吸收营养的真核微生物。,酵母菌是一类单细胞的真菌，在一般情况下不长菌丝，只有在某种特殊环境下，才形成由单细胞连接起来的假菌丝。,霉菌是丝状真菌(filamentous fungi)的总称，没有分类学上的意义。通常凡在营养基质上形成绒毛状、网状或絮状菌丝体的真菌，统称为霉菌。,真菌是一类分化较

26、为复杂的微生物，包括的种类很多，它们的个体有的较小，也有的较大，有单细胞的，也有多细胞的，有的结构相对简单，有的很复杂，生活习性也多种多样。 真菌在自然界中的分布非常广泛，土壤、空气、水体和动植物体内都有它们的踪迹，许多真菌是有益的，可用于制酱，造酒，生产抗生素等，也有许多真菌是有害的，引起食品的腐败，产毒和动植物病害等。,菌丝的细胞结构： 包括细胞壁、细胞膜和内质网膜、细胞核、各种细胞器、贮藏物质、鞭毛等。,真菌的细胞壁： 真菌细胞壁一般厚约100300nm，质地坚韧、厚实，具有固定细胞外型和耐原生质体膨压的作用。 真菌细胞壁的骨架成份是几丁质，它是N-乙酰氨基葡萄糖的聚合物，其它成份有葡聚

27、糖、糖蛋白、蛋白质等。,菌丝和菌丝体(mycelium) 真菌的个体通常称为菌体(thallus)，由营养部分和繁殖部分组成。 真菌营养体的基本单位是菌丝(hyphae)，是一种管状的细丝，有单细胞的，也有多细胞的。菌丝直径一般为310m。 通常，只要条件适宜，菌丝就可以不断生长，并产生许多分枝，形成一个茂密的整体，称为菌丝体。,无隔菌丝：是单细胞菌丝，有分枝，含有多核，且只在形成孢囊梗、菌丝受到断裂伤害或死亡时才产生一个封闭的隔膜。 有隔菌丝：是多细胞的菌丝，细胞内可有一个、两个或多个核，菌丝有横隔膜，隔膜上有孔，可允许细胞间物质的交换。,真菌菌丝的变态类型,匍匐丝和假根,吸胞,菌环和菌网,

28、菌丝陷阱,真菌的繁殖能力很强，断裂的菌丝可以生长成新的个体，但这不是真菌的主要繁殖方式。大多数真菌的生活周期通常包括无性繁殖和有性繁殖两个阶段，形成多种多样的有性和无性孢子，形成孢子是真菌的主要繁殖方式。,真菌的无性繁殖：是指不经过两种性细胞的结合便能产生新个体的繁殖方式，真菌的无性繁殖产生无性孢子。 无性孢子的形成一般是在真菌生活的某一时期，由菌丝分化形成不同的产孢器官，然后产生无性孢子。 无性孢子多为单倍体，它们在种类、形态、颜色和形成方式上存在很大差异，多种多样，可作为分类的依据。,孢囊孢子(sporangiospore)：这种无性孢子生于孢子囊内，单细胞。,孢子囊梗,孢子囊,囊轴,孢囊

29、孢子,根据在孢子囊中形成的孢子能否游动，可将孢囊孢子区分为两类，一类是可游动的游动孢子，另一类是不能游动的孢囊孢子，也称静孢子。,游动孢子囊,分生孢子(conidium) 这是一类靠菌丝分割或缢缩而形成的具有特定形态的无性孢子，在真菌中最为普遍。,分生孢子,分生孢子梗,大型分生孢子,芽孢子(budding spore) 这种无性孢子主要在酵母菌中形成。 酵母菌在一般情况下不长菌丝，只有在某种特殊环境下，才形成由单细胞连接起来的假菌丝。 这些酵母菌的无性繁殖大多数是出芽产生芽孢子。芽孢子形成时自母细胞产生一个芽，此时细胞核也一分为二，其中之一进入芽细胞。芽细胞不断长大，靠缢缩方法从母细胞脱落下来

30、。,假菌丝,芽孢子,有时芽殖的第一个细胞尚未脱落，在这个芽细胞上又可继续出芽长出另一个芽孢子。因此，有时可见几个芽孢子连成一串。通常母细胞出芽多在细胞两极，当芽孢子脱落后，母细胞表面留下一个斑痕，称为芽痕，有时在一个细胞表面可见100多个芽痕。,节孢子(arthrospore),节孢子,在有些真菌中，当菌丝生长到一定阶段，在菌丝上形成许多隔膜，然后在隔膜处断裂并形成一系列孢子，这样的孢子称节孢子，也称粉孢子，节孢子形状如短柱状、筒状。,厚垣孢子(chlamydospore),厚垣孢子也称厚壁孢子，是菌丝细胞原生质浓缩、变圆，形成厚壁的孢子。它们常产生于菌丝顶端或中间，圆形或椭圆形，单生或几个连

31、在一起，颜色较暗。,厚垣孢子,由于厚垣孢子壁厚，可抵抗不良环境。过去曾认为它们是在不良条件下形成的产物，但事实证明有些菌如镰刀菌属(Fusarium)在正常情况下也可产生厚垣孢子，它们随时可以萌发。,厚垣孢子,有性繁殖：指经过两个不同性别的细胞或器官配合后产生新个体的过程，经有性繁殖产生的孢子称为有性孢子。 有性繁殖的过程在真菌虽各有差异，但一般均经历：质配(plasmogamy)、核配(karyogamy)和减数分裂(meiosis)三个阶段。,有性孢子的类型： 合子：游动配子结合后产生的有性孢子称为合子(zygote)。合子壁厚，内含两个细胞核，形成后则进入休眠期。一旦条件适宜，合子可以萌

32、发。在萌发前两个核融合，并完成减数分裂，产生单核的无性孢子。 有些真菌的同一孢子囊释放出的任意两个游动孢子都可以作为配子而结合。另有些菌，如异水霉只有从不同性别的配子囊中释放出的游动配子才可以进行结合，而且雌、雄配子大小、颜色都有差异。一般雌配子较大，无色，雄配子较小，橙色，运动活跃。,卵孢子：卵孢子(oospore)是由形状不同的异型配子囊藏卵器和雄器结合而产生的有性孢子。 这类真菌进行有性生殖时，首先由菌丝侧生短柄，柄顶端膨大成圆形藏卵器。藏卵器内分化出一至几个卵球，卵球数目因菌种而不同。每个卵球内只含一个核，多余的核都退化。 成熟的藏卵器有厚壁或表面有刺，但壁的厚度并不均匀，有的地方较薄

33、便于雄器穿人。 雄器可以产生于藏卵器的柄上、同一条菌丝上或另一菌丝体上。它们一般为棒状、丝状或拳头状。,接合孢子： 接合孢子为同型配子囊结合产生，大多数异宗配合，少数为同宗配合。当有亲和性的“”和“”两个菌丝体相遇时，首先在菌丝体上诱发产生接合子梗，两个菌体上的接合子梗相互吸引，朝着相对的方向生长，逐渐接近。当两个接合子梗接触后，每个接合子梗产生一个横隔将接合字梗分为两部分，前端的一个细胞为配子囊，基部细胞为配子囊柄(gametangiophore)。两个相接触的配子囊在连接处破裂，两细胞核与细胞质融合为一个细胞，此细胞继续发育成为接合孢子。,原配子囊,配子囊,配囊柄,原接合孢子囊,接合孢子,

34、接合孢子在发育过程中通常可形成三或四层壁。最外层变硬并成瘤、刺状。,子囊孢子(ascospore)： 子囊孢子通常产生于一个特殊的称为子囊(ascus)的结构中，一个子囊一般含有28枚子囊孢子。子囊多单生或聚生在于囊果内。 形成子囊孢子是子囊菌的主要特征，它们通过异型配子囊配合后产生。 子囊的形成过程称为钩状形成方式，有性过程的初期先在菌丝上分化出雌性的产囊体(ascogonium)和雄性的雄器，它们各自含多核。,两个异性细胞接触后雄核及其细胞质转入产囊体，异性细胞核两两相配。 由产囊体上生出许多产囊丝(ascogenous hypha)，并有多对核进入产囊丝内。产囊丝生长到一定长度后顶端钩状

35、弯曲呈环形，在原产囊丝钩尖与钩顶之间及钩顶与钩柄之间各生出一个横隔。在钩顶细胞中含有两个不同性别的核，并由此钩顶细胞发育成子囊。 在子囊内两核融合，经过一次减数分裂和一次有丝分裂，最后形成8个单倍体的核。每个细胞核周围产生膜包围细胞质和细胞核，并逐渐生出细胞壁发育成子囊孢子。,由于在一个产囊体上可以生长出许多产囊丝，每根产囊丝在发育出钩顶细胞后，仍可以侧生分枝发育出另一根产囊丝，因此最后成为许多子囊丛生在一起。它们常常被许多不孕的菌丝细胞包围而形成具有一定形状的子囊果。,子囊果因菌的种类不同而具有不同的外形和结构，分别被称为子囊壳(perithecium)、闭囊壳(cleistothecium

36、)、子囊盘(discocarp)等，有些子囊果外面生长出形态各异的菌丝，称为附属丝。另有少数菌子囊裸露在外，无子囊果包裹。大多数子囊果形成后要有一个休眠期。,担孢子(basidiospore)： 担孢子外生于一个称为担子的细胞上，产生担孢子的真菌称为担子菌。担子是通过菌丝联合后在其尖端形成的结构。 担子菌有两种菌丝：一种由担孢子萌发出的单倍体菌丝，称为初生菌丝，另一种则为初生菌丝联合后生成的双核菌丝，称为次生菌丝。双核菌丝中含有两个性别不同的核，但并不立刻发生核配。这种状况可持续很久。许多菌种的双核菌丝可以进行正常的营养生长、蔓延，并始终保持菌丝细胞中含有两个不同性别的细胞核。,锁状联合,菌丝

37、的蔓延生长是靠一种锁状联合的结构实现,锁状联合形成示意图,当担子菌生长到一定时期，菌丝顶端双核细胞膨大，细胞质变浓，基部出现一个大液胞，这就是年幼的担子。 这个担子内的两个核配合成双倍体，不久即进行减数分裂形成4个核。此时，在担子上部突出4个小梗，每一个核进人一个小梗。 小梗顶端膨胀生长成担孢子，每一个担孢子含一个单倍体核，小梗与担孢子之间产生一个横隔。,不同类型的担子,最普遍和为人们熟知的担子果是蘑菇和木耳。蘑菇伞盖下面的菌褶两边由担子排列成层，称为子实层。,真菌在固体基物上也能形成完好的菌落，但其与细菌菌落相比具有明显的区别，如真菌菌落绝大多数都呈绒毛状或絮状，只有单细胞的酵母菌能形成粘稠

38、状、较光滑、类似于细菌的菌落。,菌落主要由菌丝、无性繁殖体和有性繁殖体组成。菌落最初往往是浅色或白色，而成熟后常具有各种各样的颜色，如黄、绿、青、黑、橙等。 一般地，菌落正面的颜色来自于孢子或孢子囊的颜色，而菌落背面的颜色则来自于菌丝体。此外，有些真菌的菌落表面还具有水滴状分泌物。,病毒的发现： 19世纪末，已经分离到许多引起传染病的细菌，但也有些传染病不能证明是由细菌引起的，如口蹄疫、烟草花叶病。 1892年俄国科学家伊万诺夫斯基()首次发现烟草花叶病的感染因子可以通过细菌过滤器，仍然具有感染力。,1898年荷兰科学家贝格林克(M.V.Beijerinck)进一步肯定了伊万诺夫斯基的结果，并

39、证明该致病因子可以被乙醇从悬液中沉淀出来而不失去其感染力，而且能在琼脂凝胶中扩散，但用培养细菌的方法培养不出来，于是他认为：该病原体是比细菌小的“有传染力的，活的流质”，并将之命名为“virus”。 随后其他一些可以通过细菌过滤器的致病因子，包括中植物的、动物的被陆续分离出来，人们便把他们都称为“过滤性病毒”，以后发现用“过滤性”并不合适，所以现在普遍采用的还是“病毒”。,1935年，美国生物化学家斯坦莱(W.M.Stanley)从烟草花叶病病叶中提取出了病毒结晶，该结晶仍具有致病力，这件事成为分子生物学发展中的一个里程碑。 随后的研究又证明烟草花叶病结晶中只有核酸和蛋白质，并且只有核酸具有感

40、染力和复制能力。,病毒的特点： 1、缺乏细胞结构。 2、病毒体只含有一种核酸，DNA或RNA。 3、繁殖方式特殊，病毒没有生长现象，也不进行 二分裂，病毒的繁殖是在分子水平上进行的。 4、绝对的细胞内寄生。 5、有侵染能力。 6、比其他生物更多样化。,为了概括病毒的本质，学者们一直试图给“病毒”一个科学而严谨的定义，但直到目前，仍然很困难。 病毒是超显微的，没有细胞结构，专性活细胞内寄生的实体，它们在活细胞外具一般大分子的特性，一旦进入宿主细胞又具有生命特征。,病毒的大小： 病毒是具有一定大小、形状和结构的实体，由于病毒不能生长，对于装配成熟的病毒，这些性状将不再改变。 病毒的大小变化范围很大

41、，大的如痘病毒大小可达300450nm(相当于支原体的大小)，小的如口蹄疫病毒，直径只有1022nm (相当于血红素蛋白分子的大小)，但通常大小在100nm左右。 由于测定条件和方法的不同，同一种病毒的大小在不同的文献报道中可能有一定的差异，但一般变动范围不大。,病毒的形态： 尽管目前发现的病毒已经超过5000株，但其形状却仅有以下几类； 1、球形颗粒：这类病毒颗粒形状接近球形，所以这类颗粒也常称做拟球形颗粒，小的直径为20nm左右，如小RNA病毒，大的超过150nm，如疱疹病毒。 2、杆状颗粒：这类病毒颗粒形状呈长杆状，常见于植物病毒。其中，有的为刚直杆状，如烟草花叶病毒(TMV)；有的为弯

42、曲杆状，如马铃薯X病毒(PVX)；有的呈极细长且非常柔韧的丝状，如甜菜黄化病毒(BYV)。,3、复杂形状颗粒：有些病毒颗粒形状较特殊。如：有尾噬菌体(tailed phage)的头部近似球形，尾部呈杆状，整个病毒体呈蝌蚪状。 痘病毒呈砖形或卵形。 还有些病毒具有多种形态，如流感病毒的典型形状为近球形，但也存在着丝状体，有时可达几个微米。,病毒壳体的结构： 1、螺旋对称壳体 2、二十面体对称壳体 3、复合对称的壳体,螺旋对称壳体 非对称的亚基分子对称排列的最简单方式是沿着圆周排列，形成圆盘状的结构，再由这些圆盘结构堆积起来，形成圆柱状的三维结构。 但由于圆盘结构中的蛋白质亚基与螺旋盘绕的病毒核酸

43、的结合，亚基由圆盘排列转变为螺旋排列，构成螺旋对称的壳体。而构成螺旋壳体的每一个蛋白质亚基即可视为一个壳粒。,在具有螺旋对称壳体的病毒中，以烟草花叶病毒(TMV)了解最为清楚。TMV无包膜，外观呈狭窄的刚直标状，其壳体长300nm，直径15-18nm，由2130个相同的蛋白亚基以右手螺旋方式排列而成，共130圈，每一圈有16个亚基，每圈间距为2.3nm，每3圈螺旋重复一次。螺旋壳体中央有直径4nm的轴孔，病毒的单链RNA在距中心轴约4nm处与蛋白亚基结合，总长6395个核苷酸，每3个核酸结合着一个蛋白质亚基。,壳体长300nm 直径1518nm 2130个相同的蛋白亚基 每一圈有16个亚基 每

44、圈间距为2.3nm 每3圈螺旋重复一次 共130圈 螺旋壳体中央有直径4nm的轴孔 病毒的单链RNA在距中心轴约4nm处与蛋白亚基结合 总长6395个核苷酸 每3个核酸结合着一个蛋白质亚基,二十面体对称壳体 构成对称结构壳体的第二种方式是：蛋白亚基围沿正20面体的角或边排列，进而形成一个封闭的蛋白质外鞘。 每一个正20面体有20个三角平面，30条边和12个顶点。,复合对称的壳体 除螺旋对称和二十面体对称外，还有少数病毒的壳体为复合对称结构。 具有这种壳体的典型例子是有尾噬菌体，这类噬菌体无包膜，壳体由头部和尾部组成，头部通常是20面体对称，尾部是螺旋对称，如感染大肠杆菌的T4噬菌体，这样的壳体

45、结构对称形式，有时也称作双对称。 具有复合对称的病毒壳体还有呼肠孤病毒科的病毒，其病毒壳体由内、外两层壳体组成，均为20面体对称结构。,病毒的感染循环或称为病毒的复制周期，可按顺序分为5个阶段：吸附；侵入；脱壳；病毒大分子的合成(包括病毒基因组的表达与复制)；装配和释放。,C、H、O、N 四种元素占细胞干重的9097，其中碳的含量相对稳定在干重的505；含氮量变化较大，一般单细胞微生物的含氮量较高，为815，而丝状真菌的含氮量只有5左右。 其余是310为 P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe等大量元素和Cu、Mn、B、Co、Mo 等微量元素，也就是灰份(既将干物质在550烘成灰，矿质元素的氧化物

46、)。,营养物,1.水份 2.碳源物质 3.氮源物质 4.矿质元素 5.生长因子,生长因子：指某些微生物不能从普通碳源、氮源物质合成，而需另外加入少量才能满足生长需要的小分子有机物质。狭义的生长因子仅指维生素，广义的包括维生素、氨基酸和碱基(嘌呤、嘧啶)三种类型。,根据 碳源、能源、氢或电子供体的性质不同，可将大多数微生物分为四种类型：,光能无机营养型(光能自养) 光能有机营养型(光能异养) 化能无机营养型(化能自养) 化能有机营养型(化能异养),微生物吸收营养物质的方法,一、吞噬作用 二、渗透吸收作用 1.扩散 2.促进扩散 3.主动运输 4.基团转位,培养基,培养基的分类 配制培养基的原则

47、培养基的灭菌,培养基：人工配制的适合不同微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质。,培养基的分类 根据培养基的成分是否可知：合成培养基、半合成培养基、天然培养基。 根据培养基的物理状态：固体培养基、半固体培养基、液体培养基。 根据用途不同：基础培养基、加富培养基、鉴别培养基、选择培养基。,1.选择适宜的营养物质 细菌：牛肉膏蛋白胨培养基 放线菌：高氏一号培养基 真菌：PDA培养基,配制培养基的原则,2.营养物质浓度及其配比 C/N：培养基中碳元素与氮元素物质量比值。 发酵生产谷氨酸： C/N=4/1 时：繁殖菌体 C/N=3/1 时：积累谷氨酸,3.控制pH 细菌、放线菌：pH 7.07.5 酵

48、母菌、霉菌：pH 4.56.5,4.控制氧化还原电位 好氧微生物: +0.3+0.4V 厌氧微生物: +0.1V 兼性厌氧微生物:+0.1V 好氧生长 +0.1V 发酵,培养基的灭菌,高压蒸汽灭菌 间歇灭菌 过滤除菌,高压蒸汽灭菌： 一般压力表有3种单位： 公制压力单位：Kg/cm2 ，(MPa) 英制压力单位：磅/平方英寸 温度单位：,一般培养基灭菌： 1.0 Kg/cm2，0.1MPa，15磅/平方英寸，121，1530 min。 含有葡萄糖的培养基灭菌： 0.50.6 Kg/cm2，0.050.06MPa， 8磅/平方英寸，112115 ，1530min。,过滤除菌,附：玻璃器皿等的灭菌

49、干热灭菌 高温干燥箱，160，2小时。,附：无菌室的消毒 紫外光(UV) 化学药物熏蒸(苯酚，高锰酸钾+甲醛),微生物生长 丝状微生物生长与繁殖的概念 单细胞微生物生长的概念,微生物生长的定义 在适宜的外界环境条件下，微生物个体或群体细胞中主要化学组分协调而平衡的增长，即：个体数量的增加和群体生物量(Biomass)的增长。,微生物的纯培养,稀释平板法,划线分离法,菌落,微生物生长的测定,细胞数量的测定： 直接计数、比浊、活菌计数(稀释平板) 最大概率法、浓缩法 细胞生物量的测定： 干重、总氮、DNA含量,直接测数法 在普通光学显微镜下直接观察记录微生物细胞数。 应用对象：酵母、真菌孢子、细菌

50、 优点：简便、快速、易操作 缺点：难以区别死、活细胞,血球计数板,计数室,盖玻片,计数室内每小格的容积是： 1/4,000,000 毫升,每毫升菌液的含菌数 每小格的平均菌数4106稀释倍数,比浊法,稀释平板法,最大概率法(most probable number),将待测样品在定量培养液中进行一系列的稀释培养。 每个稀释度设35个重复。 最后3个有菌生长的稀释度称为临界级数。 根据临界级数求得最大概率。,数量指标： 541 查统计表： 17 结果： 17105 个/ml,浓缩法,细胞干重(或湿重),培养离心、洗涤干燥称重,称重,含氮量测定,微生物细胞的含氮量比较稳定，氮是蛋白质的组成成分，因

51、此测定微生物细胞的含氮量可以表示其生长。 细胞含氮量约1215(占细菌干重)。 样品必须充分洗涤，操作程序复杂。,DNA含量测定,微生物细胞中DNA含量较稳定，不受菌龄和环境因素影响，可根据DNA含量计算出细菌数量。 平均每个细菌细胞 DNA含量为8.410-5 ng,环境条件对微生物生长的影响,一、温度 二、水 三、氢离子浓度 四、氧气和氧化还原电位 五、光和辐射 六、超声波 七、化学杀菌剂和抑菌剂,温度,在地球上，从0以下到100以上，均发现有微生物存在。 最低温度：能生长温度下限，生长速度缓 慢。 最高温度：能生长温度上限，超过此温度 则死亡。 最适温度：最适合生长的温度。,微生物生长的

52、温度类型,温度对微生物生长的影响,高温对微生物的影响 低温对微生物的影响,致死温度：10分钟内杀死微生物的高温界限 微生物 致死温度() 多数营养体 5065 放线菌及真菌孢子 7580 芽孢 100 以上,高温对微生物的影响,低温对微生物的影响,菌株的保藏 4： 短期保存 -70： 长期保存 -196： 长期保存 其他： 沙土管(孢子) 冷冻干燥,渗透压 正常条件下：细胞内溶质浓度高于细胞外。 高渗溶液：造成细胞失水，原生质收缩，引起质壁分离。 低渗溶液：引起细胞吸水膨胀。,大多数的微生物不能接受高渗透压 防止食品腐败：1015食盐 5070糖 嗜盐菌：需3.5NaCl(海洋微生物) 极端嗜

53、盐菌：需1530NaCl,空气湿度 空气湿度大，利于微生物的生长，干燥抑制微生物生长或促进微生物死亡。 食品工业中，用干燥法将食品制成干制食品，可以达到保藏的目的。,影响细胞膜的电荷，影响对营养物的吸收。 影响酶的活性。 改变环境中养料的可给性或有害物质的毒性。 改变微生物的代谢途径(发酵)。,氢离子浓度(pH),大多数微生物适宜的pH值为6.57.5，一般4.010.0之间也能生长。 酸类物质可增加氢离子浓度，高浓度的氢离子浓度可引起菌体表面蛋白等的水解，并破坏酶的活性。 碱类物质除能改变环境的pH值外，还能引起细胞物质的水解，对微生物有一定的毒害作用。 食品工业中常用石灰水、氢氧化钠、碳酸

54、钠等作为机器、工具及冷库等的消毒剂。,氧气和氧化还原电位,氧气与微生物生长 类 群 氧气的影响 需氧微生物 专性好氧 必须有氧才能生活 微好氧 需氧量低于大气中氧 兼性厌氧 有氧时生活更好 厌氧性微生物 微耐氧 不需氧,但有氧可生活 耐氧厌氧 有氧无氧均能生活 专性厌氧 氧有毒害或致死作用,光和辐射,可见光 紫外光 电离辐射,光合微生物：能量来源 非光合微生物：趋光生长或需要散射光(如： 闪光须霉、蘑菇、灵芝)。 强光导致微生物死亡：诱发光氧化作用， 使酶或敏感部位失活。,可见光,强致死波长：250280nm 引起DNA产生胸腺嘧啶二聚体，双链结构扭曲变形，阻碍DNA复制的正常配对，造成细胞突变或死亡。 穿透力弱，适用于空气、表面杀菌。,紫外光,电离辐射(,）,共同特点： 波长短，能量大，被照射物某些分子电离，产生游离基与细胞中敏感部位蛋白分子作用使其失活，导致细胞损伤或死亡。 适用于药品、食品及塑料制品的杀菌。,超声波,超声波：20kHz/s的声波 通过强烈振动使细胞破裂，内含物外泄而死亡。 根据不同目的选择功率、时间、次数和频率