微生物学-讲义要点.doc

微生物学 第一章绪论 介绍以下几个内容： 系统与进化生物学的三域理论、微生物的定义、微生物学分支、微生物学的建立和发展、微生物与生物技术、学习本课程的主要参考书 系统与进化生物学三域学说或三域理论 进化生物学：研究生命起源与进化关系的生物学重要分支。 生物系统发育：探究自然界生物在性状上的相似程度，依据相似程度建立一定的系统发育关系(聚类,Cluster）。以树形结构表示系统发育关系或进化关系（phylogeny)。 系统发育树（Phylogenetic tree）又称为进化树，以此树表示生物的亲缘进化关系，每个节点代表其各分支的最近共同祖先，而节点间的线段长度对应进化距离或估计进化时间。系统树有有根树和无根树。
三领域理论:1977年，Woese和Fox根据核糖体RNA(rRNA)小亚基（SSU)序列比对结果，构建了生物界的三域系统树，根据系统树提出將生物分为三个域：细菌域(Domain Bacteria)、古菌域(Domain Archaea)和真核生物域(Domain Eukarya)，此即为三域系统(Three-domain system)。 问题：为什么Woese和Fox要选择核糖体RNA(rRNA)小亚基（SSU)序列？
微生物定义及微生物学 微生物（Micro organism，microbial）——通常是指不借助显微镜用肉眼看不见的个体微小、结构简单的微小生物，包括病毒（Virus)、细菌（Bacteria)、真菌(Fungi)、原生动物(Protists)、单细胞藻类(Unicell algae )。
病毒：非细胞生物，没有新陈代谢，非完整生命。 原核微生物：细菌、古菌，细胞生物，但没有细胞核和细胞器。 真核微生物：真菌，单细胞藻类，原生动物，细胞生物，有细胞核和细胞器。 微生物的度量单位：有细胞结构的为微米（um)，病毒为纳米（nm)。
微生物共同特点：（小、多、快、旺、强、广）
1）体积小：细胞微生物的细胞大小一般以微米（μm)、非细胞微生物病毒大小以纳米(nm)来计算； 
（2）吸收多，代谢旺：生理代谢迅速，吸收的物质转化速度快。
（3）生长旺，繁殖快 如大肠杆菌
（4）易变异，如感冒病毒
（5）适应强，快速适应环境的变化。
（6）分布广，种类多。（具估计，细菌有100多万种，真菌有１００多万种，因而，为生物多样性研究和资源开发提供极丰富的材料）。
微生物学（Microbiology）：是研究微生物生命活动规律的学科,是生物科学的一个极为重要的分支。 微生物学：讲解微生物学的一些基础理论和基本实验（试验）方法。 微生物学：依据领域可分为农业微生物学，食品微生物学，环境微生物学，食品微生物学，土壤微生物学，海洋微生物学，传染病与免疫学。依据对象可分为细菌学，真菌学，病毒学等。 微生物学：理论性和实践性都很强，特别注意学习实验方法； 微生物学：基础微生物学和应用微生物技术，应用微生物技术应用广泛，是现代生物技术的重要组成，已形成巨大的产业。我国更需要开发多样的应用微生物技术。
微生物学的建立和发展：
古代→近现代→现代→当代
微生物的古代——各国早期生产酿造产品 微生物的近现代——形态学时期和生理生化时期（微生物学启蒙、奠基和发展） 微生物学的现代——1900年后，生理生化和分子生物学时期（从Watson 和 Crick揭示了DNA右旋双螺旋结构） 微生物学的当代——基因组学以及功能基因组学；蛋白组学包括蛋白质结构的预测和应用；人工合成生命。 微生物学的启蒙时期--主要观察微生物的形态 1590年，荷兰人詹森兄弟制作了第一台显微镜。 1664年，英国人罗伯特.虎克用自制的显微镜并描述了霉菌的子实体结构。 1676年，荷兰人列文.虎克观察到“微动体”。 1680年，显微镜放大270倍 微生物学的奠基时期---生理生化时期 19世纪出现改良的显微镜：现代光学显微镜 1748年 英国传教士尼达姆（John Needham）“微生物自生说”，法国巴斯德·路易斯（Louis Pasteur），德国科学家罗伯特·柯赫（Robert Koch） 1865年 李斯特，外科消毒术 1909年，Ehrilich用化学制剂控制梅毒 1929年，弗来明发现青霉素 1944年，Wakesman 土壤放线菌中找到了链霉素
微生物学的奠基人和开拓者之巴斯德·路易斯 (1822-1895) 法国微生物学家、化学家，微生物学奠基人。
主要成就： 1)用“曲颈瓶实验”推翻了尼达姆的“微生物自生说” 2）创立了巴斯德消毒法：70℃～74℃ 3）微生物研究发展到生理学阶段： 4）第一个发明了疫苗的研制方法用于防治霍乱
微生物学的奠基人和开拓者之罗伯特·柯赫（Robert Koch）德国科学家和医生，微生物学的奠基人和开拓者
主要成就：1)建立了全球第一套细菌平板分离技术 2）创立了病理学和传染病学的科赫式法则用以确定引起传染病的病原 ：即从动植物的患者体内分离出病原物、 进行纯培养、 回接到同样类型的动植物体，引起 同样的病症、 再分离得到与第二步一致的菌系
柯赫氏法则(Koch’ postulates）：从动植物的患者体内分离出病原物、进行纯培养、回接到同样类型的动植物体，引起同样的病症、再分离得到与第二步一致的菌系
学习微生物学的重要意义
1)环境中的作用：微生物在生态系统中的地位；利用微生物改善环境；微生物对环境的有害影响 2)医药 3)食品 4)生物技术 5)科学研究：微生物繁殖快、价值低，没有种族上的异议，是很好的的实验材料 6)农业生产：土壤肥力和微生物的关系；微生物和植物的关系（有益微生物和植物病原微生物）；食用菌生产；微生物肥料的生产；微生物农药的生产；农业产品的微生物加工等。
生物技术与微生物技术

第二章 原核微生物
一、具有细胞结构微生物的个体构成 菌体：具有细胞结构微生物的个体称为菌体；
菌体：由细胞构成。 原核微生物：单细胞，但有多个细胞粘接在一起的现象； 真核微生物：真菌类群中，除酵母菌外都为多细胞的丝状真菌，其他单细胞藻类和原生动物都为单细胞。 二、微生物细胞的功能和基本结构 细胞定义：细胞是生命活动的最小单位。没有细胞就不具有完整的生命特征（或现象），病毒不具有完整的生命特征。生命特征（或现象）：吸收养分，新陈代谢；细胞分裂，个体生长；生理成熟，繁殖后代； 微生物细胞功能：营养功能：从环境中吸收营养物质、在细胞内代谢，转化、合成，产能，排除废弃物； 生长功能：生长和分裂； 分化：微生物个体结构简单，细胞少有分化，但有的种类和高等生物细胞类似，简单分化成特殊功能细胞； 信号传导：微生物细胞之间、同种个体之间通过化学信号交流； 进化：细胞适应环境条件而不断地进化。 微生物细胞基本结构：一般结构和特殊结构 一般结构（普通结构）： 每种细胞都具有的结构，包括细胞膜，细胞质。原核细胞和真核细胞都具有； 特殊结构：某些细胞具有或在特定的生理时期具有；特殊结构自然有特殊功能，这是细胞进化的结果； 三、原核细胞和真核细胞的主要区别 1、核、核膜、染色体 原核细胞：无核膜、核仁，有一个明显的核区，核区集中了主要遗传物质，由一条与类组蛋白相联系的双链DNA构成的染色体组成。 真核细胞：具有核膜、核仁，具有完整的核结构，一条或一条以上的双链DNA与组蛋白等结合成的染色体，存在于细胞核中，细胞核由核膜包围。2、代谢场所 原核细胞：没有独立的内膜系统，与代谢有关的酶如呼吸酶合成酶等位于细胞膜上，因此它的能量代谢在细胞膜进行。 真核细胞：不仅有独立的内膜系统，有专用的细胞器来完成各项生理功能，如线粒体、叶绿体。还有细胞骨架，呼吸酶在线粒体中。 3、核糖体的大小和分布 原核细胞：核糖体大小为70S，常以游离状态或多聚体状态分布于细胞质中。 真核细胞：核糖体大小为80S，以游离状态存在于细胞质中或结合于内质网上。线粒体和叶绿体内有各自在结构上特殊的核糖体。

四、原核微生物
主要讲授5个内容：
1、细菌的形态、大小（测定方法） 2、细菌的结构（一般结构和特殊结构） 3、细菌的繁殖和群体生长的情况（细菌在固体基质和液体基质上的生长状况） 4、常见细菌的属、种和细菌分类的方法 5、农业和食品加工重要的细菌类群举例 6、放线菌的形态和常见种类
自学三个内容 1、古细菌 2、蓝细菌 3、支原体、衣原体和立克氏体
原核微生物之细菌
细菌形状和大小、细菌的基本形状和大小 细菌有三种基本形态： 球状:细胞圆形或椭球形，称为球菌； 杆状:细胞杆状，称为杆菌；弯曲状:细胞弧形（如霍乱弧菌)或螺旋状(钩端螺旋体） 除此外，尚有一些形态不规则的或形态会发生变化的种类。
球状— 球菌 细胞呈球状或椭球形。根据细胞分裂后新细胞排列方式，分为以下几种情形： 单球菌（单个分散的球菌）——尿素微球菌（例） 双球菌（两个细胞粘在一起）——肺炎双球菌（例） 链球菌（细胞成链状排列）——溶血链球菌（例） 四联球菌（平面上四个细胞）——四联微球菌（例）
八叠球菌（两平面8个细胞）——尿素八叠球菌（例） 葡萄球菌——金黄色葡萄球菌（例） 杆状-杆菌 杆菌细胞呈杆状或圆柱形。有长杆菌、短杆菌、球杆等细胞形状。 弯曲状——螺旋菌 细胞呈弯曲杆状的细菌统称为螺旋菌。弧菌 偏端单生鞭毛或丛生鞭毛；螺旋菌 两端都有鞭毛。 细菌细胞的大小：度量单位：微米（um) 大小表示：球菌以直径多少um表示，如3.1um；杆菌和弯曲状以细胞的长×宽um表示；如某种杆菌大小为7.4×1.2 um
细菌细胞结构 细菌细胞的结构可分为细胞膜外结构和细胞膜内结构，包括以下几个部分(图）：一般结构（几乎所有细菌都具有的结构）， ①细胞壁 ②细胞膜 ③细胞质及其内含物 ④细菌的遗传物质——原核和质粒 特殊结构（鞭毛、菌毛、性菌毛、芽孢、糖被）
①细胞壁 细胞壁（cell wall）概述 细胞质膜外面具有一定硬度和韧性的壁套，使细胞保持一定形状，保障其在不同渗透压条件下生长，即使在不良环境中也能防止胞溶作用。 ★细菌细胞壁生理功能和成分、结构 ：(1）细胞壁生理功能： 细胞壁：多孔结构的分子筛，阻挡某些分子进入细胞； 细胞壁：保护原生质体免受渗透压引起破裂； 细胞壁：维持细菌细胞形态(可用溶菌酶处理不同形态的细菌细胞壁后，菌体均呈现圆形得到证明)； 细胞壁：细胞壁为鞭毛提供支点；(2）细菌细胞壁的成分和结构：
☆细菌细胞壁的成分：细菌细胞壁主要由肽聚糖（peptidoglycan)构成；肽聚糖是有很多个N-乙酰氨基葡萄糖(NAG)和带有交替排列的D-型或L-型氨基酸侧链的N-乙酰胞壁酸(NAM)的所组成的单体（monomer)构成的多聚体。
细菌细胞壁的结构：尽管不同细菌的细胞壁的主要成分是肽聚糖（peptidoglycan)，然而，研究结果表明，不同细菌的细胞壁结构差异巨大！ 细菌细胞革兰氏染色：1884年丹麦病理学家 Christian Gram 建立的细菌学最经典的的染色方法，后人为纪念发明者姓氏，称为革（格）兰氏染色法（步骤），通过革兰氏染色，可把绝大多数的细菌区分成两类即革兰氏阳性菌（紫色G+）和革兰氏阴性菌（红色 G-）。细胞化学分析和细胞结构显微研究的结果表明，尽管细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖（Peptidoglycan), 但不同细菌细胞壁的成分和结构是不相同的。（如图）。 G+与G－菌的细胞壁的特征比较(表） 革兰氏染色程序（如下）：
革兰氏阳性细菌 (1）革兰氏阳性细菌细胞壁具有较厚（30~40nm）而致密的肽聚糖层，多达20层，占细胞壁的成分60~90%，它同细胞膜的外层紧密相连(图A、图B)。(2）有的革兰氏阳性细菌细胞壁中含有磷壁酸（teichoi-acid），即胞壁质（murein）(如图）。 (3）多糖。

◆革兰氏阴性细菌 革兰氏阴性细菌的细胞壁中肽聚糖的含量低，但细胞壁结构复杂（如图），由以下几部分组成： 外膜：主要成分是脂多糖，通过一种脂蛋白（布朗蛋白）和肽聚糖层连接。脂多糖对哺乳动物有高度毒性。 （如图）也称为内毒素。除脂多糖外， G-细菌细胞壁外膜还有磷脂、多糖、和蛋白质。 外膜被分为脂多糖层（外）、磷脂层（中）、脂蛋白层（内）。 肽聚糖层：G-细菌细胞壁肽聚糖层很薄，约有2-3nm厚。它与外膜的脂蛋白层相连。 周质空间：周质空间（periplasmic space，即壁膜间隙）是革兰氏阴性细菌细胞膜与外膜两膜之间的一个透明的区域。
周质空间含有与营养物运输和营养物进入有关的蛋白质，有：营养物进入细胞的蛋白；营养物运输的酶，如蛋白[水解]酶；细胞防御有毒化合物，如破坏青霉素的b-内酰胺酶。 革兰氏阳性细菌：以上这些酶常分泌到胞外周围。 革兰氏阴性细菌：则依靠它的外膜，保持这些酶与细菌细胞的紧密结合。 ②细胞膜 1、什么是细胞膜？　（1）细胞膜或称细胞质膜（cytoplasmic membrane），简称质膜（plasma membrane），是围绕细胞质外的双层膜结构，使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。是细菌细胞的代谢中心！！这是和真核生物细胞完全不同的！ （2）细胞膜的特点：
细胞膜是一个磷脂双分子层。 细胞膜上有很多蛋白，分为结构蛋白和功能蛋白； 细胞膜是半渗透膜，具有选择性的渗透作用和主动运输； 膜有极性，膜上有各种与渗透有关的酶，还可使两种结构相类似的糖进入细胞的比例不同，吸收某些分子，排出某些分子；脂类和蛋白质均在运动，而且是彼此之间相对运动。这就是被广泛接受的称作液态镶嵌模式的细胞膜结构模型。2、细胞膜的成分、结构 无论是原核微生物的细胞还是真核微生物的细胞，细胞膜的基本结构和特性是相同的，这些共同点主要表现在两点，一是膜由双层磷脂(phospholipid)分子和镶嵌于膜表面及贯穿于膜内外的结构和功能蛋白组成。 二是膜不是静止的，而是运动的，是单位膜。 不过，和真核细胞的细胞膜相比，原核细胞的细胞膜有很特殊的地方。 3、细胞膜的功能 （注意！！和有壁真核生物相比较）（1）参与细胞壁合成（和有壁真核生物相同） 细胞质膜上有合成细胞壁和形成横隔膜组分的酶。（2）维持渗透压梯度（和有壁真核生物相同）（3）营养物质的运入、代谢废物的运出、细胞合成的必须物质的运出等。物质运输的方式较为复杂。（和有壁真核生物相同）（4）细胞代谢的场所（和有壁真核生物不相同！！） （5）有鞭毛细菌的鞭毛生长点（和有壁真核生物相同或不相同？？） 4、“内膜系统”（1）间体（mesosome）是从质膜向内伸展的细胞质中主要单位膜结构，常常同核质相联系，位于细胞分裂处。间体的功能可能参与呼吸作用、同DNA的复制和细胞的分裂有关。（2）载色体(chromatophore) 也称为色素体，是光合细菌进行光合作用的部位，由单层的与细胞膜相连的内膜所围绕，主要化学成分是蛋白质和脂类。它们含有菌绿素、胡萝卜素等色素以及光合磷酸化所需的酶系和电子传递体。在绿硫菌科和红硫菌科中存在。 （3）羧酶体 （polyhedral body) 又称为多角体，是自养细菌所特有的内膜结构，可能是固定CO2场所。 （4）类囊体（thylakoid）由单位膜组成，含有叶绿素、胡萝卜素等光合色素和有关酶类，在蓝细菌中为其进行光合作用的场所。 细胞质及其内含物 细胞质概念：指除核区以外，质膜以内的原生质。 细胞质的主要成分 细菌细胞质是含水的、含有细胞功能所需的各种分子、RNA和蛋白质的混合物。对所有的细菌都是一样的，细胞质中的主要结构是核糖体。除了核糖体外，原核细胞还有内含体。 核糖体 由一个小的亚基和一个大的亚基组成，核糖体的亚基是由蛋白质和RNAs组成的复合物，是细胞中合成蛋白质的场所。原核细胞中的核糖体，尽管在形状上和功能上与真核细胞相似，但是组建核糖体亚基的蛋白质和RNAs性质上有差别。古菌的核糖体与细菌的核糖体(70S)同样大小。 内含体 (inclusion bodies) 某些细菌含有与特殊功能相联系的结构，称作内含体，在光学显微镜下可观察到。内含体常是储存物，可与膜结合，如：聚-b-羟基丁酸盐(PHB)颗粒； 多聚磷酸盐颗粒(也称为异染粒)； 某些细菌中也能看到脂肪滴； 气泡：在蓝细菌(蓝绿藻)和生活在水环境中的其它光合细菌内发现的一个有趣的内含体。在细胞内四周排列的由蛋白质构成的气泡，可提供浮力，使得细菌漂浮靠近水的表面。细菌细胞质中的内含物
细菌的遗传物质—原核和质粒
原核(nucleoid) 细菌的染色体为单个环状染色体，无核膜包围，在电子显微镜中常可看到细胞内分离的核区，称为原核或拟核。 细菌的染色体数目只有一条，由DNA和类组蛋白构成的环状闭合的结构，在细胞不分裂的时候常成致密超螺旋，在细胞分裂的早期，致密超螺旋在解旋酶的作用下解旋，变得松散，然后进入解链，开始DNA复制。 核区（nuclear region） 细菌的染色体和质粒 细菌的DNA位于细胞质中，由一个染色体构成，不同种的细菌之间染色体大小不同。DNA是环状、致密超螺旋，与组蛋白相类似的类组蛋白结合。 古细菌的染色体和细菌的染色体类似，是一个单个环状的DNA分子，大小通常小于大肠杆菌的DNA。 质粒 (plasmids) ①质粒的定义：某些细菌还含有染色体外的小分子环状DNA称作质粒。 质粒携带的基因对细菌正常生活并非必需，但在某些情况下对细胞有利，如抗生素抗性质粒。可借助菌毛通过接合作用实现基因重组。 细菌细胞中可含有大小不同的质粒，在细菌分类学研究的早期，曾认为质粒具有分类的价值，随后研究表明，细菌质粒不具有“种”的稳定性。 ②质粒的结构：质粒常以不同大小的环状双螺旋存在，它可以独立进行复制，也可整合到染色体上。 ③质粒的特点：自我复制；稳定遗传；能编码细菌的某些形状；可在同种或不同种甚至不同属、科的细菌细胞见传递。问题:这样传递的结果导致??? ④质粒的用途：在细菌的遗传工程中，质粒常作为载体工具来使用。问题:怎样做??? 二、细菌的特殊结构 （1）鞭毛（flagella） 一般构造： 螺旋丝、钩型鞘、 基体 ①鞭毛（flagellum）的定义 鞭毛是从细胞质膜和细胞壁伸出细胞外面的蛋白质组成的丝状体结构，使细菌具有运动性。鞭毛纤细而具有刚韧性，直径仅20nm，长度达15-20 mm。 ②鞭毛的结构 鞭毛的结构基本包括三部分：基体（base body）、钩形鞘（hook）和螺旋丝（helical filament）。 ③鞭毛的数目 具鞭毛的细菌，鞭毛数目及其在细胞表面的分布因细菌种的不同而有差异，是细菌鉴定的依据之一!! ④鞭毛的类型 细菌的鞭毛有三类：单生鞭毛、丛生鞭毛和周生鞭毛。 ⑤鞭毛的功能 鞭毛与细菌运动有关，如趋化性和趋渗性等。
鞭毛纤细而具刚韧性，直径仅20nm，长度达15-20 µm ，无法直接用普通光学显微镜直接观察。问题:鞭毛（特殊结构）如何观察鞭毛？ 方法一：电子显微镜（负染的方法） 方法二：普通光学显微镜
（银盐染色，鞭毛加粗） （2）菌毛（pilus）
菌毛：菌毛也是一种着生在细菌细胞膜上，以细胞壁为支撑的蛋白质结构。多G-具有。菌毛：菌毛数量多而比鞭毛细小，直径一般为3～10nm，每菌一般有250～300条。结构比鞭毛简单 菌毛功能：使菌体附着于物体表面上。识别生活环境，如识别宿主。 （3）性菌毛（sex pili） 性菌毛：某些细菌，在一定环境下产生的特殊菌毛，一般多见G-细菌的供体菌中，比菌毛长，且每个细胞只有一至数根。 功能：是细菌的接合作用实现遗传重组的桥梁。 性菌毛是细菌接合作用的桥梁； 遗传物质通过性菌毛在不同细胞间转移； 遗传物质转移的载体是什么？质粒； 质粒是怎样成为细胞间遗传物质转移的载体的？ （4）芽孢 芽孢（endospore）的概念 芽孢：芽孢杆菌属和梭菌属的细菌在一定条件下产生。 芽孢：原生质浓缩，细胞壁加厚的后壁机构，对干燥和热具有高度抗性。 芽孢：处于适宜的环境时，芽孢萌发形成营养细胞。 功能：休眠结构(注意:不是繁殖结构!!)。 形态与结构 芽孢结构复杂,主要由四部分组成：①核心:芽孢最里面的部分，含核质、核糖体和一些酶类，由核心壁所包围；②皮层:核心外面的结构，由肽聚糖组成；③芽孢衣:皮层外面由蛋白质所组成的结构；④芽孢外壁:最外面的结构。一般含内生芽孢的细菌总称为孢子囊(sporangium)。 芽孢种类：不同种类细菌的芽孢，其形状和着生位置是不相同的。 问题:怎样观察芽孢? 在光学显微镜下用特殊的芽孢染色(如孔雀绿染色)或通过相差显微镜能够观察到芽孢。
（5）糖被(glycocalyx) 细菌在细胞壁外面常存在胞外多糖。如果具有较好结构也不易洗掉，称为夹膜（capsule）；如果薄并且容易消失称为黏液层（slime layer）。 糖被的成分一般为多糖，少数是蛋白质或多肽，也有多糖与多肽复合型。 糖被功能：对细菌表面起渗透屏障作用；保护细胞免受吞噬；保护细胞免受干燥损伤；帮助细菌附着到物体表面。 三、细菌的繁殖方式及在固体和液体基质上的生长 （一）细菌的繁殖方式 细菌繁殖：细菌生理成熟，细胞就开始分裂形成两个新的细胞，称为细菌繁殖。繁殖方式：绝大多数为二分分裂；细胞数量的增加理论上是以２n增加的。 细胞分裂繁殖一代所需要的时间叫代时。代时的长短和种类有关，也和细菌的生长环境，如营养、温度、pH、O2等环境条件有关。 繁殖过程：DNA复制→DNA分离和运动→细胞膜合成→细胞壁合成→细胞一分为二 细菌的菌落和菌落特征
菌落（colony）：单个微生物在适宜的固体培养基表面或内部生长、繁殖到一定程度可以形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞群体，称为菌落。当固体培养基表面众多菌落连成一片时，便成为菌苔(1awn) 。 　　
菌落特征：不同的细菌在一定条件下形成的菌落具有一定的稳定性和专一性特征，称为菌落特征。反映了种（species)或者菌株(strain)的特征。 菌落特征：是衡量菌种纯度、辨认和鉴定菌种的重要依据！ 问题：影响菌落特征的因素？？？　主要有培养基、培养时间、通气条件等，因而，在细菌鉴定中如需要描述菌落特征时必须注明其培养条件。 菌落特征描述　　细菌菌落特征的描述包括大小，形状，隆起形状，边缘情况，表面状态，表面光泽，质地，颜色，透明度等（如图）。 影响菌落特征的因素、菌种特性、邻近菌落影响菌落的大小；（可能）、培养条件，包括营养和环境条件。

四、常见细菌属、种和细菌的分类方法和分类系统概述
问题的提出：什么是细菌的种？细菌的分类鉴定是怎样的？
细菌种的定义：
分类和鉴定： 分类：是把样品按一定的相似水平划分成不同类群； 鉴定：对新分离出来的细菌，将其归到哪个类群；
分类方法：多相分类。 表型性状：形态、结构；细胞化学成分如细胞壁成分，细胞膜脂肪酸组成；生理特性；全细胞水溶蛋白分析等； 遗传性状分析： DNA的C+Gmol% 总DNA酶切； 基于PCR技术的分析，如RAPD分析，AFLP分析，ARDRA分析； 特殊基因，如16S rDNA-PCR-RFLP分析；16S～23S rDNA-PCR-RFLP分析；recA、recB、GSII分析，编码ATP酶的分析等； DNA中小片段重复序列，如rep-PCR分析，Eric-PCR分析，BOX-PCR分析；等。 细菌系统发育关系与鉴定： 16S rDNA等特殊基因的序列分析技术：DNA提取→特殊基因的PCR扩增→特殊基因测序→测序结果提交Genbank →搜寻高同源性序列→软件构建系统发育树 DNA杂交：新提纯的菌种和标准菌株的DNA杂交，以同源性的高低来确定新提纯的菌株的应当归于哪个类群或是否为新发现的种类；确定准确的分类地位的唯一可被接受的方法！ 常用分类参考书：《伯杰氏细菌鉴定手册》（1986）； 《伯杰氏系统细菌学手册》（1994）； 分类鉴定及新种发表的重要刊物：IJSEM,即：《International Journal of Systematic and Ecological Microbiology》 五、农业和食品加工重要的细菌类群举例 农业生产和食品加工中的细菌常见的属、种主要集中在土壤、叶表、水等地方。几个重要的类群举例：芽孢杆菌属、梭菌属、乳酸菌类群、假单胞菌属、棒状杆菌属、黄单胞菌属、欧氏杆菌属、硝化和反硝化细菌、固氮根瘤菌类群 原核微生物之放线菌 主要讲四个内容:放线菌与人类生活及生产的关系、放线菌形态结构、放线菌菌落特征、放线菌繁殖方式 1、放线菌与人类生活及生产的关系 1）多为腐生，少数为寄生。寄生型放线菌会引起放线菌病和诺卡氏病。 2）能产生大量的、种类繁多的抗生素。世界上绝大多数的抗生素由放线菌产生,放线菌产生的抗生素占70%。 3）目前，在放线菌的代谢产物中发现很多对人和工农业生产有益的物质，特别是一些新的药物，如抗癌物质，酶抑制剂，免疫抑制剂，农用杀虫（菌）剂，维生素等。 4）放线菌有极强的分解纤维素、石蜡、橡胶的能力，可开发新的微生物降解菌菌剂。 5）能固氮的放线菌，弗兰克氏菌属（Frankia)与非豆科植物的共生固氮,对植物的生长有重要的作用。2、形态和结构 放线菌菌体为单细胞，大多数由分枝发达的菌丝组成。典型放线菌的形态，如链霉菌菌体是由分支发达的菌丝组成，其菌丝有功能上的分化，可分为营养菌丝（基质菌丝或基内菌丝）、气生菌丝和孢子丝三种(见图)。
放线菌菌丝类型 1）营养菌丝 又称为初级菌丝、一级菌丝或基内菌丝，匍匐生长于培养基内，主要生理功能是吸收营养物。 营养菌丝一般无隔膜；直径0.2～0.8mm；长度差别很大；短的小于100 mm，长的可达600 mm； 有的菌丝要产生色素，如：黄、橙、红、紫、蓝、绿、灰、褐、黑等，分为脂溶性色素和水溶性色素，脂溶性色素局限于菌丝周围（结果是放线菌的菌落呈现特定的颜色）；水溶性色素可在培养基中扩散（结果是菌落周围一定范围都呈现某种特定的颜色）。放线菌菌丝产生的色素是放线菌的一个鉴别特征。 2）气生菌丝 又称为二级菌丝。营养菌丝体发育到一定时期，长出培养基外并伸向空间的菌丝为所生菌丝。它叠生于营养菌丝之上，直径比营养菌丝粗，颜色较深。 3）孢子丝 当气生菌丝发育到一定程度，其上分化出可形成孢子的菌丝即为孢子丝，又名产孢丝或繁殖菌丝。不同放线菌的孢子丝的形状和在气生菌丝上的着生位置是不相同的，是放线菌的重要鉴别特征和分类的重要依据．
其他放线菌的形态和结构 除上述典型的放线菌结构外，还有很多形态独特的放线菌，主要有： 诺卡氏菌属（Nocardia)为代表的较原始的放线菌类群，其特点是，营养菌丝发达，但多数无气生菌丝，营养菌丝成熟后，以横割分裂的方式产生形状、大小较一致的杆状、球状或小分支状的孢子。 小单孢菌属（Micromonospora)为代表的类群，其特点是营养菌丝发达，不产生气生菌丝，但会在分支的营养菌丝顶端产生一个孢子。 小四孢菌属（Microtetraspora)和小二孢菌属（Microbispora)为代表的类群，营养菌丝发达，也有气生菌丝，由气生菌丝顶端产生孢子。小四孢菌属顶端产生4个孢子；小二孢菌属（Microbispora)气生菌丝顶端产生2个孢子。孢囊链霉菌属（Streptosporangium)为代表的类群，气生菌丝发育而成的孢子丝会缠绕形成孢囊，长在气生菌丝的顶端，再由孢囊产生孢囊孢子。 游动放线菌属（Actinoplanes)为代表的类群，气生菌丝不发达，由营养菌丝形成孢囊，再由孢囊产生能游动的具有鞭毛的孢囊孢子。 放线菌的菌落特征 放线菌的菌落由菌丝体组成，一般圆形、初期光平，后期产生皱褶。菌落表面干燥，和培养基结合紧密，不容易被挑起。 大体分为两类: 一类是由大量产生分枝的和气生菌丝的菌丝所形成的菌落，如链霉菌。 特点：菌落小而不蔓延，质地致密， 表面呈紧密的绒状，坚实，干燥，多皱，与培养基结合紧密，不易挑取，或挑起后不易破碎。有时气生菌丝体呈同心圆环状，大量孢子布满整个菌落表面后，形成絮状，粉状或颗粒状的典型放线菌菌落。有的产生色素。 另一类是由不产生大量菌丝的种类形成，如诺卡氏菌。特点：菌落粘着力差，结构呈粉质状，用针挑取则粉碎。放线菌的生活史和繁殖方式 放线菌在整个生活史中主要通过形成无性孢子的方式进行繁殖，也可利用菌丝片断（机械因素）进行繁殖。放线菌生长到一定阶段，一部分菌丝形成孢子丝，孢子丝成熟便分化断裂形成许多孢子，称为节孢子。孢子呈白、黄、绿、淡紫、粉红、蓝、褐、灰等颜色。
第三章 真核微生物
真核生物细胞结构 真核生物和真核微生物真核生物（Eukaryotes)：一大类细胞具有完整的细胞结构，能进行有丝分裂、具有或不具有完整性系统单细胞或多细胞、具有复杂细胞器的生物。 真核微生物：属于真核生物的微生物。
真核微生物的细胞构造 真核细胞的一般结构：①细胞壁、②细胞膜、③细胞核、④细胞质和细胞器 真菌细胞的一些特殊结构 ①细胞壁：真核微生物细胞壁的主要成分是单糖的高分子聚合体。不同类群真核微生物细胞壁在成分和结构上有差异。以真核微生物的真菌类群为例，低等的真菌种类，细胞壁的主要成分是纤维素；单细胞的酵母，细胞壁的主要成分是葡聚糖，而高等的真菌种类，细胞壁的主要成分是几丁质。 ②细胞膜：真核微生物的细胞膜与原核生物的细胞膜在成分、构造和功能上十分相似。 不同：最大的不同在于，原核生物由于不具有细胞器，因而，其细胞膜常常向细胞质内大幅度折叠，与细胞生理代谢相关的酶系分布于细胞膜上。③细胞核：真核微生物的细胞核结构完整，由核膜、核质、核仁组成。真核微生物细胞中的核的数目和高等生物可能不相同，高等生物，一个细胞只有一个核，但在真核微生物真菌类群中，一个细胞可能有很多细胞核，这取决于真菌的种 、生理时期和生长环境。④细胞质和细胞器：真核细胞细胞质由呈液态的细胞基质和分布于其中的细胞器组成。内质网：细胞内物质运输。 核糖体：蛋白质合成。 高尔基体：少数种类具有，协调细胞内生化反应，沟通细胞内外环境。溶酶体：细胞内的分解作用。微体：主要含有氧化酶和过氧化氢酶，防止H2O2的危害。 线粒体：氧化磷酸化的重要场所，是细胞能量产生的部位。 叶绿体：真核光合微生物的光合作用的场所。 液泡：储存水、糖、酶、蛋白质等营养和代谢物质。 几丁质酶体：部分真菌具有，与几丁质的合成密切相关。 氢化酶体：存在于厌氧真菌中，把氧和氧化物还原。 真核细胞的一些特殊结构：某些低等真核细胞还具有一些特殊的结构，主要是鞭毛和纤毛，具有鞭毛的种类主要是一些鞭毛纲的原生动物、单细胞的藻类和低等的真菌，细胞借助鞭毛游动，是细胞的运动结构； 真核细胞的鞭毛和细菌的鞭毛在大小和结构上不相同，为“9+2型”，即鞭毛中央为2根中央微管，四周为9根微管二联体（图）。 纤毛的结构和鞭毛基本相同，主要是原生动物具有。
真核微生物的主要类群：真核微生物主要包括植物界中单细胞藻类、动物界中原生动物、菌物界中的微生物。“菌物界”是我国植物病理和真菌学家裘维蕃先生1990年提出的，指一大群不能光合作用、依靠细胞表面吸收营养的具有或不具有细胞壁、具有或不具有完整性系统的真核微生物。
真菌是最重要的真核微生物，主要因为：1）丰富的物种多样性：据估计，全球共有100-150万种，已经发现的约有10万种，具有应用价值的有3、4万种。同种不同的菌株不计其数。2）丰富的形态多样性：从单细胞的酵母到多细胞丝状且有细胞分化的产大型子实体的种类，形态多种多样。3）特殊的营养生理特性：不进行光合作用，是异养生物。一般具有发达的丝状结构，具有细胞壁。4）繁殖类型多样性：具有或不具有完整的性系统。
真菌的分类系统概述：生物分类系统的历史沿革 分类学：研究生物分类的科学，按照生物的相似水平，把发现的生物分门别类。建立分类系统。 系统发育：研究生物进化，阐明进化关系的学科。 真菌分类历史沿革：（1）二界系统：林奈（1735）二界系统，生物界分为植物界和动物界。真菌属于植物界。（2）三界系统：Hogg(1860)和Haeckel(1866)在二界系统之上建立由低等生物组成的第三界，即原生生物界。真菌属于原生生物界。（3）四界系统：Wittaker(1959)把真菌单独成界，提出四界系统，即原生生物界（细菌、蓝藻、原生动物）、真菌界、植物界、动物界。（4）五界系统： Wittaker（1969）提出五界系统，即原核生物界、原生生物界（某些藻类，原生动物）、真菌界、植物界、动物界。这是目前采用较广泛的一个分类系统。（5）八界系统：20世纪70年代开始，rRNA的碱基序列分析被用于生物间亲缘关系的分析，Woese和Fox（1977)提出将细胞生物划分为三个域。Cavalier-Smith(1988-1989)在三域理论的基础上提出八界系统：原核总界、细菌界、古菌界、真核总界、古生生物界、原生动物界、植物界、动物界、真菌界、藻界 真菌的分类系统 分类依据：形态结构为主，辅助以分子分析手段。 分类沿革：经历了从大形态到小形态、从宏观到微观的过程，特别是分子生物学的手段应用到分类学以后，真菌分类系统出现一些新的发展。 重要分类系统：Ainthworth(1973)系统发表至今的30年，有10多个重要的分类系统发表，这些系统自成体系，各有特点。国内采用的分类系统不是特别统一，不同大系统的主要差异在低等的真菌部分。 目前：目前Ainthworth的5个亚门分类系统仍在广泛使用 目前：有倾向于把Ainthworth的四个亚门提升一个分类单元，把Ainthworth四个亚门提升为门，其中原Ainthworth系统鞭毛菌亚门中的有些类群如根肿菌、丝壶菌、卵菌等从真菌界中单列成茸鞭生物界，其余的亚门提升为门（Phylum)。目前：部分认可真菌界分为五个门，即壶菌门（Chytridiomycota)（原鞭毛菌亚门的大部分）、接合菌门(Zygomycota)、子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、半知菌门。 真菌的形态 真菌的生活史：真菌的整个生活史（Life cycle)可划分为两个阶段,一个是营养阶段，一个是繁殖阶段。 营养阶段：营养阶段是新陈代谢最旺盛的时期，表现为菌体的生长（营养生长）。不同真菌的营养阶段时间不同，有的很长，有的很短。营养阶段，菌体依靠细胞从机质中吸取营养，菌体扩大。真菌的营养体具有一定的形态，称为真菌的营养体。 真菌的营养体：单细胞或由菌丝组成；a、真菌的菌丝体：真菌菌体由菌丝组成的称为菌丝体。真菌菌丝：一种中空管道，是真菌生长繁殖和新陈代谢的基础。b、菌丝类型：两种，一种有隔膜的菌丝，一种无隔膜的菌丝。 真菌的营养阶段主要是吸收营养物质，菌体生长，酵母菌的营养阶段——营养体是单细胞；其他真菌的营养阶段——营养体由菌丝构成，菌丝一顶端分支生长，逐渐扩大。 真菌菌丝来源：孢子萌发；菌丝段继续生长；组织块萌发；菌核萌发； 菌丝的变态：部分真菌的营养体特化成一些特殊的结构，主要有以下几种：吸器、假根、菌网和菌环。①吸器：部分专性寄生的真菌，菌丝在寄主植物细胞内或细胞间形成指状、球状或枝状的结构吸取营养，如白粉菌、绣菌、植物内生菌根菌等。（图） ②假根：菌丝特化成根状物，主要起固定菌体作用，兼从基质中吸取营养，主要是根霉。（图）③菌网