(2024年)微生物學(xué)基礎(chǔ)知識培訓(xùn)

微生物學(xué)基礎(chǔ)知識培訓(xùn)12024/3/26目錄微生物學(xué)概述微生物的形態(tài)與結(jié)構(gòu)微生物的生長與繁殖微生物的代謝與調(diào)控微生物的遺傳與變異微生物的生態(tài)與應(yīng)用微生物的致病與免疫22024/3/2601微生物學(xué)概述Chapter32024/3/26微生物是一類形體微小、結(jié)構(gòu)簡單、必須借助顯微鏡才能觀察到的低等生物。微生物的定義根據(jù)形態(tài)和結(jié)構(gòu)特征，微生物可分為細(xì)菌、真菌、病毒、原生動物和藻類等幾大類。微生物的分類微生物的定義與分類42024/3/26微生物的分類與鑒定研究微生物的分類方法、分類標(biāo)準(zhǔn)以及鑒定技術(shù)等。微生物的生態(tài)與分布研究微生物在自然界中的分布、數(shù)量、種類以及與環(huán)境的相互關(guān)系。微生物的遺傳與變異研究微生物的遺傳物質(zhì)、基因表達(dá)、基因突變以及基因重組等遺傳現(xiàn)象。微生物的形態(tài)與結(jié)構(gòu)研究微生物的形態(tài)、大小、結(jié)構(gòu)以及細(xì)胞組成等。微生物的生理與代謝研究微生物的生長、繁殖、代謝以及能量轉(zhuǎn)換等生理過程。微生物學(xué)的研究領(lǐng)域52024/3/26有害關(guān)系一些病原微生物能引起人類和動植物的疾病，給人類健康和生命安全帶來威脅。同時(shí)，一些微生物也能引起食品腐敗變質(zhì)，造成經(jīng)濟(jì)損失。有益關(guān)系微生物在食品制造、醫(yī)藥工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，對人類的生產(chǎn)和生活產(chǎn)生了積極的影響。中性關(guān)系一些微生物與人類和動植物之間處于中性關(guān)系，即它們既不產(chǎn)生明顯的有益作用，也不引起明顯的有害作用。微生物與人類的關(guān)系62024/3/2602微生物的形態(tài)與結(jié)構(gòu)Chapter72024/3/2603特殊結(jié)構(gòu)莢膜、鞭毛、菌毛、芽孢等。01細(xì)菌的基本形態(tài)球菌、桿菌、螺旋菌等。02細(xì)菌的結(jié)構(gòu)細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、核質(zhì)等。細(xì)菌的形態(tài)與結(jié)構(gòu)82024/3/26真菌的基本形態(tài)酵母菌、霉菌、大型真菌等。真菌的結(jié)構(gòu)菌絲、孢子、子實(shí)體等。真菌的繁殖方式無性繁殖和有性繁殖。真菌的形態(tài)與結(jié)構(gòu)92024/3/26球形、桿狀、磚形、蝌蚪形等。病毒的基本形態(tài)病毒的結(jié)構(gòu)病毒的復(fù)制過程核酸（DNA或RNA）和蛋白質(zhì)外殼（衣殼）。吸附、注入、脫殼、生物合成、組裝與釋放。030201病毒的形態(tài)與結(jié)構(gòu)102024/3/2603微生物的生長與繁殖Chapter112024/3/2601020304提供微生物合成細(xì)胞物質(zhì)和獲取能量的原料。碳源主要用于合成蛋白質(zhì)、核酸等含氮物質(zhì)。氮源維持細(xì)胞滲透壓、酸堿平衡及酶的活性。無機(jī)鹽某些微生物生長所必需的微量有機(jī)物質(zhì)。生長因子微生物的營養(yǎng)需求122024/3/26微生物大量死亡，活菌數(shù)急劇下降。微生物以恒定的幾何級數(shù)增長，生長速率最快。微生物接種到新鮮培養(yǎng)基后，對環(huán)境有一個(gè)短暫的適應(yīng)過程。由于營養(yǎng)物質(zhì)的消耗和有害代謝產(chǎn)物的積累，微生物生長速率減緩，死亡數(shù)開始增加。對數(shù)期延遲期穩(wěn)定期衰亡期微生物的生長曲線132024/3/26通過二分裂、出芽生殖等方式進(jìn)行繁殖，速度快，但后代遺傳物質(zhì)與親代完全相同。無性繁殖通過接合、轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)等方式進(jìn)行繁殖，后代具有遺傳多樣性，但繁殖速度較慢。有性繁殖某些微生物如酵母菌可通過形成芽孢、菌絲斷裂等方式進(jìn)行繁殖。營養(yǎng)繁殖微生物的繁殖方式142024/3/2604微生物的代謝與調(diào)控Chapter152024/3/2601020304糖代謝包括糖的分解和合成，如糖酵解、三羧酸循環(huán)等。脂類代謝包括脂肪酸的合成和分解，以及磷脂和固醇的代謝。氮代謝涉及氨基酸、蛋白質(zhì)和核酸的代謝。其他代謝途徑如維生素、輔酶和生物素的合成等。微生物的代謝途徑162024/3/26酶活性的調(diào)節(jié)基因表達(dá)的調(diào)控細(xì)胞信號傳導(dǎo)環(huán)境因素的響應(yīng)微生物的代謝調(diào)控通過改變酶的構(gòu)象或修飾酶活性中心來調(diào)節(jié)代謝速率。通過細(xì)胞內(nèi)的信號分子或信號通路來傳遞信息，調(diào)節(jié)代謝過程。通過轉(zhuǎn)錄因子、阻遏蛋白等調(diào)控基因的表達(dá)，從而影響代謝途徑。微生物能夠感知并響應(yīng)環(huán)境中的營養(yǎng)物質(zhì)、溫度、pH等因素的變化，從而調(diào)整其代謝策略。172024/3/26抗生素毒素色素其他生物活性物質(zhì)微生物的次級代謝產(chǎn)物01020304由微生物產(chǎn)生的具有抗菌活性的化合物，如青霉素、鏈霉素等。某些微生物產(chǎn)生的有毒物質(zhì)，如黃曲霉素、肉毒桿菌毒素等。微生物合成的具有顏色的化合物，如類胡蘿卜素、藻膽蛋白等。如激素、酶抑制劑、免疫抑制劑等，具有廣泛的生物活性。182024/3/2605微生物的遺傳與變異Chapter192024/3/26

微生物的遺傳物質(zhì)DNA微生物的遺傳信息主要儲存在DNA中，DNA通過復(fù)制將遺傳信息傳遞給子代。RNA在微生物體內(nèi)，RNA作為DNA和蛋白質(zhì)之間的中介，參與遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯。質(zhì)粒某些微生物還含有質(zhì)粒，質(zhì)粒是一種獨(dú)立于染色體外的遺傳物質(zhì)，可以自主復(fù)制并傳遞給子代。202024/3/26基因突變是指微生物基因組內(nèi)DNA序列的改變，包括點(diǎn)突變、插入和缺失等?；蛲蛔兊母拍罡鶕?jù)突變對微生物表型的影響，可分為致死突變、條件致死突變、形態(tài)突變等。突變的類型突變可由多種因素引起，如自發(fā)突變、誘變劑作用、DNA復(fù)制錯(cuò)誤等。突變的原因微生物的基因突變212024/3/26基因重組是指微生物不同DNA分子間的遺傳物質(zhì)交換，導(dǎo)致新的基因組合的產(chǎn)生?；蛑亟M的概念轉(zhuǎn)化的概念轉(zhuǎn)導(dǎo)的概念基因重組的意義轉(zhuǎn)化是指某些微生物能夠攝取外源DNA，并將其整合到自己的基因組中，從而獲得新的遺傳特性。轉(zhuǎn)導(dǎo)是指通過病毒等媒介將外源DNA導(dǎo)入到微生物細(xì)胞內(nèi)，進(jìn)而引起基因重組的過程。基因重組在微生物進(jìn)化、適應(yīng)環(huán)境變化和產(chǎn)生新的生物型等方面具有重要意義。微生物的基因重組與轉(zhuǎn)導(dǎo)222024/3/2606微生物的生態(tài)與應(yīng)用Chapter232024/3/26微生物幾乎無處不在，包括土壤、水體、空氣、巖石等自然環(huán)境中。分布廣泛參與自然界的物質(zhì)循環(huán)，如碳、氮、硫等元素的循環(huán)。物質(zhì)循環(huán)與其他生物共生，如植物根際微生物與植物之間的共生關(guān)系。生物共生微生物在自然界中的分布與作用242024/3/26123利用微生物降解有機(jī)污染物，提高污水水質(zhì)。污水處理利用微生物氧化廢氣中的有害物質(zhì)，減少大氣污染。廢氣處理利用微生物降解土壤中的重金屬和有機(jī)污染物，恢復(fù)土壤生態(tài)功能。土壤修復(fù)微生物在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用252024/3/26微生物在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用利用微生物進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)，如酒精、酵母、抗生素等。利用微生物生產(chǎn)藥物，如基因工程藥物、疫苗等。利用微生物進(jìn)行食品加工和保藏，如酸奶、面包、醬油等。作為生物肥料和生物農(nóng)藥，提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)。發(fā)酵工程生物制藥食品工業(yè)農(nóng)業(yè)應(yīng)用262024/3/2607微生物的致病與免疫Chapter272024/3/26微生物通過特定結(jié)構(gòu)黏附于宿主細(xì)胞表面，進(jìn)而侵入細(xì)胞內(nèi)部。黏附與侵入部分微生物可產(chǎn)生外毒素和內(nèi)毒素，對宿主細(xì)胞造成直接損害。毒素作用微生物分泌的酶可降解宿主組織，為自身生長提供營養(yǎng)。酶的作用微生物通過抗原變異、分子模擬等機(jī)制逃避宿主免疫系統(tǒng)的識別和攻擊。免疫逃避微生物的致病機(jī)制282024/3/26皮膚、黏膜等天然屏障，以及吞噬細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞等非特異性免疫細(xì)胞的防御作用。非特異性免疫T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞針對特定微生物抗原產(chǎn)生的細(xì)胞免疫和體液免疫。特異性免疫免疫系統(tǒng)在初次接觸微生物后，可形成長期記憶，對再次感染的微生物產(chǎn)生快速而強(qiáng)烈的免疫反應(yīng)。免疫記憶人體對微生物的免疫防御292024/3/26利用減毒或滅活的微生物或其成分制備的疫苗