第一章微生物分类、形态与鉴定
微生物优秀ppt课件
目录
• 微生物概述 • 微生物的形态与结构 • 微生物的生长与繁殖 • 微生物的代谢与调控 • 微生物的生态与环境 • 微生物的遗传与进化 • 微生物的分类与鉴定
01 微生物概述
微生物的定义与分类
微生物定义
微生物是一类肉眼难以看见或看清的微小生物的总称，包括 细菌、病毒、真菌、放线菌、立克次氏体、支原体、衣原体 和藻类等。
微生物分类鉴定的应用实例
在医学领域，通过对病原菌的分类和 鉴定，有助于疾病的诊断和治疗。
在环境科学中，通过对环境中微生物 的监测和分类鉴定，可以评估环境的 污染程度和生态系统的健康状况。
在食品工业中，对食品中的微生物进 行分类和鉴定，可以保障食品安全和 质量。
在生物技术领域，利用微生物的分类 和鉴定技术，可以筛选具有特定功能 的微生物资源，为生物技术的发展提 供支持。
研究现状
随着科学技术的不断进步，微生物学在理论研究和应用实践方面都取得了显著成果。目前，微生物学已广泛应用 于各个领域，如生物医药、环境保护、农业生产等。同时，随着基因组学、蛋白质组学等新技术的发展，微生物 学将迎来更加广阔的发展前景。
02 微生物的形态与 结构
细菌的形态与结构
细菌的基本形态
01
微生物功能
微生物在自然界中扮演着重要角色，如参与物质循环、能量流动、生态平衡等 。此外，微生物还广泛应用于食品、医药、环保、农业等领域，为人类生活带 来诸多便利和益处。
微生物的研究历史与现状
研究历史
微生物学是研究微生物及其生命活动的科学。自17世纪列文虎克用显微镜发现微生物以来，微生物学经历了漫长 而曲折的发展过程，逐渐形成了独立的学科体系。
DNA是主要的遗传物质，RNA 在某些病毒中作为遗传物质。
微生物第一章1
葡萄球菌L型回复后
基本结构
2 细胞膜 (cell membrane)
• 细菌细胞膜是围绕细胞质外面的双层膜结构， 是一个高度可选择渗透性的屏障，由磷脂和多 种蛋白质组成，但不含胆固醇。 • 细菌细胞膜不仅仅使分隔细胞内部与外界的屏 障，它还有重要的功能：主要有物质转运、生 物合成、分泌和呼吸等作用。
细菌是原核细胞，不具有成形的核。细菌 的遗传物质称为核质或拟核，无核膜、核 仁和有丝分裂器，只有一个核质体或称染 色质体。没有固定形态，结构也很简单。 功能与真核细胞的染色体相似。这是原核 生物与真核生物的主要区别之一。 核质由单一密合闭环状DNA分子反复回旋 卷曲盘绕组成松散网状结构。
核质特点
核区丝状物是由双链、环状的 DNA 分子折叠缠绕 而成。拉直后，其长度比细胞长度大若干倍。丝 的长度却是 1100 ～ 1400 微米 ! 可见，细胞内的 DNA 必然是一种高度折叠缠绕、错综复杂的“超 线圈”结构。这对于遗传性状的传递起着重要作 用。 正常情况下，一个菌体内具有一个核；而细菌处 于活跃生长时，由于 DNA 的复制先于细胞分裂， 一个菌体内往往有2-4个核。
细菌细胞壁缺陷型
• 细胞壁受损后仍能生长和分裂的细菌。在一般环境中 不能耐受菌体内的高渗透压而将会涨破死亡。 • L型(bacterial L form)：通过自发突变而形成的遗传性 稳定的细胞壁缺损菌株 • 加溶菌酶或在含青霉素等的培养基中培养革兰阳性菌 使细胞壁缺失后，原生质仅被一层细胞膜包住——原 生质体(protoplast)。 • 革兰阴性菌肽聚糖层受损后尚有外膜保护——原生质 球(spheroplast)。 • 某些L型仍有一定的致病力，通常引起慢性感染。
医学微生物学教案
医学微生物学教案第一章：微生物学基本概念1.1 微生物的定义与分类微生物的定义微生物的分类（原核生物、真核生物、非细胞微生物）1.2 微生物学的发展简史微生物学的起源微生物学的发展过程1.3 微生物学的应用领域医学领域农业领域工业领域环境保护领域第二章：微生物的形态与结构2.1 微生物的形态细菌的形态真菌的形态病毒的形态2.2 微生物的结构细菌的结构真菌的结构病毒的结构2.3 微生物的繁殖方式细菌的繁殖方式真菌的繁殖方式病毒的繁殖方式第三章：微生物的培养与鉴定3.1 微生物的培养基培养基的种类与制备培养基的选择与配制3.2 微生物的培养方法液体培养固体培养厌氧培养3.3 微生物的鉴定方法形态学鉴定生理生化鉴定分子生物学鉴定第四章：医学微生物学的基本概念4.1 医学微生物学的定义与意义医学微生物学的定义医学微生物学的重要性4.2 病原微生物与病原性病原微生物的定义病原性与病原微生物的关系4.3 医学微生物学的应用领域感染病的诊断与治疗疫苗研究与制备微生物药物研究与开发第五章：常见病原微生物简介5.1 细菌葡萄球菌肺炎球菌沙门氏菌5.2 真菌白色念珠菌曲霉菌肺孢子菌5.3 病毒乙型肝炎病毒流感病毒人乳头瘤病毒第六章：微生物感染与免疫6.1 微生物感染的过程感染微生物的入侵与繁殖感染引起的病理反应6.2 免疫反应与免疫机制非特异性免疫特异性免疫免疫记忆6.3 微生物感染与免疫的关系微生物如何逃避免疫反应免疫反应在微生物清除中的作用第七章：微生物药物7.1 微生物药物的分类与作用机制抗生素抗真菌药抗病毒药抗寄生虫药7.2 微生物药物的耐药性问题耐药性的定义与成因耐药性对微生物药物使用的影响耐药性监测与控制策略7.3 微生物药物的研究与开发微生物药物的来源与筛选微生物药物的合成与半合成微生物药物的新药研发趋势第八章：疫苗学8.1 疫苗的原理与分类疫苗的原理活疫苗死疫苗基因疫苗8.2 疫苗的制备与接种疫苗的制备方法疫苗的接种程序与剂量疫苗的保存与运输8.3 疫苗的应用与效果评价疫苗的应用领域与效果疫苗的不良反应与监测疫苗的免疫持久性与加强针第九章：医学微生物学实验技术9.1 微生物学的实验室安全实验室生物安全等级实验室安全操作规程事故应急预案9.2 微生物学的实验方法与技术微生物的分离与纯化微生物的定量与定性分析微生物的基因克隆与表达9.3 医学微生物学实验技术的应用临床微生物学检验疫苗研发与生产微生物药物的筛选与评价第十章：医学微生物学的未来发展趋势10.1 微生物组学与微生物菌群研究微生物组学的定义与研究内容微生物菌群对人体健康的影响微生物菌群的调控与干预策略10.2 病原微生物的快速检测与诊断技术分子诊断技术免疫诊断技术快速检测技术的应用前景10.3 微生物学的个性化医疗与精准治疗微生物引起的个性化医疗需求微生物学的精准治疗策略微生物学在个体健康维护中的作用重点和难点解析重点环节1：微生物的分类与定义微生物分类涉及原核生物、真核生物和非细胞微生物，理解这些分类及其代表性例子是基础。
第一章_微生物的分类与鉴定(2学时)
G菌 gram positives
古细菌 achaca
真核生物 cukarya
紫色硫细菌 purple bacteria 蓝细菌 cyanobacteria 黄杆菌属 flavobacteria themotogales
动物 animal 真菌 甲烷八叠球菌 粘菌类 fungi methanosarcina Slime entanoebae molds 甲烷杆菌属 植物 crenarcaeoya methanobacteria plants 嗜盐菌 halophiles 热变形菌属 甲烷球菌属 thermoproteus methanococcus 纤毛类 ciliates 热球菌属 thermococctus 鞭毛类 热网菌属 flagellates pyrodictum 三分体 korarchaeota trichononds 微担孢体 microsporidia 二分体 diplononods
2、核酸杂交
基本原理：不同菌种的同源序列之间互补结合 形成杂合双链；杂交率越高，其亲缘关系就越 近 具体方法：DNA-DND杂交，DNA-rRNA杂交 ，核酸探针 应用：杂交同源性在20~60%是同属不同种， 在60%以上为同一个种，超过70%为同一个亚 种
3、16SrRNA碱基测序
二、微生物的鉴定
（一）形态学特征测定 （二）生理生化特征测定 （三）血清学试验 （四）核酸的碱基测序与分子杂交 （五）蛋白质的氨基酸序列分析
（五）蛋白质的氨基酸序列分析
氨基酸测序：蛋白质的氨基酸序列直接反映 mRNA顺序，同源蛋白质氨基酸序列相似性越 高，其亲缘关系越近 肽指纹图谱测定：蛋白质的肽质量指纹图谱可 以作为种以下分类和鉴定的依据
绪论_微生物学
1676年，微生物学的先驱 年 荷兰人列文虎克（ 荷兰人列文虎克（Antony van leeuwenhoek）首次 ） 观察到了细菌。他没有上 观察到了细菌。 过大学， 过大学，是一个只会荷兰 语的小商人，但却在 语的小商人，但却在1680 年被选为英国皇家学会的 会员。 会员。
法国人巴斯德（Louis Pasteur） 法国人巴斯德（ ） （1822～1895） ～ ）
4,653,728 bp
Parkhill et al., Nature, 413 523-527 (2001) 413,
研究发现鼠疫杆菌的基因 组表现出很强的“流动性” 人类并不处在鼠疫杆菌的主要生活 路途上，只是它偶尔绕到界外时的 牺牲品罢了。
传播媒介—跳蚤
冤啊！
SARS病毒 病毒
艾滋病病毒(HIV) 艾滋病病毒
12 3.4 1.04 1.4 2.3
30 25 25 20 26
4.1× 4.1×103 10.6 2.1 2.64 4.92
藻 类
硅藻 草履虫
为微生物学基本理论研究带来了极大的便利： 为微生物学基本理论研究带来了极大的便利：
使科研周期大大缩短，效率提高 使科研周期大大缩短，
在生产实践中有重要的意义： 在生产实践中有重要的意义：
微生物学
内
绪论
容
学时分配
2 14 6 4 6 8 4 4 2 4 2
第一章至第三章： 微生物的形态与构造 第一章至第三章： 第四章 微生物的营养与培养基 第五章 微生物的代谢与发酵 第六章 微生物的生长及其控制 第七章 微生物的遗传变异与育种 第八章 微生物生态 第九章 传染与免疫 第十章 微生物分类与鉴定 微生物产品的论证 机动
2.7× 2.7×1011 1.2× 1.2×1024 8.2× 8.2×103 7.0× 7.0×1013
微生物学第一章
细胞膜（ membrane） 细胞膜（cell membrane）
或称胞质膜 细胞壁内侧，包绕细胞质 结构：磷脂、蛋白质， 不含胆固醇 功能：物质转运、生物合成、分泌和呼吸、信号 转导等
中介体（mesosome） 中介体（mesosome）
是部分细胞膜内陷、折叠、 卷曲形成的囊状物，多见 于革兰阳性细菌。
最外层，由数个至数十个低聚糖重复单位所构 成的多糖链。 菌体抗原（O抗原），种特异性 缺失，细菌变为粗糙型
革兰阳性菌
革兰阴性菌
G+ 菌与G- 菌细胞壁的比较 细胞壁 强度 厚度 肽聚糖层数 肽聚糖含量 磷壁酸 外膜 革兰阳性菌 较坚韧 20～80nm 可多达50层 50%～80% 有 无 革兰阴性菌 较疏松 10～15nm 1～2层 5%～10% 无 有
I
大肠埃希菌 产气杆菌 + -
M
+ -
Vi
+
C试验 C试验
+
（二）合成代谢产物
热原质（pyrogen） 热原质（pyrogen） –细菌合成的一种注入人体或动物体内能引起发热反 应的物质。本质：LPS –耐高温 –去除方法：250℃干烤、蒸馏、吸附剂等 –制备和使用注射药品过程无菌操作 毒素与侵袭性酶 色素 抗生素 某些微生物代谢过程中产生的一类能抑制或 杀死某些微生物或肿瘤细胞的物质 细菌素 维生素
（二）细菌的特殊结构 荚膜（capsule） 荚膜（capsule）
概念：某些细菌在其细胞壁外包绕一层黏液性物质， 为疏水性多糖或蛋白质的多聚体，用理化方法去除后 并不影响菌细胞的生命活动。 化学组成：多糖/多肽。 形成条件：营养丰富。 染色：不易着色，负染（墨汁）。
光学显微镜下荚膜
电子显微镜下荚膜
微生物分类及鉴定
菌株（品系)（strain）：表示任何由一个独立分离 的单细胞繁殖而成的纯种群体极其一切后代。一种微生 物的每一不同来源的纯培养物或纯分离物均可称为某菌
种的一个菌株。某一菌种内的菌株数目几乎是无数的。
菌株的名称可用字母加编号表示，字母多表示实 验室、产地或特征等的名称，编号则表示序号等数字。
物)如大肠菌群。 相（phase）：自然界存在的微生物交互变异的一定阶 段； 态（state）：通常指微生物的菌落变异状态。
2013-7-5 8
二、微生物的命名
1.学名（scientific name）按照《国际细菌命名法规》命名的、 国际学术界公认并通用的正式名字。 命名的方法：国际法规命名，即林奈氏所创立的双(三)名法。 双名法的规则：学名=属名+种名加词+（首次定名人）+现名定 名人和鲜明定名年份 由两个拉丁字或希腊字或拉丁化了的其它文字组成， 属名（generic name）为名词,单数,开头字母大写，是该微生 物的主要特征。 种名加词（specific epithet） (adj.) ,首字小写,为形容词,是该微 生物的次要特征。 在出版物中用斜体，书写时在学名下划横线以表示斜体。
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③ 微生物遗传型的鉴定： A：DNA碱基比例的测定——主要是（G+C）mol%值 B：核酸分子杂交——DNA-DNA和DNA-RNA杂交 C：16SrRNA寡核苷酸编目分析 D：氨基酸序列和蛋白质分析
F ：遗传重组
真核生物以能否进行有性生殖定义物种。 原核生物发生转化、转导、结合的物种间存在广泛的染色 体同源性。
普通的、通俗的、地区性的名字，具有简明和大众化 的优点，但往往涵义不够确切，易于重复，使用范围局 限。 如 绿脓杆菌： 铜绿假单孢菌Pseudomonas aeruginosa 白念菌： 白色假丝酵母Candida albicans 金葡萄： 金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus
微生物分类鉴定
第三节微生物的分类鉴定方法一、微生物鉴定的依据获得纯化的微生物分离菌株后，首先判定是原核微生物还是真核微生物，这实际上在分离过程中所使用的方法和选择性培养基已经决定了分离菌株的大类的归属，从平板菌落的特征和液体培养的性状都可加以判定。
然后，如是原核微生物，便可根据表14-3 所示的经典分类鉴定指标进行鉴定，如条件允许，可做碳源利用的BIOLOG-GN 分析和16S rDNA 序列分析。
多项结果结合起来确定分离菌株的属和种。
表14-3 微生物经典分类鉴定方法的指标依据二、微生物鉴定的技术与方法根据目前微生物分类学中使用的技术和方法，可把它们分成四个不同的水平：①细胞形态和行为水平，②细胞组分水平，③蛋白质水平，④基因组水平；在微生物分类学发展的早期，主要的分类鉴定指标是以在细胞形态和习性为主，可称为经典的分类鉴定法。
其他三种实验技术主要是60 年代以后采用的，称为化学分类和遗传学分类法，这些方法再加上数值分类鉴定法，可称为现代的分类鉴定方法。
（一）、经典分类鉴定法经典分类法是一百多年来进行微生物分类的传统方法。
其特点是人为地选择几种形态生理生化特征进行分类，并在分类中将表型特征分为主、次。
一般在科以上分类单位以形态特征、科以下分类单位以形态结合生理生化特征加以区分。
最后，采用双歧法整理实验结果，排列一个个的分类单元，形成双歧检索表（图14-4 ）。
A. 能在60 o C 以上生长B. 细胞大，宽度1.3~1.8mm ……………………………………… 1. 热微菌属( Thermomicrobium )BB. 细胞小，宽度0.4~0.8mmC. 能以葡萄糖为碳源生长D. 能在pH4.5 生长…………………………………………… 2. 热酸菌属( Acidothermus )DD. 不能在pH4.5 生长………………………………………………… 3. 栖热菌属( Thermus )CC. 不能以葡萄糖为唯一碳源……………………… 4. 栖热嗜油菌属( 栖热嗜狮菌属Thermoleophilum )AA. 不能在60 o C 以上生长图14-4 双歧法检索表例样应用BIOLOG-GN 仪检测分离菌株对众多碳源的利用情况判断分离菌株的分类地位，近年来也时有应用。
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古生菌在进化谱系上与真细菌及真核生物相互并列，且与后 者关系更近，而其细胞构造却与真细菌较为接近，同属于原 核生物。
3、原核细胞微生物
3.1 细菌 3.2 放线菌 3.3 蓝细菌
3.1 细菌
3.1.1 一般形态及细胞结构
个体形态和排列
球状
基 本
杆状
形
态
螺旋状
球菌
菌体呈球形或近似球形,以典型的二分裂殖方式繁殖,分裂 后产生的新细胞常保持一定的空间排列方式.根据细胞分裂 的方向及分裂后的各子细胞的空间排列状态不同,可将球菌 分为以下几种:
从进化论诞生以来，已经成生物学家普遍接受的分类原则
2.1.1 通用分类单元
分类是认识客观事物的一种基本方法。我们要认识、研 究和利用各种微生物资源也必须对它们进行分类。
分类 命名 鉴定
2.1.1 通用分类单元
分类：根据一定的原则对微生物进行分群归类，根据相似 性或相关性水平排列成系统，并对各个分类群的特征进行 描述，以便查考和对未被分类的微生物进行鉴定； 命名：是根据命名法规，给每一个分类群一个专有的名称； 鉴定：借助于现有的微生物分类系统，通过特征测定，确 定未知的、或新发现的、或未明确分类地位的微生物所应 归属分类群的过程。
什么是微生物？ 微生物是对所有形体微小的单细胞，或细胞结构较为简
单的多细胞，或没有细胞结构的低等生物的通称。
微生物的类群 不具细胞结构：病毒、类病毒、朊病毒 原核微生物：细菌、放线菌、立克次氏体、支原体、衣
原体、蓝细菌等； 真核微生物：酵母菌、霉菌、担子菌、藻类等；
微生物的特点 个体小，比表面积大 吸收多，转化快 生长旺，繁殖快 适应强，变异快 分布广，种类多
短杆菌
长杆菌
梭状芽孢杆菌
单杆菌 双杆菌 链杆菌
球杆菌
大肠杆菌
双歧杆菌
螺菌
螺旋状的细菌称为螺旋菌，根据其弯曲情况分为： 弧菌：螺旋不满一圈，菌体呈弧形或逗号形 例：霍乱弧菌、逗号弧菌 螺旋菌：螺旋满2—6环，螺旋状 例：干酪螺菌 螺旋体：旋转周数在6环以上，菌体柔软。 例：梅毒密螺旋体
弧菌 螺旋菌 螺旋体菌
个字母小写。如： Escherichia coli
原核微生物的学名，除了“属名+种名”外，还要在学名后面 用正体写出最先定名的人名和时间(年代)。 如果发现了一个原核生物，通过初步研究只知属于哪一个属， 不知是何种时可用下列方式表示：属名+sp.(单数)或spp(复数)。
真菌
植物
动物
五 界 系 统
微生物与发酵工业
发酵过程
利用微生物作为动力，生产某种特定产物的生物化学过 程。
发酵产品
酿造食品，酒精饮料，有机酸，核苷酸，氨基酸类物质， 酶制剂，抗生素，有机溶剂其它化工产品，营养和生长必 需物质，生物制药…。
天然发酵 [白酒、啤酒、葡萄酒、酱油…] ↓
纯种发酵 [酒精、丙酮丁醇 …] ↓
通风发酵 [抗生素、有机酸、酶制剂…] ↓
(Whittaker， 原生生物 1969)在前人分 类研究的基础 上提出了生物 的五界系统。 原核生物
三
真核生物
原
界
系
统
古生菌
真细菌
基于rRNA核苷酸 序列的同源性
微生物
非细胞型（病毒） 原核微生物
细胞型
古生菌（Archaea） 细菌（Bacteria）
真核微生物 : 真菌（酵母、霉菌、蕈菌 等）、单细胞藻类、原生动 物等.
微生物分类及形态
绪论 第一章 微生物的形态
本章内容
1、微生物概述 2、微生物分类 3、原核细胞微生物 4、真核细胞微生物 5、非细胞微生物
1、微生物概述
微生物是地球上最丰富的细胞生命形式，它们在陆地和 水生环境中的细胞数量超过了5×1030，比植物和动物细 胞总数还多至少2-3个数量级。地球上的物种估计大约有 150万，其中微生物超过10万种，而且其数目（发现）还 在不断增加。
常用的细菌分类学术语
3）种： 物种，生物分类中基本的分类单元。具有高度特 征相似性的菌株群，这个菌株群与其他类群的菌株有很 明显的区别。
2.1.2 微生物命名
“双名法”
双名法规定: 一个生物的种名,由“属名+种名”构成，用斜体
表示。 属名：用来描述主要特征、构造或者科学家的名字。 属名第 一个字母要大写。 种名：用来描述颜色、形状、来源或科学家的名字。种名第一
霍乱弧菌 幽门螺旋菌
特殊形态
柄细菌、肾形菌、臂微菌、网格硫细菌、贝日阿托氏菌 (丝状)、具有子实体的粘细菌等是特殊形态的细菌。
影响细菌形态的因素： 培养时间、培养温度、培养基成分、浓度、pH值等环境
单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌、葡萄 球菌等。
(1)单球菌 分裂后的细胞分散而单独存 在的球菌. 如尿素微球菌
(2)双球菌 分裂后两个球菌成对排列的为双 球菌. 如肺炎双球菌
(3)链球菌 分裂是沿一个平面进行，分裂 后细胞排列成链状. 如乳链球菌
(4)四联球菌
分裂是沿两个相垂直的平面进行， 分裂，分裂后每四个细胞在一起 呈田字形.
分类单元及其等级
界 门 纲 目 科 属 种
常用的细菌分类学术语
1）培养物：一定时间一定空间内微生物的细胞群或生长 物。如微生物的斜面培养物、摇瓶培养物等。
2）菌株：从自然界中分离得到的任何一种微生物的纯培养 物都可以称为微生物的一个菌株；用实验方法(如通过诱变) 所获得的某一菌株的变异型，也可以称为一个新的菌株， 以便与原来的菌株相区别。
如四联微ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ菌
(5)八叠球菌
按三个互相垂直的平面进行分裂 后，每八个球菌在一起成立方体 形。
如藤黄八叠球菌
(6)葡萄球菌 分裂面不规则，多个球菌聚 在一起，像一串串葡萄。 如金黄色葡萄球菌
杆菌
杆菌是细菌中种类最多的类型，因菌种不同，菌体细胞 的长短、粗细等都有所差异。 杆菌的形态：短杆状、长杆状、棒杆状、梭状、梭杆状、 月亮状、分枝状、竹节状等；按杆菌细胞的排列方式则有 链状、栅状、“八”字状以及有鞘衣的丝状等。
代谢调控发酵 [氨基酸、核苷酸…] ↓
基因重组菌种发酵 [胰岛素、干扰素 …]
2、微生物分类
生物分类的两种基本原则： a）根据表型特征的相似程度分群归类，这种表型分类重在
应用，不涉及生物进化或不以反映生物亲缘关系为目标。 b）按照生物系统发育相关性水平来分群归类，其目标是探
寻各种生物之间的进化关系，建立反映生物系统发育的分 类系统。