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※≈70-75%※+*≈90%环境微生物学教学大纲（应化专业）绪论*微生物的概念微生物的概念：肉眼看不见的、具有生长繁殖、遗传变异能力和新陈代谢功能的一类个体微小、必须借助于显微镜才能观察到的生物。※微生物的分类(简单划分、三域系统、六界系统)微生物的简单划分：按细胞结构的有无——非细胞结构微生物、细胞结构微生物按细胞核膜、细胞器及有丝分裂等的有无——原核微生物、真核微生物三域系统/三原界（域）:古菌域（古细菌原界）：仅有古细菌,包括产甲烷细菌,极端嗜热细菌和极端嗜盐细菌;细菌域（真细菌原界）：仅有真细菌,包括细菌和蓝藻;真核生物域（真核生物原界）：包括原生生物界,真菌界,植物界和动物界.六界系统（我国王大耜教授提出的）：非细胞结构——病毒界具细胞结构原核细胞生物——原核生物界（包括细菌域古菌域）具细胞结构真核细胞生物——真核原生生物界、真菌界、动物界、植物界（真核生物域）细菌、古菌和真核生物的系统发育图※微生物的分类单位微生物的的分类单位从大到小依次为：界、门、纲、目、科、属、种*微生物的命名(双名法)双名法的规则：微生物的学名依属和种而命名，由两个拉丁字或希腊字或拉丁化了的其它文字组成，属名在前，为名词，开头字母大写，是该微生物的主要特征。种名在后，为形容词。例：灰色链霉菌Streptomycesgriseus粗糙链孢霉：Neurosporacrassa※原核微生物和真核微生物各自的含义、区别含义：原核：原核生物细胞有明显的核区，核区内只有一条双螺旋结构的脱氧核糖核酸（DNA）构成的染色体；原核生物细胞的核区没有核膜包围，称为原核。真核：真核生物细胞内有一个明显的核，其染色体除含有双螺旋结构的脱氧核糖核酸（DNA）外还含有组蛋白，核由一层核膜包围，称为真核。区别：*微生物的特点(1)个体极小(2)分布广、种类繁多(3)繁殖快(4)易变异第一章非细胞结构的超生物——病毒※病毒的一般特征1.个体极小，能通过细菌滤器，需借助电子显微镜观察；2.专性寄生，没有独立的代谢功能，只能在特定的宿主细胞内繁殖；3.没有细胞结构，大多数病毒只是蛋白质和核酸组成的大分子，且只含单种核酸（DNA或RNA）；4.繁殖方式是依靠宿主的代谢体系进行“复制”；5.它对一般的抗生素不敏感，但对于干扰素敏感；6.只有在宿主体内才表现出生命的特征，在体外具有生物大分子的特征。*病毒的分类通常根据宿主将病毒分为三大类：动物病毒、植物病毒、细菌病毒（噬菌体）按照核酸分类：病毒的构型动物病毒的形态有：球形、卵圆形、砖形植物病毒的形态有：杆状、丝状和球状噬菌体病毒的形态有：蝌蚪状和丝状噬菌体、烟花草叶病毒、SARS的构型看PDF噬菌体烟草花叶病毒SARS*病毒的一般大小大小动物病毒：痘病毒口踢役病毒(200~350nm)×(200~250nm)(10~22nm)植物病毒：甜菜黄叶病毒(1250nm)南瓜花病毒(22nm)噬菌体病毒：大肠杆菌噬菌体T2、T4、T6头部：90×60nm尾部：100×20nm大肠杆菌噬菌体f225nm最大病毒和最小病毒举例最大的病毒是天花病毒，最小的病毒是黄热病毒。※病毒的化学组成病毒的主要化学组成有蛋白质、核酸、少数较大的病毒含脂类和多糖，如痘病毒。脂类中磷脂占50~60%，其余则为胆固醇；多糖常以糖脂、糖蛋白形式存在。※病毒的结构及相关表述整个病毒体可以分成两部分：蛋白质部分、核酸部分病毒的三种结构：①衣壳粒以对称的方式，有规律地排列，构成病毒的蛋白质外壳，称蛋白质衣壳；②衣壳中包含病毒的核酸，即核髓；③有的病毒的核衣壳外还有被膜包围。核髓和衣壳合称核衣壳。完整的病毒颗粒称病毒粒子。1.蛋白质衣壳蛋白质衣壳是由一定数量的衣壳粒（由一种或几种多肽链折叠而成的蛋白质亚单位）按一定排列组合构成的病毒外壳，称蛋白质衣壳。由于衣壳粒的排列组合不同，使病毒有三种对称性构型：立体对称型、螺旋对称型和复合对称型蛋白质衣壳的功能：①蛋白质是病毒的主要成分，它主要用于构成病毒的外壳。以保护病毒的核酸。②病毒蛋白质外壳决定病毒感染的特异性，与易感细胞表面存在的受体有特异亲和力，能促进病毒粒子的吸附。③病毒的蛋白质还决定其抗原性，会刺激机体产生相应的抗体。2.核酸内芯每种病毒只含有单一类型的核酸（DNA或RNA）。动物病毒有的是DNA型，有的是RNA型；植物病毒绝大多数属RNA型，少数为DNA型，噬菌体多数为DNA型，少数为RNA型。核酸内芯的功能：决定病毒的遗传、变异和对敏感宿主细胞的感染力。3.被膜有的病毒的核衣壳外有一层松散的被膜（囊膜），被膜主要由蛋白质（常为糖蛋白）和脂类组成。*大肠杆菌T系噬菌体的繁殖过程（见图）其繁殖过程包括：1.吸附2.侵入3.复制4.装配5.释放细菌/病毒的溶原性、溶原性细菌的特征病毒的溶源性：噬菌体有烈性噬菌体和温和性噬菌体两种类型。烈性噬菌体：感染宿主细胞后，立即引起细胞裂解的噬菌体称为烈性噬菌体。温和性噬菌体：感染宿主细胞后，并不马上引起细胞裂解，而是以“原噬菌体”方式整合在宿主细胞的DNA中，随寄主繁殖而延续传代的噬菌体称为温和性噬菌体或溶源性噬菌体。含有温和噬菌体核酸的宿主细胞就称作溶原细胞。细菌的溶原性溶原性是细菌的遗传特性，即每个溶原性细菌的子细胞一般也是溶原性的。在溶原性细菌内的温和噬菌体核酸称原噬菌体。原噬菌体不同于营养期的噬菌体，它没有感染性，对宿主一般无不良影响。溶原性细菌的特征：1.具有产生噬菌体的潜在能力：溶原性细菌培养时，大多数原噬菌体不进行营养繁殖，但少数会自发脱离染色体，导致细菌裂解。2.具有抗同原噬菌体感染的“免疫性”。即溶原性细菌对其本身产生的噬菌体或外来的同源性噬菌体不敏感，这些噬菌体虽然可以进入溶原性细菌，但不能增殖，也不能导致溶原性细菌细菌的裂解。3.溶原性细菌的复愈。溶原性细菌有时会丢失原噬菌体，又成为非溶原性细菌，称为溶原性细菌的非溶原化，此时，溶原性细菌并没有发生裂解。4.获得新的生理特性。如白喉杆菌只有感染了特定的原噬菌体后，才会产生白喉毒素，引起被感染机体发病。病毒的培养特征、病毒的培养基（一）病毒在液体中的培养特征将噬菌体的敏感细菌接种在液体培养基中，经培养后敏感细菌均匀分布在培养基中而使培养基浑浊。然后接种噬菌体，敏感细菌被噬菌体感染后发生菌体裂解，原来浑浊的悬浮液变成透明的溶液。（二）病毒在固体培养基中的培养特征将噬菌体的敏感细菌接种在固体培养基上生长形成许多菌落，当接种稀释适度的噬菌体后引起点性感染，在感染点上进行反复的感染过程，宿主细菌菌落就一个个地被裂解成一个个的空斑，这些空斑就叫噬菌斑。病毒的培养基病毒是专性寄生在活的敏感宿主细胞内才能生长繁殖的微生物。所以病毒的培养基—活的敏感细胞。敏感细胞要具备如下条件：1.必须是活的敏感动物或活的敏感动物组织细胞；2.能提供病毒附着的受体；3.敏感细胞内没有破坏特异性病毒的限制性核酸内切酶。病毒的培养（如何分离培养噬菌体）噬菌体的分离培养：用双层琼脂法培养。首先制作底层琼脂培养基：适合某种宿主细菌的生长；再制作含宿主细菌的软琼脂培养基，加入噬菌体，倒入先前制作的琼脂平板上，凝固后培养。第二章原核微生物※本章提到的各种代表微生物（课件中提到的微生物）古菌：革兰氏阳性古菌，产甲烷菌，甲烷八叠球菌，极端嗜盐菌，热原体目，古生硫酸盐还原菌，嗜热嗜酸菌。细菌：金黄色葡萄球菌，芽孢肝菌，※古菌(Archaea)的一般特点1.形态：多样，有的扁平，有的有精确的方角；2.结构：细胞膜、细胞壁与细菌差别很大；3.代谢：古菌在代谢过程中有许多特殊的辅酶；4.呼吸类型：多数古菌为严格厌氧、兼性厌氧，少数专性好氧；5.繁殖方式与速度：古菌繁殖速度较慢，进化速度也比细菌慢；例：甲烷细菌需几天甚至十几天繁殖一代。6.生活习性：大多数古菌生活在极端环境，如盐分高的湖泊中，极热、极酸和绝对厌氧的环境。它有特殊的代谢途径，有的古菌还有热稳定性酶和其他特殊酶。例：热网菌属（Pyrodictium）可在113ºC下生长。※古菌、细菌在六界和三域系统内所在的地位古菌、细菌都属于原核生物界。按照古菌的生活习性和生理特性，古菌可分为5大类群：1.产甲烷古菌；2.极端嗜盐古菌；3.无细胞壁的古菌；4.还原硫酸盐的古菌；5.极端嗜热代谢硫的古菌《伯杰氏系统细菌学手册》中，将古菌分为:产甲烷古菌；古生硫酸盐还原菌；极端嗜盐菌；无细胞壁古生菌；极端嗜热硫代谢菌。细菌的形态1.球菌(Coccus)细胞呈球形或近球形，它分裂后形成的新细胞常保持一定的排列方式。按其排列形式主要可分为：(1)单球菌、(2)双球菌、(3)链球菌、(4)四联球菌、(5)八叠球菌、(6)葡萄球菌2.杆菌(Bacillus)细胞呈杆状或圆柱状。杆菌有：(1)单杆菌；(2)梭状芽孢杆菌；(3)链杆菌3.螺旋菌(Spirlla)螺旋菌按其弯曲程度可分为弧菌(Vibrio)和螺菌(Spirillum)。弧菌菌体弯曲螺旋不满一环，呈香蕉状，往往有偏端单生或丛生鞭毛。螺菌菌体回转如螺旋状，螺旋满2~6环。4.丝状菌丝状菌分布在水生境，潮湿土壤和活性污泥中。细菌的大小细菌细胞的大以微米(μm)计。通常球菌的直径为0.2~1.5μm，杆菌长1~5μm，宽0.5~1μm。※细菌的一般结构和特殊结构细菌的一般结构：细胞壁、细胞质膜、细胞质、拟核、内含物、中体、核糖体。细菌的特殊结构：荚膜、芽孢、绒毛、鞭毛等※细菌细胞壁结构（G+、G-）、组成与功能1.结构根据革兰氏反应：可将细菌分为：革兰氏阳性细菌（G+）——紫色和革兰氏阴性细菌（G-）——红2.组成革兰氏阳性菌（G+）：主要为肽聚糖和磷壁酸革兰氏阴性菌（G-）：主要为类脂质和蛋白质3.功能①保护原生质体免受渗透压等外力的损伤。②维持细菌的细胞形态。③细胞壁是多孔分子筛，阻挡某些分子进入，保留蛋白质在周质空间内。④为鞭毛提供支点，使鞭毛运动。*革兰氏染色法革兰氏染色法是丹麦医生HansChristianGram于1884年创立的，是细菌细胞的复合染色法，是一种极其重要的染色法。通过这一染色，可把几乎所有的细菌都分为两大类，因此它是分类鉴定菌种的一个重要指标。*细胞膜的结构1972年Singer和Nicolson提出的细胞膜液态镶嵌模型。膜是由球形蛋白与磷脂构成的流体镶嵌式，流动的脂类双分子层构成了膜的连续体，而蛋白质象孤岛一样无规则地漂流在磷脂类细胞膜液态镶嵌模型的海洋当中。细胞膜的功能细胞膜的功能：①维持渗透压的梯度和溶质的转移②是合成细胞壁和糖被等各种组分的基地③膜内陷形成中间体含有细胞色素，参与呼吸作用④是细胞物质代谢和能量代谢的场所⑤为鞭毛提供附着点，是鞭毛基体的着生部位和鞭毛运动的功能部位※核糖体的作用分散在细胞质中的颗粒状结构，由核糖体核酸（占60%）和蛋白质（占40%）组成。功能：是其他细胞质中的内含物*拟核的概念及特点细菌因没有核膜和核仁，故称为原始核或拟核，亦称细菌染色体。它由DNA纤维组成，即由一条环状双链的DNA分子高度折叠缠绕形成的。拟核携带着细菌全部遗传信息，它的功能是决定遗传性状和传递遗传信息，是重要的遗传物质。芽孢的概念与作用某些细菌在生长到某个阶段，细胞内形成一个圆形、椭圆形或圆柱形，对不良环境条件具较强抗性的休眠体，称为芽孢。因为细菌芽孢的形成都在胞内，所以又称为内生孢子，以区别放线菌、霉菌等形成的外生孢子。是分类鉴定依据之一。细菌的培养特征（如何通过培养判断细胞的运动性*）细菌的培养特征主要有：（一）细菌在固体培养基上的培养特征细菌在固体培养基上的培养特征就是菌落特征。所谓菌落就是由一个细菌繁殖起来的，由无数细菌组成具有一定形态特征的细菌集团。不同细菌菌落特征是不同的。（二）细菌在明胶培养基中的培养特征用穿刺接种法将某种细菌接种在明胶培养基中培养，能产生明胶水解酶水解明胶，不同的细菌将明胶水解成不同形态的溶菌区，依据这些不同形态的溶菌区或溶菌与否可将细菌进行分类。（三）细菌在半固体培养基中的培养特征用穿刺接种技术将细菌接种在含0.3%~0.5%琼脂半固体培养基中培养，细菌可呈现各种生长状态，根据细菌的生长状态判断细菌