生物奥赛培训微生物学部分.ppt

2008生物奥赛培训教程,微生物学部分,一、全国及国际奥赛纲要对微生物学理论部分的要求,分类：原核生物细菌门蓝藻门原绿藻门 真核生物绿藻门结合菌门子囊菌门担子菌门病毒原核细胞的组成：形态学光养和化养生物技术：发酵免疫,二、微生物学的知识体系,微生物学,生态与多样性,感染与免疫,三、微生物的类型,一、细菌的形态学分类 球菌 杆菌 螺旋菌（包括弧菌）,淋病球菌,大肠杆菌,弧形霍乱菌,四、原核细胞型微生物,原核微生物的典型结构,共同特征：细胞壁、细胞膜、细胞质、拟核。特殊结构：夹膜、鞭毛、芽孢等。,原核微生物的结构与功能细胞壁结构：与功能：保护：屏障、机械保护是细胞生长、分裂和运动所必须的赋予细胞抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性等,古生菌,假肽聚糖层,G+,G-,厚,薄,肽聚糖层,真细菌,原核微生物的结构与功能细胞壁革兰氏染色,原核微生物的结构与功能原生质体细胞膜：控制运输、维持渗透压、合成细胞壁、着生鞭毛等核区（拟核）特殊的休眠结构芽孢（内生孢子）,原核微生物的结构与功能细胞壁外结构糖被：保护、屏障、储存、吸附、信号识别鞭毛：运动菌毛（纤毛）：吸附性毛：参与传递遗传物质,放线菌的菌丝分化,五、真核微生物,酵母菌,霉菌,变形虫,原生动物,霉菌,皮革上的霉菌,酵母菌形态结构,单细胞真菌,酵母菌的繁殖,无性繁殖出芽生殖（假菌丝）、节孢子等；有性生殖接合生殖（子囊、子囊孢子）。注意：芽孢不是生殖细胞，是休眠的细胞。,六、病毒的基本特征,毒粒的结构T4噬菌体,六、病毒的基本特征,病毒的特点病毒在细胞外以成熟的颗粒形式（毒粒）存在；毒粒在胞外不表现任何生命特征；毒粒具感染宿主细胞的能力，一旦进入细胞，毒粒便解体，并表现出繁殖、遗传、变异等生命特征。,六、病毒的基本特征,温和噬菌体：侵入宿主后并没有立即开始病毒物质合成和组装的病毒，此时的噬菌体基因组称为原噬菌体，而含有原噬菌体的宿主被称为溶源性细菌。烈性噬菌体：进入菌体后就会改变宿主的性质，使之成为制造噬菌体的工厂，大量产生新的噬菌体，最后导致菌体裂解死亡。,六、病毒的基本特征,病毒的复制周期及步骤,吸附侵入脱壳病毒大分子合成装配与释放,病毒复制的一步生长曲线,HIV（人类免疫缺陷病毒）与 AIDS（获得性免疫缺陷综合症）,SARS冠状病毒,禽流感病毒H5N1 A,HIV（人类免疫缺陷病毒）与 AIDS（获得性免疫缺陷综合症）,肝炎病毒甲型肝炎病毒呈球形，无囊膜，核酸为单链RNA；乙型肝炎病毒呈球形，具有双层外壳结构，外层相当一般病毒的囊膜，核酸为双链DNA。,七、微生物的营养,微生物的营养要求碳源【糖类、脂肪、有机酸】：能源物质，构成菌体和代谢产物氮源【无机氮源：氨水、硫酸铵、尿素、硝酸钠；有机氮源：发酵菌丝体、酒糟】：构成菌体和代谢产物，硝化细菌的能源物质无机盐类【Pb、Mg、S、P、Fe、Co、Zn等】维持酶活力，调节渗透压、pH值、电位等特殊生长因子【生物素、硫胺素、肌醇等】：构成辅酶的组成部分，促进生命活动水：溶解营养物质和代谢产物,七、微生物的营养,微生物的营养类型划分依据,七、微生物的营养,微生物的营养类型典型类型,七、微生物的营养,培养基的配置基本原则选择适宜的营养物质营养物质的浓度及其比例合适控制pH条件灭菌处理原料来源的选择,七、微生物的营养,培养基的配置培养基的类型成分：天然培养基与合成培养基形式：液体、固体和半固体培养基功能：基础培养基、加富培养基、鉴别培养基、选择培养基,营养物质进入细胞的四种方式一、扩散(diffusion)二、促进扩散(facilitated diffusion)三、主动运输(active transport)四、膜泡运输(memberane vesicle transport),七、微生物的营养,八、微生物的代谢,代谢特点：初级代谢与次级代谢,微生物的代谢调节,在用葡萄糖和乳糖作碳源的培养基上培养大肠杆菌，开始时，大肠杆菌只能利用葡萄糖而不能利用乳糖，只有当葡萄糖被消耗完毕以后，大肠杆菌才开始利用乳糖。,分解葡萄糖的酶是大肠杆菌细胞内一直存在的酶,分解乳糖的酶是在乳糖诱导下合成的酶,酶合成的调节,a.组成酶在细胞内一直存在，它的合成只受基因调控；诱导酶只有环境中存在诱导物才能合成，它的合成受基因与诱导物共同控制；b.酶合成调节的对象是诱导酶；调节的结果是使细胞内酶的种类增多；c.酶合成调节的机制（本质）原核生物基因表达的调控，如大肠杆菌乳糖操纵子学说；d.酶合成调节的意义：既保证代谢需要，又避免细胞内物质和能量浪费，增强适应性。,资料：谷氨酸的生产调节,谷氨酸棒状杆菌能够利用葡萄糖，经过复杂的代谢过程形成谷氨酸；但当终产物谷氨酸的合成过量时，就会抑制谷氨酸脱氢酶的活性，从而导致合成途径中断。当谷氨酸因消耗而浓度下降时，抑制作用就会被解除，该合成反应又重新启动。,酶活性的调节,a.酶活性调节的对象是酶（组成酶和诱导酶），调节的结果是酶的催化能力发生变化；b.酶活性调节的机制通过酶与代谢过程产生物质的可逆性结合进行调节；c.酶活性调节的特点：快速、精确；d.酶活性调节的意义：避免代谢产物积累过多。,a.从调节对象看：b.从调节效果看：c.从调节机制看：,酶合成的调节是通过酶量的变化控制代谢速率，而酶活性的调节是对已存在的酶活性进行控制，它不涉及酶量变化；,酶活性调节直接而迅速，酶合成调节间接而缓慢；,酶合成调节是基因水平调节，它调节控制酶合成；酶活性调节是代谢水平调节，它调节酶活性。,联系：细胞内两种方式同时存在，密切配合，高效、准确控制代谢的正常进行。,区别,微生物代谢的人工控制,人工控制微生物代谢的目的最大限度积累对人类有用的代谢产物。,当赖氨酸和苏氨酸都积累过量时，就会抑制天冬氨酸激酶的活性，使细胞内难以积累赖氨酸；而赖氨酸单独过量就不会出现这种现象。,黄色短杆菌,八、微生物代谢,微生物代谢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（与豆科植物共生）弗兰克氏菌（与非豆科植物共生）鱼腥藻（与满江红共生）等固氮条件：固氮酶、ATP、电子传递体,九、微生物的生长繁殖,细菌的个体生长染色体DNA的复制与分离细胞壁扩增细胞分裂：无性二分裂（15-20分钟分裂一次）,九、微生物的生长繁殖,细菌的群体生长迟缓期对数生长期稳定生长期衰亡期,九、微生物的生长繁殖,真菌的生长繁殖裂殖和芽殖：菌丝延长和酵母繁殖的主要方式无性孢子繁殖：营养细胞分化出新个体（孢子）有性孢子繁殖：不同的性细胞结合而产生新个体,九、微生物的生长繁殖,微生物生长繁殖的控制化学控制：抗微生物剂：杀死或抑制微生物生长的物质抗代谢物：用与生长因子结构类似的物质干扰微生物抗生素：一类次级代谢产物，具有抑菌或杀菌能力物理控制：高温灭菌：灼烧、煮沸、干热、湿热灭菌过滤除菌高渗作用抑菌辐射和超声波处理干燥,十、微生物发酵工业,利用生物特性和发酵理论，通过现代化的工程技术手段，进行工业化规模生产，使受培养的微生物或动植物细胞积累所需产品的一门技术学科。,十、微生物发酵工业,微生物发酵工业的一般流程,十、微生物发酵工业,发酵生产中间控制温度菌体生长和积累代谢产物的最适温度往 往是不同的，变温控制；pH值微生物的生长和发酵的最适pH值往往不 同，变化控制；溶氧氧是制约发酵进行的重要因素，加强溶氧；,十、微生物发酵工业,发酵实例食品（食用酒精）发酵,十、微生物发酵工业,发酵实例药品（青霉素）发酵,十一、感染与免疫,感染（传染）有机体与病原体相互作用引起的病理过程免疫生物体能够识别自我和非自我，对非自我作出反应以保持自身稳定的功能,病原微生物的致病作用1、抗吞噬作用2、病原微生物酶的致病作用3、毒素的致病作用,免疫器官中枢免疫器官1、骨髓2、胸腺周围免疫器官脾、淋巴结免疫细胞干细胞、淋巴细胞,免疫机制非特异性免疫1、机体屏障 2、非特异性棉衣细胞 3、体液因素特异性免疫,