高中生物竞赛辅导_微生物学授课

细菌的形态学分类
球菌
杆菌
螺旋菌（包括弧菌）
淋病球菌
大肠杆菌
弧形霍乱菌
4.细菌细胞的模式结构 一般结构：细胞 壁、细胞质膜、内 含物、核区、间体、 细胞质。 特殊结构：鞭毛、 菌毛、性毛、芽孢、 微荚膜、荚膜、粘 液层。
5. 细菌的染色
碱性染色剂 = 有色的阳离子 + 无色的阴离子 酸性染色剂 = 无色的阳离子 + 有色的阴离子 染色的方法有很多，如单染色、革兰氏染色、抗酸性染色、 荚膜染色、芽孢染色、鞭毛染色等，其中以革兰氏染色 (Gram staining)最为重要，由丹麦细菌学家Gram于1884 年创造。
15.细菌的鞭毛、菌毛和性毛的比较
16.芽孢的耐热性
渗透调节皮层膨胀学说——芽孢耐热机制（一）

芽孢衣（疏水性角蛋白）对多价阳离子和水分的透性很差； 皮层的离子强度很高，会产生极高的渗透压去夺取芽孢核心 中的水分，而造成芽孢皮层的膨胀和核心的高度失水； 核心部分的生命物质（DNA、RNA、Pr等）处于高度失水 状态，各种酶活性降低，因而产生极强的耐热性。
鉴别培养基、选择培养基
微生物代谢的特殊方面——生物固氮
自生固氮菌：巴氏梭菌（好氧）
共生固氮菌：根瘤菌（与豆科植物共生）
弗兰克氏菌（与非豆科植物共
生）
鱼腥藻（与满江红共生）等 联合固氮菌：雀稗固氮菌（生活在植物根际）
固氮条件：固氮酶、ATP、电子传递体
三、微生物的生长繁殖

细菌的个体生长
细菌基本形态通常可分为球状、杆状和螺旋状，分别被称为 球菌、杆菌和螺旋菌。



球菌分裂后产生的新细胞常保持一定的排列方式，在分类鉴 定上有一定意义。 根据球菌细胞分裂面和分裂后的排列方式，又可分为单球菌、 双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌和葡萄球菌。

短杆菌近似球状，长的杆菌近丝状。杆菌细胞常沿一个平面 分裂，大多数菌体分散存在，但有的杆菌呈长短不同的链状， 有的则呈栅状或“八”字形排列等。 细胞弯曲呈弧状或螺旋状，弯曲不足一圈的称弧菌，如霍乱 弧菌(Vibrio cholerae) 。弯曲度大于一周的称为螺旋菌。
Gram stain的主要步骤：结晶紫初染1 min →碘液媒染1 min →乙醇脱色20～30 sec →番红复染1～2 min 镜检菌体呈呈紫色者为革兰氏染色反应阳性细菌(常以G+表 示) ，呈红色者为革兰氏染色反应阴性细菌 (常以G－表示)。 通过这一简单染色几乎可将所有细菌区分为革兰氏阳性菌 和革兰氏阴性菌两大类。

DPA - Ca的存在——芽孢耐热机制（二）

在皮层和芽孢质中含有营养细胞所没有的 DAP - Ca， 占芽孢干重的5 ~ 15%； DAP - Ca能稳定芽孢中的生物大分子，DAP -Ca的 螯合作用会使芽孢中的生物大分子形成一种耐热性 的凝胶，从而增强芽孢的耐热性。
当芽孢萌发释放DAP - Ca，耐热性消失。
13.细菌内含物的种类和分布
碳 源 及 能 源 类 糖源：大肠杆菌、克雷伯氏菌、 蓝细菌芽孢杆菌等
聚－ß －羟丁酸： 固氮菌、产碱菌、肠杆菌 硫源：迂回螺菌菌、白喉棒杆菌、结核分枝杆菌
藻青素：蓝细菌含有
氮源类
藻青蛋白：蓝细菌含有
磷源（异染粒）：迂回螺菌、白喉棒杆菌和分枝杆菌含有
14.原核生物鞭毛的结构

立克次氏体引起的传染病：斑疹伤寒（斑疹伤寒立克 次氏体）、恙虫热（恙虫病立克次氏体）、Q热（Q 热立克次氏体）等严重传染病。
衣原体是一类在真核细胞内营专性能量寄生的小型G－ 原核生物。曾长期被认为是“大型病毒”。目前被承认 的衣原体：鹦鹉热衣原体、沙眼衣原体、肺炎衣原体。 生活史有原体、始体（网状体）
1.
DNA的复制与分离
细胞壁扩增 细胞分裂
2.
3.

细菌的群体生长
1. 2.
3.
4.
迟缓期 对数生长期 稳定生长期 衰亡期
பைடு நூலகம்
细菌的连续培养
真菌的生长繁殖
裂殖和芽殖：菌丝延长和酵母繁殖的主要方式
无性孢子繁殖：营养细胞分化出新个体（孢子）
有性孢子繁殖：不同的性细胞结合而产生新个体
蓝藻、藻类 紫（绿）硫细菌
红螺细菌 氢细菌、硫杆菌 硝化细菌 大肠杆菌、真菌

培养基的配置——基本原则
1. 2. 3.
4.
5.
选择适宜的营养物质 营养物质的浓度及其比例合适 控制pH条件 灭菌处理 原料来源的选择
培养基的配置——培养基的类型
成分：天然培养基与合成培养基 形式：液体、固体和半固体培养基 功能：基础培养基、加富培养基、
放线菌生长发育到一定阶段，一部分气生菌丝便分化成孢子丝。 孢子丝有杆形的、波浪形的、螺旋形的等，上面生有成串的孢子。 在适宜的条件下，孢子萌发长出菌丝。
绝大多数抗生素是由放线菌产出的。
放线菌的繁殖方式
在自然条件下，多数形成各种孢子，也有菌丝断裂成 孢子状细胞的。
分生孢子：最常见
借孢子 放线菌 繁殖方式 借菌丝 孢囊孢子 无鞭毛 有鞭毛 基内菌丝断裂（仅少数） 任何菌丝片段（各种放线菌）
μm（微米）级：光学显微镜下可见（细胞） 小（个体微小） nm(纳米）级：电子显微镜下可见（细胞器，病毒） 单细胞 微生物 简（构造简单） 简单多细胞 非细胞（即分子生物）
原核类：真细菌(细菌，放线菌，支原体）和古细菌
低（进化地位低）真核类：真菌（酵母、霉菌、蕈菌）、原生动物、单细胞藻类 非细胞类：病毒、亚病毒（类病毒、拟病毒、朊病毒）
体）、能进行产氧性光合作用的大型原核微 生物。 自然界到处都有蓝细菌的存在，有“先锋生 物”之称。 类囊体：其中含有叶绿素a和藻胆素。 羧酶体：固定CO2的场所。 气泡：存在于水生种类。
真细菌、古生菌与真核生物的比较
特征 有核仁、核膜的细胞核 有复杂内膜的细胞器 核糖体大小 细胞壁含肽聚糖（胞壁酸） 对链霉素等抗生素的敏感性
电子供体 无机营养型 有机营养型
微生物的营养类型——典型类型
营养类型 能源 电子供体 碳源 举例
光能无机自养型
光能有机异养型 化能无机自养型 化能有机异养型
光能
光能 化学能 (无机) 化学能 (有机)
H2、 H2S S、H2O
有机物 H 2、 H 2S Fe2+、NO2有机物
CO2
有机物 CO2 有机物
18.支原体、立克氏体、衣原体和病毒
支原体
衣原体
立克次氏体
支原体曾被认为是能在无生命培养基上生长繁殖的最小 的原核细胞型微生物，目前这一地位已经被纳米细菌所 取代。 支原体的大小为0.2～0.25um,可通过滤菌器，常给细胞 培养工作带来污染的麻烦。无细胞壁，不能维持固定的 形态而呈现多形性。革兰氏染色不易着色。支原体基因 组为一环状以双链DNA，分子量小（仅有大肠杆菌的五 分之一），合成与代谢很有限。 典型的“荷包蛋样”菌落：圆形（直径10～16um）， 核心部分较厚，向下长入培养基，周边为一层薄的透明 颗粒区。此外，支原体还能在鸡胚绒毛尿囊膜或培养细 胞中生长。 繁殖方式多样，主要为二分裂繁殖，还有断裂、分枝、 出芽等方式，盖因缺乏细胞壁造成分裂时二个子细胞大 小均所致。同时，支原体分裂和其DNA复制不同步，可 形成多核长丝体。
革兰氏染色机理
甲菌 初染 结晶紫 乙菌 媒染 碘液 脱色 乙醇 复染 沙黄 红色（G-） 紫色（G＋）
G+ 菌：细胞壁厚，肽聚糖含量高，交联度大，当乙醇脱色时，
肽聚糖因脱水而孔径缩小，故结晶紫-碘复合物被阻留在细胞内，
细胞不能被酒精脱色，仍呈紫色。 Gˉ菌：肽聚糖层薄，交联松散，乙醇脱色不能使其结构收缩，因
10.缺壁细菌
自发缺壁突变：L型细菌（G+或G-）
实验室中 彻底除尽：原生质体（G+ ） 形成 人工方法 缺壁 去壁 部分去除：球状体（G-） 细菌
自然界长期进化中形成：支原体
11.细菌细胞膜的磷脂双分子层
12.真细菌与古生菌细胞膜的不同
古生菌与其它生物最显著的化学成分差异是体现在细胞膜上， 基本差别有4点（1）甘油的立体构型；（2）醚键；（3）类异 戊二烯链；（4）侧链的分支
２.细菌的大小 量度细菌大小的单位是μm (微米，即10-6 m)。一 般细菌的直径或宽度约0.5 μm，长度约0.5～5 μm。 特例：费氏刺尾鱼菌细胞可达 600×60 μm；纳米 比亚嗜硫珠菌细胞直径0.32～1 mm； 纳米细菌(nanobacteria)细胞直径仅为50 nm左右。
3.细菌的形态
厚 G+ 薄 G-
与 假肽聚糖层

功能：
1. 2.
3.
保护：屏障、机械保护 是细胞生长、分裂和运动所必须的 赋予细胞抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性等
9.原核微生物的结构与功能——细胞壁外结构
糖被：保护、屏障、储存、吸附、信号识别 鞭毛：运动 菌毛（纤毛）：吸附 性毛：参与传递遗传物质


17.链霉菌的形态构造
放线菌
放线菌的菌丝分化
放线菌的细胞结构和细菌没 有多大区别，也是原核生物。 用革兰氏染色法染色后细胞 壁为紫色，所以是革兰氏阳 性的原核生物。但是它们的 形态比细菌复杂些，在显微镜下，观察到菌丝。如果把它们培养 在固体培养基上，会长出坚硬的菌落，不同种类的放线菌的菌落 颜色不同。如果用放大镜观察这些菌落，你会发现它们的周围好 像图画中向四周放射着光芒的太阳，所以科学家称它们为放线菌。
假肽聚糖结构与肽聚糖相似。
具体差别:
多糖骨架:是由N-乙酰葡萄 糖胺和N-乙酰塔罗糖胺糖醛 酸以β-1，3-糖苷键交替连 接而成；
肽尾:由L-Glu、L-Ala、LLys3个L型氨基酸组成； 肽桥:由L-Glu一个氨基酸 组成。
8.原核微生物的结构与功能——细胞壁
真细菌

古生菌
结构：肽聚糖层
其含脂量高,乙醇将脂溶解，缝隙加大，结晶紫-碘复合物溶出细
胞壁，酒精将细胞脱色，细胞无色，沙黄复染后呈红色。
阳性菌
阴性菌
显微镜下的G+与G－细菌
显微镜下的G－细菌
6.Ｇ＋、Ｇ－细菌的形态和大小
7.Ｇ＋、Ｇ－细菌肽聚糖单体构造的比较
A双糖单位：由一个N-乙酰萄糖胺通过β-1，4-糖苷 键与另一个N-乙酰胞壁酸相连。该糖苷键易被溶菌 酶水解。 B四肽尾或四肽侧链：由四个氨基酸分子按L型与D型 交替方式连接而成。金黄色葡萄球菌在N-乙酰胞壁 酸上的四肽尾：L-Ala→D-Glu→L-Lys→D-Ala。大 肠杆菌四肽尾的第3个氨基酸L-lys为内消旋二氨基 庚二酸（m-DAP)所代替。 C肽桥或肽间桥：它起着没有特殊的肽桥连接前后两 个四肽尾分子的“桥梁”作用。
《微生物学》竞赛培训
微生物学的知识体系
基因表达调控 基因工程
形态结构 遗传
营养代谢 分类 生长繁殖 发酵工业 系统发育 食品 药物 生物制品 环保 微生物学 感染与免疫 生态与多样性
推荐教材与参考书

教材
《微生物学教程》，周德庆，高教出版社 参考书 《微生物学，精要、题解、测试》，周德庆，化学 工业出版社
真细菌 无 无 70S
有 敏感
古生菌 无 无 70S
无 不敏感
真核生物 有 有 80S
无 不敏感
蓝藻、原绿藻和绿藻（真核）的比较 特征 有核膜的细胞核 细胞器 蓝藻 无 无 原绿藻 无 无 绿藻 有 有
光合色素类型
光合作用位点
叶绿素a、 藻胆素
类囊体 0.5—5um
细胞大小
叶绿素a、 叶绿素b 类囊体 0.45*0.75um
叶绿素a、 叶绿素b 叶绿体 >2um
念珠藻
原绿藻
衣藻
二、微生物的营养
微生物的营养类型——划分依据
划分依据 碳源 营养类型 自养型 异养型 特点 以CO2为唯一或主要碳源 以有机物为碳源
能源
光能营养型
化能营养型
以光为能源
通过氧化释放的化学能为能源 以还原性无机物为电子供体 以有机物为电子供体

微生物细胞的结构与功能
微生物的类型
(真)细菌 细菌 蓝藻 原绿藻 放线菌 衣原体 支原体 立克次氏体 等 G+ G-
原核微生物
古生菌 细胞型微生物 真核微生物
酵母菌 霉菌 真核藻类（绿藻、硅藻等） 蘑菇 原生动物
非细胞型微生物——病毒
真病毒 亚病毒因子
一、原核细胞的组成
１.微生物研究对象
特征
直径 过滤性 G染色
细菌
0.5-2.0um 不能过滤 G+或G-
支原体
0.20.25um 能过滤 G人工培养基
立克次氏体
衣原体
0.3-0.8um 0.2-0.3um 不能过滤 G宿主细胞
能过滤 G宿主细胞
培养法 人工培养基 产ATP
有
有
有
无
19.蓝细菌
是一类G－、无鞭毛、含叶绿素a（无叶绿