农业微生物讲稿 绪论 、微生物 1、定义:微生物是一切微小生物的总称,它们是一些个体微小,构造简单的低等生物。 包括(1)全部的原核生物(真细菌、古细菌) (细菌、放线菌、支原体、立克次氏体、衣原体、蓝细菌等) (2)部分真核生物:真菌、单细胞藻类、原生动物 (3)非细胞生物:病毒、类病毒、亚病毒等。 古老的生物:地球年会46亿年,生命起源35亿年,最早的生命:微生物 2、微生物的共同特点 (1)个体微小:大小以微米或纳米计算,肉眼看不见,必须用显微镜观察。 (2)生长、繁殖快:几十分钟一一几小时可繁殖一代。几小时由一个细胞一一几十亿个。 例如: E Coli,最适条件下每20分钟即可繁殖一代,48小时后,子代细胞数达22×1043,重量达22×10° 吨(一个细菌细胞的重量约为1/1000亿-10000亿g),是地球重量的3680倍 (3)代谢类型多(食谱广塑料、氰化钾、聚氯联苯等),活性强(比表面积大,24小时可合成细胞物质相当 于其体重的30-40倍)。 (4)分布广泛,极端环境下亦能生存(100℃的泉水、1640大气压下的深海下等) (5)局部环境中,数量众多:几千万——几十亿个土壤,所有环境都有众多的微生物(有些有益、有些 无影响、少数病原) (6)种类繁多(基因库)已知生物种类:动物150万种;植物50万种;微生物10万种(很小部分) (5)易变异 微生物与日常生活的关系:天天接触、无时不有、无处不在。 有益的:(1)食品:馒头、酸菜、泡菜、酸奶、食用菌、奶酪、酱、醋、酒、味素 (2)药品:抗生素、保健“三株 有害的:(1)食品腐败 (2)传染病 大方面:生物链生态平衡中起重要作 (1)原始有机质的积累,大气中的氧气平衡。(2)有机质分解代谢: 3、微生物学:研究微生物生命活动规律的科学。研究的基本内容: (1)研究微生物的细胞形态、结构、功能、数量、物质、信息的运转规律。 (2)研究微生物进化与多样性、研究微生物的种类、种类之间的相似与区别(分类)、微生物起源。 (3)研究微生物生态学规律,微生物之间、微生物与其它生物、微生物与环境条件的相互作用规律。 (4)研究微生物与人类的关系(有益的、中性的、有害的) 农业微生物学一一研究微生物与农业及农业生产的关系 4、农业微生物特点及学习要求 二、微生物学的发展 在科学很不发达的过去,由于对微生物没有认识,对有害微生物认识不够,又无预防、解决办法,致使 人类遭受巨大灾难 鼠疫第一次流行:公元6世纪危及:埃及、土耳其、意大利、阿富汗等地区死亡人数1亿人 第二次流行:公元10世纪欧洲死2500万人;亚洲死4000万人(中国1300万) 第三次流行:(19世纪——20世纪)香港、印度北,死100万人
农业微生物讲稿 绪 论 一、微生物 1、定义：微生物是一切微小生物的总称，它们是一些个体微小，构造简单的低等生物。 包括（1） 全部的原核生物（真细菌、古细菌） （细菌、放线菌、支原体、立克次氏体、衣原体、蓝细菌等） （2） 部分真核生物：真菌、单细胞藻类、原生动物 （3） 非细胞生物：病毒、类病毒、亚病毒等。 古老的生物：地球年会 46 亿年，生命起源35 亿年，最早的生命：微生物 2、微生物的共同特点： （1）个体微小：大小以微米或纳米计算，肉眼看不见，必须用显微镜观察。 （2）生长、繁殖快：几十分钟——几小时可繁殖一代。几小时由一个细胞——几十亿个。 例如：Ｅ.Coli，最适条件下每 20 分钟即可繁殖一代，48 小时后，子代细胞数达 2.2×1043，重量达 2.2×1025 吨（一个细菌细胞的重量约为 1/1000 亿—10000 亿 g）,是地球重量的 3680 倍。 （3）代谢类型多（食谱广塑料、氰化钾、聚氯联苯等），活性强（比表面积大，24 小时可合成细胞物质相当 于其体重的 30—40 倍）。 （4）分布广泛，极端环境下亦能生存（100℃的泉水、1640 大气压下的深海下等） （5）局部环境中，数量众多：几千万——几十亿个/g 土壤，所有环境都有众多的微生物（有些有益、有些 无影响、少数病原） （6）种类繁多（基因库）已知生物种类：动物 150 万种；植物 50 万种；微生物 10 万种（很小部分） （5） 易变异。 微生物与日常生活的关系：天天接触、无时不有、无处不在。 有益的：（1）食品：馒头、酸菜、泡菜、酸奶、食用菌、奶酪、酱、醋、酒、味素。 （2）药品：抗生素、保健“三株” 有害的：（1）食品腐败 （2）传染病 大方面：生物链生态平衡中起重要作用 （1）原始有机质的积累，大气中的氧气平衡。 （2）有机质分解代谢： 3、微生物学：研究微生物生命活动规律的科学。研究的基本内容： （1）研究微生物的细胞形态、结构、功能、数量、物质、信息的运转规律。 （2） 研究微生物进化与多样性、研究微生物的种类、种类之间的相似与区别（分类）、微生物起源。 （3）研究微生物生态学规律，微生物之间、微生物与其它生物、微生物与环境条件的相互作用规律。 （4）研究微生物与人类的关系（有益的、中性的、有害的） 农业微生物学——研究微生物与农业及农业生产的关系 4、农业微生物特点及学习要求 二、微生物学的发展 在科学很不发达的过去，由于对微生物没有认识，对有害微生物认识不够，又无预防、解决办法，致使 人类遭受巨大灾难。 鼠疫第一次流行：公元 6 世纪 危及：埃及、土耳其、意大利、阿富汗等地区死亡人数 1 亿人 第二次流行：公元 10 世纪 欧洲死 2500 万人；亚洲死 4000 万人（中国 1300 万） 第三次流行：（19 世纪——20 世纪） 香港、印度北，死 100 万人
还有天花、麻风、结核、梅毒等流行病,几次大流行共死亡2亿人。(二次世界大战共死亡1.1亿人) 农业危害: 19世纪中叶欧洲普遍种植马铃薯(第一次绿色革命的结果) 1843——1847年间马铃晚疫病流行,大片面积绝产,据统计爱尔兰8000万人口中有100万人饿死,164 万人逃往北美。 随着人类的进步,科技的发展,人们对微生物的认识逐步加深,人们利用和控制微生物的能力逐步加强, 微生物学作为一门学科发展是随着其他学科的发展而发展的,同时由于微生物学的发展又促进了其它学科的 发展。微生物学的形成与发展分五个时期 (一)史前期:(8000年前——1676年间) 人们未见到微生物ce的个体,对微生物没有本质的认识,是发地与微生物频繁地打交道。但由于在思 想方法上长期停留在“实践、实践再实践”的基础上,因此对微生物的利用和控制只能长期处于低水平的阶 在史前期,世界各国劳动人民在自己的生产实践中都积累了许多利用有益微生物和防治有害微生物的经 验。如:发面:天然啤酒及果酒的酿造:牛乳及乳制品的发酵;利用霉菌治疗疾病等。在当时应用水平最高 并独树一帜的应首推我国劳动人民在制曲、酿酒方面的伟大创造。固体发酵酿酒是目前国际四大类型蒸馏酒 之一种,许多传统方式目前仍在沿用 曲:就是菌种,是混合菌种。虽无纯菌发酵,但多种微生物混合发酵,可创造出良好的风味 酒:酿造酒(啤酒;果酒:黄酒);蒸馏酒;调制酒(鸡尾酒等) 蒸馏酒:白酒:固体发酵,酒窖储藏,30年以上酒窖才可酿出好酒,泸州窖池已有428年的历史 威士忌:橡木桶储藏 伏特加:土豆液体发酵 白兰地:果酒蒸馏,橡木桶储藏金酒:杜松子酒 郎姆酒:大麦发酵 “曲”可以以米曲霉、酵母、红曲霉、毛霉等为主体 淀粉——糖化E——糖—一酵母——酒精 以“茅台”为例,说明发酵微生物、酒窖和酒之间的关系。 总结如下: (1)8000--4500年间,发明制曲酿酒工艺 (2)2500年前(春秋战国):制酱和制醋工艺 (3)宋代:已可根据红曲喜酸和喜温的生长习性,利用酸大米和明矾水在较高的温度下培养,以制造优质红 (4)宋代已发明中用种人痘来预防天花,欧洲人( E. Jenner)1796年发明中种牛痘预防天花早500年。 (5)900年前利用自养细菌生命活动的代谢物胆水浸铜法生产铜 (6)在农业上,2000年前已发现豆科植物根瘤有增产作用,并采用积肥、沤粪、压青和轮作等农业措施来 利用有益微生物的生命活动,从而提高作物产量 (7)2500年前用麦曲治疗腹痛。 (二)创始期:1676年—1861年(200年间) 代表人物:业余科学家荷兰人(微生物学先驱)列文虎克(1632-1723) 贡献:(1)利用单式显微镜1676年首次观察到细菌 (2)一生做了419架显微镜,最大率52—266倍 (3)发表论文400篇(在英国皇家学会上发表375篇论文) 这一时期只停留在微生物形态描述的低级的水平上,而它的生理活动及其人类的关系都未研究
还有天花、麻风、结核、梅毒等流行病，几次大流行共死亡 2 亿人。（二次世界大战共死亡 1.1 亿人） 农业危害： 19 世纪中叶欧洲普遍种植马铃薯（第一次绿色革命的结果） 1843——1847年间马铃晚疫病流行，大片面积绝产，据统计爱尔兰 8000 万人口中有 100 万人饿死，164 万人逃往北美。 随着人类的进步，科技的发展，人们对微生物的认识逐步加深，人们利用和控制微生物的能力逐步加强， 微生物学作为一门学科发展是随着其他学科的发展而发展的，同时由于微生物学的发展又促进了其它学科的 发展。微生物学的形成与发展分五个时期： （一）史前期：（8000 年前——1676 年间） 人们未见到微生物 cell 的个体，对微生物没有本质的认识，是发地与微生物频繁地打交道。但由于在思 想方法上长期停留在“实践、实践再实践”的基础上，因此对微生物的利用和控制只能长期处于低水平的阶 段。 在史前期，世界各国劳动人民在自己的生产实践中都积累了许多利用有益微生物和防治有害微生物的经 验。如：发面；天然啤酒及果酒的酿造；牛乳及乳制品的发酵；利用霉菌治疗疾病等。在当时应用水平最高 并独树一帜的应首推我国劳动人民在制曲、酿酒方面的伟大创造。固体发酵酿酒是目前国际四大类型蒸馏酒 之一种，许多传统方式目前仍在沿用。 曲：就是菌种，是混合菌种。虽无纯菌发酵，但多种微生物混合发酵，可创造出良好的风味。 酒：酿造酒（啤酒；果酒；黄酒）；蒸馏酒；调制酒（鸡尾酒等） 蒸馏酒：白酒：固体发酵，酒窖储藏，30 年以上酒窖才可酿出好酒，泸州窖池已有 428 年的历史 威士忌：橡木桶储藏 伏特加：土豆液体发酵 白兰地：果酒蒸馏，橡木桶储藏 金酒：杜松子酒 郎姆酒：大麦发酵 “曲”可以以米曲霉、酵母、红曲霉、毛霉等为主体 淀粉——糖化 E——糖——酵母——酒精 以“茅台”为例，说明发酵微生物、酒窖和酒之间的关系。 总结如下： （1）8000——4500 年间，发明制曲酿酒工艺 （2）2500 年前（春秋战国）：制酱和制醋工艺 （3）宋代：已可根据红曲喜酸和喜温的生长习性，利用酸大米和明矾水在较高的温度下培养，以制造优质红 曲。 （4）宋代已发明中用种人痘来预防天花，欧洲人（E.Jenner）1796 年发明中种牛痘预防天花早 500 年。 （5）900 年前利用自养细菌生命活动的代谢物胆水浸铜法生产铜。 （6）在农业上，2000 年前已发现豆科植物根瘤有增产作用，并采用积肥、沤粪、压青和轮作等农业措施来 利用有益微生物的生命活动，从而提高作物产量。 （7）2500 年前用麦曲治疗腹痛。 （二） 创始期：1676 年——1861 年（200 年间） 代表人物：业余科学家荷兰人（微生物学先驱）列文虎克（1632—1723） 贡献：（1）利用单式显微镜 1676 年首次观察到细菌 （2）一生做了 419 架显微镜，最大率 52—266 倍 （3）发表论文 400 篇（在英国皇家学会上发表 375 篇论文） 这一时期只停留在微生物形态描述的低级的水平上，而它的生理活动及其人类的关系都未研究
(三)奠基期:(1861-1897) 从1861年巴斯德根据“曲颈瓶实验”彻底推翻生命的自然发生说,并建立胚种学说( germ theory)起, 直到1897年的一段时间。 1、特点:(1)建立一系列研究微生物所需的独特方法与技术(纯培养、染色、消毒) (2)借助与良好的方法开创了寻找病原微生物的“黄金时期”。(分离出大量的病原微生物) (3)把微生物学的研究从形态描述推进到生理学研究的新水平。 (4)微生物学以独立的学科形式开始形成。但当时主要还是以其应用性分与学科的形式存在 2、代表人物:巴斯德:(微生物学的奠基人) Louis Pasteur 1822-1895 贡献:(1)提出了生命只能来自生命胚种学说。揭示食品腐败真正原因。 (2)从“病”的实际出发,研究了一系列的实际问题 腐败病(曲颈瓶实验中1861) 蚕病(蚕微粒子病1865) 禽病(鸡霍乱 1879) 兽病(牛、羊炭疽病1881) 人病(狂犬病, 1885) 发现:各种传染病都有共同原因—一活的微小生物,从而使人类对传染病的本质的认识提高到一个崭新的水 平上。 (3)证明乳酸发酵是微生物推动的。 (4)揭示氧气对酵母发育和酒精发酵的影响 (5)发明了用注射减毒菌苗方法预防鸡霍乱和牛、羊炭疽病(1877年)和随后发明狂犬疫苗。 (6)发明了巴斯德消毒法(60-65℃,30min),解决“酒病”问题及其它食品腐败问题,至今仍广泛 应用。 (7)农业上用检出并淘汰病蛾的方法来预防蚕病。 科赫:(细菌学奠基人)( Robert Koch1843-1910) 贡献:(1)建立微生物研究的一系列重要方法。 ①生物纯种分离法,并改进了土豆块培养方法—一明胶平板(1881)——琼脂平板法(1882) ②1881年创立许多显微镜技术:细菌的鞭毛染色、悬滴培养及显微镜摄影技术等。 (2)利用平板分离法寻找并分离到多种传染病的病原菌。例:1877年炭疽病菌:1882年结核病菌 883年链球菌:1883年霍乱弧菌等。 (3)理论上,1884年提出了科赫法则:主要内容揭示了病原菌一疾病的关系 ①病原微生物只在患病动物中发现,而不存在于健康个体中。 ②这一微生物离开动物体可被培养为纯种培养物。 ③这种微生物接种到敏感动物体后,应当出现特有的病症 ④该微生物可从敏感的动物体中重新分离出来,并可再次培养,并于原始的病原微生物相同。 贝耶林克(病毒学奠基人) ①提出加富培养的概念,加富、选择培养微生物。 ②分离出许多细菌(根瘤菌、好养固N菌、S氧化菌、硫酸还原菌、乳酸杄菌、绿藻等) 维诺格拉得斯基(土壤微生物学奠基人) ①证明硝化作用的二个阶段是由两类细菌相继推动,并分离出硝化细菌 ②提出了化能、自养的概念 ③分离了第一个自生固氮细菌(巴斯德厌氧梭菌) ④设计了许多原位研究法。 (四)发展期:(1897年以后—20世纪中叶)
（三）奠基期：（1861—1897） 从 1861 年巴斯德根据“曲颈瓶实验”彻底推翻生命的自然发生说，并建立胚种学说（germ theory）起， 直到 1897 年的一段时间。 1、特点：（1）建立一系列研究微生物所需的独特方法与技术（纯培养、染色、消毒） （2）借助与良好的方法开创了寻找病原微生物的“黄金时期”。（分离出大量的病原微生物） （3）把微生物学的研究从形态描述推进到生理学研究的新水平。 （4）微生物学以独立的学科形式开始形成。但当时主要还是以其应用性分与学科的形式存在。 2、代表人物：巴斯德：（微生物学的奠基人）Louis Pasteur 1822—1895 贡献：（1）提出了生命只能来自生命胚种学说。揭示食品腐败真正原因。 （2）从“ 病”的实际出发，研究了一系列的实际问题。 腐败病（曲颈瓶实验中 1861） 蚕 病 （蚕微粒子病 1865） 禽 病 （鸡霍乱 1879） 兽 病 （牛、羊炭疽病 1881） 人 病 （狂犬病， 1885） 发现：各种传染病都有共同原因——活的微小生物，从而使人类对传染病的本质的认识提高到一个崭新的水 平上。 （3）证明乳酸发酵是微生物推动的。 （4）揭示氧气对酵母发育和酒精发酵的影响。 （5）发明了用注射减毒菌苗方法预防鸡霍乱和牛、羊炭疽病（1877 年）和随后发明狂犬疫苗。 （6）发明了巴斯德消毒法（60—65℃，30min），解决“酒病”问题及其它食品腐败问题，至今仍广泛 应用。 （7）农业上用检出并淘汰病蛾的方法来预防蚕病。 科赫：（细菌学奠基人）（Robert Koch 1843—1910） 贡献：（1）建立微生物研究的一系列重要方法。 ① 生物纯种分离法，并改进了土豆块培养方法——明胶平板（1881）——琼脂平板法（1882） ② 1881 年创立许多显微镜技术：细菌的鞭毛染色、悬滴培养及显微镜摄影技术等。 （2）利用平板分离法寻找并分离到多种传染病的病原菌。例：1877年炭疽病菌；1882年结核病菌； 1883 年链球菌；1883 年霍乱弧菌等。 （3）理论上，1884 年提出了科赫法则：主要内容揭示了病原菌—疾病的关系 ① 病原微生物只在患病动物中发现，而不存在于健康个体中。 ② 这一微生物离开动物体可被培养为 纯种培养物。 ③这种微生物接种到敏感动物体后，应当出现特有的病症。 ④ 该微生物可从敏感的动物体中重新分离出来，并可再次培养，并于原始的病原微生物相同。 贝耶林克（病毒学奠基人） ① 提出加富培养的概念，加富、选择培养微生物。 ② 分离出许多细菌（根瘤菌、好养固 N 菌、S 氧化菌、硫酸还原菌、乳酸杆菌、绿藻等） 维诺格拉得斯基（土壤微生物学奠基人） ① 证明硝化作用的二个阶段是由两类细菌相继推动，并分离出硝化细菌。 ② 提出了化能、自养的概念 ③ 分离了第一个自生固氮细菌（巴斯德厌氧梭菌 ） ④ 设计了许多原位研究法。 （四）发展期：（1897 年以后—20 世纪中叶）
1897年德国人 E Buchner用无cll酵母压榨汁中的“酒化酶”对G发酵酒精成功,从而开创了微生物生 化研究的新时代 特点:1、进入了微生物生化水平的研究阶段 2、微生物学向基础微生物和应用微生物二方面发展 3、微生物学史上第二个“淘金热”一一有益微生物代谢产物的寻找 4、各相关学科和技术方法相互渗透,相互促进,加速了微生物的发展 (五)成熟期: 1953年4月23日两位科学家 Watson和(rick在英国的《自然》杂志上发表了,发现DNA双螺旋结构 的文章,首次发现DNA结构的双螺旋结构,整个生命科学进入了分子生物学研究的新阶段。 20世纪80年代以来,在分子水平上对微生物的研究迅速发展,分子微生物学应运而生,在短短的时间 内取得了一系列的进展。 微生物染色体结构及全基因组测序推动人类、动植物染色体基因组的破译硏究。 2、细菌基因表达的整体调控和对环境变化的适应机制等工作迅速开展 3、微生物之间、微生物与动植物间的信息传递等研究工作。 在基因工程中:微生物作为基因供体和载体、切割基因工具酶等已广泛应用 作为生命科学中的前沿科学,微生物学必将在21世纪继续推动生命科学的发展,新的边缘科学会不断的 出现。 爱滋病毒测序:20年Sars病毒测序:20多天 三、微生物学研究的重要意义 在近代科学中对人类健康贡献最大的科学就是微生物学了。”日本学者尾形学在《家畜微生物学》(1977) 书中第一句话 (一)医药、保健领域的六大贡献 1、建立外科消毒术,大大降低手术死亡率(巴斯德胚种学为外科消毒术的建立奠定基础) 手术死亡率:法国53.6%(一般是80%)英国45%(最好的医院爱丁堡)一一降低到15%左右 2、分离出人畜病原菌,找出致病原因,是对症治疗成为可能 3、免疫防治法应用使许多恶性传染病被有效的“预防” 4、发明了化学治疗疾病的方法,西医西药学建立。 1935年:磺胺开始利用,具有划时代的意义,真正形成医学 5、抗生素治疗的兴起,挽救了成千上万人的生命 青霉素:1929年英国科学家首次发现,1943年起广泛应用。链霉素:1944年由美国科学家发现 6、遗传工程、生物技术在医药界的应用,利用微生物生产生化药物等,开创新时代 激素、胰岛素、干扰素、组分疫苗、衣壳蛋白疫苗 由于医学的进步,病原细菌传染病死亡率是由过去的第一位,下降到现在第五位。(1900年,美国人口 死因:流感和肺炎>结核>胃肠炎>λ心脏病>中风>肾脏病。190年,排名:心脏病>症〉风>突发性死亡>流 感和肺炎>糖尿病>肝硬化。) (二)工业应用的六个里程碑 1、自然发酵食品、饮料的酿造:酒、酱、醋、泡菜、豆豉、酸牛奶、奶酪、面包等。 2、罐头保藏:(18α4年法国厨师发明制罐技术)解决了长期贮存食品的方法。 3、厌氧纯种发酵技术:乙醇、丙酮、丁醇、乳酸、甘油生产。 4、深层液体通气搅拌培养促进了青霉素等抗生素,有机酸、酶制剂等发酵工业的蓬勃发展。 5、代谢调控理论在发酵工业上的应用,“连续发酵法”生产谷氨酸(1956年),核苷酸的生产:肌苷酸(1966
1897 年德国人 E.Buchner 用无 cell 酵母压榨汁中的“酒化酶”对 G 发酵酒精成功，从而开创了微生物生 化研究的新时代。 特点：1、进入了微生物生化水平的研究阶段 2、微生物学向基础微生物和应用微生物二方面发展 3、微生物学史上第二个“淘金热”——有益微生物代谢产物的寻找 4、各相关学科和技术方法相互渗透，相互促进，加速了微生物的发展。 （五）成熟期： 1953 年 4 月 23 日两位科学家 Watson 和 Crick 在英国的《自然》杂志上发表了，发现 DNA 双螺旋结构 的文章，首次发现 DNA 结构的双螺旋结构，整个生命科学进入了分子生物学研究的新阶段。 20 世纪 80 年代以来，在分子水平上对微生物的研究迅速发展，分子微生物学应运而生，在短短的时间 内取得了一系列的进展。 1、微生物染色体结构及全基因组测序推动人类、动植物染色体基因组的破译研究。 2、细菌基因表达的整体调控和对环境变化的适应机制等工作迅速开展。 3、微生物之间、微生物与动植物间的信息传递等研究工作。 在基因工程中：微生物作为基因供体和载体、切割基因工具酶等已广泛应用 作为生命科学中的前沿科学，微生物学必将在 21 世纪继续推动生命科学的发展，新的边缘科学会不断的 出现。 爱滋病毒测序：20 年 Sars 病毒测序：20 多天 三、微生物学研究的重要意义 “在近代科学中对人类健康贡献最大的科学就是微生物学了。”日本学者尾形学在《家畜微生物学》（1977） 一书中第一句话。 （一）医药、保健领域的六大贡献 1、建立外科消毒术，大大降低手术死亡率（巴斯德胚种学为外科消毒术的建立奠定基础）。 手术死亡率：法国 53.6%(一般是 80%) 英国 45% （最好的医院爱丁堡）—— 降低到 15%左右 2、分离出人畜病原菌，找出致病原因，是对症治疗成为可能。 3、免疫防治法应用使许多恶性传染病被有效的“预防” 4、发明了化学治疗疾病的方法，西医西药学建立。 1935 年：磺胺开始利用，具有划时代的意义，真正形成医学 5、抗生素治疗的兴起，挽救了成千上万人的生命。 青霉素：1929 年英国科学家首次发现，1943 年起广泛应用。链霉素：1944 年由美国科学家发现。 6、遗传工程、生物技术在医药界的应用，利用微生物生产生化药物等，开创新时代。 激素、胰岛素、干扰素、组分疫苗、衣壳蛋白疫苗 由于医学的进步，病原细菌传染病死亡率是由过去的第一位，下降到现在第五位。（1900 年，美国人口 死因：流感和肺炎>结核>胃肠炎>心脏病>中风>肾脏病。1990 年，排名：心脏病>癌症>中风>突发性死亡>流 感和肺炎>糖尿病>肝硬化。） （二）工业应用的六个里程碑 1、自然发酵食品、饮料的酿造：酒、酱、醋、泡菜、豆豉、酸牛奶、奶酪、面包等。 2、罐头保藏：（1804 年法国厨师发明制罐技术）解决了长期贮存食品的方法。 3、厌氧纯种发酵技术：乙醇、丙酮、丁醇、乳酸、甘油生产。 4、深层液体通气搅拌培养促进了青霉素等抗生素，有机酸、酶制剂等发酵工业的蓬勃发展。 5、代谢调控理论在发酵工业上的应用，“连续发酵法”生产谷氨酸（1956 年），核苷酸的生产：肌苷酸（1966
6、生物工程菌兴起:常规菌→工程菌等→提高效益 (三)微生物与农业的关系 1、土壤结构,土壤肥力形成发展有着本质的联系 2、分解有机物→可公植吸收的养分(生物循环) 3、生物固氮→有机氮的最重要来源 微生物防治病虫害 5、微生物制品:根瘤菌剂,菌肥等应用 6、食用真菌:健康食品纤维素——(固氮)蛋白质 (四)微生物与生态环境的关系 1、环境监测 2、环境保护:净化污水、降解农药残留、消除重金属等 (五)对生物学基础理论研究贡献 1、以微生物为研究对象解决了生物学上许多重大问题 例:(1)否定生命自然发生说 (2)突变本质的证明 (3)核酸是一切生物遗传变异的物质基础的阐明 诺贝尔医学奖、生理学将近一半工作与微生物有关 2、分子生物学的三大来源与支柱:生物化学、微生物学、遗传学 3、遗传学研究对象的微生物化,促使经典遗传学向分子遗传学方向发展 4、微生物学与基因工程:四个方面 (1)基因供体:任何生物 (2)基因载体:目前只能是微生物或其中某一部分(质核、噬菌体病毒粒子等) (3)工具酶:几乎都来自不同的微生物 (4)基因受体:许多是微生物(特别是在研究领域) 5、高等生物研究和利用中的微生物化趋势方兴未艾:高等生物单细胞化一研究应用方向 6、微生物学研究技术扩展到生命科学的多领域: 例:(1)显微镜技术:(2)制片染色:;(3)无菌操作;(4)消毒无菌技术:(5)纯种分离、培养 6)克隆技术;DNA重组;(7)选择、鉴别培养、合成培养基技术;(8)突变株标记和筛选: (9)深层培养技术:(10)菌种保藏技术;(11)原生原体制备与融合。 第一章原核微生物 第一节原核微生物细胞 化学组成 (一)化学成分(真原核相似 干:有机物99%;其中大分子:蛋白、核酸、类脂、糖占96%:个体分子占3% 矿离子1% 二)细胞中有机单体或多聚体 1、蛋白质:氨基酸→单体 2、碳水化合物:3、4、5、6、7、碳糖一细胞骨架和能量。碳3:丙酮酸:碳4:赤藓糖
年） 6、生物工程菌兴起：常规菌→工程菌等→提高效益 （三）微生物与农业的关系 1、土壤结构，土壤肥力形成发展有着本质的联系 2、分解有机物→可公植吸收的养分（生物循环） 3、生物固氮→有机氮的最重要来源。 4、微生物防治病虫害 5、微生物制品：根瘤菌剂，菌肥等应用 6、食用真菌：健康食品 纤维素——（固氮）蛋白质 （四）微生物与生态环境的关系 1、环境监测 2、环境保护：净化污水、降解农药残留、消除重金属等 （五） 对生物学基础理论研究贡献 1、以微生物为研究对象解决了生物学上许多重大问题 。 例：（1）否定生命自然发生说 （2）突变本质的证明 （3）核酸是一切生物遗传变异的物质基础的阐明 诺贝尔医学奖、生理学将近一半工作与微生物有关 2、分子生物学的三大来源与支柱：生物化学、微生物学、遗传学 3、遗传学研究对象的微生物化，促使经典遗传学向分子遗传学方向发展 4、微生物学与基因工程：四个方面： （1）基因供体：任何生物； （2）基因载体：目前只能是微生物或其中某一部分（质核、噬菌体病毒粒子等）； （3）工具酶:几乎都来自不同的微生物； （4）基因受体：许多是微生物（特别是在研究领域） 5、高等生物研究和利用中的微生物化趋势方兴未艾：高等生物单细胞化—研究应用方向； 6、微生物学研究技术扩展到生命科学的多领域： 例：（1）显微镜技术； （2）制片染色； （3）无菌操作；（4）消毒无菌技术；（5）纯种分离、培养； （6） 克隆技术；DNA 重组； （7）选择、鉴别培养、合成培养基技术；（8）突变株标记和筛选； （9）深层培养技术； （10）菌种保藏技术；（11）原生原体制备与融合。 第一章 原核微生物 第一节 原核微生物细胞 一、化学组成 （一）化学成分（真原核相似） 干：有机物 99%；其中大分子：蛋白、核酸、类脂、糖占 96%；个体分子占 3%； 矿离子 1% 水：70——90% （二）细胞中有机单体或多聚体 1、蛋白质：氨基酸→单体 2、碳水化合物：3、4、5、6、7、碳糖—细胞骨架和能量。 碳 3：丙酮酸； 碳 4：赤藓糖；
碳5:核酸、核糖、核酮糖:碳6:纤维素(壁)、淀粉: 碳7:景天庚酮糖 核酸(单体)→核苷酸(碱基、核糖、磷酸 类脂→脂肪酸 类脂:甘油三脂:脂肪酸(亲水)+甘油(疏水) 复杂类脂:磷脂(膜的重要成份)、糖、S、N、胆胺等 、原核生物的细胞结构与功能 (P—9图1-4细菌细胞结构示意图) 细胞个体微小,但结构非常复杂,具备生命活动的全部功能 (一)细菌细胞形态(p10-1) 细胞的大小:细菌细胞大小的度量单位是微米符号为um。细菌大小不一。图1-2示几种细菌细胞大小 典型细胞的平均长度可用大肠杆菌( Escherichia coli)来代表,其平均长度的2um,宽0.5u 2、细胞的形状与排列状态:常见的3种典型形状为杆状、球状和螺旋状(图1-3),其中以杆状为最常见, 球状次之,螺旋状较为少见 (1)大多数细菌是杆状的。杆状的细菌称杆菌( bacillus,复数 bacilli)。杆菌形态多样。有短杆或球杆状(长 宽非常接近),如甲烷杆菌( Bacillus subtilis);有的两端平截。如炭疽芽孢杆菌( B anthracis):有的钝圆, 如蜡状芽孢杄菌( B cereus):有的两端稍尖,如梭菌属:有的在一端分支,故呈“丫”或叉状,如双歧杆 菌属;有的有一柄,如柄细菌属;有的杆菌稍弯曲而呈月亮状或弧状,如脱硫弧菌属。杆菌的细胞排列状 态有“八”字状、棚状、链状以及有菌鞘的丝状等。 (2)球状的细菌称球菌( coccus,复数coci)。根据其细胞的分裂面和子细胞分离与否,有不同的排列状态: 单球菌(即球菌)、双球菌、四联球菌、八叠球菌和葡萄球菌等(图1-4)。 3)螺旋状的细菌称螺菌( spirillum,复数为 spirilla)。螺旋不到一周的叫弧菌(vbro,其菌体呈弧行或逗 号状,如霍乱弧菌( Vibrio cholerae)。有一周或多周(6周)螺旋、外行坚挺的称螺菌。螺旋在6周以上, 柔软易曲的称螺旋体。 除了上述3种基本的细菌形态外,还有罕见的其他形态,如梨状、叶球状、盘碟状、方行、星形及三 角形等。 (二)细菌细胞的结构 1、细胞壁:是细胞膜外面具有一定硬度和韧性的壁套,使细胞保持一定压力、形状,保障其在不同渗透压条 件下生长,使其在不良环境中也能防止胞溶作用而不破裂 (1)细胞壁功能 ①固定细胞外形 ②协助鞭毛运动 ③保护细胞免受外力损伤 ④为正常细胞分裂所必需 ⑤可阻挡有害物质进入细胞 ⑥与细菌的抗原性、致病性(如内毒素)和对噬菌体的敏感性密切相关。 (2)细胞壁基本结构和化学成分 基本骨架是肽聚糖层(由氨基糖和氨基酸组成,N乙酰葡萄糖胺、N♂酰胞壁酸等两种氨基糖与 氨基酸相连形成)。许多细菌在肽聚糖层外还有外膜 ①革兰氏染色:革兰氏染色是丹麦医生Gram1884年发明的,采用革兰氏染色可以将细菌细胞壁分为二种类 型,G+和G。 制片 →初染 →酶染 →脱色 复染 →观察 (常规)(结晶紫30s)(碘液30s)(95%乙醇20s)(番红60s) ③革兰氏染色结果:G+—一紫色G—一红色
碳 5：核酸、核糖、核酮糖； 碳 6：纤维素（壁）、淀粉； 碳 7：景天庚酮糖。 3、核 酸（单体）→ 核苷酸（碱基、核糖、磷酸） 4、类脂→脂肪酸 类脂：甘油三脂：脂肪酸（亲水）+甘油（疏水） 复杂类脂：磷脂（膜的重要成份） 、糖、S、N、胆胺等 二、原核生物的细胞结构与功能 （P—9 图 1—4 细菌细胞结构示意图） 细胞个体微小，但结构非常复杂，具备生命活动的全部功能。 （一）细菌细胞形态（p10—11） 1、细胞的大小：细菌细胞大小的度量单位是微米符号为 um。细菌大小不一。图 1-2 示几种细菌细胞大小。 典型细胞的平均长度可用大肠杆菌（Escherichia coli）来代表，其平均长度的 2um，宽 0.5um。 2、细胞的形状与排列状态：常见的 3 种典型形状为杆状、球状和螺旋状（图 1-3），其中以杆状为最常见， 球状次之，螺旋状较为少见。 （1）大多数细菌是杆状的。杆状的细菌称杆菌（bacillus，复数bacilli）。杆菌形态多样。有短杆或球杆状（长 宽非常接近），如甲烷杆菌（Bacillus subtilis）；有的两端平截。如炭疽芽孢杆菌（B.anthracis）；有的钝圆， 如蜡状芽孢杆菌（B.cereus）；有的两端稍尖，如梭菌属；有的在一端分支，故呈“丫”或叉状，如双歧杆 菌属；有的有一柄，如柄 细菌属；有的杆菌稍弯曲而呈月亮状或弧状，如脱硫弧菌属。杆菌的细胞排列状 态有“八”字状、棚状、链状以及有菌鞘的丝状等。 （2）球状的细菌称球菌（coccus，复数 cocci）。根据其细胞的分裂面和子细胞分离与否，有不同的排列状态： 单球菌（即球菌）、双球菌、四联球菌、八叠球菌和葡萄球菌等（图 1-4）。 （3）螺旋状的细菌称螺菌（spirillum，复数为 spirilla）。螺旋不到一周的叫弧菌（vibrio），其菌体呈弧行或逗 号状，如霍乱弧菌（Vibrio cholerae）。有一周或多周（6 周）螺旋、外行坚挺的称螺菌。螺旋在 6 周以上， 柔软易曲的称螺旋体。 除了上述 3 种基本的细菌形态外，还有罕见的其他形态，如梨状、叶球状、盘碟状、方行、星形及三 角形等。 （二）细菌细胞的结构： 1、细胞壁：是细胞膜外面具有一定硬度和韧性的壁套，使细胞保持一定压力、形状，保障其在不同渗透压条 件下生长，使其在不良环境中也能防止胞溶作用而不破裂。 （1）细胞壁功能： ①固定细胞外形； ②协助鞭毛运动； ③保护细胞免受外力损伤； ④为正常细胞分裂所必需； ⑤可阻挡有害物质进入细胞； ⑥与细菌的抗原性、致病性（如内毒素）和对噬菌体的敏感性密切相关。 （2）细胞壁基本结构和化学成分 基本骨架是肽聚糖层（由氨基糖和氨基酸组成，N—一乙酰葡萄糖胺、N——乙酰胞壁酸等两种氨基糖与 氨基酸相连形成）。许多细菌在肽聚糖层外还有外膜。 ①革兰氏染色：革兰氏染色是丹麦医生 Gram1884 年发明的，采用革兰氏染色可以将细菌细胞壁分为二种类 型，G+和 G-。 ②方法： 制片———→初染————→酶染————→脱色————→复染————→观察 （常规） (结晶紫 30s) (碘液 30s) （95%乙醇 20s） （番红 60s） ③革兰氏染色结果：G+——紫色 G-——红色
说明:不同的显色反应是由于细胞壁对乙醇的通透性和抗脱色能力的差异,主要是由肽聚糖层的厚度决定的 G:肽聚糖层厚分子多,分子交联度大,经乙醇处理后脱水、肽聚糖网孔孔隙变小,由于结晶紫和碘形成的 复合物分子太大,不能通过细胞壁而被洗出,保持紫色 G:肽聚糖层薄,且外有一层由脂多糖和蛋白质组成的外膜,乙醇破坏壁外膜,而较薄的肽聚糖层网的空隙 较大,因此大分子:结晶+碘→细胞中渗漏,而细胞无色,复染时呈红色。 后来发现G染色中的碘可用三氯钾铂(Tpt)来替代,它是一种重金属散射剂,这样便于电镜观察。 G、G菌不仅在细胞壁有差异,在其它方面还存在的差异(进化关系上),是细菌分差的重要依据。 (图1-6细菌的细胞壁)Pu (3)关于G、G等细胞壁具体结构及差异见(P1-P3) (4)G、G等细胞壁的比较见(表1-4,P13) (5)缺壁的细菌 ①实验室中形成:A自发突变形成:L型细菌 B人工方法去壁:a原生质体b球状体 ②自然中长期进化中形成:支原体 原生质体:指在人工条件下用溶菌酶除尽原有细胞壁或用青霉素抑制细胞壁的合成后,所留下的仅由细胞膜 包裹着的脆弱细胞,一般由G形成。 球状体或原生质球:人工条件下去除细胞壁后,膜上还残留一部分胞壁的原生质体,一般由G形成。 L型细菌:指在实验室中通过自发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷菌株。(一般呈膨大状)。 共同特点:①细胞呈球状,对渗透压十分敏感 ②即使有鞭毛亦不能运动 ③细胞不分裂 ④对噬菌体不敏感 用途:工业用途:食品乳化剂、颜料(印染)或用于制菌(血清)。 2、细胞质膜和内膜系统 细胞质膜:是围绕细胞质外面的双层膜结构,(单位膜)是细胞具有选择吸收性能,控制物质的吸收与排放, 也是许多生化反应的重要部位(厚:5-10)。 (1)质膜的结构的化学成分 基本结构:磷脂双层(常态下是可流动的) 磷脂:(疏水、亲水)双重性质所以排列有方向性,可有效的控制物质的通透 蛋白质:镶嵌在双层磷脂中,并伸向膜内外 整合蛋白质(为主):占70—80%,嵌合在磷脂中(跨膜蛋白),具有两亲性,疏水区埋在双层磷脂中, 亲水区伸向膜内外,不能翻转、旋转,但能向两侧扩散,便于大分子物质运输 影响扩散速度的因素:温度:磷脂中脂肪酸的饱和程度:脂肪酸中支链的数量 缘蛋白:20-30%溶于水 另外:①古细菌中:膜含二醚,甘油和类异戊二烯通过二醚键连接,对高温高酸又耐受力。 ②支原体:由于无细胞壁,因此膜中含有固醇(加固),一般原核细菌膜中不含有固醇 ③类固醇:有些原核细胞含有(作用类似于固醇)。 (2)质膜的功能 ①物质运输:是基本功能,调控物质的流入和排出,对性质不同的物质有不同的机制来运输。 ②呼吸作用和磷酸化作用:大多数细菌电子传递系统和呼吸链位于质膜中,而真核细胞是在在线粒体或叶 绿体中
说明：不同的显色反应是由于细胞壁对乙醇的通透性和抗脱色能力的差异，主要是由肽聚糖层的厚度决定的。 G+：肽聚糖层厚分子多，分子交联度大，经乙醇处理后脱水、肽聚糖网孔孔隙变小，由于结晶紫和碘形成的 复合物分子太大，不能通过细胞壁而被洗出，保持紫色。 G-：肽聚糖层薄，且外有一层由脂多糖和蛋白质组成的外膜，乙醇破坏壁外膜，而较薄的肽聚糖层网的空隙 较大，因此大分子：结晶+碘→细胞中渗漏，而细胞无色，复染时呈红色。 后来发现 G 染色中的碘可用三氯钾铂（Tpt）来替代，它是一种重金属散射剂，这样便于电镜观察。 G +、G -菌不仅在细胞壁有差异，在其它方面还存在的差异（进化关系上），是细菌分差的重要依据。 （图 1—6 细菌的细胞壁）P11 （3）关于 G+、G-等细胞壁具体结构及差异见（P11—P13） （4）G+、G-等细胞壁的比较见（表 1—4， P13） （5）缺壁的细菌 ①实验室中形成：A 自发突变形成：L 型细菌 B 人工方法去壁：a 原生质体 b 球状体 ②自然中长期进化中形成：支原体 原生质体：指在人工条件下用溶菌酶除尽原有细胞壁或用青霉素抑制细胞壁的合成后，所留下的仅由细胞膜 包裹着的脆弱细胞，一般由 G+形成。 球状体或原生质球：人工条件下去除细胞壁后，膜上还残留一部分胞壁的原生质体，一般由G-形成。 L 型细菌：指在实验室中通过自发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷菌株。（一般呈膨大状）。 共同特点： ①细胞呈球状，对渗透压十分敏感。 ②即使有鞭毛亦不能运动 ③细胞不分裂 ④对噬菌体不敏感。 用途：工业用途：食品乳化剂、颜料（印染）或用于制菌（血清）。 2、 细胞质膜和内膜系统 细胞质膜：是围绕细胞质外面的双层膜结构，（单位膜）是细胞具有选择吸收性能，控制物质的吸收与排放， 也是许多生化反应的重要部位（厚：5—10）。 （1）质膜的结构的化学成分 基本结构：磷脂双层（常态下是可流动的） 磷脂：（疏水、亲水）双重性质所以排列有方向性，可有效的控制物质的通透。 蛋白质：镶嵌在双层磷脂中，并伸向膜内外。 整合蛋白质（为主）：占 70—80%，嵌合在磷脂中（跨膜蛋白），具有两亲性，疏水区埋在双层磷脂中， 亲水区伸向膜内外，不能翻转、旋转，但能向两侧扩散，便于大分子物质运输。 影响扩散速度的因素：温度；磷脂中脂肪酸的饱和程度；脂肪酸中支链的数量 边缘蛋白：20—30%溶于水。 另外：①古细菌中：膜含二醚 ，甘油和类异戊二烯通过二醚键连接，对高温高酸又耐受力。 ②支原体：由于无细胞壁，因此膜中含有固醇（加固），一般原核细菌膜中不含有固醇。 ③类固醇：有些原核细胞含有（作用类似于固醇）。 （2）质膜的功能 ①物质运输：是基本功能，调控物质的流入和排出，对性质不同的物质有不同的机制来运输。 ②呼吸作用和磷酸化作用：大多数细菌电子传递系统和呼吸链位于质膜中，而真核细胞是在在线粒体或叶 绿体中
③对细胞壁合成的作用:细胞合成的细胞壁的亚单位是在膜内侧进行组装,然后通过类脂的载体转运到膜 外组装成细胞壁。 (3)内膜系统(与质膜相连) 许多细菌含内膜系统,一方面与质膜相连,一方面有伸入胞质内,虽不是独立的细胞器。但在代谢中起重 要作用(作用类似与细胞器)。 ①间体:由细胞膜内褶形成的一种管状、层状或囊状结构,一般位于细胞分裂部位或附进,其功能主要是促 进细胞间隔的形成并与遗传物质的复制及其相互分离有关 ②光合作用内膜:存在与光合细菌中,含有捕光色素,光合作用 ③非光合作用内膜:内膜较发达,含有呼吸E因氧化无机物和CO等简单物质产生的能量很低,故需要大 量内膜和呼吸E,供应能量 3、细胞质和核质 原生质体:细菌、细胞质膜及其所包裹的全部物质称为原生质体。 细胞质:除核质外的部分称为细胞质。 (1)核质区和质粒 核质区(拟核):原核生物细胞没有典型的细胞核,但核质(DNA)相对集中在一定部位成为核质区。 细菌染色体:一般是一条长链的环状双螺旋DNA链(长0.25-3mm)(有的细菌含有二条染色体)。 质粒:除染色体以外的DNA分子,一般以不同大小的环状双螺旋状存在,称为质粒。表现一定性状,但一 般不影响基本代谢,可独立复制或整合在染色体上随染色体复制而复制,丢失后,细菌一般不含死亡 但缺失某些形状 (2)核糖体和协助蛋白 ①核糖体:核糖核蛋白体(2/3为核糖核酸rRNA),1/3位蛋白质。成粗糙的球形,大小为1m×2nm 由两个不等的亚单位构成(308和50s) 30s亚单位:16SRAN+21种蛋白质:50s亚单位:23SRNA+5sRNA+32种蛋白质 核糖体:是细胞中多肽合成的场所,在迅速生长的细胞质中含量有时高达14(大肠杆菌)。 ②协助蛋白:(所有真、原核细胞都有) 作用:a使多肽链折叠形成蛋白质的不同结构,能纠正错误的折叠以形成天然蛋白质。 b还有保护细胞免受热害的作用,当温度升高时浓度加大,又成为应激蛋白 c在其它蛋白质的质膜转运中有重要作用。 (3)内含体 有膜包裹(简单膜 ①气泡:光合细菌和某些水生细菌 浮力 ②羧基化体:以coz为唯一源的自养细菌。 固定cOo2 ③绿色体:光合细菌。(类脂、蛋白、菌绿素) 捕光中心 ④磁石体:磁细菌,使细菌壁有二个磁极性 趋磁 ⑤碳氢化合物:许多利用碳氢化物的细菌。 能源 ⑥硫滴:紫色S细菌,氧化S及S化物 能源 ⑦聚β一羟基丁酸:许多细菌 →贮备碳和能源 无膜包裹的: ①多聚葡萄糖苷:许多细菌,高分子G聚合物 →C源、能量 ②多聚磷酸盐:许多细菌,高分子磷酸盐聚合物 磷酸盐贮臧物 ③澡青素:许多蓝细菌(多肽组成) 氮源
③对细胞壁合成的作用：细胞合成的细胞壁的亚单位是在膜内侧进行组装，然后通过类脂的载体转运到膜 外组装成细胞壁。 （3）内膜系统（与质膜相连） 许多细菌含内膜系统，一方面与质膜相连，一方面有伸入胞质内，虽不是独立的细胞器。但在代谢中起重 要作用（作用类似与细胞器）。 ① 间体：由细胞膜内褶形成的一种管状、层状或囊状结构，一般位于细胞分裂部位或附进，其功能主要是促 进细胞间隔的形成并与遗传物质的复制及其相互分离有关。 ② 光合作用内膜：存在与光合细菌中，含有捕光色素，光合作用。 ③ 非光合作用内膜 ：内膜较发达，含有呼吸E 因氧化无机物和 CO 等简单物质产生的能量很低，故需要大 量内膜和呼吸 E，供应能量。 3、细胞质和核质 原生质体：细菌、细胞质膜及其所包裹的全部物质称为原生质体。 细胞质：除核质外的部分称为细胞质。 （1）核质区和质粒 核质区（ 拟核）：原核生物细胞没有典型的细胞核，但核质（DNA）相对集中在一定部位成为核质区。 细菌染色体：一般是一条长链的环状双螺旋 DNA 链（长0.25—3mm）（有的细菌含有二条染色体）。 质粒：除染色体以外的 DNA 分子，一般以不同大小的环状双螺旋状存在，称为质粒。表现一定性状，但一 般不影响基本代谢，可独立复制或整合在染色体上随染色体复制而复制，丢失后，细菌一般不含死亡， 但缺失某些形状。 （2）核糖体和协助蛋白 ①核糖体：核糖核蛋白体（2/3 为核糖核酸 rRNA），1/3位蛋白质。成粗糙的球形，大小为 17nm×20nm， 由两个不等的亚单位构成（30s 和 50s） 30s 亚单位：16SRAN +21 种蛋白质； 50s 亚单位：23SRNA +5sRNA+32 种蛋白质 核糖体：是细胞中多肽合成的场所，在迅速生长的细胞质中含量有时高达 1/4（大肠杆菌）。 ②协助蛋白：（所有真、原核细胞都有） 作用：ａ使多肽链折叠形成蛋白质的不同结构，能纠正错误的折叠以形成天然蛋白质。 ｂ还有保护细胞免受热害的作用，当温度升高时浓度加大，又成为应激蛋白。 ｃ在其它蛋白质的质膜转运中有重要作用。 （3）内含体 有膜包裹（简单膜）： ①气泡：光合细菌和某些水生细菌 →浮力 ②羧基化体： 以 co2 为唯一 源的自养细菌。 →固定 co2 ③绿色体：光合细菌。（类脂、蛋白、菌绿素） →捕光中心 ④磁石体：磁细菌，使细菌壁有二个磁极性 →趋磁 ⑤碳氢化合物：许多利用碳氢化物的细菌。 →能源 ⑥硫滴：紫色 S 细菌，氧化 S 及 S 化物 →能源 ⑦聚β—羟基丁酸 ：许多细菌 →贮备碳和能源 无膜包裹的： ①多聚葡萄糖苷：许多细菌，高分子 G 聚合物 →C 源、能量 ②多聚磷酸盐：许多细菌，高分子磷酸盐聚合物 →磷酸盐贮藏物 ③澡青素：许多蓝细菌（多肽组成 ） →氮源
④藻胆蛋白体:许多蓝细菌(捕光色素、蛋白质) 捕光 4、特殊结构 (1)细胞壁外的表层结构和被外多糖 1)表面层:细菌、细胞壁外普遍都有S层,它由同型蛋白或糖蛋白组成,呈网格状,分子量为40—-170Kda G菌中:与肽聚糖相连G菌中:与脂多糖相连,或直接连在质膜上 作用:①保护性外被 ②细胞吸附和细胞识别 ③分子筛 ④捕捉分子、离子 ⑤酶的支架 ⑥毒力因子 2)被外多糖和荚膜 荚膜:有些细菌的细胞壁外存在被外多糖,具有较好的结构,不易被洗掉的称为荚膜。较厚200nm以上 微荚膜:不能用光学显微镜观察到,但可用血清学方法显示。较薄<00nm 黏液层:很厚,无较好的结构,易扩散和消失。 成份:主要成分是多糖,有的含多肽 作用:①保护作用,免受干旱及被免疫宿主细胞吞噬。 ②对细胞内的生物代谢有某种程度的影响(如:影响氧气渗入) ③黏附作用,有利于特殊环境中定居和生存。 ④与细菌致病性有关 ⑤对根瘤菌与豆科植物建立共生关系具有作用 ⑥贮藏养料,当营养缺乏时,可重新利用。 用途:食品乳化剂、颜料(印染)或用于制药(提取匍聚糖制代血清或凝胶试剂)。 (2)芽胞和胞囊 是一种休眠状态,有强抗逆性 1)芽胞:是细菌的休眠体,是在细菌细孢内部形成,也称为内生芽胞。它是芽胞杆菌属及芽胞梭菌 属(梭状芽胞杆菌)的重要特征。是由细胞内一部分原生质体失水浓缩而成。 形态:在细胞内部位因细菌不同而有较大差异(分类依据) 作用:抗热、干燥、辐射、毒素等不良环境,因含有髙浓度的Ca艹离子和吡啶二羧酸的复合物,因此,抗热。 实践中:杀灭芽孢是制定灭菌标准的主要依据,主要以杀灭肉毒梭菌、破伤风梭菌、产气荚膜梭菌和嗜热脂 肪芽孢杆菌等强致病性和高耐热性细菌的芽孢为标准。 伴孢晶体:有些细菌如苏云金杆菌在形成芽孢时,在芽孢的旁边还形成碱溶性的蛋白晶体,称为伴孢晶体 是内毒素,能杀死多种昆虫(尤其是鳞翅目)的幼虫。 结构:最内部核芯:核质、核糖体、酶类、由芯壁包裹。 芯壁:包被着核芯 皮层:肽聚糖 芽孢壳:1——n层蛋白质 芽孢外壁 细菌细胞未形成芽孢时一称营养细胞,形成芽胞后,总称一胞子囊。 2)细菌胞囊(也是休眠体) 在细菌细胞外淀积数层保护膜,形成胞束。(抗干燥、但不耐热) 有些细菌如:固氮菌、粘细菌可产生胞囊 (3)鞭毛和菌毛 1)鞭毛和运动 鞭毛:是细菌的一种结构,由细胞质膜和细胞壁伸岀细胞外面的蛋白质组成的丝状结枃,使细菌具有运动性。 鞭毛:分为三部分:基体、钩形鞘、螺旋丝 G:基体有4个环L环:细胞壁外膜上;P环在肽聚糖层上(中间有柱状体):S环在壁膜间隙上;M环在
④藻胆蛋白体：许多蓝细菌（捕光色素、蛋白质） →捕光 4、特殊结构 （1）细胞壁外的表层结构和被外多糖 1）表面层：细菌、细胞壁外普遍都有S 层，它由同型蛋白或糖蛋白组成，呈网格状，分子量为 40——170Kda。 G+菌中：与肽聚糖相连 G-菌中：与脂多糖相连，或直接连在质膜上 作用：①保护性外被 ②细胞吸附和细胞识别 ③分子筛 ④捕捉分子、离子 ⑤酶的支架 ⑥毒力因子。 2）被外多糖和荚膜 荚膜：有些细菌的细胞壁外存在被外多糖，具有较好的结构，不易被洗掉的称为荚膜。较厚200nm 以上。 微荚膜：不能用光学显微镜观察到，但可用血清学方法显示。较薄<200nm。 黏液层：很厚，无较好的结构，易扩散和消失。 成份：主要成分是多糖，有的含多肽 作用： ①保护作用，免受干旱及被免疫宿主细胞吞噬。 ②对细胞内的生物代谢有某种程度的影响（如：影响氧气渗入）。 ③黏附作用，有利于特殊环境中定居和生存。 ④与细菌致病性有关。 ⑤对根瘤菌与豆科植物建立共生关系具有作用。 ⑥贮藏养料，当营养缺乏时，可重新利用。 用途：食品乳化剂、颜料（印染）或用于制药（提取匍聚糖制代血清或凝胶试剂）。 （2）芽胞和胞囊 是一种休眠状态，有强抗逆性。 1）芽胞：是细菌的休眠体，是在细菌细孢内部形成，也称为内生芽胞。它是芽胞杆菌属及芽胞梭菌 属（梭状芽胞杆菌）的重要特征。是由细胞内一部分原生质体失水浓缩而成。 形态：在细胞内部位因细菌不同而有较大差异（分类依据） 作用：抗热、干燥、辐射、毒素等不良环境，因含有高浓度的 Ca++离子和吡啶二羧酸的复合物，因此，抗热。 实践中：杀灭芽孢是制定灭菌标准的主要依据 ，主要以杀灭肉毒梭菌、破伤风梭菌、产气荚膜梭菌和嗜热脂 肪芽孢杆菌等强致病性和高耐热性细菌的芽孢为标准。 伴孢晶体：有些细菌如苏云金杆菌在形成芽孢时，在芽孢的旁边还形成碱溶性的蛋白晶体，称为伴孢晶体。 是内毒素，能杀死多种昆虫（尤其是鳞翅目）的幼虫。 结构：最内部 核芯：核质、核糖体、酶类、由芯壁包裹。 芯壁：包被着核芯 皮层：肽聚糖 芽孢壳：1——n 层蛋白质 芽孢外壁： 细菌细胞未形成芽孢时—称营养细胞，形成芽胞后，总称—胞子囊。 2）细菌胞囊（也是休眠体） 在细菌细胞外淀积数层保护膜，形成胞束。（抗干燥、但不耐热） 有些细菌如：固氮菌、粘细菌可产生胞囊 （3）鞭毛和菌毛 1）鞭毛和运动 鞭毛：是细菌的一种结构，由细胞质膜和细胞壁伸出细胞外面的蛋白质组成的丝状结构，使细菌具有运动性。 鞭毛：分为三部分：基体、钩形鞘、螺旋丝 G-：基体有 4 个环 L 环：细胞壁外膜上；P环在肽聚糖层上（中间有柱状体）；S环在壁膜间隙上；M 环在
质膜上 G:基体有2个环分别在肽聚糖层;细胞质膜上(图1-151 钩形鞘:G壁外膜以外;G深入到肽聚糖层内 螺旋丝:;连接在钩形鞘上,由3股鞭毛蛋白丝紧密结合而成。 分类依据:细菌鞭毛数和在细胞表面的分布因种的不同而有差异。 ①单生鞭毛细菌:仅是一跟鞭毛的细菌 ②丛生鞭毛细菌:一端或二端有多根鞭毛 ③周生鞭毛细菌 功能:主要功能是使细菌壁具有运动性,脱落后细胞不死。但鞭毛不是细菌为唯一运动器官 螺旋体:轴丝伸缩使细胞运动 螺原体:细胞弯曲运动 黏细菌、噬纤维菌:滑行(潮湿的固体表面) 大小:直径20nm,长15-20um 2)菌毛和性菌毛(须) 菌毛:G菌中常见,比鞭毛细而段(直径3-10mm),数目常多于鞭毛(250-300根) 结构:一般发生于质膜或紧贴质膜的细胞质中,是坚硬的蛋白质丝。 功能:菌体体缠绕在一起,吸附在固体或液体表面形成菌膜或浮渣 性菌毛:比菌毛稍长,数量较少,只一根或几根,中空细管。 功能:细菌结合交配时,起交换原生质体的作用。 (4)其他特殊结构 第二节细菌的分类和鉴定 细菌:B即真细菌(三原中细菌原), b原核微生物,包括(真细菌、古细菌) 细菌分类学包括三个方面: 分类:根据各种细菌和相似性和进化关系(高等生物的亲缘关系)将其分为类群,排放在适当的分类单元中 鉴定:分类的操作过程,经一系列测试来确定所研究的菌株属于哪个类群。 命名:根据命名的国际法规对所鉴定的菌株给以科学名称(学名)。 、细菌分类的原则 分类学家将种做为生物分类系统的基本单位,把相似的种归为一类→称为 1、基本单位:七级分类单元:种→属→科→目→纲→门→界 (1)种:是一大群表型特征高度相似、亲缘关系极接近,与同属内其它种有着明显差异的菌株的总称 (2)菌株:是单个细胞在人工培养基上繁殖而来的群体,又称纯培养体。(一种微生物的每一不同来源的纯 培养物均可称为该菌种的一个菌株) 特点:几乎是无数的;同菌种的不同菌种间,分类上的主要形状相同,但“非鉴定”的小性状,有很 大差异(生化性状、代谢物强度上等):菌株名在学名后。 2、命名:拉丁文命名的学名 方法:瑞典林奈(1753年)提出双名法(瑞典) 双名法:第一是属名,字头大写;第二个是种名,第一个字母小写(学名) 学名(斜体)后+命名人姓(正体):属名(斜体)+种名(斜体)+姓氏(正体) 种以下亚种或变种命名用三名法 三名法:(亚种或变种)
质膜上 G+：基体有 2 个环 分别在 肽聚糖层；细胞质膜上（图 1—15 P20） 钩形鞘：G- 壁外膜以外；G+深入到肽聚糖层内 螺旋丝：；连接在钩形鞘上，由 3 股鞭毛蛋白丝紧密结合而成。 分类依据：细菌鞭毛数和在细胞表面的分布因种的不同而有差异。 ①单生鞭毛细菌：仅是一跟鞭毛的细菌。 ②丛生鞭毛细菌：一端或二端有多根鞭毛 ③周生鞭毛细菌： 功能：主要功能是使细菌壁具有运动性，脱落后细胞不死。但鞭毛不是细菌为唯一运动器官。 螺旋体：轴丝伸缩使细胞运动。 螺原体：细胞弯曲运动。 黏细菌、噬纤维菌：滑行（潮湿的固体表面） 大小：直径 20nm,长 15—20μm 2）菌毛和性菌毛（须） 菌毛：G-菌中常见，比鞭毛细而段 （直径 3—10nm）,数目常多于鞭毛（250—300 根） 结构：一般发生于质膜或紧贴质膜的细胞质中，是坚硬的蛋白质丝。 功能：菌体体缠绕在一起，吸附在固体或液体表面形成菌膜或浮渣。 性菌毛：比菌毛稍长，数量较少，只一根或几根，中空细管。 功能：细菌结合交配时，起交换原生质体的作用。 （4）其他特殊结构 第二节 细菌的分类和鉴定 细菌：B 即真细菌（三原 中细菌原 ）， b 原核微生物，包括（真细菌、古细菌） 细菌分类学包括三个方面： 分类：根据各种细菌和相似性和进化关系（高等生物的亲缘关系）将其分为类群，排放在适当的分类单元中。 鉴定：分类的操作过程，经一系列测试来确定所研究的菌株属于哪个类群。 命名：根据命名的国际法规对所鉴定的菌株给以科学名称（学名）。 一、细菌分类的原则 分类学家将种做为生物分类系统的基本单位，把相似的种归为一类→称为 1、基本单位：七级分类单元：种 →属→科→目→纲→门→界 （1）种：是一大群表型特征高度相似、亲缘关系极接近，与同属内其它种有着明显差异的菌株的总称。 （2）菌株：是单个细胞在人工培养基上繁殖而来的群体，又称纯培养体。（一种微生物的每一不同来源的纯 培养物均可称为该菌种的一个菌株）。 特点 ：几乎是无数的；同菌种的不同菌种间，分类上的主要形状相同，但“ 非鉴定”的小性状，有很 大差异（生化性状、代谢物强度上等）；菌株名在学名后。 2、命名：拉丁文命名的学名 方法：瑞典林奈（1753 年）提出双名法（瑞典） 双名法：第一是属名，字头大写；第二个是种名，第一个字母小写（学名） 学名（斜体）后+命名人姓（正体）：属名（斜体）+种名（斜体）+姓氏（正体） 种以下亚种或变种命名用三名法： 三名法：（亚种或变种）