厦大微生物笔记.docx
《厦大微生物笔记.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《厦大微生物笔记.docx(62页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
厦大微生物笔记
绪论
1、什么是微生物(Microorganism,microbe)
2、微生物的共性
3、微生物学发展简史
四、微生物学科发展促进了人类进步
五、微生物学及其分科
类群:
原核类:
细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次氏体、蓝细菌
真核类:
真菌(酵母菌、霉菌),原生动物,显微藻类
非细胞类:
病毒、类病毒、拟病毒、朊病毒什么是微生物(Microorganism,microbe
1、)
●个体微小(<0.1mm),借助显微镜观察形体;
●结构简单:
简单多细胞,单细胞或非胞●低等:
进化地位低。
二、微生物的共性
1、体积小,表面积大2、吸收多、转化快
3、生长旺、繁殖快4、适应性强、易变异
5、分布广、种类多
●一定体积的物体,分割成越细小的颗粒,
这些颗粒的总表面积越大,表面积/体积比值越大。
●优点:
提供巨大的吸收面,排泄面和交换面。
●体积小、表面积大是微生物其它四个共性的基础
2、吸收多、转化快
●原因:
表面积/体积比值大
●例举:
乳糖发酵细菌、产朊假丝酵母(Candidautilis)
3、生长旺、繁殖快
●原因:
吸收多、转化快●例举:
大肠杆菌
●利弊:
有益--工业发酵、理论研究材料培养;有害--病原微生物、霉腐微生物
4、适应性强、易变异
●适应强原因:
体积小、表面积大;灵活的代谢
调控机制(诱导酶)
●极端微生物(extrememicroorganism)●易变异原因:
结构简单、单倍体、巨大交换面
●利弊:
有益---育种(青霉素),有害---耐药性
5、分布广、种类多
●分布广:
土壤、空气、海洋、人体肠道
●种类多:
(1)微生物的生理代谢类型多
(2)代谢产物种类繁多(3)微生物的种数多
●种类多:
(1)微生物的生理代谢类型多
微生物特有:
分解天然气、石油、纤维素、木质素能力;
多种产能方式:
细菌光合作用、嗜盐菌紫膜光合作用、自养细菌的化能合成作用、各种厌氧菌的产能途径
生物固氮作用;
合成次级代谢产物(抗生素、维生素等)能力;
对复杂有机物的生物转化能力(甾体化合物等);
分解氰、酚、多氯联苯等有毒物质的能力
独特的繁殖方式(病毒、类病毒、肮病毒的复制、增殖)
2)代谢产物种类繁多
含氮代谢产物:
氨基酸、核苷酸类
糖类厌气性代谢产物:
酒精、乳酸、甘油、丙酮丁醇;
糖类好气性代谢产物:
柠檬酸、苹果酸、葡萄糖酸;
微生物多糖:
黄原胶、右旋糖苷;
微生物酶类:
蛋白酶、淀粉酶、酯肪酶、工具酶;
--次级代谢产物:
抗生素、维生素、激素、生物碱
3)微生物的种类多
●目前比较肯定的微生物种数大约10万种,
随着分离、培养方法的改进,研究工作的深入,新种、新属、新科、新纲陆续被发现。
4)遗传基因多样性
●微生物基因组测序
●基因组种类多样性。
●基因库资源丰富。
5)生态类型的多样性
三、微生物学发展简史
●微生物学发展经历五个时期
1、史前期(8000年前--1676年)2、初创期(1676-1861年)
3、奠基期(1861-1897年)4、发展期(1897-1953年5、成熟期(1953-迄今)
●学习微物学发展历史的目的:
--学习前人严谨治学的科学态度,培养创新意识;
--明确科学技术和研究方法的突破在学科发展中的重要作用;
--明确学科的发展总是与人类生活、生产实践密切相连的。
四、微生物学科发展促进了人类进步
●近代科学中,微生物学是对人类福利贡献最大的一门科学。
1、医疗保健2、食品和医药行业3、微生物学促进农业发展
4、微生物与生态和环境保护的关系5、基础理论研究中的贡献
1、医疗保健
--外科消毒技术的建立--寻找人畜病原菌
--免疫防治法的应用--化学治疗剂的发明
--抗生素治疗的兴起--用工程菌生产各种生化药物
2、食品和医药行业
--食品微生物发酵--罐头灭菌和长期保存方法
--厌氧纯种发酵技术--深层液体通气发酵技术
--代谢调控理论在发酵工业中的应用--生物工程的兴起
3、微生物学促进农业发展
--微生物农药--菌肥--植物生长激素--高等真菌--饲料
4、微生物与生态和环境保护的关系
--食物链中主要环节,物质循环,污水处理
5、基础理论研究中的贡献
--以微生物作材料,生物学基础理论研究取得许多重大突破:
--分子生物学是在生化、遗传学、微生物学基础上发展起来。
--微生物与基因工程--动、植物细胞应用研究中采用微生物培养/发酵方法。
--微生物学独特实验操作技术。
五、微生物学及其分科
●研究主要内容:
从不同水平(层次)研究生命活动五大基本规律。
●根本任务:
发掘、利用、改善有益微生物,控制、消灭、改造有害微生物。
●分科:
按研究微生物的基本生活动规律分;按微生物应用领域分等不同分种方式。
Chap1原核生物的形态、构造和功能
§1细菌(bacteria)
§放线菌(actinomycetes)
§3其它原核微生物
§1细菌(bacteria)
一细胞的形态构造及其功能
1、细菌的基本形态:
球状、杆状、螺旋状
(1)形态和染色
●自然界中杆状细菌最常见、球菌次之,螺旋状最少;量度细菌大小的单位是μm(微米,10-6m)作单位。
亚细胞构造的量度用nm(纳米,10-9m)作单位。
2、染色
●细菌的形态和主要构造的观察:
一般都要将菌体细胞染色。
原因:
菌体微小。
含水分多,对光线吸收、反射与水溶液差别不大,借助颜色的反衬作用。
●染色方法:
--死菌:
正染色
负染色:
荚膜染色法等
--活菌:
用美蓝或TTC(氯化三苯基四氮唑)染色
二)细菌细胞构造与功能
1、细胞壁(cellwall)
(1)组成与结构
●G+菌和G-菌细胞壁构造比较
A、肽聚糖(Peptidoglycan)
●组成和结构特点
●水解肽聚糖的酶类:
溶菌酶(lysozyme)、自溶酶(autolyticenzyme)
B、磷壁酸(Teichoicacid)
●存在:
●成分与结构实型:
磷酸多元醇聚合体,
主要有甘油磷酸型和核糖醇磷坒酸两种类型。
●结构特点(甘油型为例):
●磷壁酸的功能
C、脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)
●存在:
G-菌细胞壁特存成分,组成细胞
外壁外壁层的重要成分。
●分子结构类脂A、核心多糖区,0-特异侧链
●LPS的主要功能
D、外壁层中的蛋白质:
基质蛋白、外壁蛋白、脂蛋白。
(2)细菌的某些特性与细胞坒组成,结构的关系
●草兰氏染色、抗酸染色、溶菌酶敏感性、青毒素敏感性
3)周质空间(periplasmicspace)
●即壁膜空间,内含多种蛋白质(酶、结合蛋白、受体蛋白)。
(4)细胞坒的功能
A、固定细胞外形和提高机强度,使其免受渗透压等外力的损伤;
B、为细胞的生长、分布和鞭毛运动所必需;
C、阻拦大分子有害物质(某些抗生素和水解酶)进入细胞;
D、赋予细菌特定的抗原性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。
●缺乏细胞壁的微生物
支原体、粘菌、原生动物、某些嗜盐菌、产甲烷细菌(疵壁菌mendosicutes)原生质体、球状体、L-型细菌
2、细胞膜与间体
●细胞膜的功能:
--控制细胞内、外的物质的运送、交换;--维持细胞内正常渗透压的屏障作用;
--合成细胞壁各种组分和荚膜等大分子的场所;--进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地;
--许多酶和电子传递组分的所在部位;--鞭毛的着生点和提供其运动所需的能量等。
3、细胞质(cytoplasn)
●聚-β-羟基丁酸(poly-β-hydroxybutyratePHB●羧化体(carboxysome)
4、核质体(rcuclearbooly)
●核区、拟核、核基因组、遗传信息。
(1)鞭毛(flagella)
●组成成分:
鞭毛蛋白(鞭毛素flagellin)●构造:
G+细菌与G-细菌鞭毛构造差别
●鞭毛着生方式:
一端单毛、一端丛毛、两端(单毛、成束)、周生、侧生
2)菌毛(pilas)
●存在G-菌(特别是肠道菌,假单胞菌)表面的一种蛋白质附属物,它由菌毛素(piling)形成中空的丝状体。
●种类:
一般菌毛和特化菌毛(性菌毛sexpilus,F-Pilus)
(3)糖被(glycocalyx):
●荚膜(capsule)、微荚膜(microcapsule)、粘液层(slimelayer)、菌胶团(zoogloea)。
●糖被生理功能保护作用、贮藏养料、堆积代谢废物菌体附着、信息识别作用、屏障和交换系统
(4)芽孢(endosporespore)
●定义:
●产生芽孢的细菌种类
●芽孢耐热机制(渗透调节皮层膨胀学说)●研究细菌芽孢的意义:
(5)伴孢晶体(parasporalcrystal)
(三)、细菌的繁殖
1、裂殖(fission)2、芽殖(budding)
一、细菌群体培养特征
1、固体琼脂平板上菌落形态:
菌落(colony)及特征描述、菌苔(lawn)
2、液体培养基中培养特征:
混浊、菌膜、或絮状沉淀。
3、半固体培养基培养特征
§2放线菌(actinomycetes)
一、概述
●定义:
●分布:
●放线菌与人类的关系:
●放线菌重要类群:
链霉菌属(Streptomyces)弗兰克氏菌属(Frankia)小单孢菌属(Micromonospora)
二、放线菌的形态构造(以链霉菌为例)
●一般形态与构造
2、放线菌的繁殖
3、●横割分裂,4、两种途径:
细胞内陷、壁膜同5、时内陷。
三、放线菌的培养特征
●固体培养基平板培养●液体培养基振荡培养
§3其它原核微生物
一、蓝细菌(cyanobacteria)蓝藻或蓝绿藻
●定义:
●形态:
●细胞结构特点:
●繁殖:
●蓝细菌转基因研究进展:
二、支原体、立克次氏体、衣原体
1、支原体(Mycoplasma)
1)特征:
●个体微小●缺乏细胞壁●可在人工培养基上生长
●二等分裂繁殖●对抗生素(四环素)敏感性
2)种类:
胸膜肺炎支原体,类支原体
2、立克次氏体(Rickettsia)
(1)定义:
(2)种类:
立克次氏体,类立克次氏体(Rickettsia-likeorganisms,RLO)。
(2)特征
●结构●繁殖●对热、四环素等抗生素敏感●培养
(3)与人类关系:
3、衣原体(chlamydia)
●是一类在真核细胞内营专性能量寄生、有独特生活周期(原体、始体)、小型G-原核微生物。
●营专性能量寄生:
●独特生活周期:
小型G-原核微生物
●培养●传播感染范围●支原体、立克次氏体、衣原体三者主要区别
Chap3真核微生物形态构造
§1.真核微生物概述
●真核生物、真核微生物
一、真核生物与原核生物的比较:
P40.表2-1
二、真核微生物的主要类群
●菌物界(Mycetalia)●真核微生物的主要类群●真菌(Fungi)的特点
三、真核微生物的细胞构造
(一)、细胞壁
1、真菌的细胞壁
●构造:
微纤维(单糖的聚合物)、基质(甘露聚糖、葡萄糖、蛋白质、脂类)。
●不同分类地位真菌的细胞壁多糖
2、藻类的细胞壁
●结构骨架(纤维素)、间质多糖(杂多糖)。
二)鞭毛与纤毛
●真核微生物的“9+2”型鞭毛
●存在:
鞭毛(鞭毛钢的原生动物、藻类、低等水生真菌的游动孢子或配子),纤毛(纤毛纲的原生动物:
草履虫属)。
三)细胞质膜
(四)细胞核
●构造:
核被膜、核仁、核基质。
●不同真菌的核染色体数目差别很大。
(五)细胞质和细胞器
1、细胞基质、细胞骨架、内质网、核糖体、高尔基体、溶酶体、微体、线粒体、叶绿体液泡。
2、膜边体(Iomasome)、几丁质酶体(Chitosome)、氢化酶体(Hydrogenosome)。
§1酵母菌(yeast)
●定义
一、分布以及与人类关系
1、分布2、与人类关系
●单细胞蛋白(Single-cellprotein,SCP)
二、酵母菌细胞形态特征
●细胞大而结构分化;细胞单个分散或呈假菌丝;细胞多形态。
三、酵母菌细胞构造
1、细胞壁(cellwall
●组成与结构
甘露聚糖(mannan)(外层);蛋白质(protein)(中层);葡聚糖(glucan)(内层类脂,几丁质
●酵母原生质体的制备:
EDTA-α-巯基乙醇蜗牛消化酶
酵母菌细胞——————————————→原生质体
(预处理)
2、细胞膜(cellmembrane)
酵母细胞膜的成分和构造●膜构造与功能、控制胞内外物质交换的主要屏障。
3、细胞核(cellnuclei)
●形态结构:
定形(真核)、核膜(双层单位膜)、核孔、染色体
●细胞核的观察:
核(相差显微镜)、核膜(电镜)、染色体(姬姆萨染色/碱性品红染色)
4、酵母菌其他细胞构造
●线粒体、液泡、2μm质粒
四、酵母菌繁殖和生活史
1、繁殖方法
●无性繁殖
芽殖(budding):
名属常见方式、芽痕(budscar)、蒂痕(brithscar).
繁殖(fission):
裂殖酵母属(schizosaccharomyces)
产无性孢子:
节孢子:
地霉属(Geotrichum)掷孢子:
掷孢酵母属(sporobolomyces)厚垣孢子:
白段丝酵母属(Candidaalbicans)
●有性繁殖:
子囊(ascus)、孢子(ascospore)
2、生活史(Lifecycle)
●定义●酵母菌三种类型生活史
a.营养体以单倍体或二倍体形式存在
b.营养体只能以单倍体形式存在
c.营养体只能以二倍体形式存在
五、酵母菌的培养特征
●固体琼脂培养基上菌落特征
●液体培养基中培养特征
§3、丝状真菌
●定义:
真菌(fungi)、霉菌(mould)
●分布、种类、与人类关系
一、1、营养体的基本单位--菌丝(hyphoe)
●菌丝直径大小,隔膜
2、真菌细胞壁成分及物理形态
●菌丝分化及其细胞壁的成分●物理形态及成分壁的网状骨架成分:
微纤维(microfibril)纤维素、几丁质
无定形基质成分:
葡聚糖、蛋白质、脱乙酰几丁质、甘露聚糖、少量脂类无机盐等。
3、菌丝体(mycelium)
●定义、类型(营养菌丝体、气生菌丝体)
4、营养菌丝体的特化形态
●假根(rhizoid)、吸器(haustorium)、附着胞、附着枝、菌核(selerotium)、菌索、匍匐菌丝(stolon)、菌环(ring),菌网(net)。
5、气生菌丝体的特化形态
(1)结构简单的子实体:
分生孢子头;孢子嚢(根霉、毛霉)均产无性孢子(分生孢子、孢囊孢子);担子(担子菌),产有性孢子(担孢子)。
2)结构复杂的子实体:
产无性孢子
分生孢子器、分生孢子座、分生孢子盘
子囊果(ascocarp)三种类型,产有性孢子:
闭囊壳、子囊壳、子囊盘
曲霉营养菌丝横;隔示木霉细胞壁及横隔;曲霉顶囊及其分生孢子;横轴腐霉(一种水生真菌)横轴腐霉
(示孢子头与菌丝原生质的自发荧光)
二、真菌的孢子
●类型和特点●真菌孢子与细菌芽孢的比较
●真菌可通过菌丝碎片繁殖,但主要靠形成有性或无性孢子繁殖
●孢子类型、形态特征是真菌分类、鉴定重要形态学依据
三、霉菌的培养特征
●固体琼脂培养基上菌落特征
●液体培养特征
chap3非细胞型生物
§1病毒(Virus)
§.2亚病毒
chap4非细胞型生物
●非细胞型生物种类:
病类、亚病毒(类病毒、拟病毒、朊病毒)
●非细胞型生物与细胞型生物的主要区别。
§1病毒(Virus)
●定义:
●分布及种类
一、病毒的形态与大小
●形态:
杆状、蝌蚪状、球状、砖块状、丝状等。
●大小:
极其微小、一般都可通细菌滤器、电镜观察
二、病毒粒子(virion)
●定义:
成熟、结构完整、单个病毒。
●病毒粒子结构与组成
病毒粒子核衣壳(基本构造)核心:
由DNA或RNA构成
衣壳:
由许多衣壳粒蛋白构成
包膜(非基本构造):
由类脂或脂蛋白构成
●病毒粒子对称体制:
螺旋对称(TMV)、二十面体对称(腺病毒)、复合对称(T偶数噬菌体)。
●病毒核酸
类型:
dsDNA/SSDNA,dsRNA/SSRNA;
链状/环状,闭环/缺口环
基因组:
单组分/双组分/三组分/多组分(RNA病毒特有)
三、病毒的群体形态
1、包涵体(inclusionbody)●定义与实践应用
2、噬菌斑(plaque)●定义与实践应用
3、空斑和病斑:
定义4、枯斑:
定义
四、噬菌体(bacteriophage,phage)
1、噬菌体的模式结构2、噬菌体的繁殖
●吸附(感染复数,m.o.i)侵入,增殖,装配(成熟)、释放(裂解)、增殖、装配
增殖、装配:
3、噬菌体侵染的结局
●烈性噬菌体(Virulentphage):
一步生长曲线(One-stepgrowthcurve)
●温和噬菌体(temperatephage):
定义、特点、存在形成(游离点、整合态和营养态)
●溶源菌(hysogen):
定义、特性、检查方法。
五、真核生物的病毒
1、植物病毒
●种类、形态、核酸(SSRNA)。
●增殖过程与T偶数噬菌体不同点:
吸附(被动)、扩散(胞饮或包膜融入细胞膜或特异性受体转移)、衣壳(侵入后)。
2、人类和脊椎动物病毒
●种类、引起疾病
●增殖过程与T偶数噬菌体不同点:
吸附(被动)、扩散(胞饮或包膜融入细胞膜或特异性受体转移)、脱衣壳(侵入后)。
●人类免疫缺陷病毒(humanimmunodeficiencyvirus,HIV
3、昆虫病毒
●病毒多角体(polyhedron)●昆虫病毒种类
§.2亚病毒
●亚病毒是一类与传统的病毒有显著区别的分子生物,仅含有侵染性RNA/侵染性蛋白质一种成分。
1、类病毒:
是至今所知道的最小的、只含有侵染性RNA一种成分,专性细胞内寄生的分子生物。
2、拟病毒:
类病毒、植物病毒粒子中的病毒、侵染性RNA分子,复制需要辅助病毒。
3、朊病毒:
侵染动物细胞、胞内复制、小分子无免疫性疏水Pro。
●病例:
羊搔痒病、疯牛病、Kuru病,中心法则的挑战。
§3病毒与实践
一、噬菌体与发酵工业●危害与预防措施,噬菌体污染出现的现象与杂菌不同。
二、人类和脊椎动物病毒的防治●预防(侵染预防、感受预防),治疗(被动免疫、干扰素、抗生素等)
三、植物病毒病的防治●指导思想(防重于治、综合防治),主要措施。
四、昆虫病毒用于生物防治●主要优点和缺点,病毒多角体的实际意义。
五、病毒在基因工程中的应用●克隆载体(charon)、科斯质粒;
●SV40(SimianVirus40,即猴病毒40)。
Chap4微生物的营养与物质运输
§1微生物的营养与培养基
§2营养物质进入细胞的方式
●概述
●营养(nutrition):
生理功能、能量和物质、生长和繁殖。
●营养物(nutrient):
营养功能,提供结构物质,能量、代谢调节物质和生理环境。
§1微生物的营养与培养基
一、微生物的营养要素与营养类型
●六种营养要素:
碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。
1、碳源(Carbonsource)
●定义:
碳元素(碳架)、营养源。
●碳源谱:
碳源范围--有机碳源、无机碳源。
●依据利用碳源情况,微生物营养类型有:
--自养型(autotroph):
CO2(唯一碳源)。
不依赖有机营养物。
--异养型(heterotroph):
至少需要一种大量有机物、正常营养。
--混合型(mixotroph):
碳同化混合类型。
●异养微生物的适宜碳源:
糖类、醇类、有机酸类、脂类。
2、能源(energysource)
●定义:
提供最初能量来源的营养物或辐射能。
异养微生物的能源就是其碳源。
●以能源分类,微生物的营养型有:
--光能营养型(phototrohp)直接利用太阳光辐射能。
--化能营养型(chemotroph):
从脂合物化学反应中获得能量,又分无机营养型有机营养型。
●微生物的营养类型
3、氮源(nifrogensource)
●定义:
氮元素、营养源●氮源谱:
●氨基酸自养型与氨基酸异养型
●微生物利用各种氮源的特点:
N2(固N)蛋白质及水解物。
4、生长因子(growthfactor)
●定义:
正常代谢必需,不能自身合成,有机化合物,需要量少。
●微生物与生长因子的关系:
5、无机盐
●定义:
C、N以外的各种重要元素,大量元素、微量元素及配制细菌培养基时对无机盐的选择。
●无机元素的来源和功能
6、水:
营养要素之一,在微生物生命活动过程的重要作用。
二、微生物的培养基
●培养基(medium):
人工配制,适合微生物生长繁殖或产生代谢产物、混合养料,具备六大营养要素,比例合适,配制后立即灭菌。
(一)选用