微生物学(2024春)

沈阳师范大学 佟德利

目录

  • 1 微生物与人类
    • 1.1 微生物及其种类
    • 1.2 微生物学及其分科
    • 1.3 人类对微生物世界的认识过程
    • 1.4 微生物的五大共性
    • 1.5 练习
  • 2 原核生物的形态、结构和功能
    • 2.1 细菌(一)
    • 2.2 细菌(二)
    • 2.3 细菌(三)
    • 2.4 细菌(四)
    • 2.5 放线菌
    • 2.6 其他原核微生物
    • 2.7 练习
  • 3 真核微生物的形态、构造和功能
    • 3.1 真核微生物概述
    • 3.2 霉菌
    • 3.3 蕈菌
    • 3.4 酵母菌
    • 3.5 练习
  • 4 病毒和亚病毒
    • 4.1 病毒
    • 4.2 亚病毒
    • 4.3 练习
  • 5 微生物的营养和培养基
    • 5.1 微生物的6类营养要素
    • 5.2 微生物的营养类型
    • 5.3 营养物质进入细胞的方式
    • 5.4 培养基
    • 5.5 练习
  • 6 微生物的新陈代谢
    • 6.1 代谢概论
    • 6.2 微生物的生物氧化
    • 6.3 生物固氮
    • 6.4 微生物次级代谢
    • 6.5 练习
  • 7 微生物的生长及其控制
    • 7.1 微生物生长的测量方法
    • 7.2 微生物的生长繁殖规律
    • 7.3 影响微生物生长的主要因素
    • 7.4 有害微生物的控制
    • 7.5 练习
  • 8 微生物的遗传变异和育种
    • 8.1 遗传变异的物质基础(一)
    • 8.2 遗传变异的物质基础(二)
    • 8.3 基因突变
    • 8.4 诱变育种
    • 8.5 微生物的基因重组
    • 8.6 菌种的衰退、复壮和保藏
    • 8.7 练习
  • 9 微生物的生态
    • 9.1 微生物在自然界中的分布
    • 9.2 微生物与生物环境间的关系
    • 9.3 微生物的地球化学作用
    • 9.4 微生物与环境保护
    • 9.5 练习
  • 10 传染与免疫
    • 10.1 传染与传染病
    • 10.2 非特异性免疫
    • 10.3 特异性免疫
    • 10.4 免疫学方法及其应用
    • 10.5 生物制品及其应用
    • 10.6 练习
  • 11 微生物的分类和鉴定
    • 11.1 微生物的分类单元和命名
    • 11.2 原核微生物分类系统
    • 11.3 微生物的分类鉴定方法
    • 11.4 练习
  • 12 实践单元
    • 12.1 实践大纲
    • 12.2 单元一
    • 12.3 单元二
    • 12.4 单元三
    • 12.5 单元四
    • 12.6 单元五
    • 12.7 单元六
    • 12.8 单元七
    • 12.9 单元八
    • 12.10 单元九
    • 12.11 单元十
微生物在自然界中的分布
  • 1 内容
  • 2 练习

知识结构图

内容

土壤中的微生物

由于土壤具备了各种微生物生长发育所需要的营养、水分、空气、酸碱度、渗透压和温度等条件,所以成了微生物生活的良好环境。可以说,土壤是微生物的“天然培养基”,也是它们的大本营,土壤微生物通过其代谢活动可改变土壤的理化性质,进行物质转化,因此,土壤微生物是构成土壤肥力的重要因素。土壤中微生物数量最大,类型最多,是人类最丰富的“菌种资源库”。

水体中的微生物

水是一种良好的溶剂,水中溶解或悬浮着多种无机和有机物质,能供给微生物营养而使其生长繁殖,水体是微生物栖息的第二天然场所。

淡水微生物

淡水中的微生物多来自于土壤、空气、污水或动植物尸体等,尤其是土壤中的微生物,常随土壤被雨水冲刷进入江河、湖泊中。来自土壤中的微生物,一部分生活在营养稀薄的水中,一部分附着在悬浮于水体中的有机物上,一部分随着泥沙或较大的有机物残体沉淀到湖底淤泥中,成不水体中的栖息者,另外也有很多微生物因不能适应水体环境而死亡。因此,水体中的微生物数量和种类一般要比土壤中的少。

水中微生物的含量和种类对该水源的饮用价值影响很大。在饮用水的微生物学检验中,不仅要检查其总菌数,还要检查其中所含的病原菌数。由于水中病原菌数比较少,所以通常采用与其有相同来源的大肠菌群的数量作为指标,来判断水源被人、畜粪便污染的程度,从而间接推测其他病原菌存在的概率。

我国卫生部门规定的饮用水标准是:1ml自来水中的细菌总数不可超过100个(37℃,培养24h),而1000ml自来水中的大肠菌群数则不能超过3个(37℃,48h)。

海水微生物

海洋是地球上最大的水体,咸水占地球总水量的97.5%。一般海水的含盐量为3%左右,所以海洋中土著微生物必须生活在含盐量为2%~4%的环境中,尤以3.3%~3.5%为最适盐度。海水中的土著微生物种类主要是一些藻类以及细菌中的芽孢杆菌属、假单胞菌属、弧菌属和一些发光细菌等。

空气中的微生物

空气中并不含微生物生长繁殖所必需的营养物、充足的水分和其他条件,相反,日光中的紫外线还有强烈的杀菌作用,因此,它不适宜微生物的生存。然而,空气中还是含有一定数量来自土壤、生物和水体等的微生物,它是以尘埃、微粒等方式由气流带来的。因此,微生物的分布是世界性的。但微生物在空气中的分布是很不均匀的。凡含尘埃越多或越贴近地面的空气,其中的微生物含量就越高。在医院及公共场所的空气中,病原菌特别是耐药菌的种类多、数量大,对免疫力低下的人群十分有害。

工农业产品中的微生物

农产品上的微生物:各种农产品上均有微生物生存,粮食尤为突出。据统计,全世界每年因霉变而损失的粮食就占总产量的2%左右。

食品上的微生物:由于在食品的加工、包装、运输和贮藏等过程中,都不可能进行严格的无菌操作,因此经常遭到细菌、霉菌、酵母菌等的污染,在适宜的温、湿度条件下,它们又会迅速繁殖。其中有的是病原微生物,有的还能产生毒素,从而引起食物中毒或其他严重疾病的发生,所以食品的卫生工作就显得格外重要。

引起工业霉腐的微生物:许多工业产品是部分或全部由有机物组成,是直接或间接由动、植物作原料制成的,如木制品、纤维制品、革裘制品、橡胶制品、油漆、卷烟、感光材料、化妆品和中成药等,它们都含有微生物需要的各种营养物,因此,其上分布有大量的、种类各异的微生物,这些工业新产品易受环境中微生物的侵蚀,引起生霉、腐烂、腐蚀、老化、变形与破坏,即便是无机物如金属材料、光学镜头、钢缆、地下管道、玻璃也可因微生物活动而产生腐蚀与变质,使产品的品质、性能、精确度、可靠性下降。还有各种电讯器材、感光和录音、录像材料,以及文物(兵马俑、敦煌壁画)、书画、生物标本等都可能被相应的微生物所损害,这些,都给工农业生产、国防、医疗保健、科研和文化事业等带来了严重的后果。

生物体内外的正常菌群

◆ 人体的正常菌群

正常菌群:生活在健康动物各部位、数量大、种类较稳定且一般是有益无害的微生物,称为正常菌群。

菌群失调症:一部分正常菌群由于某种原因破坏了正常菌群内各种微生物之间的相互制约关系时,也能引起疾病,如长期服用广谱抗生素后,肠道内对药物敏感的细菌被抑制,而不敏感的白色假丝酵母或耐药性葡萄球菌则大量繁殖,从而引起病变。

◆ 无菌动物与悉生动物

无菌动物:体内不存在任何正常菌群的动物。

悉生动物:在无菌条件下,将剖腹产的哺乳动物(鼠、兔、猴、猪、羊等)或特别孵育的禽类等实验动物放在无菌培养器中进入进行精心培养而成的动物。

◆ 根际微生物和附生微生物

根际微生物:又称根圈微生物,生活在根系邻近土壤,依赖根系的分泌物、外渗物和脱落细胞而生长,一般对植物发挥有益作用的正常菌群。多数为G-。

附生微生物:生活在植物地上部分表面,主要借植物外渗物质或分泌营养的微生物。主要为叶面微生物。一些蔬菜、牧草和果实等表面存在的乳酸菌、酵母菌等附生微生物,在泡菜和酸菜的腌制、饲料的青贮以及在果酒酿造时,还起着天然接种剂的作用。

案例

在100℃以上温度条件下生存的生命

直到不久前,人们报道的细菌最高生长温度为105℃,似乎生命的温度上限约为100℃,也就是水的沸点。而现在已有报道发现嗜热原核微生物能在海底裂隙隆起处的硫化物喷出的部位生长,从那里的超高温火山口喷出的水的温度高于350℃。有证据表明这些微生物能在113℃条件下生长繁殖,而且它们很可能能在更高的温度条件下生长繁殖。海底火山口处的压力能够使水在超高热条件下保持液态(在265个大气压的情况下,海水在460℃以下时不沸腾)。这个发现给了人们许多暗示,这些原核生物的蛋白质、膜和核酸具有很强的耐热性,为研究生物大分子和膜的稳定机制提供了理想材料,将来还可能据此设计在非常高的温度条件下发挥作用的酶,而来源于这些微生物的热稳定酶在工业应用上也会有重要的应用价值。如从嗜热的水生栖热菌分离得到的Taq聚合酶已被广泛应用于聚合酶链式反应。

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课程讲义:

知识点1 微生物在自然界的分布

教学课件:

知识点1 微生物在自然界的分布