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生物奥赛培训教程--微生物学部分


生物奥赛培训教程
——微生物学部分

一、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、微生物细胞的结构与功能
? 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

一、微生物细胞的结构与功能
? 原核微生物的典型结构
细胞壁 细胞壁外结构 原生质体

一、微生物细胞的结构与功能
? 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
厚 G+ 薄 G-



假肽聚糖层

NAM,N-乙酰葡糖胺 NAG,N-乙酰胞壁酸



功能:
1. 保护:屏障、机械保护 2. 是细胞生长、分裂和运动所必须的 3. 赋予细胞抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性等

一、微生物细胞的结构与功能
? 原核微生物的结构与功能——细胞壁——革兰氏染色

结晶紫初染 碘液媒染

G+紫 G-红

乙醇脱色

番红复染

G+菌细胞壁还含有10%的磷壁酸,而G-菌细胞壁则有外膜和脂多糖

一、微生物细胞的结构与功能
? 原核微生物的结构与功能——原生质体
– 细胞膜:控制运输、维持渗透压、合成细胞壁、着生鞭毛等

– 贮藏物:硫粒、藻胆蛋白、异染颗粒等
– 核区(拟核) – 特殊的休眠结构——芽孢(内生孢子)

– 其它:气泡、伴孢晶体、孢囊等

一、微生物细胞的结构与功能
? 原核微生物的结构与功能——细胞壁外结构
– 糖被:荚膜,保护、屏障、储存、吸附、信号识 别(如:S-肺炎球菌) – 鞭毛:运动

– 菌毛(纤毛):普通菌毛:吸附
– 性(菌)毛:参与传递遗传物质

一、微生物细胞的结构与功能
? 放线菌的菌丝分化
一部分气生 菌丝分化成 孢子丝

适宜的条件 下,孢子萌 发长出菌丝

革兰氏阳性的原核生物,绝大多数抗生素是由放线菌产出的

一、微生物细胞的结构与功能
支原体 衣原体 立克次氏体

一、微生物细胞的结构与功能
特征
直径 过滤性 G染色 培养法

细菌

支原体

立克次氏体
0.3-0.8um 不能过滤 G宿主细胞

衣原体
0.2-0.3um 能过滤 G宿主细胞

0.5-2.0um 0.2-0.25um 不能过滤 G+或G人工培养基

能过滤 G人工培养基

产ATP









一、微生物细胞的结构与功能
? 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 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

一、微生物细胞的结构与功能
? 蓝藻、原绿藻和绿藻(真核)的比较
特征 有核膜的细胞核 无 细胞器 无 蓝藻 无 无 原绿藻 有 有 绿藻

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
? 微生物的营养要求
1. 碳源【糖类、脂肪、有机酸】: 能源物质,构成菌体和代谢产物 2. 氮源【无机氮源:氨水、硫酸铵、尿素、硝酸钠; 有机氮源:发酵菌丝体、酒糟】: 构成菌体和代谢产物,硝化细菌的能源物质 3. 无机盐类【Pb 、 Mg 、 S 、 P 、 Fe、Co、Zn等】: 维持酶活力,调节渗透压、pH值、电位等 4. 特殊生长因子【生物素、硫胺素、肌醇等】: 构成辅酶的组成部分,促进生命活动 5. 水:溶解营养物质和代谢产物

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

电子供体 无机营养型 有机营养型

二、微生物的营养
? 微生物的营养类型——典型类型
营养类型 光能无机自养型 能源 光能 电子供体 H2、H2S S、H2O 碳源 CO2 举例 蓝藻、藻类 紫(绿)硫细菌

光能有机异养型
化能无机自养型 化能有机异养型

光能
化学能 (无机) 化学能 (有机)

有机物
H2、H2S Fe2+、NO2有机物

有机物
CO2 有机物

红螺细菌
氢细菌、硫杆菌 硝化细菌 大肠杆菌、真菌

二、微生物的营养
? 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

二、微生物的营养
? 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、 鉴别培养基、选择培养基

三、微生物的生长繁殖
? 细菌的个体生长
1. 染色体DNA的复制与分离
2. 细胞壁扩增 3. 细胞分裂

三、微生物的生长繁殖
? 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

三、微生物的生长繁殖
? 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

三、微生物的生长繁殖
? 微生物生长繁殖的控制
– 化学控制:
? 抗微生物剂:杀死或抑制微生物生长的物质 ? 抗代谢物:用与生长因子结构类似的物质干扰微生物 ? 抗生素:一类次级代谢产物,具有抑菌或杀菌能力

– 物理控制:
? ? ? ? ? 高温灭菌:灼烧、煮沸、干热、湿热灭菌 过滤除菌 高渗作用抑菌 辐射和超声波处理 干燥

四、病毒的基本特征
? 病毒的特点
– 病毒在细胞外以成熟的颗粒形式(毒粒)存在; – 毒粒在胞外不表现任何生命特征;

– 毒粒具感染宿主细胞的能力,一旦进入细胞, 毒粒便解体,并表现出繁殖、遗传、变异等生 命特征。

四、病毒的基本特征
? 毒粒的结构——T4噬菌体 核酸

核 衣 壳

二十面 体对称

衣壳
螺旋对称

? 毒 粒 的 结 构 —— 核 衣 壳 与 囊 膜

四 、 病 毒 的 基 本 特 征

四、病毒的基本特征
? 病毒的简单分类
– 真病毒
? DNA病毒 ? RNA病毒【SARS病毒】

– 亚病毒因子
? 卫星RNA ? 类病毒【柑橘裂皮类病毒】 ? 朊病毒【疯牛病病毒】

四、病毒的基本特征
? 病毒的复制——周期及步骤
1. 2. 3. 4. 5. 吸附 侵入 脱壳 病毒大分子合成 装配与释放

病毒复制的一步生长曲线

四、病毒的基本特征
? 温和噬菌体:侵入宿主后并没有立即开始病
毒物质合成和组装的病毒,此时的噬菌体基因 组称为原噬菌体,而含有原噬菌体的宿主被称 为溶源性细菌。

? 溶源病毒的性质:
– – – – – 自发裂解性 可诱导性 免疫性 复愈性 溶源转变

五、感染与免疫
? 免疫学的几个基本概念
– 抗原Ab:能够诱导机体产生免疫应答,并能与机体 免疫应答产物特异性结合的物质
– 抗体Ig(免疫球蛋白):在抗原物质刺激下所形成 的能与抗体特异性结合的血清活性成分 – B细胞介导的体液免疫:当B细胞与抗原特异结合后, B细胞分化为浆细胞,大量分泌抗体。 – T细胞介导的细胞免疫:识别抗原后,可直接分泌 杀伤蛋白,或协助其它免疫过程

五、感染与免疫
? 抗体产生的一般规律
– 初次应答和再次应答

五、感染与免疫
? 免疫的基本类型
1. 天然(非特异性)免疫:体表屏障、吞噬作用等

2. 获得性(特异性)免疫:
1. 自动免疫
1. 自然免疫:感染 2. 人工(诱导)免疫:注射特异性疫苗

2. 被动免疫
1. 自然免疫:胎盘传递、初乳传递 2. 人工免疫:注射特异性抗体

五、感染与免疫
? 生物制品的分类
1. 预防类制品
1. 菌苗、2. 疫苗、3. 类毒素、4. 混合制剂

2. 治疗类制品
1. 抗血清与抗毒素、2. 血液制品

3. 诊断类制品
1. 体内诊断用品 2. 体外诊断用品

六、微生物遗传
? 质粒:细胞中独立于染色体外,能进行自 主复制的细胞质遗传因子。 ? 质粒的类型
– 按结构分: CCC型、 OC型、L型

– 按功能分: 致育因子、抗性因子、Col质粒、 毒性质粒、代谢质粒、隐秘质粒

六、微生物遗传
? 细菌基因转移和重组的方式
– 接合作用:细胞与细胞通过直接接触而产生的遗 传信息的转移和重组过程 – 转导作用:由病毒介导的细胞间进行的遗传交换

– 转化作用:游离DNA分子被感受态细胞摄取


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