生物竞赛课辅导微生物学部分

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1、微生物学微生物学竞赛培训竞赛培训微生物学的知识体系微生物学的知识体系微生物学微生物学生态与多样性生态与多样性感染与免疫感染与免疫遗传遗传基因表达调控基因表达调控基因工程基因工程分类分类形态结构形态结构营养代谢营养代谢生长繁殖生长繁殖系统发育系统发育发酵工业发酵工业食品食品药物药物生物制品生物制品环保环保v教材教材微生物学教程微生物学教程，周德庆，高教出版社，周德庆，高教出版社v参考书参考书微生物学，精要、题解、测试微生物学，精要、题解、测试，周德庆，化学，周德庆，化学工业出版社工业出版社l推荐教材与参考书推荐教材与参考书 微生物细胞的结构与功能微生物细胞的结构与功能v微生物的类型微生物的类型细

2、胞型微生物细胞型微生物非细胞型微生物非细胞型微生物病毒病毒原核微生物原核微生物真核微生物真核微生物(真真)细菌细菌古生菌古生菌细菌细菌蓝藻蓝藻原绿藻原绿藻放线菌放线菌衣原体衣原体支原体支原体 立克次氏体立克次氏体 等等G+G-酵母菌酵母菌霉菌霉菌真核藻类（绿藻、硅藻等）真核藻类（绿藻、硅藻等）蘑菇蘑菇原生动物原生动物真病毒真病毒亚病毒因子亚病毒因子一、原核细胞的组成一、原核细胞的组成. .微生物研究对象微生物研究对象 m（微米）级：光学显微镜下可见（细胞）（微米）级：光学显微镜下可见（细胞） 小（个体微小）小（个体微小） nm(纳米）级：电子显微镜下可见（细胞器，病毒）纳米）级：电子显微镜下可

3、见（细胞器，病毒） 单细胞单细胞微生物微生物 简（构造简单）简（构造简单） 简单多细胞简单多细胞 非细胞（即分子生物）非细胞（即分子生物） 原核类：真细菌原核类：真细菌(细菌，放线菌，支原体）和古细菌细菌，放线菌，支原体）和古细菌 低（进化地位低）真核类：真菌（酵母、霉菌、蕈菌）、原生动物、单低（进化地位低）真核类：真菌（酵母、霉菌、蕈菌）、原生动物、单细胞藻类细胞藻类 非细胞类：病毒、亚病毒（类病毒、拟病毒、朊病毒）非细胞类：病毒、亚病毒（类病毒、拟病毒、朊病毒）. .细菌的大小细菌的大小量度细菌大小的单位是量度细菌大小的单位是m (微米，即微米，即10-6 m)。一。一般细菌的直径或宽度约

4、般细菌的直径或宽度约0.5 m，长度约，长度约0.55 m。特例：特例：费氏刺尾鱼菌细胞可达费氏刺尾鱼菌细胞可达 60060 m；纳米；纳米比亚嗜硫珠菌细胞直径比亚嗜硫珠菌细胞直径0.321 mm；纳米细菌纳米细菌(nanobacteria)细胞直径仅为细胞直径仅为50 nm左右。左右。v细菌基本形态通常可分为球状、杆状和螺旋状，分别被称为细菌基本形态通常可分为球状、杆状和螺旋状，分别被称为球菌、杆菌和螺旋菌。球菌、杆菌和螺旋菌。v球菌分裂后产生的新细胞常保持一定的排列方式，在分类鉴球菌分裂后产生的新细胞常保持一定的排列方式，在分类鉴定上有一定意义。定上有一定意义。v根据球菌细胞分裂面和分裂后

5、的排列方式，又可分为单球菌、根据球菌细胞分裂面和分裂后的排列方式，又可分为单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌和葡萄球菌。双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌和葡萄球菌。v短杆菌近似球状，长的杆菌近丝状。杆菌细胞常沿一个平面短杆菌近似球状，长的杆菌近丝状。杆菌细胞常沿一个平面分裂，大多数菌体分散存在，但有的杆菌呈长短不同的链状，分裂，大多数菌体分散存在，但有的杆菌呈长短不同的链状，有的则呈栅状或有的则呈栅状或“八八”字形排列等。字形排列等。v细胞弯曲呈弧状或螺旋状，弯曲不足一圈的称弧菌，如霍乱细胞弯曲呈弧状或螺旋状，弯曲不足一圈的称弧菌，如霍乱弧菌弧菌( (Vibrio choleraeV

6、ibrio cholerae) ) 。弯曲度大于一周的称为螺旋菌。弯曲度大于一周的称为螺旋菌。3.细菌的形态细菌的形态v细菌的形态学分类细菌的形态学分类 球菌球菌 杆菌杆菌 螺旋菌（包括弧菌）螺旋菌（包括弧菌）淋病球菌淋病球菌大肠杆菌大肠杆菌弧形霍乱菌弧形霍乱菌4.4.细菌细胞的模式结构细菌细胞的模式结构l一般结构：细胞壁、细一般结构：细胞壁、细胞质膜、内含物、核区、胞质膜、内含物、核区、间体间体(细菌细胞膜内陷、折叠而形成的一个或数个较大的，不规则片层状、管状或囊状结构，也叫中体)、细胞质。、细胞质。l特殊结构：鞭毛、菌毛、特殊结构：鞭毛、菌毛、性毛性毛(性毛一般见于革兰氏阴性细菌的雄性菌株

7、中，其功能是向雌性菌株传递遗传物质)、芽孢、微荚膜、荚膜、粘芽孢、微荚膜、荚膜、粘液层液层(在一部分细菌中，其细胞壁外面附着有琼脂状和粘液状的物质，此称为细菌粘液。有的是多糖，有的是由有限种类的氨基酸组成的多肽。使细菌浮游在墨汁中或进行特殊染色，然后在光学显微镜下观察，如果所看到的粘液呈原膜状，则称为荚膜；如果看不到清楚的结构，则称为粘液层。)。5. 5. 细菌的染色细菌的染色染色的方法有很多，如单染色、革兰氏染色、抗酸性染色、染色的方法有很多，如单染色、革兰氏染色、抗酸性染色、荚膜染色、芽孢染色、鞭毛染色等，其中以荚膜染色、芽孢染色、鞭毛染色等，其中以革兰氏染色革兰氏染色(Gram stai

8、ning)最为重要，由丹麦细菌学家最为重要，由丹麦细菌学家Gram于于1884年创造。年创造。Gram stain的主要步骤：的主要步骤：结晶紫初染结晶紫初染1 min 碘液媒染碘液媒染1 min 乙醇脱色乙醇脱色2030 sec 番红复染番红复染12 min镜检菌体呈镜检菌体呈紫色紫色者为革兰氏染色反应者为革兰氏染色反应阳性阳性细菌细菌(常以常以G+表表示示) ，呈，呈红色红色者为革兰氏染色反应者为革兰氏染色反应阴性阴性细菌细菌 (常以常以G表示表示)。通过这一简单染色几乎可将所有细菌区分为通过这一简单染色几乎可将所有细菌区分为革兰氏阳性菌革兰氏阳性菌和和革兰氏阴性菌革兰氏阴性菌两大类。两大

9、类。甲菌甲菌乙菌乙菌初染初染结晶紫结晶紫媒染媒染碘液碘液脱色脱色乙醇乙醇复染复染沙黄沙黄紫色（紫色（G）红色（红色（G-）革兰氏染色机理革兰氏染色机理G+ 菌：细胞壁厚，肽聚糖含量高，交联度大，当乙醇脱色时，菌：细胞壁厚，肽聚糖含量高，交联度大，当乙醇脱色时，肽聚糖因脱水而孔径缩小，故结晶紫肽聚糖因脱水而孔径缩小，故结晶紫-碘复合物被阻留在细胞内，碘复合物被阻留在细胞内，细胞不能被酒精脱色，仍呈紫色。细胞不能被酒精脱色，仍呈紫色。G菌：肽聚糖层薄，交联松散，乙醇脱色不能使其结构收缩，因菌：肽聚糖层薄，交联松散，乙醇脱色不能使其结构收缩，因其含脂量高其含脂量高,乙醇将脂溶解，缝隙加大，结晶紫乙醇

10、将脂溶解，缝隙加大，结晶紫-碘复合物溶出细碘复合物溶出细胞壁，酒精将细胞脱色，细胞无色，沙黄复染后呈红色胞壁，酒精将细胞脱色，细胞无色，沙黄复染后呈红色。阳性菌阳性菌阴性菌阴性菌显微镜下的显微镜下的G+与与G细菌细菌显微镜下的显微镜下的G细菌细菌6.6.、细菌的形态和大小细菌的形态和大小7.原核微生物的结构与功能原核微生物的结构与功能细胞壁细胞壁结构：结构： 与与功能：功能：1.保护：屏障、机械保护保护：屏障、机械保护2.是细胞生长、分裂和运动所必须的是细胞生长、分裂和运动所必须的3.赋予细胞抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性等赋予细胞抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性等古生菌古生菌假肽聚糖层假肽

11、聚糖层G+G-厚厚薄薄肽聚糖层肽聚糖层真细菌真细菌8.原核微生物的结构与功能原核微生物的结构与功能细胞壁外结构细胞壁外结构糖被：保护、屏障、吸附、信号识别糖被：保护、屏障、吸附、信号识别鞭毛：运动鞭毛：运动菌毛（纤毛）：吸附菌毛（纤毛）：吸附(细、短、直、硬、多)性毛：参与传递遗传物质性毛：参与传递遗传物质9.9.缺壁细菌缺壁细菌缺壁缺壁细菌细菌 实验室中实验室中形形成成自然界长期进化中形成：支原体自然界长期进化中形成：支原体自发缺壁突变：自发缺壁突变：L L型细菌（型细菌（G+或或G-）人工方法人工方法去壁去壁部分去除：球状体（部分去除：球状体（G-G-）彻底除尽：原生质体（彻底除尽：原生质

12、体（G+ G+ ）10.10.真细菌与古生菌细胞膜的不同真细菌与古生菌细胞膜的不同古生菌与其它生物最显著的化学成分差异是体现在细胞膜上，古生菌与其它生物最显著的化学成分差异是体现在细胞膜上，基本差别有基本差别有4点点（1）甘油的立体构型；（）甘油的立体构型；（2）醚键；（）醚键；（3）类异）类异戊二烯链；（戊二烯链；（4）侧链的分支）侧链的分支 11.11.细菌内含物的种类和分布细菌内含物的种类和分布糖源：大肠杆菌、克雷伯氏菌、糖源：大肠杆菌、克雷伯氏菌、 蓝细菌芽孢杆菌等蓝细菌芽孢杆菌等聚聚羟丁酸羟丁酸： 固氮菌、产碱菌、肠杆菌固氮菌、产碱菌、肠杆菌氮源类氮源类藻青素：蓝细菌含有藻青素：蓝细

13、菌含有藻青蛋白：蓝细菌含有藻青蛋白：蓝细菌含有磷源（异染粒）：迂回螺菌、白喉棒杆菌和分枝杆菌含有磷源（异染粒）：迂回螺菌、白喉棒杆菌和分枝杆菌含有 硫源：迂回螺菌菌、白喉棒杆菌、结核分枝杆菌硫源：迂回螺菌菌、白喉棒杆菌、结核分枝杆菌碳源及能源类碳源及能源类12.12.原核生物鞭毛的结构原核生物鞭毛的结构13.13.细菌的鞭毛、菌毛和性毛的比较细菌的鞭毛、菌毛和性毛的比较14.14.芽孢的耐热性芽孢的耐热性渗透调节皮层膨胀学说渗透调节皮层膨胀学说芽孢耐热机制（一）芽孢耐热机制（一）v芽孢衣（疏水性角蛋白）对多价阳离子和水分的透性很差；芽孢衣（疏水性角蛋白）对多价阳离子和水分的透性很差；v皮层的离

14、子强度很高，会产生极高的渗透压去夺取芽孢核心皮层的离子强度很高，会产生极高的渗透压去夺取芽孢核心中的水分，而造成芽孢皮层的膨胀和核心的高度失水；中的水分，而造成芽孢皮层的膨胀和核心的高度失水；v核心部分的生命物质（核心部分的生命物质（DNA、RNA、Pr等）处于高度失水等）处于高度失水状态，各种酶活性降低，因而产生极强的耐热性。状态，各种酶活性降低，因而产生极强的耐热性。DPA - Ca的存在的存在芽孢耐热机制（二）芽孢耐热机制（二）v在皮层和芽孢质中含有营养细胞所没有的在皮层和芽孢质中含有营养细胞所没有的DAP - Ca，占芽孢干重的占芽孢干重的5 15%；vDAP - Ca能稳定芽孢中的生

15、物大分子，能稳定芽孢中的生物大分子，DAP -Ca的的螯合作用会使芽孢中的生物大分子形成一种耐热性螯合作用会使芽孢中的生物大分子形成一种耐热性的凝胶，从而增强芽孢的耐热性。的凝胶，从而增强芽孢的耐热性。v当芽孢萌发释放当芽孢萌发释放DAP - Ca，耐热性消失。，耐热性消失。15.15.链霉菌的形态构造链霉菌的形态构造放线菌放线菌v放线菌的菌丝分化放线菌的菌丝分化放线菌的细胞结构和细菌没放线菌的细胞结构和细菌没有多大区别，也是原核生物。有多大区别，也是原核生物。用革兰氏染色法染色后细胞用革兰氏染色法染色后细胞壁为紫色，所以是革兰氏阳壁为紫色，所以是革兰氏阳性的原核生物。但是它们的性的原核生物。

16、但是它们的形态比细菌复杂些，在显微镜下，观察到菌丝。如果把它们培养形态比细菌复杂些，在显微镜下，观察到菌丝。如果把它们培养在固体培养基上，会长出坚硬的菌落，不同种类的放线菌的菌落在固体培养基上，会长出坚硬的菌落，不同种类的放线菌的菌落颜色不同。如果用放大镜观察这些菌落，你会发现它们的周围好颜色不同。如果用放大镜观察这些菌落，你会发现它们的周围好像图画中向四周放射着光芒的太阳，所以科学家称它们为放线菌。像图画中向四周放射着光芒的太阳，所以科学家称它们为放线菌。放线菌生长发育到一定阶段，一部分气生菌丝便分化成孢子丝。放线菌生长发育到一定阶段，一部分气生菌丝便分化成孢子丝。孢子丝有杆形的、波浪形的、

17、螺旋形的等，上面生有成串的孢子。孢子丝有杆形的、波浪形的、螺旋形的等，上面生有成串的孢子。在适宜的条件下，孢子萌发长出菌丝。在适宜的条件下，孢子萌发长出菌丝。绝大多数抗生素是由放线菌产出的。绝大多数抗生素是由放线菌产出的。放线菌的繁殖方式放线菌的繁殖方式在自然条件下，多数形成各种孢子，也有菌丝断裂成在自然条件下，多数形成各种孢子，也有菌丝断裂成孢子状细胞的。孢子状细胞的。分生孢子：最常见分生孢子：最常见孢囊孢子孢囊孢子基内菌丝断裂（仅少数）基内菌丝断裂（仅少数）任何菌丝片段（各种放线菌）任何菌丝片段（各种放线菌）放线菌放线菌繁殖方式繁殖方式借孢子借孢子借菌丝借菌丝无鞭毛无鞭毛有鞭毛有鞭毛16.

18、16.支原体、立克氏体、衣原体和病毒支原体、立克氏体、衣原体和病毒支原体支原体衣原体衣原体立克次氏体立克次氏体v支原体曾被认为是能在无生命培养基上生长繁殖的最小支原体曾被认为是能在无生命培养基上生长繁殖的最小的原核细胞型微生物，目前这一地位已经被纳米细菌所的原核细胞型微生物，目前这一地位已经被纳米细菌所取代。取代。v支原体的大小为支原体的大小为0.20.20.25um,0.25um,可通过滤菌器，常给细胞可通过滤菌器，常给细胞培养工作带来污染的麻烦。无细胞壁，不能维持固定的培养工作带来污染的麻烦。无细胞壁，不能维持固定的形态而呈现多形性。革兰氏染色不易着色。支原体基因形态而呈现多形性。革兰氏染

19、色不易着色。支原体基因组为一环状以双链组为一环状以双链DNADNA，分子量小（仅有大肠杆菌的五，分子量小（仅有大肠杆菌的五分之一），合成与代谢很有限。分之一），合成与代谢很有限。 典型的典型的“荷包蛋样荷包蛋样”菌落：圆形（直径菌落：圆形（直径101016um16um），），核心部分较厚，向下长入培养基，周边为一层薄的透明核心部分较厚，向下长入培养基，周边为一层薄的透明颗粒区。此外，支原体还能在鸡胚绒毛尿囊膜或培养细颗粒区。此外，支原体还能在鸡胚绒毛尿囊膜或培养细胞中生长。胞中生长。v繁殖方式多样，主要为二分裂繁殖，还有断裂、分枝、繁殖方式多样，主要为二分裂繁殖，还有断裂、分枝、出芽等方式，盖

20、因缺乏细胞壁造成分裂时二个子细胞大出芽等方式，盖因缺乏细胞壁造成分裂时二个子细胞大小均所致。同时，支原体分裂和其小均所致。同时，支原体分裂和其DNADNA复制不同步，可复制不同步，可形成多核长丝体。形成多核长丝体。立克次氏体引起的传染病：斑疹伤寒（斑疹伤寒立克立克次氏体引起的传染病：斑疹伤寒（斑疹伤寒立克次氏体）、恙虫热（恙虫病立克次氏体）、次氏体）、恙虫热（恙虫病立克次氏体）、Q热（热（Q热立克次氏体）等严重传染病。热立克次氏体）等严重传染病。 衣原体是一类在真核细胞内营专性能量寄生的小型衣原体是一类在真核细胞内营专性能量寄生的小型G原核生物。曾长期被认为是原核生物。曾长期被认为是“大型病毒

21、大型病毒”。目前被承认。目前被承认的衣原体：鹦鹉热衣原体、沙眼衣原体、肺炎衣原体。的衣原体：鹦鹉热衣原体、沙眼衣原体、肺炎衣原体。生活史有原体、始体（网状体）生活史有原体、始体（网状体）特征特征细菌细菌支原体支原体立克次氏体立克次氏体衣原体衣原体直径直径0.5-2.0um0.2-0.25um0.3-0.8um0.2-0.3um过滤性过滤性不能过滤不能过滤能过滤能过滤不能过滤不能过滤能过滤能过滤G染色染色G+或或G-G-G-G-培养法培养法人工培养基人工培养基人工培养基人工培养基宿主细胞宿主细胞宿主细胞宿主细胞产产ATP有有有有有有无无17.蓝细菌蓝细菌v是一类是一类G G、无鞭毛、含叶绿素、无

22、鞭毛、含叶绿素a a（无叶绿（无叶绿体）、能进行产氧性光合作用的大型原核微体）、能进行产氧性光合作用的大型原核微生物。生物。v自然界到处都有蓝细菌的存在，有自然界到处都有蓝细菌的存在，有“先锋生先锋生物物”之称。之称。v类囊体：其中含有叶绿素类囊体：其中含有叶绿素a a和藻胆素。和藻胆素。v羧酶体：固定羧酶体：固定COCO2 2的场所。的场所。v气泡：存在于水生种类。气泡：存在于水生种类。v真细菌、古生菌与真核生物的比较真细菌、古生菌与真核生物的比较特征特征真细菌真细菌古生菌古生菌真核生物真核生物有核仁、核膜的细胞核有核仁、核膜的细胞核无无无无有有有复杂内膜的细胞器有复杂内膜的细胞器无无无无有

23、有核糖体大小核糖体大小70S70S80S细胞壁含肽聚糖（胞壁酸）细胞壁含肽聚糖（胞壁酸）有有无无无无对链霉素等抗生素的敏感性对链霉素等抗生素的敏感性敏感敏感不敏感不敏感不敏感不敏感v蓝藻、原绿藻和绿藻（真核）的比较蓝藻、原绿藻和绿藻（真核）的比较特征特征蓝藻蓝藻原绿藻原绿藻绿藻绿藻有核膜的细胞核有核膜的细胞核无无无无有有细胞器细胞器无无无无有有光合色素类型光合色素类型叶绿素叶绿素a、藻胆素藻胆素叶绿素叶绿素a、叶绿素叶绿素b叶绿素叶绿素a、叶绿素叶绿素b光合作用位点光合作用位点类囊体类囊体类囊体类囊体叶绿体叶绿体细胞大小细胞大小0.55um0.45*0.75um2um念珠藻念珠藻 原绿藻原绿藻

24、 衣藻衣藻二、微生物的营养二、微生物的营养v微生物的营养类型微生物的营养类型划分依据划分依据划分依据划分依据营养类型营养类型特点特点碳源碳源自养型自养型以以CO2为唯一或主要碳源为唯一或主要碳源异养型异养型以有机物为碳源以有机物为碳源能源能源光能营养型光能营养型以光为能源以光为能源化能营养型化能营养型通过氧化释放的化学能为能源通过氧化释放的化学能为能源电子供体电子供体无机营养型无机营养型以还原性无机物为电子供体以还原性无机物为电子供体有机营养型有机营养型以有机物为电子供体以有机物为电子供体v微生物的营养类型微生物的营养类型典型类型典型类型营养类型营养类型能源能源电子供体电子供体碳源碳源举例举例

25、光能无机自养型光能无机自养型光能光能H2、H2SS、H2OCO2蓝藻、藻类蓝藻、藻类紫（绿）硫细菌紫（绿）硫细菌光能有机异养型光能有机异养型光能光能有机物有机物有机物有机物红螺细菌红螺细菌化能无机自养型化能无机自养型化学能化学能(无机无机)H2、H2SFe2+、NO2-CO2氢细菌、硫杆菌氢细菌、硫杆菌硝化细菌硝化细菌化能有机异养型化能有机异养型化学能化学能 (有机有机)有机物有机物有机物有机物大肠杆菌、真菌大肠杆菌、真菌v培养基的配置培养基的配置基本原则基本原则1.选择适宜的营养物质选择适宜的营养物质2.营养物质的浓度及其比例合适营养物质的浓度及其比例合适3.控制控制pH条件条件4.灭菌处理

26、灭菌处理5.原料来源的选择原料来源的选择v培养基的配置培养基的配置培养基的类型培养基的类型成分：天然培养基与合成培养基成分：天然培养基与合成培养基形式：液体、固体和半固体培养基形式：液体、固体和半固体培养基功能：基础培养基、加富培养基、功能：基础培养基、加富培养基、 鉴别培养基、选择培养基鉴别培养基、选择培养基v微生物代谢的特殊方面微生物代谢的特殊方面生物固氮生物固氮自生固氮菌：巴氏梭菌（好氧）自生固氮菌：巴氏梭菌（好氧）共生固氮菌：根瘤菌（与豆科植物共生）共生固氮菌：根瘤菌（与豆科植物共生） 弗兰克氏菌（与非豆科植物共生）弗兰克氏菌（与非豆科植物共生） 鱼腥藻（与满江红共生）等鱼腥藻（与满江

27、红共生）等联合固氮菌：雀稗固氮菌（生活在植物根际）联合固氮菌：雀稗固氮菌（生活在植物根际）固氮条件：固氮酶、固氮条件：固氮酶、ATP、电子传递体、电子传递体三、微生物的生长繁殖三、微生物的生长繁殖v细菌的个体生长细菌的个体生长1.DNA的复制与分离的复制与分离2.细胞壁扩增细胞壁扩增3.细胞分裂细胞分裂v细菌的群体生长1.迟缓期2.对数生长期3.稳定生长期4.衰亡期v细菌的连续培养细菌的连续培养v真菌的生长繁殖真菌的生长繁殖裂殖和芽殖：菌丝延长和酵母繁殖的主要方式裂殖和芽殖：菌丝延长和酵母繁殖的主要方式无性孢子繁殖：营养细胞分化出新个体（孢子）无性孢子繁殖：营养细胞分化出新个体（孢子）有性孢子

28、繁殖：不同的性细胞结合而产生新个体有性孢子繁殖：不同的性细胞结合而产生新个体v丝状真菌的生活史丝状真菌的生活史 霉菌的无性霉菌的无性孢子直接由生殖孢子直接由生殖菌丝的分化而形菌丝的分化而形成，常见的有节成，常见的有节孢子、厚垣孢子、孢子、厚垣孢子、孢囊孢子和分生孢囊孢子和分生孢子。孢子。 霉菌的有性霉菌的有性繁殖过程包括质繁殖过程包括质配、核配、减数配、核配、减数分裂三个过程，分裂三个过程，常见的有性孢子常见的有性孢子卵孢子、接合孢卵孢子、接合孢子、子囊孢子、子、子囊孢子、担孢子。担孢子。 v微生物生长繁殖的控制微生物生长繁殖的控制化学控制：化学控制：v抗微生物剂：杀死或抑制微生物生长的物质抗

29、微生物剂：杀死或抑制微生物生长的物质v抗代谢物：用与生长因子结构类似的物质干扰微生物抗代谢物：用与生长因子结构类似的物质干扰微生物v抗生素：一类次级代谢产物，具有抑菌或杀菌能力抗生素：一类次级代谢产物，具有抑菌或杀菌能力物理控制：物理控制：v高温灭菌：灼烧、煮沸、干热、湿热灭菌高温灭菌：灼烧、煮沸、干热、湿热灭菌v过滤除菌过滤除菌v高渗作用抑菌高渗作用抑菌v辐射和超声波处理辐射和超声波处理v干燥干燥四、微生物发酵工业四、微生物发酵工业v利用生物特性和发酵理论，通过现代化的工利用生物特性和发酵理论，通过现代化的工程技术手段，进行工业化规模生产，使受培程技术手段，进行工业化规模生产，使受培养的微生

30、物或动植物细胞积累所需产品的一养的微生物或动植物细胞积累所需产品的一门技术学科。门技术学科。v微生物发酵工业的一般流程微生物发酵工业的一般流程种子扩大培养种子扩大培养培养基配制培养基配制空气除菌空气除菌培养基灭菌培养基灭菌发酵生产发酵生产下游处理下游处理发酵设备发酵设备v菌种及其扩大培养菌种及其扩大培养菌种的选育菌种的选育v自然育种自然育种利用微生物自然突变进行的菌种选育v诱变育种诱变育种诱导微生物发生突变进行的菌种选育，包括诱变和筛选两个步骤v杂交育种杂交育种借助有性重组，使不同菌株的遗传物质得以交换v基因工程育种基因工程育种定向育种，技术含量高，应用面广v将保藏的生产菌种从斜面试管(Tub

31、e slant)接出后，进行摇床(Shaker)培养及种子罐(Seeding tank)逐级培养以获得一定数量和质量的纯种的过程，纯种培养物称作种子。v培养基配置（糖化，培养基配置（糖化，Saccharify)：在工业生产上将淀粉水解为葡萄糖的过程，得到的在工业生产上将淀粉水解为葡萄糖的过程，得到的水解糖液叫淀粉糖。水解糖液叫淀粉糖。v糖化的原料：薯类淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉、大糖化的原料：薯类淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉、大米淀粉等。米淀粉等。v水解糖液的质量直接关系到生产菌的生长速度与代水解糖液的质量直接关系到生产菌的生长速度与代谢产物的积累，其中的低聚糖类与复合糖类等杂质谢产物的积累，其中的

32、低聚糖类与复合糖类等杂质越低越好。越低越好。v糖化方法：糖化方法：酸解法：淀粉酸解法：淀粉葡萄糖葡萄糖酶解法：淀粉酶解法：淀粉糊精、低聚糖糊精、低聚糖 葡萄糖葡萄糖酸（催化剂）酸（催化剂） 高温高压高温高压 淀粉酶淀粉酶糖化糖化酶酶液化液化糖化糖化v发酵生产发酵生产中间控制中间控制温度温度菌体生长和积累代谢产物的最适温度往菌体生长和积累代谢产物的最适温度往 往是不同的，变温控制往是不同的，变温控制；pH值值微生物的生长和发酵的最适微生物的生长和发酵的最适pH值往往不值往往不 同，变化控制同，变化控制；细菌6.5-7.5；放线菌6.5-8.0；霉菌4.0-5.8；酵母菌3.8-6.0溶氧溶氧氧是

33、制约发酵进行的重要因素，加强溶氧氧是制约发酵进行的重要因素，加强溶氧；v发酵实例发酵实例食品（食用酒精）发酵食品（食用酒精）发酵曲霉曲霉制曲制曲原料原料蒸煮蒸煮糖化糖化酵母酵母酒母的制备及扩大酒母的制备及扩大发酵发酵蒸馏蒸馏酒糟酒糟乙醇乙醇杂醇油杂醇油v是连续工作的流程，发明于1914年。v活性污泥就是在曝气池中将BOD(）：生化需氧量或生化耗氧量)消耗（去除率可达80%），并产生新的活性污泥。v进入曝气池的污水可通过一个通道进入，也可从曝气池的多点进入，后者可以避免曝气池前端缺氧、后端氧过剩的情况，提高了空气的利用率。v这是一个通气发酵的过程，在这个过程中污水就是培养基，活性污泥就是菌种，初

34、级沉淀池是培养基的预处理罐，曝气池就是发酵罐（兼种子罐），二次沉淀池是下游处理。初级初级沉淀池沉淀池曝气池曝气池二次二次沉淀池沉淀池清水清水污水污水空气空气回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥五、病毒的基本特征五、病毒的基本特征v病毒的特点病毒的特点病毒在细胞外以成熟的颗粒形式（毒粒）存在；病毒在细胞外以成熟的颗粒形式（毒粒）存在；毒粒在胞外不表现任何生命特征；毒粒在胞外不表现任何生命特征；毒粒具感染宿主细胞的能力，一旦进入细胞，毒粒具感染宿主细胞的能力，一旦进入细胞，毒粒便解体，并表现出繁殖、遗传、变异等生毒粒便解体，并表现出繁殖、遗传、变异等生命特征。命特征。v毒粒的结构毒粒的结构T4噬菌体噬

35、菌体衣壳衣壳螺旋对称螺旋对称二十面二十面体对称体对称核核衣衣壳壳核酸核酸v毒粒的结构毒粒的结构核衣壳与囊膜核衣壳与囊膜v病毒的简单分类病毒的简单分类真病毒真病毒vDNA病毒病毒vRNA病毒病毒【SARS病毒病毒】亚病毒因子亚病毒因子v卫星卫星RNAv类病毒类病毒【柑橘裂皮类病毒柑橘裂皮类病毒】RNAv朊病毒朊病毒【疯牛病病毒疯牛病病毒】蛋白质蛋白质v病毒的复制病毒的复制周期及步骤周期及步骤1. 吸附吸附2. 侵入侵入3. 脱壳脱壳4. 病毒大分子合成病毒大分子合成5. 装配与释放装配与释放病毒复制的一步生长曲线病毒复制的一步生长曲线v病毒的复制周期及步骤v温和噬菌体：温和噬菌体：侵入宿主后并没

36、有立即开始病侵入宿主后并没有立即开始病毒物质合成和组装的病毒，此时的噬菌体基因毒物质合成和组装的病毒，此时的噬菌体基因组称为组称为原噬菌体原噬菌体，而含有原噬菌体的宿主被称，而含有原噬菌体的宿主被称为为溶源性细菌溶源性细菌。vSARS冠状病毒 囊膜突起形成一个类似于日冠的结构，因而得名。这个病毒有一层囊膜，这个膜是从细胞膜演变来的，其内部为螺旋对称的核衣壳。它的基因组是RNA的基因组，在基因组上有这种核的蛋白，这核蛋白叫N蛋白，在膜上有两种主要的蛋白，一种蛋白叫M蛋白，一种蛋白叫S蛋白，这是两种抗原性非常强的蛋白。v禽流感病毒禽流感病毒H5N1 A有囊膜（囊膜表面有惠状突起），核衣壳螺旋对称。

37、原本这个新型态的流行性感冒病毒应该是在鸟禽类身上流传现在却在人类身上发现感染病例这种病毒是粘液病毒(myxovirus)的一种在电子显微镜下呈球 状其直径大约为100 nm基因讯息储于核糖核酸(RNA)能够制造三类用来复制自己的蛋百质三类作为病毒构造的蛋白质其中包括外套的血凝素(hemagglutinin H)神经酸酵素(neuraminidase N)和M2蛋白。各类型的流行性感冒病毒就是根据它不同型的H和N来初步辨认目前香港流行的是A型(H5N1)流行性感冒。而且流行性感冒病毒易发生突变(mutation)因此受过去病毒感染所获的免疫力不能持久。 vHIV（人类免疫缺陷病毒）（人类免疫缺陷

38、病毒） 与与 AIDS（获得性免疫缺陷综合症）（获得性免疫缺陷综合症）v肝炎病毒肝炎病毒甲型肝炎病毒呈球形，无囊膜，核酸为单链甲型肝炎病毒呈球形，无囊膜，核酸为单链RNA；乙型肝炎病毒呈球形，具有双层外壳结构，外层乙型肝炎病毒呈球形，具有双层外壳结构，外层相当一般病毒的囊膜，核酸为双链相当一般病毒的囊膜，核酸为双链DNA。 六、感染与免疫六、感染与免疫v感染（传染）感染（传染）有机体与病原体相互作用引起的病理过程有机体与病原体相互作用引起的病理过程v免疫免疫生物体能够识别自我和非自我，对非自我作出反生物体能够识别自我和非自我，对非自我作出反应以保持自身稳定的功能应以保持自身稳定的功能v感染的途

39、径感染的途径呼吸道、消化道、创伤、接触、垂直感染呼吸道、消化道、创伤、接触、垂直感染v微生物的致病性微生物的致病性杀细胞感染杀细胞感染造成宿主的免疫损伤造成宿主的免疫损伤诱发肿瘤诱发肿瘤产生毒素产生毒素v免疫学的几个基本概念免疫学的几个基本概念抗原抗原Ab：能够诱导机体产生免疫应答，并能与机体：能够诱导机体产生免疫应答，并能与机体免疫应答产物特异性结合的物质免疫应答产物特异性结合的物质抗体抗体Ig（免疫球蛋白）：在抗原物质刺激下所形成（免疫球蛋白）：在抗原物质刺激下所形成的能与抗体特异性结合的血清活性成分的能与抗体特异性结合的血清活性成分B细胞介导的体液免疫：当细胞介导的体液免疫：当B细胞与抗

40、原特异结合细胞与抗原特异结合后，后，B细胞分化为浆细胞，大量分泌抗体。细胞分化为浆细胞，大量分泌抗体。T细胞介导的细胞免疫：识别抗原后，可直接分泌细胞介导的细胞免疫：识别抗原后，可直接分泌杀伤蛋白，或协助其它免疫过程杀伤蛋白，或协助其它免疫过程v抗体产生的一般规律抗体产生的一般规律初次应答和再次应答初次应答和再次应答v免疫的基本类型免疫的基本类型1.天然（非特异性）免疫：体表屏障、吞噬作用等天然（非特异性）免疫：体表屏障、吞噬作用等2.获得性（特异性）免疫：获得性（特异性）免疫：1.自动免疫自动免疫1.自然免疫：感染自然免疫：感染2.人工（诱导）免疫：注射特异性疫苗人工（诱导）免疫：注射特异性

41、疫苗2.被动免疫被动免疫1.自然免疫：胎盘传递、初乳传递自然免疫：胎盘传递、初乳传递2.人工免疫：注射特异性抗体人工免疫：注射特异性抗体v生物制品的分类生物制品的分类1.预防类制品预防类制品1.菌苗、菌苗、2. 疫苗、疫苗、3. 类毒素、类毒素、4. 混合制剂混合制剂2.治疗类制品治疗类制品1.抗血清与抗毒素、抗血清与抗毒素、2. 血液制品血液制品3.诊断类制品诊断类制品1.体内诊断用品体内诊断用品2.体外诊断用品体外诊断用品v减毒活脊髓灰质炎疫苗的生产减毒活脊髓灰质炎疫苗的生产猴肾细胞猴肾细胞病毒样品病毒样品合并过滤合并过滤保藏保藏分装分装保藏保藏加工糖丸加工糖丸感染感染无菌试验、病毒滴定无

42、菌试验、病毒滴定无菌试验无菌试验T特征检查特征检查其它病原体检查其它病原体检查残余致麻痹力试验残余致麻痹力试验无菌试验、病毒滴定无菌试验、病毒滴定七、微生物遗传七、微生物遗传v质粒：细胞中独立于核质粒：细胞中独立于核DNA外，能进行自外，能进行自主复制的细胞质遗传因子。主复制的细胞质遗传因子。v质粒的类型质粒的类型按结构分：按结构分： CCC型、型、OC型、型、L型型按功能分：按功能分： 致育因子、抗性因子、致育因子、抗性因子、Col质粒、质粒、毒性质粒、代谢质粒、隐秘质粒毒性质粒、代谢质粒、隐秘质粒v细菌基因转移和重组的方式细菌基因转移和重组的方式接合作用：细胞与细胞通过直接接触而产生的遗接合作用：细胞与细胞通过直接接触而产生的遗传信息的转移和重组过程传信息的转移和重组过程转导作用：由病毒介导的细胞间进行的遗传交换转导作用：由病毒介导的细胞间进行的遗传交换转化作用：游离转化作用：游离DNA分子被感受态细胞摄取分子被感受态细胞摄取