生物竞赛辅导微生物学知识梳理文档格式.docx
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适应强,易变异;
分布广,种类多。
其中体积小、面积大是其他几点的基础。
(想一想为什么?
)
4、分类
原核类:
细菌、放线菌、支原体、立克次氏体、衣原体、蓝细菌
真核类:
真菌、原生动物、显微藻类
非细胞类:
病毒、类病毒、朊病毒
二、微生物发展史上的重要人物
1、列文虎克(荷兰)最早观察到细菌。
2、巴斯德(法国)
(1)提出了生命只能来自生命的胚种学说,发现并证实发酵是由
微生物引起的;
(2)彻底否定了“自然发生”学说;
著名的曲颈瓶试验无可辩驳地证实:
空气内确实含有微生物,是它们引起有机质的腐败;
(3)免疫学——预防接种首次制成狂犬疫苗;
(4)巴斯德消毒法:
60~65℃作短时间加热处理,杀死有害微生物
3、柯赫(德国)
(1)微生物学基本操作技术方面的贡献a、细菌纯培养方法的建立:
土豆切面→营养明胶→营养琼脂(平皿)b、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c、流动蒸汽灭菌d、染色观察和显微摄影
(2)对病原细菌的研究作出了突出的贡献:
a、具体证实了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌;
b、发现了肺结核病的病原菌;
(1905年获诺贝尔奖)c、证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则
——著名的柯赫原则具体内容是:
①在每一相同病例中都出现这种微生物;
②要从寄主分离出这样的微生物并在培养基中培养出来;
③用这种微生物的纯培养接种健康而敏感的寄主,同样的疾病会重复发生;
④从试验发病的寄主中能再度分离培养出这种微生物来。
4、伊凡诺夫斯基(俄国)烟草花叶病毒的发现者(结晶提纯的是Stanley)。
5、J.Lister(英)首创外科消毒术(石炭酸消毒)。
6、E.Jenner(英)种牛痘预防天花。
7、A.Fleming(英)发现青霉素(第一个有实用意义的抗生素)。
8、1977Woese提出古生菌是不同于细菌和真核生物的特殊类群。
9、Sanger首次对Φ×
174噬菌体DNA进行了全序列分析。
10、朊病毒(prion)的发现者(Prusiner,1982~1983)。
类病毒(Diener,1971);
拟病毒
(Gibbs,1983)
11、1983~1984Mullis建立PCR技术。
12、1995第一个独立生活的细菌(流感嗜血杆菌)全基团组序列测定完成。
13、1997第一个真核生物(啤酒酵母)基因组测序完成。
14、中国的汤飞凡:
沙眼衣原体的分离和确证。
三、生物工程的内容及联系
生物工程包括遗传工程(基因工程)、细胞工程、微生物工程(发酵工程)、酶工程、生物反应器工程,这五个工程是一个从改造遗传物质到得到大量产品的有机整体,其关系如下:
细胞工程
酶工程
生物反应器工程
四、几个重要数据
1、正常人肠道中的微生物重量约等于粪便干重的1/3。
2、微生物一般为单倍体。
3、第一个有实用意义的抗生素是青霉素。
4、微生物的种类数有10万种。
5、液体培养基中细菌细胞浓度一般只能达到108~109个/mL。
6、微生物一般为几μm到几十μm。
7、最小的病毒如双生病毒只有12~18nm。
最大的病毒如牛痘病毒。
8、1979.10.26由WHO(世界卫生组织)宣布天花在地球上绝迹。
[练习]
1、各种酒按酿制原理大体上可分为、、和
四个类型。
2、需氧发酵要通气搅拌。
()
3、微生物学的奠基人是列文虎克。
4、微生物都是单倍体。
5、微生物的耐高温、耐低温、耐酸、耐碱、耐缺氧、耐毒物、抗盐、抗辐射、抗静水压等方面的能力比动植物都强。
6、磺胺属于抗生素。
答案:
1、果酒类啤酒类曲酒类蒸馏酒类2、√3、×
4、×
5、√6、×
第一章原核生物的形态、构造和功能
[知识要点]
一、细菌1.概念:
细菌是一类细胞细而短、结构简单、细胞壁坚硬、以二等分裂方式繁殖和水生性较强的原核微生物。
注意:
①二等分裂式繁殖,不能简单的表述为分裂生殖;
②水生性较强意即生活环境含水要较充分。
2.细菌的形态
球状——球菌:
较常见
杆状——杆菌:
最常见
弧菌:
螺旋不满一环
螺旋状——螺旋菌螺菌:
螺旋2~6环
(最少)螺旋体:
螺旋6环以上
特殊的:
三角形、方形、圆盘形。
在显微测量时,杆菌、螺旋菌大小用长×
宽(μm)表示,球菌大小用直径(μm)表示。
3.细菌的染色(此为重点内容)
细菌透明,故须染色后光镜下才可见。
活菌用美蓝或TTC染色,死菌常用革兰氏染色法(鉴别染色法,属正染色)和荚膜染色法(负染色)。
最常用的革兰氏染色法关键步骤如下:
(1)初染:
用结晶紫初染1~2min。
(2)媒染:
用碘液媒染1min。
(3)脱色:
用95%乙醇脱色25~30s(此步最关键,想一想为什么?
(4)复染:
用番红(即沙黄)复染1~2min。
可用下图表示:
由图可知,甲、乙两种细菌经初染后分别染上了紫色,经碘液媒染后,结晶紫与碘分子形成了一个分子量较大的牢固复合物。
脱色后乙菌紫色易被洗脱而成为无色菌体,甲菌不易被洗脱仍为紫色。
复染后,则甲菌维持最初的紫色,而乙菌则被复染而呈红色,甲菌称革兰氏阳性菌(G+),乙菌称革兰氏阴性菌(G—)。
4.细菌的构造
细菌细胞的一般构造有细胞壁、细胞膜、细胞质、核质体(拟核)、间体等,特殊构造有鞭毛、菌毛、性菌毛、荚膜、芽孢、质粒等。
分述如下:
(1)细胞壁
①证明细胞壁存在的方法:
a、染色后再光镜下观察;
b、细菌超薄切片,电镜观察。
②缺壁细菌
L型细菌:
自发突变形成,它的细胞膨大,“油煎蛋”似的小菌落。
原生质体:
人工用溶菌酶、青霉素彻底去壁的细菌(多为G+形成)
球状体:
人工部分去除细胞壁的细菌(多为G—形成)
另外,支原体可看成是自然界长期进化形成的缺壁细菌。
(更多的时候另立一类)
由于缺壁,这些细菌细胞呈球状,对渗透压十分敏感,有鞭毛也不运动,对噬菌体不敏感(即噬菌体不能侵入),不能分裂。
③功能:
固定细胞外形,协助鞭毛运动,保护细胞免受外力损伤,与细菌的抗原性、致病性(如内毒素)和对噬菌体的敏感性有关。
④结构:
G+细胞壁由肽聚糖层和周质空间组成,G—细胞壁由外壁层、肽聚糖层(内壁层)和周质空间组成。
⑤G+和G—细胞壁的特点比较
a、G+肽聚糖含量很高而G—含量很低;
b、G+中含特有的磷壁酸(即垣酸,分为壁磷壁酸和膜磷壁酸),而G—无;
c、G—中特有脂多糖(LPS)G+中无;
d、G-中有蛋白质(基质蛋白、外壁蛋白、脂蛋白)。
⑥G+的肽聚糖的典型构成(以金黄色葡萄球菌为代表)
双糖单位:
一个N-乙酰葡糖胺(G)与一个N-乙酰胞壁酸通过β-1,4糖苷键连接而成。
短肽尾:
连在N-乙酰胞壁酸(M)分子上。
肽桥:
由甘氨酸组成,连接两个肽聚糖单体,其氨基端与前一肽聚糖单体肽尾的第四个氨基酸即D-丙氨酸的羧基相连,其羧基端与后一肽聚糖单体肽尾的第三个氨基酸即L-赖氨酸的氨基相连。
a、肽尾中有D-氨基酸(自然界中组成蛋白质的氨基酸尾L型);
b、溶菌酶可水解N-乙酰胞壁酸与N-乙酰葡糖胺间的β-1,4糖苷键。
(思考1:
水解后每一肽聚糖单位是含一个双糖单位还是一个单糖单位?
思考2:
溶菌酶能溶解G-吗?
);
c、青霉素抑菌是由于阻止肽聚糖单体间的肽桥无法交联,从而不能形成正常的肽聚糖(即细胞壁不能正常形成);
d、G-的肽聚糖的肽尾第三个氨基酸不同,且肽尾间直接相连,无特殊的肽桥;
e、不同细菌肽桥不完全相同。
⑦磷壁酸的功能(G+)
a、带负电荷可与Mg2+等阳离子结合,提高离子强度。
b、保证G+致病菌与宿主间的粘连(主要为膜磷壁酸)
c、赋予G+以特异的表面抗原(细胞壁具抗原性的原因所在)
d、提供噬菌体的特异吸附受体(故原生质体对噬菌体不敏感)
⑧脂多糖(LPS)的功能(G-)
LPS由类脂A、核心多糖和O-特异侧链三部分组成。
a、可与Mg2+等阳离子结合;
b、是G-致病物质(内毒素)的物质基础;
C、决定G-细胞表面抗原决定簇的多样性;
d、提供噬菌体的特异吸附受体。
可见G+的磷壁酸与G—的LPS在功能上是相似的。
(2)细胞膜和间体
细菌细胞膜不同于真核细胞膜的功能有(要特别关注):
①合成细胞壁各种组分(LPS、肽聚糖、磷壁酸)和荚膜等大分子的场所;
②氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地;
③许多酶(如β-半乳糖苷酶、有关细胞壁和荚膜的合成酶、ATP酶)和电子传递链组分的所在部位;
④鞭毛的着生点和提供其运动所需的能量等。
间体:
由细胞膜内褶形成,其主要功能是:
a、与能量的产生有关;
b、促进细胞间隔形成;
C、与遗传物质的复制及分离有关。
(3)细胞质
主要成分为核糖体、贮藏物、各种酶、无机盐、载色体、质粒、羧化体、伴孢晶体等。
无各种复杂的细胞器。
糖原
碳及能源类
聚-β-羟丁酸(PHB):
贮藏能量、碳源和降渗透压。
藻青素、藻青蛋白:
蓝细菌含有,光合色素
贮藏物氮源类
核糖体(70s)
异染粒:
贮磷、降低渗透压
羧化体:
化能自养菌内含物为RUBP羧化酶
(4)核质体(核区、拟核、核基因组)
为大型环状的双链DNA分子,核质体一般为1~4,在染色体复制时为短暂双倍体,一般为单倍体。
(5)荚膜(细胞壁外)
主要成分为多糖、多肽或蛋白质,可用碳素墨水进行负染色或用荚膜染色法染色。
主要功能有:
①保护(如免受干旱,免受宿主吞噬,故与毒性有关);
②贮藏(养料);
③堆积(代谢废物);
④黏附(如龋齿的形成即由于细菌黏附后产生乳酸腐蚀牙齿)。
(6)鞭毛和菌毛(都由蛋白质构成)
鞭毛:
①数目一至十根,长在膜上,具运动功能(半固体直立柱培养基中用穿刺接种后,则穿刺线周围有呈浑浊的扩散区;
平板培养基上菌落形状大而薄且不规则,边缘不平整。
都与鞭毛运动有关)。
直径0.01~0.02µ
m,须电镜观察或染色加粗后光镜下观察。
②结构:
以3股鞭毛蛋白链组成(而真核生物的鞭毛为“9+2”型),其中G+的基体由S和M环构成,G-的基体由L环、P环、S环和M环组成。
③鞭毛是菌种分类鉴定中的重要指标。
菌毛:
①纤细,中空,短直、数量多,使细菌黏附物体上(G-中常见,与致病力有关)②性鞭毛为特殊的菌毛,在不同性别的菌株间传递DNA片断。
(7)芽孢:
①生长发育后期(培养时往往是稳定期)形成的抗逆性休眠体。
无繁殖功能。
②产芽孢细菌主要为革兰氏阳性杆菌,如枯草芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、破伤风梭菌。
孢外壁
③芽孢芽孢衣:
含角蛋白,抗酶解,抗药物,阳离子不易透过
皮层:
含芽孢肽聚糖及DPA—Ca,体积大,渗透压高
核心:
分芽孢壁(可发育为新细胞壁)、芽孢膜(可发育为新细胞膜)芽孢质、核区四部分。
④芽孢抗热的机制——渗透调节皮层膨胀学说
芽孢衣的透性低(对多价阳离子、水分)
→皮层渗透压高→夺取核心的水分→皮层膨胀
皮层的离子浓度高(核心高度失水)→抗热性强
可见,芽孢衣的透性低,核心的含水少,皮层的膨胀(厚)是芽孢抗热性主要原因。
其次DPA—Ca为一耐热性的凝胶,有利于抗热。
⑤能否杀灭芽孢是衡量各种消毒