微 生 物 学
?.微生物的概念
?.微生物的种类
?.微生物的特点
?.微生物的展望
微生物的概念
微生物 (Microorganism,microbe)
是指一大类形体微小、结构简单
的低等生物的总称。
小, 观察借助光镜；测量单位
为微米或纳米；
简,简单多细胞 ;单细胞 ;无细胞结构
低,进化程度低，为原始的生命形式；
微生物的概念
三个要点,
微生物的概念
微生物在生物界的地位
? 随着分子生物学和基因测序技术的发展,1978年
R.H.Whittaker 和 L.Margulis提出三原界：
真核生物原界,原生生物、真菌、动物和植物；
古细菌原界,产甲烷菌、极端嗜盐菌和嗜热嗜酸菌 ;
真细菌原界,除古细菌外的其他原核微生物。
微生物的概念
1.微生物小的直观感觉
真核细胞型
原核细胞型
电镜
微生物的相对大小
肉眼
光学显微镜
可见范围
病毒
微生物的概念
2.微生物的
细胞类型
真核细胞的主要
特征,
?有核膜，核仁，染色体 ;
?有细胞器 ;
?核糖体为 80S;
微生物的概念
微生物的细胞类型
原核细胞的主要
特征,
?无核膜、核仁、染色体，
仅有裸露的 DNA链形成
的核区域，称核质体；
?无细胞器；
?核糖体为 70S；
微生物的概念
微生物的种类
二,真核生物
真菌（霉菌、酵母菌等）、
原生动物、单细胞藻类；
三,非细胞生物
病毒、类病毒、拟病毒、朊病毒等 ；
一,原核生物
细菌、放线菌、衣原体
支原体、立克次氏体,蓝细菌；
各种“视野”下的细菌
光镜 暗视野 荧光 透射电镜
超薄切片 冷冻切片 扫描电镜 DNA蛋白质复合物
微生物的种类
电镜下的
微生物
曲霉 阿米巴 草履虫
酵
母
菌
微生物的种类
放线菌的形态
微生物的种类
病毒的形态
腺病毒吸
附在鸡红
细胞上
微生物的种类
一,细菌 （ Bacterium)
—— 形态
球
形
杆
形
弧
形
螺
旋
形
微生物的种类
2.结 构
基本结构,
细胞壁；
细胞膜；
细胞质；
核质体；
特殊结构,
荚膜；
芽孢；
鞭毛；
微生物的种类
3.培 养 特 征
固体培养基上,
菌落 (colony),指微生
物细胞在一定条件下，在
固体培养基表面形成的肉
眼可见的微生物群体。若
来自一个细胞，则为纯培
养或称克隆 ( clone)。
菌苔 (lawn),大量细菌
的菌落连成一片。
微生物的种类
液体培养基上
均匀混浊；
沉淀生长；
表面生长。
培 养 特 征
微生物的种类
4.细菌的分类依据
一、以 能量来源 分
二、以可利用的 营养物质 分
微生物的种类
以能量来源分
光能型, 以光为能源；
化能型, 以物质氧化释放
的能量为能源；
微生物的种类
以可利用的营养物质分
? 自养型, 以无机物为碳源；
?异养型,以有机物为碳源。
微生物的种类
细菌的四种营养类型
光能自养型
光能异养型
化能自养型
化能异养型
微生物的种类
能源 碳源
光
光
无机物
有机物
无机物
有机物
物质氧化
释放能量
物质氧化
释放能量
5.细菌的繁殖方式
二分裂法繁殖
(binary fission)：
? 细胞增大,DNA复制；
? 横隔形成；
? 细胞分成两个,DNA分别
进入子细胞；
? 细胞分离。
微生物的种类
6.细菌的传统分类
? 革兰氏阳性菌, 经有机溶剂
脱色后，保持初染的紫色；
? 革兰氏阴性菌, 有机溶剂可
脱去初染颜色。
微生物的种类
细菌的鉴别染色法
—— 革兰氏染色法
C.Gram 丹麦医生
步骤：
涂片固定；
结晶紫初染 1min；
碘液媒染 1min；
95%乙醇脱色
0.5min；
番红复染 1min。
结果,
阳性菌 —— 紫色 ；
阴性菌 —— 红色 。
微生物的种类
7.细菌的现代分类
真细菌 (eubacteria)原界：包括蓝细菌和
各种除古细菌以外的其他原核生物；
古细菌（ archaebacteria)原界：产甲烷菌、
极端嗜盐菌和嗜酸嗜热菌。
微生物的种类
古细菌原界
种类,
产甲烷菌（ methanogens)
极端嗜盐菌 (extreme halophiles)
嗜酸嗜热菌 (thermoacidophiles)
微生物的种类
古细菌原界
主要特点 (指不同于真细菌 )：
1）生态环境不同；
2）核糖体的 16S rRNA核苷酸序列和
类脂组分不同；
3）亲缘关系不同 (DNA和 RNA)；
4）细胞壁组成和结构不同；
微生物的种类
概念
病毒是一类既
具有化学大分子属
性和生物体的基本
特征，又具有细胞
外感染性颗粒和细
胞内的繁殖性基因
形式的十分独特的
生物类群。
特点
?个体极小
?不具细胞结构
?只有一种核酸类型
?严格活细胞内寄生
?复制的方式繁殖
?对抗生素不敏感
二,非细胞型生物
— 病毒
微生物的种类
基本形态
球形 —— 廿面体对称
杆形 —— 螺旋对称
蝌蚪形 —— 复合对称
1.病 毒 的 形 态
微生物的种类
线状双链 DNA
乙肝表面
抗原
脂层（来自
宿主细胞）
乙肝核心
抗原
病毒基因编
码的蛋白质
核衣壳
包膜
乙肝病毒的形态特征
微生物的种类
?吸附
?侵入
?生物合成
?装配
?释放
2.病毒的繁殖
过程
微生物的种类
侵入
合成
装配
乙
肝
病
毒
感
染
过
程
微生物的种类
正常细胞转化
为肿瘤细胞
潜伏感染
质粒
正常细胞转化
为肿瘤细胞
有效感染
持续感染
潜伏感染
病
毒
感
染
机
体
后
的
几
种
结
果 病毒
细胞核
微生物的种类
微生物的特点
个体最小，比面值最大
（比面值 =面积 /体积 )
? 比面值, 假设 人 =1;
大肠杆菌 (E.coli)=300,000;
? 有利于物质交换和能量、信息的交换；
? 微生物一系列属性均与此特点密切相关。
微生物的生物学之最
? 形态最简
? 代谢能力最强
? 食谱最杂
? 繁殖最快
? 数量最多
? 分布最广
? 种类最多
? 变异最易
微生物的特点
个
体
最
小
1.形态最简
微生物的特点
2.代谢能力最强
? 生物界的普遍规律, 某生物个体越小，
其单位体重消耗的食物越多；
? 3克地鼠每天消耗与体重 等重 的粮食；
? 1克闪绿蜂鸟每天消耗 两倍 于体重的粮食；
? 大肠杆菌每小时消耗 2000倍 于体重的糖；
微生物的特点
3.食谱最杂
? 从无机物到有机物；从无毒物到有毒物；
从结构简单到结构复杂的物质，微生物
都能利用和降解。
微生物的特点
4.繁殖最快
? 大肠杆菌 37℃ 培养在牛奶中,12.5 min
即可分裂一次；
一般培养液的菌浓度为 108-109个 /ml。
微生物的特点
5.数量最多
? 如：人体的肠道中始终寄居着 100～
400种微生物，为肠道正常菌丛，总
数可达 100万亿。
微生物的特点
5.分布最广
如：万米深海的硫细菌；
85公里高空的微生物；
地层下 128米和 427米的沉
积岩中的细菌。
微生物的特点
类型 低限 倾向种数 高限
病毒与立克次氏体 1,217 1,217 1,217
支原体 42 42 42
细菌与放线菌 >1,000 1,500 1,500
蓝细菌 1,227 1,500 1,500
藻类 15,051 23,100 23,100
真菌 37,175 47,300 68,939
原生动物 24,068 24,068 30,000
总数 79,780 98,727 127,298
6.种类最多 据 1972年统计
微生物的特点
7.变异最易
? 突变频率一般为 10-5～ 10-10，但因繁殖快，
数量多，与外界环境直接接触，因而在
短时间内可出现大量变异的后代。
如：流感病毒
? 此外，微生物还具有 抗性最强, 休眠最
长, 起源最早, 发现最晚 等特点。
微生物的特点
微生物工程的展望
? 微生物与粮食
? 微生物与资源
微生物与人类面临的
五大危机
? 微生物与粮食
? 微生物与资源
? 微生物与能源
? 微生物与环境保护
? 微生物与医药
微生物的展望
1.微生物与粮食
?提高土壤肥力,促进粮食增产
?发酵生产单细胞蛋白和饲料蛋白
微生物的展望
2.微生物与资源
? 利用微生物的转化能力将
无用的废物变为有用的原
料
微生物的展望
如,
?甲烷细菌；
?氢细菌，
光合细菌，
蓝细菌，厌
氧梭菌；
?热纤梭菌 ；
3.微生物与能源
微生物的展望
4.微生物与环境保护
?使用生物肥料，生物杀虫剂；
?降解有毒物质；
?净化废水废气，处理石油污染；
?用于环境监测。
微生物的展望
5.微生物与医药
? 抗生素、维生素、激素
? 疫苗和菌苗等
微生物的展望
本章小结
四、微生物工程的展望
二、微生物的种类
一、微生物的概念
三、微生物的特点
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