农业微生物学-.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本课程讲授内容介绍及学时安排,绪论（,2,学时,）,第一章 原核微生物（,5,学时,）,第二章 真核微生物真菌（,3,学时,）,第三章 病毒（,3,学时,）,第四章 微生物的营养（,3,学时,）,第五章 微生物的代谢（,5,学时,）,第六章 微生物的生长和环境条件（,3,学时,）,第七章 微生物的遗传变异（,5,学时,）,第八章 微生物的生态（,4,学时,）,第九章,微生物在农业和环保上的应用,（,3,学时,）,参考书、作业、考试,教材,王贺祥主编,农业微生物学,周德庆主编,微生物学教程,沈萍、陈向东编,微生物学,作业,书面作业、课堂讨论、小组演讲,(PPT),考试,闭卷,成绩：平时,10%,期中,20%,期末,70%,绪 论,1.,微生物的定义、种类和特点,微生物,（,microorganism,microbe,）,是一切肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称,(,一般个体,0.1mm).,包括,:,原核生物类：,细菌,(,真细菌和古生菌,),、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣原体,真核生物类,:,真菌,(,酵母菌、霉菌和蕈菌,),、原生动物和显微藻类,非细胞类,：病毒和亚病毒（类病毒、拟病毒和朊病毒）,放线菌,蓝细菌,Water:rich in,Cyanobacteria,酵母菌,霉菌,丝状真菌,蕈 菌,显微藻类,原生动物,Viruses,绪 论,特点,：个体微小、结构简单、进化地位低,个体微,小,m,级,:,光学显微镜下可见,(,细胞,),nm,级,:,电子,显微镜下可见,(,细胞器、病毒,),构造,简,单,:,单细胞、简单多细胞、非细胞,进化地位,低,:,原核生物类、真核生物类、非细胞类,绪 论,M,的五大共性,体积小、比面大（最基础特征）,吸收多、转化快,生长旺、繁殖快,适应强、易变异,分布广、种类多,1,体积小、面积大,德国科学家,H.N.Schulz,等,1999,年在纳米比亚海岸的海底沉积物中发现的一种硫磺细菌（,sulfur bacterium,），其大小可达,0.75 mm,，,Thiomargarita namibiensis,，,-,“,纳米比亚硫磺珍珠,”,个体小,:,测量单位：微米或钠米,火星陨石中发现的细菌化石（直径,10nm,）,小个体、大表面积的,意义,共性的基础：微生物体积小、面积大是微生,物五大共性基础和关键之所在。,扩大交换面：比面值大则扩大了微生物群体,对外界营养物质的吸收面、产,物和废物的释放面、信息和能,量的交换面,单细胞培养：启发了动植物研究中的单细胞,培养（发酵）。,2,.,吸收多、转化快,实例,E.coli(Escherichia coli),大肠埃希氏菌,(,大肠杆菌,),耗乳糖,2000,倍,/,每小时,.,自重,(,约为人类的,3,000,000,倍,),Candiada utilis,产朊假丝酵母,合成蛋白质的能力为大豆的,100,倍、公牛的,100,000,倍,意义,为微生物生长繁殖提供了物质基础,为物质转化、累积代谢产物提供条件,更好地利用这一点，发挥微生物,“,活的催化化工厂,”,之功能,3.,生长旺、繁殖快,实例,Vibrio Natriegens,(,需钠弧菌,),9.8,分钟,/,代,E.coli,12.520.0,分钟,/,代,意义,积极作用,:,体现于发酵工业，周转快，效率高；运用于科学研究，是生化、遗传的良好材料；适用于农业方面，成为缓解粮食危机的好帮手。消极作用,:,使病原菌蔓延快，危害大。,4.,适应强、易变异,适应性,个体微小，提供了微生物极其灵活的适应性 为适应多变的进化环境，微生物产生了许多灵活代谢调控机制。,极端环境中的微生物，为人类探索宇宙微生 物拓展了新思路。,南极,Vostok,湖冰芯样品中的微生物,从永冻冰层分离微生物,嗜盐菌有重要实用价值,淹盐环境中都能找到嗜盐性微生物，这些嗜盐菌有其重要实用价值。,如,:,盐生盐杆菌所含的视觉物质一一细菌视紫红质（,bacteriorhodopsin,）是开发生物芯片的重要材料之一。另一方面，这种嗜盐古细菌对研究地球生命起源有重要价值。,.,探索高低温微生物生命的奥秘,高适应性微生物的研究,自然界有哪些高适应性的微生物,?,有些微生物为什么在不寻常的温度条件 下能够生存？,为什么这类微生物在极端高温或低温下 保持它们的强大生命活力和适应力？,它们的特殊性质究竟受什么因子所制约？,它们在生命演化中占有什么样的地位,它们在生产实践上有何经济意义等等。,高适性微生物的概念,探索奇异生命的奥秘，首先对应了解高适应性微生物的特殊环境,高低温、强酸、强碱、高浓度溶质以及干旱、高压等条件,只能在这种条件下生存、繁殖的微生物叫做高适应性微生物,其中嗜高温微生物或嗜低温微生物是探讨的主题。自然界确实有这么一些微生物能在高温（,100,以上）或在低温（,2,以下）的特殊环境下生存，并保持它的生命活力，人们把这类微生物称为适高温或适低温微生物,Scientists isolated the thermostable DNA polymerase Taq,an enzyme that drives PCR,from,Thermus aquaticus,Yellowstone type-1,a resident of geysers like this one at Yellowstone National Park.,变异惊人,生物界的变异率相同,(10,-5,-10,10,),微生物界的优势在于个体数惊人，,因此其产生突变数量同样惊人与能见可计,例：产量变异惊人,Penicillium chrysogenum,产黄青霉,20U./1943 5100,000U./,目前约,5,000,倍,抗药变异可怕,Staphlococcus aurreus,0.02,g,/ml/1943,耐药量提高,10,000,倍,5.,分布广、种类多,分布广,为生物圈的开拓者和永久居民,实例,1,：肠道正常菌群,种类,100400,种,总量,10,13,个,占排泄物干重的,1/3,厌氧菌数量是好氧菌的几百至上千倍,分布广,实例,2,：万米海底,耐高温,100,耐高压,1140 atm,实例,3,：几万米高空,8.5,万米处发现微生物,实例,4,:,地层下的岩石,球菌，杆菌和真菌,2.M,与人类的关系,有益方面,面包、奶酪、啤酒、抗生素、疫苗、维生素、酶等重要产品的生产,；,地球的清洁工参与地球上的物质循环,微生物肥料和微生物农药,有害方面,人类疾病大流行,鼠疫,(,黑死病,),、天花、麻风、梅毒、肺结核、爱滋病、,SARS,等,植物病害,马铃薯晚疫病,小麦秆锈病,水稻稻粒黑粉病,橡胶树白粉病,稻瘟病,1,6.,叶瘟（,1.,急性型；,.2,急性型转慢性型；,3,4.,慢性型；,5.,褐点型；,6,白点型；）,7.,健穗；,8.,穗颈盖初期症状；,9,10.,穗颈盖后期症状；,11.,支梗瘟；,12,13.,节瘟；,14.,谷粒曾；,15.,护颖瘟；,16.,分生孢子梗和分生孢子,3.,微生物学的发展简介,微生物学,（,Microbiology,）,研究微生物的生命活动的科学,包括微生物在一定条件下的形态结构、生理生化、遗传变异、微生物的分类与进化、生态等,农业微生物学,是微生物学的一个分支学科，它主要研究微生物在农业上的应用和与之相关的理论探索。,3.,微生物学的发展简介,微生物学的发展简史,史前期,1676,年之前（约,8000,年）,朦胧阶段,初创期,1676,1861,（约,200,年）,形态描述阶段,（列文虎克）,奠基期,1861,1897,（约,40,年）,生理水平研究阶段,（巴斯德、科赫）,发展期,1897,1953,（约,50,年）,生化水平研究阶段,成熟期,1953,至今,分子生物学水平阶段,史前期,1676,年之前（约,8000,年）,朦胧阶段,凭实践经验利用微生物的有益活动,缺乏合适的工具来观察微生物,1546,年,Fracastoro,（,1478-1553),认为肉眼不可见的生物引起人类的疾病。,我国,8000,年前就开始出现了曲蘖酿酒；,4000,年前埃及人已学会烘制面包和酿制果酒；,2500,年前发明酿酱、醋，用曲治消化道疾病；,公元六世纪,(,北魏时期,),贾思勰的,“,齐民要术,”,；,公元,2,世纪，张仲景：禁食病死兽类的肉和,不清洁食物；,公元前,112,年,-212,年间，华佗：,“,割腐肉以防传染,”,；,初创期,16761861,（约,200,年）,形态描述阶段,列文虎克,（,1632-1723,）,用自制的显微镜发现了,“,微小动物,”,。,缺乏适当的方法来研究微生物,列文,.,虎克,奠基期,18611897,（约,40,年）,生理水平研究阶段,微生物学奠基人巴斯德,（,1822-1895,）,彻底否定了“自生说”学说,免疫学,-,预防接种,证实发酵是由微生物引起的,巴斯德消毒法,巴斯德,奠基期,18611897,（约,40,年）,生理水平研究阶段,细菌学奠基人柯赫（,1843-1910,）,证实了炭疽病菌是炭疽病的病原菌,发现了结核病的病原菌,-,获诺贝尔奖,柯赫法则,建立了微生物的基本操作技术,科赫,发展期,18971953,（约,50,年）,生化水平研究阶段,对无细胞酵母菌,“,酒化酶,”,进行研究,发现微生物代谢的统一性,普通生物学开始形成,成熟期,1953,至今,分子生物学水平阶段,J.Waston&F.Crick,分子生物学的奠基人，发现了,DNA,的双螺旋结构,1961,年加古勃（,F.Jacab,）和莫诺德（,J.Monod,）提出了操纵子学说,1977,年，,C.Weose,等在分析原核生物,16S rRNA,和真核生物,18S rRNA,序列的基础上，提出了可将自然界的生命分为细菌、古菌和真核生物三域（,domain,）,4.,微生物学分科,微生物学分科,5.,微生物在生物界的分类地位,1753,年 二界系统,动物界、植物界,1860,年 三界系统,动物界、植物界、原生生物界,1956,年 四界系统,动物界、植物界、原生生物界、菌界,1969,年 五界系统,动物界、植物界、原生生物界、真菌界、原核生物界,1949 1977,六界系统,+,病毒界,微生物在生物界的分类地位,1978,年 三域学说（,16S,、,18SrRNA,）,细菌域、真核生物域、古生菌域,由共同的远祖进化而来,第一章 原核微生物,原核生物,指一大类细胞核无核膜包裹,只存在称作核区,(nuclear region),的裸露,DNA,的原始单细胞生物,.,包括,:,细菌,(,真细菌和古生菌,),、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣原体,第一节 细菌,1.,细菌的基本形态和大小,基本形态,:,球状、杆状和螺旋状,大小：测量单位是微米,（,m,）,球菌：只测直径，一般在,0.21.5,微米,杆菌大小：用宽,长 或 长,宽表示一般为（,0.5-1,）,（,15,）,螺旋菌：（,0.3-1,）,（,1-8,）,球菌,菌体呈球形或近似球形。,-coccus,，由于是圆形，在干燥时较不易变形,单球菌,双球菌,链球菌,四链球菌,八叠球菌,葡萄球菌,双球菌,链球菌,四链球菌,葡萄球菌,杆 菌,是细菌中最大的一种，形态呈杆状,短杆菌：菌体较粗短，似球形，两边钝圆,长杆菌：菌体细长，长：宽,2,链杆菌：杆状的细胞呈链存在,棒杆菌：在杆菌细胞的一端或两端膨大,分枝杆菌：细胞细长，有时呈分枝状。,按杆菌排列则有：链形、栅形、八字形、带衣鞘的丝状等,短杆菌,链杆菌,大肠杆菌,梭状芽孢杆菌,双歧杆菌,螺旋菌,弧菌：菌体只有一个弯曲，呈弧状,螺旋菌：菌体弯曲多，,26,环，两端鞭毛，菌体有坚硬的细胞壁。产甲烷螺旋菌,螺旋体：螺旋,6,环以上，菌体无鞭毛，体柔软，有收缩运动的轴丝，无细胞壁或薄。是介于细菌与原生动物之间的单细胞生物。梅毒密螺旋体,霍乱弧菌,螺旋菌,螺旋体,螺旋体,-2,2.,细菌的细胞结构,一般结构,：所有细菌共有的，生命必需。细胞壁、细胞膜、细胞核（核区）和细胞质,特殊结构：,部分细菌具有的或一般细菌在特殊环境下才有的。如鞭毛、芽孢、荚膜、菌毛、伴孢晶体等,2.,细菌的细胞结构,2.1,细胞壁（,cell wall,）,是位于细菌细胞最外面的一层厚实、坚韧的外被,主要成分为肽聚糖,具有固定细胞外型和保护细胞不受损伤等多种生理功能,.,细胞壁的主要功能,固定细胞外形；协助鞭毛运动；保护细胞免受外力的损伤；为正常细胞分裂所必需；阻拦有害物质进入细胞；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.,细菌的细胞结构,2.1.1,细菌的革兰氏染色,该染色法由丹麦医生,C.Gram,于,1884,年创立，故名,.,其简要操作分初染、媒染、脱色和复染四步,.,革兰氏染色将细菌分为革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌,2.,细菌的细胞结构,2.1.2 G,+,细菌的细胞壁,厚度大,(20-80nm),化学成分简单,肽聚糖（,Peptidoglycan,）,90%,肽和聚糖组成,肽包括四肽尾和肽桥,聚糖由一个,N-,乙酰葡糖胺与一个,N-,乙酰胞壁酸分子通过,-1,，,4-,糖苷键连接而成,。,2.,细菌的细胞结构,2.1.2 G,+,细菌的细胞壁,磷壁酸（,teichoicacid,，即垣酸）,10%,革兰氏阳性细菌细胞壁所特有的成分,一种酸性多糖,主要成分为甘油磷酸和核糖醇磷酸,分壁磷壁酸和膜磷壁酸（即脂磷壁酸）,与肽聚糖分子间发生共价结合的称壁磷壁酸,由甘油磷酸链分子与细胞膜上的磷脂进行共价结合后形成 的称膜磷壁酸,磷壁酸的主要生理功能,2.,细菌的细胞结构,2.1.3 G,-,细菌的细胞壁,厚度较,G,+,细菌薄,层次较多,成分较复杂,.,G,-,细菌的肽聚糖层很薄,(,仅,2-3nm),与,G,+,细菌的肽聚糖的差别,肽尾的第,3,个氨基酸为内消旋二氨基庚二酸（,m-DAP,）,没有特殊的肽桥，其前后两个单体间的联系仅由甲肽尾的第,4,个氨基酸,D-,丙氨酸的羧基与乙肽尾第,3,氨基酸,m-,二氨基庚二酸的氨基直接连接而成。,2.,细菌的细胞结构,2.1.3 G,-,细菌的细胞壁,脂多糖（,LPS,，,lipopolysaccharide,）,革兰氏阴性细菌特有的成分,是位于革兰氏阴性细菌细胞壁最外层的一层较厚（,8,10nm,）的类脂多糖类物质,由类脂,A,、核心多糖和,O-,特异侧链三部分所组成,主要功能,2.1.4,革兰氏染色反应机制,革兰氏阳性细菌和阴性细菌一系列生物学特性的比较,比 较 项 目,G,+,细 菌,G,-,细 菌,1.,革兰氏染色反应,能阻留结晶紫而染成紫色,可经脱色而复染成红色,2.,肽聚糖层,厚,层次多,薄,一般单层,3.,磷壁酸,多数含有,无,4.,外膜,无,有,5.,脂多糖,(LPS),无,有,6.,类脂和脂蛋白,低,(,仅抗酸性细菌含类脂,),高,7.,鞭毛结构,基体上着生两个环,基体上着生四个环,8.,产毒素,以外毒素为主,以内毒素为主,9.,对机械力的抗性,强,弱,10.,细胞壁抗溶菌霉,弱,强,11.,对青霉素和黄胺,敏感,不敏感,12.,链霉素、氯霉素、四环素,不敏感,敏感,13.,碱性染料的抑菌作用,强,弱,14.,对阴离子去污剂,敏感,不敏感,15.,对叠氮化钠,敏感,不敏感,16.,对干燥,抗性强,抗性弱,17.,产芽孢,有的产,不产,2.,细菌的细胞结构,2.1.5,细胞壁缺损的细菌,原生质体（,protoplast,）,球状体或原生质球（,sphaeroplast,）,L,型细菌,(L-form bacteria),2.,细菌的细胞结构,2.2,细胞膜（,cellmembrane,）,细胞膜液态镶嵌模式,细胞膜的功能,2.,细菌的细胞结构,2.3,间体（,mesosome,）,2.4,细胞质及其内含物,细胞质（,cytoplasm,）,核糖体,颗粒状内含物,异染颗粒,聚,-,羟丁酸,（,poly-hydroxybutyrate,，,PHB,）,2.,细菌的细胞结构,2.5,核区与质粒,核区又称核质体,(nuclear body),、原核,(prokaryon),、拟核,(nucleoid),或核基因组,(genome),质粒,(Plasmid),是游离于细菌染色体之外,或附加在细菌染色体之上,具有独立复制能力的小型共价闭合环状,DNA,分子,2.,细菌的细胞结构,2.6,糖被,(glycocalyx),是某些细菌细胞壁外附着的一层厚度不定的胶状物质。根据厚度不同可分成：微荚膜、荚膜、粘液层,成分,:,多糖、多肽、蛋白质,功能,:,应用,:,2.,细菌的细胞结构,2.7,鞭毛（,flagellum,）,运动性微生物细胞表面，着生有一根或数根由细胞内伸出的细长、波曲、毛发状的丝状体结构，即为鞭毛。是细胞的运动器官，起源于细胞质最外层的鞭毛基粒。,成分：蛋白质及少量的多糖，脂类,在各类细菌中，弧菌、螺菌和假单孢菌普遍都长鞭毛，杆菌中，有的长，有的不长；球菌中只有个别属长,.,也是菌种分类鉴定中的重要指标,.,2.,细菌的细胞结构,菌毛（,Pilus,或,fimbria,）,是长在细菌体表的一种纤细（直径,7,9nm,）、中空（直径,2,2.5nm,）、短直、数量较多（,250,300,根）的蛋白质附属物，在革兰氏阴性细菌中较为常见,性菌毛（,sexpilus,，,F-pilus,或,sexfimbria,）,2.,细菌的细胞结构,2.8,芽孢,某些细菌生长到一定阶段，有细胞内形成一个圆形,或椭圆形,的对 不良环境条件具有较强的抵抗力休眠体叫之,特性：具有极强的抗热、抗辐射、抗化学药物和抗静水压的能力。,芽孢抗性强的原因,:,研究芽孢的意义：,2.,细菌的细胞结构,2.9,伴孢晶体,少数芽孢杆菌如苏云金杆菌在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双椎形的碱性蛋白质晶体（内毒素）,由,18,种氨基酸组成，对,200,多种磷翅目昆虫有毒害作用，可以使昆虫肠道穿孔，使昆虫全身麻痹死亡,因而可制成细菌杀虫剂,3.,细菌的群体形态,固体培养基上形态,-,菌落,：,是由单个细菌细胞经生长繁殖而成的肉眼可见的子细胞群体,3.,细菌的群体形态,在半固体培养基上的形态,用穿刺接种方法，如该细菌有鞭毛，能运动则沿穿刺线扩散生长，若无鞭毛不能运动，只在穿刺线处生长,在液体培养基中,多数细菌呈现均匀浑浊（表现均匀生长）,部分形成菌膜,(,专性需氧菌），在液体培养基表面上形成菌膜，液体透明明或者稍浑浊。,形成菌环，在液体中间形成一圈环状物形成沉淀。,在液体底部形成沉淀。,4.,细菌的繁殖,二分分裂繁殖是细菌最普遍、最主要的繁殖方式,.,但也有少数细菌靠出芽繁殖或劈裂繁殖,.,细菌的繁殖首先是从,DNA,的复制开始的,.,随着,DNA,复制的完成,细胞膜内陷,接着细胞壁跟随内陷,最后一分为二个子细胞,第二节原核细胞与真核细胞的主要区别,原核细胞,真核细胞,细胞大小,较小直径（,1,10,微米）,较大，直径（,10,100,微米）,细胞壁,主要成分是肽聚糖,植物细胞有细胞壁，主要成分为纤维素和果胶,细胞质,仅有分散的核糖体，无其它的细胞器,有核糖体、线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体等细胞器,细胞核,无成形的细胞核。在细胞内某一区域内有丝状的,DNA,，核内外无核膜，核内无核仁，,DNA,分子上无蛋白质，因此无染色体,有明显的细胞核，外被核膜，内有核仁和,DNA,、蛋白质组成的染色体（质）,转录和翻译,出现在同一时间和地点,转录在细胞核中，翻译在细胞质中完成,分裂方式,有二分体、出芽和无丝分裂,能进行有丝分裂和减数分裂,存在环境,可生存在极端环境中，适应温度范围较广（与特殊的酶有关）,适应的温度范围相对较窄，适宜温度在,2,。,C,50,。,C,（与酶有关）,构成的生物,原核生物,真核生物,举例,细菌、蓝藻、放线菌、衣原体,自然界中的绝大多数生物,第三节原核微生物的分类,1.,细菌命名,什么是种,?,种是由一群具有高度表型相似性的个体组成,而且它又和其他类群具有明显的差异。种是基本的分类单位。,细菌的种名用双名法表示,:,属名,+,种名加词,.,如枯草芽孢杆菌的种名是,Bacillus substilus,原核微生物的分类等级是,:,原核微生物界、门、纲、目、科、属、种。,第三节原核微生物的分类,2.,细菌的分类依据,形态学和生理生化特征,血清型和噬菌体型,蛋白质分析,核酸分析,第三节原核微生物的分类,3.,细菌的数值分类法,通过广泛比较分类单位的性状特征，然后计算它们之间的相似性，再根据相似性的数值划分类群的一种分类方法。,数值分类五个步骤,数值分类的优点和局限,第三节原核微生物的分类,4.,细菌的,分类系统,世界上三个权威的,原核微生物的,分类系统,前苏联的克拉西尼柯夫系统,法国的普雷沃系统,美国的伯杰氏系统,伯杰氏细菌分类系统简介,第三节原核微生物的分类,“,伯杰氏细菌鉴定手册,(,第九版,)”,将,原核微生物分为,35,群,归为四大类,(,或四个门,),第一类 具细胞壁的革兰氏阴性真细菌,第二类 具细胞壁的革兰氏阳性真细菌,第三类 无细胞壁的真细菌,第四类 古细菌,第四节 放线菌,(Actinomycetes),1.,放线菌的形态结构,第四节 放线菌,(Actinomycetes),2.,放线菌,的菌落特征,易能产生大量分枝和气生菌丝的菌种（如链霉菌）菌落质地致密，与培养基结合紧密，小而不蔓延，不易挑起或挑起后不易破碎。丝绒状，粉末状。,不能产生大量菌丝体的菌种（如诺卡氏菌）粘着力差，粉质，针挑起粉碎,第四节 放线菌,(Actinomycetes),3.,放线菌的繁殖,无性繁殖：主要通过无性孢子方式繁殖。菌丝片断可繁殖成新的菌体，液体发酵均由菌丝片断繁殖的。孢子形成有三种：凝聚孢子（分生孢子）、横隔孢子、孢囊孢子。,4.,分布特点及与人类的关系,第五节 其它代表性原核微生物,1.,蓝细菌（,Cyanobacteria,）,基本概念,:,蓝藻或蓝绿藻（,blue-green algae,），分布广泛，是一类含有叶绿素,a,、能以水作为供氢体和电子供体、通过产氧型光合作用将光能转变成化学能、同化,CO,2,为有机物质的光合细菌。,形态学特点,第五节 其它代表性原核微生物,2.,支原体、立克次氏体、衣原体,、,支原体,是介于细菌与病毒之间的一类无细胞壁的，也是已知可以独立生活的最小的细胞生物,立克次氏体,是一类只能寄生在真核细胞内的革兰氏阴性原核微生物,有细胞壁但不能独立生活,.,衣原体,介于立克次氏体与病毒之间，能通过细菌滤器，专性活细胞内寄生的一类原核微生物,特 征,细 菌,支 原 体,立克次氏体,衣 原 体,病 毒,直径,(m),0.5-0.2,0.2-0.25,0.2-0.5,0.2-0.3,0.25,可见性,光学显微镜,光学显微镜勉强可见,光学显微镜,光学显微镜勉强可见,电子显微镜,过滤性,不能过滤,能过滤,不能过滤,能过滤,能过滤,革兰氏染色,阳性或阴性,阴性,阴性,阴性,无,细胞壁,有坚韧的细胞壁,缺,与细菌相似,与细菌相似,无细胞结构,繁殖方式,二均分裂,二均分裂,二均分裂,二均分裂,复制,培养方法,人工培养基,人工培养基,宿主细胞,宿主细胞,宿主细胞,核酸种类,DNA,和,RNA,DNA,和,RNA,DNA,和,RNA,DNA,和,RNA,DNA,或,RNA,核糖体,有,有,有,有,无,大分子合成,有,有,进行,进行,只利用宿主机器,产生,ATP,系统,有,有,有,无,无,增殖过程中结构的完整性,保持,保持,保持,保持,失去,入侵方式,多样,直接,昆虫媒介,不清楚,决定宿主细胞性质,对抗生素,敏感,敏感,(,青霉素例外,),敏感,敏感,不敏感,对干扰素,某些菌敏感,不敏感,有的敏感,有的敏感,敏感,第二章 真核微生物真菌,第一节 酵母菌,单细胞真菌,1.,酵母菌的形态结构,酵母菌的形状与大小,酵母菌的细胞结构,第一节 酵母菌,单细胞真菌,2.,酵母菌的繁殖与生活史,无性繁殖,芽殖,(budding),酵母菌最常见的繁殖方式,裂殖,(fission):,产生掷孢子,节孢子和厚垣孢子,有性生殖,酵母菌以形成子囊和子囊孢子,(ascospore),的方式进行有性繁殖,啤酒酵母菌,(1),营养细菌；,(2),芽孢子；,(3),子囊内子囊孢子,各种类型酵母菌的子囊孢子,第一节 酵母菌,单细胞真菌,2.,酵母菌的繁殖与生活史,酵母菌的生活史,单倍体型,-,八孢裂殖酵母,双倍体型,-,路氏类酵母,单双倍体型,-,啤酒酵母,3,种类型酵母菌的生活史,第二节,霉 菌,丝状真菌,1.,霉 菌的形态结构,菌丝,霉菌的营养菌丝,粗糙脉胞菌的菌丝分化 及其细胞壁的成分,第二节,霉 菌,丝状真菌,营养菌丝体的特化形态,假根,(rhizoid),附着胞,(sclerotium),菌核,(sclerotium),菌索,(rhizomorphs),菌丝束,(mycelial strands),匍匐菌丝,(stolon),捕捉菌丝,(hyphal traps),营养菌丝的特化形态,吸器,真菌的菌核,真菌的捕捉菌丝,(1),拳头状捕捉菌丝，其中一些粘住一条线虫；,(2),网状捕捉菌丝；,(3),环状捕捉菌丝，右侧为,3,个膨大细胞卡住一条线虫,第二节,霉 菌,丝状真菌,气生菌丝体的特化形态,结构简单的产生无性孢子子实体,分生孢子头,(conidial head),孢子囊,(Sporangium),根 霉,毛霉,第二节,霉 菌,丝状真菌,气生菌丝体的特化形态,结构复杂的,产生无性孢子,子实体,分生孢子器,(pycnidium),分生孢子座,(sporodochium),分生孢子盘,(acervulus),第二节 霉 菌,丝状真菌,气生菌丝体的特化形态,产有性孢子的结构复杂的子实体称为子囊果,(ascocarp),闭囊壳,子囊壳,子囊盘,第二节 霉 菌,丝状真菌,霉菌的孢子,霉菌菌落,由粗而长的分枝状菌丝组成，菌落疏松，呈绒毛状、絮状或蜘蛛网状，表面有颗粒状孢子比细菌菌落大几倍到几十倍，有的没有固定大小。各种霉菌，在一定培养基上形成的菌落大小、形状、颜色（营养菌丝和孢子堆表现出不同的颜色）等相对稳定，所以菌落特征也为分类依据之一。,项 目,单细胞微生物,丝状微生物,细 菌,酵母菌,放线菌,霉菌,细,胞,核,原核,真核,真核,真核,排列状况,单个分散或有一定排列方式,单个分散或假丝状,丝状交织,丝状交织,形态特征,小而均匀*,个别有芽孢,大而分化,细而均匀,粗而分化,菌,落,含水状态,很湿或较湿,较湿,干燥或较干燥,干燥,外观形态,小而突起或大而平坦,大而突起,小而紧密,大而疏松或大而致密,透明度,透明或稍透明,稍透明,不透明,不透明,与培养基结合程度,不结合,不结合,牢固,较牢固,颜色,多样,单调,一般呈乳白色,少数红或黑色,多样,多样,正反面颜色差别,无,无,有,有,边缘*,一般看不到细胞,可见球状,卵圆状或假丝状细胞,有时可见细丝状细胞,可见粗线状细胞,细胞生长速度,很快,较快,慢,较快,气味,一般有臭味,多带酒香味,常有泥腥味,往往有霉味,四大类微生物的菌落和细胞形态特征,第二节 霉 菌,丝状真菌,霉 菌的繁殖方式,无性孢子,游动孢子,孢囊孢子,分生孢子,节孢子,厚垣孢子,芽孢子,A.,游动孢子,B.,孢囊孢子,C.,分生孢子,D.,芽孢子,E.,厚垣孢子,F.,节孢子,孢子囊、孢囊孢子和孢囊梗,第二节 霉 菌,丝状真菌,有性繁殖过程,质配、核配和减数分离,有性结合的类型,配子结合,配子囊结合,精子配合,菌丝联合,第二节 霉 菌,丝状真菌,有性孢子类型,合子,卵孢子,接合孢子,子囊孢子,担孢子,担孢子与子囊孢子的形成,(1),担孢子；,(2),子囊孢子,第二节 霉 菌,丝状真菌,霉菌的生活周期,无性周期,有性周期,单倍体型,双倍体型,双核型,项 目,真核生物,原核生物,细胞大小,10,100m,1,10m,细胞壁主要成分,纤维素,几丁质,肽聚糖,细胞膜,通常含甾醇,一般物甾醇,间体核糖体叶绿体细胞质,-,真液泡,-,贮藏物线粒体,高尔基体,熔酶体内质网,流动性,无,80S(,细胞质核糖体,),光能自养生物中有有些有淀粉等有有,有,70S,无无聚,-,羟基丁酸等无无,核膜,DNA,含量细胞核,-,组蛋白,核仁,-,有丝分裂,减数分裂染色体数目,有少,(,5%),有有,1,条或多条,线状,无多,(,10%),无无一条,环状,鞭毛结构遗传重组方式生物固氮能力专性厌氧生活呼吸链位置光合作用部位化能自养繁殖方式,复杂,(9+2,型,有膜,),有性生殖,准性生殖无无线粒体中叶绿体无有性或无性,方式多种,简单,(,单丝,无膜,),转化,转导,接合有些有常见细胞质膜上细胞膜有无性,二裂殖,真核生物与原核生物的比较,第三节,产大型子实体的真菌,-,覃菌,覃菌,（,mushroom),食用菌,覃菌的发育过程,形成一级菌丝,形成二级菌丝,形成三级菌丝,形成子实体,产生担孢子,第三章 病 毒,第一节 病毒的形态结构与功能,病毒的形态,病毒的大小,病毒的形状,第一节 病毒的形态结构,病毒的结构,螺旋对称结构,(helical symmetry),二十面体对称结构,(icosahedral symmetry),复合对称壳体,(complex symmetry),(1),二十面体对称病毒；,(2),螺旋对称病毒,烟草花叶病毒的形态构造,二十面体结构,A.,二重对称轴；,B.,三重对称轴；,C.,五重对称轴；,D.3,个壳粒排列成,20,枚,3,联体；,E.12,枚,5,联体和,20,枚,6,联体；,F.,数目庞大的壳粒,大肠杆菌,T4,噬菌体的模式图,a.,游离的噬菌体；,b.,噬菌体的尾鞘收缩和尾管穿入细菌细胞,第一节 病毒的形态结构,病毒的化学组成,核酸,蛋白质,脂质,碳水化合物,其它成分,第二节 噬菌体,噬菌体的形态结构,有尾噬菌体,无尾噬菌体,丝状噬菌体,噬菌体的生活周期,噬菌体,T4,吸附在大肠杆菌细胞壁上并注入,DNAA.,未吸附；,B,、,C.,尾部附着；,D.,尾鞘收缩，注入,DNA,T,偶数噬菌体的装配过程,第三节,病毒的种类,植物病毒,人类和脊椎动物病毒,昆虫病毒,亚病毒,类病毒,拟病毒,朊病毒,类病毒的特点及其与病毒的比较,比较项目,病毒,类病毒,大小,大,小,成分,核酸和蛋白质等,裸露的,RNA,分子,核酸分子量,10,-6,10,-8,Da,10,-5,Da,耐热性,50,60,下失活,至,90,下仍存活,传播特点,一般不能通过种子传播,可通过种子传播,第四章 微生物的营养,第一节 微生物的营养物质,微生物细胞的化学组成,水分,干物质的组成,蛋白质、肽和氨基酸,核酸与核苷酸,类脂,碳水化合物,维生素,其他有机物质,第四章 微生物的营养,第一节 微生物的营养物质,营养物质及其功能,水,碳源,氮源,能源,矿质养分,生长因子,元素,-,细菌,-,酵母菌,-,霉菌,C,-,50.4,-,49.8,-,47.9H,-,6.7,-,6.7,-,-,6.7O,-,30.5,-,31.1,-,40.2N,-,12.3,-,-,12.4,-,5.2,-,C:N,-,4,5:1,-,4,5:1,-,9,10:1,微生物细胞中主要元素含量,(,占干重,%),-,成分,-,细菌,-,酵母菌,-,霉菌,-,蛋白质,-,50,80,-,32,75,-,14,52,-,-,核酸,-,10,20,-,6,8,-,1,2,-,-,糖类,-,12,28,-,27,63,-,7,40,-,-,脂类,-,5,20,-,2,15,-,4,40,-,微生物细胞主要有机成分含量,(,占干重,%),动物,(,异养,),微生物,绿色植物,(,自养,),异养,自养,水分,水,水,水,水,碳源,糖类,脂肪,糖,醇,脂肪,有机酸等,二氧化碳,碳酸盐,二氧化碳,碳酸盐,能源,与碳源同,与碳源同,氧化无机物,日光能,日光能,氮源,蛋白质及其降解物,蛋白质及其降解产物,有机氮化物,无机氮化物,氮气,无机氮化物,氮气,无机化物,生长因子,维生素,部分微生物需维生素等生长因子,不需要,不需要,无机元素,无机盐,无机盐,无机盐,无机盐,微生物与动植物的营养要素,营养类型,能源,氢供体,主要碳源,实例,光能无机营养型,(,光能自养型,),光能有机营养型,(,光能异养型,),化能无机营养型,(,化能自养型,),化能有机营养型,(,化能异养型,),光光无机物*有机物,无机物有机物无机物有机物,CO,2,CO,2,及简单有机物,CO,2,有机物,蓝细菌,藻类红螺菌科细菌硝化细菌,硫化细菌,铁细菌,氢细菌,硫黄细菌绝大多数细菌,全部真核微生物,*NH,4,+,NO,2,-,S,H,2,S,H,2,及,Fe,2+,等,第二节 微生物的营养类型,第二节 微生物的营养类型,光能无机营养型,(photolithotroph),产氧光合作用,光能,CO,2,+H,2,O-,CH,2,O,+O,2,叶绿素,不产氧光合作用,光能,CO,2,+2H,2,S-CH,2,O,+H,2,O+2S,叶绿素,第二节 微生物的营养类型,光能有机营养型,(photoorganotroph),光能,2CH,3,2,CHOH+CO,2,-2CH,3,COCH,3,+CH,2,O+H,2,O,光合色素,细菌类型,主要碳源,能源,电子受体,与氧的关系,有机物利用,1.,硝化细菌氨氧化细菌亚硝酸盐细菌,CO,2,CO,2,NH,4,+,NO,2,-,O,2,O,2,好氧好氧,非常有限非常有限,2.,硫氧化细菌专性自养型兼性自养型,CO,2,CO,2,或,有机物,H,2,S,S,S,2,O,3,2-,H,2,S,S,S,2,O,3,2-,有机物,O,2,O,2,好氧好氧,非常有限有限,3.,铁细菌,CO,2,或有机物,Fe,2+,O,2,好氧,可以利用,4.,氢细,CO,2,H,2,O,2,好氧,可以利用,化能自养菌的营养特征,化能无机营养型,(chemolithotroph),第二节 微生物的营养类型,化能有机营养型,(chemoorganotroph),细菌,放线菌,真菌,第三节 培养基,配制培养基的原则,目的明确,营养协调,理化适宜,经济节约,方法,生态模拟,参阅文献,精心设计,试验比较,第三节 培养基,培养基的类型及其应用,按对培养基成分的了解程度分,天然培养基,合成培养基,半合成培养基,按物理状态分,按培养基的功能分,第五章,微生物的代谢,第一节 微生物的分解代谢,异养微生物的生物氧化,糖酵解（,glycolysis,）的四种途径：,EMP,途径,HMP,途径,ED,途径,磷酸酮糖裂解途径,EMP,途径（,Embdem-Meyerhof-Parnas pathway,）,又称糖酵解途径或己糖二磷酸途径，是绝大多数生物所共有的一 条主流代谢途径。以,1,分子葡萄糖为底物，约经,10,步反应而产生,2,分子丙酮酸、,2,分子,NADH+H+,和,2,分子,ATP,的过程。,EMP,途径的生理功能：（,1,）供应,ATP,形式的能量和,NADH,2,形式 的还原力（,2,）是连接其他几个重要代谢途径的桥梁，包括三羧酸循环、,HMP,途径和,ED,途径等（,3,）为生物合成提供多种多种中间代谢物（,4,）通过逆向反应可以进行多糖的合成。,EMP,途径（,Embdem-Meyerhof-Parnas pathway,）,第一阶段可认为是不涉及氧化还原反应及能量释放的准备阶段，只是生成两分子的主要中间代谢产物：,3-,磷酸,-,甘油醛。,第二阶段发生氧化还原反应，合成,ATP,并形成两分子的丙酮酸。,EMP,途径可提供,:2ATP,2NADH,碳骨架,.,总反应式：葡萄糖,+2NAD,+,+2ADP+2Pi,丙酮酸,+2NADH+2H,+,+2ATP+2H