《微生物学-检验辅导-2013年》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微生物学-检验辅导-2013年（255页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
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(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
