微生物知识培训1

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1、微生物知识培训,QA 2009年9月6日,我们所生活的环境中，到处都存在着大量的微生物。在一般空气中，微生物达8003500/m3，在土壤中达1500108个/g，在严重污染的水中可达107个/ml。（饮用水要求细菌总数100个/ml，大肠杆菌3个/ml。经水塔或贮水池贮存后，短期内可繁殖至105106个/ml。）人的头皮上有140万个/cm2，两手上约有440万个，1g指甲污垢有38亿个，1g粪便可达101000亿个。可以说微生物是无处不在，无处不有。许多以前被人们认为是极端（高温、高压、强酸、强碱、低温等）甚至是致死的环境，现在已发现生活着各种类型的微生物（称为极端微生物）。事实说明，微生

2、物有特别顽强的生存、繁殖和变异能力来适应环境。,人类对微生物世界的认识过程,感性认识阶段（史前时期） 形态学发展阶段（初创时期） 生理学发展阶段（奠基时期） 分子生物学发展阶段（成熟时期）,1.感性认识阶段（史前期）,细菌冶金 防重与治 沤粪肥田 刮骨疗毒 提倡轮作 种痘防花 麦曲治泻 制曲酿酒,2.形态学发展阶段初创期,1664年，英国人虎克用于观察霉菌的单筒复式显微镜,列文虎克与他的显微镜,3.生理学发展阶段（奠基期）,本期特点 代表人物和重要事件 促进本期因素,本期特点,建立了一系列研究微生物所必要的独特方法和技术 借助于良好的研究方法开创了寻找病原微生物的“黄金时期” 把微生物学的研究

3、从形态描述推进到生理学研究新水平 微生物学以独立的学科形式开始形成,代表人物和重要事件,巴斯德的功绩,彻底否定了自然发生说（自然发生说是从古希腊到19世纪中叶广泛流行的理论，这种学说认为，有机体可从无生命物质自发地产生 。） 证实发酵由微生物引起 免疫学预防接种 发明巴氏消毒法,科赫的功绩,发明培养基并用其纯化微生物等一系列研究方法的创立 证实了疾病的病原菌学说 科赫法则,建立微生物学研究基本技术 1）用固体培养基分离和纯化细菌：化线法，混合倒平板法 2）设计培养细菌的培养基 3）设计培养染色技术 证实了疾病的病原菌学说 证实炭疽病因 炭疽杆菌 发现结核病原菌结核杆菌 提出科赫准则,柯赫准则：

4、,（1）某一种微生物，当被怀疑是病原体时，它一定伴随着病害而存在。 （2）必须能自原寄主分离出这种微生物，并培养成为纯培养。 （3）用已纯化的纯培养微生物，人工接种寄主，必须能诱发与原来病害相同病害。 （4）必须自人工接种发病的寄主内，能重新分离出同一病原微生物并培养成纯培养。,不同时期观察到的酵母菌细胞结构, 促进本期的因素：,由于马铃薯晚疫病在欧美严重发生引起灾荒，人们对致病的真正原因开始重视。19世纪60年代欧洲的一些国家中重要的工业酿酒部门发生了酒变质的问题也推动了对微生物的研究。 巴斯德与科赫的研究工作后，微生物学迅速发展，一系列的微生物学的分支学科相继创立，如细菌学（巴，科），外科

5、消毒术：（Lister对当时外科手术经常出现伤口化脓发炎是由于外界微生物进入的结果）免疫学，土壤微生物学（固氮菌的发现）病毒学（烟草花叶病）真菌学，酿造学等。化学治疗法等，各种微生物学专著相继出现。,4.分子生物学发展阶段（成熟期）,J.D.Waston(沃森), H.F.C.Crick(克里克) 发现DNA双螺旋模型,成熟期特点： 微生物学成为十分热门的前沿基础学科 微生物成为生物学研究中的最主要对象 生物工程中，发酵工程是最成熟的应用技术,第一章 总论,微生物（microorganism, microbe） 是一些肉眼看不见的微小生物的总称。包括属于原核类的细菌、放线菌、支原体、立克次氏体

6、、衣原体和蓝细菌（过去称蓝藻或蓝绿藻），属于真核类的真菌（酵母菌和霉菌）、原生动物和显微藻类，以及属于非细胞类的病毒、类病毒和朊病毒等。,分类 三型八大类 ： 真核细胞型微生物细胞核分化程度高，有核膜和核仁，细胞器完整。如真菌。 原核细胞型微生物细胞核的分化较低，仅有原始核，无核膜、核仁。细胞器很不完善。DNA和RNA同时存在。这类微生物众多，有细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体。 非细胞型微生物是最小的一类微生物。无典型的细胞结构，只能在活细胞内生长繁殖。核酸类型为DNA或RNA。病毒属之。,微生物五大共性,即体积小，面积大； 吸收多，转化快； 生长旺，繁殖快； 适应强，易变异；

7、 分布广，种类多 ；,一、个体小、面积大,生物的个体极其微小，必须借助显微镜放大几倍、几百倍、上千倍，乃至数万倍才能看清。 杆菌的宽度是0.5微米，因此80个杆菌“肩并肩”地排列成横队，也只有一根头发丝的宽度。杆菌的长度约2微米，故1500个杆菌头尾衔接起来仅有一颗芝麻长。 物体的表面积和体积之比称为比表面积。大肠杆菌的比表面积是人的30万倍。,二、吸收多，转化快,微生物的食谱非常广泛，凡是动植物能利用的营养，微生物都能利用，大量的动植物不能利用的物质，甚至剧毒的物质，微生物照样可以视为美味佳肴。 如大肠杆菌在合适条件下，每小时可以消耗相当于自身重量2000倍的糖，而人体则需要40年之久。,三

8、、生长旺，繁殖快,生物界中，微生物具有惊人的生长繁殖速度，其中二等分裂的细菌尤为突出。人们研究得最透彻的微生物是大肠杆菌，其细胞在合适的生长条件下，每分裂一次的时间是12.5-20.0分钟。如按20分钟分裂一次计，则每小时分裂3次，24小时可达到4.7221024个。,四、适应强，易变异,多数细菌能耐0196的低温；在海洋深处的某些硫细菌可在250300的高温条件下正常生长；一些嗜盐细菌甚至能在饱和盐水中正常生活；产芽孢细菌和真菌孢子在干燥条件下能保藏几十年、几百年。 由于微生物繁殖快，也可在短时间内产生大量变异的后代。正是由于这个特性，人们才能够按照自己的要求不断改良在生产上应用的微生物，如

9、青霉素生产菌的发酵水平由每毫升20单位上升到近10万单位，利用变异和育种得到如此大幅度的产量提高。,五、种类多、分布广,微生物在地球上几乎无处不有，无孔不入，人的皮肤上，口腔，肠道里都有许多微生物。微生物聚集最多的地方是土壤，土壤是各种微生物生长繁殖的大本营，约占微生物总量的70-90%，任意取一把土或一粒土，就是一个微生物世界，不论数量或种类均最多。在肥沃的土壤中，每克土含有20亿个微生物，即使是贫瘠的土壤，每克土中也含有35亿个微生物。空气里悬浮着无数细小的尘埃和水滴，它们是微生物在空气中的藏身之地。哪里尘埃多，哪里的微生物就多。 迄今为止，我们知道的微生物约有10万种，目前已知的种类只占

10、地球上实际存在的微生物总数的20%，人类生产和生活中仅开发利用了已发现微生物种数的1%。,第二章 微生物的类群和形态结构,微生物种类繁多，人们研究得最多、也较深入的主要有细菌、放线菌、蓝细菌、枝原体、立克次氏体、古菌、真菌、显微藻类、原生动物、病毒、类病毒和朊病毒等。,第一节 细菌 细菌是一类细胞细而短、结构简单、细胞壁坚韧，以二等分裂方式繁殖的原核微生物，分布广泛。,光学性质 细菌为半透明体。 表面积 细菌体积微小，相对表面积大。 带电现象 均带负电。其带电现象与染色反 应、凝集反应、抑菌和杀菌作用 等密切相关。 半透性 细菌的细胞壁和细胞膜都有半透性。 渗透压 菌体内为高渗透压。,细菌的特

11、点,一 细菌的形态与结构,观察细菌常用光学显微镜，其大小用测微尺在显微镜下进行测量，以微米(m)为单位。不同种类的细菌大小不一，同一种细菌也因菌龄和环境因素的影响而有差异。 细菌按其外形，主要有,球菌 杆菌 螺形菌,球菌,脑膜炎奈瑟菌,双球菌,链球菌,球菌,葡萄球菌,球菌,四联球菌,球菌,八叠球菌,球菌,杆菌,不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致。,杆菌的形态多样,杆菌,杆菌的形态多样,分枝杆菌,双歧杆菌,杆菌,螺形菌,芽孢,某些细菌到一定的发育阶段或当环境条件不适于细菌繁殖时，会在细胞内形成一个圆形或椭圆形的，对不良环境条件具有高度抵抗力的休眠体，叫做芽孢； 芽孢的形成能力是由这种菌的遗传特性

12、所决定的； 细菌中球菌不会产生芽孢； 产生芽胞的都是革兰阳性菌。,细菌形成芽胞的能力是由菌体内的芽胞基因决定的。芽胞一般只在动物体外才能形成，其形成条件因菌种而异。 一个细菌只形成一个芽胞，一个芽胞发芽也只生成一个菌体，细菌数量并未增加，因而芽胞不是细菌的繁殖方式。与芽胞相比，未形成芽胞而具有繁殖能力的菌体可称为繁殖体。,芽孢,芽孢对不良环境条件具有高度的抵抗力； 枯草杆菌的芽孢用干燥的土壤保存，可以维持92年时间； 枯草杆菌的营养细胞加热到100度，20分钟即可杀死；而芽孢要维持三小时才能杀死； 自然界中抗热性最强的嗜热脂肪芽孢杆菌的芽孢需要在121度下12分钟才能杀死。,芽孢,芽胞的抵抗力

13、强，可在自然界中存在多年，是重要的传染源。但芽胞并不直接引起疾病，只有发芽成为繁殖体后，才能迅速大量繁殖而致病。 芽胞抵抗力强，故应以杀灭芽胞作为可靠的灭菌指标。 芽胞抵抗力强的原因： (1)芽胞含水量少，蛋白质受热后不易变性。 (2)芽胞具有多层致密的厚膜，理化因素不易透入。 (3)含有的DAP与钙结合的盐能提高芽胞中各种酶的稳定性。,芽孢,芽胞之所以有较强的抵抗力，除与外面包有致密不透水的外膜，与原生质的脱水浓缩以及含有2，6-吡啶二羧酸、丰富的脂类物质和较多的金属离子尤其是Ca+等有关。 因此，在日常的消毒灭菌中，均选择芽胞菌作为生物指示剂。 如辐照灭菌中，选择短小杆菌芽胞；热力灭菌中，

14、以嗜热脂肪杆菌芽胞；环氧乙烷消毒灭菌，采用枯草杆菌黑色变种芽胞，作为判定灭菌效果的指标。,芽胞的结构,芽 孢,芽胞的大小、形状、位置等随菌种而异，有重要的鉴别意义。,显微镜放大法细菌形体微小，肉眼不能直接看到，必须借助显微镜（普通光学显微镜、电子显微镜）放大后才能观察。 染色法细菌体小半透明，经染色后才能观察较清楚。,细菌形态与结构检查法,普通光学显微镜的分辨率为0.25um。一般细菌都大于0.25um，故可用普通光学显微镜观察。,普通光学显微镜(light microscope),电子显微镜的分辨率为1nm。不仅能看清细菌的外形，内部超微结构可一览无余。,电子显微镜(electron mic

15、roscope),二 细菌的繁殖,二分分裂繁殖是细菌最普遍、最主要的繁殖方式。在分裂前先延长菌体，染色体复制为二，然后垂直于长轴分裂，细胞赤道附近的细胞质膜凹陷生长，直至形成横隔膜，同时形成横隔壁，这样便产生两个子细胞。,细菌细胞分裂的电镜超薄切片图,杆菌二分裂过程模式图,三 细菌的菌落,单个或少数细菌细胞生长繁殖后，会形成以母细胞为中心的一堆肉眼可见、有一定形态构造的子细胞集团，这就是菌落。细菌菌落常表现为湿润、粘稠、光滑、较透明、易挑取、质地均匀以及菌落正反面或边缘与中央部位颜色一致等。细菌的菌落特征因种而异。可作为鉴定细菌种的依据。,粘质沙雷氏菌的菌落特征,沙门氏菌的菌落特征,铜绿假单孢

16、菌的菌落特征,弗氏志贺氏菌的菌落特征,粘质沙雷氏菌的菌落特征,第二节 放线菌,一 放线菌的形态、大小和结构 放线菌的形态比细菌复杂些，但仍属于单细胞。在显微镜下，放线菌呈分枝丝状，我们把这些细丝一样的结构叫做菌丝，菌丝直径与细菌相似，小于1微米。菌丝细胞的结构与细菌基本相同。 根据菌丝形态和功能的不同，放线菌菌丝可分为基内菌丝、气生菌丝和孢子丝三种。链霉菌属是放线菌中种类最多、分布最广、形态特征最典型的类群，其形态如下图所示。,放线菌的菌丝,链霉菌的一般形态和构造,二 放线菌的繁殖,放线菌没有有性繁殖，主要通过形成无性孢子方式进行无性繁殖，成熟的分生孢子或孢囊孢子散落在适宜环境里发芽形成新的菌丝体；另一种方式是菌丝体的无限伸长和分枝，在液体振荡培养（或工业发酵）中，放线菌每一个脱落的菌丝片段，在适宜条件下都能长成新的菌丝体，也是一种无性繁殖方式。,三 放线菌的菌落,放线菌在固