生物奧賽培訓(xùn)教程微生物學(xué)部分

提綱奧賽綱要對(duì)微生物學(xué)理論部分的要求微生物學(xué)的知識(shí)體系微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能微生物的營(yíng)養(yǎng)微生物的生長(zhǎng)繁殖微生物發(fā)酵工業(yè)病毒的基本特征感染與免疫微生物遺傳學(xué)現(xiàn)在是1頁\一共有54頁\編輯于星期三一、全國(guó)及國(guó)際奧賽綱要對(duì)微生物學(xué)理論部分的要求

分類： 原核生物

細(xì)菌門 藍(lán)藻門 原綠藻門

真核生物

綠藻門 結(jié)合菌門

子囊菌門 擔(dān)子菌門

病毒原核細(xì)胞的組成：形態(tài)學(xué)光養(yǎng)和化養(yǎng)生物技術(shù)：發(fā)酵免疫現(xiàn)在是2頁\一共有54頁\編輯于星期三二、微生物學(xué)的知識(shí)體系微生物學(xué)生態(tài)與多樣性感染與免疫遺傳基因表達(dá)調(diào)控基因工程分類形態(tài)結(jié)構(gòu)營(yíng)養(yǎng)代謝生長(zhǎng)繁殖系統(tǒng)發(fā)育發(fā)酵工業(yè)食品藥物生物制品環(huán)?，F(xiàn)在是3頁\一共有54頁\編輯于星期三三、微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能微生物的類型細(xì)胞型微生物非細(xì)胞型微生物——病毒原核微生物真核微生物(真)細(xì)菌古生菌細(xì)菌藍(lán)藻原綠藻放線菌衣原體支原體立克次氏體等G+

G-酵母菌霉菌真核藻類（綠藻、硅藻等）蘑菇原生動(dòng)物真病毒亞病毒因子現(xiàn)在是4頁\一共有54頁\編輯于星期三三、微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能細(xì)菌的形態(tài)學(xué)分類

球菌桿菌螺旋菌（包括弧菌）淋病球菌大腸桿菌弧形霍亂菌現(xiàn)在是5頁\一共有54頁\編輯于星期三三、微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能原核微生物的典型結(jié)構(gòu)細(xì)胞壁細(xì)胞壁外結(jié)構(gòu)原生質(zhì)體現(xiàn)在是6頁\一共有54頁\編輯于星期三原核微生物的結(jié)構(gòu)與功能——細(xì)胞壁

結(jié)構(gòu)：與功能：保護(hù)：屏障、機(jī)械保護(hù)是細(xì)胞生長(zhǎng)、分裂和運(yùn)動(dòng)所必須的賦予細(xì)胞抗原性、致病性和對(duì)噬菌體的敏感性等三、微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能古生菌假肽聚糖層G+G-厚薄肽聚糖層真細(xì)菌現(xiàn)在是7頁\一共有54頁\編輯于星期三三、微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能原核微生物的結(jié)構(gòu)與功能——細(xì)胞壁——革蘭氏染色結(jié)晶紫初染碘液媒染乙醇脫色番紅復(fù)染現(xiàn)在是8頁\一共有54頁\編輯于星期三三、微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能原核微生物的結(jié)構(gòu)與功能——原生質(zhì)體細(xì)胞膜：控制運(yùn)輸、維持滲透壓、合成細(xì)胞壁、著生鞭毛等貯藏物：硫粒、藻膽蛋白、異染顆粒等核區(qū)（擬核）特殊的休眠結(jié)構(gòu)——芽孢（內(nèi)生孢子）其它：氣泡、伴孢晶體、孢囊等現(xiàn)在是9頁\一共有54頁\編輯于星期三三、微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能原核微生物的結(jié)構(gòu)與功能——細(xì)胞壁外結(jié)構(gòu)糖被：保護(hù)、屏障、儲(chǔ)存、吸附、信號(hào)識(shí)別鞭毛：運(yùn)動(dòng)菌毛（纖毛）：吸附性毛：參與傳遞遺傳物質(zhì)現(xiàn)在是10頁\一共有54頁\編輯于星期三三、微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能放線菌的菌絲分化現(xiàn)在是11頁\一共有54頁\編輯于星期三三、微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能支原體衣原體立克次氏體現(xiàn)在是12頁\一共有54頁\編輯于星期三三、微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能特征細(xì)菌支原體立克次氏體衣原體直徑0.5-2.0um0.2-0.25um0.3-0.8um0.2-0.3um過濾性不能過濾能過濾不能過濾能過濾G染色G+或G-G-G-G-培養(yǎng)法人工培養(yǎng)基人工培養(yǎng)基宿主細(xì)胞宿主細(xì)胞產(chǎn)ATP有有有無現(xiàn)在是13頁\一共有54頁\編輯于星期三三、微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能真細(xì)菌、古生菌與真核生物的比較特征真細(xì)菌古生菌真核生物有核仁、核膜的細(xì)胞核無無有有復(fù)雜內(nèi)膜的細(xì)胞器無無有核糖體大小70S70S80S細(xì)胞壁含肽聚糖（胞壁酸）有無無對(duì)鏈霉素等抗生素的敏感性敏感不敏感不敏感現(xiàn)在是14頁\一共有54頁\編輯于星期三三、微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能藍(lán)藻、原綠藻和綠藻（真核）的比較特征藍(lán)藻原綠藻綠藻有核膜的細(xì)胞核無無有細(xì)胞器無無有光合色素類型葉綠素a、

藻膽素葉綠素a、葉綠素b葉綠素a、葉綠素b光合作用位點(diǎn)類囊體類囊體葉綠體細(xì)胞大小0.5—5um0.45*0.75um>2um念珠藻原綠藻衣藻現(xiàn)在是15頁\一共有54頁\編輯于星期三四、微生物的營(yíng)養(yǎng)微生物的營(yíng)養(yǎng)要求碳源【糖類、脂肪、有機(jī)酸】：

能源物質(zhì)，構(gòu)成菌體和代謝產(chǎn)物氮源【無機(jī)氮源：氨水、硫酸銨、尿素、硝酸鈉；有機(jī)氮源：發(fā)酵菌絲體、酒糟】：

構(gòu)成菌體和代謝產(chǎn)物，硝化細(xì)菌的能源物質(zhì)無機(jī)鹽類【Pb、Mg、S、P、Fe、Co、Zn等】：

維持酶活力，調(diào)節(jié)滲透壓、pH值、電位等特殊生長(zhǎng)因子【生物素、硫胺素、肌醇等】：

構(gòu)成輔酶的組成部分，促進(jìn)生命活動(dòng)水：溶解營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物現(xiàn)在是16頁\一共有54頁\編輯于星期三四、微生物的營(yíng)養(yǎng)微生物的營(yíng)養(yǎng)類型——?jiǎng)澐忠罁?jù)劃分依據(jù)營(yíng)養(yǎng)類型特點(diǎn)碳源自養(yǎng)型以CO2為唯一或主要碳源異養(yǎng)型以有機(jī)物為碳源能源光能營(yíng)養(yǎng)型以光為能源化能營(yíng)養(yǎng)型通過氧化釋放的化學(xué)能為能源電子供體無機(jī)營(yíng)養(yǎng)型以還原性無機(jī)物為電子供體有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型以有機(jī)物為電子供體現(xiàn)在是17頁\一共有54頁\編輯于星期三四、微生物的營(yíng)養(yǎng)微生物的營(yíng)養(yǎng)類型——典型類型營(yíng)養(yǎng)類型能源電子供體碳源舉例光能無機(jī)自養(yǎng)型光能H2、H2S

S、H2OCO2藍(lán)藻、藻類紫（綠）硫細(xì)菌光能有機(jī)異養(yǎng)型光能有機(jī)物有機(jī)物紅螺細(xì)菌化能無機(jī)自養(yǎng)型化學(xué)能

(無機(jī))H2、H2S

Fe2+、NO2-CO2氫細(xì)菌、硫桿菌

硝化細(xì)菌化能有機(jī)異養(yǎng)型化學(xué)能

(有機(jī))有機(jī)物有機(jī)物大腸桿菌、真菌現(xiàn)在是18頁\一共有54頁\編輯于星期三四、微生物的營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基的配置——基本原則

選擇適宜的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度及其比例合適控制pH條件滅菌處理原料來源的選擇現(xiàn)在是19頁\一共有54頁\編輯于星期三四、微生物的營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基的配置——培養(yǎng)基的類型成分：天然培養(yǎng)基與合成培養(yǎng)基形式：液體、固體和半固體培養(yǎng)基功能：基礎(chǔ)培養(yǎng)基、加富培養(yǎng)基、

鑒別培養(yǎng)基、選擇培養(yǎng)基現(xiàn)在是20頁\一共有54頁\編輯于星期三四、微生物的營(yíng)養(yǎng)微生物代謝的特殊方面——生物固氮自生固氮菌：巴氏梭菌（好氧）共生固氮菌：根瘤菌（與豆科植物共生）

弗蘭克氏菌（與非豆科植物共生）

魚腥藻（與滿江紅共生）等聯(lián)合固氮菌：雀稗固氮菌（生活在植物根際）固氮條件：固氮酶、ATP、電子傳遞體現(xiàn)在是21頁\一共有54頁\編輯于星期三五、微生物的生長(zhǎng)繁殖細(xì)菌的個(gè)體生長(zhǎng)染色體DNA的復(fù)制與分離細(xì)胞壁擴(kuò)增細(xì)胞分裂現(xiàn)在是22頁\一共有54頁\編輯于星期三五、微生物的生長(zhǎng)繁殖細(xì)菌的群體生長(zhǎng)遲緩期對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期穩(wěn)定生長(zhǎng)期衰亡期現(xiàn)在是23頁\一共有54頁\編輯于星期三五、微生物的生長(zhǎng)繁殖細(xì)菌的連續(xù)培養(yǎng)恒化連續(xù)培養(yǎng)恒濁連續(xù)培養(yǎng)現(xiàn)在是24頁\一共有54頁\編輯于星期三五、微生物的生長(zhǎng)繁殖真菌的生長(zhǎng)繁殖裂殖和芽殖：菌絲延長(zhǎng)和酵母繁殖的主要方式

無性孢子繁殖：營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞分化出新個(gè)體（孢子）

有性孢子繁殖：不同的性細(xì)胞結(jié)合而產(chǎn)生新個(gè)體現(xiàn)在是25頁\一共有54頁\編輯于星期三五、微生物的生長(zhǎng)繁殖絲狀真菌的生活史現(xiàn)在是26頁\一共有54頁\編輯于星期三五、微生物的生長(zhǎng)繁殖微生物生長(zhǎng)繁殖的控制化學(xué)控制：抗微生物劑：殺死或抑制微生物生長(zhǎng)的物質(zhì)抗代謝物：用與生長(zhǎng)因子結(jié)構(gòu)類似的物質(zhì)干擾微生物抗生素：一類次級(jí)代謝產(chǎn)物，具有抑菌或殺菌能力物理控制：高溫滅菌：灼燒、煮沸、干熱、濕熱滅菌過濾除菌高滲作用抑菌輻射和超聲波處理干燥現(xiàn)在是27頁\一共有54頁\編輯于星期三六、微生物發(fā)酵工業(yè)利用生物特性和發(fā)酵理論，通過現(xiàn)代化的工程技術(shù)手段，進(jìn)行工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，使受培養(yǎng)的微生物或動(dòng)植物細(xì)胞積累所需產(chǎn)品的一門技術(shù)學(xué)科?，F(xiàn)在是28頁\一共有54頁\編輯于星期三六、微生物發(fā)酵工業(yè)微生物發(fā)酵工業(yè)的一般流程種子擴(kuò)大培養(yǎng)培養(yǎng)基配制空氣除菌培養(yǎng)基滅菌發(fā)酵生產(chǎn)下游處理發(fā)酵設(shè)備現(xiàn)在是29頁\一共有54頁\編輯于星期三六、微生物發(fā)酵工業(yè)菌種及其擴(kuò)大培養(yǎng)菌種的選育自然育種誘變育種雜交育種基因工程育種種子擴(kuò)大培養(yǎng)流程——二【三】級(jí)種子擴(kuò)大培養(yǎng)斜面菌種->一級(jí)種子搖床培養(yǎng)->二級(jí)種子罐培養(yǎng)【->三級(jí)種子罐培養(yǎng)】->發(fā)酵罐生產(chǎn)現(xiàn)在是30頁\一共有54頁\編輯于星期三六、微生物發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基配置（糖化，Saccharify)：

在工業(yè)生產(chǎn)上將淀粉水解為葡萄糖的過程，得到的水解糖液叫淀粉糖。

糖化的原料：薯類淀粉、玉米淀粉、小麥淀粉、大米淀粉等。

水解糖液的質(zhì)量直接關(guān)系到生產(chǎn)菌的生長(zhǎng)速度與代謝產(chǎn)物的積累，其中的低聚糖類與復(fù)合糖類等雜質(zhì)越低越好?，F(xiàn)在是31頁\一共有54頁\編輯于星期三糖化方法：酸解法：淀粉——————>葡萄糖酶解法：淀粉———>糊精、低聚糖———>葡萄糖六、微生物發(fā)酵工業(yè)酸（催化劑）

高溫高壓淀粉酶糖化酶液化糖化現(xiàn)在是32頁\一共有54頁\編輯于星期三六、微生物發(fā)酵工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)——中間控制溫度——菌體生長(zhǎng)和積累代謝產(chǎn)物的最適溫度往

往是不同的，變溫控制；

pH值——微生物的生長(zhǎng)和發(fā)酵的最適pH值往往不

同，變化控制；

溶氧——氧是制約發(fā)酵進(jìn)行的重要因素，加強(qiáng)溶氧；現(xiàn)在是33頁\一共有54頁\編輯于星期三六、微生物發(fā)酵工業(yè)發(fā)酵實(shí)例——食品（食用酒精）發(fā)酵曲霉制曲原料蒸煮糖化酵母酒母的制備及擴(kuò)大發(fā)酵蒸餾酒糟乙醇雜醇油現(xiàn)在是34頁\一共有54頁\編輯于星期三六、微生物發(fā)酵工業(yè)發(fā)酵實(shí)例——藥品（青霉素）發(fā)酵產(chǎn)黃青霉菌孢子制備種子罐滅菌培養(yǎng)基壓縮空氣發(fā)

酵

罐預(yù)

處

理

罐過

濾萃

取精

制

柱萃

取過

濾結(jié)

晶

洗

滌過

濾蒸

發(fā)青霉

素

鉀

鹽現(xiàn)在是35頁\一共有54頁\編輯于星期三六、微生物發(fā)酵工業(yè)發(fā)酵實(shí)例——生物制品的發(fā)酵生產(chǎn)見感染與免疫部分現(xiàn)在是36頁\一共有54頁\編輯于星期三六、微生物發(fā)酵工業(yè)發(fā)酵實(shí)例——環(huán)保（污水的二級(jí)處理）初級(jí)

沉淀池曝氣池二次

沉淀池清水污水空氣回流污泥剩余污泥現(xiàn)在是37頁\一共有54頁\編輯于星期三七、病毒的基本特征病毒的特點(diǎn)病毒在細(xì)胞外以成熟的顆粒形式（毒粒）存在；毒粒在胞外不表現(xiàn)任何生命特征；毒粒具感染宿主細(xì)胞的能力，一旦進(jìn)入細(xì)胞，毒粒便解體，并表現(xiàn)出繁殖、遺傳、變異等生命特征?，F(xiàn)在是38頁\一共有54頁\編輯于星期三七、病毒的基本特征毒粒的結(jié)構(gòu)——T4噬菌體衣殼螺旋對(duì)稱二十面

體對(duì)稱核

衣

殼核酸現(xiàn)在是39頁\一共有54頁\編輯于星期三七、病毒的基本特征毒粒的結(jié)構(gòu)——核衣殼與囊膜現(xiàn)在是40頁\一共有54頁\編輯于星期三七、病毒的基本特征病毒的簡(jiǎn)單分類真病毒DNA病毒RNA病毒【SARS病毒】亞病毒因子衛(wèi)星RNA類病毒【柑橘裂皮類病毒】朊病毒【瘋牛病病毒】現(xiàn)在是41頁\一共有54頁\編輯于星期三七、病毒的基本特征病毒的復(fù)制——周期及步驟吸附侵入脫殼病毒大分子合成裝配與釋放病毒復(fù)制的一步生長(zhǎng)曲線現(xiàn)在是42頁\一共有54頁\編輯于星期三七、病毒的基本特征病毒的復(fù)制——周期及步驟現(xiàn)在是43頁\一共有54頁\編輯于星期三七、病毒的基本特征溫和噬菌體：侵入宿主后并沒有立即開始病毒物質(zhì)合成和組裝的病毒，此時(shí)的噬菌體基因組稱為原噬菌體，而含有原噬菌體的宿主被稱為溶源性細(xì)菌。溶源病毒的性質(zhì)：自發(fā)裂解性可誘導(dǎo)性免疫性復(fù)愈性溶源轉(zhuǎn)變現(xiàn)在是44頁\一共有54頁\編輯于星期三七、病毒的基本特征SARS冠狀病毒

現(xiàn)在是45頁\一共有54頁\編輯于星期三七、病毒的基本特征禽流感病毒——H5N1A現(xiàn)在是46頁\一共有54頁\編輯于星期三七、病毒的基本特征HIV（人類免疫缺陷病毒）

與

AIDS（獲得性免疫缺陷綜合癥）現(xiàn)在是47頁\一共有54頁\編輯于星期三七、病毒的基本特征肝炎病毒甲型肝炎病毒呈球形，無囊膜，核酸為單鏈RNA；乙型肝炎病毒呈球形，具有雙層外殼結(jié)構(gòu)，外層相當(dāng)一般病毒的囊膜，核酸為雙鏈DNA。

現(xiàn)在是48頁\一共有54頁\編輯于星期三八、感染與免疫感染（傳染）有機(jī)體與病原體相互作用引起的病理過程免疫生物體能夠識(shí)別自我和非自我，對(duì)非自我作出反應(yīng)以保持