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微生物绪论一．微生物学的发展史1.列文虎克（荷兰）贡献：看到微生物第一人，后又发现了微动体。2.巴斯德（法国）贡献：微生物奠基人。1）否定自然发生说2）研制疫苗，检毒接种3）证明不同的发酵时由微生物引起的。4）创立了巴斯德杀菌法。3.柯赫（德国）贡献：医学方面1）病原菌学说：炭疽杆菌，结核杆菌。2）微生物分离，纯化，纯培养奠基人。3）柯赫法则4.微生物的概念：微生物：是指以大群个体体积微小，结构简单，大多数是单细胞，少数是多细胞，还有一些没有细胞结构的微小生物。包括：支原体，衣原体，细菌，放线菌，真菌，病毒，立克次氏体，单细胞藻类。特点：1(最小)，最简，细菌以mm为单位，病毒以nm为单位，结构简单。2(最多，最广)种类多，分布广3(最强，最快)代谢能力强，繁殖速度快4（最易变异）受环境影响大，容易发生变异第一章微生物的形态结构与分类第一节微生物的分类1.微生物的分类依据：1）形态特征与培养特性2）生理生化特征3）生态特性4）化学组成5）血清学反应6）遗传学特征rRNA、DNA测序。利用rRNA、DNA测序将生物分为三类：古生菌、细菌、真核生物。2.微生物的分类单位：界、门、纲、目、科、属、种3.生物分类系统：（界分类系统）原核生物界、真核原生生物界、植物界、真菌界、动物界、病毒类界。4.微生物的命名：采用林奈所创“双名法”，学名由两个拉丁字或希腊字组成，第一个字是属名，字首字母大写，第二个字是种名，首字母小写。5.真菌分类：1）.菌丝存在，通常无隔膜，有性孢子为合子，卵孢子或结合孢子——藻状菌纲。2）.菌丝有隔膜，无菌丝靠芽繁殖。1有性世代存在，有性孢子为内生在子囊孢子——子囊菌纲2有性世代存在，有性孢子为外生在担子上的担子包——担子菌纲。3有性世代不祥或无——半知菌类。6.种：种是生物分类的最基本单位，是自然界的客观存在和相对稳定的，是指一群形态特征，生理特征，化学组成和遗传特征彼此十分相似，这样的个体叫钟。7.原核细胞型：没有完整的细胞核、细胞膜、无核膜、核仁，只有一条裸露的DNA且不能当RNA结合，不被蛋白包裹。真核细胞型：有完整的细胞核、有核膜、核仁、DNA数条能与RNA结合二者区别。性状原核微生物真核微生物细胞核结构为原核，不具有核膜、核仁为真核，有核膜，有核仁DNA有一条，不与RNA和蛋白质结合一至数条，与RNA和蛋白质结合核糖体在细胞质中在细胞质中，在叶绿体中细胞器无膜包备的细胞器有线粒体高尔基体内质网细胞壁组成肽聚糖或脂多糖多聚糖或寡糖繁殖方式无性繁殖有无性繁殖，和有性繁殖细胞核拟核完整的核细胞膜中甾醇无有鞭毛结构比较简单9+2结构细胞分裂二分裂具有有丝和减数分裂细胞大小一般比较小1～10um较大10～100um第二节原核生物——细菌、放线菌1.细菌的基本结构：细胞壁、细胞膜、中体、细胞质、核糖体、质粒、异染颗粒、液泡、拟核。1）细胞壁（重量约占细菌干重10%～25%革兰氏染色是由丹麦医生革兰氏发明的，是双染色法。1.初染：草酸铵——结晶紫染色，约1滴，1min水洗。2.媒染：媒染剂——碘液媒染，1min水洗。3.脱色：95%的乙醇脱色，滴至无紫色为止，20s～30s立即水洗。4.番红复染：冲去残水并覆盖约1min水洗。原理：由于细胞壁化学组成和结构不同，革兰氏阳性细胞壁厚，单层，阴性壁薄，两层。阳性肽聚糖40%～90%，脂类1%～4%,蛋白质几乎没有，阴性5%～10%肽聚糖，11%～22%脂类，蛋白质有的有，有的没有。结构上，阳性单层细胞壁，糖多脂少，酒精脱水不脱色，因此为紫色。阴性双层细胞壁，糖少脂多，酒精脱脂色，为红色。观察时以散开的革兰氏染色为准，过分密集的细菌常常呈假阳性，革兰氏染色的关键在于严格掌握酒精脱色程度，如果脱色过低，则阳性菌可被误染成阴性菌，而脱色不够时，阴性菌可被染成阳性菌。此外，菌龄也影响染色过程，如果阳性菌培养时间过长或已死亡及部分菌自行溶解的菌都常呈阴性反应，制片时在载玻片上以两菌左右分开制片，做革兰氏染色对比。细胞壁的组成：肽聚糖、脂类、蛋白质。细胞壁的功能：保护细胞、支撑细胞结构、以及维持菌体的正常形态。2）细胞膜：又称细胞质膜，它是在细胞壁与细胞质之间的一层柔软而富有弹性的半渗透性膜。结构：磷脂双分子层和蛋白质相嵌结构。生理功能：1高度选择的半透性薄膜，控制营养物质及代谢产物的进出。2细胞上有丰富的酶系，起传递电子和氧化磷酸化的作用。3细胞膜与细胞壁、荚膜的生物合成有关。4细胞膜和细胞壁的分裂有关。特点：1蛋白质和磷脂双分子层2蛋白质不同深度无规则镶嵌。3种类、含量是可变的与菌龄有关4膜具有流动性。3）细胞质：主要成分：水、蛋白质、核酸和脂类。1核糖体：是合成蛋白质的场所，真核细胞核糖体结合到内质网。2质粒：是一种微小的细胞核外遗传物质，是一小段环形双股闭合DNA，可以自我复制，单独转移，也可以通过转化、转导、结合作用，携带外源DNA片段共同复制、转移，是现代基因工程的重要载体，噬菌体、病毒都是载体。3异染颗粒：多聚偏磷酸盐（成分），能将蓝色碱性染料变成红色。4液泡：在细胞衰老时出现。4）细胞核：无核膜，由双股环状DNA大分子，经多次反复折叠组成，丝状结构，形态不一，其功能是遗传信息的贮存场所。5）中体：细胞膜内陷而形成的层状，管状或囊状物，称中体，也叫内膜或间体，革兰氏阳性菌尤为明显，存在着呼吸及酶类，称类线粒体。2.细菌的特殊结构——荚膜、鞭毛、纤毛、芽孢1）荚膜：细菌细胞壁上的一层疏松，粘稠的物质，由水分、多糖、多肽组成。功能：1作为体外的养料贮藏库或堆积代谢废物之用。2抵御干旱。荚膜细菌形成的菌落：S型菌落(光滑菌落)R型菌落(粗糙菌落)2）芽孢：有丝细菌当生长到一定时期繁殖速度下降，菌体的细胞原生质浓缩，在细胞内形成一个圆圈，椭圆形成圆柱形的孢子。功能：1抗性(抗热、抗干燥、抗药)2保护菌体度过不良环境。原因：1抗逆2芽孢有厚而致密的外壁3水分含量低4酶含量低5形成2.6一吡啶二羧酸钙。3）鞭毛：可以端生、周生、单生、丛生。从细胞膜长出，穿过细胞壁，延伸到细胞外的细长波浪形弯曲的丝状物，由蛋白质组成，是菌体的运动器官。4）纤毛：短，挺直，纤细作用：1传递遗传物2可粘附、吸附在一起分类：普通纤毛、性纤毛。（性纤毛传递遗传物质，普通纤毛与致病力有关）3.细菌的形态特征及大小形态：1）球菌——呈球形或近似球形。2）杆菌——呈杆状。3）螺旋菌——呈弯曲状大小：1）球菌的大小以直径表示2）杆螺旋菌大小以宽*长表示3）螺旋菌的长度以其自然弯曲状的长度来计算。大多数球菌直径为0.20～1.2um，杆菌0.20～1.25um*0.30*8um螺旋菌为0.30～1um*1～5.0um。4细菌：是微生物中重要的一群，是一种个体微小，形态结构简单，靠二分裂繁殖的单细胞的原核生物。5放线菌：由于菌落呈放射状而得名，是一种单细胞，有分支的原核生物。6放线菌的形态结构1）放线菌菌丝体分为：营养菌丝、气生菌丝和孢子菌丝。2）菌落：由菌丝体组成，菌丝无横隔，有分枝，纤细相互交错，产生粉末状，颜色丰富。第三节真核生物——真菌1.1）霉菌：除应用于传统的做曲酿酒，制酱等发酵食品外，在发酵工业用来生产酒精及柠檬酸、葡萄酸、延胡索酸等各种有机酸，还有青霉素、灰黄霉素等抗生素，各种酶制剂，如蛋白酶、淀粉酶、维生素酶、果胶酶等。在工业、农业、医药、食品制造方面也有很大的经济价值。2）酵母菌应用于食品、医药、化工、饲料等。古代利用其酿酒、做馒头。目前可利用其制酵母片、核糖核酸、核苷酸、核黄素、辅酶A、细胞色素C、脂肪酶、乳糖酶和多种氨基酸等产品。以石油为原料制取柠檬酸，农业上作发酵饲料，但少数是发酵工业上的污染菌。3）真菌的特征：（1）无叶绿素靠寄生或腐生生存。（2)无根、茎、叶分化（3)有细胞壁，有完整细胞核。（4)形态少数为单细胞，多数是分枝或不分枝的丝状体。（5）能通过有性或无性繁殖产生各种孢子。2.霉菌的细胞结构，形态特征1）霉菌的基本组成单位：菌丝体。2）霉菌体均由分枝或不分枝的菌丝构成的（分为有隔菌丝和无隔菌丝）的真核微生物。有隔菌丝：菌丝上有横隔，横隔上有小孔，小孔使细胞质和细胞核可以在菌丝中自由流动，菌丝被隔分成多细胞。无隔菌丝：菌丝无横隔，整个菌丝管状单细胞。3)霉菌菌落：丝状菌落，颜色丰富3.霉菌的繁殖方式(无性繁殖居多)主要靠产生无性孢子和有性孢子两种方式繁殖无性繁殖：指不经过两性细胞的结合，只是单一的营养细胞的分裂和分化而形成的同种新个体的过程，无性繁殖产生的孢子称无性孢子。有性繁殖：指经过两性细胞的结合，通过质配—核配——减数分裂而形成的同种新个体的过程，无性繁殖产生的孢子。有些霉菌有准性生殖，分到半知菌类中，它类似于有性繁殖，但又是不完全的有性繁殖，部分交换了遗传物质，然后分开真菌的无性孢子：芽孢子、节孢子、厚垣孢子、孢子囊孢子、分生孢子。真菌的有性孢子：卵孢子、接合孢子、子囊孢子、担孢子。4.酵母菌的形态、大小、细胞结构1）形态：圆形、椭圆形、带假菌丝的卵形、柠檬形、香肠形。酵母菌：单细胞，芽殖为主的真核微生物称酵母菌假菌丝：有些酵母在繁殖的时候特别是无性繁殖，子细胞和母细胞不分离连在一起成短链状，从形态上看特别像霉菌的菌丝。2）细胞结构：具有典型的细胞结构，与细菌区别在于有明显的核。3）大小：1um～5um*5um～30um，工业上常用5um～8um，酵母菌比细菌大10倍。5.酵母菌的繁殖方式：分为无性繁殖和有性繁殖，有性繁殖产生子囊孢子，凡经过有性繁殖而产生子囊孢子的称真酵母。未发现的称假酵母，无性繁殖有成芽繁殖和分裂繁殖，酵母菌以无性繁殖为主。1)判断酵母的死活：用1%亚甲基蓝，若不褪色为死型，浅色为活细胞。2)呼吸类型：兼性厌氧，培养温度：28℃～30℃。3)能利用单糖、葡萄糖、双糖，没有淀粉酶系，不能利用淀粉，最好用麦芽糖，用麦芽汁培养基。4)菌落：油状、白色、乳白色，各别红色，大而厚。5)常用酵母菌：啤酒酵母、葡萄汁酵母、鲁氏酵母、异常汉逊氏酵母、假丝酵母、粉状毕东酵母、红酵母。食品中常见的霉菌：1.毛酶属：（1）菌丝：无隔、单根、直立、分枝少、粗大、发达。（2）无性：孢子囊孢子；有性：接合孢子（3）菌落：呈灰色、灰黑色，丝状菌落，有黑色点为孢子囊孢子。（4)生理：中温(27℃～28℃)，高湿，蛋白酶活力强。2.根酶属：（1）菌丝：无隔，3～5成蔟，匍匐枝，假根。(2)无性：孢子囊孢子；有性：接合孢子(3)菌落：絮状“点“，米色、灰黑色、黑色。(4)生理：中温(27℃～28℃)，高湿。(有淀粉酶强的闭囊壳)3.曲霉属：（1）菌丝：有隔，足细胞分枝（2）无性：分生孢子，有顶囊；有性：子囊孢子、未知孢子(3)菌落：短绒状，颜色丰富(4)生理：中温(27℃～28℃)，低湿，干生，产毒。（5）曲霉属较常用，淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶含有可作糖化曲。黑曲霉用于柠檬酸发酵，也可制酱油、大酱、粮食中易生曲霉，曲酶和青霉的菌丝中有特殊结构：菌核，都产毒。4青霉属：(1)菌丝：有隔、缠绕、纤细、分枝。(2)无性：分生孢子带掃状枝。有性：子囊孢子里的闭囊壳(3)菌落：紧贴培养基表面，粉状，外有白边，丝状菌落，青绿色，黄色。(4)生理：中温(27℃～28℃)，低湿，干生，产毒。第四节非细胞型生物——病毒1.病毒的种类、大小结构、形态特征、化学组成1)大小：以纳米为单位2)形态：杆状、球状。3）化学组成：由蛋白质和核酸构成，核算包括DNA或RNA。4）结构：核酸、衣壳、包膜。5）种类：植物病毒、动物病毒、细菌病毒。2.病毒：超显微无细胞结构，专性活细胞寄生的大分子毒粒，在活体外有化学大分子特征，进入宿主细胞有生命特征的微生物，对抗生素不敏感，对干扰素敏感。3.噬菌体：专门浸染细菌、放线菌、真菌的病毒。4.病毒、噬菌体的增殖过程1）病毒的增殖：吸附、侵入、脱壳、生物合成、装配和释放。2）噬菌体裂性增殖过程：吸附（尾丝作为吸附点）