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