畜牧微生物学讲义

畜牧微生物学讲义

动物科学专业

预防兽医学微生物教研组

陆英杰

E-mail:jieyinglu05@https://www.360docs.net/doc/04752174.html, QQ:919220436; Tel:135********

二零一零年十二月十日

目录

绪论---------------------------------------------------------------------1学时第一章原核细胞型微生物----------------------------------------5学时第二章真核细胞型微生物----------------------------------------2学时第三章非细胞型微生物-------------------------------------------4学时第四章自然界中微生物的分布----------------------------------1学时第五章外界因素对微生物的影响-------------------------------1学时第六章微生物遗传与变异----------------------------------------2学时第七章动物免疫学基础(仅本科)----------------------------6学时第八章饲料微生物-----------------------------------------------1.5学时第九章乳与乳制品微生物----------------------------------------1学时第十章肉与肉制品的微生物-----------------------------------0.5学时第十一章蛋及蛋制品的微生物--------------------------------0.5学时第十二章皮毛微生物--------------------------------------------0.5学时第十三章畜禽常见的病原微生物------------------------------8学时

绪论(1学时)

微生物(microorganism)是指个体微小,通常须借助显微镜才能看见的生物类群的总称。

一、微生物的类型与基本特征

已发现的微生物有10万种以上,按形态、结构、繁殖等特征,可将微生物分为细菌、螺旋体、霉形体(又称支原体)、立克次体、衣原体、真菌、病毒、藻类和原生动物。按核的类型和个体形态,微生物界又划分为三大类型。

1、原核细胞型:个体为单细胞,含DNA和RNA,DNA分子在细胞浆中未形成细胞核结构。原核细胞微生物包括细菌、螺旋体、霉形体、立克次体和衣原体。

2、真核细胞型:个体为单细胞或多细胞,含DNA和RNA,DNA分子在完整的细胞核内。真菌、藻类和原生动物属于此类型。

3、非细胞型:个体不呈细胞结构,仅含一种核酸,DNA或RNA,与蛋白质构成简单的颗粒,可以繁殖,但不能独立生存,必须在宿主细胞内才能增殖。病毒属于这一类型。

二、微生物与人类、动物、植物的关系

微生物个体微小,结构简单,种类繁多,分布广泛,繁殖很快,与人类、动物、植物的关系十分密切。

1、微生物与自然界中的物质循环转化微生物在自然界碳素、氮素和磷素等循环转化中起主要作用,可维持土壤肥力,促进植物生长、结果,供给人类粮食和动物饲料;动植物的死亡残体,又主要靠微生物分解、转化,如此反复循环。某些微生物可引起作物的病害,但植物病原微生物也可用于制作防治植物疾病的生物制剂。

2、微生物与人类食品、动物饲料微生物在制造人类食品中,包括酒类、酱、醋、面包、干酷等;制造动物饲料中,包括青贮饲料、单细胞蛋白饲料等过程中起重要作用。但也有的微生物可使食品或饲料发生腐败、酸败或霉变;有的产生毒素,引起人类食物中毒、动物饲料中毒。

3、微生物与医药许多种微生物与人和动物形成了共生关系,成为人体、动物体中的正常菌群,帮助机体维持健康。利用这些微生物制备微生态制剂,可治疗因正常菌群失调而患病的机体。有许多微生物会引起人和动物的传染病。但另有一些微生物则产生抗生素,可特效治疗各种传染病。许多病原微生物或其有毒产物,也常被用于研制生物制剂,用作传染病的免疫预防、诊断和治疗。

4、微生物与科学研究微生物迅速生长繁殖,在其生命活动过程中产生许多重要产物,除各类抗生素外,还有如丙酸、乙酸等,传统的微生物发酵工程生产出大量的工业、食品和医药产品。现代遗传工程,正广泛利用微生物,进行基因克隆、表达,研制各种基因工程疫苗,药用多肽等。微生物结构简单,操作方便,也正被用作生物模式,进行生化和基因组学的基础研究。

三、微生物学

微生物学(microbiology)是研究微生物形态、结构、生理、遗传变异、生态分布、分类,以及与人类、动物、植物相又关系的科学。原来的微生物学包括了免疫学、原虫学,随着研究系统的深入与发展,原虫学已列入寄生虫学科,免疫学已独立成为—门学科。

1、初期形态学阶段

2、生理学与免疫学发展阶段

3、现代微生物学发展阶段

四、畜牧微生物学

畜牧微生物学(animal husbandry microbiology)是微生物学的一门分支学科。主要以微生物学的基本理论和技术研究正常动物体的微生物、自然界中与动物相关的微生物及其作用;与饲料有关的微生物,饲料的加工调制与微生物学检验;与畜产品有关的微生物,畜产品的加工、贮藏与微生物学检验;畜禽的病原微生物,及其所至传染病的免疫预防、诊断和治疗等。畜牧微生物学是一门专业性强,研究内容广泛的应用学科。畜牧微生物学的任务是将微生物学的基本理论和技术知识综合应用到畜牧业生产中,充分发挥有益微生物的作用,控制有害微生物的作用,保障畜禽健康生长,提高畜禽产品生产的数量和质量,促进畜牧业经济的发展。

第一章原核细胞微生物(5学时)

第一节细菌

一、细菌的大小

测量细菌大小的单位是:微米(mivrometer,μm)1/μm=1/1000mm

纳米(nanometer,nm)1nm=1/1000um

球菌:直径在0.5~2μm

杆菌:大:长3~8μm 宽1~1.25μm 中:长2~3μm 宽0.5~1.0μm

小:长0.7~1.5 宽0.2~0.4

螺菌:长2~20μm 宽0.2~0.4μm (长为两端直线距离)

说明:细菌的大小,是以其最适温度和培养基的幼龄培养物;同一菌落或培养物中,在一定范围内,是相对稳定的;不同生长环境(体内、外)或培养条件,制片、染色、镜检的影响)。

二、细菌的外形及排列

根据外形将细菌分为三类:球菌、杆菌和螺旋状菌。

细菌裂殖后,形成不同排列,是分类、鉴定的依据。

(一)球菌(coccus)双球菌(Diplcoccus)

链球菌(Streptococcus)

四联球菌(Tetracoccus)

八叠球菌(Sarcina)

葡萄球菌(Staphylococcus)

(二)杆菌(bacterium,bacillus)

外形:正圆柱形(端);球杆菌;分枝杆菌;棒状/长丝

排列:单杆菌;双杆菌(Diplobac illi);链杆菌(strepto)也有呈现丛状或栅栏状,如马棒状杆菌。

(三)旋状菌(Spiral form bacteria )

呈弯曲或螺旋状的圆柱形,两端圆或尖突。分为二种:弧菌(Vibrio)一个弯曲呈逗点形;螺菌(Spirillum )两个以上的弯曲,呈螺旋状。

说明:衰老型(involution form )老龄培养物中,细菌会出现和正常不一样的个体,称为衰老型或退化型。

多形性(Pleomorphism)有些细菌知正常的适宜培养条件下,其形状也很不一致,称为多形性。

细菌的形状和排列,也受环境和培养条件影响,在镜检观察时应予注意。

第二节细菌的构造

一、基本构造

(一)细胞壁(Ce ll wall)

细胞壁在细菌细胞外层,是一层透明、坚韧、有一定弹性的膜。可占菌体干重的10~40%。具有直径1~10nm的微孔,可容直径为1nm的可溶性物质通过。

细胞壁的主要功能:保持细菌的一定外形和保护细菌免受外界的损害;具有相对通透性的膜,选择性分子筛的屏障作用。

革兰氏染色:应用革兰氏染色法染色,由于反应不同,可将细菌分为G+和G-菌两大类。他们之间细胞壁组成和结构是有区别的。

革兰氏阳性菌:

壁磷酸

磷壁酸

细胞壁(teichoic acid)膜磷酸壁

15~35nm厚肽聚糖40~60%

(有的则达80nm)(peptidoglycon)15~50层

多糖、蛋白质等

脂类(分支杆菌)蜡质/分枝杆菌酸

(mycolic acid)

革兰氏阴性菌:

脂多糖脂类A

外胞壁磷脂多糖

蛋白质

脂蛋白

内胞壁肽聚糖

革兰氏染色反应机理

与肽聚糖和脂类相关;分枝杆菌抗酸性;与抗生素作用相关。

原生质体:除去细菌的细胞壁,并不损害原生质的结构和生命特性。在形态学、化学和免疫学范畴内完全除去细胞壁,剩下胞浆膜和包围原生质的球状或近球状个体称为原生质体(protoplast)。当除去细胞壁的硬肽聚糖成分,仍保留其他成分,形成一松的“有套”的球状或近球菌体,称球状体(sphetoplast)。

细菌的L型:是细胞壁缺损或没有细胞壁的细菌进行分裂和繁殖。

确切地说,原生质体和球状体,也属于L型细菌。三者都是细胞壁缺陷型细菌。(二)胞浆膜(cytoplasmic memberane)

三层结构:内、外两层电子致密层,中间一层电子透明层。整个厚度约在5~10nm之间,占菌体干重约10%。

组成:脂类20%~~30%

蛋白质55%~~75% 液态镶嵌结构

碳水化合物2%

功能: 主要渗透屏障,选择地调节内外环境物质的交换;物质转运环境的传递(主动作用);

对菌体是有保护性作用,维持完整结构.

▲间体(mesosomes)

细菌胞桨膜入细胞内,可以形成间体,有的位于细菌横隔处,也有菌体侧边.其功能不十分清楚。

▲胞膜周围间隙(Periplasmic space)

在细胞壁与细胞膜之间的间隙。间隙内含有多种和结合蛋白,起着菌体内外物质转动作用。

(三)核体(Nuclear apparatus)

细菌为原核细胞,其遗传物质处于细胞质内,称为核体或核。

有两种排列形式:一、核体致密于中心或边缘位,球、卵、亚铃或带状;

另一较疏松地排列。呈网状、海绵带状或散布胞桨内。

核质主要是DNA,DNA分子形成细菌所特有的一个环状染色体。其中含着其遗传基因(Gene)。其分裂方式是简单直接分裂,分裂时核质也一分为二。

▲质粒(plasmid):独立于染色体外的,能够自我复制的的双链闭合DNA.内含一些不是生命所必需的基因.如抗菌性基因.

▲附加体(episome):质粒可能游离存在。当入到染色体一部分,此时称之为附加体。

(四)细胞桨(cytoplasm)

主要成分是水、蛋白质、脂类、多糖、核酸和少量的无机盐类。细胞桨是细菌营养物质代谢以及合成核酸和蛋白质的场所,在其中含有多种系统,还有核糖体等内含物。

1、核糖体(ribosome)

又名核蛋白体是散在胞桨中的一种核糖核酸蛋白小颗粒,呈小球状或不对称形,2╱3RNA,1╱3蛋白质组成,沉降系数70s,由两个亚基构成,占菌体干重的25%左右。

核糖体是蛋白质合成的场所,被mRNA连接起来,形成多核糖体,(polyribosome,polysome),并发挥其作用。

2、染色颗粒(metachromatic,granule)

是某些细菌细胞桨中一种特有的酸性小颗粒,对性化染料亲和力特别强,染色较细胞桨浓。呈球形,其大小、数量与茵体新陈代谢有关。

染色颗粒可能是营养物质和磷酸盐的贮存构成;与新陈代谢,构成核酸的细胞分裂有关;有时有助于固定细菌(如棒状杆菌)。

3、脂肪滴(fat drop)

胞桨中的脂类以β-羟基丁酸的多聚体或脂肪滴的形式存在。老龄菌中多见。是一碳源和能源的的贮存物。

4、糖原和淀粉料:

有些细菌能积累多聚葡萄糖在胞桨内,一般以糖原和淀粉粒,蓝色是淀粉粒。氮源缺乏时易形成。是一种贮存碳素营养。

1、空泡和气泡

在成熟的或较老的细菌胞桨中可上有一种无单位膜结构的空泡。空泡内有细胞液,亦称液泡,有调节渗透作用,形成气泡,吸收空气供氧代谢时帮助需氧菌上浮,保证氧的供应。

二、特殊构造

(一)荚膜(capsule)

有些细菌在生活过程控中,在细胞壁外面产生一种粘液性的物质,包围整个菌体,称为

菌膜。当多个细菌的荚膜物质融成胶状物,内含有细菌细胞时,则称之为菌胶团(zoogleoa)。荚膜不易着色,、需用特殊染色法染色,其厚度200nm以上。

有些细菌其外围有一层薄层围绕,厚度在200nm以下,为微荚膜(Microcapsule)。也有一些细菌能产生类似荚膜的蔬松粘液层(loose slime lager),是菌体的分泌物。

荚膜的作用

荚膜可以保护细菌免受干燥和不良环境因素的影响;

在机体内的细菌荚膜可以抵抗吞噬和消除抗体作用;

荚膜也是营养物质的贮藏所和废物排出的地方;

荚膜是多肽或多糖物质,具有抗原化具有种和型特异化。

(二)鞭毛(flageclum)

大多数弧菌、螺菌、许多杆菌和个别球菌,有实出于菌体表面的细长丝状物,称为鞭毛。分为一端单毛菌;二端毛菌、丛毛菌和周毛菌。

鞭毛是细菌运动器官,其有规律地收缩,引起运动;

鞭毛的主要成分是一种单纯的蛋白质,其有具有抗原性,称为鞭毛或H抗原;

鞭毛的有无、数目,排列方式,具有种的特征,是鉴定细菌主要依据。

(三)柔毛(pilus fimb xia)

一些革兰氏阴性菌和少数革兰氏阳性菌,在菌体上生长有一种比鞭毛数量多,细、直、短的毛发状细丝,称为柔毛,也有菌毛,伞毛,纤毛。直径5~10nm,长0.2~1.5nm有的长达4um。

一普柔毛:细、短、多每个细菌有50~400条,周身排列;

性柔毛:较长、粗、每个细菌一般不超过4um。

作用及功能:有普通柔毛可以分为其附着于动植物细胞上,与致病性有关;柔毛是菌体的吸附部位;性柔毛在雌雄细菌接合过程中,是质粒或附加体的通道;柔毛是一种空心的蛋白质管,具有抗原性。

(四)芽胞(孢)(spore)

一部份杆菌、个别的球菌弧菌和螺旋菌,在生长发育的某一阶段,可以在菌体内形成一内生长的孢子,称为芽胞。带有芽胞的菌体称为芽胞体(sporangium);未形成芽胞的菌体称之为繁殖体营养体(vegetative form).

芽胞一般呈圆形,、椭圆形或圆柱形,根据芽胞的位置分为几种类型:中间芽胞;偏端芽胞,末端芽胞;游离芽胞。细菌的芽胞具有较厚的芽胞壁和多层的芽胞膜,结构坚贡,含水量少,代谢极低,折光性强。耐高温,干燥,渗透压和化学药品。芽胞抵抗外界不良因素和环境条件、保存生命物一种休眠状态构造。细菌能否形成芽胞以及芽胞形状、大小、位置等具有的特征,在鉴定细菌上有意义。

第二节其他原核微生物

1其他原核微生物:支原体、螺旋体、立克次氏体、衣原体、放线菌

1.1支原体:(霉形体)

是一类介于细菌和病毒之间,能独立生活的最小、最简单的原核生物

结构形态特征:原核细胞,具有DNA和RNA两种核酸,但无细胞壁,(与细胞壁缺陷细菌相区别)所以细胞柔软且形态多变,具有高度的多性性。基本形态为球形、丝状、分枝状。革兰氏染色阴性,但不宜着色,姬姆萨氏染色较好,呈淡紫色。

培养特性:营养要求高,必须在培养基中加入胆固醇、血清、腹水、酵母侵液

等特殊成分。需氧或兼性厌氧,pH7.8-8.0,培养温度37℃。在血清肉汤中培养呈乳光样轻度混浊,固体培养基上菌落圆形、边缘整齐、透明、表面光滑、菌落中心致密、隆起,边缘薄圆,整个菌落外观似―油煎蛋样‖或乳头状;在血液培养基上有

α-溶血。

繁殖方式:主要以二等分裂繁殖,有些以出芽和断裂繁殖。

致病性:目前发现有80多种,对人、畜、禽等都有致病性。如:人的原发性非典型肺炎、牛羊的传染性胸膜肺炎、猪喘气病、鸡慢性呼吸道病。

牛的传染性胸膜肺炎——丝状支原体(牛肺疫支原体),病原体存在于牛的肺组织、胸腔渗出液和气管分泌物中。

猪喘气病(猪地方流行性肺炎)——猪肺炎支原体。病原体存在于病猪的肺组织、肺门淋巴结、纵隔淋巴结、气管、鼻腔分泌物中。

鸡慢性呼吸道病——禽败血支原体

微生物学诊断:1病料采集

2涂片镜检:姬姆萨氏染色较好,呈淡紫色。

3分离培养:根据不同的菌,选择不同的培养基,如牛肺疫支原体在含8%-10%的动物血清的培养基中生长;猪肺炎支原体必须在血清培养基中加入乳蛋白水解物或新鲜组织侵出液或酵母膏或氨基酸等;禽败血支原体培养基中必须含有酪蛋白。4血清学试验(生化试验)

1.2螺旋体:

是一类介于细菌与原生动物之间的原核单细胞微生物。(与细菌相似处是具有细菌细胞的基本结构,二分裂繁殖;与原生动物相似处是无鞭毛,但能快速运动。)

形态结构:外形为螺旋形或波浪形,具有一个或多个完整的螺旋弯曲,长二纤细,柔软,菌体大小差异比较大。革兰氏染色阴性,但不宜着色,姬姆萨氏染色或镀银染色法染色较好。

繁殖方式:以二等分裂繁殖,

培养特性:需氧、厌氧、或兼性厌氧、一般人工培养不能成功,常为营腐生、共生、寄生。

致病性:螺旋体的种类比较多,一般根据螺旋的数目、大小、两螺旋的距离分类,大致有:螺旋体属、脊螺旋体属、密螺旋体属、疏螺旋体属、细螺旋体属。但对人和动物致病的比较少,

1)猪痢疾密螺旋体:使断奶仔猪发生痢疾(8-14周龄最常见)

2)兔密螺旋体:兔梅毒的病原体,引起兔的慢性传染病,主要通过交配接触传染,临床特征是:外生殖器及颜面部的皮肤和粘膜发生炎症、结节和溃疡。

3)细螺旋体——钩端螺旋体:引起人和动物的钩端螺旋体病。

1.3立克次氏体:

是一类介于细菌和病毒之间单细胞微生物。(于细菌形似处:细胞形态、结构、繁殖方式;病毒相似处:只能在活细胞内寄生)。

形态:多形性,一般多为求杆状,在不同的发育阶段在不同的宿主内可出现不同的形态。革兰氏染色阴性,但不宜着色,姬姆萨氏染色(蓝色或紫色)或马基维罗法染色(红色)效果较好。

致病性:一般寄生在节肢动物的肠壁上皮细胞内,但不引起致病,排除体外可感染人和一般动物。一般动物感染较轻或隐性感染。普氏立克次氏体致人斑疹伤寒(美国青年医生立克次氏)、恙虫病立克次氏体致人的恙虫热、贝氏柯克氏体致疑问热(Q热)、可厥氏体引起牛羊和野生动物的心水病。

1.4衣原体:

是一类介于细菌和病毒之间单细胞原核微生物。在形态结果及生长要求方面与立克次氏体相似,所以在《伯杰氏细菌鉴定手册》中把衣原体归类到立克次氏体群。

形态:革兰氏染色阴性,球形或椭圆形,个体形态大小由两种,小的叫原体,有高度传染性,姬姆萨氏染色(紫色)或马基维罗法染色(红色);大的叫始体,是繁殖型,无传染性,姬姆萨氏染色或马基维罗法染色都为蓝色。

繁殖:以二等分裂繁殖。

感染过程:原体通过胞饮作用侵入宿主细胞————→被宿主细胞胞浆莫包裹形成巨噬空泡————→原体在巨噬空泡内发育成始体————→始体以二等分裂繁殖,反复分裂转变成大量新的原体,原体堆积形成嗜碱性包涵体————→宿主细胞破裂放出原体————→原体再感染新的细胞。

致病性:主要致病菌为:鹦鹉热以原体:可引起人的鹦鹉热、牛羊猪马的鹦鹉热病(特征:牛羊猪多发生关节炎、牛羊胎盘炎流产、牛脑脊髓炎)。

1.5放线菌

是一大群单细胞微生物,介于细菌与真菌之间的一类丝状原核微生物,因其菌落呈放射状而命名为-----。

形态结构:细胞结构与细菌基本相同,形态比细菌复杂,菌体丝状,分支,发育为菌丝体,菌丝体分为基内菌丝、气生菌丝、孢子丝三类。

基内菌丝:有叫营养菌丝或一级菌丝,生长在培养基内或表面,吸收营养。

气生菌丝:由基内菌丝分支向培养基上空伸展的二级菌丝,一般颜色较深,铺盖整个菌落表面,呈绒毛状、粉状、或颗粒状。

孢子丝:又名产孢丝或繁殖菌丝,当气生菌丝发育到一定程度分化的可形成孢子的菌丝,孢子丝有直的、弯曲的、螺旋的、轮生的等。孢子丝发育到一定阶段可形成孢子。(孢子丝和孢子的形态、颜色等是放线菌的分类鉴定依据。)

培养特性:营养要求差别较大,多为兼性厌氧菌、温度23-37℃,高温放线菌为50-65℃,菌落特征:菌落有菌丝体组成,菌丝交织在一起形成质地致密的绒状或坚实、干燥、多皱向外延伸的菌落,基内菌丝和孢子常有颜色,使菌落表面或背面呈不同的颜色。

放线菌培养基( g):硫酸镁:0.5、100g/ml的硫酸亚铁2滴、可溶性淀粉20、

繁殖:主要通过无性孢子繁殖,也可借菌丝体断裂片段繁殖。

致病性:1)嗜皮菌属:人畜共患传染病,表现为渗出性脓疮性皮炎。

2)防线菌属:对牛敏感,侵害牛的下颌骨及舌部,发生大颌病和木舌病。侵害猪限于乳房。

应用:1)链霉菌属、2)诺卡氏菌属:50% 以上能产生抗生素,(链霉素、土霉素、博莱霉素、抗真菌的制霉菌素、抗结核的卡那霉素、抗结核菌的利福霉素等)。

第二章真核细胞型微生物(2学时)

真核细胞型微生物属原生生物界真核原生生物,包括真茵、藻类和原生动物。

真菌是一大类不合叶绿素,无根、茎、叶,营腐生或寄生生活的真核微生物,仅少数类群为单细胞,其余为多细胞,大多数呈分枝或不分枝的丝状体,能进行有性和无性繁殖。从外形上可分为酵母菌(Y easts)、霉菌(Molds)和担子菌(Basidomycetes)3大类群。

藻类是没有根、茎、叶而含有叶绿素能进行光合作用的一类真核原生生物。

原生动物在动物进化史上属最原始、最低等的一个类群,广泛分布于海水、淡水、潮湿的土壤中,营自由生活,少数在其他动物体内营寄生生活或互惠共生。第一节真菌

一、酵母菌

(一)酵母菌的形态和大小

酵母菌是单细胞微生物,它们的形态取决于酵母菌的种属和培养条件,在一定的培养条件下,都具有相对稳定的形态,这对菌种的鉴定有一定的帮助。大多数酵母菌是球形、卵形、椭圆形、腊肠形、圆筒形和胡瓜形,少数为瓶形、柠檬形和假丝状等。

酵母菌比细菌大得多,一般大小约在1~5um×5~30um或者更大,在高倍镜下可以清楚看见。

(二)酵母菌的细胞构造

酵母菌具有典型的细胞结构,有细胞壁、胞浆膜、细胞浆、细胞核及其他内含物等,如图2-1。

(三)酵母菌的菌落特征

单独的酵母菌细胞是无色的,但在固体培养基上形成的菌菌,多数是乳白色,少数是黄色或红色。菌落表面光滑、湿润和黏稠,与某些细菌的菌落相似,但比细菌的菌落大而厚。酵母菌细胞生长在培养基表面,很容易将菌体挑起。有些酵母菌表面是干燥粉状的,有些种培养时间长了,菌落呈皱缩状,还有些种可以形成同心环等。

(四)酵母菌的繁殖

酵母菌一般以无性繁殖为主。在无性繁殖中以出芽生殖为多见,个别为横分裂。酵母菌通常不产生抱子,只有在一定条件下才产生孢子。

1、芽殖:出芽生殖

2、横分裂(裂殖):无性繁殖

3、子囊孢子形成:子囊孢子是是内生孢子,它们的形成决定于酵母菌的种类。

(五)常见的几种酵母菌

二、霉菌

霉菌是工农业生产中广泛应用的一类微生物,也是历史上应用较早的微生物。它分解—些复杂的有机物,如纤维素、几丁质等的能力比较强,同时也是青

霉素、灰黄霉素、柠檬酸等的主要生产菌。但也有些霉菌是农作物和动物的病原荫;还有些霉菌能产生毒素,致使人和动物发生急性或慢性中毒,称为中毒性霉菌。

(一)霉菌菌丝形态结构

菌丝主要由孢子萌发生长而成。菌丝顶端延长,旁侧分枝。互相交错成团,形成菌丝体。霉菌的菌丝平均宽度为3~10um,比一般细菌的宽度大几倍到几十倍,和酵母菌宽度差不多。菌丝的细胞结构基本上类似酵母菌细胞,都具有细胞壁、胞浆膜、细胞核、细胞浆及其内含物。

霉菌的菌丝分有隔菌丝和无隔菌丝两种。

霉菌的菌丝功能也有了分工,既有伸入固体培养基内或蔓生于固体培养基表面,具有摄取营养物质功能的菌丝,称为营养菌丝或基质菌丝;亦有伸向空中的菌丝,称为气生菌丝。气生菌丝上能生出各种孢子进行繁殖的,称为繁殖菌丝。

(二)霉菌的菌落特征霉菌的菌落比细茵、酵母菌的都要大,常常是绒毛状、絮状和蜘蛛网状等。有些霉菌在固体培养基上能呈扩散性生长,有的则有局限性。菌落最初往往是浅色或白色,当菌落上长出各种颜色的孢子后,菌落便相应地呈黄、绿、青、黑、橙等各色。有的霉菌由于能产生色素,使菌落背面也带有颜色,或进一步扩散到培养基中,使培养基变色。

(三)霉菌的繁殖方式

1、无性繁殖:芽孢子、节孢子、厚垣孢子、孢子囊孢子、分生孢子

2、有性繁殖:合子、卵孢子、接合孢子和子囊孢子

3、霉菌孢子的抵抗力及其发芽:霉菌孢子对热、射线、药物、渗透压、干燥等的抵抗力比其营养细胞要强,比细菌芽胞弱。

(四)几种常见的霉菌

三、担子菌

担子菌是一类最高级的真菌。菌丝体发达,由无数有隔膜、分枝的纤细菌丝组成。在担子菌的发育过程中,有3种性质不同的菌丝体。第一次菌丝体由担孢子萌发形成,又称初生菌丝体或单核菌丝体。第二次菌丝体是由两根不同的单核菌丝结合进行质配,产生具有两个不同核的双核细胞菌丝体,亦称为次生菌丝体或双核菌丝体。由于双核细胞的形成和存在,构成担子菌菌丝体的另一特征,即锁状联合,它是菌丝上的一种特殊构造。第三次菌丝体是由第二次菌丝体发展而产生的,菌丝体经过分化、集合在一起形成特殊化的组织,又称结实性双核菌丝体。

四、真菌的培养

(一)真菌的生长繁殖条件

1、真菌生长繁殖的基本营养需要:真菌绝大多数为异养菌,它们不仅能利用单糖和双糖,而且也能利用淀粉、纤维素、木质素、甲壳质等多糖以及多种有机酸。

2、温度:大多数真菌最适宜的生长温度范围为20~30℃。

3、氧气:

4、湿度与渗透压

5、pH:大多数真菌喜生长在酸性环境,它们在pH3~6之间生长良好,而在pH1.5~10.0之间也可以生长。

(二)真菌的分离

真菌的酵母细胞、菌丝和孢子(无性或有性孢子),都可以生长成新的个体。真菌的分离方法有菌丝分离法、组织分离法和孢子分离法3类。

(三)真菌的培养

真菌的培养分固体培养(分离鉴定)和液体培养(浅层培养和深层培养)第二节藻类

藻类是没有根、茎、叶,含有叶绿素等光合色素,并能进行光合作用的一个庞大多种的真核生物类群。大多数藻类含叶绿素呈绿色,少数藻类还含有胡萝卜素而呈红色或褐色,这些色素都含于叶绿体内。

一、藻类的形态和大小

藻类有单细胞或多细胞,形态各异,大小差别很大。小的如绿藻仅在显微镜下可见,大的如海带(褐藻)可长达30多米。

藻类的细胞形态有呈圆球状,也有许多呈丝状。后者有以下几种类型:①简单的无隔膜的丝状体(或称管状体);②简单的无分枝的有隔膜丝状体;③具有不同复杂程度分枝的丝状体。

二、藻类细胞的构造

藻类细胞的结构在许多方面与真菌相似。多数藻类有细胞壁、细胞膜、细胞浆、细胞器和细胞核。这些结构的化学组成和功能与真菌相同。有的细胞壁也含有纤维素和果胶质。储存物质有淀粉、类淀粉、脂肪、昆布多糖、麦清蛋白以及油类。与细菌或真菌的不同点是,藻类的细脑浆内含有叶绿体,这是一种膜状细胞器,光合作用即在该处进行。叶绿体中除含叶绿素等色素外,尚含脂肪、蛋白质、RNA和DNA。

三、藻类的繁殖方式

四、藻类的运动

五、藻类的分布

六、藻类的培养方法

第三节原生动物

原生动物在动物进化史上属最原始、最低等的一个动物类群。

原生动物是单细胞动物,形态不一,具有一般细胞的基本结构——细胞表膜、细胞质(内含高尔基体、溶酶体、线粒体、内质网等)和细胞核。但和高等动物体内的单个细胞不同,原生动物具有完整的生理功能,能够完成一般动物所表现的各种生活机能,如运动、消化、呼吸、排泄、生殖等,是能独立生活的有机体。原生动物由细胞分化出多种细胞器,如执行运动功能的纤毛、鞭毛,具有摄食功能的胞口、胞咽,具有排泄功能的伸缩泡等。所有上述结构和功能是原生动物独立生活的物质基础。

原生动物的营养方式分为三类:光合营养、吞噬营养、渗透营养。

原生动物的生殖分为无性和有性。无性生殖包括二分裂、出芽生殖和裂殖生殖。有性生殖包括配子生殖和接合生殖。

第三章非细胞型微生物----病毒(3学时)

病毒( Virus):是一类非细胞形态的只能在特殊的宿主细胞内进行复制的最小微生物。病毒的个体称为病毒颗粒或病毒子。绝大多数病毒只有在电镜下可看见其大小和形态,但一些较大的病毒颗粒(大于150nm)经染色后可再光学显微镜下看见(原生小体)。

病毒与其它微生物的区别:

1)病毒不具有细胞结构。其它微生物具有细胞的完整或部分结构。

2)病毒只含一种核酸RNA或DNA,其它微生物同时具有两种核酸。

3)病毒依靠核酸复制,而其它微生物是核酸和其它成分一起参与繁殖。

4)病毒缺乏完整的酶系统,不能单独进行物质代谢,不能在无生命的培养基上生长,必须寄居于一定种类的活细胞内才能生长繁殖。

5)病毒的核酸具有感染性,其它微生物在整个生活过程中都由细胞结构组成,含有细胞膜和内部结构的独立代谢系统。

6)病毒对抗生素不敏感(利福平可抑制痘病毒繁殖)。

第一节病毒的形态与结构

(一)病毒的大小:动物病毒颗粒多呈球状或近似球状,少数呈杆状、丝状、弹状或砖块状。病毒颗粒很少,测量单位为纳米(nm)(1nm=1/1000um)。最大的病毒子为300nm(痘病毒类);最小的病毒为17nm( 圆环病毒)。大多数病毒都能通过细菌滤器。

(二)病毒子的形态结构:病毒的形态采用负染色技术在电子显微镜下可清晰看见。病毒的形态与结构有关(囊膜):

有囊膜的动物病毒:1)砖形:(痘病毒)

2)弹状病毒:形态象子弹头,一端较圆,一端较平,

呈长圆形(狂犬病、水泡性口炎)

3)近乎圆形

无囊膜的病毒:1)近似圆形:二十面体立体对称的核衣壳

2)圆柱形:螺旋对称的核衣壳

病毒颗粒又称病毒子(virion)。病毒颗粒结构为中心为一团核酸,称为芯髓,它含有病毒的基因组及遗传信息。核酸的外周包有蛋白质外壳,称为衣壳。衣壳是由一定数量的壳粒规则排列成单层或双层。壳粒是由单个或多个多肽分子构成。壳粒的排列有的整齐排列呈二十面体立体对称型,有的围绕核酸呈螺旋对称型,也有的排列不规律呈复合对称型。

衣壳具有以下功能:1)保护着基因组以对抗环境中的核酸酶或其他破坏性因素;2)介导病毒核酸进入宿主细胞;3)具有抗原性,能引起免疫应答。

第二节病毒子的化学组成

一、核酸:一般情况下病毒核酸与其它生物的核酸相似,DNA是双链的、线状的、环状的,RNA是单链的、有些是连续的单分子RNA、有些是分节段的单分子RNA,(细小病毒、是单链DNA,呼肠孤病毒是双链RNA)。

核酸的功能:病毒的核酸无论是RNA或DNA都含有病毒的基因组,携带遗传信息,控制病毒的遗传变异、增值和对宿主的感染性(裸露核酸的感染性:核酸可用化学的方法丛病毒颗粒中取出,如果把取出的核酸进入易感细胞,表现出与完整病毒一样的感染性,但感染力低于病毒颗粒的103-106倍。在DNA病毒,除痘病毒和部分细小病毒外,几乎都具有感染性;对RNA病毒而言,只有当基因组是一个核酸片段且病毒RNA本身可以呈现mRNA的作用时才具有感染性:小核糖核酸病毒、环状病毒、披膜病毒、冠状病毒。

二、蛋白质

病毒的蛋白质主要是结构蛋白包括衣壳蛋白、囊膜蛋白、基质蛋白和酶。

1、衣壳蛋白是包裹在核酸外面的蛋白质,蛋白质以壳类形式存在,壳粒一般由1-6个相同的多肽分子链构成,不同部位的壳粒的多肽组成不同。壳粒的多肽分子对称排列,围绕着核酸形成一层保护外壳。

由于核酸的结构和形态不同,多肽分子的排列也不同,主要形成两种主要对称形式:(1)螺形对称:核酸坚韧或柔软,卷曲,盘绕成团或弹簧样,呈螺旋状对称。如:正粘膜病毒、副粘膜病毒、弹状病毒等

(2)二十面体对称型:核酸浓集在一起,形成球形或近似球形。(动物病毒多呈二十面体对称,疱疹病毒、腺病毒等)

(3)复合对称型:排列复杂。如:痘病毒、噬菌体等

病毒蛋白质的功能:(1)形成保护性的外壳

(2)与病毒的构型和抗原性有关

(3)入侵细胞

(4)参与核酸的转录、调控、加工和复制过程

(5)特殊功能的病毒蛋白,如:血凝素,能凝集某些动物的红细胞,称为红细胞凝集作用(鉴定)。

2、囊膜蛋白:在衣壳的外面包裹着一层结构复杂的包膜,是病毒成熟以后,从宿主细胞排除时,由细胞的胞浆膜、或核膜包绕而成,一般由脂类(从细胞中

直接获得)、糖类、蛋白质(病毒自身编码的)组成。

囊膜的厚度约为7-15nm ,在电镜下观察通常呈多形性,但在自然状态一般呈球形(弹状病毒:子弹形;流感病毒:长丝形)

另有些病毒的囊膜在其表面还有刺状突起,称为刺突、囊膜粒、纤突。

3、酶类

三、脂类

四、糖类

第三节病毒的抵抗力

干燥

物理因素低温

高温

射线

甘油

甲醛

化学因素PH

脂溶剂

蛋白质溶剂

第四节病毒的增殖与人工培养

所有动物病毒的增殖都涉及到:吸附、穿入、脱壳、装配、成熟和释放的过程。

所有的病毒增殖时都必须通过mRNA为中心,将其分为6大类:

1、双股DNA病毒

2、单股DNA病毒

3、双股RNA病毒

4、正股RNA病毒

5、负股RNA病毒

6、反转录病毒

一、病毒的吸附

第一步是静电吸引、pH值、阳离子、是属于非特异的。第二步是与特异性受体结合:细胞上的受体数目:104~105。纤突:血凝素纤突:HI和HA;神经氨酸酶纤突:微丛或多肽。

二、病毒的穿入和脱壳

病毒的穿入与吸附是一个连续过程,侵入(穿入)是一个依靠能量的过程。病毒侵入细胞有3种方式:病毒直接转入胞浆;细胞吞饮病毒;病毒囊膜与细胞膜融合。

(一)无囊膜病毒

1、吞饮作用:病毒首先被套吞入,进入吞噬泡,再与溶酶体融合,脱衣壳(蛋白酶作用),暴露基因组。痘病毒脱壳分进一步,呼肠孤病毒内层衣壳没有脱去。

2、结构改变:病毒吸附于细胞后,衣壳就开始解体,失去完整性。如小RNA病毒。主要是受体使壳粒重新安排。随后病毒被吞噬或直接进入细胞,将基因组释放到胞浆中。

3、直接侵入:病毒吸附于细受体后,直接穿入细胞膜,衣壳被细胞蛋白酶所消化,释放核酸,如腺病毒。

(二)有囊膜病毒

有些有囊膜病毒在吸附后囊膜与细胞膜融合,核衣壳侵入细胞浆,而完成脱壳程序,

如副粘病毒和疱诊病毒,这种情况下细胞膜上有病毒抗原。也可经过吞噬作用而侵入细胞,如弹状病毒和披膜病毒。

三、病毒成分的合成

吸附于细胞上的病毒通常迅速消失。这说明吸附病毒很快侵入细胞,并迅速融裂解。从脱壳开始直到子代病毒出现,这一段时间称为隐藏期。此期内是病毒增殖过程中最主要的阶段,是病毒成分生物合成的活跃时期,主要是基因组复制,mRNA转录、病毒蛋白质的转译等。

四、病毒的成熟和释放

病毒的成熟就是核酸与衣壳装配在一起,形成病毒子;有囊膜的病毒在外面还要加上一层囊膜,形成成熟的病毒子。

五、病毒的人工培养

分离培养:动物接种——原动物/实验动物

鸡胚接种——尿囊腔、卵黄囊、尿囊膜、羊膜腔等

细胞培养——原代细胞cpe观察空斑

二倍体细胞技术克隆/扩增

传代细胞

组织块培养——肠管、气管环等

鉴定:血清学:Ab(单克隆抗体)DNA/RNA

病毒特性:血凝性吖啶橙染色

血清学定型等分子生物学技术pH、乙醚敏感

第五节病毒的致病作用与干扰现象

病毒与细胞相互作用关系分为:

细胞损伤、持续性感染、细胞转化

一、细胞损伤

1、病毒早期pr抑制细胞RNA和蛋白质合成:痘、疱疹、小RNA病毒

2、病毒pr引起CPE:大量衣壳蛋白对细胞的毒性作用。

3、溶酶体的破坏:肠道病毒、疱疹病毒

4、非特异性组织学变化:“浊肿”,是细胞膜通透性改变

5、包涵体:

病毒感染细胞内染色特性发生改变的一个结构。

“病毒工厂”——病毒子及其成分

包涵体内含有细胞器——呼肠孤的新月型包涵体、病毒+纺缍丝与病毒增殖无关:——FPV:“A型”——不含病毒及其产物

“B型”——含有病毒的包涵体

“A”

疱疹病毒感染两类核内包涵体

“B”

1、细胞融合:副粘病毒(部分)和疱疹病毒(部分)

2、病毒的溶血素细胞溶合(表面溶酶体酶作用)

副粘病毒

引起细胞溶解(囊膜糖蛋白引起)(二)动物体内的细胞损伤

诊断意义:狂犬病脑组织神经细胞内Negri小体

细胞损伤直接导致病变与症状:呼吸道、消化道病毒

机体变态反应的结果:慢病毒——肾小球肾炎、血管炎

Ag—Ab复合物激活补体:马传贫V

改变感染细胞怕表面抗原性:免疫反应

循环系统与血管壁损伤:水肿、缺氧、出血、梗塞等。

二、持续性感染:

(一)细胞培养的持续性感染

有些病毒不引起细胞病变。释放病毒,并可检到病毒抗原存在。如:副粘病毒、披膜病毒、腺病毒、反转录病毒等。

(二)动物体内的持续性感染

机理取决于病毒自身与宿主两方面:

1、病毒特性:产生DI颗粒

产生变异株

病毒核酸整合到宿主细胞基因组内

对免疫活性细胞亲嗜,产生功能障碍

2、宿主免疫特性:抗体改变病毒/细胞表面的病毒抗原

封闭因子作用

补体系缺陷

干扰素的产生

继发因素引起的免疫活性细胞障碍

四、细胞转化

某些DNA病毒和反转录病毒当:

产生缺陷病毒

细胞膜功能结构改变

或不十分易感细胞——细胞转化

转化细胞特征:

成为传代细系

悬浮生长

丧失接触抑制

表面出现病毒抗原

第六节噬菌体

感染细菌、支原体和螺旋体的病毒统称为噬菌体(phage),它们又分别称为细菌噬菌体(bacteriophage)和支原体噬菌体(mycoplasmaphage)。

噬菌体形态似蝌蚪状,但不同类型噬菌体的形态构造亦有不同。有些具一个正20面体的头和一条长而能收缩的尾,如大肠杆菌噬菌体T4(图示);有些尾部不能收缩,有些只有短尾,有些无尾,有些则整个呈长丝状。噬菌体的核酸,多数为DNA,少数为RNA。

噬菌体在宿主菌体内的复制增殖过程与动物病毒相似。增殖后能使菌细胞裂解的噬菌体称为烈性噬菌体。在固体培养基上生长的菌体感染了烈性噬菌体,可因菌体被裂解出现噬菌斑;在液体培养基中生长的菌体感染烈性噬菌体后,原来混浊的菌液可逐渐变为清亮。有的噬菌体感染菌体后,并不复制也不使菌细胞裂解,而是将其核酸整合到菌细胞染色体中去,随着细菌的繁殖,噬菌体的核酸也复制遗传下去,可能到某一世代,才使菌细胞裂解,这种噬菌体称为温和性噬菌

体,带这种噬菌体的细菌称为溶原性细菌。

图示:噬菌体形态及电镜图片

第七节亚病毒

亚病毒(Subvirus)是个体更微小,结构和化学组成更简单,具有感染性的致病因子,又称为亚病毒因子(Subviral agents)。亚病毒包括卫星因子、类病毒和朊病毒。

一、卫星因子

卫星因子(Satellites)是必须依赖宿主细胞内共同感染的辅助性病毒才能复制的核酸分子,有的卫星因子也有外完蛋白包裹,这些又称卫星病毒(Sate11ite viruses)。

二、类病毒

类病毒(Viroid)是一类感染植物引起病害的感染因子。它们的结构只有单股环状的RNA分子,没有蛋白质外壳,RNA的基因组很小,不编码任何蛋白质,复制必须完全依赖宿主细胞的酶系统,复制过程只是RNA→RNA的直接转录。因为这类感染因子的结构、性质与常规病毒不同,称为类病毒。

三、朊病毒

朊病毒(Prion)是一类感染人类与其他哺乳类动物,引起亚急性海绵样脑病的感染因子,它们的结构主要是蛋白质,尚未确切证实是否含有核酸,故目前定名为朊病毒,或蛋白侵染因子(Prion)。

第八节病毒的分类与命名

一、根据核酸类型分为7大类

二、根据病理颗粒的形态、结构、化学组成

第四章微生物在自然界中的分布与作用(1学时)

第一节正常动物体的微生物

动物机体的内部器官在正常情况下是无菌的。但是,动物的体表皮肤以及与外界沟通的孔道,如口腔、鼻咽腔、消化道、泌尿生殖道等黏膜,由于经常与外界接触,都有微生物的存在。在这些微生物中,有的是长期生活在动物体表或体内的共生的或寄生的微生物,称常住菌;有的是从土壤、水、空气和动物所接触的环境或食物中污染的,称过路菌。常住菌是与其宿主在共同的长期进化过程中

形成的,在宿主体内某一特定部位长期适应和选择,定居繁殖,形成微生物区系。在正常情况下区系中的微生物各类和数量基本上保持稳定,处于平衡状态,对宿主生长和健康有益,具有免疫、营养、对病原微生物进行生物颉颃等作用。过路菌一般不能在动物体表或体内定植,如果致病性的过路菌发生定植、繁殖,则可能对机体产生致病作用。

一、体表的微生物

动物皮肤和皮毛上的微生物,多数是从土壤、空气和水中污染的,有的是从动物粪便中沾染的。皮毛上常见的微生物以球菌为主,如葡萄球菌、链球菌、双球菌、四联球菌、八叠球菌;杆菌中主要有大肠杆菌、绿脓杆菌、棒状杆菌和枯草杆菌等。

二、消化道微生物

(一)畜禽消化道微生物分布概述

正常畜禽胚胎及初生畜禽的消化道是无菌的。

消化道中微生物的分布因部位不同而异。口腔内有大量食物残屑、脱落的上皮细胞和适宜的温度、水分,故微生物很多,其中主要有葡萄球菌、链球菌、乳酸杆菌、棒状杆菌、螺旋体等。食道中没有食物停留,因此微生物相少。禽类嗉囔则不同,其中存在很多随着食物进入的微生物,另外还有一类乳酸杆菌,是正常栖居菌,能抑制大肠杆菌和一些腐败菌,对嗉囔中正常微生物群的保持起重要作用。

胃肠道微生物的组成很复杂,它们的数量和种类因畜禽种类、年龄和饲料而异,在同一动物不同胃肠道部位也存在差异。

单胃动物的胃内因受胃酸的限制,除乳酸杆菌、幽门螺杆菌和胃八叠球菌等少量耐酸的细菌外,一般无其他类群的细菌,但反刍动物的胃例外。在小肠部位,特别是十二指肠,由于各种消化液的杀菌作用,细菌较少;进入大肠后消化液的杀菌作用减弱或消失,以及大量的残余食物的滞留,营养丰富,条件适宜,故菌数显著增加,并且大多为定居在肠道的土著菌,极少数是过路菌,也有某些致病菌或病毒。在正常情况下,普通动物肠道内大约有200种正常菌群,每克肠道内容物约含109~1010个菌以上,其中主要是非致病的厌氧菌,如拟杆菌、真杆菌、双歧杆菌等,占总数的90%~99%,其次为肠球菌、大肠杆菌、乳杆菌和其他菌等。

(二)禽类嗉囔和肠道的微生物及其作用

禽类嗉囔中的微生物主要是乳杆菌,小肠中主要是兼性厌氧性细菌,如链球菌、大肠杆菌、葡萄球菌和芽孢杆菌等,数量上小肠前段较少,后段较多,在应激情况下,大肠杆菌、链球菌可大量增殖,使小肠消化出现异常状态。盲肠和大肠中主要是厌氧菌,如各种类杆菌、双歧杆菌和乳杆菌等,其次是大肠杆菌。肠道正常菌群的种类和数量可随禽的日龄、投喂饲料种类、抗菌药物、天气变化、疫病等因素而变动,如雏鸡随日龄增长,肠道后段的菌群中,双歧杆菌与大肠杆菌不断增加,厌气弯杆菌和肠球菌逐渐减少,类杆菌、乳杆菌、芽孢杆菌、消化球菌和葡萄球菌等变化不大。

嗉囔中的优势菌乳杆菌产生的乳酸和短链挥发性脂肪酸使嗉囔内的酸度达到pH4.5,起抑制病原微生物的作用。试验证明,肠道菌群具有增强肠黏膜上皮细胞、淋巴细胞的分裂增殖,维持代谢功能、免疫功能,对病原微生物起屏障和颉顽等作用。

(三)反刍动物瘤胃微生物及其作用

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