1、微生物学全册配套完整微生物学全册配套完整 精品课件精品课件 微生物学微生物学 (Microbiology) 1. 您的终生伴侣？您的终生伴侣？ 2. 您吃微生物吗？用微生物吗？您吃微生物吗？用微生物吗？ 3. 每天洗澡好吗？每天洗澡好吗？ 4. 1号、号、2号、号、3号、号、4号、号、5号病？号病？ 5. 皮肤病容易治愈吗？皮肤病容易治愈吗？ 6. 病毒性传染病有特效药吗病毒性传染病有特效药吗？ - - - - - - 问题问题 第一章第一章 绪论绪论 (Introduction)(Introduction) 一、微生物学的研究对象及内容一、微生物学的研究对象及内容 二、微生物学的发展史二、微
2、生物学的发展史 三、微生物学的展望三、微生物学的展望 一、微生物学的研究对象及内容一、微生物学的研究对象及内容 1.1.微生物（微生物（Microbe, MicroorganismMicrobe, Microorganism ） 各种各样以单细胞或多细胞群体、以及无细胞结构群体存各种各样以单细胞或多细胞群体、以及无细胞结构群体存 在的低等生物。在的低等生物。 种类：种类：非细胞型生物，病毒、亚病毒；非细胞型生物，病毒、亚病毒； 单细胞生物，细菌、放线菌、立克次氏体、蓝藻，单细胞生物，细菌、放线菌、立克次氏体、蓝藻， 真菌，酵母、霉菌等；真菌，酵母、霉菌等； 多细胞生物，藻类、原生动物等。多细胞
3、生物，藻类、原生动物等。 微生物的微生物的“生物界之最生物界之最” 个体最小；个体最小；数量最多；分布最广；形态最简；变异最易；数量最多；分布最广；形态最简；变异最易； 起源最早；胃口最大；抗性最强；发现最晚；食谱最广；起源最早；胃口最大；抗性最强；发现最晚；食谱最广； 休眠最长；界级最宽；繁殖最快；种类最多休眠最长；界级最宽；繁殖最快；种类最多 2.2.微生物的特点微生物的特点 除高等动植物所具有的生物特征除高等动植物所具有的生物特征 个体微小；个体微小； 结构简单；种类多，真菌结构简单；种类多，真菌1010万，细万，细 菌菌10001000种以上，放线菌种以上，放线菌500500种以上；分
4、布广，无处不在，种以上；分布广，无处不在， 无处不有。繁殖速度快；无处不有。繁殖速度快； 代谢能力强，代谢能力强，1mg1mg大肠杆菌大肠杆菌 与等重人体比表面积之比为与等重人体比表面积之比为3030万万:1:1； 容易培养；容易培养； 易于变异。易于变异。 3.3.微生物的作用微生物的作用 自然界物质循环的一员；自然界物质循环的一员； 与人类的关系：与人类的关系： 有益的一面，食品、材料、生物催化剂、污物处理、保护有益的一面，食品、材料、生物催化剂、污物处理、保护 环境等；环境等； 有害的一面，生活必需品的巨大损失，毁灭性的疾病等。有害的一面，生活必需品的巨大损失，毁灭性的疾病等。 4.4.
5、微生物学的研究内容微生物学的研究内容 微生物学微生物学是研究微生物在一定条件下的形态结构，生理生化是研究微生物在一定条件下的形态结构，生理生化 特征，遗传变异以及进化、分类、生态等生命活动规律及其应特征，遗传变异以及进化、分类、生态等生命活动规律及其应 用的一门学科。用的一门学科。 微生物学的分支学科：研究任务不同。微生物学的分支学科：研究任务不同。 微生物基本问题：微生物分类学、生理学、生态学、遗传微生物基本问题：微生物分类学、生理学、生态学、遗传 学、分子微生物学、细胞微生物学等；学、分子微生物学、细胞微生物学等； 微生物应用：农业、工业、医学、药学、食品、发酵、土微生物应用：农业、工业、
6、医学、药学、食品、发酵、土 壤、水微生物学等；壤、水微生物学等； 微生物种类：细菌学、真菌学、病毒学、原生动物学等。微生物种类：细菌学、真菌学、病毒学、原生动物学等。 5.5.微生物学的研究对象微生物学的研究对象 动物界：细胞无壁，运动，不行光合作用；动物界：细胞无壁，运动，不行光合作用； 植物界：细胞有壁，不运动，行光合作用；植物界：细胞有壁，不运动，行光合作用； 微生物：有的无细胞结构，有的无细胞壁，有的不运动，微生物：有的无细胞结构，有的无细胞壁，有的不运动， 有的不行光合作用。有的不行光合作用。 原核生物：原核生物：不具有典型的细胞核（核质体），无核膜、核不具有典型的细胞核（核质体），
7、无核膜、核 仁，遗传物质仁，遗传物质DNA不与组蛋白结合形成典型的染色体，无减数不与组蛋白结合形成典型的染色体，无减数 分裂和有丝分裂繁殖特征的细胞型生物。分裂和有丝分裂繁殖特征的细胞型生物。 真核生物：真核生物：具有典型的细胞核，有核膜、核仁，遗传物质具有典型的细胞核，有核膜、核仁，遗传物质 DNA与组蛋白结合形成典型的染色体，有减数分裂和有丝分裂与组蛋白结合形成典型的染色体，有减数分裂和有丝分裂 繁殖特征的细胞型生物。繁殖特征的细胞型生物。 具有细胞结构的具有细胞结构的五界生物分类系统五界生物分类系统（Whittaker，1969）：）： 原核生物界原核生物界，细菌、放线菌、蓝藻等；，细菌
8、、放线菌、蓝藻等；真核原生生物界真核原生生物界，藻类、，藻类、 原生动物等；原生动物等；真菌界真菌界，酵母菌、霉菌等；，酵母菌、霉菌等；植物界植物界；动物界动物界。 具有细胞结构的具有细胞结构的三域（界）分类系统三域（界）分类系统（woese，1977）：）：细菌细菌 (Bacteria)、古生菌古生菌(Archaea)、真核生物真核生物（Eukarya）。）。 6. 微生物学的任务微生物学的任务 防病防害；防病防害； 利用微生物，发利用微生物，发 掘微生物资源；掘微生物资源； 探讨生命的本质、探讨生命的本质、 生物活动的规律、生生物活动的规律、生 物的起源与进化。物的起源与进化。 二、微生物
9、学的发展史二、微生物学的发展史 1.1.感性认识阶段感性认识阶段史前期史前期 细菌冶金；沤粪肥田；提倡轮作；麦曲治泻；防重与治；细菌冶金；沤粪肥田；提倡轮作；麦曲治泻；防重与治； 刮骨疗毒；种痘防花；制曲酿酒。刮骨疗毒；种痘防花；制曲酿酒。 80008000年前，我国曲糵酿酒；年前，我国曲糵酿酒；40004000年前，埃及烘制面包；年前，埃及烘制面包； 25002500年前，我国酿酱、醋；年前，我国酿酱、醋；9 9，1010世纪，我国鼻苗种痘，细世纪，我国鼻苗种痘，细 菌采铜；菌采铜；1616世纪，古罗马医生世纪，古罗马医生G.FracastoroG.Fracastoro提出疾病由看提出疾病由
10、看 不见的生物引起；明末医生提出传染病的病因是不见的生物引起；明末医生提出传染病的病因是“戾气戾气”。 吃剩的米粥数日后吃剩的米粥数日后 变成了醇香可口的变成了醇香可口的 饮料饮料人类最早发人类最早发 明的酒明的酒 2.2.微生物的发现微生物的发现微生物学启蒙时代微生物学启蒙时代 1717、1818世纪，荷兰人世纪，荷兰人Antony van leeuwanhockAntony van leeuwanhock利用自制的利用自制的 显微镜（显微镜（50-30050-300倍），观察到了细菌和原生动物，称倍），观察到了细菌和原生动物，称“微动微动 物物”，划时代的贡献，划时代的贡献揭示了崭新的生物
11、世界揭示了崭新的生物世界微生物界。微生物界。 16641664年，英人虎克用年，英人虎克用 于观察霉菌的单筒复于观察霉菌的单筒复 式显微镜式显微镜 3.3.微生物学的奠基时代微生物学的奠基时代生理学时期生理学时期 1919世纪六十年代，以世纪六十年代，以PasteurPasteur和和KochKoch为代表的科学家将微生为代表的科学家将微生 物的研究从形态描述推进到生理学时期，揭示了疾病、发酵、物的研究从形态描述推进到生理学时期，揭示了疾病、发酵、 腐败的微生物作用；建立了一系列微生物技术，奠定了微生物腐败的微生物作用；建立了一系列微生物技术，奠定了微生物 学基础，使微生物作为一门独立学科开始
12、形成。学基础，使微生物作为一门独立学科开始形成。 法国科学家法国科学家PasteurPasteur微生物学之父，微生物学之父， 其卓越贡献是：证实了微生物的活其卓越贡献是：证实了微生物的活 动，否认了自然发生学说；明确提动，否认了自然发生学说；明确提 出酒精酿造是由微生物引起的发酵；出酒精酿造是由微生物引起的发酵； 证明传染病是由病原微生物引起，证明传染病是由病原微生物引起， 提出了接种疫苗的预防方法及免疫学提出了接种疫苗的预防方法及免疫学 理论思想。发明了沿用至今的杀死理论思想。发明了沿用至今的杀死 有害微生物的有害微生物的PasteurPasteur消毒法。消毒法。 巴斯德发现免疫现象巴斯
13、德发现免疫现象 几星期后几星期后 42-4342-43o oC C下培养下培养 的老龄炭疽菌的老龄炭疽菌 获免疫力获免疫力 3737o oC C下培养下培养 的新鲜炭疽菌的新鲜炭疽菌 德国科学家德国科学家KochKoch细菌学之父，伟大功绩是：首先分离、细菌学之父，伟大功绩是：首先分离、 纯化、培养出炭疽杆菌、霍乱弧菌等病原微生物，并建立了一纯化、培养出炭疽杆菌、霍乱弧菌等病原微生物，并建立了一 套微生物学实验研究技术；证实了病害的病原菌学说。提套微生物学实验研究技术；证实了病害的病原菌学说。提 出了柯赫法则出了柯赫法则微生物是否是某种疾病病原体。微生物是否是某种疾病病原体。 划线法获得单菌落
14、划线法获得单菌落 科赫定理图示科赫定理图示 单菌落单菌落 英国科学家英国科学家Lister外科医学之父：现代外科手术法；法国外科医学之父：现代外科手术法；法国 Buncher兄弟提出了酶学说；英国人兄弟提出了酶学说；英国人Fleming发现了发现了Penicillin。 霉菌菌落周围出现抑制葡球菌生长的抑制现象霉菌菌落周围出现抑制葡球菌生长的抑制现象 产黄青霉菌产黄青霉菌落落 细菌生长细菌生长 抑制区域抑制区域 正常细菌正常细菌 生长区域生长区域 4.4.微生物学的分子生物学阶段微生物学的分子生物学阶段 1919世纪中期至世纪中期至2020世纪初，生物学发展难以解决的理论和技世纪初，生物学发展
15、难以解决的理论和技 术问题十分突出，特别是遗传学上的争论，使得术问题十分突出，特别是遗传学上的争论，使得微生物学成为微生物学成为 十分热门的前沿基础学科，微生物成为生物学研究中的最主要十分热门的前沿基础学科，微生物成为生物学研究中的最主要 对象：对象：多学科交叉促进了微生物学的全面发展；微生物学多学科交叉促进了微生物学的全面发展；微生物学 推动生命科学的发展，突出表现在许多重大理论的突破，生命推动生命科学的发展，突出表现在许多重大理论的突破，生命 科学研究技术科学研究技术基因工程等分子生物学技术的建立。基因工程等分子生物学技术的建立。 J.D.Waston, J.D.Waston, H.F.C
16、.CrickH.F.C.Crick 发现发现DNADNA双螺双螺 旋模型旋模型 生物工程生物工程 商品生产商品生产 改造物种改造物种 常规菌常规菌( (或常规细胞株或常规细胞株) ) 遗传工程遗传工程 细胞工程细胞工程 “工程菌工程菌”或或“工程细胞株工程细胞株” 微生物工程微生物工程 酶工程酶工程 生物反应器工程生物反应器工程 经济效益经济效益 大量产品大量产品 社会效益社会效益 生态效益生态效益 利用生物体利用生物体 或其组成部或其组成部 分，在最适分，在最适 条件下，生条件下，生 产有价值的产有价值的 产品或进行产品或进行 有益过程。有益过程。 微生物工程微生物工程 微生物菌体生产和应用
17、微生物菌体生产和应用 微生物代谢产物的应用微生物代谢产物的应用 微微 生生 物物 机机 能能 的的 利利 用用 微微 生生 物物 基基 因因 的的 利利 用用 利用微生物的特点、性状、使微生物产生有用物利用微生物的特点、性状、使微生物产生有用物 质或直接用于生产的技术。质或直接用于生产的技术。 微生物与饮食、调味品微生物与饮食、调味品 微生物与环保微生物与环保 微生物与医药卫生微生物与医药卫生 用用“工程菌工程菌”生产药物：干扰素，脑菲肽，胰岛素，乙肝生产药物：干扰素，脑菲肽，胰岛素，乙肝 疫苗，抗生素，各种单克隆抗体免疫血清等。疫苗，抗生素，各种单克隆抗体免疫血清等。 微生物与农业和畜牧业微
18、生物与农业和畜牧业 微生物饲料：菌体蛋白饲料；饲料酵母；维生素饲料；发微生物饲料：菌体蛋白饲料；饲料酵母；维生素饲料；发 酵饲料；青贮饲料。酵饲料；青贮饲料。 农用抗菌素：某些微生物能够产生具有抑制或杀死植物病农用抗菌素：某些微生物能够产生具有抑制或杀死植物病 原菌的物质，该物质称农用抗菌素。原菌的物质，该物质称农用抗菌素。 生物农药：细菌农药；真菌农药；病毒农药。生物农药：细菌农药；真菌农药；病毒农药。 生物菌肥：主要是根瘤菌肥即含固氮菌活菌的肥料。生物菌肥：主要是根瘤菌肥即含固氮菌活菌的肥料。 微生物能源微生物能源 微生物与工业微生物与工业 酶制剂工业；氨基酸工业；有机酸工业；新材料开发；
19、生酶制剂工业；氨基酸工业；有机酸工业；新材料开发；生 物化工；食品工程等。物化工；食品工程等。 发酵工程是生物工程中发酵工程是生物工程中 最成熟的应用技术最成熟的应用技术 三、微生物学的展望三、微生物学的展望 1. 1. 微生物基因组学研究微生物基因组学研究 2. 2. 微生物生态学与宏基因组学微生物生态学与宏基因组学 3. 3. 微生物的特异性和共性研究微生物的特异性和共性研究 4. 4. 新学科将广泛建立新学科将广泛建立 合成生物学（合成生物学（synthetic biology）（ E. Kool，2000）基于系统生物学）基于系统生物学 的的遗传工程遗传工程，从基因片段、人工碱基，从基
20、因片段、人工碱基DNA分子、基因调控网络与分子、基因调控网络与信号传信号传 导导路径到细胞的人工设计与合成，类似于现代集成型建筑工程，将工程学路径到细胞的人工设计与合成，类似于现代集成型建筑工程，将工程学 原理与方法应用于遗传工程与原理与方法应用于遗传工程与细胞工程细胞工程等生物技术领域。合成生物学、等生物技术领域。合成生物学、计计 算生物学算生物学与与化学生物学化学生物学一同构成一同构成系统生物技术系统生物技术的方法基础的方法基础。 5. 5. 微生物产业将呈现全新的局面微生物产业将呈现全新的局面 20002000年年6 6月月 我国利用卫我国利用卫 星回收搭载星回收搭载 微生物培养微生物培
21、养 课程内容及课时课程内容及课时 1. 微生物培养及显微技术：微生物培养及显微技术：3学时学时 2. 微生物细胞结构及功能：微生物细胞结构及功能：3学时学时 3. 病毒：病毒：4学时学时 4. 微生物营养：微生物营养：1学时学时 5. 微生物代谢：微生物代谢：1学时学时 6. 微生物生长繁殖及控制：微生物生长繁殖及控制：5学时学时 7. 微生物遗传：微生物遗传：7学时学时 8. 微生物生态：微生物生态：3学时学时 9. 微生物分类及多样性：微生物分类及多样性：4学时学时 10. 微生物基因表达调控：微生物基因表达调控：1学时学时 11. 感染与免疫：感染与免疫：1学时学时 12. 微生物产业：
22、微生物产业：1学时学时 教材及参考书教材及参考书 1.1.微生物学，沈萍主编，第二版，高等教育出版社，微生物学，沈萍主编，第二版，高等教育出版社，2000.72000.7 2.2.微生物学（第二版），武汉大学，复旦大学编，高等教育微生物学（第二版），武汉大学，复旦大学编，高等教育 出版社，出版社，19871987 3.3.微生物学教程，周德庆主编，高等教育出版社，微生物学教程，周德庆主编，高等教育出版社，19931993 4.4.微生物学，俞大绂，李季伦主编，科学出版社，微生物学，俞大绂，李季伦主编，科学出版社，19851985 5.5.微生物学（第二版），无锡轻工学院，华南工学院，天津微生物
23、学（第二版），无锡轻工学院，华南工学院，天津 轻工学院，大连轻工学院合编，轻工出版社，轻工学院，大连轻工学院合编，轻工出版社，19881988 www. 微生物学相关网站微生物学相关网站 爱课程爱课程 http:/ 成成 绩绩 评评 定定 平时成绩平时成绩: 20%，作业，独立完成，作业，独立完成 期末毕卷考试期末毕卷考试: 80% 第二章第二章 微生物的纯培养和显微技术微生物的纯培养和显微技术 培养物（培养物（cultureculture）：在人为规定的条件下培养、繁殖得到的：在人为规定的条件下培养、繁殖得到的 微生物群体。微生物群体。 纯培养物（纯培养物（pure culturepure
24、culture）：只有一种微生物的培养物。：只有一种微生物的培养物。 纯培养纯培养：把特定的微生物从自然界混杂存在的状态中分离、纯：把特定的微生物从自然界混杂存在的状态中分离、纯 化出来的技术，是进行微生物学研究的基础。化出来的技术，是进行微生物学研究的基础。 显微技术显微技术：是进行显微观察时，显微镜的使用技术、标本制作：是进行显微观察时，显微镜的使用技术、标本制作 技术、观察技术及生物体组成成分定性和定量分析技术。技术、观察技术及生物体组成成分定性和定量分析技术。 一、微生物的分离和纯培养一、微生物的分离和纯培养 二、显微镜和显微技术二、显微镜和显微技术 三、微生物形态三、微生物形态 一、
25、微生物的分离和纯培养一、微生物的分离和纯培养 1. 无菌技术（无菌技术（aseptic technique）：）：微生物的研究及应用中，微生物的研究及应用中， 在分离、转接及培养纯培养物时，防止被其它微生物污染的在分离、转接及培养纯培养物时，防止被其它微生物污染的 技术。技术。 （1）微生物培养基及常用器皿的灭菌）微生物培养基及常用器皿的灭菌 常用的灭菌方法是高压蒸汽灭菌和干热空气灭菌。常用的灭菌方法是高压蒸汽灭菌和干热空气灭菌。 （2）无菌操作，接种操作：）无菌操作，接种操作：用接种环或接种针，在无菌用接种环或接种针，在无菌 条件下把微生物由一个培养器皿转接到另一个培养容器。条件下把微生物由
26、一个培养器皿转接到另一个培养容器。 2. 用固体培养基分离纯培养物用固体培养基分离纯培养物 培养基（培养基（culture medium）：）：人工配制的、适合不同生物人工配制的、适合不同生物 生长繁殖、积累代谢产物的营养基质及条件。生长繁殖、积累代谢产物的营养基质及条件。 菌落（菌落（colony）：）：单个微生物在适宜的固体培养基表面或单个微生物在适宜的固体培养基表面或 内部生长、繁殖到一定程度可以形成肉眼可见的，有一定形内部生长、繁殖到一定程度可以形成肉眼可见的，有一定形 态结构的子细胞生长群体。如众多菌落连成一片，便成为态结构的子细胞生长群体。如众多菌落连成一片，便成为菌菌 苔（苔（l
27、awn）。）。 培养平板（培养平板（culture plateculture plate，也称平板或平皿）：溶化的培，也称平板或平皿）：溶化的培 养基倒入无菌空平皿中，冷却凝固后盛有培养基的平皿。养基倒入无菌空平皿中，冷却凝固后盛有培养基的平皿。 （1 1）涂布平板法）涂布平板法（Spread plate methodSpread plate method） 适于大多数好氧微生物。适于大多数好氧微生物。 （2 2）稀释倒平皿法（）稀释倒平皿法（Pour plate methodPour plate method） 1.dilute sample 1 ml 9 ml 10 100 1000 10
28、4 105 106 107 2. plate out 0.1 ml （3 3）平板划线法（）平板划线法（Streak plate methodStreak plate method） 适于大多数非蔓延性的微生物。适于大多数非蔓延性的微生物。 （4 4）稀释摇管法）稀释摇管法（dilution shake culture methoddilution shake culture method） 不常用，适于厌氧微生物的分离。不常用，适于厌氧微生物的分离。 3.3.单细胞或单孢子分离单细胞或单孢子分离 在显微镜下或显微操纵仪下，用毛吸管或机械手选取单个在显微镜下或显微操纵仪下，用毛吸管或机械手选取
29、单个 细胞或单孢子。细胞或单孢子。 4.4.用液体培养基分离纯培养物用液体培养基分离纯培养物 主要采用稀释法，适于许多原生动物及藻类。主要采用稀释法，适于许多原生动物及藻类。 5.5.选择培养分离选择培养分离 设计特定的环境条件，使之适合所需微生物的生长，从而设计特定的环境条件，使之适合所需微生物的生长，从而 使所需微生物能从自然界混杂的群体中分离得到。使所需微生物能从自然界混杂的群体中分离得到。 （1 1）利用选择培养基进行直接分离）利用选择培养基进行直接分离 （2 2）富集培养：利用不同微生物间生命活动特点的不同，）富集培养：利用不同微生物间生命活动特点的不同， 在特定条件下使仅适应于该环
30、境的微生物旺盛生长，从而增加在特定条件下使仅适应于该环境的微生物旺盛生长，从而增加 其在群落中的数量，以便从自然界中分离得到所需微生物。其在群落中的数量，以便从自然界中分离得到所需微生物。 6.6.二元培养物二元培养物 只含有两种微生物，且有意识保持二者之间关系的培养物，只含有两种微生物，且有意识保持二者之间关系的培养物， 这是具有寄生、共生关系微生物的最有效保存途径。这是具有寄生、共生关系微生物的最有效保存途径。 选择培养基分离法选择培养基分离法 1.dilute sample 1 ml 9 ml 10 100 1000 104 105 106 107 牛肉膏培养基牛肉膏培养基 土豆培养基土
31、豆培养基 高氏培养基高氏培养基 7.7.微生物保藏技术微生物保藏技术 微生物纯培养物必须通过各种保藏技术使其在一定时间内微生物纯培养物必须通过各种保藏技术使其在一定时间内 不死亡、不被污染、不变异、生物学性状不丢失，以保证微生不死亡、不被污染、不变异、生物学性状不丢失，以保证微生 物学研究及应用工作顺利进行，因而微生物保藏技术也是保护物学研究及应用工作顺利进行，因而微生物保藏技术也是保护 微生物资源的一项重要基础工作。微生物资源的一项重要基础工作。 （1 1）菌种保藏技术的原理：根据微生物生理、生化特点，）菌种保藏技术的原理：根据微生物生理、生化特点， 人工创造条件，是微生物的代谢处于不活泼，
32、生长繁殖受抑制人工创造条件，是微生物的代谢处于不活泼，生长繁殖受抑制 的休眠状态；的休眠状态；主要三个条件是：低温、干燥和缺氧。主要三个条件是：低温、干燥和缺氧。 （2 2）保藏方法）保藏方法 传代培养保藏：斜面，半固体穿刺，液体等，可密封后传代培养保藏：斜面，半固体穿刺，液体等，可密封后 冷藏。冷藏。 沙土保藏：霉菌孢子及产芽孢细菌。沙土保藏：霉菌孢子及产芽孢细菌。 真空冷冻干燥法保藏真空冷冻干燥法保藏 冷冻法：低温冷冻（冷冻法：低温冷冻（-20-20），超低温，液氮；液体培），超低温，液氮；液体培 养物中常加养物中常加15%15%左右甘油，速冻后保藏。左右甘油，速冻后保藏。 其他保藏方法：
33、曲法，麦粒法，无水硅胶法等。其他保藏方法：曲法，麦粒法，无水硅胶法等。 19951995年年7 7月月1 1日起，布达佩斯条约国际保藏成员单位日起，布达佩斯条约国际保藏成员单位 中国微生物菌种保藏委员会（中国微生物菌种保藏委员会（CCCCMCCCCM，China Commission of China Commission of Culture Collection of MicrobeCulture Collection of Microbe）：中国普通微生物菌种保藏管理）：中国普通微生物菌种保藏管理 中心（中心（CGMCCCGMCC，China General Microbiologica
34、l Culture Collection China General Microbiological Culture Collection CenterCenter）。）。 中国科学院典型培养物保藏委员会（中国科学院典型培养物保藏委员会（TCCCASTCCCAS， Type Culture Type Culture Collection of China Academic ScienceCollection of China Academic Science）：中国典型培养物保藏中）：中国典型培养物保藏中 心（心（CCTCCCCTCC， China Center for Type Cultur
35、e CollectionChina Center for Type Culture Collection）。）。 美国典型菌种保藏中心（美国典型菌种保藏中心（ATCCATCC，American Type Culture American Type Culture CollectionCollection） 美国北部地区研究实验室（美国北部地区研究实验室（NRRLNRRL，Agricultural Research Agricultural Research Service Culture CollectionService Culture Collection） 荷兰霉菌中心保藏所（荷兰霉菌中
36、心保藏所（CBSCBS，Central Bureau voor Schimel Central Bureau voor Schimel CulturesCultures） 英国国家典型菌种保藏中心（英国国家典型菌种保藏中心（NCTCNCTC，National CollectionNational Collection of Type CultureType Culture） 日本大阪发酵研究所日本大阪发酵研究所(IFO)(IFO) 分辨率：分辨率：能辨别两点之间最小距离的能力。能辨别两点之间最小距离的能力。 反差：反差：样本区别于背景的程度。样本区别于背景的程度。 1.1.显微镜的种类及原理显
37、微镜的种类及原理 （1）普通光学显微镜：）普通光学显微镜：主要由物镜、目镜和聚光镜三部主要由物镜、目镜和聚光镜三部 分组成光学系统。分组成光学系统。 最大放大倍数最大放大倍数1600倍；倍； 分辨率分辨率0.2，与光波波长、物镜数值孔径相关，用，与光波波长、物镜数值孔径相关，用Abbe公式公式 表示表示d=0.61/nsin；n:物镜与物体间介质折射率；物镜与物体间介质折射率； ：光束进：光束进 入物镜的半角（镜口角）；入物镜的半角（镜口角）； nsin：数值孔径：数值孔径NA（Numerical Aperture）。）。 二、显微镜和显微技术二、显微镜和显微技术 （2 2）暗视野显）暗视野显
38、 微镜微镜 普通光学显微普通光学显微 镜属于透射照明，镜属于透射照明， 即照明光线直接进即照明光线直接进 入视野。采用特殊入视野。采用特殊 的聚光器，实行斜的聚光器，实行斜 射照明，样品反射射照明，样品反射 后的照明光线进入后的照明光线进入 物镜，视野是暗的，物镜，视野是暗的， 样品是明的，反差样品是明的，反差 增大。实体显微镜增大。实体显微镜 或解剖镜。或解剖镜。 （3 3）相差显微镜（）相差显微镜（Phase contrast microscopePhase contrast microscope） F.ZernikeF.Zernike发明，基本原理是：光线通过不同折射率和厚度发明，基本原
39、理是：光线通过不同折射率和厚度 的标本时，直射光和衍射光的光程有差别，加快或落后的相位的标本时，直射光和衍射光的光程有差别，加快或落后的相位 发生变化发生变化产生相差，通过环状光澜和相位板，利用光的干涉产生相差，通过环状光澜和相位板，利用光的干涉 现象，把光的相位差转变为肉眼可见的振幅差，使透明物体表现象，把光的相位差转变为肉眼可见的振幅差，使透明物体表 现出明显的明暗差异，可看到细胞内的某些细微结构现出明显的明暗差异，可看到细胞内的某些细微结构 （4 4）荧光显微镜（）荧光显微镜（Fluorescence microscopeFluorescence microscope） 有些化合物（荧光
40、素）可以吸收紫外线，并转放出一部分有些化合物（荧光素）可以吸收紫外线，并转放出一部分 光波较长的可见光光波较长的可见光荧光。用紫外线作光源，在暗背景下，发荧光。用紫外线作光源，在暗背景下，发 荧光的物体表现为光亮样本荧光的物体表现为光亮样本荧光显微镜的原理；可对细胞荧光显微镜的原理；可对细胞 的特定物质进行定性、定量、定位分析。的特定物质进行定性、定量、定位分析。 自发荧光：激发光；自发荧光：激发光； 诱发荧光：诱导剂，单胺类物质，甲醛熏蒸；诱发荧光：诱导剂，单胺类物质，甲醛熏蒸； 荧光染料染色：吖啶橙，溴化乙锭等。荧光染料染色：吖啶橙，溴化乙锭等。 （5 5）透射电镜（）透射电镜（TEMTE
41、M，Transmission electron microscopeTransmission electron microscope） 19331933年，德国人年，德国人E.RuskaE.Ruska发明。发明。 电子枪发射的电子射线在几万伏的加速电压作用下，产生电子枪发射的电子射线在几万伏的加速电压作用下，产生 短波长高能电子束，带负电荷，具有光的波动性，电磁场（电短波长高能电子束，带负电荷，具有光的波动性，电磁场（电 磁透镜）起着透镜的作用，有聚焦特性；电子束照射到样品上，磁透镜）起着透镜的作用，有聚焦特性；电子束照射到样品上， 电子与样品发生多种效应，形成透射电子和散射电子电子与样品发生
42、多种效应，形成透射电子和散射电子透射电透射电 镜的信号来源；样品不同部位的结构不同，散射电子的能力不镜的信号来源；样品不同部位的结构不同，散射电子的能力不 同，透过样品的电子束发生疏密差别，荧光屏上就出现了明暗同，透过样品的电子束发生疏密差别，荧光屏上就出现了明暗 区；样本厚度要小于区；样本厚度要小于0.10.1，生物样品要用重金属染色。，生物样品要用重金属染色。 电子束与样品发生的效应，除透射电子和散射电子外，与电子束与样品发生的效应，除透射电子和散射电子外，与 原子发生碰撞，形成背散射电子；被样品吸收，产生二次电子、原子发生碰撞，形成背散射电子；被样品吸收，产生二次电子、 特征性特征性X
43、X射线、阴极荧光、俄歇电子等。射线、阴极荧光、俄歇电子等。 电子与样品发生的多种作用电子与样品发生的多种作用 吸收电子吸收电子 散射电子散射电子散射电子散射电子 透射电子透射电子 特征特征X X射线射线 俄歇电子俄歇电子 二次电子二次电子 背散射电子背散射电子 入射入射 电子束电子束 普通光学显微镜和电子显微镜的比较普通光学显微镜和电子显微镜的比较 分析电镜（分析电镜（Analytic electron microscopeAnalytic electron microscope）：）：收集特征收集特征 性性X X射线作为元素分析信号；有射线作为元素分析信号；有X X射线波谱分析仪：分析射线波
44、谱分析仪：分析X X射线波射线波 长；长； X X射线能谱分析仪：分析射线能谱分析仪：分析X X射线强度。射线强度。 （6 6）扫描电子显微镜（）扫描电子显微镜（SEMSEM，Scan electron microscopeScan electron microscope） 利用二次电子信号成像，观察样品的表面形态，即二次电利用二次电子信号成像，观察样品的表面形态，即二次电 子的数量与样品材料性质、样品表面状态相关。子的数量与样品材料性质、样品表面状态相关。 （7 7）扫描隧道显微镜（）扫描隧道显微镜（STMSTM，Scan tunneling microscopeScan tunneling
45、 microscope） 19811981年，年，IBMIBM苏黎世实验室的苏黎世实验室的Binning, RohrerBinning, Rohrer，GerberGerber和和 WeibleWeible发明。发明。 利用量子力学的隧道效应，当原子尺度的针尖在不到利用量子力学的隧道效应，当原子尺度的针尖在不到1nm1nm高高 度上扫描样品的表面时，针尖与样品间产生隧道效应，隧道电度上扫描样品的表面时，针尖与样品间产生隧道效应，隧道电 流（流（I I）与针尖、样品间距离（）与针尖、样品间距离（d d）有指数关系，由于隧道电流）有指数关系，由于隧道电流 可以测定，故针尖位置可以确定，样品表面形貌
46、就可以确定。可以测定，故针尖位置可以确定，样品表面形貌就可以确定。 原子力显微镜（原子力显微镜（Atomic force microscpeAtomic force microscpe）：利用激光监：利用激光监 测探针随样品表面的升降变化来获取样品表面的形貌信息。测探针随样品表面的升降变化来获取样品表面的形貌信息。 (8) 激光共聚焦显微镜激光共聚焦显微镜 激光共聚焦扫描显微镜（激光共聚焦扫描显微镜（Confocal laser scanning microscope，CLSM） 用激光作扫描光源，逐点、逐行、逐面快速扫描成像，扫描的激光与荧用激光作扫描光源，逐点、逐行、逐面快速扫描成像，扫描
47、的激光与荧 光收集共用一个光收集共用一个物镜物镜，物镜的焦点即扫描激光的聚焦点，也是瞬时成像，物镜的焦点即扫描激光的聚焦点，也是瞬时成像 的物点。系统经一次调焦，扫描限制在的物点。系统经一次调焦，扫描限制在样品样品的一个平面内。调焦深度不的一个平面内。调焦深度不 一样时，就可以获得样品不同深度层次的图像，这些图像信息都储于计一样时，就可以获得样品不同深度层次的图像，这些图像信息都储于计 算机内，通过计算机分析和模拟，就能显示细胞样品的算机内，通过计算机分析和模拟，就能显示细胞样品的立体结构立体结构。 激光共聚焦扫描显微镜既可以用于观察细胞形态，也可以用于细胞内生激光共聚焦扫描显微镜既可以用于观
48、察细胞形态，也可以用于细胞内生 化成分的定量分析、光密度统计以及细胞形态的测量化成分的定量分析、光密度统计以及细胞形态的测量, 配合焦点配合焦点稳定系稳定系 统统可以实现长时间活细胞动态观察可以实现长时间活细胞动态观察。 2.2.显微观察样品的制备显微观察样品的制备 （1 1）光学显微镜的样本制备）光学显微镜的样本制备 活体观察：压片（滴）法；悬滴法；菌丝埋片法。活体观察：压片（滴）法；悬滴法；菌丝埋片法。 染色观察染色观察 活菌染色法活菌染色法 死菌死菌 正染色正染色 负染色负染色： 简单染色法简单染色法 鉴别染色法鉴别染色法 革兰氏染色法革兰氏染色法 抗酸性染色法抗酸性染色法 芽孢染色法芽
49、孢染色法 荚膜染色法等荚膜染色法等 活菌活菌: : 用美蓝或用美蓝或TTCTTC（氯化三苯基四唑）等（氯化三苯基四唑）等 作活菌染色作活菌染色 姬姆萨染色法姬姆萨染色法 （2 2）电子显微镜的样品制备）电子显微镜的样品制备 生物样本需固定、干燥；重金属染色或喷镀。生物样本需固定、干燥；重金属染色或喷镀。 透射电镜样品制备：用覆盖有支持膜（塑料、碳、金属透射电镜样品制备：用覆盖有支持膜（塑料、碳、金属 膜等）的载网（铜网）来承载样品。膜等）的载网（铜网）来承载样品。 负染色技术负染色技术：电子密度高，本身不显示结构，且不与样品：电子密度高，本身不显示结构，且不与样品 反应的物质，如磷钨酸钠（钾）
50、。反应的物质，如磷钨酸钠（钾）。 投影技术投影技术：在真空状态下，将铂、铬等强散射电子的原子：在真空状态下，将铂、铬等强散射电子的原子 由样品的斜上方进行喷镀，提高样品反差。由样品的斜上方进行喷镀，提高样品反差。 超薄切片技术超薄切片技术：生物样本要制成：生物样本要制成100nm100nm以下切片。以下切片。 步骤：取样步骤：取样 固定固定 脱水脱水 浸透与包埋浸透与包埋 切片切片 捞捞 片片 染色。固定用戊二醛和俄酸双重固定；包埋用环氧树脂；染色。固定用戊二醛和俄酸双重固定；包埋用环氧树脂； 染色用铀或铅。染色用铀或铅。 冷冻蚀刻技术冷冻蚀刻技术：也称冷冻复型，主要用于膜结构研究。：也称冷冻
