微生物学王睿勇南京大学生命科学学院wangry@www.book118.com 绪论微生物一切肉眼看不见或难以看清、必须借助显微镜来观察和研究的微小生物的总称，包括形体微小的单细胞、个体结构简单的多细胞以及无细胞结构的低等生物少数成员肉眼可见大型真菌纳米比亚硫磺珍珠菌：直径100-750 微米微生物类群十分庞杂，形态大小、结构差异巨大主要类群有：下列各项中属于原核生物的是＿＿。A 、蓝藻，支原体B 、衣原体，噬菌体C 、衣藻，金鱼藻D 、放线菌，霉菌真菌通常是指＿＿。A 、所有的真核微生物B 、具有丝状体的微生物C 、霉菌、酵母菌和蕈菌D 、霉菌和酵母菌下列物种之间相似程度最大的一组是＿＿。A 、疟原虫，血吸虫，蚊子B 、痢疾杆菌，酵母菌，青霉菌C 、蓝藻，硝化细菌，硫细菌D 、水稻，水蛭，水绵微生物分布微生物无处不在，我们无时不生活在“微生物的海洋”中细菌数亿/g 土壤每张纸币带细菌：900 万个人体体表及体内存在大量的微生物口腔：细菌种类超过500 种肠道：微生物总量达100 万亿皮肤表面：平均10 万个细菌/cm2 粪便干重的1/3 是细菌，每克粪便的细菌总数为：1000 亿个微生物是人类的朋友微生物是自然界物质循环的关键环节体内的正常菌群是人及动物健康的基本保证帮助消化提供必需的营养物质组成生理屏障微生物可以为我们提供很多有用的物质有机酸、酶、各种药物、疫苗、面包、奶酪、啤酒、酱油等建立在微生物学基础上的现代生物技术少数微生物也是人类的敌人14 世纪，鼠疫耶森氏菌引起的鼠疫导致欧洲1/3 总人数（2500 万）死亡目前，肺结核、霍乱等卷土重来；艾滋病大规模传播；新的疾病不断出现：疯牛病、军团菌病、埃博拉病毒病、大肠杆菌O157 新致病株、SARS （2003 ）、禽流感（2004) 、甲型H1N1 流感（2009 ），对人类造成巨大威胁以下哪些病是由病毒引起的? A 、结核，脚气B 、禽流感，乙型肝炎C 、地中海贫血，流感D 、艾滋病，梅毒下列哪几项是病毒引起的疾病？A 、脊髓灰质炎、腮腺炎B 、流感、艾滋病、肝炎C 、灰指甲、脚癣、肺结核D 、鸡瘟、狂犬病、烟草花叶病微生物学研究微生物在一定条件下的形态结构、生理生化、遗传变异以及微生物的进化、分类、生态等生命活动规律及其应用的一门学科微生物学的界定研究对象个体微小研究技术具有共性（无菌技术、培养基应用、分离技术、纯培养等），显著区别于动、植物研究微生物学发展历史微生物的发现列文虎克：荷兰人1676 年，首次观察到了细菌制作了419 架显微镜或放大镜，放大倍数：50-266 倍微生物的奠基巴斯德科赫巴斯德的贡献发现并证实发酵是由微生物引起的彻底否定了“自然发生”学说：曲颈瓶试验免疫学——预防接种：狂犬疫苗巴斯德消毒法：60-65℃作短时间加热处理，杀死有害微生物科赫的贡献微生物学基本操作技术方面的贡献细菌纯培养方法的建立设计了各种培养基，实现了在实验室内对各种微生物的培养流动蒸汽灭菌染色观察和显微摄影对病原细菌的研究作出了突出的贡献证实了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌发现了肺结核病的病原菌（获诺贝尔奖）提出了证明某种微生物是否为病原体的基本原则——科赫法则首创用明胶固体培养基分离细菌的科学家是＿＿。A 、L. Pasteur B 、R. Koch C 、A. Fleming D 、J. Lister 巴斯德采用曲颈瓶试验来验证下列哪种学说? A 、驳斥自然发生说B 、证明微生物致病C 、认识到微生物的化学结构D 、提出自然发生说20 世纪微生物发展重要事件1928 Griffith 发现细菌转化1929 Fleming 发现青霉素1944 Avery 等证实转化过程中DNA 是遗传信息的载体1953 Watson 和Crick 提出DNA 双螺旋结构1961 Jacob 和Monad 提出操纵子学说1977 Woese 提出古生菌是不同于细菌和真核生物的特殊类群1982-1983 Prusiner 发现朊病毒1995 第一个独立生活的细菌(流感嗜血杆菌)全基团组序列测定完成我国微生物学的发展与贡献1950 年代，汤飞凡：沙眼病原体（衣原体）的分离和确证1970 年代，维生素C二步发酵法第一步：采用生黑葡萄糖杆菌或弱氧化醋杆菌，将D- 山梨醇转化为L- 山梨糖第二步：采用氧化葡萄糖杆菌和芽孢杆菌混合发酵，将L- 山梨糖转化为1- 酮基-L- 古龙酸，再经化学转化为维生素C 1999 年，泉生热孢菌全基因组序列测定微生物特点个体微小杆菌的平均长度：2 微米面积/体积比：人= 1 ，大肠杆菌= 30 万这样大的比表面积特别有利于它们和周围环境进行物质、能量、信息的交换。微生物的其它很多属性都和这一特点密切相关结构简单无细胞单细胞简单多细胞代谢快速消耗自身重量2000 倍食物的时间大肠杆菌：1小时人：500 年繁殖快速大肠杆菌代时：20 分钟一头500kg 的食用公牛，24 小时生产0.5kg 蛋白质；同样重量的酵母菌，24 小时可以生产50000kg 优质蛋白质食物广泛纤维素、木质素、几丁质、角蛋白、石油、甲醇、甲烷、天然气、塑料、酚类、氰化物、各种有机物易于培养分布广泛几千米的地下数十公里的高空极端环境：强酸、强碱、高热、常年封冻的冰川种类繁多微生物种数多微生物的生理代谢类型多代谢产物种类多抗逆性强抗热：某些芽孢，加热煮沸8小时才被杀死抗寒：-12℃~-30℃的低温生长抗酸碱：细菌能耐受并生长的pH 范围：pH 0.5-13 耐渗透压：蜜饯、腌制品、饱和盐水中都有微生物生长抗压力：有些细菌可在1400 个大气压下生长细菌芽孢在普通条件下最长可存活＿＿。A 、几小时B 、几天C 、12 个月D 、几年及至几十年容易变异休眠长：最古老芽孢——2.5 亿年起源早38 亿年前，生命在海洋中出现26 亿年前，陆地上就可能存在微生物微生物形态结构与主要类群原核生物与真核生物比较遗传物质原核生物：双螺旋DNA 构成一条染色体，仅形成一个核区，没有核膜包被，无核仁，无组蛋白与之结合，存在质粒真核生物：双螺旋DNA 构成一条或一条以上的多条染色体，形成一个真核，有核膜包被，有核仁，有组蛋白与之结合；细胞器如线粒体、叶绿体携带有自身的DNA ，可自主复制有性生殖原核生物：无减数分裂，只有染色体的一部分遗传重组真核生物：减数分裂，全部染色体参与遗传重组原核生物细胞质有细胞膜包围，细胞膜大量褶皱内陷于细胞质中形成内膜系统，不含其他分化明显的细胞器；真核生物细胞质有细胞膜包围，细胞膜不内陷，内含多种细胞器，细胞器有各自膜包围，细胞器膜与细胞膜之间无直接关系蛋白质合成原核生物：在核糖体进行，核糖体为70S ，由50S 和30S 两个亚单位构成真核生物：在核糖体进行，核糖体为80S ，由60S 和40S 两个亚单位构成，细胞器的核糖体为70S 原核细胞与真核细胞的不同，表现在：A. 原核细胞基因组的大小仅有真核生物基因组大小的一半B ．原核细胞具有单链的DNA 分子C ．原核细胞中与DNA 结合的蛋白质较少，而且没有核膜包裹D ．原核细胞具有RNA 而不是DNA 原核生物A ．具有细胞器，但不具有细胞核B ．能产生ATP ，能独立进行生命过程C ．细胞壁含几丁质D ．大多具有环状DNA E ．都是厌氧生物原核细胞的特点是＿＿。A 、没有核膜，遗传物质集中在一个没有明确界限的低电子密度区，称为拟核。B 、DNA 为裸露的环状分子，通常没有结合蛋白。C 、没有恒定的内膜系统。D 、核糖体为70S 型，和真核细胞叶绿体、线粒体的相似。细菌形态基本形态：球形、杆状、螺旋形杆菌最常见，其次球菌不同球菌细胞分裂时，会形成不同空间排列方式，可作为分类依据杆菌的排列方式常因生长阶段和培养条件发生变化，不作为分类依据螺旋形：三类：弧菌、螺旋菌、弧菌：螺旋＜1圈，霍乱弧菌、蛭弧菌螺旋菌：螺旋2-6 圈，迂回螺菌螺旋体: 螺旋＞6圈，梅毒密螺旋体、钩端螺旋体其他形态：柄细菌、支原体、球衣菌、星形菌、方形菌细菌的大小一般细菌大小范围球菌：直径0.5-1μm 杆菌：0.5-1μm （直径）×1-3μm 螺旋菌：0.3-1μm （直径）×1-50μm 最小细菌：尿结石纳米细菌，直径50nm ，与病毒大小类似，3天分裂1次最大细菌：纳米比亚硫磺珍珠菌：直径100-750 微米绝大多数细菌的直径为＿＿。A 、1～10 毫米B 、1～10 微米C 、1-10 纳米D 、10 毫米以上细菌的测量单位是＿＿。A 、nm B 、μm C 、mm 　D、cm 细菌细胞结构基本构造：细胞壁、细胞膜、间体、细胞质和核区，为所有细菌细胞共有特殊构造：糖被、鞭毛、芽孢、孢囊、菌毛等，只在某些种类细菌中出现，具有特定功能细胞壁包围在细胞表面，内侧紧贴细胞膜的一层较为坚韧、略具弹性的结构，占细胞干重10%-25% ，可通过质壁分离、电镜观察、制备原生质体后细胞形态的变化，加以确定功能固定细胞外形和提高机械强度细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需渗透屏障，阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物质进入细胞，保护细胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物质的损伤细菌特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性的物质基础细菌细胞壁具有多样性革兰氏染色细菌学研究中最重要的染色方法。根据革兰氏染色，细菌分为两大类:革兰氏阳性（G+ ）和革兰氏阴性（G- ）G+ 和G- 细菌在细胞结构、成分、形态、生理、生化、遗传、免疫和药物敏感性等方面都呈现明显差异G+ 细菌、G- 细菌和支原体比较革兰氏染色流程初染媒染脱色复染革兰氏染色的关键操作步骤是＿＿＿。A 、结晶紫染色B 、碘液固定C 、乙醇脱色D 、复染在细菌学中革兰氏染色法的染色过程中，下列操作不正确的是＿＿。A 、制作细菌热固定涂片B 、用含I2 的乙醇溶液再染色后，然后用乙醇脱色C 、用结晶紫染色后冲洗D 、用蕃红(藏红)复染大肠杆菌经革兰氏染色后，菌体应呈＿＿。A 、无色B 、红色C 、黑色D 、紫色肽聚糖细菌细胞壁特有成分G+ ：三部分组成——聚糖（NAG 和NAM 通过β-1 ，4糖苷键连接）、四肽尾、肽桥G- ：两部分组成——聚糖、四肽尾。连接方式：甲肽尾第四位氨基酸（D-Ala ）与乙肽尾第三位氨基酸（DAP ，二氨基庚二酸）直接相连溶菌酶广泛的存在于正常体液中，其作用是对细菌细胞壁产生水解引起溶菌杀死功效，所以＿＿。A 、一切细菌都可以被杀死B 、可以抑制一切微生物C 、只对革兰氏阳性菌有效D 、对革兰氏阴性菌无效E 、只对没有荚膜的细菌才有效溶菌酶水解肽聚糖的作用位点是＿＿＿。A 、不同的多糖链之间的肽桥B 、四肽短链与N- 乙酰胞壁酸之间的酰胺键C 、N- 乙酰胞壁酸与N- 乙酰葡萄糖胺之间的β-1,4 糖苷键肽聚糖结构的多样性肽聚糖结构中，聚糖结构是一样的，四肽尾通常只有1个氨基酸差异，即Lys DAP