1、微生物,定义：微生物是微小生物的总称，一般只有借助显微镜才能对其进行观察。,微生物,病毒,原核生物：,真细菌、古生菌,真核生物：,真菌（酵母、霉菌、蕈菌等）、单细胞藻类、原生动物等,Woese三原界分类系统,真菌,植物,动物,纤毛虫,真核生物,黏菌,鞭毛虫,滴虫,孢子虫,肉足虫,细菌,古细菌,原生动物,藻类,真菌,蓝藻,细菌,病毒,家居环境（菜板、抹布等）；,微生物与我们,微生物无处不在，我们无时不生活在“微生物的海洋”中。,土壤；,纸币（ 每张纸币约有900万个细菌）；,空气（每个喷嚏的飞沫含4500-150000个细菌，重感冒患者为8500万）；,一个成年人的皮肤大约2m2,估计其上生活着
2、1012个细菌。 咽部最重要的细菌是-溶血性链球菌。 口腔中的微生物由链球菌属，放线菌属、乳酸杆菌属等组成。它们与牙菌班、牙龈炎和牙周疾病的最终形成有关。 大肠和结肠拥有人体内最大的微生物群落。每克排泄物（湿重）中含有 1012 个细菌， 分离到 400种微生物。包括拟杆菌属、梭形杆菌属、大肠杆菌等。这些微生物通常可以起到防止感染的作用，并可以为人体提供营养物质。,人类的生存,人类口腔内的正常菌群,少数微生物也是人类的敌人！,天花； 鼠疫； 艾滋病； 疯牛病； 埃博拉病毒； SARS； 流感；,我国8000年前就开始出现了曲蘖酿酒； 4000年前埃及人已学会烘制面包和酿制果酒； 2500年前发
3、明酿酱、醋，用曲治消化道疾病； 公元六世纪(北魏时期)贾思勰的巨著“齐民要术”； 公元2世纪，张仲景：禁食病死兽类的肉和不清洁食物； 公元前112年-212年间，华佗：“割腐肉以防传染”； 公元九世纪痘浆法、痘衣法预防天花； 1346年，克里米亚半岛上的法卡城之战(靼坦人-罗马人)； 16世纪，古罗巴医生G.Fracastoro：疾病是由肉眼看不见的生物(living creatures)引起的； 1641年，明末医生吴又可也提出“戾气”学说；,微生物的发现,1664年，英国人胡克(Robert Hooke）曾用原始的显微镜对生长在皮革表面及蔷薇枯叶上的霉菌进行观察。,1676年，微生物学的先
4、驱荷兰人列文虎克（Antony van leeuwenhoek）首次观察到了细菌。,微生物学的奠基,法国人巴斯德（Louis Pasteur） （18221895）,德国人柯赫（Robert Koch） （ 18431910）,巴斯德,(1) 发现并证实发酵是由微生物引起的；,(2) 彻底否定了“自然发生”学说；,19世纪中期，法国葡萄酒生产过程中变酸变味，巴斯德 发现导致原因是发酵物中混入了杂菌,著名的曲颈瓶试验无可辩驳地证实，空气内确实含有微生物， 是它们引起有机质的腐败。,(3) 免疫学预防接种,首次制成狂犬疫苗,(4)其他贡献,巴斯德消毒法：6065作短时间加热处理，杀死有害微生物,柯
5、赫,a）细菌纯培养方法的建立,土豆切面 营养明胶 营养琼脂（平皿）,（1）微生物学基本操作技术方面的贡献,b）设计了各种培养基，实现了在实验室内对各种微生物的培养,c）流动蒸汽灭菌,d）染色观察和显微摄影,（2）对病原细菌的研究作出了突出的贡献：,a）具体证实了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌；,b）发现了肺结核病的病原菌；（1905年获诺贝尔奖）,c）证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则著名的柯赫原则,1、在每一相同病例中都出现这种微生物；2、要从寄主分离出这样的微生物并在培养基中培养出来；3、用这种微生物的纯培养接种健康而敏感的寄主，同样的疾病会重复发生；4、从试验发病的寄主中能再度分离培
6、养出这种微生物来。,柯赫原则,微生物学发展过程中的重大事件,1890 Von Behring制备抗毒素治疗白喉和破伤风；,1892 Ivanovsky 提供烟草花叶病毒是由病毒引起的证据；,1928 Griffith 发现细菌转化；,1929 Fleming 发现青霉素；,1944 Avery等证实转化过程中DNA是遗传信息的载体；,1953 Watson和Crick提出DNA双螺旋结构；,19701972 Arber、Smith和Nathans发现并提纯了DNA限制性内切酶,肺炎双球菌转化实验,1977 Woese提出古生菌是不同于细菌和真核生物的特殊类群Sanger首次对f174噬菌体DN
7、A进行了全序列分析；,19821983 Prusiner发现朊病毒(prion)；,19831984 Mullis 建立PCR技术；,1995 第一个独立生活的细菌(流感嗜血杆菌)全基团组序列测定完成；,1996 第一个自养生活的古生菌（詹氏甲烷球菌）基因组 测 测定完成；,1997 第一个真核生物(啤酒酵母)基因组测序完成；,Woese三原界分类系统,真菌,植物,动物,纤毛虫,真核生物,黏菌,鞭毛虫,滴虫,孢子虫,肉足虫,细菌,古细菌,微生物的特点概述,杆菌的平均长度：2 微米；1500个杆菌首尾相连= 一粒芝麻的长度；10-100亿个细菌加起来重量 = 1毫克面积/体积比：人 = 1，大肠
8、杆菌 = 30万；这样大的比表面积特别有利于它们和周围环 境进行物质、能量、信息的交换。微生物的其它很 多属性都和这一特点密切相关。,个体小:,测量单位：微米或钠米,火星陨石中发现的细菌化石（直径 20 nm）,最近在科学上的一篇文章报道了对一快活性陨石上可能存在的生命遗迹的 研究，这块陨石在45亿年前在火星上形成，13亿年以前由于宇宙碰撞而离开火 星，13000年前作为陨石降落到地球上。对它的分析表明其上可能有生命存在过 ，更重要的是在该陨石上发现了类似细菌化石的东西，其直径仅为2040 nm.,德国科学家H. N. Schulz等1999年在纳米比亚海岸的海底沉积物中 发现的一种硫磺细菌（
9、sulfur bacterium），其大小可达0.75 mm， Thiomargarita namibiensis，-“纳米比亚硫磺珍珠”,最大的细菌,食谱广：,微生物获取营养的方式多种多样，其食谱之广是动植物完全无法相比的！,纤维素、木质素、几丁质、角蛋白、石油、甲醇、 甲烷、天然气、塑料、酚类、氰化物、各种有机物 均可被微生物作为粮食,胃口大：,消耗自身重量2000倍食物的时间：,大肠杆菌：1小时 人 ：500年（按400斤/年计算）,繁殖快：,24小时后： 4722366500万亿个后代，重量达到：4722吨 48小时后：2.2 10 43个后代，重量达到2.2 10 25 吨,相当于4
10、000个地球的重量！,大肠杆菌一个细胞重约10 12 克，平均20分钟繁殖一代,分布广：,人迹可到之处，微生物的分布必然很多， 而人迹不到的地方，也有大量的微生物存在！,强酸、强碱、高热的极端环境；,数十公里的高空（最高为离地85公里，须用火箭采样）；,几千米的地下；,常年封冻的冰川；,南极Vostok湖冰芯样品中的微生物,易变异：,青霉素的生产：,20单位/ ml（1943）,10000单位/ ml,休眠长：,世界上最古老的活细菌（芽孢）：2.5亿年 Nature 407, 897 - 900 (2000),起源早：,38亿年前，生命在海洋中出现 26亿年前，陆地上就可能存在微生物,发现晚：
11、,300多年前人们才真正发现微生物的存在,细菌,细菌的外形与大小,细菌：单细胞不分枝的原核微生物。 细菌细胞微小而透明，通常用适当染料染色后显微镜观察,球菌 杆菌 螺形菌,细菌,革兰氏阳性细菌（G+） 革兰氏阴性细菌（G- ）,紫色,红色,革兰氏染色,革兰氏染色,1、用碱性染料结晶紫对菌液涂片进行初染,2、用碘溶液进行媒染，其作用是提高染料和细胞间的相互作用从而使二者结合得更牢固,3、用乙醇或丙酮冲洗进行脱色。在经历脱色后仍将结晶紫保留在细胞内的为革兰氏阳性细菌，而革兰氏阴性细菌的结晶紫被洗掉，细胞呈无色。,4、用一种与结晶紫具有不同颜色的碱性染料 例如番红对涂片进行复染。它使原来无色的革兰氏
12、阴性细菌最后呈现桃红到红色，而革兰氏阳性细菌继续保持深紫色,革兰氏染色,细胞壁,G+ G-,厚度大（2080nm）,革兰氏阳性细菌的细胞壁结构：双糖磷壁酸肽：肽聚糖（90%）壁磷壁酸，膜磷壁酸周质空间,肽聚糖 真细菌细胞壁特有成分双糖单位 四肽尾 肽桥,双糖单位,溶菌酶 作用位点,增强某些致病菌对宿主细胞的粘连 避免被白细胞吞噬以及抗补体的作用；,革兰氏阳性细菌特异表面抗原的物质基础；,噬菌体的特异性吸附受体；,磷壁酸 G+细胞壁特有成分,革兰氏阴性细菌的细胞壁结构：外膜肽聚糖（10%）周质空间,脂多糖,外膜蛋白,外膜 位于革兰氏阴性细菌细胞壁外层，由脂多糖、磷脂和脂蛋白等若干种蛋白 质组成的
13、膜，有时也称为外壁,脂多糖结构的多变，决定了革兰氏阴性细菌细胞表面抗原决定簇的多样性；,是革兰氏阴性细菌致病物质内毒素的物质基础；,许多噬菌体在细胞表面的吸附受体；,具有控制某些物质进出细胞的部分选择性屏障功能,外膜,细胞壁缺陷细菌：,缺壁突变L型细菌实验室或宿主体内形成 基本去尽原生质体（G+）缺壁细菌 人工去壁部分去除球状体（G-）在自然界长期进化中形成支原体,原生质体,球形体,G+,G-,支原体,在长期进化过程中形成的、适应自然生活条件的无细胞壁的 原核生物。因它的细胞膜中含有一般原核生物所没有的类甾醇，所以即使缺乏细胞壁，其细胞膜仍有较高的机械强度。,个体很小，能通过细菌过滤器，是最小
14、的可独立生活的细胞型生物。,油煎蛋型菌落,形态多样,细菌结构特征,细胞壁外结构细胞壁细胞壁内结构,荚膜 鞭毛 菌毛 性毛,细胞膜 核区 细胞质和内含物 芽孢特殊的休眠结构,细胞膜,细胞膜是紧贴在细胞壁内侧、包围着细胞质的一层柔软、脆弱、富有弹性的半透性薄膜,电镜照片,质壁分离,细胞膜 （磷脂双分子层）,肽聚糖,外膜,磷脂双分子层 膜蛋白,结构：,生理功能：,选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送；,是维持细胞内正常渗透压的屏障；,合成细胞壁和糖被的各种组分（肽聚糖、磷壁酸、LPS、荚膜多糖等）的重要基地；,膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系，是细胞的产能场所；,是鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位；,核区,原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核 为大型环状DNA分子，处在染色体复制的短时期内呈双倍体外，一般均为单倍体 只有少量蛋白质与之结合，长度一般为0.25-3mm,
