模塊一：微生物的生物學特性和無菌操作技術

模塊一微生物的生物學特性與無菌操作微生物的定義和主要類群無菌操作技術顯微鏡技術任務一：微生物的定義和主要類群學習目標：掌握微生物的定義和特點掌握微生物的主要類群和了解微生物的分類知識任務重點：微生物的分類方法和類群任務難點：區(qū)分普通微生物和釀酒微生物

口蹄疫病毒煙草花葉病毒酵母菌乳酸菌乳酸菌霉菌酵母菌發(fā)霉變質的食物細菌酵母菌霉菌：毛霉曲霉青霉病毒微生物的主要類群一、微生物的定義及特點

自然界的一大群體形微小、結構簡單、肉眼直接看不見，必須籍助光學顯微鏡或電子顯微鏡放大數(shù)百倍、數(shù)千倍，甚至數(shù)萬倍才能觀察到的微小生物。微生物（microorganism，microbe）:?。河^察借助光鏡；測量單位為微米或納米簡：簡單多細胞;單細胞;無細胞結構低：進化程度低，為原始的生命形式三個要點:微生物的五大特點體積小、面積大吸收多、轉化快生長旺、繁殖快適應強、易變異分布廣、種類多1.體積小、面積大比面值大（比面值=面積/體積);有利于物質交換和能量、信息的交換；微生物一系列屬性均與此特點密切相關。個體小:測量單位：微米或納米

桿菌的平均長度：2微米；

1500個桿菌首尾相連=一粒芝麻的長度；

10-100億個細菌加起來重量=1毫克特點：微生物的大小比較葡萄球菌(1000nm）牛痘病毒300×250nmABCDEFG立克次體450nm衣原體390nmA、大腸桿菌噬菌體(65×95nm)B、腺病毒(70nm)C、脊髓灰質炎病毒(30nm)D、乙腦病毒(40nm)E、蛋白分子(10nm

)F、流感病毒(100nm)G、煙草花葉病毒德國科學家H.N.Schulz等1999年在納米比亞海岸的海底沉積物中發(fā)現(xiàn)的一種硫磺細菌（sulfurbacterium），其大小可達0.75mm，Thiomargaritanamibiensis，---------“納米比亞硫磺珍珠”2.吸收多、轉化快生物界的普遍規(guī)律：某生物個體越小，其單位體重消耗的食物越多；3克地鼠每天消耗與體重等重的糧食；1克閃綠蜂鳥每天消耗兩倍于體重的糧食；大腸桿菌每小時消耗2000倍于體重的糖；吸收多（胃口大）：消耗自身重量2000倍食物的時間：大腸桿菌：1小時人：500年（按400斤/年計算）食譜廣：獲取營養(yǎng)方式多種多樣，其食譜之廣是動植物完全無法相比的！纖維素、木質素、幾丁質、角蛋白、石油、甲醇、甲烷、天然氣、塑料、酚類、氰化物、各種有機物均可被微生物作為糧食3.生長旺、繁殖快大腸桿菌37℃培養(yǎng)在牛奶中，12.5min即可分裂一次；一般培養(yǎng)液的菌濃度為108～

109個/ml。繁殖快：大腸桿菌一個細胞重約10–12克，平均20分鐘繁殖一代24小時后：4722366500萬億個后代，重量達到：4722噸48小時后：2.2×1043個后代，重量達到2.2×1025噸相當于4000個地球的重量！一頭500kg的食用公牛，24小時生產(chǎn)0.5kg蛋白質,而同樣重量的酵母菌，以質量較次的糖液（如糖蜜）和氨水為原料，24小時可以生產(chǎn)50000kg優(yōu)質蛋白質。4.適應強、易變異突變頻率一般為10-5～10-10，但因繁殖快，數(shù)量多，與外界環(huán)境直接接觸，因而在短時間內可出現(xiàn)大量變異的后代。如：流感病毒此外，微生物還具有抗性最強、休眠最長、起源最早、發(fā)現(xiàn)最晚等特點。變異易：個體小、結構簡、且多與外界環(huán)境直接接觸繁殖快、數(shù)量多

突變率：10-5

–10-10短時間內產(chǎn)生大量的變異后代青霉素的生產(chǎn)：20單位/ml（1943）10000單位/ml青霉素的用量：最高：10萬單位/天（40年代）數(shù)百萬-千萬單位/次細菌抗藥性的產(chǎn)生：5.分布廣、種類多如：萬米深海的硫細菌；

85公里高空的微生物；地層下128米和427米的沉積巖中的細菌。微生物種類繁多，現(xiàn)在已知的，已有10萬之多。有人估計，自然界中還有80-90%的菌種有待我們去認識，而目前對已發(fā)現(xiàn)的微生物開發(fā)利用的也只有10%左右。數(shù)量大：在自然界中（土壤、水體、空氣，動植物體內和體表）都生存有大量的微生物！分析表明，微生物占地球生物總量的60%！南極Vostok湖冰芯樣品中的微生物種類多：

代謝產(chǎn)物種類多；

微生物的生理代謝類型多；微生物的種數(shù)“多”；雖然目前已定種的微生物只有大約10萬種，遠較動植物為少，但一般認為目前為人類所發(fā)現(xiàn)的微生物還不到自然界中微生物總數(shù)的1%級界寬：Whittaker的五界分類系統(tǒng)釀酒微生物的定義參與發(fā)酵淀粉和糖類物質生產(chǎn)酒的微生物。釀酒微生物種類很多，大體上可分為酒化菌（酵母菌）、糖化菌（絲狀菌）和細菌3大類。1.酒化菌主要為酵母菌，有多種種類，如啤酒酵母，變種啤酒酵母，裂殖酵母，生香酵母等。2.糖化菌在釀酒工業(yè)中常用的有曲霉、根霉、擬內孢霉、紅曲霉和毛霉等。3.細菌在釀酒工業(yè)中常用的細菌有乳酸桿菌、醋酸菌、丁酸菌等。

課堂小結微生物的定義：自然界的一大群體形微小、結構簡單、肉眼直接看不見，必須籍助光學顯微鏡或電子顯微鏡放大數(shù)百倍、數(shù)千倍，甚至數(shù)萬倍才能觀察到的微小生物。微生物的特點：釀酒微生物的定義：二、微生物的分類方法傳統(tǒng)分類法遺傳特征分類法化學特征分類法數(shù)值分類法目前應用最多的是傳統(tǒng)分類法和遺傳分類一、傳統(tǒng)分類法根據(jù)微生物形態(tài)、生理生化、生態(tài)和抗原等表型特征進行分類的方法。（一）形態(tài)特征1．個體形態(tài)特征2．群體形態(tài)特征（1）平板上的菌落特征（2）液體培養(yǎng)特征（二）生理生化特征1．營養(yǎng)來源：利用營養(yǎng)的能力。包括碳源、能源、氮源、無機鹽以及生長因子。2．代謝產(chǎn)物：產(chǎn)酸、產(chǎn)氣等。包括反應類型和酶。3．抗逆性：對噬菌體、抗生素、染料等抗微生物因子的反應也是分類鑒定的依據(jù)。（三）生態(tài)特征包括微生物的天然生境以及與微生物生活相關連的環(huán)境因子。

1．氧氣

2．溫度

3．pH

4．鹽度5．與其他生物之間的寄生和共生關系：二、遺傳特征分類從外部形態(tài)、生理生化反應到細胞內部，如核酸、蛋白質等，觸及生物的化學本質。（一）核酸分析：DNA的G+C值是恒定的。（二）DNA雜交試驗

（三）細胞壁成分分析-放線菌的分類（四）紅外光譜微生物的分類單元界門綱目科屬種常用的幾種分類概念種：是最基本的分類單位，它是一大群表型特征高度相似，親緣關系及其相近的微生物有機體的集合，它們在進化發(fā)育階段上有一定的共同形態(tài)和生理特征?，F(xiàn)代分類學上規(guī)定種內菌株的DNA同源性≧70%小種（亞種）：實驗室中獲得的微生物變異型稱為小種或亞種。菌株（品系）：來源不同的同種微生物的純培養(yǎng)，均可稱為菌株。命名的方法：國際法規(guī)命名，即林奈所創(chuàng)立的雙名法。雙名法的規(guī)則：微生物的學名依屬和種而命名，由兩個拉丁字或希臘字或拉丁化了的其它文字組成，屬名在前，為名詞，開頭字母大寫，是該微生物的主要特征。種名在后，為形容詞。如金黃色葡萄球菌的命名：Stapylococcusaureus,為屬名+種名全稱：StapylococcusaureusRosenbach1884,依次代表屬名、種名、命名人的姓和命名年份Micrococcussp.(spp.),泛指某一屬細菌，不特指屬中任何一個種Bacillussubtilisvar.niger（var：亞種）微生物的命名需要牢記的一些微生物學名大腸桿菌:Escherichiacoli枯草桿菌Bacillussubtilis金黃色葡萄球菌Staphylococcusaureus釀酒酵母:Saccharomycescerevisiae灰色鏈霉菌Streptomycesgriseus產(chǎn)黃青霉:penicilliumchrysogenum微生物古生菌（Archaea）細菌（Bacteria）真菌（酵母、霉菌、蕈菌等）顯微藻類原生動物等非細胞類：病毒、亞病毒細胞類原核微生物真核微生物細菌又稱真細菌，包括普通細菌、放線菌、藍細菌、枝原體、立克次氏體和衣原體等微生物的主要類群1.原核細胞型微生物細胞內僅有原始核質，無核膜和核仁等結構，不進行有絲分裂，缺乏細胞器，同時含有兩類核酸。包括細菌、放線菌、支原體、衣原體、立克次體和藍細菌。各種“視野”下的細菌光鏡暗視野熒光透射電鏡超薄切片冷凍切片掃描電鏡DNA蛋白質復合物微生物的分類放線菌的形態(tài)微生物的分類2.真核細胞型微生物細胞核分化程度高，有核膜與核仁等結構