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微生物学目录绪论原核生物的形态、构造和功能第一章真核微生物的形态、构造和功能第二章病毒和亚病毒第三章微生物的营养和培养基第四章微生物的新陈代谢第五章微生物的生长及其控制第六章微生物的遗传变异和育种第七章微生物的生态第八章传染和免疫第九章微生物的分类和鉴定1绪论[知识要点]一、微生物的概念1、概念：是一切肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称。2、三大特点：个体小（常小于0.1mm，以μm为单位）；结构简单；进化地位低等。3、五大共性：体积小，面积大；吸收多，转化快；生长旺，繁殖快；适应强，易变异；分布广，种类多。其中体积小、面积大是其他几点的基础。（想一想为什么？）4、分类原核类：细菌、放线菌、支原体、立克次氏体、衣原体、蓝细菌真核类：真菌、原生动物、显微藻类非细胞类：病毒、类病毒、朊病毒二、微生物发展史上的重要人物1、列文虎克（荷兰）最早观察到细菌。2、巴斯德（法国）(1)提出了生命只能来自生命的胚种学说，发现并证实发酵是由微生物引起的；(2)彻底否定了“自然发生”学说；著名的曲颈瓶试验无可辩驳地证实：空气内确实含有微生物，是它们引起有机质的腐败；(3)免疫学——预防接种首次制成狂犬疫苗；（4）巴斯德消毒法：60～65℃作短时间加热处理，杀死有害微生物3、柯赫（德国）（1）微生物学基本操作技术方面的贡献a、细菌纯培养方法的建立：土豆切面→营养明胶→营养琼脂（平皿）b、设计了各种培养基，实现了在实验室内对各种微生物的培养c、流动蒸汽灭菌d、染色观察和显微摄影（2）对病原细菌的研究作出了突出的贡献：a、具体证实了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌；b、发现了肺结核病的病原菌；（1905年获诺贝尔奖）c、证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则——著名的柯赫原则具体内容是：①在每一相同病例中都出现这种微生物；②要从寄主分离出这样的微生物并在培养基中培养出来；③用这种微生物的纯培养接种健康而敏感的寄主，同样的疾病会重复发生；④从试验发病的寄主中能再度分离培养出这种微生物来。4、伊凡诺夫斯基（俄国）烟草花叶病毒的发现者（结晶提纯的是Stanley）。5、J.Lister(英)首创外科消毒术（石炭酸消毒）。6、E.Jenner(英)种牛痘预防天花。7、A.Fleming(英)发现青霉素(第一个有实用意义的抗生素)。8、1977Woese提出古生菌是不同于细菌和真核生物的特殊类群。9、SangerΦ×174噬菌体DNA进行了全序列分析。10、朊病毒(prion)的发现者（Prusiner，1982～1983）。类病毒（Diener，1971）；拟病毒（Gibbs，1983）11、1983～1984Mullis建立PCR技术。12、1995第一个独立生活的细菌(流感嗜血杆菌)全基团组序列测定完成。13、1997第一个真核生物(啤酒酵母)基因组测序完成。14、中国的汤飞凡：沙眼衣原体的分离和确证。三、生物工程的内容及联系2生物工程包括遗传工程（基因工程）、细胞工程、微生物工程（发酵工程）、酶工程、生物反应器工程，这五个工程是一个从改造遗传物质到得到大量产品的有机整体，其关系如下：大量产品工程菌菌发酵工程基因工程常规四、几个重要数据1、正常人肠道中的微生物重量约等于粪便干重的1/3。2、微生物一般为单倍体。3、第一个有实用意义的抗生素是青霉素。4、微生物的种类数有10万种。5、液体培养基中细菌细胞浓度一般只能达到108~109个/mL。6、微生物一般为几μm到几十μm。7、最小的病毒如双生病毒只有12~18nm。最大的病毒如牛痘病毒。8、1979.10.26由WHO（世界卫生组织）宣布天花在地球上绝迹。[练习]1、各种酒按酿制原理大体上可分为、、和四个类型。2、需氧发酵要通气搅拌。（）3、微生物学的奠基人是列文虎克。（）4、微生物都是单倍体。（）5、微生物的耐高温、耐低温、耐酸、耐碱、耐缺氧、耐毒物、抗盐、抗辐射、抗静水压等方面的能力比动植物都强。（）6、磺胺属于抗生素。（）答案：1、果酒类啤酒类曲酒类蒸馏酒类2、√3、×4、×5、√6、×第一章原核生物的形态、构造和功能[知识要点]一、细菌1．概念：细菌是一类细胞细而短、结构简单、细胞壁坚硬、以二等分裂方式繁殖和水生性较强的原核微生物。注意：①二等分裂式繁殖，不能简单的表述为分裂生殖；②水生性较强意即生活环境含水要较充分。2．细菌的形态球状——球菌：较常见杆状——杆菌：最常见弧菌：螺旋不满一环螺旋状——螺旋菌螺菌：螺旋2～6环（最少）螺旋体：螺旋6环以上细胞工程酶工程生物反应器工程3特殊的：三角形、方形、圆盘形。在显微测量时，杆菌、螺旋菌大小用长×宽（μm）表示，球菌大小用直径（μm）表示。3．细菌的染色（此为重点内容．．．．）细菌透明，故须染色后光镜下才可见。活菌用美蓝或TTC染色，死菌常用革兰氏染色法（鉴别染色法，属正染色）和荚膜染色法（负染色）。最常用的革兰氏染色法关键步骤如下：（1）初染：用结晶紫初染1～2min。（2）媒染：用碘液媒染1min。（3）脱色：用95%乙醇脱色25～30s（此步最关键，想一想为什么？）（4）复染：用番红（即沙黄）复染1～2min。可用下图表示：由图可知，甲、乙两种细菌经初染后分别染上了紫色，经碘液媒染后，结晶紫与碘分子形成了一个分子量较大的牢固复合物。脱色后乙菌紫色易被洗脱而成为无色菌体，甲菌不易被洗脱仍为紫色。复染后，则甲菌维持最初的紫色，而乙菌则被复染而呈红色，甲菌称革兰氏阳性菌（G+），乙菌称革兰氏阴性菌（G—）。4．细菌的构造细菌细胞的一般构造有细胞壁、细胞膜、细胞质、核质体（拟核）、间体等，特殊构造有鞭毛、菌毛、性菌毛、荚膜、芽孢、质粒等。分述如下：（1）细胞壁①证明细胞壁存在的方法：a、染色后再光镜下观察；b、细菌超薄切片，电镜观察。②缺壁细菌L型细菌：自发突变形成，它的细胞膨大，“油煎蛋”似的小菌落。原生质体：人工用溶菌酶、青霉素彻底去壁的细菌（多为G+形成）球状体：人工部分去除细胞壁的细菌（多为G—形成）另外，支原体可看成是自然界长期进化形成的缺壁细菌。（更多的时候另立一类）由于缺壁，这些细菌细胞呈球状，对渗透压十分敏感，有鞭毛也不运动，对噬菌体不敏感（即噬菌体不能侵入），不能分裂。③功能：固定细胞外形，协助鞭毛运动，保护细胞免受外力损伤，与细菌的抗原性、致病性（如内毒素）和对噬菌体的敏感性有关。④结构：G+细胞壁由肽聚糖层和周质空间组成，G—细胞壁由外壁层、肽聚糖层（内壁层）和周质空间组成。⑤G+和G—细胞壁的特点比较a、G+肽聚糖含量很高而G—含量很低；b、G+中含特有的磷壁酸（即垣酸，分为壁磷壁酸和膜磷壁酸），而G—无；c、G—中特有脂多糖（LPS）G+中无；d、G-中有蛋白质（基质蛋白、4外壁蛋白、脂蛋白）。⑥G+的肽聚糖的典型构成（以金黄色葡萄球菌为代表）双糖单位：一个N-乙酰葡糖胺（G）与一个N-乙酰胞壁酸通过β-1，4糖苷键连接而成。短肽尾：连在N-乙酰胞壁酸（M）分子上。肽桥：由甘氨酸组成，连接两个肽聚糖单体，其氨基端与前一肽聚糖单体肽尾的第四个氨基酸即D-丙氨酸的羧基相连，其羧基端与后一肽聚糖单体肽尾的第三个氨基酸即L-赖氨酸的氨基相连。注意：a、肽尾中有D-氨基酸（自然界中组成蛋白质的氨基酸尾L型）；b、溶菌酶可水解N-乙酰胞壁酸与N-乙酰葡糖胺间的β-1，4糖苷键。（思考1：水解后每一肽聚糖单位是含一个双糖单位还是一个单糖单位？思考2：溶菌酶能溶解G-吗？）；c、青霉素抑菌是由于阻止肽聚糖单体间的肽桥无法交联，从而不能形成正常的肽聚糖（即细胞壁不能正常形成）；d、G-的肽聚糖的肽尾第三个氨基酸不同，且肽尾间直接相连，无特殊的肽桥；e、不同细菌肽桥不完全相同。⑦磷壁酸的功能（G+）a、带负电荷可与Mg2+等阳离子结合，提高离子强度。b、保证G+致病菌与宿主间的粘连（主要为膜磷壁酸）c、赋予G+以特异的表面抗原（细胞壁具抗原性的原因所在）d、提供噬菌体的特异吸附受体（故原生质体对噬菌体不敏感）⑧脂多糖（LPS）的功能（G-）LPS由类脂A、核心多糖和O-特异侧链三部分组成。a、可与Mg2+等阳离子结合；b、是G-致病物质（内毒素）的物质基础；C、决定G-细胞表面抗原决定簇的多样性；d、提供噬菌体的特异吸附受体。可见G+的磷壁酸与G—的LPS在功能上是相似的。（2）细胞膜和间体细菌细胞膜不同于真核细胞膜的功能有（要特别关注．．．．．）：①合成细胞壁各种组分（LPS、肽聚糖、磷壁酸）和荚膜等大分子的场所；②氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地；③许多酶（如β-半乳糖苷酶、有关细胞壁和荚膜的合成酶、ATP酶）和电子传递链组分的所在部位；④鞭毛的着生点和提供其运动所需的能量等。间体：由细胞膜内褶形成，其主要功能是：a、与能量的产生有关；b、促进细胞间隔形成；C、与遗传物质的复制及分离有关。（3）细胞质主要成分为核糖体、贮藏物、各种酶、无机盐、载色体、质粒、羧化体、伴孢晶体等。无各种复杂的细胞器。糖原碳及能源类聚-β-羟丁酸（PHB）：贮藏能量、碳源和降渗透压。藻青素、藻青蛋白：蓝细菌含有，光合色素贮藏物氮源类核糖体（70s）异染粒：贮磷、降低渗透压羧化体：化能自养菌内含物为RUBP羧化酶5（4）核质体（核区、拟核、核基因组）为大型环状的双链DNA分子，核质体一般为1～4，在染色体复制时为短暂双倍体，一般为单倍体。（5）荚膜（细胞壁外）主要成分为多糖、多肽或蛋白质，可用碳素墨水进行负染色或用荚膜染色法染色。主要功能有：①保护（如免受干旱，免受宿主吞噬，故与毒性有关）；②贮藏（养料）；③堆积（代谢废物）；④黏附（如龋齿的形成即由于细菌黏附后产生乳酸腐蚀牙齿）。（6）鞭毛和菌毛（都由蛋白质构成）鞭毛：①数目一至十根，长在膜上，具运动功能（半固体直立柱培养基中用穿刺接种后，则穿刺线周围有呈浑浊的扩散区；平板培养基上菌落形状大而薄且不规则，边缘不平整。都与鞭毛运动有关）。直径0.01～0.02µm，须电镜观察或染色加粗后光镜下观察。②结构：以3股鞭毛蛋白链组成（而真核生物的鞭毛为“9+2”型），其中G+的基体由S和M环构成，G-的基体由L环、P环、S环和M环组成。③鞭毛是菌种分类鉴定中的重要指标。菌毛：①纤细，中空，短直、数量多，使细菌黏附物体上（G-中常见，与致病力有关）②性鞭毛为特殊的菌毛，在不同性别的菌株间传递DNA片断。（7）芽孢：①生长发育后期（培养时往往是稳定期）形成的抗逆性休眠体。无繁殖功能。②产芽孢细菌主要为革兰氏阳性杆菌，如枯草芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、破伤风梭菌。孢外壁③芽孢芽孢衣：含角蛋白，抗酶解，抗药物，阳离子不易透过皮层：含芽孢肽聚糖及DPA—Ca，体积大，渗透压高核心：分芽孢壁（可发育为新细胞壁）、芽孢膜（可发育为新细胞膜）芽孢质、核区四部分。④芽孢抗热的机制——渗透调节皮层膨胀学说芽孢衣的透性低（对多价阳离子、水分）→皮层渗透压高→夺取核心的水分→皮层膨胀皮层的离子浓度高（核心高度失水）→抗热性强可见，芽孢衣的透性低，核心的含水少，皮层的膨胀（厚）是芽孢抗热性主要原因。其次DPA—Ca为一耐热性的凝胶，有利于抗热。⑤能否杀灭芽孢是衡量各种消毒灭菌措施的主要指标。湿热灭菌一般为121℃，10～15分钟可杀死芽孢，干热灭菌须在150～160℃下维持1～2小时，才可杀死芽孢。可见干热情况下，芽孢的耐热性更高。⑥伴胞晶体：苏云金芽孢杆菌在形成芽孢时形成的碱溶性蛋白晶体（即δ内毒素），可杀死鳞翅目昆虫的幼虫。5．细菌的菌落菌落：单个微生物细胞或孢子在固体培养基上繁殖形成的肉眼可见的群体菌苔：指多个同种菌落连成一片细菌在固体培养基上生长时，其细胞间隙中充满着毛细管水，故菌落为湿润，较光滑、较透明、较黏稠、易挑取、质地均匀。二、放线菌（G+）1．概念：是一类呈菌丝状生长，主要以孢子繁殖和陆生性强的原核生物，革兰氏染色阳6性。可以把放线菌看成一类具丝状分枝细胞的细菌，根据有：①原核；②菌丝直径与细菌相仿；③细胞壁主要成分为肽聚糖；④鞭毛（指孢子）与细菌相同；⑤噬菌体形状同；⑥最适PH均为微碱性；⑦DN