微生物学最完整经典.ppt
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1、微生物学微生物学王睿勇王睿勇南京大学生命科学学院南京大学生命科学学院2011/1 绪论绪论n微生物微生物一一切切肉肉眼眼看看不不见见或或难难以以看看清清、必必须须借借助助显显微微镜镜来来观观察察和和研研究究的的微微小小生生物物的的总总称称,包包括括形形体体微微小小的的单单细细胞胞、个个体体结结构构简简单单的的多多细细胞胞以以及及无无细细胞胞结结构构的的低低等等生物生物少数成员肉眼可见少数成员肉眼可见大型真菌大型真菌纳米比亚硫磺珍珠菌:直径纳米比亚硫磺珍珠菌:直径100-750微米微米2011/1 微生物类群十分庞杂,形态大小、结构差异巨大微生物类群十分庞杂,形态大小、结构差异巨大主要类群有:主
2、要类群有:细胞结构细胞结构细胞核细胞核微生物类群微生物类群无细胞结构无细胞结构无无病毒病毒亚病毒亚病毒拟病毒拟病毒类病毒类病毒朊病毒朊病毒有细胞结构有细胞结构原核原核古细菌古细菌(真)细菌(真)细菌真核真核真菌真菌酵母菌酵母菌霉菌霉菌蕈菌蕈菌藻类藻类原生动物原生动物2011/1 下列各项中属于原核生物的是。下列各项中属于原核生物的是。A、蓝藻蓝藻,支原体,支原体B、衣原体,噬菌体、衣原体,噬菌体C、衣藻,金鱼藻、衣藻,金鱼藻D、放线菌,霉菌、放线菌,霉菌真菌通常是指。真菌通常是指。A、所有的真核微生物、所有的真核微生物B、具有丝状体的微生物、具有丝状体的微生物C、霉菌、酵母菌和蕈菌、霉菌、酵母
3、菌和蕈菌D、霉菌和酵母菌、霉菌和酵母菌下列物种之间相似程度最大的一组是。下列物种之间相似程度最大的一组是。A、疟原虫,血吸虫,蚊子、疟原虫,血吸虫,蚊子B、痢疾杆菌,酵母菌,青霉菌、痢疾杆菌,酵母菌,青霉菌C、蓝藻,硝化细菌,硫细菌、蓝藻,硝化细菌,硫细菌D、水稻,水蛭,水绵水稻,水蛭,水绵2011/1 微生物分布微生物分布n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“微生物的微生物的海洋海洋”中中细菌数亿细菌数亿/g土壤土壤每张纸币带细菌:每张纸币带细菌:900万个万个人体体表及体内存在大量的微生物人体体表及体内存在大量的微生物口腔:细菌种类超过口腔:细菌种类超过500
4、种种肠道:微生物总量达肠道:微生物总量达100万亿万亿皮肤表面:平均皮肤表面:平均10万个细菌万个细菌/cm2粪便干重的粪便干重的1/3是细菌是细菌,每克粪便的细菌总数为:,每克粪便的细菌总数为:1000亿个亿个提示:与人体相关的一些基本微生物学数据要记住提示:与人体相关的一些基本微生物学数据要记住2011/1 微生物是人类的朋友微生物是人类的朋友n微生物是自然界物质循环的关键环节微生物是自然界物质循环的关键环节n体内的正常菌群是人及动物健康的基本保证体内的正常菌群是人及动物健康的基本保证帮助消化帮助消化提供必需的营养物质提供必需的营养物质组成生理屏障组成生理屏障n微生物可以为我们提供很多有用
5、的物质微生物可以为我们提供很多有用的物质有机酸、酶、各种药物、疫苗、面包、奶酪、啤酒、酱油等有机酸、酶、各种药物、疫苗、面包、奶酪、啤酒、酱油等n建立在微生物学基础上的现代生物技术建立在微生物学基础上的现代生物技术2011/1 少数微生物也是人类的敌人少数微生物也是人类的敌人n14世纪,鼠疫耶森氏菌引起的鼠疫导致欧洲世纪,鼠疫耶森氏菌引起的鼠疫导致欧洲1/3总人数(总人数(2500万)死亡万)死亡n目目前前,肺肺结结核核、霍霍乱乱等等卷卷土土重重来来;艾艾滋滋病病大大规规模模传传播播;新新的的疾疾病病不不断断出出现现:疯疯牛牛病病、军军团团菌菌病病、埃埃博博拉拉病病毒毒病病、大大肠肠杆杆菌菌O
6、157新新致致病病株株、SARS(2003)、禽禽流流感感(2004)、甲甲型型H1N1流流感(感(2009),对人类造成巨大威胁),对人类造成巨大威胁提示:重要疾病的病原微生物大的类型一定要提示:重要疾病的病原微生物大的类型一定要记住,还包括有乙肝、结核病、梅毒、疟疾记住,还包括有乙肝、结核病、梅毒、疟疾2011/1 以下哪些病是由病毒引起的以下哪些病是由病毒引起的?A、结核,脚气、结核,脚气B、禽流感,乙型肝炎、禽流感,乙型肝炎C、地中海贫血,流感、地中海贫血,流感D、艾滋病,梅毒、艾滋病,梅毒下列哪几项是病毒引起的疾病?下列哪几项是病毒引起的疾病?A、脊髓灰质炎、腮腺炎、脊髓灰质炎、腮腺
7、炎B、流感、艾滋病、肝炎、流感、艾滋病、肝炎C、灰指甲、脚癣、肺结核、灰指甲、脚癣、肺结核D、鸡瘟、狂犬病、烟草花叶病、鸡瘟、狂犬病、烟草花叶病2011/1 n微生物学微生物学研研究究微微生生物物在在一一定定条条件件下下的的形形态态结结构构、生生理理生生化化、遗遗传传变变异异以以及及微微生生物物的的进进化化、分分类类、生生态态等等生生命命活活动动规规律及其应用的一门学科律及其应用的一门学科微生物学的界定微生物学的界定研究对象个体微小研究对象个体微小研研究究技技术术具具有有共共性性(无无菌菌技技术术、培培养养基基应应用用、分分离离技技术术、纯纯培养等),显著区别于动、植物研究培养等),显著区别于
8、动、植物研究2011/1 微生物学发展历史微生物学发展历史n微生物的发现微生物的发现列文虎克:荷兰人列文虎克:荷兰人1676年,首次观察到了细菌年,首次观察到了细菌制作了制作了419架显微镜或放大镜,放大倍数:架显微镜或放大镜,放大倍数:50-266倍倍n微生物的奠基微生物的奠基巴斯德巴斯德科赫科赫提示:列文虎克、巴斯德、科赫贡献要记住提示:列文虎克、巴斯德、科赫贡献要记住2011/1 巴斯德的贡献巴斯德的贡献n发现并证实发酵是由微生物发现并证实发酵是由微生物引起的引起的n彻底否定了彻底否定了“自然发生自然发生”学说:学说:曲颈瓶试验曲颈瓶试验n免疫学免疫学预防接种:预防接种:狂犬疫苗狂犬疫苗
9、n巴斯德消毒法:巴斯德消毒法:60-65作短作短时间加热处理,杀死有害微时间加热处理,杀死有害微生物生物2011/1 科赫的贡献科赫的贡献n微生物学基本操作技术方面的贡献微生物学基本操作技术方面的贡献细菌纯培养方法的建立细菌纯培养方法的建立设计了各种培养基,实现了在实验室内对各种微生物的培养设计了各种培养基,实现了在实验室内对各种微生物的培养流动蒸汽灭菌流动蒸汽灭菌染色观察和显微摄影染色观察和显微摄影n对病原细菌的研究作出了突出的贡献对病原细菌的研究作出了突出的贡献证实了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌证实了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌发现了肺结核病的病原菌(获诺贝尔奖)发现了肺结核病的病原菌(获诺贝尔奖
10、)提出了证明某种微生物是否为病原体的基本原则提出了证明某种微生物是否为病原体的基本原则科赫法则科赫法则提示:巴斯德、科赫贡献及其实验设计是这部分重点提示:巴斯德、科赫贡献及其实验设计是这部分重点2011/1 首创用明胶固体培养基分离细菌的科学家是。首创用明胶固体培养基分离细菌的科学家是。A、L.PasteurB、R.KochC、A.FlemingD、J.Lister巴斯德采用曲颈瓶试验来验证下列哪种学说巴斯德采用曲颈瓶试验来验证下列哪种学说?A、驳斥自然发生说、驳斥自然发生说B、证明微生物致病、证明微生物致病C、认识到微生物的化学结构、认识到微生物的化学结构D、提出自然发生说、提出自然发生说2
11、011/1 20世世纪微生物发展重要事件纪微生物发展重要事件n1928Griffith发现细菌转化发现细菌转化n1929Fleming发现青霉素发现青霉素n1944Avery等证实转化过程中等证实转化过程中DNA是遗传信息的载体是遗传信息的载体n1953Watson和和Crick提出提出DNA双螺旋结构双螺旋结构n1961Jacob和和Monad提出操纵子学说提出操纵子学说n1977Woese提出古生菌是不同于细菌和真核生物的特殊提出古生菌是不同于细菌和真核生物的特殊类群类群n1982-1983Prusiner发现朊病毒发现朊病毒n1995第一个独立生活的细菌第一个独立生活的细菌(流感嗜血杆菌
12、流感嗜血杆菌)全基团组序全基团组序列测定完成列测定完成提示:整个微生物学发展过程中重要事件很多,提示:整个微生物学发展过程中重要事件很多,以上这些必须记住以上这些必须记住2011/1 我国微生物学的发展与贡献我国微生物学的发展与贡献n1950年代,汤飞凡:沙眼病原体(衣原体)的分年代,汤飞凡:沙眼病原体(衣原体)的分离和确证离和确证n1970年代,维生素年代,维生素C二步发酵法二步发酵法第第一一步步:采采用用生生黑黑葡葡萄萄糖糖杆杆菌菌或或弱弱氧氧化化醋醋杆杆菌菌,将将D-山梨醇转化为山梨醇转化为L-山梨糖山梨糖第第二二步步:采采用用氧氧化化葡葡萄萄糖糖杆杆菌菌和和芽芽孢孢杆杆菌菌混混合合发发
13、酵酵,将将L-山山梨梨糖糖转转化化为为1-酮酮基基-L-古古龙龙酸酸,再再经经化化学学转转化化为维生素为维生素Cn1999年,泉生热孢菌全基因组序列测定年,泉生热孢菌全基因组序列测定2011/1 微生物特点微生物特点n个体微小个体微小杆菌的平均长度:杆菌的平均长度:2微米微米面积面积/体积比:人体积比:人=1,大肠杆菌,大肠杆菌=30万万这样大的比表面积特别有利于它们和周围环境进行这样大的比表面积特别有利于它们和周围环境进行物物质、能量、信息质、能量、信息的交换。微生物的其它很多属性都和的交换。微生物的其它很多属性都和这一特点密切相关这一特点密切相关n结构简单结构简单无细胞无细胞单细胞单细胞简
14、单多细胞简单多细胞2011/1 n代谢快速代谢快速消耗自身重量消耗自身重量2000倍食物的时间倍食物的时间大肠杆菌:大肠杆菌:1小时小时人:人:500年年n繁殖快速繁殖快速大肠杆菌大肠杆菌代时代时:20分分钟钟一一头头500kg的的食食用用公公牛牛,24小小时时生生产产0.5kg蛋蛋白白质质;同同样样重重量量的的酵酵母母菌菌,24小小时时可可以以生生产产50000kg优优质质蛋蛋白白质质2011/1 n食物广泛食物广泛纤维素、木质素、几丁质、角蛋白、石油、甲醇、甲纤维素、木质素、几丁质、角蛋白、石油、甲醇、甲烷、天然气、塑料、酚类、氰化物、各种有机物烷、天然气、塑料、酚类、氰化物、各种有机物n
15、易于培养易于培养n分布广泛分布广泛几千米的地下几千米的地下数十公里的高空数十公里的高空极端环境:强酸、强碱、高热、常年封冻的冰川极端环境:强酸、强碱、高热、常年封冻的冰川提示:围绕降解特定化合物的菌株筛选提示:围绕降解特定化合物的菌株筛选 可能作为实验设计题目可能作为实验设计题目2011/1 n种类繁多种类繁多微生物种数多微生物种数多微生物的生理代谢类型多微生物的生理代谢类型多代谢产物种类多代谢产物种类多n抗逆性强抗逆性强抗抗热:某些芽孢,加热煮沸热:某些芽孢,加热煮沸8小时才被杀死小时才被杀死抗寒:抗寒:-12-30的低温生长的低温生长抗酸碱:细菌能耐受并生长的抗酸碱:细菌能耐受并生长的pH
16、范围:范围:pH0.5-13耐渗透压:蜜饯、腌制品、饱和盐水中都有微生物生长耐渗透压:蜜饯、腌制品、饱和盐水中都有微生物生长抗压力:有些细菌可在抗压力:有些细菌可在1400个大气压下生长个大气压下生长2011/1 细菌芽孢在普通条件下最长可存活细菌芽孢在普通条件下最长可存活。A、几小时、几小时B、几天、几天C、12个月个月D、几年、几年及至几十年及至几十年2011/1 n容易变异容易变异n休眠长:休眠长:最古老芽孢最古老芽孢2.5亿年亿年n起源早起源早38亿年前,生命在海洋中出现亿年前,生命在海洋中出现26亿年前,陆地上就可能存在微生物亿年前,陆地上就可能存在微生物2011/1 微生物形态结构
17、与主要类群微生物形态结构与主要类群特征特征特征内容特征内容培养特征培养特征菌落特征:形状、大小、颜色、隆起、质地、光泽、色素菌落特征:形状、大小、颜色、隆起、质地、光泽、色素细胞形态细胞形态形状形状 球形、杆状、螺旋形、丝状、分枝、特殊形状球形、杆状、螺旋形、丝状、分枝、特殊形状大小大小 细胞直径、宽度细胞直径、宽度排列排列 单个、成对、成链、特殊排列方式单个、成对、成链、特殊排列方式特殊细胞结构特殊细胞结构芽孢芽孢 有无芽孢、芽孢形状、位置、孢囊是否膨大有无芽孢、芽孢形状、位置、孢囊是否膨大鞭毛鞭毛 有无鞭毛、着生位置、数量有无鞭毛、着生位置、数量孢子孢子 形状、着生位置、数量、排列形状、着
18、生位置、数量、排列其他其他 糖被、细胞附属物、糖被、细胞附属物、超微结构超微结构细胞壁、内膜系统、孢子表面特征细胞壁、内膜系统、孢子表面特征细胞内含物细胞内含物异染颗粒、异染颗粒、PHB、硫粒、伴胞晶体、气泡等、硫粒、伴胞晶体、气泡等染色反应染色反应革兰氏染色、抗酸性染色革兰氏染色、抗酸性染色2011/1 原核生物与真核生物比较原核生物与真核生物比较n遗传物质遗传物质原原核核生生物物:双双螺螺旋旋DNA构构成成一一条条染染色色体体,仅仅形形成成一一个个核核区区,没没有有核核膜膜包包被被,无无核仁,无组蛋白与之结合,存在质粒核仁,无组蛋白与之结合,存在质粒真真核核生生物物:双双螺螺旋旋DNA构构
19、成成一一条条或或一一条条以以上上的的多多条条染染色色体体,形形成成一一个个真真核核,有有核核膜膜包包被被,有有核核仁仁,有有组组蛋蛋白白与与之之结结合合;细细胞胞器器如如线线粒粒体体、叶叶绿绿体体携携带带有有自自身身的的DNA,可自主复制,可自主复制n有性生殖有性生殖原核生物:无减数分裂,只有染色体的一部分遗传重组原核生物:无减数分裂,只有染色体的一部分遗传重组真核生物:减数分裂,全部染色体参与遗传重组真核生物:减数分裂,全部染色体参与遗传重组n原原核核生生物物细细胞胞质质有有细细胞胞膜膜包包围围,细细胞胞膜膜大大量量褶褶皱皱内内陷陷于于细细胞胞质质中中形形成成内内膜膜系系统统,不不含含其其他
20、他分分化化明明显显的的细细胞胞器器;真真核核生生物物细细胞胞质质有有细细胞胞膜膜包包围围,细细胞胞膜膜不不内内陷陷,内内含含多多种种细细胞胞器器,细细胞胞器器有有各各自自膜膜包包围围,细细胞胞器器膜膜与与细细胞胞膜膜之之间间无无直直接关系接关系n蛋白质合成蛋白质合成原核生物:在核糖体进行,核糖体为原核生物:在核糖体进行,核糖体为70S,由,由50S和和30S两个亚单位构成两个亚单位构成真真核核生生物物:在在核核糖糖体体进进行行,核核糖糖体体为为80S,由由60S和和40S两两个个亚亚单单位位构构成成,细细胞胞器器的核糖体为的核糖体为70S提示:很重要的部分,要牢记提示:很重要的部分,要牢记20
21、11/1 原核细胞与真核细胞的不同,表现在:原核细胞与真核细胞的不同,表现在:A.原核细胞基因组的大小仅有真核生物基因组大小的一半原核细胞基因组的大小仅有真核生物基因组大小的一半B原核细胞具有单链的原核细胞具有单链的DNA分子分子C原核细胞中与原核细胞中与DNA结合的蛋白质较少,而且没有核膜包裹结合的蛋白质较少,而且没有核膜包裹D原核细胞具有原核细胞具有RNA而不是而不是DNA原核生物原核生物A具有细胞器,但不具有细胞核具有细胞器,但不具有细胞核B能产生能产生ATP,能独立进行生命过程,能独立进行生命过程C细胞壁含几丁质细胞壁含几丁质D大多具有环状大多具有环状DNAE都是厌氧生物都是厌氧生物2
22、011/1 原核细胞的特点是原核细胞的特点是。A、没有核膜,遗传物质集中在一个没有明确界限的、没有核膜,遗传物质集中在一个没有明确界限的低电子密度区,称为拟核。低电子密度区,称为拟核。B、DNA为裸露的环状分子,通常没有结合蛋白。为裸露的环状分子,通常没有结合蛋白。C、没有恒定的内膜系统。、没有恒定的内膜系统。D、核糖体为、核糖体为70S型,和真核细胞叶绿体、线粒体的型,和真核细胞叶绿体、线粒体的相似。相似。2011/1 细细菌菌n形态形态基本形态:球形、杆状、螺旋形基本形态:球形、杆状、螺旋形杆菌最常见,其次球菌杆菌最常见,其次球菌不不同同球球菌菌细细胞胞分分裂裂时时,会会形形成成不不同同空
23、空间间排排列列方方式式,可可作作为为分类依据分类依据杆杆菌菌的的排排列列方方式式常常因因生生长长阶阶段段和和培培养养条条件件发发生生变变化化,不不作作为分类依据为分类依据螺旋形:三类:弧菌、螺旋菌、螺旋形:三类:弧菌、螺旋菌、弧菌:螺旋弧菌:螺旋1圈,霍乱弧菌、蛭弧菌圈,霍乱弧菌、蛭弧菌螺旋菌:螺旋螺旋菌:螺旋2-6圈,迂回螺菌圈,迂回螺菌螺旋体螺旋体:螺旋螺旋6圈,圈,梅毒密螺旋体、钩端螺旋体梅毒密螺旋体、钩端螺旋体其其他他形形态态:柄柄细细菌菌、支支原原体体、球球衣衣菌菌、星星形形菌菌、方方形菌形菌提示:注意球菌和杆菌排列方式作为分类依据方面的不同提示:注意球菌和杆菌排列方式作为分类依据方
24、面的不同2011/1 细菌的大小细菌的大小n一般细菌大小范围一般细菌大小范围球菌:直径球菌:直径0.5-1m杆菌:杆菌:0.5-1m(直径)(直径)1-3m螺旋菌:螺旋菌:0.3-1m(直径)(直径)1-50mn最小细菌:尿结石纳米细菌,直径最小细菌:尿结石纳米细菌,直径50nm,与病,与病毒大小类似,毒大小类似,3天分裂天分裂1次次n最大细菌:最大细菌:纳米比亚硫磺珍珠菌:直径纳米比亚硫磺珍珠菌:直径100-750微米微米提示:微生物大小的计量单位一般是微米;最提示:微生物大小的计量单位一般是微米;最大、最小细菌特例要记住大、最小细菌特例要记住2011/1 绝大多数细菌的直径为。绝大多数细菌
25、的直径为。A、110毫米毫米B、110微米微米C、1-10纳米纳米D、10毫米以上毫米以上细菌的测量单位是细菌的测量单位是。A、nmB、mC、mmD、cm2011/1 细菌细胞结构细菌细胞结构n基本构造:细胞壁、细胞膜、间体、细胞质和核基本构造:细胞壁、细胞膜、间体、细胞质和核区,为所有细菌细胞共有区,为所有细菌细胞共有n特殊构造:糖被、鞭毛、芽孢、孢囊、菌毛等,特殊构造:糖被、鞭毛、芽孢、孢囊、菌毛等,只在某些种类细菌中出现,具有特定功能只在某些种类细菌中出现,具有特定功能提示:细胞壁结构要重点掌握,其他结构要了解基本特征提示:细胞壁结构要重点掌握,其他结构要了解基本特征2011/1 细胞壁
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