微生物学期末复习.ppt

微生物学微生物学2011-06-23授课内容l第一章第一章 绪论绪论l第二章第二章 纯培养与显微技术纯培养与显微技术l第三章第三章 微生物细胞的结构与功能微生物细胞的结构与功能l第四章第四章 微生物的营养微生物的营养l第五章第五章 微生物的代谢微生物的代谢l第六章第六章 微生物的生长繁殖及其控制微生物的生长繁殖及其控制l第七章第七章 病毒病毒l第八章第八章 微生物遗传微生物遗传l第九章第九章 原核基因表达的调控原核基因表达的调控l第十章第十章 微生物与基因工程微生物与基因工程l第十一章第十一章 微生物的生态微生物的生态l第十二章第十二章 微生物的进化、系统发育和分类鉴定微生物的进化、系统发育和分类鉴定l第十三章第十三章 感染与免疫感染与免疫第一章绪论一、微生物和我们一、微生物和我们微生物无处不在，我们无时不生活在微生物无处不在，我们无时不生活在“微生物微生物的海洋的海洋”中。中。二、微生物学二、微生物学微生物：小、多、快、强、广微生物：小、多、快、强、广三、微生物的发现和微生物学的发展三、微生物的发现和微生物学的发展四、四、20世纪的微生物学及世纪的微生物学及 21世纪微生物学世纪微生物学发展的趋势发展的趋势“在近代科学中，对人类福利最大的一门科学，要算在近代科学中，对人类福利最大的一门科学，要算是微生物学了。是微生物学了。”微生物是一把十分锋利的微生物是一把十分锋利的双刃剑双刃剑，它们在给人类带来，它们在给人类带来巨大利益的同时也带来巨大利益的同时也带来“残忍残忍”的破坏。的破坏。微生物既是人类的敌人，更是人类的朋友！微生物既是人类的敌人，更是人类的朋友！1.史前时期人类对微生物的认识与利用2.微生物学初创时期微生物形态认识时期3.微生物学奠基时期微生物生理学发展时期4.微生物学发展时期微生物生物化学发展时期5.微生物学成熟时期微生物分子生物学发展时期三、微生物的发现及微生物学的发展微生物学在“生物学世纪”中的发展趋势1.向向纵深方向和分子生物学水平深方向和分子生物学水平发展；展；2.一批新的学科在形成；一批新的学科在形成；3.与其他学科的交叉形成新的与其他学科的交叉形成新的边缘学科；学科；4.新技新技术新方法在微生物学新方法在微生物学应用；用；5.向着复合生向着复合生态系系统和宏和宏观范范围拓拓宽；尽尽管管如如此此，我我们对微微生生物物的的了了解解开开发远远不不够，利利用用的的微生物不超微生物不超过1%等。等。第二章微生物的纯培养和显微技术l纯培养l显微技术微生物的基本特点：微生物的基本特点：小小t 在绝大多数情况下都是利用微生物的群体在绝大多数情况下都是利用微生物的群体 来研究其属性；来研究其属性；t 微生物的物种（菌株）一般也是以群体的微生物的物种（菌株）一般也是以群体的 形式进行繁衍、保存；形式进行繁衍、保存；培养技术在微生物学中具有重要意义！培养技术在微生物学中具有重要意义！在研究中所使用的微生物培养群体：在研究中所使用的微生物培养群体：培养物：培养物：在一定的条件下培养、繁殖得到的在一定的条件下培养、繁殖得到的 微生物群体微生物群体混合培养物混合培养物:含有多种微生物的培养物；含有多种微生物的培养物；纯培养物纯培养物:只有一种微生物的培养物；只有一种微生物的培养物；通常情况下只有纯培养物才能提供可以通常情况下只有纯培养物才能提供可以重复的结果重复的结果纯培养技术是进行微生物学研究的基础！纯培养技术是进行微生物学研究的基础！纯种微生物的分离方法1.1.1.1.稀释倒平板法稀释倒平板法稀释倒平板法稀释倒平板法2.2.2.2.涂布平板法涂布平板法涂布平板法涂布平板法3.3.3.3.平板划线分离法平板划线分离法平板划线分离法平板划线分离法4.4.4.4.稀释摇管法稀释摇管法稀释摇管法稀释摇管法 用固体培养基分离纯培养用固体培养基分离纯培养1.稀释倒平板法n n稀释：稀释：稀释：稀释：先将待分离的材料用无菌水作一系列的稀释（如先将待分离的材料用无菌水作一系列的稀释（如先将待分离的材料用无菌水作一系列的稀释（如先将待分离的材料用无菌水作一系列的稀释（如1:101:10、1:1001:100、1:1,0001:1,000、1:10,000.1:10,000.）；）；）；）；n n倒平板：倒平板：倒平板：倒平板：然后分别取不同稀释液少许，与已熔化并冷却至然后分别取不同稀释液少许，与已熔化并冷却至然后分别取不同稀释液少许，与已熔化并冷却至然后分别取不同稀释液少许，与已熔化并冷却至5050左右的琼脂培养基混匀后，倾入灭过菌的培养皿中，待琼脂凝左右的琼脂培养基混匀后，倾入灭过菌的培养皿中，待琼脂凝左右的琼脂培养基混匀后，倾入灭过菌的培养皿中，待琼脂凝左右的琼脂培养基混匀后，倾入灭过菌的培养皿中，待琼脂凝固后，制成可能含菌的琼脂平板；固后，制成可能含菌的琼脂平板；固后，制成可能含菌的琼脂平板；固后，制成可能含菌的琼脂平板；n n培养：培养：培养：培养：保温培养一定时间即可出现菌落。随后挑取该单个菌落，保温培养一定时间即可出现菌落。随后挑取该单个菌落，保温培养一定时间即可出现菌落。随后挑取该单个菌落，保温培养一定时间即可出现菌落。随后挑取该单个菌落，或重复以上操作数次，便可得到纯培养。或重复以上操作数次，便可得到纯培养。或重复以上操作数次，便可得到纯培养。或重复以上操作数次，便可得到纯培养。n n操作较麻烦，对好氧菌、热敏感菌效果不好。操作较麻烦，对好氧菌、热敏感菌效果不好。用固体培养基分离纯培养用固体培养基分离纯培养用固体培养基分离纯培养用固体培养基分离纯培养2.涂布平板法用固体培养基分离纯培养用固体培养基分离纯培养稀释倒平板法稀释倒平板法因为细菌与因为细菌与50培养基混合导致某培养基混合导致某些热敏感菌死亡，及好氧菌埋在培养基中缺乏氧些热敏感菌死亡，及好氧菌埋在培养基中缺乏氧气影响生长，所以更常用气影响生长，所以更常用涂布平板法涂布平板法。n n先将已熔化的培养基倒入无菌平皿，制成无菌平板；先将已熔化的培养基倒入无菌平皿，制成无菌平板；先将已熔化的培养基倒入无菌平皿，制成无菌平板；先将已熔化的培养基倒入无菌平皿，制成无菌平板；n n将一定量的某一稀释度的样品悬液滴加在平板表面，再用无菌将一定量的某一稀释度的样品悬液滴加在平板表面，再用无菌将一定量的某一稀释度的样品悬液滴加在平板表面，再用无菌将一定量的某一稀释度的样品悬液滴加在平板表面，再用无菌玻璃涂棒将菌液均匀分散至整个平板表面；玻璃涂棒将菌液均匀分散至整个平板表面；玻璃涂棒将菌液均匀分散至整个平板表面；玻璃涂棒将菌液均匀分散至整个平板表面；n n经培养后挑取单个菌落；经培养后挑取单个菌落；经培养后挑取单个菌落；经培养后挑取单个菌落；n n使用较多的常规方法，但有时涂布不均匀。使用较多的常规方法，但有时涂布不均匀。用固体培养基分离纯培养用固体培养基分离纯培养3.平板划线法用固体培养基分离纯培养用固体培养基分离纯培养n n接种环沾取少许微生物，在无菌平板扇形、平行等接种环沾取少许微生物，在无菌平板扇形、平行等接种环沾取少许微生物，在无菌平板扇形、平行等接种环沾取少许微生物，在无菌平板扇形、平行等划线，随划线次数增加而分散开，得到单菌落。划线，随划线次数增加而分散开，得到单菌落。划线，随划线次数增加而分散开，得到单菌落。划线，随划线次数增加而分散开，得到单菌落。平板划线分离平板划线分离4.稀释摇管法(dilution shake culture method(dilution shake culture method）用固体培养基分离纯培养用固体培养基分离纯培养n n厌氧微生物可用此法进行纯培养分离。厌氧微生物可用此法进行纯培养分离。厌氧微生物可用此法进行纯培养分离。厌氧微生物可用此法进行纯培养分离。n n操作：盛培养基试管加热融化，冷却至操作：盛培养基试管加热融化，冷却至操作：盛培养基试管加热融化，冷却至操作：盛培养基试管加热融化，冷却至5050，待分离待分离待分离待分离材料用这些试管梯度稀释材料用这些试管梯度稀释材料用这些试管梯度稀释材料用这些试管梯度稀释 ，摇匀，冷凝，石蜡封口，摇匀，冷凝，石蜡封口，摇匀，冷凝，石蜡封口，摇匀，冷凝，石蜡封口二元培养物l纯培养物：只含有一种微生物的培养物叫做纯培养物。l混合培养物：含有两种以上微生物的培养物叫做混合培养物。l二元培养物:培养物只含两种微生物，并有意识保持两者之间的特定关系的培养物为二元培养物。l例如寄生于细菌细胞内的病毒病毒与细菌一起培养。对于病毒来说，二元培养物是在实验室控制条件下可能达到的最接近于纯培养的培养方法。微生物个体微小的特点也微生物个体微小的特点也决定了决定了显微显微技术是进行微生物研究的另一项重要技术是进行微生物研究的另一项重要技术，因为绝大多数微生物的个体形技术，因为绝大多数微生物的个体形态及其内部结构只能通过显微镜才能态及其内部结构只能通过显微镜才能进行观察和研究。进行观察和研究。微生物的基本特点：微生物的基本特点：小 显微镜类型显微镜类型基本原理及特点基本原理及特点 应应 用用光光学学显显微微镜镜明视野显微镜明视野显微镜光线透射照明光线透射照明,物像处于这背物像处于这背景中景中.为光学显微镜的最基本为光学显微镜的最基本配置配置,价格便宜、容易使用价格便宜、容易使用各种情况下染色样品或活各种情况下染色样品或活细胞个体形态的观察细胞个体形态的观察暗视野显微镜暗视野显微镜通过特殊的聚光器和斜射照明，通过特殊的聚光器和斜射照明，亮物像形成于暗背景中亮物像形成于暗背景中明视野显微镜下不易看清明视野显微镜下不易看清的活细胞的观察；不易被的活细胞的观察；不易被染色或易被染色过程破坏染色或易被染色过程破坏的细胞的观察（例如对梅的细胞的观察（例如对梅毒密螺旋体的检测）观察毒密螺旋体的检测）观察活细胞的运动性活细胞的运动性相差显微镜相差显微镜通过特殊的聚光器和物镜提高通过特殊的聚光器和物镜提高样品不同部位间的反差（明暗样品不同部位间的反差（明暗差异）差异）活细胞及其内部结构的观活细胞及其内部结构的观察察荧光显微镜荧光显微镜经荧光染料染色或荧光抗体处经荧光染料染色或荧光抗体处理的样品在紫外线照射下发出理的样品在紫外线照射下发出各种波长的可见光，在黑暗的各种波长的可见光，在黑暗的背景中形成明亮的彩色物像背景中形成明亮的彩色物像环境微生物的直接观察；环境微生物的直接观察；病灶或医学样品中特定病病灶或医学样品中特定病原微生物的直接检测（使原微生物的直接检测（使用特定的荧光抗体）用特定的荧光抗体）显微镜类型显微镜类型基本原理及特点基本原理及特点应应 用用电电子子显显微微镜镜透射电子透射电子显微镜显微镜用电子束作为用电子束作为“光源光源”聚焦成像，聚焦成像，分辨率较光学显微镜大大提高。分辨率较光学显微镜大大提高。仪器庞大、昂贵、对工作环境和仪器庞大、昂贵、对工作环境和操作技术有较高要求操作技术有较高要求对病毒颗粒或超薄切片处理对病毒颗粒或超薄切片处理后对细胞的内部结构进行观后对细胞的内部结构进行观察察扫描电子扫描电子显微镜显微镜电子束在样品表面扫描，收集形电子束在样品表面扫描，收集形成的二次电子形成物像。分辨率成的二次电子形成物像。分辨率远高于光学显微镜。仪器庞大、远高于光学显微镜。仪器庞大、昂贵、对工作环境和操作技术有昂贵、对工作环境和操作技术有较高要求较高要求适于对细菌表面结构及附件适于对细菌表面结构及附件的观察。的观察。探探针针扫扫描描显显微微镜镜扫描隧道扫描隧道显微镜显微镜用细小的探针在样品表面进行扫用细小的探针在样品表面进行扫描，通过检测针尖和样品间隧道描，通过检测针尖和样品间隧道效应电流的变化形成物像效应电流的变化形成物像与电子显微镜相比，这类显与电子显微镜相比，这类显微镜能提供更高的分辨率，微镜能提供更高的分辨率，可在可在生理状态生理状态下对生物大分下对生物大分子或细胞结构进行观察。同子或细胞结构进行观察。同时仪器体积较小，价格也相时仪器体积较小，价格也相对便宜。对便宜。原子力显原子力显微镜微镜利用细小的探针对样品表面进行利用细小的探针对样品表面进行恒定高度的扫描，同时通过一个恒定高度的扫描，同时通过一个激光装置来监测探针随样品表面激光装置来监测探针随样品表面的升降变化来获取样品表面形貌的升降变化来获取样品表面形貌的信息的信息微生物微生物（病毒）（病毒）古生菌古生菌(Archaea)细菌细菌(Bacteria)真菌真菌(酵母、霉菌、蕈菌等酵母、霉菌、蕈菌等)、单细胞藻类、单细胞藻类、原生动物等原生动物等非细胞型非细胞型细胞型细胞型原核微生物原核微生物真核微生物真核微生物(Eukarya)又称真细菌又称真细菌(Eubacteria),包括包括:普通细菌、普通细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣原体等原体等 古生菌在进化谱系上与真细菌及真核生物古生菌在进化谱系上与真细菌及真核生物相互并列，且与后者关系更近，而其细胞构相互并列，且与后者关系更近，而其细胞构造却与真细菌较为接近，同属于原核生物。造却与真细菌较为接近，同属于原核生物。第三章微生物细胞的结构与功能l第一节第一节 原核微生物：原核微生物：细菌细菌、古细菌细胞的结构、古细菌细胞的结构l一、一、细胞壁细胞壁 l二、二、细胞壁以内的构造细胞壁以内的构造-原生质体原生质体l1.细胞质膜细胞质膜;l2.细胞质和内含物细胞质和内含物；l3.核区核区;l4.特殊的休眠构造特殊的休眠构造-芽孢芽孢l三、三、细胞壁以外的构造细胞壁以外的构造l1.糖被糖被;l2.鞭毛鞭毛;l3.菌毛和性毛菌毛和性毛l第二节第二节 真核微生物真核微生物细细 胞胞 的的 结结 构构一般构造：一般构造：一般细菌都一般细菌都有的构造有的构造特殊构造：特殊构造：部分细菌具部分细菌具有的或一般有的或一般细菌在特殊细菌在特殊环境下才有环境下才有的构造的构造MMMMGGGGMMMMGGGGMMMMGGGGMMMMGGGG革兰氏阳性菌的肽聚糖结构革兰氏阳性菌的肽聚糖结构MN-乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸GN-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺四肽侧链四肽侧链五肽桥五肽桥-1,4-糖苷键糖苷键溶菌酶作用点溶菌酶作用点青霉素作用点青霉素作用点革兰氏染色法革兰氏染色法1.初染：初染：先用先用结晶紫结晶紫染液染色；染液染色；2.媒染：媒染：再加媒染剂再加媒染剂-碘液碘液处理，使菌体着色；处理，使菌体着色；3.脱色脱色：然后用：然后用乙醇脱色乙醇脱色；4.复染复染：最后用：最后用复染液复染液(沙黄或番红沙黄或番红)复染。复染。v显微镜下菌体呈显微镜下菌体呈红色红色者为革兰氏染色者为革兰氏染色阴性阴性细菌细菌(常常以以G-表示表示)，呈，呈深紫色深紫色者为革兰氏染色者为革兰氏染色阳性阳性反应细反应细菌菌(常以常以G+表示表示)。v细细菌菌通通过过结结晶晶紫紫初初染染和和碘碘液液媒媒染染之之后后，在在细细胞胞膜膜内内形形成成了了不溶于水的结晶紫与碘的复合物（不溶于水的结晶紫与碘的复合物（CVI）。）。革革兰兰氏氏阳阳性性菌菌由由于于细细胞胞壁壁厚厚，肽肽聚聚糖糖的的含含量量高高，网网状状结结构构层层次次多多和和交交联联致致密密，网网孔孔小小。故故用用乙乙醇醇（或或丙丙酮酮）作作脱脱色色处处理理时时，乙乙醇醇使使细细胞胞壁壁脱脱水水，肽肽聚聚糖糖的的网网孔孔变变得得更更小小，透透性性降降低低。不不含含类类脂脂，用用乙乙醇醇处处理理也也不不会会溶溶出出缝缝隙隙，因因此此，乙乙醇醇不不能能透透过过细细胞胞壁壁而而把把结结晶晶紫紫碘碘复复合合染染料料抽抽提提出出来来；因因此此，乙乙醇醇不不能能进进入入细细胞胞去去脱脱色色，故故用用番番红红复复染染时时仍仍为为紫紫色。（实际是紫色加红色）色。（实际是紫色加红色）G细细胞胞壁壁，由由于于肽肽聚聚糖糖含含量量小小，网网孔孔大大，又又由由于于被被乙乙醇醇脱脱水水（脂脂）后后，网网孔孔进进一一步步增增大大，所所以以在在脱脱色色时时，结结晶晶紫紫和和碘碘的的复复合合物物被被有有机机溶溶剂剂所所提提取取，故故只只能能显显示示后后来来的的沙沙黄黄番番红的颜色。红的颜色。革兰氏染色机理革兰氏染色机理实验室或宿实验室或宿主体内形成主体内形成在自然界长期进化中形成在自然界长期进化中形成支原体支原体缺壁突变缺壁突变-L型细菌型细菌人工去壁人工去壁基本去尽基本去尽-原生质体原生质体 （G+）部分去除部分去除-球状体球状体 （G-）缺壁缺壁细菌细菌缺壁细菌缺壁细菌 真核微生物（真核微生物（Eukaryotes）酵母菌（单细胞真菌）霉菌（丝状真菌）蕈菌（大型真菌）真 菌显微藻类显微藻类原生动物原生动物真核微生物酵母菌酵母菌细胞壁胞壁结构构酵酵母母菌菌细细胞胞壁壁的的厚厚度度为为2570nm，重重量量约约占占细细胞胞干干重重的的25%，主主要要成成分分为为甘甘露露聚聚糖糖、蛋蛋白白质质、葡葡聚聚糖糖和和少少量量几几丁丁质质、少少量量脂脂质质。它它们们在在细细胞胞壁壁上上自自外外至至内内的的分分布布次次序序是是甘甘露聚糖、蛋白质、葡聚糖露聚糖、蛋白质、葡聚糖。葡葡 糖糖 酸酸 酶酶 甘露聚糖酶甘露聚糖酶蔗蔗 糖糖 酶酶 碱性磷酸酶碱性磷酸酶酯酯 酶酶赋予其机械强度的主要成分 鞭毛与纤毛鞭毛与纤毛1、鞭鞭毛毛与与纤纤毛毛：有有些些真真核核微微生生物物细细胞胞表表面面长长有有或或长长（长长者者叫叫鞭鞭毛）或短（短的叫纤毛）的毛发状细胞器，具有运动功能。毛）或短（短的叫纤毛）的毛发状细胞器，具有运动功能。2、鞭毛与纤毛的构造：由、鞭毛与纤毛的构造：由鞭杆鞭杆、基体基体和和过渡区过渡区组成。组成。鞭鞭杆杆“92”型型，2为为中中央央微微管管，9为为微微管管二二联联体体，外外包包CM。微微管管二二联联体体：AB两两条条中中空空亚亚纤纤维维组组成成，A是是完完全全微微管管，13个个微微管管蛋蛋白白亚亚基基组组成成，B是是10个个，与与A共共用用3个个亚亚基基。A上上伸伸出出两两条条动动力力蛋蛋白白臂臂，可可为为Ca2+、Mg2+激活的激活的ATP水解酶水解水解酶水解ATP供运动。供运动。基体是基体是“90”，9个三联体，中间没有微管和鞘。个三联体，中间没有微管和鞘。微生物的特点：微生物的特点：食谱广、胃口大食谱广、胃口大营营养养物物质质:那那些些能能够够满满足足微微生生物物机机体体生生长长、繁殖和完成各种生理活动所需的物质。繁殖和完成各种生理活动所需的物质。营养营养：微生物获得和利用营养物质的过程微生物获得和利用营养物质的过程营营养养物物质质是是微微生生物物生生存存的的物物质质基基础础,而而营营养养是是微微生生物物维维持持和和延延续续其其生生命命形形式的一种生理过程。式的一种生理过程。第一节第一节 微生物的营养要求微生物的营养要求微生物们需要吃什么？微生物们需要吃什么？第三节第三节 营养物质进入细胞营养物质进入细胞微生物们是怎样吃东西的微生物们是怎样吃东西的?第二节第二节 培养基培养基如何给微生物们做饭如何给微生物们做饭?第四章微生物的营养微生物生长所需要的营养物质主要是以有机物和无机物的形式提供的，小部分由气体物质供给。微生物的营养物质按其在机体中的生理作用可区分为：碳碳源源、氮氮源源、无机盐无机盐、生长因子生长因子和水水 5大类。营养物质及其生理功能营养物质及其生理功能第一节第一节 微生物的营养要求微生物的营养要求表表4-8 微生物的营养类型微生物的营养类型()划分划分依据依据营养类型营养类型特点特点碳源碳源自养型自养型(autotrophs)以以CO2为唯一或主要碳源为唯一或主要碳源异养型异养型(heterotrophs)以有机物为碳源以有机物为碳源能源能源光能营养型光能营养型(phototrophs)以光为能源以光为能源化能营养型化能营养型(chemotrophs)以有机物氧化释放的化学能以有机物氧化释放的化学能为能源为能源电子电子供体供体无机营养型无机营养型(lithotrophs)以还原性无机物为电子供体以还原性无机物为电子供体有机营养型有机营养型(organotrophs)以有机物为电子供体以有机物为电子供体第一节第一节 微生物的营养要求微生物的营养要求表表4-9 微生物的营养类型微生物的营养类型()营养类型营养类型电子供体电子供体碳源碳源能源能源代表类群代表类群光能无机营养型光能无机营养型H2、H2S、S、或、或H2OCO2光能光能着色细菌、蓝细菌、藻着色细菌、蓝细菌、藻类类光能有机营养型光能有机营养型有机物有机物有机物有机物光能光能红螺细菌红螺细菌化能无机营养型化能无机营养型H2、H2S、Fe2+、NH3、或、或NO-2CO2化学能化学能(无机物氧化无机物氧化)氢细菌、硫杆菌、氢细菌、硫杆菌、亚硝化单胞菌属亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)、硝化、硝化杆菌属杆菌属(Nitrobacter)、甲烷杆菌属、甲烷杆菌属(Methanobacterium)、醋酸杆菌属醋酸杆菌属(Acetobacter)化能有机营养型化能有机营养型有机物有机物有机物有机物化学能化学能(有机物氧化有机物氧化)假单胞菌属、芽孢杆菌假单胞菌属、芽孢杆菌属、乳酸菌属、真菌、属、乳酸菌属、真菌、原生动物原生动物第一节第一节 微生物的营养要求微生物的营养要求按按物物理理状状态态不不同同划划分分固体培养基固体培养基液体培养基液体培养基半固体培养基半固体培养基在液体培养基中加入一定量凝固在液体培养基中加入一定量凝固剂，使其成为固体状态，琼脂含剂，使其成为固体状态，琼脂含量一般为量一般为1.5%-2.0%固体培养基常用来进行微生物的分固体培养基常用来进行微生物的分离、鉴定、活菌计数及菌种保藏离、鉴定、活菌计数及菌种保藏 琼脂含量一般为琼脂含量一般为0.2%-0.7%观察微生物的运动特征、分类鉴观察微生物的运动特征、分类鉴定及噬菌体效价滴定定及噬菌体效价滴定 不加任何不加任何凝固剂凝固剂大规模工业生产及在实验室进行大规模工业生产及在实验室进行微生物的基础理论和应用方面的微生物的基础理论和应用方面的研究研究 按按用用途途不不同同划划分分基础培养基基础培养基鉴别培养基鉴别培养基含有一般微生物生长繁殖所含有一般微生物生长繁殖所需的基本营养物质的培养基需的基本营养物质的培养基用来将某种或某类微生物从混杂的用来将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来的培养基微生物群体中分离出来的培养基用于鉴别不同类型微生物的培用于鉴别不同类型微生物的培养基养基选择培养基选择培养基在在基基础础培培养养基基中中加加入入某某些些特特殊殊营营养养物物质质制制成成的的一一类类营营养养丰丰富富的的培培养养基基，增增加加所所要要分分离离的的微微生生物物量量，成成为为优优势势菌。菌。微生物产生某种代谢产物，与培养微生物产生某种代谢产物，与培养基中的特殊化学物质发生特定的化基中的特殊化学物质发生特定的化学反应，产生明显的特征变化学反应，产生明显的特征变化牛肉膏蛋白胨培养基是最常牛肉膏蛋白胨培养基是最常用的基础培养基用的基础培养基加富培养基加富培养基特殊营养物质包括血液、血清、酵特殊营养物质包括血液、血清、酵母浸膏、动植物组织液等母浸膏、动植物组织液等在培养基中加入相应的特殊营养物在培养基中加入相应的特殊营养物质或化学物质，抑制不需要的微生质或化学物质，抑制不需要的微生物的生长，有利于所需微生物的生物的生长，有利于所需微生物的生长长EMBEMB培养基培养基营养物质进入细胞营养物质进入细胞一、一、扩散扩散(diffusion)二、二、促进扩散促进扩散(facilitated diffusion)三、三、主动运输主动运输(active transport)基团转位基团转位四、四、膜泡运输膜泡运输(memberane vesicle transport）第五章微生物的代谢 第一节第一节 微生物产能代谢微生物产能代谢 第二节第二节 耗能代谢耗能代谢 第三节第三节 微生物代谢的调节微生物代谢的调节第四节第四节 微生物次级代谢与次级代谢产物微生物次级代谢与次级代谢产物 糖酵解l糖糖酵酵解解：生物体内葡萄糖被降解成丙酮酸的过程。l主主要要分分为为四四种种途途径径：EMP途径、HM途径、ED途径、磷酸解酮酶途径。丙酮酸代谢的多样性丙酮酸代谢的多样性在无氧条件下，不同的微生物分解丙酮酸后会积累不在无氧条件下，不同的微生物分解丙酮酸后会积累不同的代谢产物。同的代谢产物。酵母的三型发酵酵母的三型发酵:乙醇、甘油、甘油乙醇、甘油、甘油+乙醇乙醇+乙酸乙酸细菌的乙醇发酵、乳酸发酵细菌的乙醇发酵、乳酸发酵细菌的混合酸发酵：细菌的混合酸发酵：乙酸、乳酸、丙酸乙酸、乳酸、丙酸l呼呼吸吸作作用用：微微生生物物在在降降解解底底物物的的过过程程中中，将将释释放放出出的的电电子子交交给给NAD(P)+、FAD或或FMN等等电电子子载载体体，再再经经电电子子传传递递系系统统传传给给外外源源电电子子受受体体，从从而而生生成成水水或或其他还原型产物并释放出能量的过程。其他还原型产物并释放出能量的过程。有氧呼吸是以分子氧作为最终电子受体。有氧呼吸是以分子氧作为最终电子受体。无氧呼吸是以氧化型化合物作为最终电子受体。无氧呼吸是以氧化型化合物作为最终电子受体。l呼呼吸吸作作用用和和发发酵酵作作用用的的区区别别：电电子子载载体体不不是是将将电电子子直直接接传传递递给给底底物物降降解解的的中中间间产产物物，而而是是交交给给电电子子传传递系统，逐步释放出能量再交给最终电子受体。递系统，逐步释放出能量再交给最终电子受体。呼吸作用呼吸作用能量转换 1.底物水平磷酸化底物水平磷酸化2.氧化磷酸化氧化磷酸化3.光合磷酸化光合磷酸化第六章微生物的生长繁殖及其控制l第一节细菌的个体生长l第二节细菌的群体生长繁殖l第三节真菌的生长与繁殖l第四节环境对生长的影响及生长的测定l第五节微生物生长繁殖的控制细菌的群体生长繁殖细菌的群体生长繁殖个体生长中，细菌分裂繁殖一代所需时间个体生长中，细菌分裂繁殖一代所需时间称代时，以称代时，以G表示；表示；群体生长里，细菌数量增加一倍所需时间群体生长里，细菌数量增加一倍所需时间称倍增时间。称倍增时间。G=t-t0 Nt=2N0 lnNt-lnN0 （t1 t0)生长的数学模型生长的数学模型细菌的群体生长繁殖细菌的群体生长繁殖也可以先求出细菌繁殖的世代数也可以先求出细菌繁殖的世代数n，然后再，然后再求代时求代时G；生长的数学模型生长的数学模型第四节第四节 环境对生长的影响及生长的环境对生长的影响及生长的测定测定微生物生长的测定微生物生长的测定1.计数法计数法（1）直接计数法）直接计数法（2）间接计数法）间接计数法（3）其他计数法）其他计数法2.重量法重量法3.生理指标法生理指标法第五节微生物生长繁殖的控制第五节微生物生长繁殖的控制一、控制微生物的一、控制微生物的化学化学物质物质 1.抗微生物剂抗微生物剂2.抗代谢剂抗代谢剂3.抗生素（耐药性及其对策）抗生素（耐药性及其对策）二、控制微生物的二、控制微生物的物理物理因素因素1.高温灭菌：高温灭菌：十倍减少时间十倍减少时间2.辐射作用辐射作用3.过滤除菌过滤除菌4.高渗作用高渗作用5.干燥干燥6.超声波超声波各种抗微生物化学制剂杀菌能力的比较标准：各种抗微生物化学制剂杀菌能力的比较标准：石炭酸系数：石炭酸系数：指在一定时间内被试药剂能杀死全部供试菌指在一定时间内被试药剂能杀死全部供试菌的最高稀释度和达到同效的石炭酸的最高稀释度的的最高稀释度和达到同效的石炭酸的最高稀释度的比率。一般规定处理时间为比率。一般规定处理时间为10分钟，而供试菌定为分钟，而供试菌定为Salmonella typhi（伤寒沙门氏菌）。（伤寒沙门氏菌）。在临床上最早使用的消毒剂在临床上最早使用的消毒剂-石炭酸石炭酸第七章病毒l第一节概述l第二节病毒学研究的基本方法l第三节毒粒的性质l第四节病毒的复制l第五节病毒的非增殖性感染l第六节病毒与宿主的相互作用l第七节亚病毒因子l第八节病毒举例毒粒的形态结构毒粒的形态结构毒粒的壳体结构毒粒的壳体结构l壳体或衣壳（壳体或衣壳（capsid）：包围着病毒核酸）：包围着病毒核酸的的蛋白质外壳蛋白质外壳，由蛋白质亚基按对称的形，由蛋白质亚基按对称的形式、有规律地排列而成，是病毒毒粒的基式、有规律地排列而成，是病毒毒粒的基本结构。本结构。壳体结构类型螺旋对称壳体螺旋对称壳体二十面体对称壳体二十面体对称壳体双对称结构（复合结构）双对称结构（复合结构）毒粒的化学组成毒粒的化学组成毒粒毒粒（化学组成）（化学组成）核酸核酸蛋白质蛋白质脂类脂类糖类糖类基本化学组成基本化学组成病毒颗粒在化学上表现为核蛋白病毒颗粒在化学上表现为核蛋白病毒的复制病毒的复制病毒的特点：病毒的特点：严格细胞内寄生物，只能在活细胞内繁殖。严格细胞内寄生物，只能在活细胞内繁殖。毒粒毒粒宿主细胞宿主细胞有繁殖性的病毒有繁殖性的病毒基因组基因组具有感染性的毒粒消失具有感染性的毒粒消失病毒基因组复制、表达病毒基因组复制、表达病毒核酸和蛋白质病毒核酸和蛋白质装配形成具有感染性的毒粒装配形成具有感染性的毒粒释放至细胞外释放至细胞外原料；原料；能量；能量；生物合成场所；生物合成场所；取培养物直接取培养物直接测定病毒数量测定病毒数量将培养物过滤将培养物过滤去细胞后测定去细胞后测定病毒数量病毒数量将将细细胞胞裂裂解解后后测测定定病病毒毒的的数数量量。前前期期可可将将培培养养物物先先离离心心去去上上清清以以消消除除未未吸吸附附病病毒毒的的影响。影响。裂裂解解量量:每每个个受受染染细细胞胞所所产产生生的的子子代代病病毒毒颗颗粒粒的的平平均均数数目目。其其值值等等于于潜潜伏伏期期受受染染细细胞胞的的数数目目除除以以稳稳定定期期受受染染细细胞胞所所释释放放的的全全部部子子代代病病毒毒数数目目，即即等等于于稳稳定定期期病病毒毒效效价价与与潜潜伏伏期期病毒效价之比。病毒效价之比。潜伏期、裂解期、平稳期潜伏期、裂解期、平稳期l复制周期（复制周期（replicative circle）或称复制循环）或称复制循环自自病病毒毒吸吸附附于于细细胞胞开开始始，到到子子代代病病毒毒从从感感染染细细胞胞释释放放到到细细胞胞外外的的病毒复制过程。病毒复制过程。吸附；吸附；侵入侵入；脱壳；脱壳；病毒大分子的合成，病毒大分子的合成，包括病毒基因组的表达与复制；包括病毒基因组的表达与复制；装配与释放；装配与释放；病毒的复制周期病毒的复制周期病毒感染的起始病毒感染的起始第八章微生物遗传第一节第一节 遗传的物质基础遗传的物质基础第二节第二节 微生物的基因组结构微生物的基因组结构第三节第三节 质粒和转座因子质粒和转座因子第四节第四节 基因突变及修复基因突变及修复第五节第五节 细菌基因转移和重组细菌基因转移和重组第六节第六节 真核微生物的遗传学特性真核微生物的遗传学特性第七节第七节 微生物育种微生物育种第一节第一节 遗传的物质基础遗传的物质基础证明核酸是遗传物质基础的三个经典实验证明核酸是遗传物质基础的三个经典实验 一、一、DNA作为遗传物质作为遗传物质（2个）个）（一）经典转化实验（一）经典转化实验（transformation）：）：F.Griffith，（二）噬菌体感染实验（二）噬菌体感染实验二、二、RNA作为遗传物质作为遗传物质(1个个)（三）植物病毒的重建实验（三）植物病毒的重建实验三、朊病毒的发现与思考三、朊病毒的发现与思考 第二节第二节 微生物的基因组结构微生物的基因组结构一、概念一、概念基因组（基因组（genome）:一一个个物物种种的的单单倍倍体体的的所所有有染染色色体体及及其其所所包含的遗传信息的总称。包含的遗传信息的总称。原原核核生生物物(如如细细菌菌)，多多为为单单倍倍体体(在在一一般情况下只有一条染色体般情况下只有一条染色体)真真核核微微生生物物，多多条条染染色色体体，例例如如啤啤酒酒酵母有酵母有16条染色体。有时为双倍体。条染色体。有时为双倍体。二、微生物与人类基因组计划二、微生物与人类基因组计划人类基因组计划人类基因组计划 (Human Genome Project)1985年提出；年提出；1990年正式开始实施；年正式开始实施；2003年完成基因组测序年完成基因组测序；后基因组时代（后基因组时代（Postgenome Era）第二节第二节 微生物的基因组结构微生物的基因组结构1）染色体为）染色体为双链环状的双链环状的DNA分子（单倍体）；分子（单倍体）；2）基因组上遗传信息具有连续性；）基因组上遗传信息具有连续性；基因数基本接近由它的基因组大小所估计的基因数基因数基本接近由它的基因组大小所估计的基因数一般不含内含子，遗传信息是连续的而不是中断的。一般不含内含子，遗传信息是连续的而不是中断的。3）功能相关的结构基因组成操纵子结构；）功能相关的结构基因组成操纵子结构；4）结构基因的单拷贝及）结构基因的单拷贝及rRNA基因的多拷贝；基因的多拷贝；5）基因组的重复序列少而短；）基因组的重复序列少而短；个别细菌个别细菌(鼠伤寒沙门氏菌和犬螺杆菌鼠伤寒沙门氏菌和犬螺杆菌)和古生菌的和古生菌的rRNA和和tRNA中也发现有内含子或间插序列中也发现有内含子或间插序列第二节第二节 微生物的基因组结构微生物的基因组结构三、微生物基因组结构的特点三、微生物基因组结构的特点1、原核生物、原核生物(细菌、古生菌细菌、古生菌)的基因组的基因组操纵子操纵子(operon):功能相关的几个基因前后相连功能相关的几个基因前后相连,再加上一再加上一个共同的调节基因和一组共同的控制位个共同的调节基因和一组共同的控制位点（启动子、操作子等）在基因转录时点（启动子、操作子等）在基因转录时协同动作。协同动作。优点：短时间内大量合成核糖体。优点：短时间内大量合成核糖体。三、微生物基因组结构的特点三、微生物基因组结构的特点2、真核微生物（啤酒酵母）的基因组、真核微生物（啤酒酵母）的基因组1）典型的真核染色体结构；）典型的真核染色体结构；1997年完成测序，年完成测序，大小为大小为13.5106bp，分布在，分布在16条染色体中。条染色体中。2）没有明显的操纵子结构；）没有明显的操纵子结构；3）有间隔区（即非编码区）和内含子序列；）有间隔区（即非编码区）和内含子序列；4）重复序列多；）重复序列多；第二节第二节 微生物的基因组结构微生物的基因组结构第三节第三节 质粒和转座因子质粒和转座因子质粒（质粒（plasmid）：）：一一种种独独立立于于染染色色体体外外，能能进进行行自自主主复复制制的的细细胞胞质质遗遗传传因因子子，主主要要存存在在于于各各种种微微生生物物细胞中。细胞中。转座因子（转座因子（transposable element）：）：位位于于染染色色体体或或质质粒粒上上的的一一段段能能改改变变自自身身位位置置的的DNA序序列列，广广泛泛分分布布于于原原核核和和真真核核细细胞中。胞中。质粒和转座因子是细胞中除染色体以外质粒和转座因子是细胞中除染色体以外的另外二类遗传因子的另外二类遗传因子第四节第四节 基因突变及修复基因突变及修复一个基因内部遗传结构或一个基因内部遗传结构或DNA序列的序列的任何改变。任何改变。基因突变基因突变:基因突变基因突变狭义：点突变狭义：点突变广义：点突变和染色体畸变广义：点突变和染色体畸变第五节第五节 细菌基因转移和重组细菌基因转移和重组微生物进行的水平方向的基因转移，并通过微生物进行的水平方向的基因转移，并通过重组以适应环境。重组以适应环境。一、细菌的接合作用一、细菌的接合作用二、细菌的转导二、细菌的转导三、细菌的遗传转化三、细菌的遗传转化四、基因定位和基因测序四、基因定位和基因测序证证实实接接合合过过程程需需要要细细胞胞间间的的直直接接接接触触的的“U”型管实验型管实验 (Bernard Davis,1950)参见参见p 225机制机制(大肠杆菌的接合机制大肠杆菌的接合机制)接合作用是由一种被称为接合作用是由一种被称为F因子的质粒介导因子的质粒介导 F因因子子的的分分子子量量通通常常为为5107，上上面面有有编编码码细细菌菌产产生生性性菌菌毛毛（sex pili）及及控控制制接接合合过过程程进进行行的的20多多个基因。个基因。含有含有F因子的细胞：因