《微生物基本知識(shí)》課件

微生物基本知識(shí)目錄微生物學(xué)概述定義、分類、歷史與重要性常見微生物種類細(xì)菌、真菌、病毒的特征與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)技術(shù)與應(yīng)用第一部分：微生物學(xué)概述微生物定義肉眼不可見的微小生物分類系統(tǒng)按照結(jié)構(gòu)與功能特點(diǎn)分組發(fā)展歷史從顯微鏡發(fā)明到現(xiàn)代技術(shù)重要性在生態(tài)、醫(yī)學(xué)、工業(yè)中的角色微生物的定義概念界定肉眼不可見、需借助顯微鏡觀察的微小生物基本特征個(gè)體微小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、代謝旺盛、繁殖迅速尺寸范圍通常在0.1-100微米之間，遠(yuǎn)小于人類細(xì)胞微生物的分類細(xì)菌原核生物，無(wú)細(xì)胞核真菌真核生物，有細(xì)胞壁病毒非細(xì)胞結(jié)構(gòu)，寄生性微藻光合自養(yǎng)，水生微生物原生動(dòng)物單細(xì)胞真核生物微生物學(xué)的發(fā)展歷史11665年羅伯特·胡克首次觀察到細(xì)胞21676年列文虎克發(fā)現(xiàn)"小動(dòng)物"（微生物）31860年代巴斯德否定自發(fā)生成說(shuō)41880年代科赫建立病原微生物學(xué)5現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)革命微生物學(xué)的重要性醫(yī)學(xué)領(lǐng)域疾病診斷、疫苗開發(fā)、抗生素生產(chǎn)工業(yè)應(yīng)用發(fā)酵食品、藥物生產(chǎn)、生物燃料環(huán)境保護(hù)污染物降解、廢水處理、土壤修復(fù)科學(xué)研究基因工程、生物技術(shù)、生命科學(xué)第二部分：細(xì)菌1廣泛分布無(wú)處不在的生命形式2結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單原核細(xì)胞結(jié)構(gòu)3種類多樣形態(tài)和功能變化豐富4適應(yīng)性強(qiáng)能在極端環(huán)境生存細(xì)菌的基本特征原核生物無(wú)真正細(xì)胞核，DNA直接暴露在細(xì)胞質(zhì)中微小體積通常大小為0.5-5微米，單細(xì)胞結(jié)構(gòu)二分裂繁殖在適宜條件下可20分鐘分裂一次強(qiáng)適應(yīng)性能在各種極端環(huán)境中生存細(xì)菌的形態(tài)和大小球菌(球狀)單球菌、雙球菌、鏈球菌、葡萄球菌桿菌(桿狀)短桿菌、長(zhǎng)桿菌、彎曲桿菌螺旋菌(螺旋狀)弧菌、螺旋體、螺旋菌細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)細(xì)胞壁保護(hù)和支持細(xì)胞形態(tài)細(xì)胞膜控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞3核質(zhì)區(qū)含DNA的遺傳物質(zhì)核糖體蛋白質(zhì)合成場(chǎng)所細(xì)菌的生理特性營(yíng)養(yǎng)類型異養(yǎng)型、自養(yǎng)型呼吸類型需氧菌、厭氧菌、兼性厭氧菌溫度要求嗜熱菌、嗜冷菌、中溫菌pH耐受性嗜酸菌、嗜堿菌、中性菌代謝產(chǎn)物酶、毒素、色素、抗生素細(xì)菌的生長(zhǎng)曲線時(shí)間(小時(shí))菌數(shù)(對(duì)數(shù)值)細(xì)菌的繁殖方式DNA復(fù)制遺傳物質(zhì)復(fù)制成兩份細(xì)胞生長(zhǎng)體積增大到原來(lái)的兩倍細(xì)胞分裂中部收縮形成隔膜完成分裂形成兩個(gè)相同的子細(xì)胞重要的細(xì)菌種類1000+大腸桿菌腸道菌群，生物工程常用模式生物20+乳酸菌發(fā)酵乳制品，益生菌100+芽孢桿菌耐熱耐干，工業(yè)酶制劑生產(chǎn)50+放線菌產(chǎn)抗生素，土壤肥力第三部分：真菌真核結(jié)構(gòu)有細(xì)胞核和細(xì)胞器菌絲體多為絲狀結(jié)構(gòu)孢子繁殖有性和無(wú)性生殖腐生營(yíng)養(yǎng)分解有機(jī)物獲取養(yǎng)分真菌的基本特征真核生物具有完整的細(xì)胞核和細(xì)胞器細(xì)胞壁含有幾丁質(zhì)而非纖維素異養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)吸收式營(yíng)養(yǎng)，不進(jìn)行光合作用多樣形態(tài)單細(xì)胞酵母和多細(xì)胞絲狀體真菌的形態(tài)和結(jié)構(gòu)酵母菌單細(xì)胞，橢圓或球形出芽繁殖，形成假菌絲如啤酒酵母、白色念珠菌絲狀真菌多細(xì)胞，形成菌絲網(wǎng)絡(luò)菌絲分為營(yíng)養(yǎng)菌絲和生殖菌絲如青霉菌、曲霉菌、蘑菇真菌的生理特性1營(yíng)養(yǎng)獲取分泌消化酶，分解外部有機(jī)物后吸收2生長(zhǎng)條件適宜溫度20-30℃，喜酸性環(huán)境3代謝產(chǎn)物產(chǎn)生抗生素、有機(jī)酸、毒素、酶4環(huán)境適應(yīng)耐干旱、耐低水活度，廣泛分布真菌的繁殖方式無(wú)性繁殖孢子、分裂、出芽、碎片化有性繁殖配子結(jié)合，形成子囊孢子或擔(dān)孢子孢子萌發(fā)形成發(fā)芽管，生長(zhǎng)為菌絲體菌絲體形成分化為營(yíng)養(yǎng)菌絲和生殖結(jié)構(gòu)重要的真菌種類第四部分：病毒最簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)僅有核酸和蛋白質(zhì)外殼絕對(duì)寄生必須在活細(xì)胞內(nèi)復(fù)制極其微小通常為20-300納米可濾過(guò)性能通過(guò)細(xì)菌濾器病毒的基本特征非細(xì)胞結(jié)構(gòu)無(wú)細(xì)胞膜、細(xì)胞器和代謝系統(tǒng)單一核酸只含DNA或RNA，不會(huì)同時(shí)存在專一性寄生只能在特定宿主細(xì)胞內(nèi)繁殖可結(jié)晶性純化后可形成類似晶體的結(jié)構(gòu)病毒的結(jié)構(gòu)核心核酸基因組DNA或RNA，單鏈或雙鏈線性或環(huán)狀攜帶遺傳信息衣殼蛋白質(zhì)外殼由衣殼蛋白亞基構(gòu)成保護(hù)內(nèi)部核酸螺旋或多面體結(jié)構(gòu)包膜部分病毒特有源自宿主細(xì)胞膜含病毒糖蛋白輔助病毒感染病毒的復(fù)制周期吸附病毒粒子附著在宿主細(xì)胞表面穿透病毒核酸進(jìn)入宿主細(xì)胞合成利用宿主細(xì)胞機(jī)制合成病毒成分組裝病毒成分組裝成完整病毒粒子釋放新病毒粒子從宿主細(xì)胞釋放5病毒的分類DNA病毒基因組為DNA，如皰疹病毒、痘病毒1RNA病毒基因組為RNA，如流感病毒、艾滋病毒噬菌體感染細(xì)菌的病毒，用于基因研究逆轉(zhuǎn)錄病毒RNA轉(zhuǎn)錄為DNA，如HIV病毒重要的病毒種類流感病毒引起季節(jié)性流感，RNA病毒，易變異冠狀病毒包括SARS、MERS和COVID-19病毒艾滋病毒攻擊免疫系統(tǒng)，逆轉(zhuǎn)錄病毒第五部分：微生物的培養(yǎng)培養(yǎng)基準(zhǔn)備提供必要的營(yíng)養(yǎng)成分、pH值和生長(zhǎng)因子無(wú)菌操作防止外界污染，確保純培養(yǎng)接種技術(shù)將微生物轉(zhuǎn)移到培養(yǎng)基中培養(yǎng)條件控制溫度、濕度、氣體組成等結(jié)果觀察記錄生長(zhǎng)特征和形態(tài)學(xué)特點(diǎn)培養(yǎng)基的種類按成分分類合成培養(yǎng)基：化學(xué)成分確定復(fù)合培養(yǎng)基：含天然提取物半合成培養(yǎng)基：兩者結(jié)合按功能分類普通培養(yǎng)基：滿足基本生長(zhǎng)選擇培養(yǎng)基：抑制特定菌群鑒別培養(yǎng)基：顯示生化特性富集培養(yǎng)基：促進(jìn)特定菌生長(zhǎng)培養(yǎng)基的制備配料按配方稱量各組分混合溶解加入蒸餾水，加熱攪拌溶解調(diào)整pH使用酸堿調(diào)節(jié)至適宜pH值4高壓滅菌121℃，15-20分鐘分裝倒入平板或試管中凝固備用無(wú)菌操作技術(shù)操作環(huán)境無(wú)菌工作臺(tái)或酒精燈周圍30厘米范圍內(nèi)器材滅菌接種環(huán)火焰灼燒至紅熱，冷卻后使用開口操作試管開口經(jīng)火焰滅菌，保持斜向朝下快速操作減少暴露時(shí)間，降低污染風(fēng)險(xiǎn)接種方法劃線接種分離純化菌株，獲得單菌落涂布接種定量計(jì)數(shù)，均勻分布傾注平板適用于厭氧菌，在瓊脂內(nèi)生長(zhǎng)穿刺接種觀察沿穿刺線的生長(zhǎng)特性培養(yǎng)條件溫度細(xì)菌：37℃，真菌：25-28℃氧氣需求好氧、厭氧、微需氧、兼性厭氧濕度相對(duì)濕度80-90%，防止培養(yǎng)基干燥pH值細(xì)菌：6.8-7.4，真菌：5.0-6.0培養(yǎng)時(shí)間細(xì)菌：24-48小時(shí)，真菌：3-7天菌落特征觀察形態(tài)大小顏色表面邊緣質(zhì)地氣味第六部分：微生物的鑒定1分子生物學(xué)鑒定基因測(cè)序，最精確血清學(xué)鑒定抗原抗體反應(yīng)生理生化鑒定代謝特性分析形態(tài)學(xué)鑒定外觀特征觀察形態(tài)學(xué)鑒定革蘭氏染色區(qū)分革蘭陽(yáng)性菌（紫色）和陰性菌（紅色）抗酸染色鑒定抗酸菌如結(jié)核桿菌芽孢染色觀察芽孢形成和位置生理生化鑒定糖發(fā)酵試驗(yàn)檢測(cè)微生物利用特定糖的能力2酶活性測(cè)定如催化酶、氧化酶、凝固酶試驗(yàn)3IMViC試驗(yàn)吲哚、甲基紅、VP、枸櫞酸鹽試驗(yàn)商業(yè)鑒定系統(tǒng)如API條帶，自動(dòng)化生化鑒定血清學(xué)鑒定凝集反應(yīng)抗體與細(xì)胞表面抗原結(jié)合形成可見凝集物沉淀反應(yīng)抗體與可溶性抗原結(jié)合形成沉淀補(bǔ)體結(jié)合試驗(yàn)利用補(bǔ)體系統(tǒng)檢測(cè)抗原抗體復(fù)合物酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)ELISA，高特異性和靈敏度的檢測(cè)方法分子生物學(xué)鑒定核酸擴(kuò)增技術(shù)PCR擴(kuò)增特定基因片段進(jìn)行鑒定16SrRNA測(cè)序細(xì)菌分類鑒定的"金標(biāo)準(zhǔn)"基因芯片一次檢測(cè)多種菌種的高通量技術(shù)基因組測(cè)序全基因組分析，精確到亞種和株系第七部分：微生物與人類的關(guān)系有益作用參與物質(zhì)循環(huán)食品發(fā)酵生產(chǎn)藥物和疫苗環(huán)境治理生物技術(shù)應(yīng)用有害作用致病食品腐敗變質(zhì)物品腐蝕損壞生態(tài)系統(tǒng)破壞生物武器風(fēng)險(xiǎn)有益微生物腸道菌群維持腸道健康，合成維生素，增強(qiáng)免疫發(fā)酵微生物生產(chǎn)酸奶、奶酪、醬油、泡菜等食品藥用微生物產(chǎn)生抗生素、酶、激素等醫(yī)藥產(chǎn)品環(huán)保微生物降解污染物，參與物質(zhì)循環(huán)有害微生物微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用乳制品發(fā)酵乳酸菌發(fā)酵生產(chǎn)酸奶、奶酪、酸奶油面包發(fā)酵酵母使面團(tuán)膨脹，產(chǎn)生特有風(fēng)味醬油釀造曲霉和乳酸菌共同作用，分解蛋白質(zhì)微生物在醫(yī)藥工業(yè)中的應(yīng)用60%抗生素生產(chǎn)青霉菌、鏈霉菌等產(chǎn)生抗生素80+疫苗研發(fā)減毒或滅活病原體制備疫苗40%酶制劑消化酶、纖維素酶等工業(yè)和醫(yī)用酶25+激素與維生素微生物合成胰島素、類固醇和維生素微生物在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用廢水處理活性污泥法分解有機(jī)污染物土壤修復(fù)降解農(nóng)藥、石油和重金屬污染堆肥處理有機(jī)廢物轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥料3沼氣生產(chǎn)厭氧菌分解有機(jī)物產(chǎn)生甲烷4第八部分：微生物與疾病感染病原體進(jìn)入人體2潛伏期無(wú)癥狀但病原體繁殖3臨床表現(xiàn)出現(xiàn)疾病癥狀免疫應(yīng)答機(jī)體抵抗病原體康復(fù)清除病原體或形成平衡病原微生物細(xì)菌如結(jié)核桿菌、肺炎球菌、沙門氏菌病毒如流感病毒、肝炎病毒、艾滋病毒真菌如白色念珠菌、皮膚癬菌寄生蟲如瘧原蟲、血吸蟲、蛔蟲4感染與傳播傳染源病人、帶菌者、動(dòng)物宿主傳播途徑空氣、水、食物、接觸、媒介生物入侵門戶呼吸道、消化道、皮膚、黏膜易感人群免疫力低下者、未接種疫苗者常見傳染病呼吸道感染流感、肺炎、結(jié)核病、新冠肺炎消化道感染痢疾、傷寒、霍亂、病毒性肝炎血液傳播艾滋病、瘧疾、乙型肝炎性傳播疾病梅毒、淋病、生殖器皰疹皮膚感染膿皰瘡、癬菌病、麻風(fēng)微生物與免疫先天免疫物理屏障：皮膚、黏膜化學(xué)防御：酸性環(huán)境、酶細(xì)胞防御：巨噬細(xì)胞、NK細(xì)胞炎癥反應(yīng)獲得性免疫體液免疫：B細(xì)胞產(chǎn)生抗體細(xì)胞免疫：T細(xì)胞識(shí)別和殺滅免疫記憶：再次感染快速響應(yīng)免疫耐受：區(qū)分自身與非自身疫苗的原理和應(yīng)用疫苗類型減毒活疫苗、滅活疫苗、亞單位疫苗、mRNA疫苗免疫原理刺激機(jī)體產(chǎn)生特異性免疫記憶接種程序初次免疫和加強(qiáng)免疫群體免疫高接種率保護(hù)整個(gè)人群第九部分：微生物的控制物理控制方法熱力滅菌高壓蒸汽121℃，干熱160-180℃輻射滅菌紫外線、電離輻射破壞DNA過(guò)濾除菌膜過(guò)濾去除微生物顆粒低溫抑制冷藏或冷凍減緩微生物生長(zhǎng)化學(xué)控制方法消毒劑類型醇類：乙醇、異丙醇鹵素：氯制劑、碘制劑醛類：甲醛、戊二醛氧化劑：過(guò)氧化氫、臭氧酚類：苯酚、六氯酚季銨鹽：洗必泰、苯扎氯胺作用機(jī)制細(xì)胞壁/膜損傷蛋白質(zhì)變性核酸損傷酶系統(tǒng)抑制氧化損傷代謝途徑阻斷生物控制方法拮抗微生物利用一種微生物抑制另一種微生物的生長(zhǎng)噬菌體療法使用病毒感染并殺死特定細(xì)菌益生菌通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)抑制有害微生物的定植免疫調(diào)節(jié)增強(qiáng)宿主免疫力抵抗微生物感染抗生素的作用機(jī)制1核酸合成抑制如喹諾酮類2蛋白質(zhì)合成抑制如四環(huán)素、氨基糖苷類細(xì)胞壁合成抑制如β-內(nèi)酰胺類、萬(wàn)古霉素4細(xì)胞膜破壞如多粘菌素消毒與滅菌100%滅菌完全殺滅或去除所有微生物包括芽孢99.9%高水平消毒殺滅所有微生物但不一定能殺滅所有芽孢99%中水平消毒殺滅結(jié)核桿菌、大多數(shù)病毒和真菌90%低水平消毒殺滅一般細(xì)菌但不能殺滅抗性微生物第十部分：微生物學(xué)研究新進(jìn)展基因組學(xué)