2微生物类群及形态结构细菌pptConvertor.doc
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1、第二章 微生物类群及形态结构2.1 细菌 细菌是一类个体微小、结构简单的单细胞原核微生物。细菌的形态 球状、杆状、螺旋状细菌的细胞结构 细胞壁 主要功能固定细胞外形,保护细胞免受外力的损伤;为正常细胞生长分裂所必需;协助鞭毛运动;阻拦酶蛋白、某些抗生素,从而避免有害物质伤害细胞;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。细胞壁 观察方法: 质壁分离染色 电镜观察不同种类细菌细胞壁结构和化学组成不同总体来说,主要组成成分有:肽聚糖、磷壁酸、脂多糖、蛋白质革兰氏染色由丹麦医生Christian Gram于1884年创立。结果: G + 阳性菌紫色 G - 阴性菌红色细胞壁 肽聚
2、糖为原核细胞(除古细菌)细胞壁特有成分,构成细胞壁的骨架G + 原因 细胞壁厚 肽聚糖网层多,交联密 酒精脱色,失水网孔缩小;不含类脂,孔隙不变大结晶紫与碘复合物留在细胞壁内自然进化:支原体 原生质体(完全缺壁):溶菌酶或青霉素处理L型细菌:自发突变形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷株细胞膜 主要功能 半透膜 控制细胞内外物质(营养物质和代谢废物)的运送、交换; 维持细胞内正常渗透压的渗透屏障作用;合成细胞壁各种组分和荚膜物质等大分子的场所; 进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地,参与能量代谢;提供鞭毛的着生点并提供鞭毛运动所需能量。观察方法:质壁分离 选择性染色 电镜技术 溶菌酶处理结构:流体镶嵌
3、模式细胞质:被细胞膜包围的除核区以外的一切半透明、胶体状、颗粒状物质的总称。细胞质中含有丰富的酶系,是营养物质合成、转化、代谢的场所。常见有:核糖体、质粒、贮藏物、异染粒等核区 指原核微生物特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核。成分:一个大型环状DNA少量蛋白质。数目与菌生长速度有关,14个。细胞的特殊构造 芽孢 某些细菌在生长发育后期,在内部形成一个圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体。G:好氧的芽孢杆菌属、厌氧的梭菌属、 芽孢的结构研究芽孢的意义 分类鉴定依据 芽孢有无、形态、大小、着生位置消毒灭菌的指标芽孢萌发:活化、出芽、生长 某些细菌细胞壁外的一层粘液性胶状物质荚膜、微荚膜
4、、黏液层、菌胶团功能1、保护细胞免于干燥;2、能御吞噬细胞的吞噬;3、主要表面抗原,毒力因子;4、保护菌体免受噬菌体和其他物质(溶菌酶和补体)的侵害;5、粘附因子;6、贮藏养料细菌的繁殖方式 无性繁殖:裂殖细菌的群体形态 固体培养时的群体形态: 菌落 单菌落菌苔液体培养时的群体形态:气泡和色素 平滑 粗糙 菌种鉴定的依据1、邻近菌落2、培养时间3、培养基成分4、培养温度常用常见的细菌醋酸菌 酿醋、Vc、葡萄糖酸生产 作用:氧化酒精生成醋酸 特征:G-;好氧;无芽孢;长杆状或短杆状,单生、成对或成链排列;菌落隆起、平滑、灰白色,液体培养成平滑菌膜,液体不太浑浊 选用:氧化酒精速度快、耐酸性强、不
5、再分解醋酸制品、风味良好的菌种 最适温度、pH:繁殖30oC,发酵2733oC, pH3.56.5常见菌种:奥尔兰醋酸杆菌,许氏醋酸杆菌、恶臭醋酸杆菌、沪酿1.01#醋酸杆菌乳酸菌与双歧杆菌 乳酸菌:常用干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、乳酸乳杆菌、乳酸乳球菌、嗜热链球菌等发酵乳制品:酸奶、奶酪、酸奶油、马奶酒,良好的风味、较高的营养价值、还具有一定的保健作用 。微生态平衡双歧杆菌:常用两歧双歧杆菌,促进消化、提高免疫力,预防癌症与衰老大肠埃希氏杆菌 特征:G-;菌落圆形或波形,表面光滑, 普通培养基上白色或黄色;无芽孢作用:肠道正常菌群;致病性大肠杆菌引起腹泻、尿路感染等 应用:科学研
6、究中质基因载体;工业生产 工程菌黄杆菌 特征:G-;短肥杆菌,单个或链状;菌落为黄色、红色、褐色;无鞭毛,不运动;产色素;嗜冷;pH4000种 生产维生素和酶 进行甾体转化、烃类发酵和污水处理放线菌的危害 引起人,动、植物病害,如人畜皮肤病,马铃薯疮痂病 使水和食品变味,或破坏棉毛织品和纸张等放线菌的形态构造 大部分放线菌由分枝状的菌丝组成,菌丝大多无隔膜,属单细胞。菌丝的粗细与细菌中的杆菌宽度相近(1m左右)。菌丝 根据形态和功能不同可分为 基内菌丝 气生菌丝 孢子丝基内菌丝 无隔,较细,约 0.2-0.8m;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 略粗,1-
7、1.4m,也有色素产生功能:分化产生孢子丝 孢子丝 形状有直、波曲、螺旋;着生方式有丛生、轮生 功能:繁殖 单轮生 螺旋状孢子 形态:有圆、卵圆、柱状等。 表面:或光滑或粗糙;有的还带有毛刺色素:因种而异 放线菌的菌丝(孢子丝)形态、色素、孢子形态等特征是放线菌菌种鉴定的依据放线菌的细胞结构 原核,G +;细胞壁含胞壁酸、二氨基庚二酸,不含几丁质、纤维素放线菌的繁殖 放线菌主要通过形成无性孢子的方式进行繁殖,也可借菌丝断片(液体培养时)进行繁殖。无性孢子主要有以下三种:分生孢子、节孢子、孢子囊孢子分生孢子 原生质凝聚,生成膜、壁 圆形或椭圆形节孢子 膜、壁内陷,横膈 杆状或柱形 孢子囊孢子菌丝
8、盘卷或膨大形成孢子囊,横膈分裂放线菌的菌落特征液体 静止培养:表面常形成一层膜或沉降于培养器底部,不会使液体变浑浊 振荡培养:较短菌丝体构成的近似球形的颗粒固体 质地致密、干燥、多皱、小而不蔓延、不易挑起,不透明,表面有放射状沟纹;大量孢子生成后,表面粉末状或颗粒状;菌落的正反面不同色泽。 2.3 酵母菌酵母菌、霉菌与细菌、放线菌不同,具有核膜、能进行有丝分裂、细胞质中存在线粒体等细胞器,属于真核微生物。酵母菌,泛指能发酵糖类的各种单细胞真菌。一般认为酵母菌具有以下五个特点:1个体一般以单细胞状态存在2多数出芽繁殖,也有的裂殖3能发酵糖类产能4细胞壁常含有甘露聚糖5喜在含糖量较高、酸度较大的环
9、境中生长种类较多,与人类关系密切的有500多种,大多数腐生,少数寄生。分布广泛在水果、蔬菜、花蜜和植物叶子表面以及果园的土壤里油田、炼油厂附近土壤酵母菌的应用 酵母菌是人类应用比较早的微生物。在食品方面酿酒、制作面包、生产调味品等。在医药方面生产酵母片、核糖核酸、核黄素、细胞色素C、B族维生素、乳糖酶、脂肪酶、氨基酸等。在化工方面使石油脱腊、以石油为原料生产柠檬酸等。在农业方面生产饲料(例如SCP)。在生物工程方面作为基因工程的受体菌。酵母菌的危害 腐生性酵母菌,使食物、纺织品和其他原料腐败变质;少数耐高渗酵母菌(鲁氏酵母、蜂蜜酵母),使蜂蜜和果酱等败坏;发酵工业污染菌,影响发酵的产量和质量;
10、引起人和植物的病害:白假丝酵母可引起皮肤、粘膜、呼吸道、消化道等多种疾病.酵母菌的形态 单细胞真核微生物, 通常为圆形、卵圆形或椭圆形。也有特殊形态,如柠檬形、三角形、腊肠形,假菌丝等 。酵母菌的大小 酵母菌比细菌粗约10倍,其直径一般为25m,长度为530m,最长可达100m。成熟细胞幼龄细胞,液体培养固体培养。酵母菌的细胞结构细胞壁、细胞膜、细胞核、液泡、线粒体、内质网、微体、微丝、及内含物等。细胞壁 厚度0.10.3m,重量占细胞干重的18%25%。成分:“酵母纤维素”三明治结构(甘露聚糖 + 蛋白质 +葡聚糖)、少量脂类、几丁质。出芽痕含几丁质,含量因种而异。裂殖酵母一般0,酿酒酵母1
11、2%,有的假菌丝酵母2%蜗牛消化酶可水解酵母菌细胞壁或子囊壁,用来制备原生质体或分离子囊孢子细胞膜 磷脂双分子层构造,其间镶嵌着蛋白质和甾醇 主要功能:选择运输,细胞壁等大分子的生物合成和装配基地、部分酶的合成和作用场所细胞器 内质网、核糖体、高尔基体、溶酶体、微体、线粒体、液泡等内质网是分布在整个细胞中的由膜构成的管道和网状结构。和核膜或细胞膜相连。根据表面结构分为:粗糙型内质网:附着有核糖体合成与运送胞外分泌蛋白光滑型内质网:无附着核糖体脂类代谢和钙代谢核糖体 蛋白质的合成工厂 蛋白质 (40) + RNA (60) 构成高尔基体 蛋白质的修饰加工,形成糖蛋白、脂蛋白,进而定向运输,如分泌
12、到胞外。溶酶体由单层膜包裹、内含多种酸性水解酶的囊泡状细胞器。水解外来蛋白质、多糖、脂类DNA、RNA破裂导致细胞自溶。微体 单层膜,含依赖黄素(FAD)的氧化酶和过氧化氢酶,使细胞免受H2O2毒害线粒体双层单位膜包围的细胞器;其中含脂、蛋白质、少量RNA和环状DNA。 生物氧化中心 化学能ATP细胞核 酵母具有由多孔核膜包裹着的细胞核。双层单位膜。结构:核膜、核基质、核仁 功能:遗传信息(DNA)的贮存、复制、转录繁殖方式和生活史分无性繁殖和有性繁殖两大类,主要是无性繁殖。无性繁殖包括芽殖 、裂殖 、和产生无性孢子有性繁殖:产生子囊孢子假酵母:只有无性繁殖 真酵母:既有无性繁殖,又有有性繁殖
13、芽殖 过程:母细胞形成小突起 核裂 原生质分配 新膜形成 形成新细胞壁 假菌丝无性孢子掷孢子:掷孢酵母,着生于营养细胞生出的小梗厚垣孢子:白色假丝酵母酵母菌培养的特征 固体培养:菌落大而厚,圆形,光滑湿润,粘性,颜色单调,不透明。常见白色、土黄色、红色液体培养:菌膜或菌醭;沉淀;浑浊2.4 霉菌霉菌,为丝状真菌的统称。在营养基质上能形成绒毛状、网状或絮状菌丝体。自然界分布广泛,潮湿偏酸环境,降解有机物(如纤维素、木质素等)生产传统发酵产品(酱、酱油、豆腐乳、酿酒)生产有机酸(如柠檬酸、葡萄糖酸)、 酶制剂(如淀粉酶、蛋白酶和纤维素酶)、抗生素(如青霉素、头孢霉素)、维生素、生物碱、真菌多糖、植
14、物生长刺激素(如赤霉素)、甾体激素类药物等霉菌的危害 引起霉变:食品、生活用品、仪器、工业原料等 引起植物病害:马铃薯晚疫病、小麦的麦锈病、水稻的稻瘟病等 引起动物疾病:如各种藓症 产生毒素,引起食物中毒:黄曲霉毒素霉菌的形态 由分枝或不分枝的菌丝构成。 许多分枝菌丝相互交织在一起构成菌丝体。菌丝直径310m,放线菌细胞x10有无隔膜:无膈菌丝、有膈菌丝 分化:营养菌丝、气生菌丝无膈菌丝为长管状单细胞,多核。生长表现为菌丝的延长、细胞核的增多。低等真菌所具有的菌丝类型 ,如毛霉属、根霉属。有膈菌丝多细胞,单核或多核。隔膜有空。高等真菌所具有的菌丝类型 ,如曲霉属、青霉属。霉菌的形态由分枝或不分
15、枝的菌丝构成。 许多分枝菌丝相互交织在一起构成菌丝体。菌丝直径310m,放线菌细胞x10有无隔膜:无膈菌丝、有膈菌丝 分化:营养菌丝、气生菌丝霉菌的细胞结构 细胞膜 液泡 内质网 细胞壁 线粒体 细胞核 核糖体除少数低等水生霉菌细胞壁含纤维素外,大部分霉菌细胞壁主要由几丁质组成霉菌的繁殖方式菌丝片段 无性孢子 有性孢子 孢囊孢子 分生孢子 厚垣孢子 节孢子 芽孢子 卵孢子 接合孢子 子囊孢子霉菌的培养特征 固体:菌落大、疏松、干燥、不透明,有的呈绒毛状或絮状或网状等;蔓延生长,菌体与培养基连接紧密,不易挑取;菌落可呈现红、黄、绿、青绿、青灰、黑、白、灰等;菌落正反面,边缘与中心的颜色、结构常不
16、一致。液体:静止,菌膜;振荡,菌丝球。鉴定依据常用常见的霉菌曲霉 特征:多细胞,菌丝有膈、多核;营养菌丝匍匐生长,无假根;产分生孢子,分生孢子头菊花状曲霉的菌丝、孢子常呈现各种颜色,黑、棕、绿、黄、橙、褐等,菌种不同,颜色各异。曲霉代表种:黑曲霉、应用:制酱、酿酒、制醋的主要菌种。生产酶制剂(蛋白酶、淀粉酶、果胶酶)的菌种。生产有机酸(如柠檬酸、葡萄糖酸等)农业上用作生产糖化饲料的菌种。青霉特征:与曲霉类似多细胞,菌丝有膈;产分生孢子(多呈蓝绿色),分生孢子头扫帚状 代表种:产黄青霉、展青霉应用:是生产抗生素的重要菌种,如产黄青霉和点青霉都能生产青霉素;生产有机酸,如葡萄糖酸、柠檬酸。毛霉 特
17、征:单细胞;菌丝发达、繁密,无隔多核,初期为白色、 后期灰白至黑色;菌落蔓延性强,多呈棉絮状;产孢囊孢子和结合孢子 代表:鲁氏毛霉、总状毛霉 应用:产生蛋白酶,制作腐乳、豆豉;生产淀粉酶等酶制剂;生产草酸、乳酸、琥珀酸和甘油根霉 特征:与毛霉相似,菌丝无隔多核,单细胞;多呈絮状。主要区别在于根霉有假根和匍匐枝,与假根相对处向上生出孢囊梗。孢子囊梗与囊轴相连处有囊托,无囊领。 代表种:米根霉、黑根霉、华根霉应用: 根霉能产生一些酶类,如淀粉酶、果胶酶、脂肪酶等,是生产这些酶类的菌种。在酿酒工业上常用做糖化菌。 有些根霉还能产生乳酸、延胡索酸等有机酸。 有的也可用于甾体转化。2.5 病毒病毒是一类
18、超显微的非细胞生物,仅含单一类型核酸,只能在活细胞内增殖,观察需借助电镜。个体极小,以nm计,能通过滤菌器,100nm;无细胞结构,蛋白质 + 核酸,仅含一种核酸,或RNA、或DNA;专性活体寄生,自身酶系不全,离开活体后无生命特征;此外,病毒对抗生素不敏感,对干扰素敏感;对自然条件(紫外线、温度、湿度)抵抗较差。禽流感、SARS病毒 6570oC几分钟即可失活。病毒的特点 病毒种类很多,根据病毒寄生的对象来分,有植物病毒、动物病毒和微生物病毒。噬菌体:是病毒中的一种,一般把侵染细菌、放线菌的病毒叫噬菌体。噬菌体的形态 T4 T3 X174 f2 f1 噬菌体的结构与组成 衣壳 核酸包 刺突
19、核衣壳基本成分:蛋白质 + 核酸(DNA或RNA)根据噬菌体与宿主的关系: 烈性噬菌体:温和噬菌体(或溶源性噬菌体) 生活周期 吸附 侵入 增殖 成熟 裂解溶源性循环 裂解性循环噬菌斑 在含有敏感菌的固体培养基上,噬菌体使寄主菌体细胞裂解而行成不同大小和形状、透明无菌的空斑噬菌体的分离检查 采样分离 定性及定量:液体培养检查定量:计数方法双层琼脂法、单层琼脂法、载片快速法、分离检查 双层琼脂法、单层琼脂法小结微生物的分类细菌:形态结构、裂殖、革兰氏染色 放线菌:形态结构、繁殖、无性孢子、分类鉴定依据 酵母菌:形态结构、繁殖方式、3类生活史 霉菌:形态结构、无性和有性繁殖 噬菌体:特征、形态结构
20、、2种类型、复制、防治第三章 微生物的营养3.1 微生物的营养1. 营养物质?具有营养功能的物质 提供结构物质 提供能量 提供代谢调节物质 维持良好的生理环境2. 营养物质的需求 两方面分析:细胞及胞外成分化学构成 外源营养物的需求2.1 细胞及胞外成分化学构成与菌龄、培养条件、环境及生理特性有关存在方式:水 生命系统以水为基础 无机盐 有机物 蛋白质、核酸、糖、脂肪等2.2 外源营养物的需求一、碳源 能提供微生物营养所需碳元素的营养源 碳源物质的作用:构成细胞物质;提供能量(异养)发酵工业常用碳源:葡萄糖、甘薯粉、玉米粉、麸皮、废糖蜜、米糠等二、氮源能提供微生物营养所需氮元素的营养源 氮源物
21、质的主要作用:是合成细胞物质中含氮物质,少数自养细菌能利用铵盐、亚硝酸盐作为机体生长的氮源与能源,某些厌氧细菌在厌氧与糖类物质缺乏的条件下,也可以利用氨基酸作为能源物质实验室常用的氮源:碳酸铵、硝酸盐、硫酸铵、尿素、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等。生产上常用的氮源:硝酸盐、铵盐、尿素、氨以及蛋白含量较高的鱼粉、蚕蛹粉、黄豆饼粉、花生饼份、玉米浆等。蛋白氮必须通过水解之后降解成胨、肽、氨基酸等才能被机体利用,这种氮源叫迟效氮源。如黄豆饼粉、花生饼粉无机氮源或以蛋白质降解产物形式存在的有机氮源可以直接被菌体吸收利用,这种氮源叫做速效氮源。如硫酸铵、玉米浆速效氮源,通常是有利于机体的生长,迟效氮源有利于代
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