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1绪论1、什么是微生物（Microorganism,microbe）2、微生物的共性3、微生物学发展简史四、微生物学科发展促进了人类进步五、微生物学及其分科类群:原核类：细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次氏体、蓝细菌真核类：真菌（酵母菌、霉菌），原生动物，显微藻类非细胞类：病毒、类病毒、拟病毒、朊病毒什么是微生物（Microorganism,microb1、）●个体微小（0.1mm），借助显微镜观察形体；●结构简单：简单多细胞，单细胞或非胞●低等：进化地位低。二、微生物的共性1、体积小，表面积大2、吸收多、转化快3、生长旺、繁殖快4、适应性强、易变异5、分布广、种类多●一定体积的物体，分割成越细小的颗粒，这些颗粒的总表面积越大，表面积/体积比值越大。●优点：提供巨大的吸收面，排泄面和交换面。●体积小、表面积大是微生物其它四个共性的基础2、吸收多、转化快2●原因：表面积/体积比值大●例举：乳糖发酵细菌、产朊假丝酵母（Candidautilis）3、生长旺、繁殖快●原因：吸收多、转化快●例举：大肠杆菌●利弊：有益--工业发酵、理论研究材料培养；有害--病原微生物、霉腐微生物4、适应性强、易变异●适应强原因：体积小、表面积大；灵活的代谢调控机制（诱导酶）●极端微生物（extrememicroorganism）●易变异原因：结构简单、单倍体、巨大交换面●利弊：有益---育种（青霉素），有害---耐药性5、分布广、种类多●分布广：土壤、空气、海洋、人体肠道●种类多：（1）微生物的生理代谢类型多（2）代谢产物种类繁多（3）微生物的种数多●种类多：（1）微生物的生理代谢类型多微生物特有：分解天然气、石油、纤维素、木质素能力；多种产能方式：细菌光合作用、嗜盐菌紫膜光合作用、自养细菌的化能合成作用、各种厌氧菌的产能途径生物固氮作用；合成次级代谢产物（抗生素、维生素等）能力；对复杂有机物的生物转化能力（甾体化合物等）；3分解氰、酚、多氯联苯等有毒物质的能力独特的繁殖方式（病毒、类病毒、肮病毒的复制、增殖）2）代谢产物种类繁多含氮代谢产物：氨基酸、核苷酸类糖类厌气性代谢产物：酒精、乳酸、甘油、丙酮丁醇；糖类好气性代谢产物：柠檬酸、苹果酸、葡萄糖酸；微生物多糖：黄原胶、右旋糖苷；微生物酶类：蛋白酶、淀粉酶、酯肪酶、工具酶；--次级代谢产物：抗生素、维生素、激素、生物碱3）微生物的种类多●目前比较肯定的微生物种数大约10万种，随着分离、培养方法的改进，研究工作的深入，新种、新属、新科、新纲陆续被发现。4）遗传基因多样性●微生物基因组测序●基因组种类多样性。●基因库资源丰富。5）生态类型的多样性三、微生物学发展简史●微生物学发展经历五个时期1、史前期（8000年前--1676年）2、初创期（1676-1861年）3、奠基期（1861-1897年）4、发展期（1897-1953年5、成熟期（1953-迄今）●学习微物学发展历史的目的：4--学习前人严谨治学的科学态度，培养创新意识；--明确科学技术和研究方法的突破在学科发展中的重要作用；--明确学科的发展总是与人类生活、生产实践密切相连的。四、微生物学科发展促进了人类进步●近代科学中，微生物学是对人类福利贡献最大的一门科学。1、医疗保健2、食品和医药行业3、微生物学促进农业发展4、微生物与生态和环境保护的关系5、基础理论研究中的贡献1、医疗保健--外科消毒技术的建立--寻找人畜病原菌--免疫防治法的应用--化学治疗剂的发明--抗生素治疗的兴起--用工程菌生产各种生化药物2、食品和医药行业--食品微生物发酵--罐头灭菌和长期保存方法--厌氧纯种发酵技术--深层液体通气发酵技术--代谢调控理论在发酵工业中的应用--生物工程的兴起3、微生物学促进农业发展--微生物农药--菌肥--植物生长激素--高等真菌--饲料4、微生物与生态和环境保护的关系--食物链中主要环节，物质循环，污水处理5、基础理论研究中的贡献--以微生物作材料，生物学基础理论研究取得许多重大突破:--分子生物学是在生化、遗传学、微生物学基础上发展起来。5--微生物与基因工程--动、植物细胞应用研究中采用微生物培养/发酵方法。--微生物学独特实验操作技术。五、微生物学及其分科●研究主要内容：从不同水平（层次）研究生命活动五大基本规律。●根本任务：发掘、利用、改善有益微生物，控制、消灭、改造有害微生物。●分科：按研究微生物的基本生活动规律分；按微生物应用领域分等不同分种方式。Chap1原核生物的形态、构造和功能§1细菌（bacteria）、§放线菌（actinomycetes）、§3其它原核微生物§1细菌（bacteria）一细胞的形态构造及其功能1、细菌的基本形态:球状、杆状、螺旋状（1）形态和染色●自然界中杆状细菌最常见、球菌次之，螺旋状最少；量度细菌大小的单位是μm（微米，10-6m）作单位。亚细胞构造的量度用nm（纳米，10-9m）作单位。2、染色●细菌的形态和主要构造的观察：一般都要将菌体细胞染色。原因：菌体微小。含水分多，对光线吸收、反射与水溶液差别不大，借助颜色的反衬作用。●染色方法：--死菌：正染色负染色：荚膜染色法等--活菌：用美蓝或TTC（氯化三苯基四氮唑）染色6二）细菌细胞构造与功能1、细胞壁（cellwall）（1）组成与结构●G+菌和G-菌细胞壁构造比较A、肽聚糖（Peptidoglycan）●组成和结构特点●水解肽聚糖的酶类：溶菌酶（lysozyme）、自溶酶（autolyticenzyme）B、磷壁酸（Teichoicacid）●存在：●成分与结构实型：磷酸多元醇聚合体，主要有甘油磷酸型和核糖醇磷坒酸两种类型。●结构特点（甘油型为例）：●磷壁酸的功能C、脂多糖（Lipopolysaccharide,LPS）●存在：G-菌细胞壁特存成分，组成细胞外壁外壁层的重要成分。●分子结构类脂A、核心多糖区，0-特异侧链●LPS的主要功能D、外壁层中的蛋白质：基质蛋白、外壁蛋白、脂蛋白。（2）细菌的某些特性与细胞坒组成，结构的关系●草兰氏染色、抗酸染色、溶菌酶敏感性、青毒素敏感性3）周质空间（periplasmicspace）●即壁膜空间，内含多种蛋白质（酶、结合蛋白、受体蛋白）。（4）细胞坒的功能A、固定细胞外形和提高机强度，使其免受渗透压等外力的损伤；7B、为细胞的生长、分布和鞭毛运动所必需；C、阻拦大分子有害物质（某些抗生素和水解酶）进入细胞；D、赋予细菌特定的抗原性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。●缺乏细胞壁的微生物支原体、粘菌、原生动物、某些嗜盐菌、产甲烷细菌（疵壁菌mendosicutes）原生质体、球状体、L-型细菌2、细胞膜与间体●细胞膜的功能：--控制细胞内、外的物质的运送、交换；--维持细胞内正常渗透压的屏障作用；--合成细胞壁各种组分和荚膜等大分子的场所；--进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地；--许多酶和电子传递组分的所在部位；--鞭毛的着生点和提供其运动所需的能量等。3、细胞质（cytoplasn）●聚-β-羟基丁酸（poly-β-hydroxybutyratePHB●羧化体（carboxysome）4、核质体（rcuclearbooly）●核区、拟核、核基因组、遗传信息。（1）鞭毛（flagella）●组成成分：鞭毛蛋白（鞭毛素flagellin）●构造：G+细菌与G-细菌鞭毛构造差别●鞭毛着生方式：一端单毛、一端丛毛、两端（单毛、成束）、周生、侧生2）菌毛（pilas）●存在G-菌（特别是肠道菌，假单胞菌）表面的一种蛋白质附属物，它由菌毛素（piling）8形成中空的丝状体。●种类：一般菌毛和特化菌毛（性菌毛sexpilus,F-Pilus）(3)糖被（glycocalyx）:●荚膜（capsule）、微荚膜（microcapsule）、粘液层（slimelayer）、菌胶团（zoogloea）。●糖被生理功能保护作用、贮藏养料、堆积代谢废物菌体附着、信息识别作用、屏障和交换系统（4）芽孢（endosporespore）●定义：●产生芽孢的细菌种类●芽孢耐热机制（渗透调节皮层膨胀学说）●研究细菌芽孢的意义：（5）伴孢晶体（parasporalcrystal）（三）、细菌的繁殖1、裂殖（fission）2、芽殖（budding）一、细菌群体培养特征1、固体琼脂平板上菌落形态：菌落（colony）及特征描述、菌苔（lawn）2、液体培养基中培养特征：混浊、菌膜、或絮状沉淀。3、半固体培养基培养特征§2放线菌（actinomycetes）一、概述●定义：●分布：●放线菌与人类的关系：●放线菌重要类群：链霉菌属（Streptomyces）弗兰克氏菌属（Frankia）小单孢菌属（Micromonospora）二、放线菌的形态构造（以链霉菌为例）●一般形态与构造92、放线菌的繁殖3、●横割分裂，4、两种途径：细胞内陷、壁膜同5、时内陷。三、放线菌的培养特征●固体培养基平板培养●液体培养基振荡培养§3其它原核微生物一、蓝细菌（cyanobacteria）蓝藻或蓝绿藻●定义：●形态：●细胞结构特点：●繁殖：●蓝细菌转基因研究进展：二、支原体、立克次氏体、衣原体1、支原体（Mycoplasma）1）特征：●个体微小●缺乏细胞壁●可在人工培养基上生长●二等分裂繁殖●对抗生素（四环素）敏感性2）种类：胸膜肺炎支原体，类支原体2、立克次氏体（Rickettsia）（1）定义：（2）种类：立克次氏体，类立克次氏体（Rickettsia-likeorganisms,RLO）。（2）特征●结构●繁殖●对热、四环素等抗生素敏感●培养（3）与人类关系：3、衣原体（chlamydia）●是一类在真核细胞内营专性能量寄生、有独特生活周期（原体、始体）、小型G-原核微生物。10●营专性能量寄生：●独特生活周期：小型G-原核微生物●培养●传播感染范围●支原体、立克次氏体、衣原体三者主要区别Chap2真核微生物形态构造§1.真核微生物概述●真核生物、真核微生物一、真核生物与原核生物的比较：P40.表2-1二、真核微生物的主要类群●菌物界（Mycetalia）●真核微生物的主要类群●真菌（Fungi）的特点三、真核微生物的细胞构造（一）、细胞壁1、真菌的细胞壁●构造：微纤维（单糖的聚合物）、基质（甘露聚糖、葡萄糖、蛋白质、脂类）。●不同分类地位真菌的细胞壁多糖2、藻类的细胞壁●结构骨架（纤维素）、间质多糖（杂多糖）。二）鞭毛与纤毛●真核微生物的“9+2”型鞭毛●存在：鞭毛（鞭毛钢的原生动物、藻类、低等水生真菌的游动孢子或配子），纤毛（纤毛纲的原生动物：草履虫属）。三）细胞质膜（四）细胞核●构造：核被膜、核仁、核基质。●不同真菌的核染色体数目差别很大。11（五）细胞质和细胞器1、细胞基质、细胞骨架、内质网、核糖体、高尔基体、溶酶体、微体、线粒体、叶绿体液泡。2、膜边体（Iomasome）、几丁质酶体（Chitosome）、氢化酶体（Hydrogenosome）。§1酵母菌（yeast）●定义一、分布以及与人类关系1、分布2、与人类关系●单细胞蛋白（Single-cellprotein，SCP）二、酵母菌细胞形态特征●细胞大而结构分化；细胞单个分散或呈假菌丝；细胞多形态。三、酵母菌细胞构造1、细胞壁（cellwall●组成与结构甘露聚糖（mannan）（外层）；蛋白质（protein）（中层）；葡聚糖（glucan）（内层类脂，几丁质●酵母原生质体的制备：EDTA-α-巯基乙醇蜗牛消化酶酵母菌细胞——————————————→原生质体（预处理）2、细胞膜（cellmembrane）酵母细胞膜的成分和构造●膜构造与功能、控制胞内外物质交换的主要屏障。123、细胞核（cellnuclei）●形态结构：定形（真核）、核膜（双层单位膜）、核孔、染色体●细胞核的观察：核（相差显微镜）、核膜（电镜）、染色体（姬姆萨染色/碱性品红染色）4、酵母菌其他细胞构造●线粒体、液泡、2μm质粒四、酵母菌繁殖和生活史1、繁殖方法●无性繁殖芽殖（budding）