微生物打印课件.

微生物学基础知识§微生物学基本概念及发展概况一、微生物基本概念（microorganisms，microbes）1.定义：自然界的一群数量庞大,体形微小、结构简单、肉眼直接看不见，必须籍助光学显微镜或电子显微镜放大数百倍、数千倍，甚至数万倍才能观察到的微小生物。微生物无处不在，我们无时无刻不生活在生物的海洋中！每克土壤中有数亿细菌每张纸巾带细菌：900万个家居环境中微生物无所不在人体体表和体内存在大量细菌：皮肤表面：10万个细菌/平方厘米口腔：细菌种类超过500种肠道微生物总量超过100万亿微生物是人类的朋友•微生物是自然界循环的关键•体内的正常菌群是任何动物健康的基本保证•为我们提供很多有用的东西•以基因工程为代表的现代生物技术和微生物密切相关少数微生物也是人类凶恶的敌人：天花鼠疫艾滋病疯牛病SARS禽流感猪流感•可以说，微生物与人类的关系至关重要，微生物是一把十分锋利的双刃剑，可以在给人类带来巨大利益的同时，也带来残忍的破坏。微生物学的发展史微生物学是研究微生物的形态结构，分类，生理代谢，遗传变异，生态分布和微生物与人类，动植物关系的一门学科。1676年荷兰人列文虎克用自磨镜片，创造了一架能放大266倍的原始显微镜检查了污水、齿垢、粪便等，发现了许多肉眼看不见的微小生物，正确描述了微生物的形态有球形、杆状和螺旋样，为微生物的存在提供了科学依据。微生物学的奠基人：巴斯德首先实验证明有机物发酵由微生物引起否认了自然发生学说免疫学和预防接种，成功研制鸡霍乱、炭疽和狂犬病疫苗。巴氏消毒法(LouisPasteur,1822~1895)提出了微生物治病学说建立了微生物纯培养技术(RobertKoch,1843~1910)二、微生物的特征1.个体微小2.具有一定的形态特征，结构简单3.体积小,面积大,新陈代谢旺盛生长繁殖速度快4.适应性强，易变异5.分布广，种类多非细胞型原核细胞型真核细胞型区别无细胞结构，拟核，无核仁、细胞核，有核仁、一般由核酸核膜核膜，细胞器完整和蛋白质组只有核糖体成种类病毒细菌（狭义）真菌支原体衣原体螺旋体立克次体放线菌（广义）微生物的种类微生物药物•基于微生物整体或实体的药物：菌苗、疫苗。•来源于微生物初级代谢产物的药物：氨基酸、维生素。•来源于微生物次级代谢产物的药物：抗生素、其它生理活性物质（酶抑制剂、免疫调节剂、受体拮抗剂等）。•微生物初级代谢产物：微生物自身生长，繁殖所必需的代谢产物•微生物次级代谢产物：由初级代谢产物衍化而来，与微生物的基本生命活动无关第一章细菌的形态与结构细菌(bacterium)是属原核生物界(prokaryotae)的一种单细胞微生物。第一节细菌的大小与形态•观察细菌常用光学显微镜，其大小用测微尺在显微镜下进行测量，以微米(μm)为单位。不同种类的细菌大小不一，同一种细菌也因菌龄和环境因素的影响而有差异。•细菌按其外形，主要有球菌杆菌螺形菌细菌的基本结构:细胞壁、细胞膜、细胞质、核质细菌的特殊结构:荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞第二节细菌的结构一.基本结构（一）细胞壁(cellwall)革兰阳性菌革兰阴性菌革兰染色两类细菌细胞壁的共同组分为肽聚糖，但各有其特殊组分。革兰染色法：涂片风干固定结晶紫碘液95%乙醇复红1min1min脱色1.肽聚糖(peptidoglycan)革兰阳性菌肽聚糖—聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥青霉素作用点溶菌酶作用点N-乙酰葡糖胺N-乙酰胞壁酸三维立体结构，坚固15～50层，占细胞壁的50-80%革兰阴性菌肽聚糖—聚糖骨架、短肽侧链1.肽聚糖(peptidoglycan)二维平面结构，疏松1～2层，占细胞壁的5-15%青霉素对细胞壁的作用•青霉素对细菌细胞壁的作用Penicillium与转肽酶结合，而使该酶失活，抑制了侧链末端的丙氨酸与五肽桥的连接，破坏了细菌细胞壁的完整性（即抑制肽聚糖的合成），因此，Penicillium仅对正在生长着的细菌，且主要是对G+菌有效。G+G-溶菌酶对细胞壁的作用•可切断NAM和NAG之间的-1，4-糖苷键，引起细菌裂解。•对Gˉ菌，在EDTA存在下，受溶菌酶作用。•溶菌酶处理后的菌细胞应保存在弱高渗（0.1-0.2M）蔗糖液中。2.革兰阳性菌细胞壁特殊组分革兰阳性菌：肽聚糖磷壁酸(teichoicacid)：一种酸性多糖，可分为甘油磷壁酸，核糖醇磷壁酸。3.革兰阴性菌细胞壁特殊组分外膜脂蛋白脂质双层脂多糖LPS肽聚糖脂质A（lipidA）核心多糖（corepolysaccharide）多糖O抗原3.革兰阴性菌细胞壁特殊组分脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）（1）脂质A（lipidA）•为一种糖磷脂，由D-氨基葡萄糖双糖组成的基本骨架，不同细菌骨架一致。•内毒素毒性与生物学活性成分•无种属特异性（2）核心多糖（corepolysaccharide）•位于脂质A的外层•有属特异性，同一属细菌相同（3）多糖O抗原，特异多糖（specificpolysaccharide）•最外层，由数个至数十个低聚糖（3~5个单糖）重复单位所构成。•是革兰阴性菌的菌体抗原（O抗原），具有种特异性•缺失，细菌变为粗糙型脂多糖(lipopolysaccharid,LPS)革兰阳性菌与阴性菌细胞壁结构比较细胞壁革兰阳性菌革兰阴性菌强度较坚韧较疏松厚度20-80nm10-15nm肽聚糖层数可多达15-50层1-2层肽聚糖含量占细胞壁干重50%-80%占细胞壁干重5%-15%磷壁酸+—外膜—+脂蛋白—+脂多糖脂双层——++•维持菌体固有的形态•保护细菌抵抗低渗环境•参与菌体内外的物质交换•菌体表面带有多种抗原分子，可诱发机体的免疫应答。4.细胞壁的功能•细菌细胞膜的结构与真核细胞者基本相同，为磷脂双分子层，由磷脂和多种蛋白质组成，但不含胆固醇。•细菌细胞膜的功能与真核细胞者类似，主要有物质转运、生物合成、分泌等作用。•细菌细胞膜可形成一种特有的结构，称为中介体。（二）细胞膜(cellmembrane)一.基本结构•核糖体(ribosome)：细菌合成蛋白质的场所，游离存在于蛋白质中。•质粒(plasmid)：染色体DNA外的遗传物质，存在于细胞质中。为闭合环状的双链DNA，控制细菌某些特定的遗传特性。•胞质颗粒：细菌细胞质中含有多种颗粒，大多为贮藏的营养物质。包括异染颗粒，脂肪颗粒，肝糖粒和淀粉粒。异染颗粒的主要成分是RNA和多聚磷酸盐的颗粒，其嗜碱性强，用亚甲蓝染色时着色较深呈紫色，常见于白喉棒状杆菌。一.基本结构（三）细胞质(cytoplasm)一.基本结构（四）核质(nuclearmaterial)细菌是原核细胞，不具有成形的核。细菌的遗传物质称为核质或拟核，无核膜、核仁和有丝分裂器。功能与真核细胞的染色体相似。核质由单一密闭环状DNA分子反复回旋卷曲盘绕组成松散网状结构。二.特殊结构（一）荚膜(capsule)荚膜：某些细菌细胞壁外分泌的一层透明的粘液状物质。有一定外形、厚度，稳定附于细胞壁外。为疏水性多糖或蛋白质的多聚体，用理化方法去除后并不影响细胞的生命活动。肺炎链球菌荚膜荚膜•大多数细菌的荚膜是多糖，炭疽芽胞杆菌、鼠疫耶氏菌等少数菌的荚膜为多肽。•荚膜的形成需要能量，与环境条件有密切关系。有荚膜的细菌形成光滑(S)菌落，失去荚膜后其菌落边为粗糙型（R）型。1.荚膜的化学组成•抗吞噬作用：荚膜具有抵抗宿主吞噬细胞的作用，因而荚膜是病原菌的重要毒力因子。•粘附作用：荚膜多糖可使细菌彼此之间粘连，也可粘附于组织细胞或无生命物体表面，形成生物膜，是引起感染的重要因素。•抗有害物质的损伤作用：荚膜处于细胞的最外层，有保护菌体避免和减少受有害物质的损伤作用。2.荚膜的功能二.特殊结构（二）鞭毛(flagellum)许多细菌在菌体上附有细长并呈波状弯曲的丝状物，称为鞭毛，是细菌的运动器官。鞭毛需用电子显微镜观察，或经特殊染色法使鞭毛增粗后才能在光镜下看到。鞭毛着生位置,数目和排列是细菌种的特征单毛菌双毛菌丛毛菌周毛菌•鞭毛是运动器官。•鞭毛有抗原性。2.鞭毛的功能•菌毛：许多革兰阴性菌和少数革兰阳性菌菌体表面存在着一种比鞭毛更细、更短而直硬的丝状物，与细菌的运动无关。•菌毛蛋白具有抗原性。•根据功能不同，菌毛可分为普通菌毛和性菌毛两类。•菌毛在普通光学显微镜下看不到，必须用电子显微镜观察。二.特殊结构（三）菌毛(filus/fimbriae)每个细菌约有250～300条菌毛。有菌毛的细菌一般以革兰氏阴性致病菌居多，借助菌毛可把它们牢固地粘附于宿主的呼吸道、消化道、泌尿生殖道等的粘膜上，进一步定植和致病。菌毛特殊的菌毛—性菌毛构造和成分与菌毛相同，但比菌毛长，数量仅1~4根。性菌毛一般见于革兰氏阴性细菌的雄性菌株中，其功能是向雌性菌株传递遗传物质，使后者也获得雄性菌的某些遗传性状。有的性菌毛还是RNA噬菌体的特异性吸附受体。普通菌毛：细菌的粘附结构，与宿主细胞表面特异性受体结合，与致病性密切相关性菌毛：接合，毒力、耐药性等性状的遗传物质传递。4.芽孢概念：某些细菌生长到稳定期后，细胞内细胞质浓缩，逐步行成一个圆形、椭圆形或圆柱形的，对不良环境有较强抵抗力的特殊结构，称为芽胞。蜡状芽胞杆菌芽孢电镜芽孢的组成和结构a.芽孢外壁：主要含脂蛋白，通透性差。b.芽孢壳（衣）：主要含疏水性蛋白，抗溶菌酶、蛋白酶和表面活性剂，多价阳离子不易透过。c.皮层：主要含芽孢肽聚糖及DPA-Ca（吡啶二羧酸钙盐），体积大，渗透压高（20个大气压）。d.核心：含水量极低芽孢壁：含肽聚糖，可发展成新的细胞壁。芽孢膜：含磷脂、Pro，可发展成新的细胞膜。芽孢质：含芽孢质：含DPA-Ca、核糖体、RNA和酶类。核区：含DNA芽孢的特性★对高温、干燥、辐射、化学药物有强大的抵抗力。★芽胞内新陈代谢几乎停止，处于休眠状态，但保持潜在萌发力。★一个芽孢萌发只产生一个营养状态的细胞。芽孢的功能a.不是细菌的繁殖方式，而是细菌的休眠方式。芽孢在普通条件下可保存几年至几十年的生活力。b.细菌鉴别分类依据之一。c.可作为灭菌指标。细菌的繁殖1、主要繁殖方式（1）无性二分裂/裂殖（2）过程染色体复制-细胞质膜内陷-横隔/壁的形成-同时染色体分裂-子细胞分裂（成子代细胞）细菌的培养特征（纯培养）1、固体培养基--菌落在固体培养基表面或内部，由一个细菌或一群细胞生长繁殖形成的具有一定形态的子细胞集团。不同的微生物种类，其菌落特征不同。同一种菌在不同培养条件下菌落特征也不尽相同。•大小•颜色•透明度•表面状态•质地•边缘形态•隆起形状（正面观）一般都较小，菌落与培养基结合不紧密，用接种针容易挑起，多数表面较光滑、湿润、较粘稠，易挑取，质地均匀，色泽多样。细菌在固体培养基中的生长2、液体培养基--均匀生长、表面生长、沉淀生长菌膜菌沉淀均匀浑浊对照细菌与人类的关系一、细菌在制药工业中的应用1、抗生素：多黏菌素、杆菌肽等；2、维生素：B2、B12、VC等；3、AA：Gly、Lys等；4、酶与酶抑制剂●α-淀粉酶—枯草杆菌（液化淀粉，助消化）●链激酶—链球菌（溶血栓）●凝血酶—止血●门冬酰氨酶—细菌（白血病）5、甾体化合物—微生物转化6、菌体制剂7、有机酸发酵8、工程菌概述•放线菌（actinomycetes，Actino－射线、光线、日光）是一类呈菌丝状生长、主要以无性孢子繁殖为主的单细胞原核生物，具细胞壁，菌落呈枝线状。放线菌菌落中的菌丝常从一个中心向四周辐射状呈放射状生长，并因此而得名。•分布：含水量较低、有机物丰富、呈微碱性的土壤中。估计每克土壤中约含放线菌孢子107个。土壤所特有的泥腥味主要由放线菌产生。放线菌的形态与结构由分枝状菌丝组成。菌丝无隔膜，仍属单细胞。菌丝直径与杆菌相似（1m左右）；放线菌主要由菌丝和孢子两部分构成.细胞壁主要成分为肽聚糖，含磷壁酸、二氨基庚二酸，不含几丁质、纤维素；革兰氏阳性。菌丝孢子基内菌丝（营养菌丝或初级菌丝）气生菌丝孢子丝•1、基内菌丝（营养菌丝）—摄取培养基中的营养。•匍匐生长于培养基内，也称营养菌丝。一般无隔膜，有的可产生色素。•2、