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文檔簡介

緒言一、微生物與微生物學二、微生物學發(fā)展簡史三、微生物學理論成就及應用四、微生物學技術成就及應用五、獸醫(yī)微生物學的任務與作用1999\12\281第一頁,共66頁。一、微生物與微生物學微生物是一類肉眼看不見,有一定形態(tài)結構,能在適宜環(huán)境中生長繁殖的細小生物。微生物繁殖快,分布廣,結構簡單,種類很多,有細菌、真菌(包括霉菌和酵母菌)、放線菌、螺旋體、霉形體、立克次體、衣原體和病毒等。微生物學

是研究微生物形態(tài)、生理、遺傳變異、生態(tài)分布、分類及其與人類關系的科學。緒言1999\12\282第二頁,共66頁。勞動人民早期的微生物知識人類在從事生產實踐中,早已應用和積累了微生物知識。例如商代(公元前1766-l122年)就有關于釀酒的記載;北魏(約公元386-534年)的《齊民要術》中對酒曲、醋等的作法有詳細記錄?!蹲髠鳌酚涊d(前566年)“國人逐瘋狗”以防狂犬病。公元1567-1572年,我國用人的痘痂接種以預防天花。在100多年以前在甘肅等地應用“灌花”(灌服稀釋的病牛血)以預防瘟。微生物學作為一門科學,是18世紀以后的事。緒言1999\12\283第三頁,共66頁。二、微生物學發(fā)展簡史微生物學的發(fā)展的三個階段第一階段微生物形態(tài)學時期(1683-1870)

1683年荷蘭人呂文虎克(AntonyvanLeeuwenhoek)用自制的放大200倍的顯微鏡,首次觀察到微生物。1695年將所觀察到的微生物繪圖并敘述公諸于世。以后,人們對微生物的形態(tài)、排列、大小等有了初步的認識,但僅限于形態(tài)學方面。其主要原因之一是自然發(fā)生論的阻礙。緒言1999\12\284第四頁,共66頁。緒言AntonyvanLeeuwenhock(1632-1723)1999\12\285第五頁,共66頁。1861年德國人巴斯德(Pasteur)以曲頸瓶實驗證明自然發(fā)生論是荒謬的。證明曲頸瓶內肉湯變壞源于空氣微生物“種子”。此時人們才感到微生物有研究的價值。開展了大量研究工作,使微生物學進入了生理學和免疫學時期。緒言1999\12\286第六頁,共66頁。緒言第二階段微生物生理學及免疫學奠基時期(1870-1920)

50年間,微生物學在理論上、技術上、生產上都取得了較大進展。巴斯德l861年到1895年間,從事微生物研究,他是微生物生理學與免疫學的主要奠基人。1861年德國人巴斯德(Pasteur)以曲頸瓶實驗證明自然發(fā)生論是荒謬的。證明曲頸瓶內肉湯變壞源于空氣微生物“種子”。此時人們才感到微生物有研究的價值。開展了大量研究工作,使微生物學進入了生理學和免疫學時期。1999\12\287第七頁,共66頁。緒言LouisPasteur(1822–1895)巴斯德:法國化學家、細菌學家)1999\12\288第八頁,共66頁。緒言巴斯德(Pasteur)

在研究酒的敗壞問題證明1.酒是某種微生物的發(fā)酵產物;2.不同微生物的代謝不一樣,做酒過程讓有益菌生長,限制有害微生物生長,可保證產品質量。

在研究炭疽病、狂犬病時證明1.這些疾病是由相應的微生物所致;2.微生物可以致弱用作傳染病預防,而且對致弱途徑進行研究。如狂犬病弱毒疫苗、牛瘟弱毒疫苗、豬瘟兔化弱毒疫苗等。1999\12\289第九頁,共66頁。RobertKockinhislaboratoryTherecognitionofmicrobialroleindiseaseRobertKoch(1843–1910)科赫:德國細菌學家,醫(yī)學家,結核菌、霍亂菌發(fā)現者,曾獲1905年諾貝爾生理學-醫(yī)學獎)緒言1999\12\2810第十頁,共66頁。科赫(Koch)提出柯赫法則:確定某種微生物是否具有致病性的主要依據。第一,特殊的病原菌應在同一疾病中可查見,在健康者不存在;第二,此病原菌能被分離培養(yǎng)而得到純培養(yǎng)物;第三,此純培養(yǎng)物接種易感動物,能導致同樣病癥;第四,自感染的動物體內能重新獲得該病原菌的純培養(yǎng)。該法則也適用于其他病原微生物,如病毒等。緒言1999\12\2811第十一頁,共66頁。緒言

與此同時期,其他微生物學者,也在微生物學的理論和技術上作出了貢獻。如細菌染色技術的改進(苯胺染料);顯微鏡技術的改進(油浸物鏡);固體培養(yǎng)基的發(fā)明(細菌分離)等。陸續(xù)發(fā)現了數十種主要人、畜傳染病病原菌;發(fā)現了病毒;研究了機體免疫現象等,極大地豐富了微生物學的內容。

第三階段:近代及現代微生物學時期(1920年起)

特別是近半個世紀以來,微生物學在理論研究、技術創(chuàng)新及實際應用方面都取得了重要進展。

1999\12\2812第十二頁,共66頁。三、微生物學理論成就及應用1.微生物遺傳理論的研究

由于蛋白質化學研究的進展,揭示了遺傳物質基礎是DNA或RNA。對微生物基因組結構、表達及調控功能的研究突飛猛進。2.組織移植、免疫耐受的研究

可以識別抗原、控制抗原抗體反應,使人類器官移植得以成功。抗原抗體反應已不限于傳染病的范圍,而擴展到整個生物學的領域。緒言1999\12\2813第十三頁,共66頁。3.抗微生物藥物的研究從微生物代謝研究出發(fā),進行化學治療藥劑和抗生素的研究,大大減小了人畜傳染病的危害。4.免疫球蛋白的研究對免疫球蛋白的類型結構以及細胞免疫與體液免疫機理的研究已廣泛深入,免疫球蛋白(包括單克隆抗體)在疾病診斷及防治方面廣泛應用。緒言1999\12\2814第十四頁,共66頁。四、微生物學技術成就及應用1.電子顯微鏡顯微技術能觀察到細菌、病毒等的亞細胞結構,用于理論研究和疾病診斷。2.抗原抗體標記技術在疾病診斷及免疫學測定和研究方面,提供了有力的工具。3.細胞培養(yǎng)技術和蛋白質及核酸技術大大便利了微生物學特別是病毒學的操作及研究。緒言1999\12\2815第十五頁,共66頁。4.核磁共振分析技術可測定液態(tài)蛋白質、核酸等分子形態(tài)及結構,用于微生物研究。5.PCR(聚合酶鏈式反應)及計算機等技術在微生物鑒定、檢測、診斷與免疫研究等方面帶來革命性變化。

近年來微生物學領域發(fā)展最快的三部分為:微生物遺傳學、免疫學及病毒學,且都已發(fā)展成為獨立學科。緒言1999\12\2816第十六頁,共66頁。五、獸醫(yī)微生物學任務與作用1.任務與作用

獸醫(yī)微生物學是以微生物學一般理論和技術為基礎,研究病原微生物與動物疾病的關系,診斷和防治動物疾病,保障動物健康和人類食品安全的一門基礎學科。2.研究領域

包括家畜、家禽、家庭動物、實驗動物、水生動物、野生動物等的微生物。內容涉及微生物學基礎、動物免疫、動物微生態(tài)、動物病原微生物等。緒言1999\12\2817第十七頁,共66頁。3.與其他學科的關系獸醫(yī)微生物學與醫(yī)學微生物學的關系最為密切,但范圍更廣,層次更復雜?!隘偱2 ?牛海綿狀腦病)、口蹄疫、禽流感等動物疫病的流行震驚全球,對其病原的研究及控制,引起了全社會的關注。4.貢獻本學科對微生物學的貢獻。德國獸醫(yī)微生物學家首次報道了第一個人獸共患的病毒(口蹄疫病毒)。美國獸醫(yī)學家首次報道了人獸共患細菌(沙門氏菌)和輪狀病毒。緒言1999\12\2818第十八頁,共66頁。第一章

細菌的形態(tài)與構造第二章細菌的生理第三章消毒與滅菌第四章細菌的微生態(tài)第五章

細菌的致病機理第六章

細菌的遺傳變異第七章

細菌的分類與命名第一篇細菌總論1999\12\2819第十九頁,共66頁。第一章細菌的形態(tài)與構造第一篇一

細菌的大小和形態(tài)二

細菌的基本構造三

細菌的特殊構造四細菌形態(tài)和構造的觀察方法1999\12\2820第二十頁,共66頁。第一章第一章

細菌的形態(tài)和構造

細菌是原核生物界中的一大類單細胞微生物,它們個體微小,形態(tài)與結構簡單。廣義細菌包括細菌、立克次體、衣原體、霉形體、螺旋體及放線菌等。一、細菌的大小和形態(tài)1.細菌的大小

測定細菌大小的單位常用微米(um)和納米(nm)。

1999\12\2821第二十一頁,共66頁。第一章各種細菌大小的表示球菌以直徑表示桿菌用長和寬表示螺旋狀菌用長和寬表示,以兩端直線距離作長度。

細菌的大小介于動物細胞與病毒之間。細菌的大小以幼齡培養(yǎng)物(對數期)為標準,各種細菌的大小是相對穩(wěn)定的,可以作為鑒定的一個依據。1999\12\2822第二十二頁,共66頁。第一章1999\12\2823第二十三頁,共66頁。2.細菌的基本形態(tài)分三種(1)球狀:球菌雙球菌:肺炎鏈球菌鏈球菌:豬鏈球菌葡萄球菌:金黃色葡萄球菌四聯球菌(2)桿狀:桿菌單桿菌:大腸桿菌鏈桿菌:炭疽桿菌(兩端平直)球桿菌:巴氏桿菌第一章1999\12\2824第二十四頁,共66頁。(3)螺旋狀:螺旋菌弧菌:霍亂弧菌,一個彎曲螺菌:兩個以上彎曲3.細菌的繁殖與排列方式

細菌的繁殖方式;二分裂繁殖(裂殖)。1999\12\2825第二十五頁,共66頁。第一章1999\12\2826第二十六頁,共66頁。4.細菌的群體形態(tài)

菌落:某個細菌在固體培養(yǎng)基表面生長繁殖,形成肉眼可見、有一定形態(tài)的獨立細菌群體,稱為菌落。若菌落聯成一片,稱為菌苔。大腸桿菌在普通瓊脂培養(yǎng)基上面都是一樣的,圓形邊緣整齊,表面光滑,半透明,小凸起;第一章1999\12\2827第二十七頁,共66頁。第一章1999\12\2828第二十八頁,共66頁。第一章1999\12\2829第二十九頁,共66頁。第一章1999\12\2830第三十頁,共66頁。二、細菌的基本構造基本結構:細胞壁、細胞膜、細胞質、核體等。第一章1999\12\2831第三十一頁,共66頁。細菌細胞結構模式圖細胞壁胞漿膜細胞漿氣泡間體質粒核體核蛋白體內含物第一章1999\12\2832第三十二頁,共66頁。1.細胞壁在細菌細胞的外層,堅韌有彈性。經高滲處理染色后在光鏡下,或超薄切片經電鏡觀察可見。由于細菌細胞壁結構和成分的不同,用革蘭氏染色可將其分為革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌兩大類。第一章1999\12\2833第三十三頁,共66頁。(1)革蘭氏陽性菌

細胞壁:肽聚糖(粘肽),是細菌細胞壁所特有的物質。溶菌酶能水解肽聚糖,導致細菌裂解。磷壁酸、是革蘭氏陽性菌特有的成分,是特異的表面抗原。多糖、蛋白質等。第一章1999\12\2834第三十四頁,共66頁。革藍氏陽性菌細胞結構模式圖第一章1999\12\2835第三十五頁,共66頁。(2)革蘭氏陰性菌

脂多糖:為革蘭氏陰性細菌所特有,位于外膜表面,由類脂A,核心多糖和側鏈多糖組成。類脂A是內毒素的主要成分,磷脂蛋白質脂蛋白第一章1999\12\2836第三十六頁,共66頁。

(3)細胞壁的功能主要是維持細菌外型,保護細菌耐受低滲環(huán)境(胞質滲透壓約為50萬-250萬Pa);阻擋有害物質進入菌體,維持離子平衡;與細菌的致病性、抗原性、藥物敏感性及革蘭氏染色性等密切相關。第一章1999\12\2837第三十七頁,共66頁。2.細胞膜又稱胞漿膜。位于胞漿外,是一層彈性半透性膜。將細菌用高滲溶液處理,使質壁分離,在光鏡下可以觀察到。其主要成分是磷脂和蛋白質.細胞膜的功能膜上分布許多酶,有胞內外物質轉運、交換,維持胞內滲透壓,合成細胞壁、莢膜各組分,著生鞭毛并供應細菌運動所需能量等作用。

第一章1999\12\2838第三十八頁,共66頁。3.細胞質胞膜內除核體以外的所有物質,是一種無色透明、均質的粘稠膠體。主要成分是水、蛋白質、脂類、多糖類、核糖核酸和少量無機鹽類等。是細菌進行營養(yǎng)物代謝以及合成核酸和蛋白質的場所,含有各種酶系統(tǒng),還有核糖體、質粒、包含物、氣泡等內含物。第一章紫色硫磺菌胞漿內的硫磺顆粒1999\12\2839第三十九頁,共66頁。4.核體細菌為原核生物,其核質(基因組DNA)無核膜、核仁,分布于細胞質內,稱為核體或擬核。第一章1999\12\2840第四十頁,共66頁。

核體結構與功能

控制細菌的遺傳與變異。第一章1999\12\2841第四十一頁,共66頁。

質粒是游離在核體以外的小型環(huán)狀雙股DNA分子。含細菌生命非必需基因,其功能是控制產生菌毛、毒素、耐藥性和細菌素等遺傳性狀。第一章1999\12\2842第四十二頁,共66頁。第一章三、細菌的特殊構造

1.莢膜某些細菌可在細胞外周產生一種粘液樣的物質,包圍整個菌體,稱為莢膜。當多個細菌的莢膜融合在形成一大的膠狀物,內含多個細菌細胞時,則稱為菌膠團。1999\12\2843第四十三頁,共66頁。第一章1999\12\2844第四十四頁,共66頁。第一章

粘液層

有些細菌分泌一層很疏松、與周圍邊界不明顯,易與菌體脫離的粘液樣物質,則稱為粘液層。1999\12\2845第四十五頁,共66頁。莢膜的功能莢膜不是細菌的主要構造,失去莢膜對生長代謝無影響。莢膜有保護細菌的功能。抵抗吞噬和抗體作用,與侵襲力和致病性有關;保護細菌免受干燥和其他有害環(huán)境因素的影響。第一章1999\12\2846第四十六頁,共66頁。2.S層是某些細菌的一種特殊表層結構,它完整地包裹菌體,由單一的蛋白質亞單位組成,規(guī)則排列,呈類晶格結構。S層是一種最簡單的生物膜,其功能除作為分子篩和離子通道外,還具有類似莢膜的保護屏障作用。第一章1999\12\2847第四十七頁,共66頁。3.鞭毛某些細菌能在菌體表面形成細長彎曲的絲狀物,稱為鞭毛。第一章

1999\12\2848第四十八頁,共66頁。鞭毛的成分鞭毛具有抗原性,稱為鞭毛抗原(H抗原),具有型特異性,常作為血清學鑒定的依據之一。

分類據鞭毛數量和排列將細菌分為:一端單毛菌、兩端單毛菌、叢毛菌和周毛菌4類。細菌是否產生鞭毛,以及鞭毛的數目和排列方式,都具有種特征,可作為鑒定細菌的依據之一。第一章1999\12\2849第四十九頁,共66頁。第一章1999\12\2850第五十頁,共66頁。

鞭毛的功能鞭毛是細菌的運動器官,鞭毛有規(guī)律的收縮,引起細菌運動。

第一章1999\12\2851第五十一頁,共66頁。

4.菌毛某些菌體上著生有一種較短的毛發(fā)狀細絲,稱為菌毛(纖毛)。比鞭毛細、短、直、多。

菌毛的結構菌毛是一種空心的蛋白質管,由菌毛素亞單位組成。菌毛具有良好的抗原性。第一章1999\12\2852第五十二頁,共66頁。

菌毛(纖毛)第一章1999\12\2853第五十三頁,共66頁。

菌毛類型與功能菌毛可分為普通菌毛和性菌毛兩類。前者較纖細和較短,數量較多,每菌有50-400條,周身排列;后者較粗、長,每個細菌一般不超過4條。普通菌毛具有粘附作用,能使細菌牢固地附著于動物消化道、呼吸道和泌尿生殖道的粘膜上皮細胞上,是細菌的毒力因子.性菌毛與細菌的接合傳遞質粒有關。第一章1999\12\2854第五十四頁,共66頁。第一章1999\12\2855第五十五頁,共66頁。5.芽孢某些革蘭氏陽性菌,在一定條件下,可在菌體內形成一個圓形或卵圓形的內生孢子,稱為芽孢。末形成芽孢的菌體稱為繁殖體或營養(yǎng)體,老齡芽孢脫離原菌體獨立存在,稱為游離芽孢。

芽孢的鑒別意義芽孢的形狀、大小、位置因細菌而異,具有鑒別意義。芽孢形狀有圓形、卵圓形,大小可能大于或小于菌體橫徑,位置可在菌體中央(中央芽孢)、菌體末端(偏端芽孢、近端芽孢)、菌體末端(末端芽孢、頂端芽孢)。第一章1999\12\2856第五十六頁,共66頁。第一章1999\12\2857第五十七頁,共66頁。

了解芽孢的結構特性芽孢具有較厚的芽孢壁,多層芽孢膜,結構堅實,含水少,折光性強。普通染色法不易著色,用芽孢染色法才能著色。芽孢的成分及生理意義芽孢結構多層而且致密,各種理化因子不易透入,芽孢含水量少(繁殖體80%,芽孢40%),蛋白質耐熱不易變性。芽孢內含有一種特有物質的吡啶二羧酸(DPA),與鈣結合形成的復合物能提高芽孢的耐熱性和抗氧化能力。第一章1999\12\2858第五十八頁,共66頁。此外,芽孢內含一類特殊蛋白質稱為酸溶性芽孢小蛋白(SASPs)與芽孢芯髓內的DNA緊密結合,使之免受輻射、干燥、高溫等破壞,在萌發(fā)時則可作為碳源和能源。芽孢的抵抗力很強,可耐受藥物、輻射、干燥、高溫等。一般繁殖體經100℃煮沸30min可殺死,但芽孢可耐受100℃數小時。殺滅芽孢采用干熱滅菌或高壓蒸氣滅菌。第一章1999\12\2859第五十九頁,共66頁。四、細菌形態(tài)和構造的觀察方法人眼睛只能看見0.2mm以上的物體,細菌僅有0.2-20um大小,肉眼不能直接看到,必須借助光學顯微鏡或電子顯微鏡放大后,才能觀察到細菌的形態(tài)或結構。1.普通光學顯微鏡觀察法普通光學顯微鏡以可見光(自然光或燈光)為光源,細菌經放大100倍的物鏡和放大10倍的目鏡聯合放大l000倍后,達到0.2mm以上,肉眼便能看見。常用明視野顯微鏡。第一章1999\12\2860第六十頁,共66頁。

細菌染色細菌細胞微小,無色半透明,經染色后,在普通光學顯微鏡下才能清楚地觀察到其形態(tài)和結構。細菌的染色方法很多,有單染色法,如美藍染色法;復染色法(鑒別染色法),如革蘭氏染色法,姬姆薩染色法和抗酸性染色法等。此外,還有莢膜、鞭毛、芽孢等特殊染色法。最常用的是革蘭氏染色法(丹麥Gram)創(chuàng)建,此法將細菌區(qū)分成革蘭氏陽性菌(藍紫色)和革蘭氏陰性菌(紅色)兩大類,在細菌鑒別和抗菌藥物選擇等方面具有重要意義。第一章1999\12\2861第六十一頁,共66頁。

細菌革蘭氏染色原理細菌對革蘭氏染色呈現陽性(紫色)和陰性(紅色)兩種反應,

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