微生物生命的多样性教材

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1、第3篇 生物进化 14 生物多样性 4微生物定义 4微生物特点 4微生物的种类 一、微生物定义： q微生物是个体微小、结构简单、必须在显微镜 下才能看见的微小生物的总称。 生物六界 生物 非细胞结构生物病毒界 原核生物界 原生生物界 真菌界 动物界 植物界 具细胞结构生物 微型后生动物 高等动物 微生物 不是分类学的 名词 二、二、 微生物的特点微生物的特点 1、体积小，表面大 2、种类多，分布广 3、生长旺，繁殖快 4、适应强，易变异 体积小，比表面积大 微生物的个体都极其微小，一般以m或nm为单位。 任何物体被分割的越细，其比表面积越大 微生物的这种小体积、大表面积的特点，有利于它们 与周

2、围环境进行物质、能量和信息的交换。 人肠道内的正常菌群： 人肠道内经常有100-400种不同种类的微生物，总数 可达成100万亿个，重量相当于粪便干重的三分之一。 种类多种类多 目前已发现的微生物在10万种以上。 土壤是微生物的大本营。 分布广分布广 + 万米深海底部的耐热硫细菌： + 1974年4月和1977年2月美国科学家分别在东太平洋的 加拉帕戈斯群岛东部1万米的海底温泉中 + 发现耐100高温、耐1140个大气压的硫细菌 + 含量达100万100亿个/ML q 万米高空中的微生物： 70年代末，人类利用物理火箭，分别从74KM、85KM处 采集到微生物。 p 认为是由于火山喷发，暴风、

3、龙卷风带上去，后脱离 地球引力造成的。 q 地层中的微生物： 曾有人在南极洲的罗斯岛和泰罗尔盆地的128427米 的沉积岩中找到过活细菌。 前苏联的科学家在南极冰川进行钻探时从4.5293米 的不同深度岩石中发现有球菌、杆菌和微小的真菌。 生长旺、繁殖快 *微生物具有极高的生长和繁殖速度，是其它动、植物 无法比拟的。 *如：大肠杆菌在最适合条件下，每分裂一次需要12.5- 20.0分钟 若按20分钟/代，则每小时分裂3次； 每昼夜72次，后代个数为4722366500万亿个，重约4722吨； 48小时为2.21043个，约等于4000个地球的重量， 但此种情况只能维持数小时，因营养条件、生长环

4、境，种群关系 等，一般细胞在液体培养基中的浓度仅能达108109个/ml左右 *不同种类的微生物增代时间各不相同。 *如乳酸菌38分/代，光合细菌144分/代，念珠藻23小时 /代。 适应性强 微生物对环境，尤其是“极端环境”具有惊人的适应力， 一些嗜盐菌可在32%饱合盐水中生存； 耐酸菌有些可在5%-10%的硫酸中； 耐碱的，有的可在pH9-11中生存； 抗辐射能力，人半致死剂量低于1000R，原生动物为10万R 。 易变异 微生物多为单细胞，简单多细胞或非细胞结构， 由于具有繁殖快的特点，就是在变异频率十分低的情 况下（10-510-10）变异速度也是较快的（因为它的繁 殖速度和数量较大）

5、 变异的形式很多，如形态、代谢途径、生理类型、抗 性等。 如：青霉素，人每天要注射几十万单位，输液成人800 万1000万，而一开始发酵液只能产生20单位/ml，后 经人工变异育种，现在可达510万单位/ml。 三、微生物的种类 +非细胞生物 +原核生物 +真核生物 （一）非细胞生物 %病毒 %类病毒 %拟病毒 %朊病毒 研究历史 19世纪末，已经分离得到了许多引起传染病的细菌 ，但对某些传染病如口蹄疫、烟草花叶病等却一直无法 获得其病源细菌。 v1892年，俄国学者伊万诺夫斯基首次发现烟草花叶病的 感染因子能够通过细菌滤器 v1898年，荷兰生物学家贝哲林克进一步肯定了此结果， 并将这类感染

6、因子称为病毒 v1935年，美国生物学家斯坦莱从烟草花叶病灶中分离获 得病毒结晶。 1、非细胞型生物病毒 A、定义： 病毒是广泛寄生在人、动物、植物、微生物细胞中的 一类原始生物 它比一般微生物小 能通过细菌滤器 必须借助电子显微镜才能观察到 所以又称为超显微生物或分子生物 B、特点 个体极小 不具细胞结构 只有一种核酸类型 严格活细胞内寄生 复制的方式繁殖 对抗生素不敏感 基本形态 球形廿面体对称 杆形螺旋对称 蝌蚪形复合对称 C、病 毒 的 形 态 D、化学组成和结构 蛋白质 核酸 类脂质 多糖 化学组成 蛋白质衣壳 核酸内芯 被膜 结构 吸附 侵入 生物合成 装配 释放 E、病毒的繁殖过

7、程 线状双链DNA 乙肝表面 抗原 脂层（来自 宿主细胞） 乙肝核心 抗原 病毒基因编 码的蛋白质 核衣壳 包膜 F、乙肝病毒的形态特征 乙肝病毒基因结构 双链环状DNA，约3,2kb C、P、X、S四个蛋白质编码区 C区编码核心抗原（HbeAg/ HbcAg） P区编码DNA聚合酶 X区编码X抗原（HbxAg）和表面抗原（ HbsAg） S区编码S蛋白、preS1蛋白和preS2蛋白 表面抗原的主要成 分 C区 P区 S区 X区 乙肝五项检验 乙肝表面抗原(HBsAg) 乙肝表面抗体(HBsAb) 乙肝e抗原(HBeAg) 乙肝e抗体(HBeAb) 乙肝核心抗体(HBcAb) 第一对：乙肝表

8、面抗原和抗体 q 乙肝表面抗原(HbsAg)阳性就表明感染了乙型肝炎病毒 q 无症状HbsAg携带者: q 单项HbsAg阳性 q 肝功能正常 q 没有无肝脏肿大及特殊不舒服等 q 乙型肝炎病人化验为: q HbsAg阳性 q 谷丙转氨酶增高或其他肝功能不正常 乙肝表面抗体（抗Hbs） q 乙肝表面抗体(抗Hbs)阳性一般都表明人体已得到保 护，对乙肝病毒有了抵抗力 q 进行乙型肝炎疫苗注射就是为了使人体产生抗Hbs， 得到对乙肝病毒的免疫能力 第二对：乙肝抗原和抗体 抗原只存在于乙肝表面抗原阳性的血液中 抗原阳性表示肝炎病毒在人体内有复制（繁殖） ，说明有传染力。 乙肝抗体（抗Hbe） 抗体

9、阳性，表明肝炎病毒在体内处于抑制状态。 不表示对乙肝病毒有抵抗力，但可认为传染性很低。 第三对：乙肝核心抗原和抗体 乙肝核心抗原（ HbcAg） 核心抗原是乙肝病毒的核心 部分，只存在于肝细胞核中，血液中没有游离存在的 核心抗原。 如果要在血中检测，心须有较高的技术和设备条件， 乙肝核心抗原阳性是有传染性的标志。 由于不能用一般的化验技术在血液中检出，所以核心 抗原和抗体这一对中缺少了核心抗原这一半。 乙肝核心抗体（抗Hbc） 感染乙肝病毒后就会产生核心抗体，并能保持多年（ 可长达年或更久） 核心抗体阳性说明 存有乙肝病毒感染 过去感染过乙肝病毒 乙肝五项正常检验结果： 乙肝表面抗原(HBsA

10、g)- 乙肝表面抗体(HBsAb)- 乙肝e抗原(HBeAg)- 乙肝e抗体(HBeAb)- 乙肝核心抗体(HBcAb)- qHBsAg、HBeAg、抗-HBc阳性称为大三阳 qHBsAg、抗-HBe、抗HBc阳性称为小三阳 F、流感病毒 神经氨酸酶(N蛋白)可破 坏细胞受体,使病毒在寄 主细胞内自由传播 8条RNA单链 血凝素(HA蛋白)可 使病毒附着生物细 胞受体,使其感染 目前已有15种HA和9种NA 流感病毒有三种类型： 甲型（型）流感病毒感染哺乳动物以及鸟类； 乙型（型）流感病毒只感染人类，疾病的产生 通常较甲型病毒温和； 丙型（型）流感病毒只感染人类，并不会引起 严重的疾病。 2、

11、亚病毒因子 类病毒 拟病毒 朊病毒 A、类病毒 马铃薯纺缍形块茎病是1922年在美国首先发现的，它可使 马铃薯减产2070%，60年我国黑龙江也发现过 1967年1971年瑞士学者者迪纳经研究发现： 致病因子是一个没有衣壳包裹的RNA分子，且分子量很小（仅为最小 病毒的1/20） 单股共价闭环RNA分子 RNA能在敏感细胞内进行自我复制，不需要辅助病毒 类病毒是当今所知最小，只含RNA一种成分、专性细胞内 寄生的分子生物。 番茄簇顶病、柑橘裂皮病、菊花矮化病等，都是类病毒引 起的。 B、拟病毒 又称类类病毒，它是包裹在植物病毒粒子内的 类病毒。 它与普通类病毒的差异是它的侵染对象不是高 等动植

12、物，而是植物病毒。 寄生于辅助病毒壳体内，必须依赖于辅助病毒 才能复制的RNA分子片段 C、朊病毒 引发羊搔痒病、疯牛病、克雅氏病，是一种中枢神经 系统退化性紊乱疾病 1982年美国学者Prusiner发现该病的病原是一种蛋白 质，称为朊病毒蛋白（PrP）。 朊病毒是一类能侵染动物并在宿主细胞内复制的小分 子无免疫性的疏水蛋白质。 Prusiner因此而获得1998年诺贝尔生理学和医学奖 人和动物基因组DNA中有编码PrP的基因 这种细胞基因正常表达的PrP称PrPc ：正常表达 PrPsc：异常表达，含较多的折叠和较少的螺旋 PrPsc进入细胞后与PrPc结合，导致PrPc构型 改变为PrP

13、sc （二）原核生物 % 细菌 % 放线菌 % 衣原体 % 支原体 % 立克次氏体 % 蓝细菌 1、细菌 A、细菌细胞的形态和大小 q大小：以m作为计量单位 q形状：球状、杆状、螺旋状、弧形 B、结构 均有： 细胞壁 细胞膜 细胞质及内含 物 类核 部分有特殊结构： 芽孢 鞭毛 糖被等 基本结构：细胞壁、细胞膜、细胞质、类核 特殊结构：荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞 C、细菌的繁殖无性繁殖 二分裂法 不等二分裂（柄细菌） 三分裂（暗网菌） 多分裂（蛭弧菌） 出芽繁殖（生丝微菌） D、细菌的营养方式 q光能型细菌 q化能型细菌 光能自养 光能异养 化能自养 化能异养 光能自养型 . 含有光合色素,以光为

14、能源 . 以CO2为唯一或主要C源 . 以无机物（如H2O、H2S或其他无机硫化物）为供氢体 . 使CO2还原为细胞的有机物 . 如：蓝细菌、光合细菌（泥生绿硫细菌、红硫细菌） 如：蓝细菌： 绿硫细菌： 光能异养型有机光合菌 以光为能源 以有机物为供氢体 还原CO2合成有机物 厌氧微生物 如：红螺菌科的细菌 化能自养型 v 不含光合色素 v 所需能量来源于它们氧化无机物（S、H2S、H2、NH3、Fe等） 产生ATP v CO2是唯一C源 v 以无机物（如H2O、H2S或其他无机硫化物）为供氢体，使CO2 还原为细胞的有机物。 如：亚硝化细菌、硝化细菌、硫细菌、铁细菌 亚硝化细菌（氨氧化细菌）

15、合成代谢 硝化细菌（HNO2氧化细菌） 硫氧化细菌合成代谢 铁氧化细菌 化能异养型 v依靠氧化有机物产生能量 v 有机物为C源和氢供体 E E、培培 养养 特特 征征 固体培养基上: 菌落(colony)：指微生物细胞在一定条件下，在固体 培养基表面形成的肉眼可见的微生物群体。若来自一 个细胞，则为纯培养或称克隆(clone)。 菌苔(lawn)：大量细菌的菌落连成一片。 液体培养基上 +均匀混浊 +沉淀生长 +表面生长 F、细菌的传统分类 革兰氏阳性菌：经有机溶剂脱色后，保持初染的紫色； 革兰氏阴性菌：有机溶剂可脱去初染颜色。 细菌的鉴别染色法细菌的鉴别染色法 革兰氏染色法革兰氏染色法 C.Gram 丹麦医生 步骤： 涂片固定； 结晶紫初染1min； 碘液媒染1min； 95%乙醇脱色 0.5min； 番红复染1min。 结果: 阳性菌紫色； 阴性菌红色。 G、细菌的现代分类 真细菌原界： 包括蓝细菌和各种除古细菌以外的其他原核生物 古细菌原界： 产甲烷菌、极端嗜盐菌和嗜酸嗜热菌 2、放线菌 在培养基表面上菌落呈放射状而得名。 A、分布 . 大多数为腐生菌，森林的落叶中最多。 . 泥土味放线菌代谢产生的气味。 B、形态 . 丝状细胞 . 不同的放线菌的菌丝具有不同的颜色 . 不同年龄的菌丝产生的色素也不同 C、结构