微生物复习资料重点课后习题Word文档格式.docx

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发现了世界上第一个抗生素-青霉素

4、分子生物学期

1928年Griffith的细菌转化实验，

1952年Hershey–Chase的噬菌体感染实验，

1956年Frankel-Conrat烟草花叶病毒的重建实验，

证明了核酸是遗传的物质基础

1953年Watson、Crick提出DNA双螺旋结构

1961-66年Holley等阐明遗传密码

1973年Boyer和Cohen首次报到细菌基因经体外人工

重组后转入细菌内能复制表达----遗传工程问世

1975年Milstein等建立生产单克隆抗体技术

1988年Mullis，建立PCR技术

1999年基因研究所百余种微生物基因组序列

微生物在生物界中的地位

生物界

主要结构特征

微生物类群名称

病毒界

无细胞结构

病毒类病毒

原核生物界

无核膜核仁的分化

细菌、放线菌、蓝细菌、古细菌

原生生物界

有核膜核仁的分化

单细胞藻类、原生动物等

真菌界

单细胞或多细胞

酵母菌霉菌蕈菌等

植物界

大型非运动真核生物

动物界

大型能运动真核生物

除动物和植物外，其他绝大多数生物都属于微生物范畴，微生物在生物界分类中占有特殊重要的地位

新三界学说

由rRNA测序揭示的微生物发育系统

古生菌域（Archaea）：

嗜泉古菌界、广域古菌界、初生古菌界

真细菌域（Bacteria）：

细菌、放线菌、蓝细菌、蓝细菌和各种除古菌以外的其他原核生物

真核生物域（Eukaryotes）：

真菌、原生生物、动物和植物

鉴定技术

方法

重要性及其应用

核酸分析

DNA碱基比例的测定

是目前发表任何微生物新种时所必须具有的重要指标

核酸分子杂交法

同上

rRNA寡聚核苷酸编目分析

通过分析原核或真核细胞中嘴保守的rRNA核苷酸序列同源性程度，以确定不用生物间的亲缘关系和进化谱系

微生物全基因组序列的测定

是当前国际生命科学领域中掌握全部遗传信息的最佳途径，但目前尚不能作为菌株的鉴定方法

细胞化学成分

细胞壁的化学成分

原核微生物细胞壁成分的分析对菌种鉴定有一定的作用

全细胞水解液的糖型

放线菌全细胞水解液可分为4类主要糖型

磷酸类脂成分

位于细菌、放线菌细胞膜上的磷酸类脂成分，在不同属中有所不同，可为鉴别属的指标

数值分类法

依据数值分析的原理，借助计算机技术对拟分类的微生物对象大量采用一套共同的可比特征，包括形态，生理，生化，遗传，生态和免疫学等特征表型性状的相似性程度进行统计和归类。

第二章微生物的形态与分类

革兰氏染色原理

G＋菌：

细胞壁厚，肽聚糖网状分子形成一种透性障，当乙醇脱色时，肽聚糖脱水而孔障缩小，故保留结晶紫-碘复合物在细胞膜上。

呈紫色。

Gˉ菌：

肽聚糖层薄，交联松散，乙醇脱色不能使其结构收缩，其脂含量高,乙醇将脂溶解，缝隙加大，结晶紫-碘复合物溶出细胞壁，沙黄复染后呈红色。

第一节细菌Bacteria

原核生物Prokaryotes:

指一大类细胞核无核膜包裹，只有称作为核区（nuclearregion）的裸露DNA的原始单细胞生物。

包括：

真细菌eubacteria古细菌archaea

细菌：

一类细胞细而短、结构简单、细胞壁坚韧、以二等分裂方式繁殖和水生性较强的原核微生物。

一.细菌的形态与大小

1、细菌的细胞形态

基本形态:

球菌coccus杆菌bacillus螺旋菌spirilla

细菌的异常形态

①畸形：

化学的或物理的因素的刺激，阻碍了细胞的发育而引起的异常形态。

②衰颓形：

由于培养时间过长，细胞衰老，营养缺乏，代谢排泄物浓度积累过高使细胞衰老而引起的异常形态。

二.细菌细胞的构造

一般构造:

为所有的细菌细胞所共有，一般为生命所必需。

细胞壁、细胞膜、拟核、间体、细胞质、核糖体、颗粒状内含物

特殊构造:

只存在于某些细菌、甚至是某特定的生理阶段，赋予细胞特殊功能、一般为生命非必需。

鞭毛、伞毛、纤毛、荚膜、芽孢

（一）一般构造

1.细胞壁cellwall:

是位于细胞表面、内侧紧贴细胞膜的一层较为坚韧、略具弹性的结构。

（2）生理功能

固定细胞外形

保护细胞免受机械和渗透压等外力的损伤

为鞭毛运动提供支点

对大分子物质的屏障作用

赋予细菌特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性

（3）化学组成

肽聚糖（peptidoglycan）

磷壁酸（teichoicacid）G+细胞壁特有的一种酸性多糖

脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）G-细菌细胞壁特有的类脂多糖物质

（6）原生质体及球形体

原生质体protoplast：

细菌被完全除去细胞壁后所剩下的部分。

革兰氏染色：

结晶紫初染、碘液煤染、乙醇脱色（关键步骤）、蕃红复染。

染色后G+为蓝紫色，G-为红色

2.细胞膜：

（cellmembrane）

（1）定义：

是一层紧贴在细胞壁内侧，包围着细胞质的柔软、脆弱、富有弹性半透性薄膜。

厚度7~8nm

（2）功能

选择透性

维持细胞内正常渗透压的屏障

在细胞的呼吸过程中起关键作用

与细胞膜、细胞壁及荚膜的合成有关

鞭毛基体的着生部位和旋转的供能部位

磷脂（20-30%）

蛋白质（50~70%）少量糖蛋白、糖脂（约2%）,

膜蛋白：

外周蛋白peripheralprotein整合蛋白integralprotein

（4）膜的结构

液态镶嵌模型fluidmosaicmodel:

①由两层磷脂分子构成膜的骨架，亲水的极性端朝外，疏水的非极性端朝内；

②膜蛋白可以结合在膜的表面，也可以由外侧伸入膜的内部，或贯穿整个膜；

③膜具有亲水小孔，由整合蛋白贯穿膜而构成；

④膜具有流动性，包括蛋白质的横向流动，脂类的横向流动及翻斤头式的纵向运动；

⑥膜的外表面结合有树杈状的多糖链----糖脂．

3.间体mesosome：

由细胞膜内陷而成的层状、管状或囊状结构。

是特化的细胞膜，多见于G+细菌

生理功能：

产生能量的基地、向细胞外分泌消化酶、与细胞横隔的合成有关。

4.核质体nuclearbody拟核nucleoid 

（1）位置核质体是原核生物所特有的无核膜包裹、无固定形态的原始细胞核。

（3） 

结构：

环状、高度折叠缠绕的“超线圈”结构的DNA。

即一条染色体。

（4） 

贮存和传递遗传信息、细胞的控制中心

每个细胞中一般有1~2个核质体，在生长迅速的细胞中也会有2~4个

5.质粒plasmid

游离于原核生物核基因组以外，具有独立复制能力的小型供价闭合环状的DNA分子

6.细胞质和内含物

（1）细胞质cytoplasm:

细胞质是细胞质膜包围的除核质体以外的一切半透明、胶体状、颗粒状物质的总称。

主要组成：

水、核糖体、贮藏物、酶类、中间代谢产物、质粒、各种营养物质和大分子单体

功能：

为细胞进行新陈代谢提供内在环境

（2）细胞内含物

核糖体ribosome：

分散在细胞质中的沉降系数为70s、由RNA和蛋白质组成的颗粒状结构。

功能合成蛋白质的场所

贮藏物：

主要是一些不同化学成分积累而成的不溶性沉淀颗粒。

功能储存营养物质

（二）细菌的特殊构造

1、鞭毛flagellum，flagella：

生长在某些细菌（运动细菌）体表面的长丝状、波曲的蛋白质性质的附属物。

细菌的运动器官。

2.伞毛/菌毛fimbria,fimbriae：

长在细菌体表的纤细、中空、短直、数量较多的蛋白质类附属物。

直径3-10nm，250-300条/细胞。

化学组成：

菌毛蛋白pilin

结构：

着生于细胞膜上，穿过细胞壁后伸展于体表。

3~10×

100~5000nm。

功能：

使菌体附着于物体表面

3.性纤毛（Sex-pilus,F-pilus，pili）

由F质粒DNA编码，存在于具有F质粒的E.coli的表面，每个细胞1至几根。

是中空管状物，是细菌接合时DNA转移的通道。

4.糖被glycocalyx：

包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质。

（2）类型：

荚膜capsule、粘液层slimelayer、*菌胶团zoogloea

（4）功能：

细胞外的营养储存、保护细胞免受干燥的影响、增加病原菌的致病力等、堆积废物

（5）光滑型菌落、粗糙型菌落

5、芽孢endospore/spore：

某些细菌在其生长发育后期,在细胞内形成一个圆形或椭圆形，壁厚、含水量极低、抗逆性极强的休眠体。

吡啶二羟酸（DPA）：

为芽孢所特有，可能主要存在于芽孢的核中心（芽孢壁、芽孢膜、芽孢质、核区/核质体）

伴孢晶体：

少数芽孢杆菌芽孢囊内与芽孢相伴而形成的一颗菱形、方形或不规则形的碱溶性蛋白晶体。

（3）特点

组成特点：

含水量低；

含吡啶2,6-羧酸（DPA）

结构特点：

具有厚而致密的孢子外层；

折光性强，不易着色

生理特点：

代谢活动极弱或基本停止；

对热、辐射及化学物质具有较强抗性。

（4）芽孢的构造

孢外壁/芽孢壳sporecoat：

主要含脂蛋白

芽孢衣/外膜outermembrane：

主要含疏水性角蛋白

皮层cortex：

主要含芽孢肽聚糖及DPA-Ca

芽孢壁sporewall：

含肽聚糖

芽孢膜sporemembrane：

含磷脂、蛋白质

芽孢质：

含DPA-Ca,核糖体,RNA

核区/核质体nuclearbody：

含DNA

（7）芽孢的耐热机制

渗透调节皮层膨胀学说

osmoregulatoryexpandedcortextheory

芽孢的耐热性在于芽孢衣对多价阳离子和水分的透性很差以及皮层的离子强度很高，使皮层产生了极高的渗透压去夺取核心中的水分,造成皮层的充分膨胀和核心的高度失水，失水的核心赋予芽孢极强的耐热性。

皮层中的DPA-Ca稳定芽孢中的大分子，增强芽孢的耐热性

（8）研究芽孢的意义

菌种的分类鉴定的重要形态学指标

提高菌种筛选效率

有利于菌种长期保藏

衡量各种灭菌手段效果的指标

三、细菌的繁殖方式和培养特征

细菌的繁殖

无性繁殖：

裂殖fission：

一个细胞通过分裂而形成两个子细胞的过程。

二.细菌的培养特征

菌落：

由一个或少数几个细胞在固体培养基表面上繁殖而形成的肉眼可见的子细胞的群体。

菌苔：

在斜面培养基或平板上划线接种细菌后经培养而形成的肉眼可见的子细胞群体。

第二节放线菌Actinomyces：

是呈菌丝状生长、以孢子进行繁殖、革兰氏染色阳性的一类原核微生物。

一、放线菌的形态和构造

1.个体形态与构造

菌丝/菌丝体hypha（e）/mycelium（-lia）

•基内/营养菌丝substrate/vegetativemycelium培养基内匍匐生长的菌丝，无隔，

约0.2-0.8μm通常会产生水溶性或脂溶性色素.功能：

吸收营养，所以又称营养菌丝

•气生菌丝aerialmycelium由营养菌丝长出培养基外，伸向空间的菌丝。

略粗于基丝0.5-1.2μm，也有色素产生。

气生菌丝生长到一定阶段可分化出繁殖结构，即孢子丝。

•孢子丝sporogeneousmycelium概念：

可以形成孢子的菌丝（具分类价值）

功能:

繁殖形状：

直形、波曲、螺旋等着生：

交替、丛生、一级轮生、二级轮生

多数呈丝状成长，菌落呈放射状。

是产生抗生素的主要微生物。

大部分放线菌菌体由菌丝体构成，但它仍属单细胞，革兰氏染色阳性。

菌丝体分为基内菌丝（吸收营养物）、气生菌丝、孢子丝。

以无性方式繁殖，主要是形成孢子，如分生孢子（链霉菌）、孢囊孢子，也可通过菌丝断片繁殖（液体培养时）

二、放线菌的繁殖

1、菌丝断裂液体培养

2、孢子繁殖:

（1）分生孢子conidia:

由孢子丝成熟分化形成的分生孢子：

横隔的形成方式：

细胞膜内陷、细胞壁和细胞膜同时内陷

着生在孢子梗上的分生孢子

（2）孢子囊孢子sporangiospore：

首先在菌丝上形成孢子囊，在孢子囊内形成孢子，孢子囊成熟后破裂，释放出大量孢子。

孢子囊的形成：

由孢子丝盘绕而成、由孢囊柄顶端膨大而成

放线菌的菌落特征

质地致密、小而不蔓延、不易挑起，干燥，不透明，多皱、表面有放射状沟纹

产抗菌素的放线菌的菌落特征

A：

卡特利链霉菌；

B：

弗氏链霉菌；

C：

吸水链霉菌金泪亚种；

D：

卡那霉素链霉菌；

E：

除虫链霉菌；

F：

生磺酸链霉菌

第三节酵母菌Yeast

真核生物Eukaryotes：

凡是细胞核具有核膜、能进行有丝分裂、细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等细胞器的生物。

真菌fungus/fungi：

是不含叶绿体、化能有机营养、具有真正的细胞核、含有线粒体、以孢子进行繁殖、不运动的真核微生物。

酵母菌是指以芽殖为主并大多为单细胞的一类真菌。

特点：

个体一般以单细胞状态存在；

多数营出芽繁殖；

能发酵糖类产能；

细胞壁常含甘露聚糖；

常生活在含糖量较高、酸度较大的水生环境

二.酵母菌的细胞结构

细胞壁

葡聚糖：

主链β-（1→3）葡萄糖、支链β-（1→6）、碱可溶性的葡聚糖、碱非溶性的葡聚糖

*几丁质：

一种线状的N-乙酰氨基葡萄糖的多聚体，其单体间以ß

（1一4）键相结合。

原生质体：

破壁酶：

蜗牛酶、Zymolyase

甘露聚糖

细胞壁的结构

内层：

葡聚糖形成壁的刚性结构

中间层：

蛋白质常与甘露聚糖共价结合形成复合物

外层：

磷酸甘露聚糖决定壁的多孔性

细胞膜：

基本同细菌

区别：

组成上含有固醇、结构上无特化的间体结构、功能上与能量形成无关

细胞核Nucleus

位于细胞质中的由双层膜包围的内有染色体及核仁的球形体。

构造

核膜Nucleusenvelope：

其上有核孔

核仁Nucleolus：

每个核内有一至几个、是核糖体RNA的合成位点

染色质Chromatin：

是存在于细胞核中的一种嗜碱性很强的物质。

染色体

染色质的化学组成：

成分DNARNA组蛋白非组蛋白

比例1很少1很少

染色体Chromosome：

在细胞分裂期间，由染色质丝经盘曲、折叠、浓缩后，变成在光学显微镜下可见的棒状结构

染色体组与生物的倍性：

单倍体、二倍体

细胞质和细胞器

细胞质：

位于细胞膜和核膜间的透明、粘稠、不断流动并充满各种细胞器的溶胶，由细胞基质和细胞器组成。

细胞基质cytomatrix：

真核细胞中，除可分辩的细胞器以外的胶体状溶液。

细胞器cellorganelle：

膜所包围的，行一定生理功能的小体。

线粒体mitochondria：

一种半自主的细胞器，呈球形或棒状,分散在细胞质中。

（2）内质网和核糖体

内质网endoplasmicreticulum：

是存在于细胞质中的、由膜构成的、呈游离或广泛互相连续的囊泡状的结构。

种类:

粗糙型内质网（roughER）、光滑型内质网（smoothER）

位于游离的细胞质中或附着在内质网上

化学组成：

与细菌类似

结构：

核糖体的沉降系数为80s，它由60s和40s的两个亚基组成。

高尔基体Golgiapparatus（高尔基复合体）：

一种由若干平行堆叠的扁平膜囊（saccules）和大小不等的囊泡所组成的膜聚合体。

生理功能：

对蛋白质起加工、浓缩、储藏及运输作用,为合成新的壁和膜提供原材料。

仅在少数低等真菌中存在

（5）液泡vacuole：

存在于真菌和藻类等植物细胞中的一种由单位膜分隔的细胞器。

一般呈球形，φ0.3—3um。

内含物质：

异染颗粒、肝糖粒、脂肪粒、氨基酸、核酸酶、蛋白酶、脂酶等。

胞内的物质储藏、维持细胞的渗透压、将水解酶与细胞质分开

（5）细胞质及颗粒状内含物

脂肪粒（Lipiaglobules）

聚磷酸盐（polyphosphates）

肝糖（polysaccharideglycogen）

海藻糖（trehalose）

出芽痕与诞生痕

三.酵母菌的繁殖方式及生活史

细胞核进行典型的有丝分裂。

方式：

芽殖、裂殖、芽裂

有丝分裂过程

1）.芽殖budding

假菌丝（分类意义）pseudohypha：

由单细胞连接形成的集合体。

是酵母菌无性繁殖的主要方式。

一个酵母能形成的芽数是有限的。

（9-43个，平均24个）

出芽方式：

多边出芽、两端出芽、三边出芽、单边出芽。

环境适宜时，可出现假菌丝。

2）裂殖fission

裂殖酵母属

类似于细菌的二分裂殖进行裂殖的酵母菌种类很少.

过程：

细胞拉长→形成横隔→在横隔处两细胞分离→末端变圆，形成两个子细胞

3）芽裂

界于芽殖和裂殖之间的一种很少见繁殖方法。

首先以出芽的方式在母细胞上长出一个芽,当芽长到一定大小后,在芽基处产生一横隔,将母细胞与子细胞分开,形成独立的细胞.

无性孢子

少数酵母菌可在卵圆形营养细胞上长出小梗，其上产生

肾形的掷孢子。

孢子成熟后，以喷射机制将孢子射出

有性繁殖——产子囊孢子ascospore过程

酵母菌以形成子囊和子囊孢子的方式进行有性繁殖

过程

酵母的二倍体营养体细胞减数分裂后产生四个单倍体的核原细胞发育成子囊，里面有四个子囊孢子，将来发育成单倍体营养体细胞

配合类型：

不同接合型的细胞、孢子

邻近的两个细胞各自伸出一根管状的原生质突起，随即相互接触、局部融合并形成一个通道，再经质配、核配形成双倍体细胞——接合子。

接合子减数分裂，形成4个或8个子核，每一个子核和周围的细胞质一起，在其表面形成孢子壁后就形成子囊孢子，形成子囊孢子的细胞称为子囊。

一般一个子囊可产生4-8个子囊孢子。

孢子数目、大小、形状因种而异

配合类型

①异宗配合（heterothallism）：

发生接合的两个单倍体在形态上无差别，在生理上不同，称为不同接合型。

在S.cerevisiae中分别称为a型和a型。

②同宗配合（homothallism）：

发生接合的两个单倍体是由同一个细胞而来，在形态和生理上均无任何差别，无接合型之分。

如：

S.chevalieri子囊孢子膨大→单倍体核分裂成两个核→两个单倍体核在发芽的子囊孢子中接合形成双倍体核→所长出的第一个芽即为双倍体细胞

酵母菌的生活史

1.单倍体型

以八孢裂殖酵母为代表

特点:

营养细胞是单倍体；

无性繁殖以裂殖方式进行；

双倍体细胞不能独立生活，故双倍体阶段短，一经生成立即减数分裂。

二倍体细胞不能独立生活，此期极短。

无性繁殖为裂殖。

2、双倍体型

以路德类酵母为代表

营养体为双倍体，不断进行芽殖，双倍体营养阶段长。

单倍体阶段仅以子囊孢子形式存在，故不能独立生活；

单倍体的子囊孢子在子囊内发生接合，形成4个单倍体的子囊孢子。

3、单双倍体型

以酿酒酵母为代表

单倍体营养细胞和双倍体营养细胞均可进行芽殖。

营养体既可以单倍体形式也可以双倍体形式存在；

在特定条件下进行有性生殖。

单倍体和双倍体两个阶段同等重要,形成世代交替。

四.酵母菌的培养特征

菌落特征普通菌落：

奶油状，有光泽或光滑，粘稠，易挑起

六.工业上常见常用的酵母

Saccharomycescerevisiae酿酒酵母

长∶宽＜2饮料酒酿造,面包发酵,酒精发酵

长∶宽=2啤酒、葡萄酒、精馏酒的酿造

长∶宽＞2糖蜜酒精发酵

Saccharomycescarlsbergensis卡氏酵母

啤酒酿造

第四节霉菌Mould，Mold：

霉菌泛指能在食物及墙壁等的表面形成的一层肉眼可见的菌丝体及孢子，而不能形成肉眼可见的子实体的一类真菌。

霉菌的形态与构造

形态：

无横隔，单细胞

有横隔，多细胞

营养菌丝伸入到培养基内部，以吸收养分为主的菌丝。

气生菌丝向空中生长的菌丝.气生菌丝发育到一定阶段可分化成繁殖菌丝.

霉菌细胞构造

真菌细胞壁成分1.细胞壁100~250nm

化学组成几丁质、葡聚糖、蛋白质、脱乙酰几丁质等

构造由内向外：

几丁质层蛋白质层葡聚糖蛋白网层葡聚糖层

蜗牛酶、Novo234、几丁质酶等

霉菌的繁殖方式

菌丝断裂——液体培养

无性孢子——游动