《微生物的繁殖》课件

微生物的繁殖微小世界中的生命奇迹课程概述微生物定义与分类繁殖方式多样性课程主要内容肉眼不可见的微小生物无性生殖与有性生殖微生物的类型细菌原核单细胞微生物真菌真核微生物，包括酵母和霉菌病毒非细胞结构，需寄生复制原生动物细菌的形态和结构细菌的大小形状多样细胞结构通常微米球形、杆状、螺旋状细胞壁保护和支持

0.5-5需要显微镜才能观察决定细菌分类依据之一细胞膜物质转运细菌的特殊结构鞭毛菌毛丝状附属物，运动功能细丝状，用于附着和基因交换芽胞细菌的生活特点营养方式自养型光合或化能合成异养型分解有机物呼吸类型需氧菌需要氧气厌氧菌在无氧环境生长兼性菌适应两种环境生活环境土壤、水、空气动植物体内外细菌的繁殖方式二分裂复制1DNA细菌开始复制DNA细胞延长2细胞体积增大隔膜形成3细胞中央形成隔膜细胞分离4一个细胞分裂为两个理想条件下分钟一次20细菌的生长曲线衰退期稳定期营养枯竭，死亡率增加对数期新生与死亡数量平衡延滞期快速分裂，数量指数增长细菌适应环境，准备分裂影响细菌生长的因素温度值pH最适温度促进生长多数细菌喜欢中性环境高温可杀灭细菌极端抑制生长pH水分营养水分不足抑制代谢碳源、氮源、矿物质干燥环境难以生存缺乏导致生长停滞细菌的芽胞形成启动阶段营养匮乏诱导芽胞形成复制DNA遗传物质复制并分离包被形成母细胞包裹芽胞原基成熟与释放母细胞裂解释放芽胞芽胞的特性°121C抗热性可耐高温灭菌温度100+寿命可存活数十至上百年10x抗辐射性比营养细胞强倍100%代谢活性处于休眠状态芽胞的萌发激活皮层分解环境条件适宜，触发萌发芽胞皮层水解生长出芽恢复正常代谢和生长细胞膜扩张，形成营养细胞细菌的遗传变异突变基因重组自发或诱导改变遗传物质交换DNA提供变异原料•转化吸收外源DNA•接合细胞间直接传递•点突变单个碱基改变•转导通过病毒媒介•框移突变阅读框改变细菌与人类的关系有害方面致病性引起人类疾病食物腐败分解食物造成损失工业损害腐蚀金属，降解材料细菌与人类的关系有益方面发酵食品生产，抗生素制造，生态系统平衡，肠道健康真菌的分类酵母菌丝状真菌单细胞真菌多细胞菌丝体通过出芽繁殖霉菌的主要类型大型真菌形成可见子实体如蘑菇、木耳真菌的结构特征菌丝体孢子由菌丝网络组成繁殖结构菌丝管状结构，含细胞质可通过风、水传播菌丝末端生长和分泌酶种类多样，形态各异抵抗力强，存活时间长酵母菌的繁殖出芽生殖芽体形成1母细胞表面形成小突起核分裂2复制，一核进入芽体DNA芽体生长3芽体体积增大芽体分离4形成独立新细胞丝状真菌的繁殖孢子繁殖无性孢子有性孢子传播方式分生孢子菌丝末端形子囊孢子子囊内形成风力传播轻且数量多成担孢子担子上形成水流传播湿环境中扩孢子囊孢子囊内形成散真菌的生长条件真菌的生态作用分解者角色共生关系分解有机质，促进养分循环菌根与植物根系共生生态平衡调节生态系统碳氮平衡真菌与人类的关系有害方面食物霉变真菌感染材料破坏产生毒素，造成食物损失引起皮肤、肺部等感染损害建筑材料和艺术品真菌与人类的关系有益方面食用菌药用真菌工业发酵香菇、平菇等食用菌•灵芝、冬虫夏草•面包、啤酒酿造•高蛋白、低脂肪•提取生物活性物质•酶制剂生产••营养价值高•青霉素等抗生素有机酸制造•病毒的基本特征非细胞结构无细胞器和代谢系统专性寄生必须在活细胞内复制简单构成3仅有核酸和蛋白质病毒的结构核酸衣壳1或，单链或双链保护核酸的蛋白质外壳DNA RNA2附属结构包膜4如尾丝、纤维等特殊结构3某些病毒具有的脂质外层病毒的分类病毒病毒DNA RNA•单链或双链•单链或双链DNA RNA如疱疹病毒、腺病毒如流感病毒、冠状病毒••其他分类•按形态螺旋型、多面体型•按宿主动物、植物、细菌病毒病毒的繁殖裂解式复制吸附病毒识别并附着于宿主细胞侵入核酸进入宿主细胞复制利用宿主合成病毒组分组装组分组装成完整病毒释放细胞裂解释放新病毒病毒的繁殖溶原性复制吸附和侵入1病毒进入宿主细胞DNA整合2病毒整合入宿主染色体DNA潜伏3病毒随宿主复制而复制DNA诱导和裂解4特定条件下激活，进入裂解周期病毒的变异基因突变基因重组基因分型复制错误导致核酸序列改变不同病毒株基因片段交换导致新病毒变体出现病毒与宿主的相互作用细胞嗜性免疫反应针对特定细胞类型天然免疫非特异性防御由表面受体决定获得性免疫针对性应答决定感染组织范围抗体生成与细胞毒性病毒感染的预防和控制疫苗抗病毒药物物理预防激发免疫系统预防感染抑制病毒复制过程卫生习惯、隔离措施减轻疾病严重程度减少病毒载量减少病毒传播机会病毒与人类疾病流感病毒，肝炎病毒，艾滋病毒，冠状病毒病毒在生态系统中的作用控制微生物种群海洋中控制细菌和藻类数量促进养分循环裂解释放有机物至水环境基因转移在不同物种间传递基因维持生物多样性防止单一物种过度优势原生动物的特征单细胞真核生物具有完整细胞器多样形态形态结构极其多样主要水生需要水环境生存多种营养方式吞噬、吸收、自养等原生动物的分类鞭毛虫纤毛虫变形虫孢子虫有鞭毛，如锥虫、利什曼虫有纤毛，如草履虫形态可变，如阿米巴形成孢子，如疟原虫原生动物的繁殖无性生殖二分裂多分裂出芽细胞分裂为两个子细胞核分裂多次后细胞分裂母细胞表面长出芽体常见于草履虫等形成多个子细胞较少见的繁殖方式常见于疟原虫原生动物的繁殖有性生殖接合1两个个体暂时结合核交换2交换遗传物质接合体形成3形成合子分离与发育4发育为新个体原生动物的生活环境水生环境土壤环境淡水池塘、湖泊、河流土壤孔隙水中生活海水各种海洋栖息地参与土壤肥力维持寄生环境共生环境人体和动物体内寄生动物肠道内共生可引起疾病协助消化吸收原生动物与人类的关系致病原虫环境指示生物•疟原虫引起疟疾•水质污染指标•痢疾阿米巴引起阿米巴痢疾•生态系统健康指示•锥虫导致锥虫病•环境监测工具微生物的生态作用有机物分解物质循环分解动植物残体碳、氮、磷等元素循环维持平衡能量流动保持生态系统稳定太阳能转化为化学能微生物在食品工业中的应用酸奶生产，面包发酵，酱油酿造，奶酪成熟微生物在医药工业中的应用70%60%抗生素生产疫苗制备青霉素、链霉素等灭活或减毒微生物40%激素与酶胰岛素等生物制剂微生物在环境保护中的应用污水处理生物修复垃圾处理•活性污泥法•石油污染降解•有机废物堆肥•厌氧消化•重金属转化加速生物降解••降解有机污染物•农药残留处理•减少环境压力微生物在农业中的应用生物肥料生物农药固氮菌固定大气中氮素苏云金芽孢杆菌控制害虫菌根真菌提高磷吸收绿僵菌寄生于昆虫促生菌促进植物生长减少化学农药使用微生物在能源领域的应用氢气生产沼气生产光合微生物产生氢气生物柴油厌氧分解有机物产生甲烷生物燃料微藻产油转化为燃料乙醇玉米、甘蔗发酵微生物的快速检测技术技术技术1PCR2ELISA扩增特定片段抗原抗体特异性反应DNA流式细胞术荧光原位杂交34单细胞水平快速分析直接可视化检测微生物的培养技术固体培养液体培养连续培养琼脂平板观察菌落特摇瓶培养好氧微生物化学计量器营养持续征补充厌氧培养厌氧微生物斜面培养保存菌株产物持续收集微生物的保藏技术微生物的灭菌和消毒物理方法化学方法•高压灭菌°，分钟•酒精最有效121C15-2070-75%•干热灭菌°，小时•含氯消毒剂广谱杀菌160-180C2•紫外线破坏•过氧化物强氧化作用DNA•过滤机械截留•甲醛气体消毒微生物实验室安全BSL-4致命病原体，全封闭防护BSL-3可通过气溶胶传播的病原体BSL-2中等危害病原体BSL-1已知不致病的微生物微生物学研究的新趋势宏基因组学直接测序环境DNA合成生物学设计改造微生物生物信息学大数据分析微生物组基因编辑技术应用CRISPR微生物与人体健康肠道菌群益生菌菌群失调数万亿微生物组成提高免疫力，改善消化与多种疾病相关微生物与全球变化氮循环水循环固氮、硝化和反硝化影响水资源质量碳循环气候变化固定和释放二氧化碳产生或消耗温室气体微生物的进化原始微生物1地球上最早的生命形式代谢进化2从厌氧到需氧环境适应真核生物出现3内共生理论线粒体起源水平基因转移4非亲代间基因交流极端环境中的微生物嗜热菌嗜盐菌•生长于°•高盐环境生存80-120C•热泉、海底热液喷口•盐湖、盐田嗜酸菌嗜碱菌•环境生长•环境生长pH0-4pH9-11•酸性矿山排水•苏打湖微生物的群体行为生物膜群体感应多种微生物形成的群落细胞间通讯机制包裹于胞外多糖基质中依赖信号分子浓度具有较高抗药性协调群体行为如牙菌斑、水管内垢影响毒力因子表达微生物与其他生物的相互作用共生互利共生双方获益寄生一方获益另一方受害竞争争夺同一资源拮抗产生抑制其他微生物物质微生物在生物技术中的应用基因工程改造微生物遗传物质蛋白质工程设计生产新型酶和蛋白代谢工程优化微生物代谢途径工业应用生产高附加值产品微生物学研究方法显微观察分子生物学生物信息学光学和电子显微镜技术、测序、基因表达基因组分析，数据挖掘PCR分析培养技术分离培养和表型分析总结与展望未来发展生物智能设计微生物医疗应用个性化微生物治疗环境应用微生物修复全球变化课程回顾微生物繁殖多样性奠定生命活力基础。