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（１）微生物とは何か

microbe = microoraganism:生活環の主要な世代が肉眼で観察することの　　　　　　　　　　　できない生物の総称　　　　　　　　　　　①単細胞　　　　　　　　　　　②多細胞であっても機能や組織をもたない

動物 植物

微生物

藻類（植物プランクトン）アサクサノリ、クロレラ

原生動物（動物プランクトン）ゾウリムシ、ミドリムシ

（２）微生物の大きさ

10-3 10-2 10-1 1 102 103 µm10

1 mm

肉眼の解像力 0.1 - 0.2 mm

大型アメーバ酵

母赤血球

細菌

ミトコンドリア

リケッチア

光学顕微鏡0.2 µm = 1000倍で 2 mm

ウイルス

細胞膜の厚さ

高分子

電顕の解像力 2 x 10-4 µm = 0.2 nm

1 mm (1000 µm)

0.1 mm (100 µm)

0.01 mm (10 µm)

0.001 mm (1 µm)

（３）微生物の増殖

N = N02n N = n 世代での細胞数、N0= 初発細胞数　　　　 n = 細胞分裂の回数

N = N02t/T T = 平均世代時間（１回の分裂に要する時間）　　　　 t = 分裂を開始してからの時間

logN = log N0 + log2t/T log N - logN0 = t/T x log2

（３）微生物の増殖

culture medium （培養基）炭素源 C C6H12O6 (glucose)窒素源 N NH4Cl (ammonium chloride)リン酸 P H3PO4 (phosphoric acid)金属塩　　MgCl2, CaCl2寒天　　　agar

pH, 温度などの条件

r = 1 µmのcell r = 1 mmの細胞集団 colony

N/N0 = 109

9 = t/T x log2 = t/T x 0.3

log N/N0 = logN - log N0 = 9

t/T = 30　　 t = 15 h

T = 0.5 h

寒天培地

r = 1 mm のコロニーを接種する

cell上清 沈殿

10 cm3の細胞塊を得る

体積は?

10-3 x 4π/3 cm3

細胞数は何倍 (n =t/T)になったのか?

1/4 x 104 = 2n

4 - 2 log2 = nlog2n = 4/0.3 - 2 = 11.3t/T = 11.3 = 0.5 x 11.3 =5.65

液体培地中での増殖 （４）微生物と種　species

微生物学において、実験、調査、観察の対象とするには“種”であり、目的とする“種”を他種と区別する必要がある。

・形態、生殖法、代謝、環境因子に対する反応、その他,人為的に設定した項目において一定の共通性をもつ個体の集合複雑な形態を有し、肉眼的観察が可能な動物、植物においては客観性をもつ。微生物の場合、真菌においては客観性があるとみなされる。

・染色体の組み換えが可能であり、組み換え体が生育し、子孫を残すことができる関係DNAの塩基配列がある許される範囲で近似している。

2

微生物種の分離

A1

A2A3

B1

B2

B3

C1C2

特定の種を分離する、他の種を排除する

（５）微生物の分類（従来）

微生物

　高等微生物 （真核生物）

　 下等微生物 = 細菌 (bacterium, bacteria)　(原核生物）

原生動物藻類菌類 (fungus, fungi)

変形菌門 ameba

真正菌門 糸状菌　　　　 (filamentous　　　　　fungi) 酵母　　　　　(yeasts)

（６）遺伝子解析による進化の系統樹

Animal

Eukarya（真核生物）

Fungi（菌類）

Plants

Flagellates

Ciliates

Slime molds

HalophilesMethanosarcina

Methanobacterium

Methanococcus

ThermococcusThermoproteus

Pyrodictium

Green non-sulfur bacteria

Enterobacteria

Cyanobacteria

Gram-positivebacteria

　Archaea（古細菌）

Bacteria(細菌）

Flavobcteria

Thermotogales

真核生物

古細菌

真正細菌

動物

植物

菌類（真菌）

グラム陽性細菌

グラム陰性細菌

高度好塩菌

好酸好熱菌

メタン生成菌

微生物

マイコプラズマ

ラン藻生物界

真核生物

原核生物

変形菌門

真菌門

（７）微生物の再分類（８）真菌（菌類）の分類

クロロフィル・その他の光合成色素を持たず、従属栄養を行う。 細胞は真核細胞であり、明瞭な細胞壁をもつ。 栄養体は、運動性を持たない。典型的には菌糸という分枝した糸状体からなり、菌糸の集合体は菌糸体とよばれる。 通常、無性生殖と有性生殖とを営む。 1. 変形菌門　Myxomycota

子実体から放出された胞子は、朽ち木などで発芽し、鞭毛を有するアメーバ様の細胞が放出される。この細胞は細菌を捕食して無数の核をもつ多核体の大型アメーバ（変形体）となる。変形体は通常きや木、土中に生息。地表に出て子実体を形成する。

3

2. 真菌門 Eumycota

2A 鞭毛菌亜門 Mastigomycotina生活史のある時期に、鞭毛をもった遊走細胞を生じる。

2B 接合菌亜門 Zygomycotina無性胞子は非運動性。有性生殖の結果として接合胞子を生じる。

2C 子嚢菌亜門　Ascomycotina隔壁を有する菌糸体あるいは酵母。無性胞子は非運動性で、胞子嚢内に形成なれない。有性胞子は子嚢内に形成

2D 担子菌 Basidiomycotina２倍体の子実体を形成

2E 不完全菌亜門 Deuteromyccotina, Fungi imperfecti有性世代が認められないか、有性世代が判っているものの中の無性世代をさす

2. 真菌門 Eumycota

2B 接合菌亜門 Zygomycotina無性胞子は非運動性。有性生殖の結果として接合胞子を生じる。

1. 栄養体：隔壁のない菌糸 (hyphae) 菌糸体 mycelia2. 細胞壁 (cell wall): chitin, chitosan

OOO

CH2OH

HOH

H

H

NH2

OCH2OH

HOH

H

H

NH2

OH

Chitosan キトサン

NH

C=O

CH3

OOO

CH2OH

HOH

H

H OCH2OH

HOH

H

HO

H

NH

C=O

CH3

Chitin キチン

D-glucosamine

N-acetyl-D-glucosamine

ß-1,4-

ß-1,4-

3. 生殖: 無性生殖　胞子嚢 (sporangium)内に非運動性の胞子　　　 有性生殖　配偶子嚢 (gamentagium)の融合によって生じ　　　　　　　　　た２倍体細胞が接合子となる (zygospore)

胞子嚢

菌糸

胞子

胞子の発芽

i. 接合菌綱　Zygomycetes

Mucor mucedo ケカビ

Rhizopus chinensis クモノスカビ

2C 子嚢菌亜門　Ascomycotina

隔壁を有する菌糸体あるいは酵母。無性胞子は非運動性で、胞子嚢内に形成なれない。有性胞子は子嚢内に形成

1. 栄養体は有核性菌糸、または酵母 (yeasts: 菌糸状態とはならない単細胞の球から楕円細胞）

2. 細胞壁:chitin, ß-1,3-glucan, ß-1,6-glucan, mannan3. 通常は１倍体4. 生殖:　無性生殖 菌糸または分生子枝の上に形成される　　　　　　　　　　非運動性胞子 (分生子 conidiospore) 有性生殖　菌糸間の細胞融合、酵母間の細胞融合

Penicillium crustosum: 青かび

Aspergillus orizae: 黄コウジカビ（清酒、ミソ、醤油）A. niger: 　　　 黒コウジカビ（泡盛）

分生子

頂嚢

分生子柄

菌糸

アミラーゼ生産菌 (Aspergillus sp.)

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Saccharomyces cerevisiae （出芽酵母、サケ酵母、　　　　　　　　　　　　パン酵母）

ssss性的凝集

a-cell α-cell

diploid cell(２倍体） a-cell

α-cell

mating（接合） agglutinin

α-細胞 a-細胞

無性生殖

有性生殖

減数分裂

胞子形成

Schizosaccharomyces pombe （分裂酵母）

2D 担子菌 Basidiomycotina ２倍体の子実体を形成

1. 栄養体は隔壁を有する菌糸2. 細胞壁:chitin, glucan3. 通常は１倍体の菌糸4. 無性生殖：ごくまれに分生子になる　 有性生殖 : 菌糸の融合による

子実体

胞子

胞子の発芽子実体の形成

担子菌（キノコ）の一生

地面

2E 不完全菌亜門 Deuteromycotina, Fungi imperfecti

有性世代が認められないか、有性世代が判っているものの中の無性世代をさす

Aspergillus, Penicillium,Gibberella （子嚢菌）　　　　　Fusarium

無胞子性酵母　Candida　　　　　

酵母型 菌糸型