1、第一章微生物的特點: 1. 小（個體微小） mm 級：普通細菌（光鏡，電鏡） nm 級：病毒（電鏡） 少數較大，肉眼可見2. 簡（結構簡單）單細胞 簡單多細胞 非細胞3. 低（進化地位低）(1)非細胞：病毒，類病毒，朊病毒 (2)原核類：普通細菌，放線菌，藍細菌 ，支原體，立克次氏體，衣原體 (3) 真核類：真菌（酵母菌，霉菌，蕈菌） 單細胞藻類，原生動物4. 比表面積大5. 分布廣，種類多6. 代謝類型多樣7. 生長和繁殖快8. 易變異微生物在生物界中的地位:1969年Whittaker五界系統： 原核生物界、原生生物界、菌物界、植物界和動物界1977年-1990年 Woese 細胞生命三域

2、學說： 細菌域 古菌域 真核生物域微生物學的研究內容:微生物的形態結構、生理生化、遺傳變異、進化、分類、生態、應用微生物學的分支學科 : 基礎微生物學 應用微生物學一. 我國古代對微生物的利用飲食：8000年前，制曲釀酒工藝 2500年前，制醬、釀醋 農業：春秋戰國，有機肥制作醫藥：種痘防天花；中藥二. 微生物的發現:1676年，荷蘭 Leeuwenhoek 自制顯微鏡，微生物世界 三. 微生物學的奠基時期1. Pasteur (1822-1895)法國微生物學家、化學家 近代微生物學的奠基人 法蘭西學院院士“進入科學王國的最完美無缺的人” 主要貢獻 : （1）否定 “自生說” ，證實發酵由微

3、生物引起（2）傳染病是微菌在生物體內發展的結果 免疫學預防接種（3）建立“巴氏消毒法” Pasteur的曲頸瓶試驗2. Koch1）確定了炭疽病、結核病等傳染病的病原菌2）提出了柯赫氏法則3）建立和改進了微生物學的研究技術和方法 Koch的助手Petri 設計玻璃培養皿 Koch的助手Hesse用洋菜作固體培養基的支撐物五. 現代微生物學微生物學、生物化學、遺傳學、分子生物學、計算機科學的綜合®現代微生物學 重大理論問題的突破：1. 1941年，Beadle 和Tatum研究粗糙脈孢霉的營養缺陷株，提出了“一基因一酶”假說。2. 1944年Avery在研究細菌的轉化因子時發現了DNA

4、的作用，揭露了遺傳基因的化學本質。 3. 1953年，Watson 和Crick 發現了DNA的雙螺旋結構，大大促進分子遺傳學的發展。 4.1961年Jacob和Monod提出了大腸桿菌乳糖代謝調控的操縱子學說微生物代謝調控方式。5. 1965年，Nirenberg破譯DNA堿基組成的三聯密碼，揭示了生物同一性的本質。6. 1973年，Cohen等，不同的質粒DNA體外重組，轉化大腸桿菌成功（基因工程）7.人干擾素、人白介素2、人集落刺激因子、重組人乙型肝炎疫苗、基因工程幼畜腹瀉疫苗等多種基因工程藥物和疫苗進入生產或臨床試用階段。8. DNA序列分析，DNA分子雜交，Pr生物合成，PCR技術迅

5、速發展 9. “生命三域學說”的提出 10. 微生物基因組的研究 1995年，美國，流感嗜血桿菌（Haemophilus influenzae）的全基因組序列。 第二章微生物的純培養和顯微技術 培養物：在人為規定的條件下培養、繁殖得到的微生物群體。純培養物：只有一種微生物的培養物。B：顯微技術：包括顯微標本的制作、觀察、測定、記錄及分析等方面的內容。 無菌技術：在分離、轉接及培養純培養(物)時防止其被其他微生物污染同時也不污染周圍環境的技術。 常用的無菌技術 ：高壓蒸氣滅菌、高溫干熱滅菌、超凈工作臺、棉塞二、用固體培養基分離純培養 菌落：單個微生物在適宜的固體培養基表面或內部生長、繁殖到一定程

6、度形成的肉眼可見、有一定形態結構的子細胞生長群體。菌苔：當固體培養基表面眾多菌落連成一片時，便成為菌苔。菌落或菌苔是對微生物進行分類和鑒定的重要依據。用固體培養基分離純培養技術 ：稀釋倒平板法 、涂布平板法 、平板劃線分離法 、稀釋搖管法 （用于分離嚴格厭氧菌。）用液體培養基分離純培養： 稀釋法：經高度稀釋后，同一個稀釋度的試管中大多數（95%以上）表現不生長，很可能得到的是純培養。 單細胞（單孢子）分離 ：單細胞分離：采取顯微分離法從混雜群體中直接分離單個細胞或單個個體進行培養以獲得純培養。選擇培養、富集培養：富集條件：物理、化學和生物等。菌種保藏：就是根據菌種特性及保藏目的的不同，給微生物

7、菌株以特定的條件，使其存活而得以延續。 菌種保藏方法：連續轉接、改變條件（干燥、低溫、缺氧、缺乏營養等） 在需要時再通過提供適宜的生長條件使保藏物恢復活力。 1、傳代培養保藏 是微生物保存的基本方法。 瓊脂斜面、半固體瓊脂柱和液體培養等。橡皮塞封口或用石蠟覆蓋。 放置低溫保存。2、冷凍保藏 代謝作用停止。會有損傷：低溫會使細胞內水分形成冰晶，從而引起細胞（尤其是細胞膜）的損傷。速凍及快速解凍可減少損傷；還可加一些保護劑，如0.5%左右的甘油或二甲亞砜可透入細胞，并通過降低強烈的脫水作用而保護細胞。3、干燥保藏法 沙土管保存和冷凍真空干燥保藏是最常用的二種微生物干燥保藏技術。 沙土管保存 ：將菌

8、種接種至斜面，培養至長出大量的孢子后，洗下孢子制備孢子懸浮液，加入無菌沙土試管中，減壓干燥，直至將水分抽干，最后用石蠟、橡膠塞等封閉管口，置冰箱保存。此法主要適用于產孢子的微生物，如芽孢桿菌、放線菌等，保藏時間相對較長。 冷凍真空干燥保藏 將加有保護劑的細胞樣品預先冷凍，使其凍結，然后在真空下通過水的升華作用除去水分。達到干燥的樣品可在真空或惰性氣體的密閉環境中置低溫保存，從而使微生物處于干燥、缺氧及低溫的狀態，生命活動處于休眠，可以達到長期保藏的目的。微生物的保藏保藏期間微生物不死亡、不污染、不會因變異而丟失重要的生物學性狀。許多國家都設有相應的菌種保藏機構：中國微生物菌種保藏委員會 、 美

9、國典型菌種保藏中心 、 世界菌種保藏聯合會等 。一、顯微鏡的種類及原理 普通光學顯微鏡、暗視野顯微鏡、相差顯微鏡、熒光顯微鏡、透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、掃描隧道顯微鏡 分辨率：重要性能參數。顯微鏡物象是否清楚不僅決定于放大倍數，還與顯微鏡的分辨率（resolution）有關。分辨率是指顯微鏡（或人的眼睛距目標25cm處）能分辨物體最小間隔的能力。分辨率的大小決定于光的波長和鏡口角以及介質的折射率。1、活體觀察（1）壓滴法：將菌懸液滴于載玻片上，加蓋蓋玻片后立即進行顯微鏡觀察。（2）懸滴法：在蓋玻片中央加一小滴菌懸液后反轉置于特制的凹載玻片上后進行顯微鏡觀察，為防止液滴蒸發變干，一般還應在

10、蓋玻片四周加封凡士林。（3）菌絲埋片法：將無菌的小塊玻璃紙鋪于平板表面，涂布放線菌或霉菌孢子懸液，經培養，取下玻璃紙置于載玻片上，用顯微鏡對菌絲的形態進行觀察。2、染色觀察 固定的目的：殺死細菌。使菌體粘附于坡片上。增加細菌對染料的親和力。常用的方法有酒精燈火焰加熱和化學固定二種。 細菌菌落：菌落較小，圓形，光滑，較濕潤，透明、半透明或不透明，質地均勻，大多易挑取。孢子絲： 當氣生菌絲生長發育到一定階段，氣生菌絲上分化出的可形成孢子的菌絲。 孢子絲的形狀及在氣生菌絲上排列的方式隨種而異。放線菌的菌落：菌落質地硬而致密，菌落小而不廣泛延伸。菌落表面呈緊密的絨狀或堅實、干燥多皺。接種針難以挑取，有

11、時可挑碎，有時可將整個菌落挑起。1、霉菌即絲狀真菌，指菌絲發達而不產生大型肉質子實體的真菌。菌絲有分枝與不分枝、無隔菌絲（根霉、毛霉）與有隔菌絲（青霉、曲霉）之分。 霉菌菌落：菌落通常較大，干燥，不透明，質地疏松，呈絨毛狀、蛛網狀、棉絮狀或氈毯狀，由于不同的真菌孢子含有不同的色素，所以菌落表面可呈不同的顏色，且菌落中央與邊緣、正面與反面的顏色、構造常不同 。霉菌作用：在發酵工業上廣泛用來生產酒精、抗生素（青霉素、灰黃霉素）、有機酸（檸檬酸、葡萄糖酸）、維生素等。在農業上用于飼料發酵、植物生長激素（赤霉素）、殺蟲農藥（白僵菌劑）等。另外，霉菌也是造成物品霉變的主要原因。 2、酵母菌 酵母菌是一群

12、以芽殖或裂殖來進行無性繁殖的單細胞真菌，以此與霉菌相區別。極少數種可產生子囊孢子進行有性繁殖。 酵母菌在釀造、食品、醫藥工業等方面占有重要地位。酵母菌細胞蛋白質含量高達細胞干重的50%以上，并含有人體必需的氨基酸，所以酵母菌可以成為食品和飼料的重要補充。腐生型酵母菌能使食品和其他原料腐敗變質；白假絲酵母（白色念珠菌）可引起皮膚、粘膜、呼吸道及泌尿系統等多種疾病，新型隱球酵母還能引起慢性腦膜炎、肺炎等疾病。 三、藻類 藻類是指除苔蘚植物和維管束植物以外，基本上有葉綠素，可進行光合作用，并伴隨放出氧氣的一大類真核生物。個體大小差異很大。 水華、赤潮 四、原生動物 原生動物是一類缺少真正細胞壁，細胞

13、通常無色，具有運動能力，并進行吞噬營養的單細胞真核生物。 原生動物在海水、淡水中大量存在，它們也與各種動植物在不同組織水平上形成共同體，有些對宿主無害，有些對宿主有利，有些對宿主有害。也有一些原生動物能引起人類疾病。 第三章一. 細胞壁細胞最外層厚實、堅韌而有彈性的結構，主要由肽聚糖構成。 觀察方法：1）鑒別染色2）質壁分離3）切片電鏡觀察細胞壁功能：1）固定外形，提高機械強度；2）阻止大分子物質（如酶、抗生素）通過；3）協助細胞的生長、分裂和鞭毛運動；4）決定細菌的抗原性、致病性和對噬菌體的敏感性。兩種不同的細胞壁：革蘭氏染色反應染色步驟：（1）結晶紫 初染（2 碘液 媒染 （3）乙醇 脫色

14、 （4）復紅/沙黃 復染 染色結果： G+細菌 紫紅色 G- 細菌 紅色一）革蘭氏陽性細菌的細胞壁 厚：2080nm 主要成分：肽聚糖、 磷壁酸1. 肽聚糖1）組成：（1）雙糖單位（2）四肽側鏈（L-Ala、D-Glu、L-Lys、D-Ala）（3）肽橋（Gly）作用：形成堅硬而有彈性的三維空間網絡2. 磷壁酸 G+細菌特有 分為壁磷壁酸、膜磷壁酸1）組成： 為磷酸甘油或磷酸核糖醇多聚體的衍生物2）作用：提高Mg 2+濃度和酶的活性；作為某些噬菌體的吸附位點；表面抗原；縱向加強肽聚糖的結構二）革蘭氏陰性細菌的細胞壁 結構和主要成分：肽聚糖和外膜1. 革蘭氏陰性細菌肽聚糖 少數幾層 有雙糖單位、

15、四肽側鏈 (L-Lys3 DAP3 ) ，甲四肽的D-Ala4-乙四肽中的DAP3 連接2. 外膜 1) 脂多糖 G-細菌 外膜層特有：(1) 類脂A（lipid A） 細菌內毒素 不同G-細菌骨架一致(2) 核心多糖 有屬特異性(3) O-特異側鏈： 由35個單糖單位所構成的多糖鏈、 菌體抗原，有種特異性。2) 脂蛋白：成分與細胞質膜上的脂蛋白相似 連接外膜層和肽聚糖3. 外膜蛋白孔蛋白 親水性，低分子物質進出細胞壁的通道 分為非特異性孔蛋白、 特異性孔蛋白4. 周質空間：G-細菌 外膜與細胞膜之間的狹窄空間含有許多參與代謝的蛋白： 水解酶、合成酶 ，結合蛋白（運輸養料），受體蛋白（趨化性）

16、G+與G-細菌細胞壁的主要區別區別點G+細菌G-細菌結構層次厚度/nm肽聚糖磷壁酸脂多糖脂蛋白蛋白質青霉素作用溶菌酶作用單層20804090交聯高+-+或-敏感敏感內壁層18510交聯低-+或-外壁層810-+不敏感不敏感革蘭氏染色反應的機制：細胞壁化學成分的差異G+細菌：壁厚、肽聚糖層次多、交聯緊密、無類脂 脫色時失水網孔縮小，初染的結晶紫-碘復合物留在壁內（紫色），復染后呈紫紅色。G- 細菌：壁薄、肽聚糖層次少、交聯疏松，有類脂外膜 脫色時類脂外膜迅速溶解，薄而松散的肽聚糖層不能阻擋結晶紫-碘復合物的溶出，脫色后退為無色，復染后呈現紅色。三）古菌細胞壁1. 假肽聚糖細胞壁 聚糖骨架： N-

17、乙酰葡糖胺+ N-乙酰塔羅糖胺糖醛酸 （-1,3 糖苷鍵） 三肽側鏈： L-Glu、 L-Ala、L-Lys 肽橋：L-Glu 2. 獨特多糖細胞壁3. 硫酸化多糖細胞壁4. 糖蛋白細胞壁5. 蛋白質細胞壁二. 細胞壁以內的構造 (原生質體)一）細胞質膜：位于細胞壁內側，包圍著細胞質，柔軟、脆弱、富有彈性的半透膜。 質壁分離、鑒別染色或原生質體破裂 超薄切片電子顯微鏡觀察化學組成和結構1）磷脂 磷酸甘油脂的雙分子層、磷酸端親水的頭部、烴端疏水的尾部磷酸上的R基團因物種而異；脂肪酸的鏈長和飽和度也因物種和生長溫度而異2）蛋白質周邊蛋白：在膜的表面，親水性（改變pH，離子強度等可分離）跨膜蛋白:鑲

18、嵌于磷脂雙層中，疏水性（需用表面活性劑或有機溶劑等劇烈條件才能分離）2. 功能1）選擇性運送物質；2）維持細胞內正常滲透壓；3）含磷酸化酶系，是原核細胞產能場所；4）合成細胞壁和糖被組分的基地；5）著生鞭毛基體的部位。古菌的細胞膜結構特點：1）聚異戊二烯甘油醚類脂2）醚鍵 雙分子層膜3）單分子層膜（更牢固） 單雙分子層膜 4）甘油3C上有獨特的R基團，如磷酸酯基5）膜上含有獨特脂類，如菌紅素二）細胞質及其內含物細胞質 ：細胞質膜包圍的除核區以外的一切半透明、膠狀及小顆粒狀物質的總稱。內含物：細胞質內形狀較大的顆粒狀結構。細胞質組分：核糖體、酶、中間代謝物、營養物、質粒等。 核糖體：核糖核酸+蛋

19、白質 內含物組分1. 顆粒性貯藏物 聚-羥基丁酸 糖原和淀粉 異染粒 （磷源、能源） 藻青素 （氮源、能源） 硫滴和硫粒3. 磁小體：某些趨磁細菌中存在的多面體結構，成分為Fe3O4 ，有膜包裹。 功能： 趨磁導向4. 氣泡 某些水生細菌含有 蛋白質組成的圓形或梭形結構 貯存氣體 功能：運動工具三）核區：指原核生物所特有的無核膜包裹、無固定形態的原始細胞核。 環狀雙螺旋DNA 一個細胞正常只含一個核區，有時多個 功能：攜帶細菌的絕大多數遺傳信息，是生長發育、新陳代謝、遺傳變異的控制中心。質粒：細菌染色體以外的遺傳物質，能獨立復制，為共價閉合環狀的雙螺旋DNA。在細胞內的拷貝數多少不一 分子量小

20、：1×106 100×106Da 基因少：幾個到上百個 genes功能：攜帶細菌的部分非必需遺傳信息，執行某些特殊的功能，常可轉移到其他細菌并具有重組性。四）特殊的休眠構造1. 芽孢：某些細菌在生長發育后期，能在細胞內部形成一個圓形、橢圓形或圓柱形的壁厚、含水量低、抗逆性強的高度折光的休眠體，稱為芽孢。抵抗熱、紫外線、電離輻射、干燥、化學藥品，存活時間長，產生芽胞的大都是革蘭陽性菌：如芽孢桿菌屬、梭菌屬、生孢八疊球菌屬等1）芽孢的形態：芽胞的形狀、大小、位置和表面特征等具有重要的分類鑒別意義。2）芽孢的結構五部分：（1）孢外壁：脂蛋白 （2） 芽孢衣：蛋白（30-60干重）

21、（3）皮層：特殊肽聚糖、DPA-Ca （4） 核心壁：類似細胞質膜 (5) 核心：含芽孢壁、芽孢質膜、芽孢質和核區等4）芽孢的萌發： 活化 出芽 生長 芽孢出芽時，壁薄或不完整，出現很強的感受態7）伴孢晶體： 少數芽孢桿菌在形成芽孢時，芽孢旁產生菱形或雙錐形的堿溶性蛋白晶體，稱為伴孢晶體。 （1）可毒殺200多種昆蟲（生物農藥）（2細菌分類鑒定的重要指標（3）有助于細菌長期保藏（4）有助于芽孢菌的篩選（5）衡量消毒滅菌手段的重要指標 ： 肉毒梭菌（肉品滅菌的指標）破傷風梭菌、產氣莢膜梭菌（外科手術滅菌指標） 嗜熱脂肪芽孢桿菌（工業發酵滅菌的指標） 特點：不溶于水，對蛋白酶類不敏感； 易溶于堿性

22、溶劑。2. 細菌的其他休眠構造孢囊：某些固氮菌等在缺乏營養的條件下，由細胞外壁加厚、細胞失水而形成一種抗干旱但不抗熱的球形休眠體。 抵抗：干旱、機械損傷、紫外線 如：棕色固氮菌三. 細胞壁以外的構造一）糖被： 包被于某些細菌細胞壁外的一層厚度不定的膠狀物質。 成分：多糖、多肽、蛋白質 2. 糖被的類型：1）莢膜、微莢膜 。有外緣，附著穩定2）粘液層。無明顯外緣，結構松散并能向環境基質擴散3）菌膠團。 包裹在細胞群上。3. 糖被的作用：1）保護作用2）貯藏養料3）透性屏障4）表面附著5）信息識別6）堆積代謝廢物4. 價值：（1） 制備生化試劑 ： 腸膜明串珠菌 ：蔗糖葡聚糖莢膜右旋糖苷（代血漿）

23、（2） 污水處理： 動膠菌 ： 吸附、分解、沉降有害物質1. 鞭毛： 生長在某些細菌體表的長絲狀、波形彎曲的蛋白質附屬物，具有運動功能。 球菌：一般無 桿菌：有/無 弧菌和螺旋菌：大多有 趨避運動化學趨避運動或趨化作用:細菌對某化學物質敏感,通過運動聚集于該物質的高濃度區域或低濃度區域. 菌毛長在細菌體表的纖細、中空、短直、數量較多的蛋白質類附屬物,具有使菌體附著于物體表面的功能.性毛構造和成分與菌毛相同，但比菌毛長而粗，數量僅一至少數幾根。其功能是向受體菌傳遞遺傳物質。一. 藍細菌：光合細菌 分布廣泛：各種水環境，土壤，巖石，樹干 “墊狀體”、“水華”、“地衣”、“紅萍”作用：巖石風化、土壤

24、形成、固氮。結構特征：含色素：葉綠素a，-胡蘿卜素，藻膽色素 糖原異形胞：絲狀體藍細菌中，有的細胞稍大，色淺，厚壁，含大量糖脂，氧氣透入緩慢，缺乏光系統II，這樣的細胞稱為異形孢，是藍細菌的固氮場所 。靜息孢子：絲狀體細胞鏈中間或末端的形大、色深、壁厚的休眠細胞，胞內有貯藏性物質，具有抗干旱或冷凍的能力。繁殖方式：二分裂、復分裂、連鎖體斷裂；芽殖粘細菌能產生子實體的滑行細菌，具有復雜的行為模式和生活周期1. 生活周期兩個階段：營養細胞和子實體2. 專性好氧、化能有機營養：微生物尸體、土壤表層、樹皮、堆肥；有些能分解纖維素、幾丁質、脂類黃色粘球菌生活周期： 營養細胞（生長、聚集、細胞堆）子實體（

25、含粘孢子 ）發芽，生長 營養細胞三. 支原體 1）細胞小，能通過細菌過濾器2）無細胞壁，細胞形態多變3）可人工培養，但條件要求苛刻4）在固體培養基上生長緩慢，形成“煎雞蛋”樣菌落5）分布于土壤、污水、溫泉等環境及動物體內6）腐生、共生、寄生，少數致病 立克次氏體 1）球狀、桿狀，隨寄主和發育階段表現出多形態2）大多為專性活細胞寄生3）可用雞胚 or 動物細胞來培養寄生過程有2個階段：初生宿主（節肢動物）終末宿主（人畜）五. 衣原體 ：個體微小，球形、橢圓 專性寄生菌：僅在脊椎動物細胞內生活獨特生活周期：有2種細胞類型真核微生物：凡是細胞核具有核膜；能進行有絲分裂；細胞質中存在線粒體或同時存在葉

26、綠體等細胞器的微小生物。真核生物與原核生物的區別*比較項目真核生物原核生物細胞大小較大較小細胞壁（若有）纖維素，幾丁質等肽聚糖等細胞膜有甾醇無甾醇（除支原體）細胞質有功能特化的細胞器無細胞器，但有核糖體細胞核有核膜、核仁，染色體數常>1，進行有絲分裂和減數分裂無核膜、核仁，染色體數常為1，不進行有絲分裂和減數分裂繁殖方式有性、無性無性遺傳重組方式有性生殖、準性生殖等轉化、轉導、接合等厭氧生活罕見常見化能自養無有些有一. 細胞壁 含多糖、蛋白質、脂類等成分。纖維素 （低等真菌）多糖 、幾丁質 （高等真菌） 葡聚糖（酵母菌）1. 釀酒酵母： 3層： 表面：甘露聚糖 中間：蛋白質 里面：葡聚糖

27、二. 鞭毛 1）尾鞭式鞭毛： 細絲狀，尖端越細2）茸鞭式鞭毛： 羽毛狀，側生細毛 著生于中央或一端三. 細胞質膜 結構和功能與原核生物的類似，有少數差異五. 細胞基質和細胞器1. 細胞基質：在真核細胞質中，除細胞器以外的膠狀溶液。它含有細胞骨架和酶等蛋白質、各種內含物和中間代謝物。細胞骨架：由微管、肌動蛋白絲和中間絲構成的細胞支架。2. 內質網和核糖體：功能：合成和運送蛋白質3. 高爾基體功能：對蛋白質原進行酶切加工 合成、分泌糖蛋白、脂蛋白4. 溶酶體：含酸性水解酶，消化功能5. 微體：過氧化物酶體：分解過氧化物，氧化脂肪酸6. 線粒體：功能：氧化磷酸化，產ATP （動力車間）有單獨的線粒體

28、基因組7. 葉綠體功能：光合作用 （食品車間）有單獨的葉綠體基因組第四章營養物質:能夠滿足機體生長、繁殖和完成各種生理活動所需要的物質營養:微生物獲得和利用營養物質的過程微生物的營養要素：六要素：碳源、氮源、能源、生長因子、無機鹽和水1. 碳源 在微生物生長過程中能為微生物提供碳素來源的物質微生物利用的碳源物質主要有:糖類、有機酸、醇、脂類、烴、CO2及碳酸鹽等。工業發酵常用碳源：單糖、淀粉、麩皮、米糠等。2. 氮源 ：在微生物生長過程中能為微生物提供氮素來源的物質按氮源的不同，生物可分為：1）氨基酸自養型：能利用尿素、銨鹽、硝酸鹽甚至氮氣的微生物。2）氨基酸異養型：只能利用有機氮源的微生物。

29、常用的蛋白質類氮源包括蛋白胨、魚粉、蠶蛹、黃豆餅粉、玉米漿、牛肉浸膏、酵母浸膏等3. 能源：能為微生物的生命活動提供最初能量來源的營養物或輻射能。4. 生長因子：微生物生長所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成的或合成量不足以滿足機體生長需要，必修從外界加入的有機化合物。 5. 無機鹽 作用：參與微生物中氨基酸和酶的組成； 調節微生物的原生質膠體狀態，維持細胞的滲透與平衡； 酶的激活劑6. 水生理功能主要有：起到溶劑與運輸介質的作用；參與細胞內一系列化學反應；維持蛋白質、核酸等生物大分子穩定的天然構象良好的熱導體控制 多亞基細胞結構的組裝與解離。微生物的營養類型：生長所需要的營養物質 ：自

30、養型生物 異養型生物生物生長過程中能量的來源：光能營養型 化能營養型根據碳源、能源及電子供體性質的不同，可將微生物分為：光能無機自養型：利用光能進行光合作用獲取生長所需要的能量；能以CO2為主要唯一或主要碳源；以無機物如H2、H2S、S等作為供氫體或電子供體，使CO2還原為細胞物質；光能CO2+ 2H2S光合色素 CH2O + 2S+ H2O光能有機異養型：不能以CO2為主要或唯一的碳源；以有機物作為供氫體，利用光能將CO2還原為細胞物質在生長時大多數需要外源的生長因子；化能無機自養型：生長所需要的能量來自無機物氧化過程中放出的化學能以CO2或碳酸鹽作為唯一或主要碳源進行生長時，利用H2、H2

31、S、Fe2+、NH3或NO2-等作為電子供體使CO2還原成細胞物質。化能無機自養型只存在于微生物中，可在完全無機及無光的環境中生長。它們廣泛分布于土壤及水環境中,參與地球物質循環。化能有機異養型：生長所需要的能量均來自有機物氧化過程中放出的化學能生長所需要的碳源主要是一些有機化合物，如淀粉、糖類、纖維素、有機酸等。有機物通常既是碳源也是能源大多數細菌、真菌、原生動物都是化能有機異養型微生物所有致病微生物均為化能有機異養型微生物；· 微生物的四種營養類型各有何特點？培養基是人工配制的,適合微生物生長繁殖或產生代謝產物的營養基質。任何培養基都應該具備微生物生長所需要六大營養要素：碳、氮、

32、能源 無機鹽 生長因子 水選用和設計培養基的原則和方法1、選擇適宜的營養物質2、營養物的濃度及配比合適3、物理、化學條件適宜：pH 水活度 氧化還原電位4、經濟節約 ：以粗代精、以“野”代“家”、以廢代好、以簡代繁、以烴代糧、以纖代糖、以無機氮代蛋白 5、滅菌處理：常規高壓蒸汽滅菌：121.315-30分鐘 112.615-30分鐘6、精心設計、試驗比較培養基的類型：1按成份不同劃分（1）天然培養基（2）合成培養基2根據物理狀態劃分（1）固體培養基：固體培養基常用來進行微生物的分離、鑒定、活菌計數及菌種保藏 瓊脂含量一般為1.5%-2.0%（2）半固體培養基：觀察微生物的運動特征、分類鑒定及噬

33、菌體效價滴定 瓊脂含量一般為0.2%-0.7% （3）液體培養基：大規模工業生產及實驗室內微生物基礎理論和應用方面的研究 不加任何凝固劑3、按用途劃分1）基礎培養基：在一定條件下含有某種微生物生長繁殖所需的基本營養物質的培養基,也稱為基本培養基2）完全培養基： 在一定條件下含有某種微生物生長繁殖所需的所有營養物質的培養基.3)加富培養基： 在普通培養基中加入某些特殊營養物質制成的一類營養豐富的培養基。 這些特殊營養物質包括血液、血清、酵母浸膏、動植物組織液、特殊碳源等4）鑒別培養基：用于鑒別不同類型微生物的培養基特定的化學反應,產生明顯的特征性變化， 根據這種特征性變化,可將該種微生物與其他微

34、生物區分開來。5）選擇培養基：用于將某種或某類微生物從混雜的微生物群體中分離出來的培養基. 根據不同種類微生物的特殊營養需求或對某種化學物質的敏感性不同,在培養基中加入相應的特殊營養物質或化學物質,抑制不需要的微生物的生長,有利于所需微生物的生長。營養物質進入細胞：擴散、促進擴散、主動運輸、膜泡運輸擴散：物質跨膜擴散的能力和速率與該物質的性質有關,分子量小、脂溶性強、極性小的物質易通過擴散進出細胞。 水、脂肪酸、乙醇、甘油、苯、氣體分子(O2、CO2)及某些氨基酸.主動運輸：初級 次級主動運輸：逆向、同向、單向運輸基團轉位主要存在于厭氧型和兼性厭氧型細菌中，主要用于糖的運輸，脂肪酸、核苷、堿基

35、等也可通過這種方式運輸。 膜泡運輸主要存在于原生動物中,特別是變形蟲擴散、促進擴散、主動運輸、膜泡運輸四種營養運輸方式的比較比較項目 擴散 促進擴散 主動運輸 基團移位特異載體蛋白 無 有 有 有運送速度 慢 快 快 快溶質運送方向 由濃至稀 由濃至稀 由稀至濃由稀至濃平衡時內外濃度內外相等 內外相等 內部高內部高運送分子 無特異性 特異性 特異性特異性能量消耗 不需要 不需要 需要需要運送前后溶質分子不變 不變 不變改變載體飽和效應無 有 有 有與溶質類似物 無競爭性有競爭性有競爭性有競爭性運送抑制劑 無 有 有 有運送對象舉例 水、O2 糖、SO42- 氨基酸、維生素 葡萄糖第五章代謝：生

36、物體內所進行的全部生化反應的總稱 分為分解代謝-產能代謝 和合成代謝-耗能代謝微生物產能代謝是指物質在生物體內經過一系列連續的氧化還原反應，逐步分解并釋放能量的過程，又稱生物氧化。生物氧化的功能：產能（ATP）、產H和小分子中間代謝物.呼吸作用與發酵作用的根本區別：電子載體不是將電子直接傳遞給底物降解的中間產物，而是交給電子傳遞系統，逐步釋放出能量后再交給最終電子受體。異養微生物的生物氧化（1）發酵（2）呼吸：有氧、無氧呼吸發酵：有機物氧化釋放的電子直接交給本身未完全氧化的某種中間產物,同時釋放能量并產生各種不同的代謝產物。糖酵解：生物體內葡萄糖被降解成丙酮酸的過程糖酵解是發酵的基礎 主要有四

37、種途徑：EMP途徑、HM途徑、ED途徑、磷酸解酮酶途徑。(1) EMP途徑 C6H12O6+2NAD+2ADP+2Pi2CH3COCOOH+2NADH +H+ +2ATP 許多需氧菌、兼性厭氧菌和專性厭氧菌都具有該途徑糖酵解的生理功能：1）ATP 能量2）NADH + H+ 有氧呼吸時生成ATP， 無氧發酵時提供還原力3）磷酸化中間產物脂類等合成4）丙酮酸氨基酸等合成（2）HM 途徑因在己糖單磷酸基礎上開始分解，故稱己糖單磷酸途徑； HM途徑產生磷酸戊糖、甘油醛- 3-磷酸等產物，且甘油醛- 3-磷酸可進入EMP途徑，又稱磷酸戊糖支路。 G-6-P 甘油醛-3-磷酸+3CO2 +6NADPH大

38、多數需氧菌、兼性厭氧菌都具有該途徑HM途徑的生理功能：1）產生NADPH，提供能量或還原力2）多種中間代謝產物，如5-P核酮糖等，為生物合成提供前體物質。（3）ED途徑：葡萄糖降解生成丙酮酸和3-P甘油醛的途徑ED途徑：在G- 細菌中分布較廣 如嗜糖假單胞菌1葡萄糖2丙酮酸+1NADPH+1NADH +1ATP（4）磷酸解酮酶途徑：戊糖磷酸解酮酶途徑、己糖磷酸解酮酶途徑 異型乳酸發酵菌2、呼吸作用微生物在降解底物的過程中,將釋放出的電子交給NAD（P）+、FAD或FMN等電子載體,再經電子傳遞系統傳給外源電子受體,從而生成水或其它還原型產物并釋放出能量的過程,（1）有氧呼吸：以分子氧作為最終電

39、子受體 無氧條件下發酵 成 各種發酵產物葡萄糖在糖酵解下丙酮酸有氧下 進行三羧酸循環被徹底氧化生成CO2和水, 釋放大量能量（2）無氧呼吸：以氧化型物質作為最終電子受體 某些厭氧和兼性厭氧微生物無氧呼吸的最終電子受體是NO3-、NO2-、SO42-、S2O32-、CO2等氧化物。也需要細胞色素等電子傳遞體,也能產生較多的能量用于生命活動生成的能量不如有氧呼吸產生的多呼吸作用與發酵作用的根本區別：電子載體不是將電子直接傳遞給底物降解的中間產物，而是交給電子傳遞系統，逐步釋放出能量后再交給最終電子受體。鬼火的生物學解釋：在無氧條件下，某些微生物在沒有氧、氮或硫作為呼吸作用的最終電子受體時，可以磷酸

40、鹽代替，其結果是生成磷化氫(易燃氣體)。 當墓地尸體（有機物）腐敗變質時，經常會發生這種情況。 磷化氫燃燒自養微生物的生物氧化：以無機物為電子供體從光或無機物的氧化獲得能量以CO2為唯一或主要碳源合成細胞物質 自養微生物化能有機異養型：ATP和還原力均來自對有機物的生物氧化化能無機自養型：ATP和還原力均來自對無機物的生物氧化1、 氨的氧化 NH3、亞硝酸(NO2-)等無機氮化物可以被某些化能自養細菌用作能源.亞硝化細菌: 將氨氧化為亞硝酸并獲得能量.硝化細菌: 將亞硝氧化為硝酸并獲得能量.2、 硫的氧化俄國著名微生物學家Winogradsky的杰出貢獻：發現了化能無機自養型微生物硫細菌能夠利

41、用一種或多種還原態的硫化合物(硫化物、元素硫、硫代硫酸鹽、多硫酸鹽和亞硫酸鹽)作能源。和硝化細菌一樣, 硫細菌也通過電子的逆呼吸鏈傳遞來生成還原力。3、鐵的氧化 嗜酸性的氧化亞鐵硫桿菌亞鐵(Fe2+)只有在酸性條件(pH低于3.0)下才能保持可溶解性和化學穩定；*當pH大于4-5,亞鐵 (Fe2+)很容易被O2氧化成高價鐵(Fe3+)。氧化亞鐵硫桿菌在富含FeS2的煤礦中繁殖,產生大量的硫酸和Fe(OH)3,從而造成嚴重的環境污染。它的生長只需要FeS2及空氣中的O2和CO2, 因此防止其破壞性大量繁殖的唯一可行的方法是封閉礦山, 使環境恢復到原來的無氧狀態。4、 氫的氧化能以氫為電子供體,以

42、O2為電子受體,以CO2為唯一碳源進行生長的細菌被稱為氫細菌。氫的氧化可通過電子和氫離子在呼吸鏈上的傳遞產生ATP和用于細胞合成代謝所需要的還原力。氫細菌都是一些呈革蘭氏陰性的兼性化能自養菌.它們能利用分子氫氧化產生的能量同化CO2 ,也能利用其它有機物生長。產甲烷菌和產乙酸菌能以CO2或碳酸鹽為電子受體和碳源進行生長。化能自養微生物以無機物作為能源,一般產能效率低,生長慢,但從生態學角度看,它們所利用的能源物質是一般化能異養生物所不能利用的,因此它們與產能效率高、生長快的化能異養微生物之間并不存在生存競爭.能量轉換包括化能營養型（底物水平磷酸化、氧化磷酸化）光能營養型（光合磷酸化）1、底物水

43、平磷酸化物質在生物氧化過程中,常生成一些含有高能鍵的化合物,而這些化合物可直接偶聯ATP或GTP的合成。光合磷酸化光能轉變為化學能的過程光合磷酸化和氧化磷酸化一樣都是通過電子傳遞系統產生ATP（1）光合色素：葉綠素、菌綠素、類胡蘿卜素和藻膽素（2）光合單位：光合系統分布于兩個系統，分別稱為“光合系統I”和“光合系統II”。每個系統即為一個光合單位。（3）光合磷酸化細菌葉綠素具有和植物葉綠素相類似的化學結構,二者的區別在于側鏈基團的不同,以及由此而導致的光吸收特性的差異。光能營養型生物不產氧：原核生物:光合細菌 產氧：原核生物:藍細菌 真核生物:藻類及其它綠色植物（1）環式光合磷酸化光合細菌主要

44、通過環式光合磷酸化作用產生ATP利用還原態的H2 、H2S等作為還原CO2的氫供體,進行不產氧的光合作用通過電子的逆向傳遞產生還原力電子傳遞的過程中造成了質子的跨膜移動,為ATP的合成提供了能量。（2）非環式光合磷酸化產氧型光合作用(綠色植物、藍細菌) 非環式光合磷酸化的反應式：2NADP+2ADP2Pi2H2O 2NADPH2H+2ATPO2（3）嗜鹽菌紫膜的光合作用嗜鹽菌細胞膜分為紅色部分（紅膜）（主要含細胞色素和黃素蛋白等用于氧化磷酸化。）和紫色部分（紫膜）（主要由細菌視紫紅質組成，用于光合磷酸化。）紫膜的光合磷酸化是迄今為止所發現的最簡單的光合磷酸化反應第二節 微生物的耗能代謝營養運輸

45、 運動 生物發光一. 細胞物質的合成 合成代謝：三要素 利用產能代謝產生的能量、還原力和中間產物以及從外界吸收的小分子物質，合成復雜的細胞物質的過程。 （同化作用） 1. 自養微生物CO2 的固定：將空氣中的CO2同化為細胞有機物的過程1）卡爾文循環（Calvin cycle）6CO2 + 18ATP +12NADPH + 12H+ + 12H2O C6H12O6 +18ADP +12NADP+ +18Pi2）還原性三羧酸循環每循環一周摻入2個CO2 ，還原成乙酰CoA2. 異養微生物二碳化合物的同化TCA中有機酸的消耗回補反應： 能補充兼用代謝途徑中因合成代謝而消耗的中間代謝產物的反應。（1

46、）乙醛酸循環 乙酸®草酰乙酸（2）甘油酸途徑： 甘氨酸、乙醇酸、草酸 ®3-P-甘油酸 ®EMP ®TCA ® 四碳二羧酸 3. 生物固氮：微生物將分子態氮（N2）還原為氨（ NH3 ）的過程。生物固氮固氮酶、能量、還原力、電子傳遞體、氮氣N2 + 8e- + 8H+ nATP 2NH3+ H2 + nADP + nPi產能代謝 鐵氧還蛋白 Fe蛋白MoFe蛋白4. 氨基酸的合成1）氨基化作用：微生物經硝酸鹽同化還原or生物固氮or直接吸收的NH3，使a-酮酸氨基化，生成相應的氨基酸。2）轉氨基作用：在轉氨酶的作用下，將一種氨基酸的氨基轉移給酮

47、酸，生成新的氨基酸。3）前體轉化：由糖代謝的中間產物經一系列生化反應而合成。5. 蛋白質的合成蛋白質合成的條件（1）模板：mRNA（2氨基酸攜帶者：tRNA（3合成場所：rRNA+Pr核糖體（A位，P位）蛋白質合成的過程1）起始 起始密碼子 AUG、GUG（酵母菌只是AUG） 起始氨基酸：（甲酰）甲硫氨酰-tRNA，P位 起始因子2）延伸進位：密碼子決定相應的AA-tRNA，A位肽合成：P位上的氨基酸或肽鏈轉移到A位點的AA上移位：核糖體沿mRNA向下移動一個密碼子，將A位點上帶有肽鏈的tRNA移到P位，A位空出 延伸因子3）終止 終止密碼子：UGA、UAA、UAG肽鏈與連接它的最后一個tRN

48、A斷開，釋放肽鏈終止因子6. 核苷酸的合成戊糖、堿基、磷酸嘌呤核苷酸，嘧啶核苷酸1）由小分子化合物起始合成：CO2、NH3、甲酸、天門冬氨酸、甘氨酸、谷氨酰氨等2）吸收環境中現成的嘌呤、嘧啶或核苷而組成相應的核苷酸核苷單磷酸 核苷二磷酸 核苷三磷酸 核酸7. 核酸的合成DNA的合成：DNA雙鏈 半保留復制，5 3，半不連續，引物，酶復制方式：1）式：環狀DNA（細菌染色體DNA） ，一點解開，雙向復制，如2）滾環式：環狀DNA（質粒、病毒等），一條鏈斷開，兩條鏈各為模板，同時復制，如3）線狀方式：真核生物和某些病毒的線狀DNA，在某（幾）個位點解開，形成復制泡，雙向復制RNA的合成：以DNA為

49、模板，轉錄，5 3，連續單鏈，引物，酶等RNA的加工：原核生物的某些 tRNA 真核生物的 mRNA和 rRNA第三節 微生物代謝的調節一. 酶活性調節 一定數量的酶，通過其分子構像或分子結構的改變來調節其催化反應的速率。1. 變構調節2. 共價修飾：在修飾酶的催化下，小分子有機物向某種酶的添加或解離過程。 如糖原合成酶的（去）磷酸化，可調節酶的活性二. 分支代謝途徑調節 同功酶調節 協同反饋抑制 累積反饋抑制 順序反饋抑制三. 酶合成的調節1. 酶的誘導 誘導（induction） 底物存在時誘導酶才合成 多見于分解代謝2. 酶的阻遏阻遏：當培養基或環境中存在某種營養物質（產物）時，催化該物

50、質合成的酶類不合成。多見于合成代謝3. 效應物： 誘導物、輔阻遏物初級代謝：微生物從外界吸收各種營養物質,通過分解代謝和合成代謝,生成維持生命活動所必需的物質和能量的過程,稱為初級代謝。次級代謝：指微生物在一定的生長時期，以初級代謝產物為前體，合成一些對微生物的生命活動無明確功能的物質的過程 次級代謝合成的產物稱為次級代謝產物,大多是分子結構比較復雜的化合物。抗生素、激素、生物堿、毒素、維生素、其他初級代謝與次級代謝1、存在范圍及產物類型不同初級代謝是普遍存在于各類生物中的一種基本代謝類型。其代謝系統、代謝途徑和代謝產物在各類生物中基本相同。次級代謝只存在于某些生物中，并且代謝途徑和代謝產物因

51、生物和培養條件而不同。不同的微生物可產生不同的次級代謝產物相同的微生物在不同條件下產生不同的次級代謝產物初級代謝產物是機體生存必需的。關系生長、發育、突變或死亡。次級代謝產物不是生存所必需的。某些與機體的分化有一定的關系,并在同其它生物的生存競爭中起重要的作用。 2、對產生者自身的重要性不同3、同微生物生長過程的關系明顯不同4、對環境條件變化的敏感性或遺傳穩定性上明顯不同5、相關酶的專一性不同6、某些機體內存在的二種既有聯系又有區別的代謝類型初級代謝是基礎 提供前體物、能量、中間體。次級代謝是延伸與發展 避免初級代謝產物過量積累導致毒害作用。第六章生長: 生物個體物質有規律、不可逆地增加，導致

52、個體體積擴大的生物學過程。繁殖: 生物個體生長到一定階段,通過特定方式產生新的生命個體,即引起生命個體數量增加的生物學過程。一、生長規律生長曲線細菌接種到均勻的液體培養基后,定時取樣測定細胞數量,以培養時間為橫座標，以細菌數目的對數為縱座標作圖,得到的一條反映細菌在整個培養期間菌數變化規律的曲線。1、遲緩期：將少量菌種接入新鮮培養基后, 在開始一段時間內菌數不立即增加, 或增加很少, 生長速度接近于零。也稱延遲期、適應期。遲緩期的特點:（1）細胞形態變大（2）細胞內RNA，尤其是rRNA含量增高，合成代謝活躍，核糖體、酶類和ATP的合成加快，易產生誘導酶。（3）對外界不良條件反應敏感。遲緩期出

53、現的原因:微生物接種到一個新的環境,暫時缺乏足夠的能量和生長因子，種子老化或未充分活化等。縮短遲緩期的辦法:(1)通過遺傳學方法改變種的遺傳特性使遲緩期縮短；(2)利用對數生長期的細胞作為種子；(3)盡量使接種前后所使用的培養基組成不要相差太大；(4)適當擴大接種量2、對數生長期又稱指數生長期：以最大速率生長和分裂，細菌數量呈指數增加。細菌個體形態、化學組成 和生理特性等均較一致，代謝旺盛、生長迅速、代時穩定。對數生長期細胞的應用：1）是研究微生物基本代謝的良好材料。2）常在生產上用作種子，使微生物發酵的遲緩期縮短，提高經濟效益。3、穩定期：細胞重要的分化調節階段： 儲存糖原等細胞質內含物,

54、形成芽孢或建立自然感受態等，也是發酵過程積累代謝產物的重要階段. 生產上常通過補充營養物質(補料)或取走代謝產物、調節pH、調節溫度、對好氧菌增加通氣、攪拌或振蕩等措施延長穩定生長期,以獲得更多的菌體物質或積累更多的代謝產物。4、衰亡期在細菌個體生長里每個細菌分裂繁殖一代所需的時間為代時在群體生長里細菌數量增加一倍所需的時間稱為倍增時間.三、主要生長參數1. 遲緩時間 2. 比生長速率 3. 總生長量 四、同步培養：使群體中不同步細胞轉變成能同步生長或分裂的群體細胞的培養方法。通過同步培養方法獲得的細胞被稱為同步細胞或同步培養物.機械方法：離心方法、過濾分離法、硝酸纖維素濾膜法（是最經典的獲得同步生長的方法）環境條件控制技術：溫度、培養基成份、其他(如光