《原核细胞型微生物》课件

原核细胞型微生物课程概述课程目标掌握原核生物基本特征与分类内容安排原核生物概述到应用前景学习要求第一章原核生物概述定义特征无核膜界限的单细胞微生环状DNA直接暴露于细胞物质中与真核生物的区别原核生物的分类其他类型病毒样微生物古菌极端环境生存专家细菌最常见的原核生物类型原核生物主要包括细菌和古菌两大领域，生态位广泛多样原核生物的进化史地球早期生命135亿年前最早出现原核生物的演变2分化为细菌域和古菌域对地球环境的影响3改变大气成分，催生氧气环境原核生物的细胞结构细胞膜控制物质进出的选择性屏障细胞壁细胞质提供结构支持和保护代谢反应主要场所原核生物的遗传物质核区染色体DNA集中区域，无膜包被单一环状DNA分子质粒额外小型环状DNA，携带特殊基因原核生物的特殊结构鞭毛推动细胞运动的螺旋状结构菌毛介导细胞粘附和DNA交换芽胞应对不良环境的休眠结构第二章细菌定义最广泛分布的原核生物分类形态、生理、基因多种分类方法重要性生态、医学、工业多领域价值细菌的形态细菌形态多样球形、杆状、螺旋状，与其生态适应性相关细菌的大小和排列微米级大小细菌排列方式典型细菌直径

0.5-5微米•单个（单球菌/单杆菌）•成对（双球菌）比真核细胞小10-100倍•链状（链球菌）•葡萄串状（葡萄球菌）细菌的细胞壁革兰氏阴性菌薄肽聚糖层，有外膜革兰氏阳性菌厚肽聚糖层，无外膜无细胞壁的细菌如支原体，仅有细胞膜细菌的生理特性营养类型异养型（有机物）自养型（无机物）呼吸类型好氧菌厌氧菌、兼性菌温度适应性嗜温菌（20-40℃）嗜热菌、嗜冷菌细菌的繁殖二分裂芽殖孢子形成DNA复制后等分为两个子细胞小细胞从母细胞表面生出产生耐受恶劣环境的休眠结构细菌的遗传与变异基因突变DNA序列自发或诱导改变基因重组通过转化、转导、接合交换基因水平基因转移不同物种间直接交换遗传物质细菌的生态作用90%80%分解者固氮作用有机质分解返回生态系统大气氮转化为生物可利用形式50%共生关系与高等生物形成互利共生有益细菌乳酸菌根瘤菌光合细菌发酵食品生产，肠道健康维护与豆科植物共生，固定大气氮利用光能合成有机物，净化水体致病细菌常见病原体感染机制防治方法•葡萄球菌（皮肤感染）毒素产生、组织侵入、免疫逃避抗生素治疗、疫苗预防、环境消毒•肺炎链球菌（肺炎）•结核分枝杆菌（结核病）•沙门氏菌（食物中毒）工业应用中的细菌第三章放线菌分类特征链霉菌、诺卡氏菌、放线菌等属定义形成分支菌丝，产生孢子革兰氏阳性丝状细菌放线菌的形态结构菌丝体气生菌丝12细长分支状细胞，形成基向空气生长，负责产生孢内菌丝子孢子3繁殖结构，耐受环境恶劣条件放线菌的生理特性抗生素产生链霉素、红霉素等代谢特点2复杂次级代谢产物生长条件喜好中性、微碱性环境放线菌的生态分布土壤水体生物体表主要栖息地，每克含百万个体淡水和海洋环境中均有分布植物根系和动物体表共生放线菌的应用70%40%抗生素生产土壤改良临床抗生素主要来源改善土壤结构和肥力30%生物降解分解复杂有机化合物第四章蓝细菌定义特征能进行氧气释放型光合作用含叶绿素a和藻蓝蛋白，固氮的原核生物能力分类单细胞型、丝状型、群体型蓝细菌的细胞结构固氮细胞专门固定大气氮类囊体光合作用场所异形胞厚壁细胞，保护酶免受氧害蓝细菌的光合作用光合色素光合机制与植物的区别•叶绿素a（主要色素）类似高等植物的明反应和暗反应无叶绿体，光合系统在类囊体膜上•藻蓝蛋白（辅助色素）有氧光合作用，释放氧气缺乏某些辅助色素•藻红蛋白（辅助色素）蓝细菌的固氮作用固氮机制利用固氮酶将N₂转化为NH₃生态意义提供生态系统可利用氮源应用前景生物肥料、可持续农业蓝细菌的生态作用蓝细菌作为初级生产者支撑水域生态系统；过度繁殖形成水华现象，产生毒素威胁水生生物；是水质污染的重要指示生物第五章支原体定义最小的自我复制微生物特征无细胞壁，可塑性强分类支原体属、肺炎支原体、溶脲支原体支原体的细胞结构可塑性膜形态多变，适应环境无细胞壁最小基因组仅有三层单位膜约580-1350kb，基因数少支原体的生理特性寄生性需宿主细胞才能存活营养需求需胆固醇和核酸前体繁殖方式二分裂、出芽、分裂体支原体的致病性人类疾病动物疾病植物疾病•肺炎支原体肺炎•牛支原体性肺炎•黄化型植病•非淋菌性尿道炎•猪支原体性关节炎•丛枝病•生殖道感染•禽慢性呼吸道病•花器变绿病支原体的检测与防治第六章立克次氏体定义专性细胞内寄生的革兰氏阴性菌特征需宿主细胞内ATP，不能体外培养分类立克次氏体属、柯克斯体属等立克次氏体的细胞结构细胞壁类型细胞内寄生革兰氏阴性型，含脂多糖寄生于宿主细胞质或核内能量代谢部分依赖宿主细胞ATP立克次氏体的传播节肢动物媒介宿主范围传播途径蜱、虱、蚤、螨等传播人类和多种哺乳动物媒介叮咬，无人传人现象立克次氏体引起的疾病立克次氏体疾病共同特点发热、头痛、皮疹、淋巴结肿大；各种疾病有特异性临床表现；抗生素治疗效果好立克次氏体的防控媒介控制灭虫、防护服、驱虫剂疫苗开发灭活全细胞疫苗、亚单位疫苗抗生素治疗多西环素、氯霉素、四环素第七章衣原体定义特征能量寄生型的革兰氏阴性双相生活史，形成包涵体细菌分类沙眼衣原体、肺炎衣原体等衣原体的生活周期网状小体代谢活跃繁殖体基本小体感染性休眠体发育过程48-72小时完成一个周期衣原体的致病机制细胞侵入基本小体附着并进入宿主细胞免疫逃避包涵体内繁殖躲避免疫系统持续感染长期潜伏，反复激活衣原体感染的临床表现70%25%泌尿生殖道感染呼吸道感染非淋菌性尿道炎、宫颈炎肺炎、咽炎、鼻窦炎5%新生儿感染结膜炎、肺炎、全身感染衣原体的诊断与治疗实验室检测细胞培养PCR检测抗原检测抗生素选择四环素类大环内酯类喹诺酮类预防措施安全性行为接触者追踪产前筛查第八章螺旋体分类钩端螺旋体科、密螺旋体科等特征2螺旋形态，周质鞭毛运动定义3螺旋形态的革兰氏阴性菌螺旋体的形态结构螺旋体特征性结构柔性螺旋形态有助于运动；周质鞭毛位于外膜内侧；外膜包含特殊脂蛋白与宿主相互作用螺旋体的运动方式螺旋运动穿透能力趋化性绕体轴旋转前进可穿过黏膜和组织屏障向有利环境定向运动重要的螺旋体病原体梅毒螺旋体莱姆病螺旋体钩端螺旋体•引起梅毒•引起莱姆病•引起钩端螺旋体病•性传播疾病•蜱传播•水源性传播•可导致多器官损伤•特征性红斑•多器官感染螺旋体感染的诊断与治疗暗视野显微镜检查直接观察活体螺旋体血清学检测检测特异性抗体抗生素治疗青霉素、四环素等第九章原核生物的培养与鉴定培养基类型培养条件普通培养基、选择性培养温度、pH值、氧气浓度基、鉴别培养基菌落特征大小、形状、颜色、表面特征原核生物的分离纯化划线分离法获得单菌落的经典方法倾注平板法适用于低浓度样品稀释分离法连续稀释后培养原核生物的形态观察涂片制备1固定菌体于载玻片染色技术革兰氏染色、抗酸染色、荧光染色显微镜观察形态、大小、排列方式生理生化鉴定分子生物学鉴定技术PCR基于特定基因片段扩增测序16S rRNA系统发育分析金标准质谱MALDI-TOF蛋白指纹图谱快速鉴定第十章原核生物的应用前景环境保护生物修复、废水处理生物技术基因工程、蛋白质工程医学研究抗生素、疫苗、药物筛选原核生物与合成生物学最小基因组人工细胞生物传感器构建具有基本生命功能的简化基合成基因组导入去核细胞构建人改造微生物感知特定环境信号因组工生命原核生物与生物能源生物质能微生物燃料电池生物制氢发酵产生生物燃料利用微生物代谢产生电能光合微生物产氢清洁能源原核生物与人类健康倍10070%微生物组研究益生菌应用微生物细胞数量超过人体细胞肠道菌群与健康密切相关25%新型抗生素开发应对耐药菌株的迫切需求原核生物与极端环境极地微生物1耐寒菌种，低温酶应用深海微生物2耐压特性，深海资源开发热泉微生物3耐热酶，PCR技术关键酶来源总结与展望课程回顾原核生物结构特征到应用前景研究热点合成生物学、微生物组学、极端微生物未来发展方向能源环保、医疗健康、太空微生物学。