微生物复习完整版.doc
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1、绪 论第一节 微生物与微生物学 一.微生物微生物(Microorganism)是对所有个体微小的单细胞和结构极为简单的多细胞、甚至无细胞结构的低等生物的统称。 包括原核微生物、真核微生物和非细胞结构的生物。单细胞:大肠杆菌、乳酸杆菌结构简单多细胞:霉菌无细胞结构:病毒二.微生物的类群 原核微生物:真细菌(细菌、放线菌、蓝细菌、衣原体、支原体、立克次氏体)、古细菌(嗜盐菌、嗜热菌、产甲烷细菌 )真核微生物:真菌、单细胞藻类和原生动物 非细胞生物:病毒、类病毒、拟病毒和朊病毒 三. 微生物学及其任务 1.微生物学:微生物学(Microbiology)是从群体、细胞和分子水平等不同层面上研究微生物的
2、形态结构、生理代谢、遗传变异、生态分布和分类进化等生命活动的基本规律及应用的科学。2.微生物学的任务根本任务:开发、利用和改良有益微生物;控制、消灭和改造有害微生物;使微生物能更好地为人类服务。 四.微生物学的分科1.基础微生物学 :按微生物种类分-微生物分类学细菌学、病毒学、真菌学、藻类学、原生动物学按过程或功能分微生物生理学、微生物遗传学、微生物生态学、分子微生物学、细胞微生物学、微生物基因组学按与疾病的关系分免疫学、医学微生物学、流行病学2.应用微生物学:按生态环境分土壤微生物学、海洋微生物学、环境微生物学、水微生物学、宇宙微生物学按技术与工艺分、分析微生物学、微生物技术学、发酵微生物学
3、、遗传工程按应用范围分工业微生物学、农业微生物学、医学微生物学、药学微生物学、兽医微生物学、食品微生物学、预防微生物学第二节 微生物学的发展史认识微生物的 “四大障碍”: “个体微小、群体外貌不显、种间杂居混生和因果难联”科 赫 法 则:a. 在患传染病的动物体中可分离出相应的病原微生物,而该微生物在健康动物体内不存在b. 可将病原微生物从动物体内分离出来,在体外进行纯培养。c. 该病原微生物的纯培养物接种到敏感动物后,可引起相应的典型病症。d. 该微生物可从患病动物体内重新分离出来,并可再次进行纯培养,且与原始的病原微生物相同。第三节 微生物的特点一. 细胞生物的共性1.结构的同一性2.生物
4、化学的同一性3.代谢的同一性4.遗传机制的同一性二.微生物的特点个体小、结构简;多数单细胞,少数简单多细胞,病毒无细胞结构种类多、级界宽;数量大、分布广;胃口大、食谱广;易培养、繁殖快;易变异、适应快;休眠长、抗性强;起源早、发现晚。第四节 微生物在生物界的地位一. 三界分类系统二. 五界分类系统电镜的应用揭示出细菌与真核生物细胞核的主要区别: 前者的核没有核膜包围,而后者有完整的核膜包围动物界(Animalia)、植物界(Plantae)、真菌界(Fungi)(酵母菌、丝状真菌及蕈菌)、原生生物界(Protista)(藻类、原生动物)、原核生物界(Monera)(细菌、蓝细菌等) 四.三域学
5、说:提出者Whittaker and Margulis细菌域: 细菌、放线菌、蓝细菌、衣原体、支原体、立克次氏体古生菌域: 产甲烷细菌,极端嗜盐菌、嗜酸热细菌真核生物域:动物、植物、原生生物、真菌第五节 真原核微生物的区别真核生物的特点:1.具有明确的细胞核,胞核有核膜包围;2. 有清楚的染色体,染色体由组蛋白和DNA组成,能进行有丝分裂和减数分裂;3.细胞质中存在各种细胞器。 原核生物的特点:1.缺乏真正的有核膜包围的核,只有核质区域,与细胞质之间无明确界限;2.核区由裸露的双链DNA构成的絮状核质体组成,不与组蛋白结合,不进行有丝分裂和减数分裂;3.除有细胞质外,缺乏其它膜系统和含膜细胞器
6、;但有些细菌细胞膜可能内陷形成简单的层状或囊状结构。比较项目原核生物真核生物1.大小小,15um大,10um2.形状球状、杆状和螺旋状 丝状,少数球状3.细胞结构(1)细胞壁成分肽聚糖 几丁质和(或)纤维素(2)甾醇无有(3)间体有无(4)细胞器无有(5)核糖体大小70S(30S和50S)80S(40S和60S)(6)细胞核拟核,无核膜,无组蛋白 真核,有核膜,有组蛋白(7)染色体数目1条1多条4.其他(1)繁殖方式无性繁殖无性繁殖和有性繁殖(2)营养方式异养、自养和兼性异养(3)对氧气的要求好氧、微好氧、厌氧和兼性好氧、少数兼性(4)最适生长PH值 中性偏碱中性偏酸第六节 微生物与人类的关系
7、 第二章 原核微生物第一节 细菌一.细菌的形态和大小(一)细菌的形态1.球菌:(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3.螺旋菌:(1) 弧菌(2)螺旋菌(3)螺旋体(三)细菌的大小和体积1.细菌的大小二.细菌的细胞构造典型的细菌细胞由细胞壁、细胞膜、原生质、拟核和一些特殊结构组成,(一)细胞壁(Cell wall)细菌的细胞壁是包围在细胞外表面的一层厚而坚韧、并具有弹性的结构层。主要由肽聚糖构成,具有固定细胞外形和保护细胞等多项功能。1. 细菌细胞壁的结构及化学组成 (1) G+细菌 革兰氏阳性细菌细胞壁只有一层,厚2080nm,主要成分是509
8、0%的肽聚糖和10%的磷壁酸 。A.肽聚糖(Peptidoglycan):是真细菌细胞壁特有的成分,是一种由肽聚糖单体纵横交错形成的多层致密网状结构。肽聚糖的单体由三部分组成:双糖单位,四肽尾,肽桥。B.磷壁酸 (Teichoic acid):磷壁酸是G+细菌细胞壁特有的一种酸性多糖,分为两种类型:a.壁磷壁酸,与肽聚糖分子间共价结合b.膜磷壁酸,跨越肽聚糖层并与细胞膜相交联的(2) G细菌 G细菌细胞壁的结构和化学组成比较复杂,在结构上分为内壁层和外壁层两层。A.内壁层:紧贴细胞膜,厚23nm,由1-数层肽聚糖构成,肽聚糖含量少,交联度低,故只能形成结构疏松且机械强度较差的网套。B.外壁层:
9、厚810nm,在结构和化学组成上与细胞膜相似,主要由脂类物质构成。3.革兰氏染色反应通过革兰氏染色后,被染成蓝色的称为革兰氏阳性细菌(G+),被染成红色的称为革兰氏阴性细菌(G-)。革兰氏染色与细菌细胞壁的结构和化学组成有关。(2)革兰氏染色反应的原理G+细菌的细胞壁只有一层,较厚,主要成分是肽聚糖,交联度高。当用乙醇洗脱时,乙醇作为脱水剂,可将肽聚糖网状结构中的水份脱去,造成网孔发生微收缩,在短时间内结晶紫与碘的复合物可保留在细胞内而不被洗脱;如果用沙黄复染,沙黄同样也能进入细胞内使细胞着色,即两种染料同时存在于细胞内,但因紫色掩盖了红色,所以,在显微镜下观察G+细菌呈紫色。G-细菌的细胞壁
10、分为两层,外壁层较厚,主要成分是脂类物质,内壁层较薄,主要成分是肽聚糖,交联度低,当用乙醇洗脱时,外壁层中的脂类被溶去,这时薄而松散的肽聚糖网不能阻挡结晶紫与碘的溶出,因而细胞退为无色;而被沙黄复染时为红色。因此显微镜下观察G-细菌呈红色。4.缺乏细胞壁的细菌原生质体和L-型细菌是无壁的细菌类群,原生质球是壁不完全的类群。1)L型细菌(L-form of bacteria):L型细菌是细菌在实验室或寄主体内通过自发突变而形成的遗传性状稳定的细胞壁缺损菌株。L型细菌的特点:1、没有完整而坚韧的细胞壁,细胞呈多形态。2、有些能通过细菌滤器,故又称“滤过型细菌”。3、对渗透压敏感,在低渗溶液中生长缓
11、慢,在固体培养基上形成“煎蛋型”的小菌落(直径0.1mm左右)。4、在一定的条件下,L-型细菌可以回复突变成有壁的正常细菌。 2)原生质体(Protoplast)和原生质球(Spheroplast) 人工方法:在细菌生长培养基中加入青霉素、甘氨酸或丝裂霉素C可抑制细胞壁的合成;或用溶菌酶分解掉细胞壁用人工方法处理G+细菌获得的去壁完整的球形体,称为原生质体;用人工方法处理G-细菌获得的去壁常不完整的近球形体,称为原生质球。在适宜的条件下,原生质体可以恢复形成新的细胞壁,转为正常的细胞生长状态,这一过程称为原生质体再生。特点:1、对环境条件变化敏感,低渗、振荡、离心甚至通气等都易引起其破裂;2、
12、有的原生质体具有鞭毛,但不能运动,也不被相应噬菌体所感染;3、在适宜条件下(如高渗培养基)可生长繁殖、形成菌落,形成芽孢及恢复成有细胞壁的正常结构。4、比具有正常细胞壁的细菌更易导入外源遗传物质,是研究遗传规律和进行原生质体育种的良好实验材料。 (二)细胞膜与内膜系统1.细胞膜(Cell membrane):也叫原生质膜或质膜,是细胞壁以内包围着细胞质的一层柔软而具弹性的脂质双层膜。2.间体(Mesosome):间体是电镜下观察到的,由细胞膜内陷、折叠形成的1数个袋状或颗粒状的不规则结构,是原核生物特有的细胞结构。又称中间体、中介体。常见于G+细菌细胞的中部,在G-细菌中不明显。 3.类囊体(
13、Thylakoid)4.载色体(Chromatophore)5.羧酶体(Carboxysome)6.气泡(Gas vesicle) (三)细胞质及其内含物 1.核糖体(Ribosome)2.颗粒状内含物3.质粒(Plasmid):质粒是一种独立于微生物染色体以外,能进行自主复制的细胞质遗传因子。只控制微生物的次要性状,为闭合环状双链DNA。(四)拟核(Nucleoid):又称原核、核区或细菌染色体,是一个紧密缠绕的大型环状的双链DNA分子,携带了细菌的绝大多数遗传信息,是细菌生长发育、新陈代谢和遗传变异的控制中心。(五)细菌细胞的特殊结构 1.糖被(Glycocalyx):包被于某些细菌细胞壁
14、外的一层厚度不定的透明胶状物质称为糖被。(1)糖被的类型(2)荚膜的化学组成(3)荚膜的特点:a.荚膜折光率低,不易着色,一般用负染色法观察。b.是细菌细胞的非必须物,失去荚膜不会影响细胞的生活力。(但致病菌失去荚膜后,致病力大大降低)c.产荚膜细菌在固体培养基表面形成光滑型菌落(S型);不产荚膜细菌形成粗糙型菌落(R型)。d.使细菌对不良环境条件的抵抗力提高。(4)荚膜的功能:1、保护作用:如白细胞吞噬、噬菌体吸附、重金属离子毒害、干旱失水;2、贮藏养料:多糖、蛋白质、脂肪及水分;3、表面附着作用:借助荚膜附着到物体表面;4、信息识别作用:如根瘤菌与植物间的识别;5、堆积代谢废物。2.鞭毛(
15、Flagella ):鞭毛是一些细菌表面着生的一种由胞内伸出的、波浪形弯曲的细长丝状物,是细菌的“运动器官”。具有鞭毛的细菌可以运动。 3.菌毛(Fimbria)和性菌毛(Pili):菌毛和性菌毛都是生长在菌体表面的一类比鞭毛更细、短而直,且数目众多的蛋白质微丝。4.芽孢(Spore):也称为内生孢子,是某些细菌生活到一定阶段,在细胞内形成的一个圆形、圆柱形或椭圆形的,厚壁,含水量低,具有高度折光性且抗逆性极强的休眠体。 (1)芽孢的着生位置形成芽孢的母细胞称为胞囊,芽孢在胞囊中的着生位置,可以分为三种情况:a.中央芽孢;b.偏端芽孢;c.末端芽孢。(4)芽孢的特点:a.芽孢是休眠体,不是繁殖
16、体,休眠能力很强。 b.芽孢的壁厚,通透性差,不易着色,具有较强的折光性。c.芽孢的含水量低,只有5060%。d.含有大量的DPA-Ca和耐热性的酶。e.具有抗热、耐干燥、抗辐射、抗化学药物等特性。 (5)伴孢晶体(Parasporal crystal): 某些芽孢细菌如苏云金芽孢杆菌在形成芽孢的同时,还会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体,称为伴孢晶体。 三.细菌的繁殖和群体形态:一)细菌的繁殖 细菌只有无性繁殖,繁殖方式主要有两种:a.裂殖、b.芽殖二)细菌的群体形态1.在固体培养基上:由一个或少数几个细胞在固体培养基大量生长繁殖后形成肉眼可见的群落称为菌落(Colony)。在固
17、体表面形成的菌落称表面菌落,在固体培养基内形成的菌落称为基内菌落。由多个微生物细胞生长出的群体则称为菌苔(Lawn)。B.在半固体培养基中:C.在液体培养基中:第二节 放线菌 放线菌是原核生物中一类在形态上具有分枝状菌丝、菌落与霉菌相似,以孢子进行繁殖的特殊类群。一.放线菌的个体形态 t 单细胞,大多由分枝发达的菌丝组成。t 菌丝直径与杆菌类似,约1mm。t 细胞壁组成与细菌类似,G+(少数G-)。t 细胞的结构与细菌基本相同。菌丝体:营养菌丝、气生菌丝、孢子丝。1.营养菌丝: 基内菌丝,是生长在营养基质内部或表面紧密缠绕的分枝菌丝,具有吸收营养物质的功能。2.气生菌丝:是由基内菌丝伸向空间形
18、成的,直或者分枝丝状的菌丝。3.孢子丝:由气生菌丝分化而成的,能够形成分生孢子的菌丝。孢子丝上可产生成串的分生孢子,其形状有直形、波浪形和螺旋形等。二.放线菌的繁殖与群体形态1.放线菌的繁殖方式(1)典型的放线菌,如链霉菌主要通过分化形成孢子丝,再产生孢子的方式繁殖;(2)诺卡氏菌(Nocardia)则以菌丝断裂方式繁殖;(3)少数放线菌,如孢囊链霉菌可形成孢囊孢子繁殖。 2.放线菌的菌落形态 链霉菌菌落的早期特征与细菌菌落相似,后期因气生菌丝和分生孢子的形成而变成圆形、粉质、紧实、干燥并常有辐射状皱折,因与培养基结合紧密不易挑起,常具有特征性的颜色和特殊的泥腥味。第三节 蓝细菌 蓝细菌(Cy
19、anobacteria)也称蓝绿藻(Blue-green algae)是一类G-、无鞭毛、含有叶绿素a但不形成叶绿体,具有放氧性光合作用的原核微生物。二.蓝细菌的形态和结构2.结构特征:1)胞壁结构和化学成分与G-细菌相似,壁外具胶质鞘;2)有些种类有异形胞可固氮;3)无鞭毛可借助粘液在固体表面滑行运动;4)有类囊体,是光合作用的核心,上含叶绿素和藻胆素(藻蓝素和藻红素);5)有气泡,羧酶体。第四节 支原体、衣原体、立克次氏体一.支原体:是一类无细胞壁、介于细菌与立克次氏体之间的原核微生物。特点:1、G-,无细胞壁,只有细胞膜,细胞形态多变;2、细胞膜含有甾醇,比其他原核生物的膜更坚韧;3、个
20、体很小,能通过细菌过滤器;4、以二分裂方式繁殖;5、可进行人工培养,但营养要求苛刻,在含血清、酵母膏或胆固醇等营养丰富的培养基中才能生长,菌落呈典型的“油煎荷包蛋”状;6、一些支原体能引起人、畜禽和作物的病害疾病;7、对抗生素敏感(但抑制细胞壁合成者除外)。二.衣原体:是介于立克次氏体与病毒之间,能通过细菌滤器,专性活细胞内寄生的一类原核微生物。特点:1、G-,具有类似G-细菌的细胞结构特征,细胞壁中含有二氨基庚二酸(DAP);具有70S核糖体。2、细胞中同时含有DNA和RNA两种核酸。3、细胞呈球形或椭圆形,直径0.2-0.3 mm,能通过细菌滤器。4、专性活细胞内寄生;衣原体有一定的代谢活
21、性,能进行有限的大分子合成,但缺乏产生能量的系统,必须依赖宿主获得ATP,因此又被称为“能量寄生型生物”。5、在宿主细胞内生长繁殖具有独特的生活周期,即存在原体和始体两种形态。6、衣原体广泛寄生于人类、哺乳动物及鸟类,少数致病;7、对抑制细菌的抗生素和药物敏感。三.立克次氏体:立克次氏体是大小介于细菌与病毒之间,在许多方面类似细菌,专性活细胞内寄生的原核微生物。特点:1、专性活细胞内寄生:体内酶系不完全,一些必需的养料需从宿主细胞获得,因此必须专性活细胞内寄生;除五日热立克次氏体外均不能在人工培养基上生长繁殖。2、细胞膜比一般细菌的膜疏松,为可透性膜,这使其易从宿主细胞获得大分子物质,但也更易
22、死亡。3、G-,细胞具有多形性,大小介于病毒与一般细菌之间,可在光镜下观察到;4、对多种抗生素敏感,对热敏感。4、是人类斑疹伤寒、恙虫热和Q热等严重传染病的病原体,一般寄生在虱、蚤等节肢动物体内。第三章 真核微生物 真核微生物是指细胞核具有核膜、能进行有丝分裂、细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等细胞器的微小生物。包括真菌、藻类和原生动物。第一节 真菌的形态结构 一.真菌的概念及特点 真菌是具有细胞核,细胞壁含有几丁质和(或)纤维素,不进行光合作用,以吸收方式获得营养,以产生孢子的方式进行繁殖的丝状体生物。真菌:1、丝状真菌霉菌(Mold)2、单细胞真菌酵母菌(yeast)3、大型真菌蕈菌(蘑
23、菇) 真菌是一类低等的真核生物,其特点如下:1.有明确的核膜包围细胞核,可进行有丝分裂;2.细胞质中含有线粒体但没有叶绿体,不进行光合作用,无根、茎、叶的分化;3.以产生有性孢子和无性孢子二种形式进行繁殖;4.营养方式为化能有机营养(异养)、好氧;5.不运动(仅少数种类的游动孢子有1-2根鞭毛);6.种类繁多,形态各异、大小悬殊,细胞结构多样。二.真菌的细胞结构1.细胞壁 (1)细胞壁的化学组成:葡聚糖是构成细胞骨架的主要物质,以几丁质和纤维素为主。2.细胞膜和内质网膜 3.细胞核 4.细胞器5.贮藏物质 6.鞭毛 三.真菌的细胞形态 真菌的个体称为菌体(Thallus),由营养体和繁殖体组成
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