细菌和真菌（一）

官官方生物老师·18 页·进阶（有基础，想深入原理）·3 次浏览·4 天前

✦ 细菌和真菌（一）生物细菌和真菌（一）菌落

细菌真菌微生物菌落

细菌和真菌（一）

从菌落形态到生殖方式，彻底分清细菌和真菌的本质差异

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细菌真菌微生物菌落

细菌和真菌（一）

从菌落形态到生殖方式，彻底分清细菌和真菌的本质差异

1第 1 页 · 细菌和真菌（一）

基于菌落形态区分细菌与真

水果放久了会长出两种截然不同的东西：有的地方是湿黏光滑的一层膜，有的地方冒出白色或绿色的绒毛。不用显微镜，光看肉眼外观就能初步判断是细菌还是真菌。

大小

细菌菌落小（毫米级），真菌菌落大且向四周蔓延（厘米级）

颜色

细菌颜色单调（白、奶白、淡黄），真菌颜色丰富（白、绿、黑、橙）

质地

细菌表面光滑、湿润、黏稠；真菌呈绒毛状、棉絮状或粉粒状

本质原因

细菌是单细胞紧密堆叠，真菌由菌丝向外分支伸展

光滑小糖豆 vs 蓬松的棉花团对应 →细菌菌落 vs 真菌菌落

糖豆光滑密实对应单细胞堆叠；棉花蓬松多丝对应菌丝伸展

2第 2 页 · 基于菌落形态区分细菌与真

设计对照实验（设置对照组

设计对照实验（设置对照组）：定义、要点与典型应用

设计对照实验（设置对照组

设计对照实验（设置对照组）：定义、要点与典型应用

3第 3 页 · 设计对照实验（设置对照组

无菌操作与灭菌意识

上次我们用菌落形态区分了细菌和真菌——但你有没有想过：如果接种时操作不严谨，培养基上长出来的，还真是"你要观察"的那种菌吗？

无菌操作

防止外来微生物进入操作体系

灭菌与消毒

灭菌杀死一切微生物，消毒只针对有害菌

操作要点

接种环灼烧、瓶口过火、棉塞阻隔、近火焰接种

典型应用

微生物培养、外科手术、食品加工、药品生产

贴手机膜隔绝灰尘对应 →无菌操作隔绝杂菌

贴膜和无菌操作都要求洁净环境，一点污染（灰尘或杂菌）就会留下可见痕迹，所以都要极度小心

4第 4 页 · 无菌操作与灭菌意识

指数增长计算（按代数倍增

上一节我们看菌落形态区分了细菌真菌。但如果培养皿里密密麻麻长了几万个菌落，逐个数显然不现实——这时候就要靠'指数增长'来估算。

指数增长本质

每经历一个代时，细菌数量翻一倍

倍增公式

N = N₀ × 2ⁿ，N₀是起始数，n为代数

代数n怎么算

n = 总培养时间 ÷ 该菌的代时

典型应用

菌落太多无法逐个计数时，反推数量级

注意代时会变

不同菌种、温度、营养，代时差异很大

银行复利存款对应 →细菌指数增长

本金每年翻倍=细菌每代翻倍，年数对应代数，利滚利就是指数爆发

N = N_0 \times 2^n,\quad n = \dfrac{t}{g}

5第 5 页 · 指数增长计算（按代数倍增

菌落

上一页我们用肉眼看到的那些光滑、褶皱、有颜色的"小点"——到底是什么？它跟一个细胞之间，隔着多少个数量级？

菌落的定义

单个微生物细胞在固体培养基上繁殖形成的、肉眼可见的群体

数量级

一般含 10⁷~10⁸ 个细胞，是肉眼可见的临界规模

同源同质

同一菌落细胞来自同一祖先，形态和生理特征高度一致

典型应用

菌种鉴定、纯种分离、活菌计数（CFU）

一个家族村落对应 →菌落

一个祖先繁衍几代，全员外貌习俗相似——对应"同源同质"

\text{CFU/mL}=\dfrac{\text{菌落数}\times\text{稀释倍数}}{\text{接种体积(mL)}}

6第 6 页 · 菌落

培养基

上页你把环境消毒干净了——但菌还没地方长。就像种花你备好干净花盆，还得有土。培养基就是微生物的『土壤』，而且是配比精准的那种。

定义

人工配制的、含微生物所需营养的基质，是菌的『餐桌+食堂』

核心成分

碳源（糖）、氮源（蛋白胨）、水、无机盐；固体需加琼脂作凝固剂

两种分类

按形态：液体（增菌）vs 固体（分离计数）；按功能：普通/选择/鉴别

使用前提

必须高压灭菌后接种，并保持适宜pH（多在中性）和温度

典型应用

增菌培养、菌种分离、菌落计数、形态与生理鉴定

自助餐厅对应 →培养基

每种菌挑不同『菜』（选择性）；固体『餐桌』让菌落分开坐、长成肉眼可见的堆

7第 7 页 · 培养基

琼脂

上页提到培养基，但液体里细菌混作一团，分不开谁是谁的后代。要把单个细菌'隔离培养'，就得让培养基凝固成固体平面。琼脂，就是让这一切成为可能的关键材料。

来源与发现

从红藻提取的多糖，1882年由Hesse夫妇偶然发现

独特理化特性

95℃融化、45℃凝固；多数微生物无法分解利用

固体培养基骨架

为细菌提供固定生长平面，让单菌落清晰可见、可分离

取代明胶的意义

此前明胶会被细菌分解，琼脂解决了'凝固剂被吃掉'的难题

明胶果冻对应 →琼脂平板

同样能凝固成形，但明胶细菌能'吃'（分解），琼脂细菌'咬不动'——所以琼脂才能稳定托住菌落

8第 8 页 · 琼脂

接种

养过植物的人都做过「移苗」：把小苗从拥挤的盆里移到新土中，给它更大空间。实验室里我们移的不是植物，而是肉眼看不见的微生物——这个动作就叫接种。

定义

将微生物转移到新鲜培养基中，让它在新环境里生长繁殖

无菌要求

操作全程严防杂菌污染，否则长出来的可能不是目标菌

专用工具

接种环、接种针等金属器具，使用前后必须灼烧灭菌

常用方法

平板划线、稀释涂布、液体接种、穿刺接种等

典型应用

分离纯化单菌落、扩增培养、菌种鉴定与保存

移苗种树对应 →接种微生物

小苗→待培养的菌；新盆新土→无菌培养基；移苗动作→无菌转移菌种

9第 9 页 · 接种

细菌和真菌的广泛分布

上一页我们学会了培养和计数，那反过来想——这些菌到底生活在哪儿？答案是几乎无处不在。

分布范围极广

土壤、水体、空气、生物体内外、极端环境（深海火山口、南极冰层下）都有分布

个体数量庞大

1克表层土壤约含10亿细菌；人体内细菌总数约38万亿，与人体细胞数相当

广泛分布的三大原因

繁殖快（指数增长）+ 代谢多样（自养/异养、需氧/厌氧）+ 抗逆结构（芽孢）

典型应用领域

发酵食品（酱油/酸奶）、抗生素生产、生态分解、生物固氮、肠道益生菌

蒲公英的全球扩张对应 →细菌真菌的广泛分布

种子随风飞散≈随气流/水/生物传播；对土壤不挑≈代谢类型多样；根难除≈芽孢抗逆性强

10第 10 页 · 细菌和真菌的广泛分布

细菌和真菌生存的基本条件

上页说到细菌和真菌几乎无处不在，但存在不等于活得好。要让它们真正生长繁殖，需要哪些基本条件？

水分

代谢的溶剂，缺水时一切生化反应都会停摆

营养物质

碳源、氮源、无机盐等，相当于微生物的食物

适宜温度

不同菌种有各自最适范围，过低过高都抑制

酸碱度（pH）

多数细菌偏好中性，真菌多偏好微酸

气体与空间

需氧菌需氧气，厌氧菌则相反；空间不足则互相竞争

养一缸金鱼对应 →养活细菌和真菌

水、食物、温度、pH、氧气缺一不可，缺哪样都会翻缸

11第 11 页 · 细菌和真菌生存的基本条件

细菌的三种形态分类

上一页我们从肉眼可见的菌落区分细菌，但决定一种细菌是谁的，是单个细胞在显微镜下的形态。细菌的基本形态主要有三种。

球菌

球形或椭球形；按分裂方向成对、链状或葡萄串状

杆菌

圆杆状，长宽差异大，种类最多

螺旋菌

螺旋或弧形，多数具鞭毛可主动运动

弹珠、火柴棒、弹簧对应 →球菌、杆菌、螺旋菌

珠对应球、棒对应杆、弹簧对应螺旋——形状一一对应

12第 12 页 · 细菌的三种形态分类

原核生物

之前学过的细菌其实只是原核生物的一半"成员"。原核生物是个更大的家族，定义它的不是"长得像什么"，而是细胞内部一个关键的结构差异。

原核定义

无核膜包被的细胞核，DNA为环状、裸露悬浮于细胞质

两大生物域

细菌域 + 古菌域；古菌常被忽视，代谢极其多样

对比真核

真核有膜围的核与多种膜性细胞器，原核只有核糖体

深度应用

Taq酶(嗜热细菌)撑起PCR；产甲烷古菌驱动沼气

集体宿舍 vs 精装套房对应 →原核细胞 vs 真核细胞

原核所有分子挤在一间屋，无隔断；真核用膜把不同功能隔成独立房间

13第 13 页 · 原核生物

真核生物

上一页我们认识了原核生物——结构简单、没有真正的核。但地球上绝大多数肉眼可见的生命，都走上了相反的路：把遗传物质封存在独立的隔间里。

真正的细胞核

DNA被双层核膜包裹，与细胞质分隔，形成独立的遗传信息中心

膜性细胞器

线粒体、内质网、高尔基体等由膜围成，各司其职

线性染色体

DNA呈长链线状，与组蛋白结合后螺旋折叠成染色体

代表类群

真菌、植物、动物、原生生物——几乎所有肉眼可见的生命

工厂的独立档案室对应 →真核细胞的细胞核

DNA被锁进有门有墙的密室（核膜包绕），不被车间随便接触——区别于原核细胞DNA『散在外面』

14第 14 页 · 真核生物

细菌的结构特点

上一页我们讲了细菌属于原核生物——没有真正的细胞核。那细菌内部究竟长什么样？为什么有些抗生素能杀菌却对人无害？答案都藏在结构里。

拟核

DNA集中区域，无核膜包被，相当于细菌的‘档案室’

质粒

小型环状DNA，能独立复制，是基因工程的核心载体

肽聚糖细胞壁

由肽聚糖构成，区别于植物纤维素，是抗生素的攻击靶点

特殊结构

荚膜保护、鞭毛运动、芽孢抗逆——细菌的‘生存装备’

可拆卸的工具盒对应 →质粒

能独立于主DNA复制，又能‘拆’出来转入别的细胞——正是基因工程的核心操作

15第 15 页 · 细菌的结构特点

细菌的分裂生殖

上页我们看清了细菌的'内部零件'——拟核、细胞壁、鞭毛……一个细胞靠这些零件完成一切生命活动，包括一件看似不可思议的事：从中间把自己'劈'成两个。

分裂生殖定义

细菌最主要的繁殖方式：一个母细胞从中一分为二，形成两个遗传信息几乎相同的子细胞

分裂基本过程

拟核DNA先复制一份，细胞随之伸长，中部向内凹陷形成隔膜，最终一分为二

无性克隆特点

不需配子结合，子代与亲代DNA序列高度一致，本质上是细胞的'自我复印'

速度与实践意义

条件适宜时约20~30分钟一代；冷藏、高温灭菌、消毒正是建立在这一特性之上

复印说明书后把人劈成两半对应 →细菌分裂生殖

DNA复印（说明书），细胞劈开（人），每半都自带一份完整说明书

16第 16 页 · 细菌的分裂生殖

本节要点

✓区分原理：形态差异追到底层，是原核与真核的细胞本质差异
✓实验铁律：对照 + 无菌是微生物实验的两条腿，缺一就结论作废
✓增长本质：分裂生殖 + 短周期 = 2ⁿ 指数增长，是数学必然
✓结构哲学：细菌「简陋」实为高速繁殖的精简进化方案

延伸主题：细菌与真菌的营养方式对比抗生素如何专一攻击细菌微生物在生态循环中的角色

17第 17 页 · 本节要点

课后思考

三个开放性问题检验理解程度

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