08microbiology

第八章一.形形色色的生物及其分类分布广泛种类繁多形态各异正是生物这种形式多样、千奇百怪、仪态万千的生命形式，才使我们的地球得生机勃勃，我们的生活丰富多彩。1.分布广泛飞翔的鸟类最高离地面可达2000m;生活在海底的细菌深达11000m;赤道和南极极地但大多海洋生物则是聚集在150m深度以内；陆地生物只局限在地下深约50m以内的土壤中。2.种类繁多复旦大学生命科学学院病毒研究室发现的棉铃虫核型多角体病毒大到有20-30m长的蓝鲸，重达100多吨；3.形态各异3.形态各异生物分类概述1.分类学的发展2.分类等级3.系统树4.生物的分界生物的分类与命名•分类学：探讨生物多样性的科学叫做分类学。它从事对生物的基本分类，并且研究多样性中的进化，生态与行为的科学。生物的命名1.林奈及其双名法1735出版《自然系统》首创纲、目、属、种的分类概念制订了一个统一的生物命名法．即二名法(binomialnomenclature)。Linnaeus1707-1778双名法•HomosapiensLinne•Ailuropodamelanoleucas大熊猫•Canislupus狼•CanisfamiliarisLinne狗•属名加种名就是这个生物的生物学名。双名法命名规则属名是名词在前，第一字母要大写，种名是限制属名的，是形容词，小写，属名加种名就是这个生物的生物学名。在属名和种名之后还应写上定名者的姓名用拉丁文定名，如用其他文字，需先把它们拉丁化。书写成斜体字，如手写时则在下面划一横以示区别。分类学的发展自然分类除用形态特征作为分类性状外，还用生态、行为、生理、生化、地理等方面的资料作为分类依据，以生物学概念替代了纯形态概念。分类学的发展细胞分类•应用细胞学特征进行物种分类称为细胞分类学(cytotaxonomy)较多的是核型分析，如染色体的数目、形态和大小，染色体的类别，染色体着丝粒的位置及其臂长，染色体的带型(染色体经染色在一定部位显示出不同的横带)等特征。分类学的发展生化分类1.蛋白电泳分析将待检物种的体液进行聚丙烯酰胺凝胶电泳或淀粉凝胶电泳，或等电点聚焦电泳，用溴酚蓝等蛋白质染色剂染色，得出条带电泳图计算样品种相同移动率的条带数与最大条带数之间的比值，得出物种的相似系数。分类学的发展生化分类2.抗体抗原反应一种动物的抗血清(抗体)除和本种动物的血清发生强沉淀反应外，对其他亲缘关系较近的动物的血清也可发生程度不同的弱反应.反应强度的不同说明人和这些动物的亲缘关系有远近的不同。分类学的发展生化分类--.抗体抗原反应大熊猫等4种动物的抗体抗原反应抗血清血清大熊猫小熊猫亚洲黑熊马来熊抗大熊猫＋＋＋＋＋＋＋＋抗小熊猫＋＋＋＋＋＋抗亚洲黑熊＋＋＋＋＋＋＋＋抗马来熊＋＋＋＋＋＋＋＋注：＋表示沉淀反应的强度，＋多，反应强.分类学的发展生化分类—蛋白质序列比较细胞色素c是一个具有104~112个氨基酸的多肽分子，从进化上看，细胞色素c是很保守的分子，据估计．它的氨基酸顺序每200万年才发生1％的改变。不同生物的细胞色素c中氨基酸的组成和顺序反映这些生物之间的亲缘关系。分类学的发展根据细胞色素c分子的氨基酸顺序制出的系统树分类学的发展•分子分类学利用核酸序列之间的同源性进行分类，亲缘关系越近，同源性序列越多。分类学的发展•人在灵长类中的地位（血清反应）黑长臂猿合趾猿猩猩共同祖先人黑猩猩大猩猩猿猴分类学的发展分类学的发展生化分类—血清反应二.分类等级(总)界动物界门(亚)脊索动物门纲(亚)脊椎动物亚门目(亚)灵长目科(亚)人科属(亚)人属种(亚)人种种的慨念•种是最基本的分类单元，是指具有一定的形态和生理上的共同特征，拥有共同的基因库，分布在一定的地理范围，占有相同的生态位的那些生物体的集合。同种个体之间可以随机交配并能产生有生殖能力的后代生物的分界•二界系统人类很早就注意到生物可区分不动的植物和能行动的动物。林奈的系统也将生物分为动物和植物二界，即植物界(P1antae)动物界(Animalia)生物的分界三界系统1859年达尔文《物种起源》出版。海克尔于1886年提出一个力求反映生物亲缘关系的新分类系统。他把生物分成三界，在动物界和植物界外，增加一个原生生物界，即原生生物界(Protista)植物界(P1antae)动物界(Animalia)生物的分界•1959年、R.Whittaker根据细胞结构和营养类型将生物分为五界，即•原核生物界(KingdomMonera)、•原生生物界(KingdomProtista)、•植物界(KingdomP1antae)、•真菌界(KingdomFungi)、•动物界(KingdomAnimalia)。五界系统三主干六界由16S和18SrRNA序列比较得出巴斯德•1890年：巴斯德，科赫等奠定了现代微生物学的基础，提出引起各种腐败、疾病的原因都是微生物。微生物的概念•微生物(Microorganism,microbe)•是指一大类形体微小、结构简单的低等生物的总称。微生物的概念•三个要点:•小：观察借助光镜；测量单位为微米或纳米；•简：简单多细胞;单细胞;无细胞结构•低：进化程度低，为原始的生命形式；生物细胞及生物物质相对尺寸微生物的种类•一、原核生物•细菌、放线菌、衣原体、支原体、蓝细菌；二、真核生物真菌（霉菌、酵母菌）、原生动物、藻类；•三、非细胞生物病毒、类病毒,朊病毒,卫星等；微生物的特点个体最小，比面值最大（比面值=面积/体积)•比面值:设:人=1;大肠杆菌(E.coli)=30,000;•有利于物质交换和能量、信息的交换；•微生物一系列属性均与此特点密切相关微生物的生物学之最•形态最简•代谢能力最强•食谱最杂•繁殖最快•数量最多•分布最广•种类最多•变异最易形态最简代谢能力最强•生物界的普遍规律:某生物个体越小,其单位体重消耗的食物越多;•3克地鼠每天消耗与体重等重的粮食;•1克闪绿蜂鸟每天消耗两倍于体重的粮食;•大肠杆菌每小时消耗2000倍于体重的糖;食谱最杂•从无机物到有机物;从无毒物到有毒物;从结构简单到结构复杂的物质,微生物都能利用和降解.光合细菌繁殖最快•大肠杆菌37℃培养在牛奶中,12.5min即可分裂一次;一般培养液的菌浓度为108-109个/ml。数量最多•如:人体的肠道中始终寄居着100-400种微生物,为肠道正常菌丛,总数可达100万亿。分布最广如:万米深海的硫细菌;85公里高空的微生物;地层下128米和427米的沉积岩中的细菌。种类多最易变异•突变频率一般为10-5—10-10,因其繁殖快,数量多,与外界环境直接接触,因而在短时间内可出现大量变异的后代.如:流感病毒•此外,微生物还具有抗性最强、休眠最长、起源最早、发现最晚等特点.。细菌Bacteria一.细菌的基本特点•体小而细壁坚而韧的单细胞原核微生物二等分裂水生性强最大的细菌Thiomargaritanamibiensis纳米比亚的硫珍珠细菌的形状•球菌：单球、双球、链球、葡萄球菌…•杆菌：短杆、长杆、棒杆、梭杆等。•螺菌：弧菌、螺旋菌、螺旋体等。•自然界中：杆菌球菌螺菌其他菌细菌的结构基本结构:细胞壁;细胞膜;细胞质;核质体;特殊结构:荚膜;芽孢;质粒，鞭毛;细菌的鉴别染色法—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。细菌的鉴别染色法—革兰氏染色法培养特征•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):大量细菌的菌落联成一片.细菌与人类健康常见的细菌性传染病•伤寒－－伤寒杆菌•霍乱－－霍乱弧菌•白喉－－白喉杆菌•白日咳－－白日咳杆菌•细菌性痢疾－－痢疾杆菌•流行性脑脊髓膜炎－－脑膜炎球菌•细菌性食物中毒－－肠胃型：多种细菌神经型：肉毒杆菌•炭疽－－炭疽杆菌病原细菌的致病力吸附和侵入能力侵袭力繁殖和扩散能力毒力对寄主防御机能的抵抗力病原菌内毒素毒素外毒素侵入数量：不同的病原菌有不同的致病剂量侵入门径：呼吸道，消化道，皮肤伤口，多种途径病原细菌的致病力•细菌的繁殖能力：20－60分钟增殖一代•细菌的扩散能力：分泌水解酶(透明质酸酶，胶原酶血浆凝固酶等）•细菌的抵抗力：链球菌－溶血素碳疽芽孢杆菌－攻击素病原细菌的致病力毒素细菌通常能产生两种毒素：内毒素endotoxin和外毒素exotoxin。•细菌致病的主要原因是由外毒素造成的。这些毒素或属于酶、或属于酶原，与体内易感细胞结合后，经蛋白酶部分水解变成毒性很强的酶，破坏机体正常的代谢过程或正常的生理过程。•类毒素（toxoid):外毒素用0.3-0.4%甲醛脱毒后保留原有抗原性的生物制品。•干扰细胞壁的合成•扰乱产生蛋白质的核糖体•干扰DNA的合成人体中定居的细菌•人体的皮肤、口腔、肠道、阴道中都有细菌长期存在，被称为正常菌群，它们构成人体内的正常微生物区系。•成人体内的细菌数为1.2千克，约100万亿。•肠道中的细菌种类约400－500种，人粪便的1/3为细菌。这些细菌可分为3类：•有益菌：双歧杆菌、嗜酸乳杆菌•中间菌：粪链球菌、大肠杆菌•有害菌：葡萄球菌、假单孢菌有益菌的作用•抵制致病菌的入侵•抑制致病菌的生长繁殖•帮助增加人体的营养•促进肠道的蠕动•分解体内的有害物质•增强免疫功能如何增加体内的有益菌•补充一些有益菌•改善肠道的环境条件•不滥用抗菌素:•医生处方抗生素随便“升级”•药店卖药“不守规矩”•病人吃药“不听招呼”耐药性的增强细菌产生耐药性的原因•耐药性：细菌多次与药物接触后，对药物的敏感性减小甚至消失，致使药物对耐药菌的疗效降低甚至无效。•自然界中有10-12－10-10的细菌会发生突变成耐药菌。•耐药性还可以通过质粒使敏感菌获得耐药性。耐药菌对付抗生素的方式•改变细胞膜的通透性，阻止青霉素类药物的进入－绿脓杆菌。•改变原来的代谢途径--链霉素抗性菌•改变体内蛋白质的结构阻止抗生素与其结合－结核杆菌•用水解酶水解青霉素和头孢霉素－G-放线菌(Actinomycetes)：具有丝状分枝细胞的细菌以单细胞丝状体生长，以孢子方式繁殖的、陆生性强的G+原核细菌类微生物。放线菌的经济意义•腐生型：•自然界的物质转化•产生抗菌素：三分之二的抗菌素来自放线菌，如土霉素、金霉素、四环素、氯霉素等•生产VB12、酶制剂•甾体转化、石油脱蜡烃类发酵•污水处理•寄生型•放线菌病：•动物皮肤病、肺感染、脑膜炎、真菌界•真菌和细菌一样，也是自然界中强大的有机物分解者。它们以动、植物尸体、枯木烂叶为食物源，也可侵入活的生物体内摄取营养。•真菌的数量约十万种真菌界—真菌亚界•体内无叶绿素或其它营光合作用的色素。•腐食或吸收营养方式取得碳源、能源和其它营养物质。•通常有细胞壁，主要成份为几丁质。•有发达的菌丝体。真菌界主要类群•酵母菌：单细胞，圆形、椭圆形或圆梭形。•与人类关系密切，有益菌多。霉菌•利：生产青霉素、头孢霉素、赤霉素…•害：引起食物、工农业产品的霉变，引起植物的真菌病害以及人体疾病。黄曲霉素等青霉素的发现•A.Fleming(1881-1955)英国细菌学家。•1829年发现青霉素•1945年与弗罗利和钱思一起获得诺贝尔奖。担子菌•蘑菇、银耳、木耳、灵芝...•含有各种真菌多糖，能增加免疫作用真菌界真菌界蘑菇的褶真菌界蘑菇褶上的孢子真菌界放大了的孢子真菌界子囊菌纲－－杯状菌真菌界担子菌纲－－鬼笔真菌界担子菌纲－－鸟巢菌真菌界担子菌纲－－书架菌真菌界真菌界－粘菌亚界•粘菌生长在阴湿土壤、木块、腐朽植物体、粪便等上面，没有细胞壁，单核或多核。•粘菌的运动和摄食方式与原生动物的变形虫相似。其主要食物是其他微生物，如细菌•最新的研究表明有些粘菌的多糖具有促进免疫功能的作用。粘菌真菌界粘菌繁殖期的孢子体地衣门(Lichens)地衣是真菌和绿藻(或蓝藻)的共生体，两者的密切结合使地衣表现为单一的植物体。真菌依靠藻类