1、#*微生物学电子教案第一节 微生物与微生物学一、 什么是微生物？微生物 (microorganism，microbe)：专业定义：微生物是所有形体微小的单细胞或个体结构较简单的多细胞，以及没有细胞结构的低等生物的通称。二、 微生物的五大共性（一）体积小，面积大杆菌的平均长度：2m比面值大：比面值 = 表面积体积 = 3r ；人 = 1；大肠杆菌 = 30 万；这样大的比表面积特别有利于其和周围环境进行物质、能量、信息的交换，并由此而产生其余 4 个共性。（二）吸收多，转化快（三）生长旺，繁殖快（四）分布广，种类多（五）适应强，易变异微生物具有极其灵活的适应性或代谢调节机制。微生物对恶劣的环境有
2、惊人的适应力。Eg. 高温、高酸、高盐、高辐射、高压、高碱、高毒、低温等。三 、微生物学(Microbiology)是一门在细胞、分子或群体水平上研究微生物的形态构造、生理代谢、遗传变异、生态分布和分类进化等生命活动基本规律，并将其应用于工业发酵、医药卫生、生物工程和环境保护等实践领域的科学。四、 微生物与人类（一）微生物对人类的危害1、疾病：2、霉腐(二) 微生物对人类的贡献1. 生产食品和食品添加剂 例如：面包、酱油、醋、味精、奶酪、酒和泡菜2. 生产医药产品 各种抗生素、维生素、生长激素和疫苗等3. 生产轻工、化工、 农用产品 氨基酸、有机酸、酶制剂、农药和有机溶剂4. 修复环境 肥沃土
3、壤 Eg.固氮菌，净化污水5. 物质循环、再生资源6. 生物能源7. 理论研究的对象8. 生物工程的主角 基因工程为代表的现代生物技术第二节 微生物学的发展史（了解）一、初创时期（形态学时期）#*1664 年，英国人虎克（Robert Hooke）用显微镜观察微生物。虎克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。16741695 年，荷兰人列文虎克制造分辨率大的单式显微镜； 1676 年，微生物学的先驱荷兰人列文虎克（Antony van leeuwenhoek）首次观察到了细菌。二、奠基时期（生理学时期）1. 巴斯德微生物学之父(1) 发现并证实发酵是由微生物引起的。(2)
4、 彻底否定了“自然发生”学说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。2. 柯赫细菌学的奠基人微生物学基本操作技术方面的贡献a）细菌纯培养方法的建立( 纯种分离技术) b）悬浮培养法c）流动蒸汽灭菌 d）细胞染色技术和显微摄影三、发展时期（生化时期）1. 青霉素英国微生物学家弗来明发现青霉素，开创了用抗生素治疗疾病的新纪元。2. 摇瓶培养技术四、分子生物学时期（成熟时期）第一第一 章章 原核微生物的形态构造和功能*第一节 细菌（Bacteria
5、）细菌是一类细胞细短、结构简单、胞壁坚韧、多以二分裂方式繁殖和水生性较强的原核生物。一、基本形态: 球状、杆状、螺旋状1. 球菌：个体呈球形或椭圆形，不同种的球菌在分裂时会形成不同的空间排列方式，常被作为分类依据。2. 杆菌：细胞呈杆状或圆柱形，一般其粗细（直径）比较稳定，而长度则常因培养时间、条件不同而有较大变化。杆状细菌的排列方式常因生长阶段和培养条件而发生变化，一般不作为分类依据。3. 螺旋菌螺旋菌按其弯曲的程度可分为：弧菌：菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈，形似“C”字或逗号，鞭毛偏端生。霍乱弧菌 (寄生性弧菌-蛭弧菌 )螺旋菌：菌体回转如螺旋，螺旋数目和螺距大小因种而异。鞭毛二端生。
6、细胞壁坚韧，菌体较硬。螺旋体：菌体柔软，无鞭毛，用于运动的类似鞭毛的轴丝位于细胞外鞘内。大多数是致病菌。4. 特殊形态二、细菌的大小细胞大小表示：宽长 单位：微米三、细菌细胞的结构*一般构造：一般细菌都有的构造。#*特殊构造：部分细菌具有的或一般细菌在特殊环境下才有的构造。1.细胞壁 1）概念：细胞壁（cell wall）是位于细胞表面，内侧紧贴细胞膜的一层较为坚韧，略具弹性的细胞结构。2）证实细胞壁存在的方法：（1）细菌超薄切片的电镜直接观察；（2）质、壁分离与适当的染色，可以在光学显微镜下看到细胞壁；（3）机械法破裂细胞后，分离得到纯的细胞壁； （4）制备原生质体，观察细胞形态的变化；3）
7、细胞壁功能：（1）固定细胞外形和提高机械强度（2）为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需（3）渗透屏障，阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物质（分子量大于 800）进入细胞，保护细胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物质的损伤（4）细菌特定抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性的物质基础4）革兰氏染色与细胞壁：C.Gram（革兰）于 1884 年发明的一种鉴别不同类型细菌的染色方法。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
8、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对涂片进行复染。例如沙黄，它使原来无色的革兰氏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。5）革兰氏阳性和阴性细菌的比较革兰氏染色的原理（2）革兰阳性菌细胞壁特点：厚度大（2080nm ）化学组分简单，一般只含 90%肽聚糖和 10%磷壁酸A、肽聚糖 厚约 2080nm，由 40 层左右的网格状分子交织成的网套覆盖在整个细胞上。原核生物所特有的已糖双糖单位双糖单位中的 -1,4-糖苷键很容易被溶菌酶 (lysozyme)所水解，从而引起细菌因肽聚糖细胞壁的“散架 ”而死亡。由四个氨基酸分子按 L 型与 D 型交
9、替方式连接而成。目前所知的肽聚糖已超过100 种，在这一“ 肽聚糖的多样性”中，主要的变化发生在肽桥上。B、磷壁酸 革兰氏阳性细菌细胞壁上特有的化学成分，主要成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。主要生理功能：细胞壁形成负电荷环境，增强细胞膜对二价阳离子的吸收；贮藏磷元素；增强致病性。二价阳离子，特别是高浓度的 Mg2+。 的存在，对于保持膜的硬度，提高细胞膜上需 Mg2+的合成酶的活性极为重要。可作为细菌分类、鉴定的依据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；防止细胞因自溶而死亡。C、外膜蛋白(outer membrane protein) 2、 细胞质和内含物1）概念：细胞质（
10、cytoplasm）是细胞质膜包围的除核区外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。含水量约 80%。细胞质的主要成分为核糖体、贮藏物、多种酶类和中间代谢物、质粒、各种营养物和大分子的单体等，少数细菌还有类囊体、羧酶体、气泡或伴孢晶体等2）颗粒状贮藏物(reserve materials)：贮藏物是一类由不同化学成分累积而成的不溶性沉淀颗粒，主要功能是贮存营养物。糖原：碳源及能源类聚 -羟丁酸（PHB）：#*磷源（异染粒）：3）磁小体(megnetosome)趋磁细菌细胞中含有的大小均匀、数目不等的 Fe3O4 颗粒，外有一层磷脂、蛋白或糖蛋白膜包裹。功能是导向作用，即借鞭毛游向对该菌最有利的泥
11、、水界面微氧环境处生活。实用前景，包括生产磁性定向药物或抗体，以及制造生物传感器等。3、核区（nuclear region or area）细菌的细胞核是一个拟核（nucleoid） ，实际上是一条环状的裸露的 DNA 链，所以也称染色质体（chromatinic body ）或细菌染色体（bacterial chromosome） 。无核膜结构、无固定形态。观察：现代同位素放射性显影术、重金属投影术、电镜。核区是一个反差极弱的区域，没有核膜，内含丝状物，即 DNA 分子。用富尔根（Feulgen）染色法或姬姆萨（Giemsa ）染色法，在普通光学显微镜下可看到核区。4、细菌细胞壁以外的构造
12、糖被（glycocalyx）1)概念：包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质。糖被按其有无固定层次、层次厚薄又可细分为荚膜（capsule 或 macrocapsule，大荚膜） 、微荚膜 (microcapsule)、粘液层(slime layer)、菌胶团(zoogloea)。2）特点（1）主要成分是多糖、多肽或蛋白质，尤以多糖居多。经特殊的荚膜染色，特别是负染色（又称背景染色）后可在光学显微镜清楚地观察到它的存在。（2）产生糖被是微生物的一种遗传特性，其菌落特征及血清学反应是是细菌分类鉴定的指标之一。（3）荚膜等并非细胞生活的必要结构，但它对细菌在环境中的生存有利。（4）细菌糖被
13、与人类的科学研究和生产实践有密切的关系。5、细菌细胞壁以外的构造 鞭毛(flagellum,复 flagella)1)概念：某些细菌细胞表面着生的一至数十条长丝状、螺旋形的附属物，具有推动细菌运动功能，为细菌的“运动器官 ”。鞭毛的有无和着生方式具有十分重要的分类学意义。2）观察和判断细菌鞭毛的方法 电子显微镜直接观察；光学显微镜下观察：鞭毛染色和暗视野显微镜根据培养特征判断：半固体穿刺、菌落（菌苔）形态3）鞭毛的结构及其运动机制（了解）4）鞭毛推动细菌运动的特点（1）速度（2）细菌以推进方式做直线运动，以翻腾形式做短促转向运动。（3）细菌的趋避运动鞭毛的功能是运动，这是原核生物实现趋向性的有
14、效方式。化学趋避运动或趋化作用（chemotaxis）：细菌对某化学物质敏感，通过运动聚集于该物质的高浓度区域或低浓度区域。光趋避运动或趋光性（phototaxis）：有的细菌能区别不同波长的光而集中在一定波长光区内。趋磁运动或趋磁性（magnetotaxis） ，趋磁细菌根据磁场方向进行分布。6、细菌细胞壁以外的构造 菌毛(fimbria，复数 fimbriae)长在细菌体表的纤细、中空、短直、数量较多的蛋白质类附属物，具有使菌体附着于物体表面的功能。#*每个细菌约有 250300 条菌毛。有菌毛的细菌一般以革兰氏阴性致病菌居多，借助菌毛可把它们牢固地粘附于宿主的呼吸道、消化道、泌尿生殖道等
15、的粘膜上，进一步定植和致病。7、细菌细胞壁以外的构造 性毛(pili,单数 pilus)性毛一般见于 G+的雄性菌株（即供体菌）中，其功能是向雌性菌株（即受体菌）传递遗传物质。有的性毛还是 RNA 噬菌体的特异性吸附受体。8、 特殊的休眠构造芽孢1）概念：某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体，称为芽孢（endospore 或 spore） 。2）细菌芽孢的特点整个生物界中抗逆性最强的生命体，消灭芽孢是衡量各种消毒灭菌手段的最重要的指标。芽孢是细菌的休眠体，在适宜的条件下可以重新转变成为营养态细胞；产芽孢细菌的保藏多用其芽孢。芽孢的有无、形
16、态、大小和着生位置是细菌分类和鉴定中的重要指标。芽孢与营养细胞相比化学组成存在较大差异，容易在光学显微镜下观察。 （相差显微镜直接观察；芽孢染色）3）芽孢的结构多层结构4）芽孢的形成与芽孢的萌发过程（了解）5）芽孢的萌发6）伴孢晶体（parasporal crystal）：少数芽孢杆菌，例如苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis) 在其形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体 内毒素，称为伴孢晶体。特点：不溶于水，对蛋白酶类不敏感；容易溶于碱性溶剂。伴孢晶体对 200 多种昆虫尤其是鳞翅目的幼虫有毒杀作用细菌杀虫剂。四、细菌的繁殖繁殖方式 1.裂 殖（f
17、ission）一个细胞通过分裂而形成两个子细胞的过程。（1）二分裂（binary fission ）（2）三分裂（trinary fission）2. 芽 殖（budding）指在母细胞表面（尤其在其一端）先形成一个小突起，待其长大到与母细胞相仿后再相互分离并独立生活的一种繁殖方式。凡以这类方式繁殖的细菌，通称为芽生细菌（budding bacteria ） 。五、细菌的群体形态1. 在固体培养基上（内）的群体形态（1）菌落：指在固体培养基上（内）以母细胞为中心的一堆肉眼可见的，有一定形态、构造等特征的子细胞集团。如果菌落是由一个单细胞繁殖形成的，则它就是一个纯种细胞群或克隆（clone）菌苔
18、（bacterial lawn）：“ 菌落 ”互相连成一片，这就是。（2）细菌菌落的特征细菌的菌落特征因种而异！同一细菌在不同的培养平板上形成不同的特征菌落第二节 放线菌（ Actinomyces）放线菌是 1877 年合兹首先在牛体内发现的。在形态上具有分枝状菌丝、菌落形态与霉菌相似，以孢子进行繁殖。 “介于细菌与丝状真菌之间又接近细菌的一类丝状原核生物”放线菌实际上是属于细菌范畴内的原核微生物，只不过其细胞形态为分枝状菌丝。#*放线菌：是一类主要呈菌丝状生长和以孢子繁殖的陆生性较强的原核生物。也可将之定义为一类主要呈丝状生长和以孢子繁殖的 G 细菌。一、放线菌的分布放线菌广泛分布在含水量较
19、低、有机物较丰富和呈微碱性的土壤中。二、放线菌与人类的关系1、多数属于有益菌（1）腐生型放线菌在自然界物质循环中起很重要的作用。（2）生产抗生素的主要微生物：全世界近万种抗生素约 70是放线菌的次生代谢产物。（3）筛选到许多新的生化药物：抗癌剂、酶抑制剂、免疫抑制剂和农用杀虫（杀菌）剂等。（4）是许多酶、维生素等的产生菌（5）Frankia（弗兰克氏菌属）对非豆科植物的共生固氮具有重大作用。（6）在甾体转化、石油脱蜡、烃类发酵、污水处理等方面也有应用（7）具有极强的分解纤维素、石蜡、角蛋白、琼脂和橡胶等的能力，故在环保、提高土壤肥力和自然界物质循环中起着重大作用。2、危害（1）寄生型的放线菌可
20、引起人、动物和植物的许多疾病，eg.肺部感染、皮肤病、脑膜炎（2）具有特殊的土腥味（土霉素的味道） ，主要由放线菌产生的土腥味素所引起的。可使水、食品变味，也能破环棉毛织品、纸张等。三、放线菌的形态与构造单细胞，大多由分枝发达的菌丝组成；细胞壁组成与细菌类似，革兰氏染色阳性（少数阴性） ；细胞的结构与细菌基本相同，按形态和功能可分为营养菌丝、气生菌丝和孢子丝三种。4. 孢子：孢子丝生长到一定阶段，形成一串孢子，成熟后孢子就单个释放，孢子的形状、颜色和孢子表面状况等也是菌种鉴定的重要依据。细菌的芽孢是休眠体，而放线菌的孢子是繁殖体第三节 蓝细菌（Cyanobacteria）1、概念：也称蓝藻或蓝
21、绿藻（blue-green algae） ，是一类含有叶绿素 a、能以水作为供氢体和电子供体、通过光合作用将光能转变成化学能、同化 CO2 为有机物质的光合细菌。2. 蓝细菌与人类的关系（1）重大的经济价值 具有固氮能力，是良好的绿肥 Eg.满江红鱼腥蓝细菌（Anabaena azollae） 食用种类 Eg.发菜念珠蓝细菌（Nostoc flagelliforme）（2）危害 海水 “赤潮”和湖泊“ 水华”的元凶，给渔业和养殖业带来严重危害。 少数种类可产生诱发人类肝癌的毒素，Eg.微囊蓝细菌属（Microcystis）第四节 支原体、立克次氏体和衣原体#*一、支原体（Mycoplasma）
22、1.概念：又称类菌质体，是一类无细胞壁、介于独立生活和细胞内寄生生活之间的最小型原核生物。多数为致病菌。支原体：人或动物的致病菌类支原体（MLO）：侵染植物的支原体2.特性1）无细胞壁，只有细胞膜，细胞形态多变；2）个体很小，能通过细菌过滤器，曾被认为是最小的可独立生活的细胞型生物。3）可进行人工培养，但营养要求苛刻，菌落微小，呈典型的 “油煎荷包蛋”形状；4）一些支原体能引起人类、牲畜、家禽和作物的病害疾病5）应用活组织细胞培养病毒或体外组织细胞培养时，常被支原体污染；二、立克次氏体（Rickettsia）1.概 念：是大小介于通常的细菌与病毒之间，在许多方面类似细菌，专性活细胞内寄生的原核
23、微生物。立克次氏体：专性寄生于真核细胞内 G-原核生物 类立克次氏体细菌（RLB）：侵染植物的立克次氏体2. 特 性（1）某些性质与病毒相近专性活细胞寄生物，体内酶系不完全，一些必需的养料需从宿主细胞获得；细胞膜比一般细菌的膜疏松；可透性膜，使它们有可能容易从宿主细胞获得大分子物质，但也决定了它们一旦离开宿主细胞则易死亡（2）从一种宿主传至另一宿主的特殊生活方式三、衣原体（Chlamydia） 1.概念：介于立克次氏体与病毒之间，能通过细菌滤器，专性活细胞内寄生的一类原核微生物。2.特性：（1）细胞结构与细菌类似；具有类似的细胞壁，细胞壁内也含有胞壁酸、二氨基庚二酸；70S 核糖体也是由 30
24、S 和 50S 二个亚基组成（2）细胞呈球形或椭圆形，直径 0.2-0.3 m，能通过细菌滤器；（3）专性活细胞内寄生；衣原体有一定的代谢活性，能进行有限的大分子合成，但缺乏产生能量的系统，必须依赖宿主获得 ATP，因此又被称为“能量寄生型生物”。（5）衣原体广泛寄生于人类、哺乳动物及鸟类，少数致病；沙眼衣原体是人类砂眼的病原体，甚至引起结膜炎、角膜炎、角膜血管翳等临床症状，成为致盲的重要原因。1956 年，我国微生物学家汤飞凡等应用鸡胚卵黄囊接种法，在国际上首先成功地分离培养出沙眼衣原体。（6）衣原体不耐热，60 度 10 分钟即被灭活，但它不怕低温，冷冻干燥可保藏多年。对红霉素、氯霉素、四
25、环素敏感。本章小结1. 原核生物可粗分为“三菌”和“三体”6 个大类。#*三菌：细菌（含古生菌） ，放线菌，蓝细菌三体：支原体，立克次氏体，衣原体共同特点：个体微小、形态简单、进化地位低，基因组为原核状态2. 原核生物的共同特征细胞细小、核的结构原始，无核膜包裹，细胞壁含独特的肽聚糖，细胞内无细胞器分化。3. 原核细胞的共同结构和特殊构造共同结构 特殊构造细胞壁（支原体例外） 糖被（荚膜、粘液层）细胞质膜 鞭毛细胞质 菌毛核区 芽孢等各种内含物等复习思考题1.设计一张表格，比较一下 6 个大类原核生物的主要特性。2. 试图示 G+和 G-细菌细胞壁的主要构造，并简要说明其异同。3. 试述革兰氏
26、染色法的机制并说明此法的重要性4. 什么是菌落？试讨论细菌的细胞形态与菌落形态间的相关性。第二章 真核微生物的形态构造和功能真核微生物（eukaryotic micro-organisms）：是一大类细胞核具有核膜，能进行有丝分裂，细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等多种细胞器的微生物。我们的重点是真菌，真菌包括酵母、霉菌和蕈菌。真核生物与原核生物的比较：比较项目 真核生物 原核生物细胞大小 较大（通常直径2 mm ） 较小（通常直径2mm）若有壁，其主要成分 纤维素、几丁质等 多数为肽聚糖细胞膜中甾醇 有 无（仅支原体例外）细胞膜含呼吸或光合成分 无 有细胞器 有 无鞭毛结构 如有，则粗而复
27、杂 如有，则细而简单核膜 有 无DNA 含量 低（约 5） 高（约 10）组蛋白 有 无核仁 有 无染色体数 一般1 一般为 1有丝分裂 有 无细胞核减数分裂 有 无氧化磷酸化部位 线粒体 细胞膜生理特性光合作用部位 叶绿体 细胞膜#*生物固氮能力 无 有些有专性厌氧生活 罕见 常见化能合成作用 无 有些有鞭毛运动方式 挥鞭式 旋转马达式遗传重组方式 有性生殖、准性生殖等 转化、转导、接合等繁殖方式 有性、无性等多种 一般为无性第一节 酵母菌（ Yeast）酵母菌：泛指能发酵糖类的各种单细胞的真菌。5 个特点：（1）个体一般以单细胞状态存在（2）多数营出芽繁殖（3）能发酵糖类产能（4）细胞壁常
28、含甘露聚糖（5）常生活在含糖量较高、酸度较大的水生环境中一、分布及与人类的关系1. 多分布在含糖的偏酸性环境，也称为“糖菌”2. 重要的微生物资源酵母菌是人类的第一种“家养微生物”酿造工业：酒类的生产、果汁发酵食品工业：面包、馒头的制作医药工业：核苷酸、CoA、细胞色素 C、凝血质和维生素等生化药物和试剂饲料工业：单细胞蛋白（SCP） “人造肉”化学工业：有机酸、酒精、脂肪酸和甘油等3. 重要的科研模式微生物啤酒酵母（Saccharomyces cerevisae）第一个完成全基因组序列测定的真核生物（1996）表达外源蛋白功能的优良“工程菌”真核微生物4. 有些酵母菌具有危害性：有些酵母菌能
29、引起皮肤、呼吸道、消化道、泌尿生殖道疾病。二、酵母菌的形态和大小：细胞直径一般是细菌的 10 倍左右。酵母菌无鞭毛，不能游动。三、细胞结构1. 细胞核酵母菌具有由多孔核膜包裹起来的定形细胞核。酵母菌细胞核是其遗传信息的主要贮存库除细胞核含 DNA 外，在酵母菌线粒体、 “2mm 质粒”及少数酵母菌线状质粒中也含有 DNA。2mm 质粒：一个闭合环状超螺旋 DNA 分子，用于研究基因调控、染色体复制的理想系统，也可作为酵母菌转化的有效载体，并由此组建“工程菌”。3. 微丝 (Fimbriae) 化学成分：蛋白质#* 功能：细胞凝聚四、酵母菌繁殖方式和生活史(一) 无性繁殖1. 芽殖（buddin
30、g）主要的无性繁殖方式2. 裂殖（fission）少数酵母菌可以象细菌一样借细胞横割分裂而繁殖，例如裂殖酵母。3. 无性孢子 节孢子、掷孢子、厚垣孢子(二) 有性繁殖 酵母菌以形成子囊和子囊孢子的形式进行有性繁殖：(三) 酵母菌的生活史1. 营养体既能以单倍体也能以二倍体形式存在 典型代表：酿酒酵母2. 营养体只能以单倍体形式存在（核配后立即进行减数分裂）3. 营养体只能以二倍体形式存在（核配后不立即进行减数分裂） 第二节 霉菌（Mold）霉菌是丝状真菌的一个俗称，意即“会引起物品霉变的真菌”，通常指那些菌丝体较发达又不产生大型柔质子实体结构的真菌。一、分布及与人类的关系（了解）二、霉菌的形态
31、结构1. 霉菌菌丝细胞结构霉菌菌丝细胞和酵母一样是真核细胞，都由细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核、线粒体、核糖体及内含物、液泡组成。大多数霉菌细胞壁成分是多糖（多为几丁质，少数低等的水生性较强的真菌则以纤维素为主） ，可被蜗牛消化酶水解。2. 菌丝体（mycelium）：由许多菌丝相互交织而成的一个菌丝集团称菌丝体。3. 菌丝的特化营养菌丝和气生菌丝对于不同的真菌来说，在它们的长期进化过程中，对于相应的环境条件已有了高度的适应性，并明显地表现在产生各种形态和功能不同的特化结构上。也称菌丝的变态。1）营养菌丝体的特化形态（1）菌环：菌丝交织成套状（2）菌网：菌丝交织成网状（3）匍匐菌丝、假根：功能
32、是固着和吸收营养。（4）附着枝：若干寄生真菌由菌丝细胞生出 1-2 个细胞的短枝，以将菌丝附着于宿主上，这种特殊的结构即附着枝。（5）附着胞：许多植物寄生真菌在其芽管或老菌丝顶端发生膨大，并分泌粘性物，借以牢固地粘附在宿主的表面，这一结构就是附着胞，附着胞上再形成纤细的针状感染菌丝，以侵入宿主的角质层而吸取营养。（6）吸器：吸收细胞内的营养。（7）菌核：是一种休眠的菌丝组织。茯苓#*（8）菌索：一般由伞菌等产生，为白色根状菌丝组织，功能为促进菌体蔓延和抵御不良环境。2）气生菌丝体的特化形态气生菌丝体主要特化成各种形态的子实体，即在其里面或上面可产无性或有性孢子，有一定形状和构造的任何菌丝体组织
33、。3）菌丝体在液体培养时的特化形态真菌在液体培养基中进行通气搅拌或振荡培养时，易产生菌丝球（mycelial bead）的特殊构造。菌丝体互相紧密纠缠形成颗粒，均匀的悬浮于培养液中，有利于氧的传递以及营养物和代谢产物的输送，对菌丝的生长和代谢产物形成有利。三、霉菌的菌落四、霉菌的繁殖方式（1）节孢子：菌丝生长到一定阶段时出现横隔膜，然后从隔膜处断裂而形成的细胞称为。（2）厚垣孢子：某些霉菌种类在菌丝中间或顶端发生局部的细胞质浓缩和细胞壁加厚，最后形成一些厚壁的休眠孢子，称为。（3）孢囊孢子（4）分生孢子：是在生殖菌丝顶端或已分化的分生孢子梗上形成的孢子，分生孢子有单生、成链或成簇等排列方式，是
34、子囊菌和半知菌亚门的霉菌产生的一类无性孢子。2. 有性孢子经过两性细胞结合而形成的孢子称为有性孢子。经过两性细胞结合产生新个体的过程称为有性繁殖。有性繁殖一般不普遍，特别在人工培养基上不出现。霉菌的有性繁殖过程十分复杂，一般分为三个阶段，即质配、核配和减数分裂。3. 生活史无性繁殖阶段；菌丝体（营养体）在适宜的条件下产生无性孢子，无性孢子萌发形成新的菌丝体，多次重复。有性繁殖阶段；在发育后期，在一定条件下，在菌丝体上分化出特殊性器官（细胞） ，质配、核配、减数分裂后形成单倍体孢子，再萌发形成新的菌丝体。有一些霉菌，至尽尚未发现其生活史中有有性繁殖阶段，这类真菌称为半知菌第三节 蕈菌（Mushr
35、oom ）二、蕈菌的形态结构蕈菌的最大特征是形成形状、大小、颜色各异的大型肉质子子实体。1. 典型的蕈菌的子实体2. 菌柄3. 菌丝体子实体是担子菌长出地面的地上部分，样子很象插在地里的一把伞。地下还有白色丝状，到处蔓延的菌丝体，这是担子菌的营养体部分，即非繁殖器官。菌丝体有隔，可伸入培养基中吸收养分。在一定温度与湿度的坏境下，菌丝体取得足够的养料就开始形成子实体。三、繁殖方式和子实体的形成担子菌有无性繁殖和有性繁殖。（一）无性繁殖#*大多数担子菌无性繁殖不发达，通常通过芽殖、菌丝断裂及产生分生孢子、节孢子或粉孢子来进行的。（二）有性繁殖担子菌的有性繁殖是形成担孢子。担孢子着生于棍棒状的担子上
36、。担子起源于双核菌丝的顶端细胞，经过锁状联合之后，顶端细胞逐渐膨大，双核进行核配，经减数分裂后产生 4 个单倍体核。（4）担孢子：菌丝经过特殊的分化和有性结合形成担子，在担子上形成的有性孢子即为担孢子。子实体菌丝束在适宜条件下会形成菌蕾，然后再分化、膨大呈大型子实体。担孢子子实体成熟后，双核菌丝的顶端膨大，其中的两个核融合形成一个新核，此过程称核配。新核经两次分裂（其中有一次为减数分裂） ，产生 4 个单倍体子核，最后在担子细胞的顶端形成 4 个独特的有性孢子，即。第三章 病毒和亚病毒第一节 病毒一、病毒的发现和研究历史（了解）二、病毒的特点和定义*1. 特 点1）不具有细胞结构，具有化学大分
37、子的特征。2）大部分病毒不能进行独立的代谢作用。3）严格的活细胞内寄生，必须依赖宿主细胞进行自身的核酸复制，形成子代。4）个体微小，在电子显微镜下才能看见5）对大多数抗生素不敏感，对干扰素敏感。6）在离体条件下，能以无生命的生物大分子状态存在，并可长期保持其侵染活力。7）有些病毒的核酸还能整合到宿主的基因组中，并诱发潜伏性感染。2. 定 义什么是病毒？病毒（virus)是一类由核酸和蛋白质等少数几种成分组成的超显微“非细胞生物” ，其本质是一种只含DNA 或 RNA 的遗传因子。病毒是一类非细胞生物，故称之为病毒粒或病毒体（virion）病毒颗粒或病毒粒子（virus particle）：专指
38、成熟的、结构完整的和有感染性的单个病毒。三、病毒的宿主范围病毒几乎可以感染所有的细胞生物，并具有宿主特异性（三） 典型病毒粒的构造1. 病毒粒的结构2. 病毒粒的对称体制 *三种对称机制及典型代表3. 病毒的群体形态（1）包涵体（inclusion body） #*病毒粒大量聚集并使宿主细胞发生病变时，就形成了具有一定形态、构造并能用光学显微镜加以观察和识别的特殊“ 群体” ，称之为包涵体（inclusion body） 。四、病毒的核酸 核酸是病毒的遗传物质； 一种病毒的毒粒只含有一种核酸：DNA 或是 RNA；五、4 类病毒及其繁殖方式病毒感染敏感宿主细胞后，病毒核酸进入细胞，通过其复制与
39、表达产生子代病毒基因组和新的蛋白质，然后由这些新合成的病毒组分装配（assembly）成子代毒粒，并以一定方式释放到细胞外。病毒的这种特殊繁殖方式称做复制（replication） 。（一） 原核生物的病毒噬菌体1. 噬菌体的繁殖噬菌体的繁殖一般分为 5 个阶段，即吸附 侵入 增殖（复制与生物合成） 成熟（装配） 裂解（释放）根据噬菌体与宿主的关系，噬菌体可以分为烈性噬菌体：凡在短时间内能连续完成以上 5 个阶段而实现其繁殖的噬菌体，称为烈性噬菌体。温和噬菌体：进入菌体后并不进行增殖或引起溶菌。烈性噬菌体所经历的繁殖过程，称为裂解性周期（lytic cycle）或增殖性周期（productiv
40、e cycle ） 。现以 E. coli 的 T 偶数噬菌体为代表加以介绍吸附（ adsorption）吸附作用受许多内外因素的影响噬菌体的数量由于每一宿主细胞表面的特异受体有限，因此所能吸附噬菌体的数目也有一个限量。 每一敏感细胞所能吸附的相应噬菌体的数量，就称感染复数（m.o.i ，multiplicity of infection） 。阳离子Ca2+、Mg2+和 Ba2+等阳离子对吸附有促进作用；Al3+、Fe3+和 Cr3+等阳离子则可引起失活。辅助因子生物素可促进产谷氨酸细菌噬菌体的吸附作用。pH 值在中性时有利于吸附，在 pH5 和 pH10 时不易吸附。温度在生长最适温度范围内
41、最有利于吸附。利用某些理化因子对吸附的促进作用和抑制作用，在发酵工业中对防止噬菌体的污染有一定的意义。 侵入T4 通过尾丝吸附于宿主 E.coli 表面。吸附后，由于基板受到构象上的刺激，中央孔开口，释放溶菌酶并水解部分细胞壁，接着尾鞘蛋白收缩，把尾管插入宿主细胞中。有尾噬菌体：注射方式将噬菌体核酸注入细胞通过尾部刺突固着于细胞；#*尾部的酶水解细胞壁的肽聚糖，是细胞壁产生小孔；尾鞘收缩，核酸通过中空的尾管压入胞内，蛋白质外壳留在胞外；如果大量噬菌体在短时间内吸附于同一细胞上，使细胞壁产生许多小孔，也可引起细胞立即裂解，但并未进行噬菌体的增殖，这种现象称为自外裂解（Lysis from wit
42、hout） 。增殖成熟（ maturation）新合成的毒粒结构组分组装成完整的病毒颗粒，称做病毒的装配，亦称成熟（maturation）T4 噬菌体的生命旅程病毒的生活史：严格细胞内寄生物，只能在活细胞内繁殖。2. 噬菌体效价的测定在菌苔上形成一个具有一定形状、大小、边缘和透明度的负菌落称噬菌斑。可用作噬菌体的鉴定指标，也可用于纯种分离和计数。效价（titre titer）：表示每毫升试样中所含有的具侵染性的噬菌体粒子数，又称噬菌斑形成单位数（plaque-forming unit ，pfu ）或感染中心数（infective centre） 。测定效价的方法：双层平板法（two layer
43、 plating method）双层平板法主要有以下几个优点：加了底层培养基后，可使原来底面不平的玻璃皿的缺陷得到了弥补；所形成全部噬菌体斑都接近处于同一平面上，因此不仅每一噬菌斑的大小接近、边缘清晰，而且不致发生上下噬菌斑的重叠现象；因上层培养基中琼脂较稀，故形成的噬菌斑较大，更有利于计数。3. 一步生长曲线（one step growth curve）定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线，称作一步生长曲线或一级生长曲线（one-stepgrowthcurve ） 。反映每种噬菌体的三个最重要的特性参数潜伏期（latentphase ）裂解期（risephase）裂解量（burstsize
44、）（1）潜伏期（latentphase ）指噬菌体的核酸侵入宿主细胞后至第一个噬菌体粒子装配前的一段时间，故整段潜伏期中没有一个成熟的噬菌体粒子从细胞中释放出来。潜伏期又可分两段：隐晦期（ eclipsephase）指在潜伏期前期人为地（用氯仿）裂解细胞，裂解液仍无侵染性的一段时间。胞内累积期（intracellularaccumulationphase ）又称潜伏后期，在隐晦期后，如人为地裂解细胞，其裂解液出现侵染性的一段时间。这是噬菌体开始装配的时期，在电镜下可观察到已初步装配好的噬菌体粒子。（2）裂解期（risephase）紧接在潜伏期后的一段宿主细胞迅速裂解、溶液中噬菌体粒子急剧增多的
45、一段时间。（3）平稳期（plateau）#*指感染后的宿主已全部裂解，溶液中噬菌体效价达到最高点后的时期。一步生长曲线的实验步骤1、用噬菌体的稀释液感染高浓度的宿主细胞；2、数分钟后，加入抗噬菌体的抗血清（中和未吸附的噬菌体） ；3、将上述混合物大量稀释，终止抗血清的作用和防止新释放的噬菌体感染其它细胞；4、保温培养并定期检测培养物中的噬菌体效价（对噬菌体含量进行计数） ；5、以感染时间为横坐标，病毒的感染效价为纵坐标，绘制出病毒特征性的繁殖曲线；潜伏期：不同病毒的潜伏期长短不同，噬菌体以分钟计，动物病毒和植物病毒以小时或天计。裂解量：噬菌体的裂解量一般为几十到上百个，植物病毒和动物病毒可达数
46、百乃至上万个。4. 溶源性（lysogeny）温和噬菌体侵入相应宿主细胞后，噬菌体 DNA 整合到宿主的基因组上，并随宿主的复制而进行同步复制，温和噬菌体侵入并不引起宿主细胞裂解的现象溶源性或溶源现象。（1）溶源噬菌体（lysogenicphage）侵入细胞后，噬菌体的 DNA 只整合在宿主的核染色体组上，并可长期随宿主 DNA 的复制而进行同步复制，一般情况下不进行增殖、不引起宿主细胞裂解的噬菌体，称温和噬菌体（temperatephage）或溶源噬菌体（lysogenicphage） 。（2）前噬菌体（prophage）当温和噬菌体侵入其宿主的细胞后，前者的核酸可整合到后者的核基因组（ge
47、nome，即核染色体）上，这种处于整合态的噬菌体核酸，称作前噬菌体（prophage ） 。（3）温和噬菌体的三种存在形式游离态指成熟后被释放并有侵染性的游离噬菌体粒子；整合态指已整合在宿主基因组上的前噬菌体（prophage）状态；营养态指前噬菌体经外界理化因子诱导后，脱离宿主核基因组而处于积极复制、合成和装配的状态。温和噬菌体的种类很多，常见的有 E.coli 的 、Mu-1 、P1 和 P2 噬菌体等。（4）溶源菌（lysogen 或 lysogenic bacteria）凡能引起溶源性的噬菌体即称温和噬菌体，温和噬菌体的宿主就称溶源菌（lysogen 或 lysogenic bacte
48、ria） 。溶源菌是一类能与温和噬菌体长期共存的宿主细胞。（5）溶源菌的显著特性 溶原性是溶源菌的一个极稳定的遗传特性 自发裂解（spontaneous lysis） 10-2-10-5 诱导（ induction）UV温和噬菌体的溶源性反应：烈性噬菌体（virulent phage ）：感染宿主细胞后能在细胞内正常复制并最终杀死细胞，形成裂解循环（lytic cycle） 。温和噬菌体或称溶源性噬菌体（lysogenic phage）：感染宿主细胞后不能完成复制循环，噬菌体基因组长期存在于宿主细胞内，没有成熟噬菌体产生。这一现象称做溶源性（lysogeny）现象，在大多数情况下，温和噬菌体的
49、基因组都整合于宿主染色体中#*（如 噬菌体） ，亦有少数是以质粒形成存在（如 P1 噬菌体） 。溶源菌的识别检验某菌株是否为溶源菌的方法，是将少量溶源菌与大量的敏感性指示菌相混合，然后与上层琼脂培养基混匀后倒平板，经培养后溶源菌就一一长成菌落。由于溶源菌在细胞分裂过程中有极少数个体会引起自发裂解，其释放的噬菌体可不断侵染溶源菌菌落周围的指示菌菌苔，于是就形成了一个个中央有溶源菌的小菌落，四周有透明圈围着的这种独特噬菌斑。No.10 2004.3.26 6-7 教 307（二） 植物病毒植物病毒大多为 ssRNA 病毒，基本形态为杆状、丝状和球状（二十面体） ，一般无包膜。 植物病毒对宿主的专一性通常较差。 Eg.TMV 可侵染十余科、百余种草本和木本植物。 植物患病毒病后，主要出现三类症状：因叶绿体被破坏或不能合成新的叶绿素，而引起花叶、黄化或红化等症状；植株发生矮化、丛枝或畸形等；形成枯斑或坏
