微生物基础知识讲座

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第一章 微生物概论
什么是微生物
微生物（microorganism, microbe）是一些肉 眼看不见的微小生物的总称。包括属于原核类 的细菌、放线菌、支原体、立克次氏体、衣原 体和蓝细菌（过去称蓝藻或蓝绿藻），属于真 核类的真菌（酵母菌和霉菌）、原生动物和显 微藻类，以及属于非细胞类的病毒、类病毒和 朊病毒等。
镰刀霉的镰刀形 大分生孢子
青霉的帚状分生孢子梗 曲霉的分生孢子头彩图 和分生孢子
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霉菌的有性繁殖和有性孢子：
经过两性细胞结合而形成的孢子称为有性孢子。 霉菌的有性繁殖过程一般分为三个阶段，即质 配、核配和减数分裂。
质配是两个配偶细胞的原生质融合在同一细胞 中，而两个细胞核并不结合，每个核的染色体 数都是单倍的。
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立克次氏体（rickettsiae），一种微小的寄生的细菌。 上图是动物的淋巴细胞，红色的是寄生的立克次氏
体。
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噬菌体
SARS病毒是一类新发现 的冠状病毒
禽流感病毒
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爱滋病毒
微生物的特点
种类多、分布广
现在已经知道的微生物有十万种左右； 微生物在土壤中的数量最多，据统计，一克土壤中含
有几千万到几百亿的微生物。
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孢囊孢子：在孢子囊内形成的孢子叫孢囊孢子。孢子囊是由菌丝顶端 细胞膨大而成，膨大部分的下方形成隔膜与菌丝隔开，膨大细胞的原生 质分化成许多小块，每小块可发育成一个孢子。孢囊孢子有两种类型， 一种为生鞭毛，能游动的叫游动孢子，如鞭毛菌亚门中的绵霉属；另一 种是不生鞭毛，不能游动的叫静孢子，如接合菌亚门中的根霉属。
沙门氏菌的菌落特征
铜绿假单孢菌的菌落特征 弗氏志贺氏菌的菌落特征 粘质沙雷氏菌的菌落特征
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第二节 放线菌
一、放线菌的形态、大小和结构 放线菌的形态比细菌复杂些，但仍属于单细胞。
在显微镜下，放线菌呈分枝丝状，我们把这些 细丝一样的结构叫做菌丝，菌丝直径与细菌相 似，小于1微米。菌丝细胞的结构与细菌基本 相同。 根据菌丝形态和功能的不同，放线菌菌丝可分 为基内菌丝、气生菌丝和孢子丝三种。链霉菌 属是放线菌中种类最多、分布最广、形态特征 最典型的类群，其形态如下图所示。
核配即两个核结合成一个双倍体的核。 减数分裂则使细胞核中的染色体数目又恢复到
原来的单倍体
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有性孢子的产生不及无性孢子那么频繁 和丰富，它们常常只在一些特殊的条件 下产生。常见的有卵孢子、接合孢子、 子囊孢子和担孢子，分别由鞭毛菌亚门、 接合菌亚门、子囊菌亚门和担子菌亚门 的霉菌所产生。
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卵孢子：菌丝分化成形状不同的雄器和藏卵器，雄器与藏 卵器结合后所形成的有性孢子叫卵孢子。
察，很像一根透明胶管，它的直径一般为3-10 微米，比细菌和放线菌的细胞约粗几倍到几十 倍。菌丝可伸长并产生分枝，许多分枝的菌丝 相互交织在一起，就叫菌丝体。
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根据菌丝中是否存在隔膜，可把霉菌菌丝分成两种类 型：
无隔膜菌丝：菌丝中无隔膜，整团菌丝体就是一个单 细胞，其中含有多个细胞核。这是低等真菌（即鞭毛 菌亚门和接合菌亚门中的霉菌）所具有的菌丝类型。
三、细菌的菌落
单个或少数细菌细胞生长繁殖后，会形 成以母细胞为中心的一堆肉眼可见、有 一定形态构造的子细胞集团，这就是菌 落。细菌菌落常表现为湿润、粘稠、光 滑、较透明、易挑取、质地均匀以及菌 落正反面或边缘与中央部位颜色一致等。 细菌的菌落特征因种而异。可作为鉴定 细菌种的依据。
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粘质沙雷氏菌的菌落特征
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放线菌的菌丝
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链霉菌的一般形态和构造 （模式图）
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二、放线菌的繁殖
放线菌没有有性繁殖，主要通过形成无性孢子 方式进行无性繁殖，成熟的分生孢子或孢囊孢 子散落在适宜环境里发芽形成新的菌丝体；另 一种方式是菌丝体的无限伸长和分枝，在液体 振荡培养（或工业发酵）中，放线菌每一个脱 落的菌丝片段，在适宜条件下都能长成新的菌 丝体，也是一种无性繁殖方式。
霉菌的无性孢子直接由生殖菌丝的分化而形成， 常见的有节孢子、厚垣孢子、孢囊孢子和分生 孢子。
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节孢子：菌丝生长到一定阶段时出现横隔膜，然后从隔膜处 断裂而形成的细胞称为节孢子。如白地霉产生的节孢子。
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厚垣孢子：某些霉菌种类在菌丝中间或顶端发生局 部的细胞质浓缩和细胞壁加厚，最后形成一些厚壁 的休眠孢子，称为厚垣孢子。如毛霉属中的总状毛 霉。
乳酸菌每小时可产生为其体重1000~10000倍 的乳酸；
一种产朊假丝酵母合成蛋白质的能力是大豆的 100倍，比食用公牛强10000倍；
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适应强、变异易
一九四三年分离到的青霉素产生菌，在每毫升 发酵液中只能分泌20单位左右的青霉素，通过 60多年来的不断育种，加上其他条件的改进， 目前每毫升已经超过10万单位；
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三、 放线菌的菌落
放线菌在固体培养基上形成与细菌不同的菌落 特征，放线菌菌丝相互交错缠绕形成质地致密 的小菌落，干燥、不透明、难以挑取，当大量 孢子覆盖于菌落表面时，就形成表面为粉末状 或颗粒状的典型放线菌菌落，由于基内菌丝和 孢子常有颜色，使得菌落的正反面呈现出不同 的色泽。
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放线菌的菌落特征
炭疽杆菌是人类历史上第一个被证实引起疾病的细菌。1877年 Robert Koch首次在培养基上培养成功（如图1），并说明其可形成内 孢子体，注射动物后可导致实验性炭疽。
炭疽杆菌是一种很大的格兰氏染色阳性杆菌，可在普通培养基上需 氧或厌氧条件下培养。
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芽孢杆菌
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蜡样芽孢杆菌
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淡水中的螺旋菌 spirochetes .
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青霉是种真菌，属于子囊菌。 有的能产生青霉素，救了无数人的命。 产生无性孢子。
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根霉（Rhizopus)是种真菌，属于接合菌。 能产生无性孢子 菌丝体的直径约12 um 黑的是孢子囊
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支原体扫描电镜图片 支原体（mycoplasma）以前被认为是最小的能独立存Baidu Nhomakorabea的原核生物，以 前也被认为是地球上迄今为止被发现的最小的细胞生物。 全世界90%的猪体内寄生着支原体。
A：诺尔斯氏链霉菌； C：酒红指孢囊菌； E：小单胞菌；
B：皮疽诺卡氏菌； D：游动放线菌； F：皱双孢马杜拉放线菌
产抗菌素的放线菌的菌落特征
A：卡特利链霉菌；
B：弗氏链霉菌；
C：吸水链霉菌金泪亚种；D：卡那霉素链霉菌；
E：除虫链霉菌；
F：生磺酸链霉菌
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第三节 霉菌
真菌在微生物世界中可以称得上是个"巨人家族"，真 菌的个头较大，其中的许多成员对我们来说都是很熟 悉的。例如，在潮湿的天气里，常常发现粮食、衣服、 皮鞋上长了霉，我们做酱、酱油、豆腐乳用的曲霉和 毛霉等霉菌；发面、酿酒用的酵母菌等都是真菌，就 连人们爱吃的蘑菇、木耳等蕈子，也都是真菌大家族 的成员。真菌是微生物中的一大类群，属于真核微生 物，与人类关系非常密切。真菌是抗生素（如青霉素、 头孢霉素）、有机酸等多种发酵工业的基础，在自然 界中则扮演着各种复杂有机物分解者的角色。然而有 些真菌是病原菌，引起人类和动植物病害，有些真菌 产生毒素，使人、畜中毒，严重者引起癌症。如黄曲
霉菌的子囊孢子 a．子囊果；b．子囊；c．伪侧丝；d．子囊孢子
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担孢子：菌丝经过特殊的分化和有性结合形成担子，在 担子上形成的有性孢子即为担孢子。
担孢子的形成过程示意图 a-d．双核细胞；e．核融合；f-g．核分裂；h．担孢 子形成；i．担孢子成熟并释放
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霉菌的孢子具有小、轻、干、多，以及形态色 泽各异、休眠期长和抗逆性强等特点，每个个 体所产生的孢子数，经常是成千上万的，有时 竟达几百亿、几千亿甚至更多。这些特点有助 于霉菌在自然界中随处散播和繁殖。对人类的 实践来说，孢子的这些特点有利于接种、扩大 培养、菌种选育、保藏和鉴定等工作，对人类 的不利之处则是易于造成污染、霉变和易于传 播动植物的霉菌病害。
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微生物千姿百态，有些是腐败性的，即引起食 品气味和组织结构发生不良变化。当然有些微 生物是有益的，它们可用来生产如奶酪，面包， 泡菜，啤酒和葡萄酒。微生物非常小，必须通 过显微镜放大约1000 倍才能看到。比如中等 大小的细菌，1000个叠加在一起只有句号那么 大。
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自佛罗里达10月3日发现25年来美国第一例吸入性炭疽之后，美国 及其海外机构一直处于遭受炭疽菌袭击的恐慌之中。炭疽杆菌是出现 在历史上比较久的一种生物武器，也是战争中常用的一种细菌，曾使 无数人丧命。二战时期，日本731部队曾经大量培养炭疽病菌，并用 活人标本进行实验。
霉菌的游动孢子
霉菌的静孢子 左：毛霉的孢子囊；中：孢子囊 壁破裂，露出静孢子；右：囊轴
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分生孢子：是在生殖菌丝顶端或已分化的分生孢子梗上形 成的孢子，分生孢子有单生、成链或成簇等排列方式，是子 囊菌和半知菌亚门的霉菌产生的一类无性孢子。 霉菌分生孢子的着生和形态（青霉、曲霉、镰刀霉）
曲霉的分生孢子梗和顶 囊上的分生孢子
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第二章 微生物的类群和形态结构
微生物种类繁多，人们研究得最多、也 较深入的主要有细菌、放线菌、蓝细菌、 枝原体、立克次氏体、古菌、真菌、显 微藻类、原生动物、病毒、类病毒和朊 病毒等。现择要介绍如下：
细菌 放线菌 霉菌 酵母菌 病毒
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第一节 细菌
细菌是一类细胞细而短、结构简单、细 胞壁坚韧，以二等分裂方式繁殖的原核 微生物，分布广泛。
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一、细菌的形态与结构
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二、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。在分裂前先延长菌体，染色 体复制为二，然后垂直于长轴分裂，细 胞赤道附近的细胞质膜凹陷生长，直至 形成横隔膜，同时形成横隔壁，这样便 产生两个子细胞。
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<==细菌细胞分裂的电镜超薄切片图 杆菌二分裂过程模式图
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子实体：是由大量气生菌丝体特化而成，子实 体是指在里面或上面可产生孢子的、有一定形 状的任何构造。例如有三类能产有性孢子的结 构复杂的子实体，分别称为闭囊壳、子囊壳和 子囊盘。
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麦角菌的菌核
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二、霉菌的繁殖
霉菌有着极强的繁殖能力，而且繁殖方式也是 多种多样的。虽然霉菌菌丝体上任一片段在适 宜条件下都能发展成新个体，但在自然界中， 霉菌主要依靠产生形形色色的无性或有性孢子 进行繁殖。孢子有点像植物的种子，不过数量 特别多，特别小。
假根：根霉属霉菌的菌丝与营养基质接触处分化出的 根状结构，有固着和吸收养料的功能。
菌网和菌环：某些捕食性霉菌的菌丝变态成环状或网 状，用于捕捉其它小生物如线虫、草履虫等。
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霉菌的菌环和菌网 a.菌环；b.简单菌网；c.复杂菌网
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菌核：大量菌丝集聚成的紧密组织，是一种休 眠体，可抵抗不良的环境条件。其外层组织坚 硬，颜色较深；内层疏松，大多呈白色。如药 用的茯苓、麦角都是菌核。
霉产生的黄曲霉毒素毒害肝脏，易引发肝癌。
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霉菌是丝状真菌的俗称，意即"发霉的真 菌"，它们往往能形成分枝繁茂的菌丝体， 但又不象蘑菇那样产生大型的子实体。 在潮湿温暖的地方，很多物品上长出一 些肉眼可见的绒毛状、絮状或蛛网状的 菌落，那就是霉菌。
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一、 霉菌的形态、大小和结构
霉菌的菌丝构成霉菌营养体的基本单位是菌丝。 菌丝是一种管状的细丝，把它放在显微镜下观
霉菌的卵孢子 1.雄器；2. 藏卵器；3. 卵孢子
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接合孢子：由菌丝分化成两个形状相同、但性别不同的配 子囊结合而形成的有性孢子叫接合孢子。
霉菌的接合孢子
左：毛霉的(+)和(-)型菌丝在交界处结合产生黑色的带状，肉眼可
见；
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右：取小黑点用显微镜观察所看到的接合孢子
子囊孢子：菌丝分化成产囊器和雄器，两者结合形成子囊， 在子囊内形成的有性孢子即为子囊孢子。
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个体小、胃口大
每毫克大肠杆菌细胞的表面积比每毫克人细胞 的表面积大30万被左右；
积极活动的大肠杆菌，每小时能消耗它体重 2000倍的乳糖；
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繁殖速、转化快
微生物有惊人的繁殖速度，大多数微生物几十 分钟内就可以繁殖一代，如细菌一般每20~30 分钟既可分裂一次；
生产味精的谷氨酸短杆菌，从摇瓶培养扩大到 50吨发酵罐的过程中，在52小时内细胞数目增 加了32亿倍；
有隔膜菌丝：菌丝中有隔膜，被隔膜隔开的一段菌丝 就是一个细胞，菌丝体由很多个细胞组成，每个细胞 内有1个或多个细胞核。在隔膜上有1至多个小孔，使 细胞之间的细胞质和营养物质可以相互沟通。这是高 等真菌（即子囊菌亚门和半知菌亚门中的霉菌）所具 有的菌丝类型。
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霉菌菌丝的变态 为适应不同的环境条件和更有效地摄 取营养满足生长发育的需要，许多霉菌的菌丝可以分 化成一些特殊的形态和组织，这种特化的形态称为菌 丝变态。 吸器：由专性寄生霉菌如锈菌、霜霉菌 和白粉菌等产生的菌丝变态，它们是从菌丝上产生出 来的旁枝，侵入细胞内分化成根状、指状、球状和佛 手状等，用以吸收寄主细胞内的养料。