第三章 微生物类群与形态结构

《微生物学》课程学习指南微生物学是研究微生物在一定条件下的形态结构，生理生化、遗传变异及其微生物的进化、分类、生态等生命活动规律及其应用的一门学科。

由于微生物（包括病毒）是最简单的生命体而又具有高等生物的基本生命过程，是研究生命现象的基本模式生物，并在人类的生存和社会发展中起着不可替代的作用，生命科学中的许多重大发现、重大理论和技术的突破和证实大多来自对微生物的研究，因此微生物学已经成为几乎所有生命科学研究的基础。

今天的学生，如果不懂得、不熟悉微生物学，不掌握微生物学的基本技能，想要学好其它生命科学专业课程是不可想象的。

微生物学课程也因此成为综合性大学和师范院校生物学系及医、药、农、林、食品等有关专业的必修专业基础课。

本课程由54学时的理论教学和54学时的实验教学二个相对独立的部分组成。

其中理论教学将指定教材中15章的内容融汇为12讲，使学生通过学习微生物的形态结构、生理生化、生长繁殖、遗传变异、生态分布、传染免疫、分类鉴定以及微生物与其他生物的相互关系及其多样性，在工、农、医等方面的应用，了解该学科的发展前沿、热点和问题，牢固掌握微生物学的基本理论和基础知识，了解微生物的基本特性及其生命活动规律，为今后的学习及工作实践打下宽厚的基础。

微生物学实验的主要任务是使学生在理论课学习的基础上，将理性知识与感性认识实现有机结合，牢固掌握研究与应用微生物的主要方法与技术，包括经典的、常规的、以及现代的方法与技术。

使学生在学习结束后具有适应于从事相关学科的基础理论研究与实际生产应用的微生物学实验技能，并使他们综合能力与创新意识有全面的提高。

这里只介绍理论课教学的重点和学习要求理论课教学一共54学时，由12章组成，每章的学习重点或者学习要求用蓝色字体标注第一章绪论（4个学时）一、武汉大学“微生物学”课程的建设与发展二、本学期的教学安排三、微生物与我们（简要了解微生物与人类生活的关系）四、微生物的发现和微生物学的建立与发展（重点掌握巴斯德、柯赫对微生物学建立与发展的贡献，同时了解其他著名科学家的工作）（一）微生物的发现（二）微生物学的奠基1.巴斯德2.柯赫（三）微生物学发展过程中的重大事件（四）20世纪的微生物学（五）微生物学在生命科学发展中的重要地位（重点）1．微生物是生物学基本理论研究中的理想实验对象2．对生命科学研究技术的贡献3．微生物与“人类基因组计划”（五)我国微生物学的发展（六）21世纪微生物学展望五、微生物的类群及特点（简要了解微生物的基本特征）第二章纯培养和显微技术（3－4个学时）第一节微生物的分离和纯培养（整个课程学习的最重要内容之一，重点掌握在各种条件下分离并获得微生物的纯培养的方法及原理、为什么说无菌技术和纯培养技术是微生物学研究与应用的基础）一、无菌技术（重点，结合实验课相关内容学习）1. 微生物培养的常用器具及其灭菌2. 接种操作二、用固体培养基分离纯培养（重点）1. 稀释倒平板法2. 涂布平板法3. 平板划线法4. 厌氧微生物的分离三、用液体培养基分离纯培养（了解）四、单细胞（孢子）分离（了解）五、选择培养分离（重点）1. 利用选择平板进行直接分离2. 富集培养六、二元培养物（了解二元培养物的概念，它虽然由二种生物构成，但也是微生物纯培养的一种形式）第二节显微镜和显微技术（结合实验课内容掌握各种显微镜的基本原理和样品制备技术）一、显微镜的种类及原理1. 普通光学显微镜2. 暗视野显微镜3. 相差显微镜4. 荧光显微镜5. 透射电子显微镜6. 扫描电子显微镜7. 扫描隧道显微镜二，显微观察样品的制备（结合实验课内容及显微镜的原理，这部分内容在理论课上可以省略不讲）第3章微生物类群与形态结构（10－11个学时）本章由教材上的第二章第三节、第三章第一节，以及第十三章的部分内容组成第一节细菌一、一般形态及细胞结构（一）个体形态与排列（细了解菌的形态有哪些，如何通过实验区分细菌的正常和异常形态）（二）大小（三）细胞的结构（）1、细胞壁（重点）2、细胞膜（重点）3、细胞质和内含物（应知道有哪些内含物及其最基本的生物学意义，比如说，贮藏物，能够举例就可以，不必将所有的全部背下来）1）概念2）贮藏物3）磁小体4）羧酶体5）气泡6）载色体7）核糖体8）质粒4、核区（nuclear region or area）5、特殊的休眠构造——芽胞（重点掌握芽胞的基本特性和耐热机制，为什么可以利用伴胞晶体作为生物杀虫剂。

第三章主要生防微生物类群（生防细菌、放线菌、真菌）一、生防细菌Maarten 等(1997)报道常见的对植物病害有生防作用的细菌多集中在以下几个属：假单胞杆菌属(Pseudomonas)包括荧光假单胞菌，土壤杆菌属(Agrobacterium)，欧文氏杆菌属(Erwinia)，伯克氏杆菌属(Burkholderia)，芽胞杆菌属(Bacillus)等。

（一）荧光假单胞菌荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）属于假单胞杆菌属，是植物根际有益微生物中种群数量最大的一类革兰氏阴性菌，其营养需要相对简单、能够利用根分泌物中大部分营养迅速在植物根基定殖。

同时因其中一些菌株具有促生和生防作用，使其成为最具有应用前景的植物根围促生细菌(Plant growth-promoting rhizobacteria PGPR)之一。

近来年，国内外利用荧光假单胞菌防治土传病害的研究和应用都取得很大的进展(表1)。

表1 目前在美国上市的荧光性假单胞菌类PGPRTable 1-1 Pseudomonas products for disease control in USA marketPGPR 产品名防治对象应用作物制造/销售厂家荧光假单胞菌BlightBanA506 霜冻、解淀粉欧文氏菌杏、苹果、蓝莓、樱桃、桃、李、马铃薯、草莓、番茄Plant HealthTechnologies荧光假单胞菌Conquer Pseudomonastolassii蘑菇Mauri Food荧光假单胞菌菌株NCIB2089 Victus Pseudomonastolassii蘑菇Sylvan丁香假单胞菌ESC-10 Bio-save100Bio-save-1000Botrytis cinereaPenicilliumspp.,Mucorpyroformis,Geotrchum candidum果类（Bio-save100）柑桔（Bio-save100）SpawnLaboratoryEcoScienceCorp.丁香假单胞菌ESC-11 Bio-save110 同上梨果类EcoScienceCorp.1 荧光假单胞菌的生防机制荧光假单胞菌作为PGPR与植物间的相互作用十分复杂。

第一章绪论1.试根据微生物的特点，谈谈为什么说微生物既是人类的敌人，更是人类的朋友。

微生物的类群及特点：个体小、结构简、胃口大、食谱广、繁殖快、易培养、数量大、分布广、种类多、级界宽、变异易、抗性强、休眠长、起源早、发现晚。

已知的绝大多数微生物对人类和动植物的生存是有益的且是必需的。

自然界中N、C、S等多种元素循环靠微生物的代谢活动来进行。

例如，空气中的大量氮气只有依靠微生物的转氮作用才能被植物吸收，土壤中的微生物能将动植物蛋白质转化为无机含氮化合物，以供植物生长的需要，而植物又为人类和动物所利用。

因此，没有微生物，植物就不能进行新陈代谢，而人类和动物也将无法生存。

许多寄生在人类和动物腔道中的微生物，在正常情况下对宿主是无害的，而且有的还具有阻止外来细菌的侵袭和定居，以及提供机体必须的营养物质（如多种维生素和氨基酸等）的作用。

而有一部分微生物能引起人类或动植物的病害，或者在特定的条件下引起疾病。

第二章纯培养和显微技术1、为什么说Koch等建立的微生物纯培养技术是微生物学建立与发展的基石？一般可用哪些方法获得微生物的纯培养？同微生物在特定培养基上生长形成的菌落或菌苔一般都具有稳定的特征，可以成为对该微生物进行分类、鉴定的重要依据。

大多数细菌、酵母菌，以及许多真菌和单细胞藻类能在固体培养基上形成孤立的菌落，采用适宜的平板分离法很容易得到纯培养。

所谓平板，即培养平板(culture plate)的简称，它是指熔化的固体培养基倒入无菌平皿，冷却凝固后，盛有固体培养基的平皿。

这方法包括将单个微生物分离和固定在固体培养基表面或里面。

固体培养基是用琼脂或其他凝胶物质固化的培养基，每个孤立的话微生物体生长、繁殖形成菌落，形成的菌落便于移植。

最常用的分离、培养微生物的固体培养基是琼脂固体培养基平板。

这种由Koch建立的采用平板分离微生物纯培养的技术简便易行，100多年来一直是各种菌种分离的最常用手段。

常用固体培养基分离纯培养：1、稀释倒平板法(pour plate method) 2、涂布平板法(spread platemethod) 3、平板划线分离法(streak plate method) 4、稀释摇管法(dilutlon shake culture method此外还有液体培养基分离纯培养。

武汉大学微生物学讲义微生物学教学组（二00三年八月二十七日）一、本课程的性质和任务本课程为生物学各专业本科生的必修基础课。

通过学习微生物的形态结构、生理生化、生长繁殖、遗传变异、生态分布、传染免疫、分类鉴定以及微生物与其他生物的相互关系及其多样性，在工、农、医等方面的应用，了解该学科的发展前沿、热点和问题，使学生牢固掌握微生物学的基本理论和基础知识，了解微生物的基本特性及其生命活动规律，为学生今后的学习及工作实践打下宽厚的基础。

二、教学要求与教学方法1．以现代观点审视和重新组织教学内容，使课程的内容和结构、概念的提法、名词的解释和语言运用等都适合现代生物学迅速发展的要求，建立新的、优化的微生物学课堂教学体系。

2．在课堂教学中以“打开窗口”、“安装接口”的方法反映当代微生物学科的成就，使学生在学习基础知识的同时，通过一定的“窗口”看到学科发展的前沿，通过“接口”看到目前学的基础知识与前沿的接轨，看到基础知识的延伸及与其他相关学科的密切联系，使学生在学习基础知识的同时获得一定量的最新信息，满足和激发学生的求知欲和主动学习的兴趣。

3．采用多媒体等现代化教学手段辅助教学，丰富教学内容，提高教学质量。

4．课堂教学与学生的课后复习、讨论及专题讲座相接合，并注意通过各种渠道保持与学生的联系，随时了解他们对教学的意见和要求，不断改进教学方法和教学手段。

三、教学学时分配和安排：本课程讲授按每周4学时安排，全学时共54学时。

教学内容及具体学时分配如下：一、绪论（4）二、纯培养和显微技术（3）三、微生物类群与形态（10）四、微生物的营养（3)五、微生物的代谢（4）六、微生物的生长繁殖及其控制（4)七、病毒（4）八、微生物遗传（8）九、微生物与基因工程（2）十、微生物的生态（4）十一、微生物的进化、系统发育与分类鉴定（4）十二、感染与免疫（4）四、教学内容和要求：第1章：绪论〖目的要求〗通过本章的课堂教学，引导学生走进微生物世界，了解微生物是什么？做什么？以及它们与人类的特殊关系；明确微生物学作为一门独立学科在生命科学发展中的重要作用和地位；展望未来，激发学生的学习兴趣和明确肩负的重任。

微⽣物学考研复习资料微⽣物学复习资料第1章绪论题型⼀、名词解释（10分，每⼩题2分）⼆、选择题（15%，每⼩题0.5分）三、是⾮题（15%，每⼩题1分）四、填空题（20%，每空格0.5分）五、简答题（25%，6⼩题）六、问答题（15%，2⼩题）书中附录1记下列微⽣物名称的拉丁⽂（5分）：放线菌属、固氮菌属、曲霉属、芽孢杆菌属、⼤肠杆菌、乳杆菌属、⽑霉属、青霉属、根瘤菌属、啤酒酵母、沙门⽒菌属、⾦黄⾊葡萄球菌、灰⾊链霉菌、假丝酵母属。

⼀、教材1、《微⽣物学》，沈萍，⾼等教育出版社，2000（第⼀版）；2006（第⼆版）2、参考书：（1）《微⽣物学教程》，周德庆，⾼等教育出版社，1993。

（2）―Brock's Biology of Microorganism 9TH‖，Michael T. Madigan John M. Martinko Jack Parker，PrenticeHall，1999。

（3）“Microbiology”，Lansing M. Prescott, Donald Klein, John Harley，McGraw-Hill Higher Education，2000。

3、参考杂志：―微⽣物学报‖、―微⽣物学通报‖、―微⽣物学杂志‖。

⼆、微⽣物与我们微⽣物既是⼈类的敌⼈，更是⼈类的朋友！1、微⽣物是⼈类的朋友！1）微⽣物是⾃然界物质循环的关键环节；2）体内的正常菌群是⼈及动物健康的基本保证；帮助消化、提供必需的营养物质、组成⽣理屏障。

3）微⽣物可以为我们提供很多有⽤的物质；如有机酸、酶、各种药物、疫苗、⾯包、奶酪、啤酒、酱油等等4）基因⼯程为代表的现代⽣物技术。

2、少数微⽣物也是⼈类的敌⼈！⿏疫；天花；艾滋病；疯⽜病（病原体？变异普⾥昂蛋⽩）；⽺搔痒症（病原体？变异普⾥昂蛋⽩）；埃博拉病毒；SARS病毒。

3、微⽣物的重要性可以说，微⽣物与⼈类关系的重要性，你怎么强调都不过分，微⽣物是⼀把⼗分锋利的双刃剑，它们在给⼈类带来巨⼤利益的同时也带来―残忍‖的破坏。

一、原核微生物原核微生物是指一大类没有核膜，无细胞核，仅含一个由裸露的DNA分子构成的原始核区的单细胞生物。

（一）细菌（bacteria）1．细菌的形态与排列方式(1)球菌（Coccus）是一类菌体呈球形或近似球形的细菌，按分裂后细胞的排列方式不同，可分为6种不同的排列方式。

①单球菌。

又称微球菌或小球菌。

细胞在一个平面上分裂，且分裂后的细胞分散而单独个体存在。

如尿素小球菌（Micrococcus ureae）.②双球菌。

细菌沿一个平面分裂，且分裂后菌体成对排列。

如肺炎双球菌(Diplococcus pneumoniae).③链球菌。

细菌在一个平面上分裂，且分裂后多个菌体相互连接成链状排列。

如乳链球菌（Streprococcus lactis）。

④四联球菌。

细菌在两个相互垂直的平面上分裂，分裂后每四个菌体呈正方形排列在一起，如四联小球菌（Micrococcus tetragenus）。

⑤八叠球菌。

细菌在三个相互垂直的平面分裂，分裂后每八个菌体在一起成立方体排列。

如乳酪八叠球菌（Sarcina casei）。

⑥葡萄球菌。

细菌在多个不规则的平面上分裂，且分裂后的菌体无规则寺规程在一起呈葡萄串状。

如金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）。

(2) 杆菌(Bacillus) 细胞呈杆状或圆柱状。

各种杆菌的长短、大小、粗细、弯曲程度差异较磊，有长杆菌、杆菌和短杆菌。

有的杆菌的两端或一端有平截状、圆弧状（或称钝圆状）、分枝状或膨大呈棒槌状称为棒状杆菌。

杆菌在培养条件下，有的呈单个存在，如大肠杆菌(Escherichiacoli. E. coli)；有的呈链状排列，如枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)；有的呈栅状排列或“V”排列，如棒状轩菌（Corynebacterium）。

（3）螺旋菌菌体呈弯曲状的杆菌。

根据其弯曲程度不同可分成弧菌与螺菌两各类型，①弧菌：菌体仅一个弯曲，形态呈形或逗号形如霍乱弧菌（Vibrio cholerae），②螺旋菌：菌体而多个弯曲，回转呈螺旋状如小螺菌(Spirillum minor)除上述三种基本形态外，近年来，人们还发现了细胞呈梨形、星形、方形和三角形的细菌。