生物奧賽培訓教程微生物學部分

提綱奧賽綱要對微生物學理論部分的要求微生物學的知識體系微生物細胞的結(jié)構(gòu)與功能微生物的營養(yǎng)微生物的生長繁殖微生物發(fā)酵工業(yè)病毒的基本特征感染與免疫微生物遺傳學現(xiàn)在是1頁\一共有54頁\編輯于星期三一、全國及國際奧賽綱要對微生物學理論部分的要求

分類： 原核生物

細菌門 藍藻門 原綠藻門

真核生物

綠藻門 結(jié)合菌門

子囊菌門 擔子菌門

病毒原核細胞的組成：形態(tài)學光養(yǎng)和化養(yǎng)生物技術(shù)：發(fā)酵免疫現(xiàn)在是2頁\一共有54頁\編輯于星期三二、微生物學的知識體系微生物學生態(tài)與多樣性感染與免疫遺傳基因表達調(diào)控基因工程分類形態(tài)結(jié)構(gòu)營養(yǎng)代謝生長繁殖系統(tǒng)發(fā)育發(fā)酵工業(yè)食品藥物生物制品環(huán)保現(xiàn)在是3頁\一共有54頁\編輯于星期三三、微生物細胞的結(jié)構(gòu)與功能微生物的類型細胞型微生物非細胞型微生物——病毒原核微生物真核微生物(真)細菌古生菌細菌藍藻原綠藻放線菌衣原體支原體立克次氏體等G+

G-酵母菌霉菌真核藻類（綠藻、硅藻等）蘑菇原生動物真病毒亞病毒因子現(xiàn)在是4頁\一共有54頁\編輯于星期三三、微生物細胞的結(jié)構(gòu)與功能細菌的形態(tài)學分類

球菌桿菌螺旋菌（包括弧菌）淋病球菌大腸桿菌弧形霍亂菌現(xiàn)在是5頁\一共有54頁\編輯于星期三三、微生物細胞的結(jié)構(gòu)與功能原核微生物的典型結(jié)構(gòu)細胞壁細胞壁外結(jié)構(gòu)原生質(zhì)體現(xiàn)在是6頁\一共有54頁\編輯于星期三原核微生物的結(jié)構(gòu)與功能——細胞壁

結(jié)構(gòu)：與功能：保護：屏障、機械保護是細胞生長、分裂和運動所必須的賦予細胞抗原性、致病性和對噬菌體的敏感性等三、微生物細胞的結(jié)構(gòu)與功能古生菌假肽聚糖層G+G-厚薄肽聚糖層真細菌現(xiàn)在是7頁\一共有54頁\編輯于星期三三、微生物細胞的結(jié)構(gòu)與功能原核微生物的結(jié)構(gòu)與功能——細胞壁——革蘭氏染色結(jié)晶紫初染碘液媒染乙醇脫色番紅復(fù)染現(xiàn)在是8頁\一共有54頁\編輯于星期三三、微生物細胞的結(jié)構(gòu)與功能原核微生物的結(jié)構(gòu)與功能——原生質(zhì)體細胞膜：控制運輸、維持滲透壓、合成細胞壁、著生鞭毛等貯藏物：硫粒、藻膽蛋白、異染顆粒等核區(qū)（擬核）特殊的休眠結(jié)構(gòu)——芽孢（內(nèi)生孢子）其它：氣泡、伴孢晶體、孢囊等現(xiàn)在是9頁\一共有54頁\編輯于星期三三、微生物細胞的結(jié)構(gòu)與功能原核微生物的結(jié)構(gòu)與功能——細胞壁外結(jié)構(gòu)糖被：保護、屏障、儲存、吸附、信號識別鞭毛：運動菌毛（纖毛）：吸附性毛：參與傳遞遺傳物質(zhì)現(xiàn)在是10頁\一共有54頁\編輯于星期三三、微生物細胞的結(jié)構(gòu)與功能放線菌的菌絲分化現(xiàn)在是11頁\一共有54頁\編輯于星期三三、微生物細胞的結(jié)構(gòu)與功能支原體衣原體立克次氏體現(xiàn)在是12頁\一共有54頁\編輯于星期三三、微生物細胞的結(jié)構(gòu)與功能特征細菌支原體立克次氏體衣原體直徑0.5-2.0um0.2-0.25um0.3-0.8um0.2-0.3um過濾性不能過濾能過濾不能過濾能過濾G染色G+或G-G-G-G-培養(yǎng)法人工培養(yǎng)基人工培養(yǎng)基宿主細胞宿主細胞產(chǎn)ATP有有有無現(xiàn)在是13頁\一共有54頁\編輯于星期三三、微生物細胞的結(jié)構(gòu)與功能真細菌、古生菌與真核生物的比較特征真細菌古生菌真核生物有核仁、核膜的細胞核無無有有復(fù)雜內(nèi)膜的細胞器無無有核糖體大小70S70S80S細胞壁含肽聚糖（胞壁酸）有無無對鏈霉素等抗生素的敏感性敏感不敏感不敏感現(xiàn)在是14頁\一共有54頁\編輯于星期三三、微生物細胞的結(jié)構(gòu)與功能藍藻、原綠藻和綠藻（真核）的比較特征藍藻原綠藻綠藻有核膜的細胞核無無有細胞器無無有光合色素類型葉綠素a、

藻膽素葉綠素a、葉綠素b葉綠素a、葉綠素b光合作用位點類囊體類囊體葉綠體細胞大小0.5—5um0.45*0.75um>2um念珠藻原綠藻衣藻現(xiàn)在是15頁\一共有54頁\編輯于星期三四、微生物的營養(yǎng)微生物的營養(yǎng)要求碳源【糖類、脂肪、有機酸】：

能源物質(zhì)，構(gòu)成菌體和代謝產(chǎn)物氮源【無機氮源：氨水、硫酸銨、尿素、硝酸鈉；有機氮源：發(fā)酵菌絲體、酒糟】：

構(gòu)成菌體和代謝產(chǎn)物，硝化細菌的能源物質(zhì)無機鹽類【Pb、Mg、S、P、Fe、Co、Zn等】：

維持酶活力，調(diào)節(jié)滲透壓、pH值、電位等特殊生長因子【生物素、硫胺素、肌醇等】：

構(gòu)成輔酶的組成部分，促進生命活動水：溶解營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物現(xiàn)在是16頁\一共有54頁\編輯于星期三四、微生物的營養(yǎng)微生物的營養(yǎng)類型——劃分依據(jù)劃分依據(jù)營養(yǎng)類型特點碳源自養(yǎng)型以CO2為唯一或主要碳源異養(yǎng)型以有機物為碳源能源光能營養(yǎng)型以光為能源化能營養(yǎng)型通過氧化釋放的化學能為能源電子供體無機營養(yǎng)型以還原性無機物為電子供體有機營養(yǎng)型以有機物為電子供體現(xiàn)在是17頁\一共有54頁\編輯于星期三四、微生物的營養(yǎng)微生物的營養(yǎng)類型——典型類型營養(yǎng)類型能源電子供體碳源舉例光能無機自養(yǎng)型光能H2、H2S

S、H2OCO2藍藻、藻類紫（綠）硫細菌光能有機異養(yǎng)型光能有機物有機物紅螺細菌化能無機自養(yǎng)型化學能

(無機)H2、H2S

Fe2+、NO2-CO2氫細菌、硫桿菌

硝化細菌化能有機異養(yǎng)型化學能

(有機)有機物有機物大腸桿菌、真菌現(xiàn)在是18頁\一共有54頁\編輯于星期三四、微生物的營養(yǎng)培養(yǎng)基的配置——基本原則

選擇適宜的營養(yǎng)物質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì)的濃度及其比例合適控制pH條件滅菌處理原料來源的選擇現(xiàn)在是19頁\一共有54頁\編輯于星期三四、微生物的營養(yǎng)培養(yǎng)基的配置——培養(yǎng)基的類型成分：天然培養(yǎng)基與合成培養(yǎng)基形式：液體、固體和半固體培養(yǎng)基功能：基礎(chǔ)培養(yǎng)基、加富培養(yǎng)基、

鑒別培養(yǎng)基、選擇培養(yǎng)基現(xiàn)在是20頁\一共有54頁\編輯于星期三四、微生物的營養(yǎng)微生物代謝的特殊方面——生物固氮自生固氮菌：巴氏梭菌（好氧）共生固氮菌：根瘤菌（與豆科植物共生）

弗蘭克氏菌（與非豆科植物共生）

魚腥藻（與滿江紅共生）等聯(lián)合固氮菌：雀稗固氮菌（生活在植物根際）固氮條件：固氮酶、ATP、電子傳遞體現(xiàn)在是21頁\一共有54頁\編輯于星期三五、微生物的生長繁殖細菌的個體生長染色體DNA的復(fù)制與分離細胞壁擴增細胞分裂現(xiàn)在是22頁\一共有54頁\編輯于星期三五、微生物的生長繁殖細菌的群體生長遲緩期對數(shù)生長期穩(wěn)定生長期衰亡期現(xiàn)在是23頁\一共有54頁\編輯于星期三五、微生物的生長繁殖細菌的連續(xù)培養(yǎng)恒化連續(xù)培養(yǎng)恒濁連續(xù)培養(yǎng)現(xiàn)在是24頁\一共有54頁\編輯于星期三五、微生物的生長繁殖真菌的生長繁殖裂殖和芽殖：菌絲延長和酵母繁殖的主要方式

無性孢子繁殖：營養(yǎng)細胞分化出新個體（孢子）

有性孢子繁殖：不同的性細胞結(jié)合而產(chǎn)生新個體現(xiàn)在是25頁\一共有54頁\編輯于星期三五、微生物的生長繁殖絲狀真菌的生活史現(xiàn)在是26頁\一共有54頁\編輯于星期三五、微生物的生長繁殖微生物生長繁殖的控制化學控制：抗微生物劑：殺死或抑制微生物生長的物質(zhì)抗代謝物：用與生長因子結(jié)構(gòu)類似的物質(zhì)干擾微生物抗生素：一類次級代謝產(chǎn)物，具有抑菌或殺菌能力物理控制：高溫滅菌：灼燒、煮沸、干熱、濕熱滅菌過濾除菌高滲作用抑菌輻射和超聲波處理干燥現(xiàn)在是27頁\一共有54頁\編輯于星期三六、微生物發(fā)酵工業(yè)利用生物特性和發(fā)酵理論，通過現(xiàn)代化的工程技術(shù)手段，進行工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，使受培養(yǎng)的微生物或動植物細胞積累所需產(chǎn)品的一門技術(shù)學科?，F(xiàn)在是28頁\一共有54頁\編輯于星期三六、微生物發(fā)酵工業(yè)微生物發(fā)酵工業(yè)的一般流程種子擴大培養(yǎng)培養(yǎng)基配制空氣除菌培養(yǎng)基滅菌發(fā)酵生產(chǎn)下游處理發(fā)酵設(shè)備現(xiàn)在是29頁\一共有54頁\編輯于星期三六、微生物發(fā)酵工業(yè)菌種及其擴大培養(yǎng)菌種的選育自然育種誘變育種雜交育種基因工程育種種子擴大培養(yǎng)流程——二【三】級種子擴大培養(yǎng)斜面菌種->一級種子搖床培養(yǎng)->二級種子罐培養(yǎng)【->三級種子罐培養(yǎng)】->發(fā)酵罐生產(chǎn)現(xiàn)在是30頁\一共有54頁\編輯于星期三六、微生物發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基配置（糖化，Saccharify)：

在工業(yè)生產(chǎn)上將淀粉水解為葡萄糖的過程，得到的水解糖液叫淀粉糖。

糖化的原料：薯類淀粉、玉米淀粉、小麥淀粉、大米淀粉等。

水解糖液的質(zhì)量直接關(guān)系到生產(chǎn)菌的生長速度與代謝產(chǎn)物的積累，其中的低聚糖類與復(fù)合糖類等雜質(zhì)越低越好。現(xiàn)在是31頁\一共有54頁\編輯于星期三糖化方法：酸解法：淀粉——————>葡萄糖酶解法：淀粉———>糊精、低聚糖———>葡萄糖六、微生物發(fā)酵工業(yè)酸（催化劑）

高溫高壓淀粉酶糖化酶液化糖化現(xiàn)在是32頁\一共有54頁\編輯于星期三六、微生物發(fā)酵工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)——中間控制溫度——菌體生長和積累代謝產(chǎn)物的最適溫度往

往是不同的，變溫控制；

pH值——微生物的生長和發(fā)酵的最適pH值往往不

同，變化控制；

溶氧——氧是制約發(fā)酵進行的重要因素，加強溶氧；現(xiàn)在是33頁\一共有54頁\編輯于星期三六、微生物發(fā)酵工業(yè)發(fā)酵實例——食品（食用酒精）發(fā)酵曲霉制曲原料蒸煮糖化酵母酒母的制備及擴大發(fā)酵蒸餾酒糟乙醇雜醇油現(xiàn)在是34頁\一共有54頁\編輯于星期三六、微生物發(fā)酵工業(yè)發(fā)酵實例——藥品（青霉素）發(fā)酵產(chǎn)黃青霉菌孢子制備種子罐滅菌培養(yǎng)基壓縮空氣發(fā)

酵

罐預(yù)

處

理

罐過

濾萃

取精

制

柱萃

取過

濾結(jié)

晶

洗

滌過

濾蒸

發(fā)青霉

素

鉀

鹽現(xiàn)在是35頁\一共有54頁\編輯于星期三六、微生物發(fā)酵工業(yè)發(fā)酵實例——生物制品的發(fā)酵生產(chǎn)見感染與免疫部分現(xiàn)在是36頁\一共有54頁\編輯于星期三六、微生物發(fā)酵工業(yè)發(fā)酵實例——環(huán)保（污水的二級處理）初級

沉淀池曝氣池二次

沉淀池清水污水空氣回流污泥剩余污泥現(xiàn)在是37頁\一共有54頁\編輯于星期三七、病毒的基本特征病毒的特點病毒在細胞外以成熟的顆粒形式（毒粒）存在；毒粒在胞外不表現(xiàn)任何生命特征；毒粒具感染宿主細胞的能力，一旦進入細胞，毒粒便解體，并表現(xiàn)出繁殖、遺傳、變異等生命特征?，F(xiàn)在是38頁\一共有54頁\編輯于星期三七、病毒的基本特征毒粒的結(jié)構(gòu)——T4噬菌體衣殼螺旋對稱二十面

體對稱核

衣

殼核酸現(xiàn)在是39頁\一共有54頁\編輯于星期三七、病毒的基本特征毒粒的結(jié)構(gòu)——核衣殼與囊膜現(xiàn)在是40頁\一共有54頁\編輯于星期三七、病毒的基本特征病毒的簡單分類真病毒DNA病毒RNA病毒【SARS病毒】亞病毒因子衛(wèi)星RNA類病毒【柑橘裂皮類病毒】朊病毒【瘋牛病病毒】現(xiàn)在是41頁\一共有54頁\編輯于星期三七、病毒的基本特征病毒的復(fù)制——周期及步驟吸附侵入脫殼病毒大分子合成裝配與釋放病毒復(fù)制的一步生長曲線現(xiàn)在是42頁\一共有54頁\編輯于星期三七、病毒的基本特征病毒的復(fù)制——周期及步驟現(xiàn)在是43頁\一共有54頁\編輯于星期三七、病毒的基本特征溫和噬菌體：侵入宿主后并沒有立即開始病毒物質(zhì)合成和組裝的病毒，此時的噬菌體基因組稱為原噬菌體，而含有原噬菌體的宿主被稱為溶源性細菌。溶源病毒的性質(zhì)：自發(fā)裂解性可誘導(dǎo)性免疫性復(fù)愈性溶源轉(zhuǎn)變現(xiàn)在是44頁\一共有54頁\編輯于星期三七、病毒的基本特征SARS冠狀病毒

現(xiàn)在是45頁\一共有54頁\編輯于星期三七、病毒的基本特征禽流感病毒——H5N1A現(xiàn)在是46頁\一共有54頁\編輯于星期三七、病毒的基本特征HIV（人類免疫缺陷病毒）

與

AIDS（獲得性免疫缺陷綜合癥）現(xiàn)在是47頁\一共有54頁\編輯于星期三七、病毒的基本特征肝炎病毒甲型肝炎病毒呈球形，無囊膜，核酸為單鏈RNA；乙型肝炎病毒呈球形，具有雙層外殼結(jié)構(gòu)，外層相當一般病毒的囊膜，核酸為雙鏈DNA。

現(xiàn)在是48頁\一共有54頁\編輯于星期三八、感染與免疫感染（傳染）有機體與病原體相互作用引起的病理過程免疫生物體能夠識別自我和非自我，對非自我作出反應(yīng)以保持