畜牧微生物學(第一章緒論)

畜牧微生物學主講：宋振輝電話-mail：szh7678@126.com西南大學榮昌校區(qū)動醫(yī)系獸醫(yī)微生物教研室第一章緒論講授內(nèi)容什么是微生物微生物的特點微生物學及其分支學科西南大學榮昌校區(qū)動醫(yī)系獸醫(yī)微生物教研室微生物學的發(fā)展一、什么是微生物？微生物（microorganism）是存在于自然界中的一群個體微小、結構簡單、肉眼不可見，必須借助顯微鏡放大數(shù)百倍甚至數(shù)萬倍才能觀察清楚的一類微小生物的總稱。西南大學榮昌校區(qū)動醫(yī)系獸醫(yī)微生物教研室微生物的種類非細胞型微生物病毒無細胞結構原核細胞型微生物細菌、放線菌、霉形體、立克次體、衣原體、螺旋體僅有核質(zhì)，無核膜和核仁，缺乏完整的細胞器

真核細胞型微生物真菌有核仁、核膜，細胞器完整西南大學榮昌校區(qū)動醫(yī)系獸醫(yī)微生物教研室二、微生物的特點1、個體微小、結構簡單大小通常用μm（微米）或nm（納米）表示大多數(shù)是單細胞結構2、種類繁多，分布廣泛已發(fā)現(xiàn)的微生物達10萬種以上,新種不斷發(fā)現(xiàn)極端環(huán)境、土壤、空氣、水、動植物體表及某些器官西南大學榮昌校區(qū)動醫(yī)系獸醫(yī)微生物教研室二、微生物的特點西南大學榮昌校區(qū)動醫(yī)系獸醫(yī)微生物教研室3、群居混雜、相生相克共生、協(xié)同、競爭，維持著生態(tài)平衡4、生長繁殖快、適應能力強大腸桿菌，20min/代，24h可繁殖72代當環(huán)境不良時，它們出現(xiàn)形態(tài)、生理、毒力的變異，如芽孢菌產(chǎn)生芽孢、霉菌形成孢子，病原菌產(chǎn)生抗藥性二、微生物的特點西南大學榮昌校區(qū)動醫(yī)系獸醫(yī)微生物教研室5、生物遺傳性狀典型、實驗技術體系完善微生物生物化學遺傳學生命起源生物進化開發(fā)高新技術生物產(chǎn)品微生物的主要作用有益作用推動自然界物質(zhì)循環(huán)和能量流動凈化環(huán)境、維持生態(tài)平衡維護人和動物健康制造加工食品和工農(nóng)產(chǎn)品用于生物科學研究和生物工程動植物的尸體水和二氧化碳等無機物微生物凈化污水、處理工農(nóng)業(yè)廢物正常菌群抵御外來病原微生物的入侵；合成機體需要的物質(zhì)（微生素B）維生素、抗生素、酒精等微生物的生命活動基本規(guī)律是人類研究生命科學的突破口微生物的主要作用有害作用某些微生物能引起人和動物的疾病。病原微生物:凡是能夠引起肉，蛋，奶腐敗變質(zhì)，動、植物疾病的微生物稱為病原微生物。

與醫(yī)學相關的微生物有：病毒、細菌、真菌、放線菌、支原體、衣原體、立克次氏體、螺旋體。毀壞工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品、農(nóng)副產(chǎn)品和生活用品微生物的主要作用有害作用三、微生物學的發(fā)展史形態(tài)學時期生理學時期現(xiàn)代微生物學的發(fā)展形態(tài)學時期1676年，微生物學的先驅(qū)荷蘭人列文虎克（Antonyvanleeuwenhoek）用自制的、能放大160～200倍的顯微鏡第一次看到了微生物。生理學時期法國人巴斯德（LouisPasteur）（1822～1895）德國人柯赫（RobertKoch）（1843～1910）三、微生物學的發(fā)展史1.巴斯德

(1)發(fā)現(xiàn)并證實發(fā)酵是由微生物引起的；著名的曲頸瓶試驗無可辯駁地證實，空氣內(nèi)確實含有微生物，是它們引起有機質(zhì)的腐敗。(2)徹底否定了“自然發(fā)生”學說；(3)免疫學——預防接種首次制成狂犬疫苗(4)其他貢獻巴斯德消毒法：60～65℃作短時間加熱處理，殺死有害微生物三、微生物學的發(fā)展史倒入肉湯加熱使瓶頸彎曲滅菌肉湯長時間短時間巴斯德的曲頸瓶實驗2.柯赫（1）微生物學基本操作技術方面的貢獻細菌純培養(yǎng)方法的建立設計了各種培養(yǎng)基，實現(xiàn)了在實驗室內(nèi)對各種微生物的培養(yǎng)（2）對病原細菌的研究作出了突出的貢獻：具體證實了炭疽桿菌是炭疽病的病原菌；發(fā)現(xiàn)了肺結核病的病原菌（1905年獲諾貝爾獎）證明某種微生物是否為某種疾病病原體的基本原則

——著名的柯赫原則三、微生物學的發(fā)展史現(xiàn)代微生物學三、微生物學的發(fā)展史大約從1920年起，特別是近半個世紀以來，微生物學在理論研究、技術創(chuàng)新及實際應用方面都取得了重要進展?！碚撋先〉玫某删图捌鋺脙r№1微生物遺傳理論的研究大大發(fā)展由于蛋白質(zhì)化學研究的進展，揭示了遺傳物質(zhì)基礎是DNA或RNA的奧秘，使微生物學進入分子水平。近年來對微生物基因組結構與功能研究的飛速進展，揭開了微生物學發(fā)展史的新篇章，對微生物基因的表達及調(diào)控的知識不斷積累，進入了真正意義的遺傳工程時代。№2抗體的產(chǎn)生、分子結構的研究對抗體中各類球蛋白的類型、形成以及細胞免疫與體液免疫產(chǎn)生了認識的飛躍，推進了免疫球蛋白(包括單克隆抗體)在診斷及防治疾病上的應用，并開創(chuàng)了免疫病的防治?！夹g上的重大創(chuàng)新及其應用價值№1電子顯微鏡的應用：使得人們能觀察到包括細菌、病毒等在內(nèi)的亞細胞結構與分子結構，除作為理論研究的方法外，還可用于病毒病的診斷。

№2標記抗原或標記抗體的應用：在疾病診斷及抗原抗體反應的理論研究方面，提供了有力的工具?！?細胞培養(yǎng)、空斑技術、蛋白質(zhì)及核酸的提純：大大便利了微生物學特別是病毒學的操作及研究。

№4應用核磁共振儀：可測定溶液狀態(tài)下蛋白質(zhì)、核酸等的分子排列與原子位置。將它應用于微生物，有助于了解微生物蛋白質(zhì)、核酸等的結構與功能?！?應用分子克隆(Molecularcloning)、PCR及電子計算機等技術，在微生物的鑒定、檢測、致病與免疫等方面帶來了革命性變化，周期短，見效快，應用廣泛，對那些用常規(guī)方法不能培養(yǎng)的微生物，尤其大顯其能。微生物學研究基本問題的學科：普通微生物學、微生物分類學、微生物生理學、微生物生物化學、微生物遺傳學、微生物生態(tài)學、分子微生物學、實驗微生物研究每一種類微生物的學科細菌學、真菌學、病毒學、噬菌體學、厭氧微生物學各個領域的微生物學的分支學科：農(nóng)業(yè)微生物學、工業(yè)微生物學、醫(yī)學微生物學、藥學微生物學、獸醫(yī)微生物學、畜牧微生物學、水產(chǎn)微生物學、工業(yè)微生物學、環(huán)境微生物學、海洋微生物學、土壤微生物學四、微生物學及其分支學科微生物學畜牧微生物學（animalhusbandrymicrobiology），主要以微生物學的基本理論和技術研究正常動物體的微生物，自然界中與動物相關的微生物及其作用；與飼料有關的微生物，飼料的加工調(diào)制與微生物學檢驗；與畜產(chǎn)品有關的微生物；畜禽的病原微生物，及其所至傳染病的免疫預防、診斷和治療等。四、微生物學及其分支學科微生物學相關網(wǎng)站www.第2章細菌的形態(tài)和結構第1篇總論第1節(jié)細菌的大小與形態(tài)1、細菌的大?。簻y定細菌大小的單位常用微米(um)

。各種細菌大小的表示：球菌以直徑表示，桿菌和螺旋狀菌用長和寬表示。1、各種細菌大小的表示球菌以直徑表示多在0.5-2.0um。桿菌用長和寬表示較大桿菌3-8um×1-1.25um中等大桿菌2-3um×0.5-1.0um小桿菌0.7-1.5um×0.2-0.4um細菌的大小介于動物細胞與病毒之間。細菌的大小以生長在適宜的溫度和培養(yǎng)基中的幼齡(對數(shù)期)培養(yǎng)物為標準,各種細菌的大小是相對穩(wěn)定的,可以作為鑒定它們的一個依據(jù).2、細菌的基本形態(tài)球菌(coccus)桿菌(Bacillus)螺旋菌(Spirlla)其他形狀的細菌球菌(coccus)單球菌雙球菌四聯(lián)球菌八疊球菌葡萄球菌鏈球菌.................................................單球菌（顯微鏡下示意圖）......................................................................雙球菌（顯微鏡下示意圖）左：電鏡照片右：顯微鏡下的金黃色葡萄球菌鏈球菌鏈球菌（顯微鏡下示意圖）桿菌大桿菌中等大桿菌小桿菌顯微鏡下的桿菌桿菌(bacillus)

c.螺旋菌（Spirlla)

弧菌(vibrio)

螺菌(spirllum）顯微鏡下的螺旋菌

幽門螺旋菌左：顯微數(shù)碼攝像右：結構示意圖細菌在適宜條件下培養(yǎng)，在對數(shù)期的菌形比較典型和一致。不良環(huán)境或老齡期，會出現(xiàn)和正常形狀不一樣的個體，稱為衰老型。重新處于正常的培養(yǎng)環(huán)境時，可恢復正常的形狀。但也有些細菌縱使在適宜的環(huán)境中生長，其形狀也很不一致，這些現(xiàn)象稱為多形性，如嗜血桿菌。細菌的群體形態(tài)細菌在人工培養(yǎng)基中以菌落形式出現(xiàn)。某個細菌在適合生長的固體培養(yǎng)基表面或內(nèi)部，在適宜的條件下，經(jīng)過一定時間培養(yǎng)，多數(shù)為18～24h，分裂繁殖出巨大數(shù)量的菌體，形成一個肉眼可見的，有一定形態(tài)的獨立群體，稱為菌落（colony)，又稱克隆(clone).若長出的菌落，連成一片，稱為菌苔(lawn)。在細菌培養(yǎng)中，常將細菌在固體平板培養(yǎng)基表面做劃線接種培養(yǎng)，以獲得單個菌落。細菌菌落特征正面圖二、細菌的基本結構基本結構：細胞壁、細胞膜、細胞質(zhì)、核體等。細菌細胞結構模式圖細胞壁胞漿膜細胞漿氣泡間體質(zhì)粒核體核蛋白體內(nèi)含物二、細菌的結構細胞壁細胞壁以內(nèi)的構造—原生質(zhì)體細胞壁以外的構造細菌細胞壁（cellwall）的結構細胞壁的功能固定細胞外形協(xié)助鞭毛運動保護細胞免受外力的損傷為正常細胞分裂所必需阻攔有害物質(zhì)進入細胞與細菌的抗原性、致病性和對噬菌體的敏感性密切相關細胞壁1.細胞壁：在細菌細胞的外層，堅韌有彈性。經(jīng)高滲處理染色后在光鏡下，或超薄切片經(jīng)電鏡觀察可見。由于細菌細胞壁結構和成分的不同，用革蘭氏染色可將其分為革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌兩大類。（1）革蘭氏陽性菌

細胞壁較厚（15-80nm）。其化學成分主要是肽聚糖（粘肽），占40％-95％，形成15-50層的聚合體。此外，還有磷壁酸、多糖、蛋白質(zhì)等。革藍氏陽性菌細胞結構模式圖肽聚糖是細菌細胞壁所特有的物質(zhì)。溶菌酶能水解肽聚糖，導致細菌裂解。磷壁酸是革蘭氏陽性菌特有的成分，是特異的表面抗原。（2）革蘭氏陰性菌細胞壁較?。?0-15nm），其結構和成分復雜，由外膜和周質(zhì)間隙組成。外膜由脂多糖、磷脂、蛋白質(zhì)和脂蛋白等構成，周質(zhì)間隙是一層薄的肽聚糖（占10％-20％），僅2-3nm，較疏松。1OMP微孔蛋白脂多糖脂蛋白磷脂1脂多糖(LPS)為革蘭氏陰性細菌所特有，位于外膜表面，由類脂A，核心多糖和側鏈多糖組成。類脂A是內(nèi)毒素的主要成分，無種屬特異性。核心多糖位于類脂A的外層，具有屬特異性。側鏈多糖在LPS的最外側，即為菌體(O)抗原，具有種、型特異性。

外膜蛋白(OMP):是外膜中鑲嵌的多種蛋白質(zhì)的統(tǒng)稱。主要外膜蛋白包括微孔蛋白及脂蛋白等。微孔蛋白形成外膜微孔，起分子篩的作用。脂蛋白連接外膜與肽聚糖間。原生質(zhì)體的形成細菌L型：將遺傳穩(wěn)定的細胞壁缺陷的細菌，包括原生質(zhì)體及原生質(zhì)球，稱為細菌L型。細胞壁以內(nèi)的構造—原生質(zhì)體1.細胞膜（cellmembrane）2.細胞質(zhì)和內(nèi)含物(cytoplasmandinclusionbody)3.核區(qū)(nuclearregionorarea)4.特殊的休眠構造—芽孢(endospore,spore)abcdefa:內(nèi)嵌蛋白;b、c:內(nèi)嵌蛋白或整合蛋白d:外周蛋白;e:多酶復合體;f:脂雙分子層1.細胞膜f細菌染色體DNA的復制模式StructureofCytoplasmicMembrane細胞膜的功能

控制細胞內(nèi)、外的物質(zhì)的運送、交換；維持細胞內(nèi)正常滲透壓以保證屏障作用；合成細胞壁各種組分和莢膜等大分子的場所；進行氧化磷酸化或光合磷酸化的產(chǎn)能基地；許多酶和電子傳遞鏈組分的所在部位；鞭毛著生點和提供其運動所需的能量等。間體：是胞膜凹入胞質(zhì)內(nèi)形成的一種囊狀、管狀或?qū)訝畹慕Y構。其功能與真核細胞線粒體相似，與呼吸有關。Mesosomemaybeinvolvedinwallformationduringdivisionorplayaroleinchromosomereplicationanddistributiontodaughtercells.Itmayalsobeinvolvedinsecretoryprocesses細胞質(zhì)(cytoplasm)和內(nèi)含物(inclusionbody)貯藏物(reservegranule）磁小體(megnetosome)羧酶體(carboxysome)氣泡(gasvocuoles)核糖體(ribosome)質(zhì)粒(circularcovalentlyclosedDNA)核糖體（Ribosome)核糖體核糖體亞基連在核糖體（Ribosome)多聚核糖體、核糖體亞基釋放因細菌核糖體與人和動物細胞核糖體的兩個亞基結構不同，有些藥物能與細菌核糖體的兩個亞基結合，干擾蛋白質(zhì)合成，將細菌殺死，但對人和動物細胞的核糖體不起作用。質(zhì)粒染色體質(zhì)粒(circularcovalentlyclosedDNA)質(zhì)粒：是游離在核體以外的小型環(huán)狀雙股DNA分子Plasmidsdon’tcontainthegeneticinformationfortheessentialmetabolicactivitiesofthecell,buttheygenerallydocontaingeneticinformationforspecialfeatures.

質(zhì)粒的結構模式Prokaryoticcellshavesmallextra-chromosomalgeneticelementscalledplasmids.質(zhì)粒功能R因子：與抗藥性有關F因子：與有性接合有關其他質(zhì)粒：與抗生素，色素合成有關基因工程中作為目的基因載體核體：細菌為原核生物，其核質(zhì)（基因組DNA)無核膜、核仁，分布于細胞質(zhì)內(nèi)，稱為核體或擬核。核體在細胞質(zhì)中心或邊緣區(qū)，呈球狀、啞鈴狀、帶狀、網(wǎng)狀等形態(tài)。細菌核體電鏡照片大腸桿菌游離核體的電鏡照片核體結構與功能核體是一個環(huán)狀的雙鏈大型DNA分子，折疊纏繞形成超螺旋結構。如大腸桿菌核體DNA分子，約有5×106個堿基對，含3000-5000個基因，可編碼至少3500種蛋白質(zhì)。核體含細菌的遺傳基因，控制細菌的遺傳與變異。細菌芽孢在光學顯微鏡下的形態(tài)及其在胞內(nèi)的位置某些細菌在其生長發(fā)育后期，在細胞內(nèi)形成一個圓形或橢圓形、厚壁、含水量極低、抗逆性極強的休眠體由于一個營養(yǎng)細胞內(nèi)僅生成一個芽孢，無繁殖功能

芽孢是生物界中抗性最強的生命體。芽孢在普通條件下可保持幾年至幾十年的生活力。芽孢(endospore/spore)spores1產(chǎn)芽孢細菌的種類好氧性的芽孢桿菌屬厭氧性的梭菌屬

芽孢的有無、形態(tài)、大小和著生位置是細菌分類和鑒定中的重要指標。芽孢菌體細菌芽孢構造的模式圖

芽孢孢外壁芽孢衣

皮層芽孢質(zhì)芽孢核區(qū)芽孢膜芽孢壁核心芽孢的耐熱機制1.是由芽孢化學組成的特點決定的2.含有吡啶－2，6二羧酸（DPA-Ca）3.芽孢平均含水40％，皮層含水70％研究芽孢的意義細菌分類、鑒定中的重要形態(tài)學指標指導菌種保藏制定滅菌參數(shù)（應以芽孢是否被殺死）細胞壁以外的構造糖被（glycocalyx）鞭毛

(flage,復flaglla)菌毛（fimbria,復fimbriae）性毛（pili,單數(shù)pilus）鞭毛菌毛性毛糖被糖被(glycocalyx)細菌負染后相差顯微鏡圖片（示莢膜）莢膜成分多糖純多糖雜多糖多肽和多糖蛋白質(zhì)葡聚糖纖維素果聚糖多肽海藻酸透明質(zhì)酸聚-D-谷氨酸……莢膜功能保護作用貯藏養(yǎng)料堆積代謝廢物附著作用保護細菌免受干旱損壞防止噬菌體的吸附和裂解使致病菌免受突破白細胞吞噬作為透性屏障或離子交換系介質(zhì)細菌間的信息識別作用細菌糖被實用意義鑒定菌種提取葡聚糖—“代血漿”胞外多糖：黃原膠用于石油開采菌膠團用于處理污水鞭毛（Flagellum)生長在某些細菌體表的長絲狀蛋白質(zhì)附屬物，稱為鞭毛，其數(shù)目為一至數(shù)條，具有運動功能。鞭毛一般長度為15—20um直徑為0.01—0.02um觀察鞭毛的方法:染料沉積使之加粗后用顯微鏡觀察:常用電鏡觀察判斷鞭毛有無的方法:半固體培養(yǎng)基平板培養(yǎng)菌落邊緣細菌鞭毛顯微鏡照片鞭毛的類型鞭毛的結構電鏡下的大腸桿菌（示鞭毛）細菌鞭毛的類型兩端單生單端從生單端單生周生兩端叢生菌毛（Pilus)（傘毛、纖毛、線毛）功能：作為噬菌體的吸附位點作為附著到哺乳動物細胞或其他物體的工具鞭毛菌毛性毛糖被項目

鞭毛

菌毛成分大小結構數(shù)目功能著生處菌種鞭毛蛋白0.01～0.02×2～70um一般由3股鞭毛蛋白鏈緊密絞成繩狀1-數(shù)百根運動通過鉤形鞘與細胞壁內(nèi)的鞭毛基體連接許多桿菌和少數(shù)球菌菌毛蛋白0.007-0.009×0.5-20um由菌毛蛋白亞基卷成中1-數(shù)百根空螺旋附著，接合細胞質(zhì)許多G－桿菌和球菌

細菌的鞭毛和菌毛的比較性毛（pili,單數(shù)pilus）構造和成分與菌毛相同，但比菌毛長。數(shù)量僅一至少數(shù)幾根。性毛一般見于革蘭氏陰性細菌的雄性菌珠中。其功能是向雌性菌珠（受體菌）傳遞遺傳物質(zhì)。鞭毛菌毛性毛糖被第2節(jié)細菌的生長繁殖第1節(jié)細菌細胞的代謝過程細菌的生理細菌的組分營養(yǎng)要求能量代謝群體的生長繁殖及基因調(diào)控細菌的代謝過程物質(zhì)攝取生物合成聚合作用組裝物質(zhì)攝取物質(zhì)進入細菌細胞方式單純擴散促進擴散主動輸送基因轉位不需要能量不需要能量需要能量需要能量生物合成吸收的各種前體代謝物通過代謝途徑的網(wǎng)絡,合成多種氨基酸、核苷酸、糖、脂肪酸及其他合成大分子所需物質(zhì)?；前奉愃幬锏淖饔脵C制聚合作用復制新生霉素抑制細菌DNA復制過程中所需的促旋酶的活性。轉錄細菌RNA聚合酶上利福平類藥物的靶分子，后者阻斷了轉錄的起始。翻譯氯霉素、林可霉素和紅霉素抑制核糖體大亞基；四環(huán)素、鏈霉素抑制小亞基。聚合作用組裝多黏菌素可影響細胞膜的組裝第2節(jié)細菌的生長繁殖細菌個體的生長繁殖細菌以二等分分裂法進行無性繁殖。一個菌體分裂為兩個菌體所需的時間稱為世代時間。細菌群體的生長繁殖1、遲緩期是細菌初到新環(huán)境的適應期。此時菌體增大、代謝活躍、合成所需酶系統(tǒng)。RNA含量明顯增多，DNA無變化，此時細菌數(shù)并不增加。l-4h。

2、對數(shù)期細菌迅速分裂繁殖，活菌數(shù)以幾何級數(shù)增長，生長曲線近斜線。該期病原菌致病力最強，其形態(tài)染色及生理均較典型，對抗菌藥物敏感。6-10h。細菌群體的生長繁殖3、穩(wěn)定期因營養(yǎng)消耗、代謝產(chǎn)物蓄積等，此時新繁殖的活菌與死菌平衡，活菌數(shù)最多。該期形態(tài)染色不特異。產(chǎn)生毒素等代謝產(chǎn)物。一般持續(xù)時間8h。

4、衰亡期細菌死亡速度加大，繁殖速度變小。如不移植到新培養(yǎng)基，最終可全部死亡。此期菌體變形或自溶，染色不典型。細菌群體的生長繁殖第3節(jié)細菌的人工培養(yǎng)1、培養(yǎng)基（culturemedium）：是人工配制的基質(zhì)，含有細菌生長繁殖必需的營養(yǎng)物質(zhì)。培養(yǎng)基制成后，通常都要滅