模塊一：微生物的生物學(xué)特性和無(wú)菌操作技術(shù)

模塊一微生物的生物學(xué)特性與無(wú)菌操作微生物的定義和主要類群無(wú)菌操作技術(shù)顯微鏡技術(shù)任務(wù)一：微生物的定義和主要類群學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握微生物的定義和特點(diǎn)掌握微生物的主要類群和了解微生物的分類知識(shí)任務(wù)重點(diǎn)：微生物的分類方法和類群任務(wù)難點(diǎn)：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(zhì)的食物細(xì)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(diǎn)

自然界的一大群體形微小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、肉眼直接看不見(jiàn)，必須籍助光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡放大數(shù)百倍、數(shù)千倍，甚至數(shù)萬(wàn)倍才能觀察到的微小生物。微生物（microorganism，microbe）:?。河^察借助光鏡；測(cè)量單位為微米或納米簡(jiǎn)：簡(jiǎn)單多細(xì)胞;單細(xì)胞;無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu)低：進(jìn)化程度低，為原始的生命形式三個(gè)要點(diǎn):微生物的五大特點(diǎn)體積小、面積大吸收多、轉(zhuǎn)化快生長(zhǎng)旺、繁殖快適應(yīng)強(qiáng)、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(zhì)交換和能量、信息的交換；微生物一系列屬性均與此特點(diǎn)密切相關(guān)。個(gè)體小:測(cè)量單位：微米或納米

桿菌的平均長(zhǎng)度：2微米；

1500個(gè)桿菌首尾相連=一粒芝麻的長(zhǎng)度；

10-100億個(gè)細(xì)菌加起來(lái)重量=1毫克特點(diǎn)：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(zhì)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(guó)科學(xué)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(xì)菌（sulfurbacterium），其大小可達(dá)0.75mm，Thiomargaritanamibiensis，---------“納米比亞硫磺珍珠”2.吸收多、轉(zhuǎn)化快生物界的普遍規(guī)律：某生物個(gè)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(shí)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(shí)間：大腸桿菌：1小時(shí)人：500年（按400斤/年計(jì)算）食譜廣：獲取營(yíng)養(yǎng)方式多種多樣，其食譜之廣是動(dòng)植物完全無(wú)法相比的！纖維素、木質(zhì)素、幾丁質(zhì)、角蛋白、石油、甲醇、甲烷、天然氣、塑料、酚類、氰化物、各種有機(jī)物均可被微生物作為糧食3.生長(zhǎng)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(gè)/ml。繁殖快：大腸桿菌一個(gè)細(xì)胞重約10–12克，平均20分鐘繁殖一代24小時(shí)后：4722366500萬(wàn)億個(gè)后代，重量達(dá)到：4722噸48小時(shí)后：2.2×1043個(gè)后代，重量達(dá)到2.2×1025噸相當(dāng)于4000個(gè)地球的重量！一頭500kg的食用公牛，24小時(shí)生產(chǎn)0.5kg蛋白質(zhì),而同樣重量的酵母菌，以質(zhì)量較次的糖液（如糖蜜）和氨水為原料，24小時(shí)可以生產(chǎn)50000kg優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)。4.適應(yīng)強(qiáng)、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(shí)間內(nèi)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(qiáng)、休眠最長(zhǎng)、起源最早、發(fā)現(xiàn)最晚等特點(diǎn)。變異易：個(gè)體小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)、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(shí)間內(nèi)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(wàn)單位/天（40年代）數(shù)百萬(wàn)-千萬(wàn)單位/次細(xì)菌抗藥性的產(chǎn)生：5.分布廣、種類多如：萬(wàn)米深海的硫細(xì)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(xì)菌。微生物種類繁多，現(xiàn)在已知的，已有10萬(wàn)之多。有人估計(jì)，自然界中還有80-90%的菌種有待我們?nèi)フJ(rèn)識(shí)，而目前對(duì)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(dòng)植物體內(nèi)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(wàn)種，遠(yuǎn)較動(dòng)植物為少，但一般認(rèn)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(jí)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(zhì)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(xì)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(nèi)孢霉、紅曲霉和毛霉等。3.細(xì)菌在釀酒工業(yè)中常用的細(xì)菌有乳酸桿菌、醋酸菌、丁酸菌等。

課堂小結(jié)微生物的定義：自然界的一大群體形微小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、肉眼直接看不見(jiàn)，必須籍助光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡放大數(shù)百倍、數(shù)千倍，甚至數(shù)萬(wàn)倍才能觀察到的微小生物。微生物的特點(diǎn)：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(xué)特征分類法數(shù)值分類法目前應(yīng)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(jìn)行分類的方法。（一）形態(tài)特征1．個(gè)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(yíng)養(yǎng)來(lái)源：利用營(yíng)養(yǎng)的能力。包括碳源、能源、氮源、無(wú)機(jī)鹽以及生長(zhǎng)因子。2．代謝產(chǎn)物：產(chǎn)酸、產(chǎn)氣等。包括反應(yīng)類型和酶。3．抗逆性：對(duì)噬菌體、抗生素、染料等抗微生物因子的反應(yīng)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(guān)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(guān)系：二、遺傳特征分類從外部形態(tài)、生理生化反應(yīng)到細(xì)胞內(nèi)部，如核酸、蛋白質(zhì)等，觸及生物的化學(xué)本質(zhì)。（一）核酸分析：DNA的G+C值是恒定的。（二）DNA雜交試驗(yàn)

（三）細(xì)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(guān)系及其相近的微生物有機(jī)體的集合，它們?cè)谶M(jìn)化發(fā)育階段上有一定的共同形態(tài)和生理特征。現(xiàn)代分類學(xué)上規(guī)定種內(nèi)菌株的DNA同源性≧70%小種（亞種）：實(shí)驗(yàn)室中獲得的微生物變異型稱為小種或亞種。菌株（品系）：來(lái)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(guó)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(xué)名依屬和種而命名，由兩個(gè)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(xì)菌，不特指屬中任何一個(gè)種Bacillussubtilisvar.niger（var：亞種）微生物的命名需要牢記的一些微生物學(xué)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(xì)菌（Bacteria）真菌（酵母、霉菌、蕈菌等）顯微藻類原生動(dòng)物等非細(xì)胞類：病毒、亞病毒細(xì)胞類原核微生物真核微生物細(xì)菌又稱真細(xì)菌，包括普通細(xì)菌、放線菌、藍(lán)細(xì)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(xì)胞型微生物細(xì)胞內(nèi)僅有原始核質(zhì)，無(wú)核膜和核仁等結(jié)構(gòu)，不進(jìn)行有絲分裂，缺乏細(xì)胞器，同時(shí)含有兩類核酸。包括細(xì)菌、放線菌、支原體、衣原體、立克次體和藍(lán)細(xì)菌。各種“視野”下的細(xì)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(zhì)復(fù)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(xì)胞型微生物細(xì)胞核分化程度高，有核膜與核仁等結(jié)構(gòu)