生物奥赛培训教学教程微生物学部分.ppt

2006生物奥赛培训教程,微生物学部分,提纲,奥赛纲要对微生物学理论部分的要求 微生物学的知识体系 微生物细胞的结构与功能 微生物的营养 微生物的生长繁殖 微生物发酵工业 病毒的基本特征 感染与免疫 微生物遗传学,一、全国及国际奥赛纲要对微生物学理论部分的要求,分类：原核生物细菌门蓝藻门原绿藻门 真核生物绿藻门结合菌门子囊菌门担子菌门病毒 原核细胞的组成：形态学 光养和化养 生物技术：发酵 免疫,二、微生物学的知识体系,微生物学,生态与多样性,感染与免疫,三、微生物细胞的结构与功能,微生物的类型,三、微生物细胞的结构与功能,细菌的形态学分类 球菌 杆菌 螺旋菌（包括弧菌）,淋病球菌,大肠杆菌,弧形霍乱菌,三、微生物细胞的结构与功能,原核微生物的典型结构,细胞壁,细胞壁外结构,原生质体,原核微生物的结构与功能细胞壁 结构： 与 功能： 保护：屏障、机械保护 是细胞生长、分裂和运动所必须的 赋予细胞抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性等,三、微生物细胞的结构与功能,古生菌,假肽聚糖层,G+,G-,厚,薄,肽聚糖层,真细菌,三、微生物细胞的结构与功能,原核微生物的结构与功能细胞壁革兰氏染色,三、微生物细胞的结构与功能,原核微生物的结构与功能原生质体 细胞膜：控制运输、维持渗透压、合成细胞壁、着生鞭毛等 贮藏物：硫粒、藻胆蛋白、异染颗粒等 核区（拟核） 特殊的休眠结构芽孢（内生孢子） 其它：气泡、伴孢晶体、孢囊等,三、微生物细胞的结构与功能,原核微生物的结构与功能细胞壁外结构 糖被：保护、屏障、储存、吸附、信号识别 鞭毛：运动 菌毛（纤毛）：吸附 性毛：参与传递遗传物质,三、微生物细胞的结构与功能,放线菌的菌丝分化,三、微生物细胞的结构与功能,三、微生物细胞的结构与功能,三、微生物细胞的结构与功能,真细菌、古生菌与真核生物的比较,三、微生物细胞的结构与功能,蓝藻、原绿藻和绿藻（真核）的比较,念珠藻 原绿藻 衣藻,四、微生物的营养,微生物的营养要求 碳源【糖类、脂肪、有机酸】：能源物质，构成菌体和代谢产物 氮源【无机氮源：氨水、硫酸铵、尿素、硝酸钠；有机氮源：发酵菌丝体、酒糟】：构成菌体和代谢产物，硝化细菌的能源物质 无机盐类【Pb 、 Mg 、 S 、 P 、 Fe、Co、Zn等】：维持酶活力，调节渗透压、pH值、电位等 特殊生长因子【生物素、硫胺素、肌醇等】：构成辅酶的组成部分，促进生命活动 水：溶解营养物质和代谢产物,四、微生物的营养,微生物的营养类型划分依据,四、微生物的营养,微生物的营养类型典型类型,四、微生物的营养,培养基的配置基本原则 选择适宜的营养物质 营养物质的浓度及其比例合适 控制pH条件 灭菌处理 原料来源的选择,四、微生物的营养,培养基的配置培养基的类型 成分：天然培养基与合成培养基 形式：液体、固体和半固体培养基 功能：基础培养基、加富培养基、 鉴别培养基、选择培养基,四、微生物的营养,微生物代谢的特殊方面生物固氮 自生固氮菌：巴氏梭菌（好氧） 共生固氮菌：根瘤菌（与豆科植物共生） 弗兰克氏菌（与非豆科植物共生） 鱼腥藻（与满江红共生）等 联合固氮菌：雀稗固氮菌（生活在植物根际） 固氮条件：固氮酶、ATP、电子传递体,五、微生物的生长繁殖,细菌的个体生长 染色体DNA的复制与分离 细胞壁扩增 细胞分裂,五、微生物的生长繁殖,细菌的群体生长 迟缓期 对数生长期 稳定生长期 衰亡期,五、微生物的生长繁殖,细菌的连续培养 恒化连续培养 恒浊连续培养,五、微生物的生长繁殖,真菌的生长繁殖 裂殖和芽殖：菌丝延长和酵母繁殖的主要方式 无性孢子繁殖：营养细胞分化出新个体（孢子） 有性孢子繁殖：不同的性细胞结合而产生新个体,五、微生物的生长繁殖,丝状真菌的生活史,五、微生物的生长繁殖,微生物生长繁殖的控制 化学控制： 抗微生物剂：杀死或抑制微生物生长的物质 抗代谢物：用与生长因子结构类似的物质干扰微生物 抗生素：一类次级代谢产物，具有抑菌或杀菌能力 物理控制： 高温灭菌：灼烧、煮沸、干热、湿热灭菌 过滤除菌 高渗作用抑菌 辐射和超声波处理 干燥,六、微生物发酵工业,利用生物特性和发酵理论，通过现代化的工程技术手段，进行工业化规模生产，使受培养的微生物或动植物细胞积累所需产品的一门技术学科。,六、微生物发酵工业,微生物发酵工业的一般流程,六、微生物发酵工业,菌种及其扩大培养 菌种的选育 自然育种 诱变育种 杂交育种 基因工程育种 种子扩大培养流程二【三】级种子扩大培养 斜面菌种-一级种子摇床培养-二级种子罐培养【-三级种子罐培养】-发酵罐生产,六、微生物发酵工业,培养基配置（糖化，Saccharify)：在工业生产上将淀粉水解为葡萄糖的过程，得到的水解糖液叫淀粉糖。 糖化的原料：薯类淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉、大米淀粉等。 水解糖液的质量直接关系到生产菌的生长速度与代谢产物的积累，其中的低聚糖类与复合糖类等杂质越低越好。,糖化方法： 酸解法：淀粉葡萄糖 酶解法：淀粉糊精、低聚糖 葡萄糖,六、微生物发酵工业,酸（催化剂） 高温高压,淀粉酶,糖化酶,液化,糖化,六、微生物发酵工业,发酵生产中间控制 温度菌体生长和积累代谢产物的最适温度往 往是不同的，变温控制； pH值微生物的生长和发酵的最适pH值往往不 同，变化控制； 溶氧氧是制约发酵进行的重要因素，加强溶氧；,六、微生物发酵工业,发酵实例食品（食用酒精）发酵,六、微生物发酵工业,发酵实例药品（青霉素）发酵,六、微生物发酵工业,发酵实例生物制品的发酵生产 见感染与免疫部分,六、微生物发酵工业,发酵实例环保（污水的二级处理）,七、病毒的基本特征,病毒的特点 病毒在细胞外以成熟的颗粒形式（毒粒）存在； 毒粒在胞外不表现任何生命特征； 毒粒具感染宿主细胞的能力，一旦进入细胞，毒粒便解体，并表现出繁殖、遗传、变异等生命特征。,七、病毒的基本特征,毒粒的结构T4噬菌体,七、病毒的基本特征,毒粒的结构核衣壳与囊膜,七、病毒的基本特征,病毒的简单分类 真病毒 DNA病毒 RNA病毒【SARS病毒】 亚病毒因子 卫星RNA 类病毒【柑橘裂皮类病毒】 朊病毒【疯牛病病毒】,七、病毒的基本特征,病毒的复制周期及步骤,吸附 侵入 脱壳 病毒大分子合成 装配与释放,病毒复制的一步生长曲线,七、病毒的基本特征,病毒的复制周期及步骤,七、病毒的基本特征,温和噬菌体：侵入宿主后并没有立即开始病毒物质合成和组装的病毒，此时的噬菌体基因组称为原噬菌体，而含有原噬菌体的宿主被称为溶源性细菌。 溶源病毒的性质： 自发裂解性 可诱导性 免疫性 复愈性 溶源转变,七、病毒的基本特征,SARS冠状病毒,七、病毒的基本特征,禽流感病毒H5N1 A,七、病毒的基本特征,HIV（人类免疫缺陷病毒） 与 AIDS（获得性免疫缺陷综合症）,七、病毒的基本特征,肝炎病毒 甲型肝炎病毒呈球形，无囊膜，核酸为单链RNA； 乙型肝炎病毒呈球形，具有双层外壳结构，外层相当一般病毒的囊膜，核酸为双链DNA。,八、感染与免疫,感染（传染） 有机体与病原体相互作用引起的病理过程 免疫 生物体能够识别自我和非自我，对非自我作出反应以保持自身稳定的功能,八、感染与免疫,感染的途径 呼吸道、消化道、创伤、接触、垂直感染 微生物的致病性 杀细胞感染 造成宿主的免疫损伤 诱发肿瘤 产生毒素,八、感染与免疫,免疫学的几个基本概念 抗原Ab：能够诱导机体产生免疫应答，并能与机体免疫应答产物特异性结合的物质 抗体Ig（免疫球蛋白）：在抗原物质刺激下所形成的能与抗体特异性结合的血清活性成分 B细胞介导的体液免疫：当B细胞与抗原特异结合后，B细胞分化为浆细胞，大量分泌抗体。 T细胞介导的细胞免疫：识别抗原后，可直接分泌杀伤蛋白，或协助其它免疫过程,八、感染与免疫,抗体产生的一般规律 初次应答和再次应答,八、感染与免疫,免疫的基本类型 天然（非特异性）免疫：体表屏障、吞噬作用等 获得性（特异性）免疫： 自动免疫 自然免疫：感染 人工（诱导）免疫：注射特异性疫苗 被动免疫 自然免疫：胎盘传递、初乳传递 人工免疫：注射特异性抗体,八、感染与免疫,生物制品的分类 预防类制品 菌苗、2. 疫苗、3. 类毒素、4. 混合制剂 治疗类制品 抗血清与抗毒素、2. 血液制品 诊断类制品 体内诊断用品 体外诊断用品,八、感染与免疫,减毒活脊髓灰质炎疫苗的生产,九、微生物遗传,质粒：细胞中独立于染色体外，能进行自主复制的细胞质遗传因子。 质粒的类型 按结构分：CCC型、OC型、L型 按功能分：致育因子、抗性因子、Col质粒、毒性质粒、代谢质粒、隐秘质粒,九、微生物遗传,细菌基因转移和重组的方式 接合作用：细胞与细胞通过直接接触而产生的遗传信息的转移和重组过程 转导作用：由病毒介导的细胞间进行的遗传交换 转化作用：游离DNA分子被感受态细胞摄取,