2008—生物奧賽培訓教程一、全國及國際奧賽綱要對微生物學理論部分的要求

分類： 原核生物

細菌門 藍藻門 原綠藻門

真核生物

綠藻門 結合菌門

子囊菌門 擔子菌門

病毒原核細胞的組成：形態學光養和化養生物技術：發酵免疫二、微生物學的知識體系微生物學生態與多樣性感染與免疫遺傳基因表達調控基因工程分類形態結構營養代謝生長繁殖系統發育發酵工業食品藥物生物制品環保細胞型微生物非細胞型微生物——病毒原核微生物真核微生物(真)細菌古生菌細菌藍藻原綠藻放線菌衣原體支原體立克次氏體等G+

G-酵母菌霉菌真核藻類（綠藻、硅藻等）蘑菇原生動物真病毒亞病毒因子三、微生物的類型一、細菌的形態學分類

球菌桿菌螺旋菌（包括弧菌）淋病球菌大腸桿菌弧形霍亂菌四、原核細胞型微生物原核微生物的典型結構共同特征：細胞壁、細胞膜、細胞質、擬核。特殊結構：夾膜、鞭毛、芽孢等。原核微生物的結構與功能——細胞壁

結構：與功能：保護：屏障、機械保護是細胞生長、分裂和運動所必須的賦予細胞抗原性、致病性和對噬菌體的敏感性等古生菌假肽聚糖層G+G-厚薄肽聚糖層真細菌原核微生物的結構與功能——細胞壁——革蘭氏染色結晶紫初染碘液媒染乙醇脫色番紅復染原核微生物的結構與功能——原生質體細胞膜：控制運輸、維持滲透壓、合成細胞壁、著生鞭毛等核區（擬核）特殊的休眠結構——芽孢（內生孢子）原核微生物的結構與功能——細胞壁外結構糖被：保護、屏障、儲存、吸附、信號識別鞭毛：運動菌毛（纖毛）：吸附性毛：參與傳遞遺傳物質放線菌的菌絲分化支原體衣原體立克次氏體五、真核微生物酵母菌霉菌變形蟲原生動物霉菌皮革上的霉菌無隔菌絲、有隔菌絲；基內菌絲（營養）、氣生菌絲（繁殖）。無性繁殖：子囊孢子、分生孢子。有性繁殖：接合孢子、子囊孢子。菌絲繁殖酵母菌——形態結構

單細胞真菌酵母菌的繁殖無性繁殖——出芽生殖（假菌絲）、節孢子等；有性生殖——接合生殖（子囊、子囊孢子）。注意：芽孢不是生殖細胞，是休眠的細胞。六、病毒的基本特征毒粒的結構——T4噬菌體衣殼螺旋對稱二十面

體對稱核

衣

殼核酸六、病毒的基本特征病毒的特點病毒在細胞外以成熟的顆粒形式（毒粒）存在；毒粒在胞外不表現任何生命特征；毒粒具感染宿主細胞的能力，一旦進入細胞，毒粒便解體，并表現出繁殖、遺傳、變異等生命特征。六、病毒的基本特征溫和噬菌體：侵入宿主后并沒有立即開始病毒物質合成和組裝的病毒，此時的噬菌體基因組稱為原噬菌體，而含有原噬菌體的宿主被稱為溶源性細菌。烈性噬菌體：進入菌體后就會改變宿主的性質，使之成為制造噬菌體的"工廠"，大量產生新的噬菌體，最后導致菌體裂解死亡。六、病毒的基本特征病毒的復制——周期及步驟吸附侵入脫殼病毒大分子合成裝配與釋放病毒復制的一步生長曲線HIV（人類免疫缺陷病毒）

與

AIDS（獲得性免疫缺陷綜合癥）SARS冠狀病毒

禽流感病毒——H5N1AHIV（人類免疫缺陷病毒）

與

AIDS（獲得性免疫缺陷綜合癥）肝炎病毒甲型肝炎病毒呈球形，無囊膜，核酸為單鏈RNA；乙型肝炎病毒呈球形，具有雙層外殼結構，外層相當一般病毒的囊膜，核酸為雙鏈DNA。

七、微生物的營養微生物的營養要求碳源【糖類、脂肪、有機酸】：

能源物質，構成菌體和代謝產物氮源【無機氮源：氨水、硫酸銨、尿素、硝酸鈉；有機氮源：發酵菌絲體、酒糟】：

構成菌體和代謝產物，硝化細菌的能源物質無機鹽類【Pb、Mg、S、P、Fe、Co、Zn等】

維持酶活力，調節滲透壓、pH值、電位等特殊生長因子【生物素、硫胺素、肌醇等】：

構成輔酶的組成部分，促進生命活動水：溶解營養物質和代謝產物七、微生物的營養微生物的營養類型——劃分依據劃分依據營養類型特點碳源自養型以CO2為唯一或主要碳源異養型以有機物為碳源能源光能營養型以光為能源化能營養型通過氧化釋放的化學能為能源電子供體無機營養型以還原性無機物為電子供體有機營養型以有機物為電子供體七、微生物的營養微生物的營養類型——典型類型有機物CO2有機物CO2碳源有機物H2、H2S

Fe2+、NO2-有機物H2、H2S

S、H2O電子供體大腸桿菌、真菌化學能

(有機)化能有機異養型氫細菌、硫桿菌

硝化細菌化學能

(無機)化能無機自養型紅螺細菌光能光能有機異養型藍藻、藻類紫（綠）硫細菌光能光能無機自養型舉例能源營養類型七、微生物的營養培養基的配置——基本原則

選擇適宜的營養物質營養物質的濃度及其比例合適控制pH條件滅菌處理原料來源的選擇七、微生物的營養培養基的配置——培養基的類型成分：天然培養基與合成培養基形式：液體、固體和半固體培養基功能：基礎培養基、加富培養基、

鑒別培養基、選擇培養基營養物質進入細胞的四種方式一、擴散(diffusion)二、促進擴散(facilitateddiffusion)三、主動運輸(activetransport)四、

膜泡運輸(memberanevesicletransport)七、微生物的營養八、微生物的代謝初級代謝產物次級代謝產物生長繁殖是否必需

是

不是產生階段

生長各個階段

生長到一定階段種的特異性

無

有分布

細胞內

細胞內、外舉例

氨基酸、核甘酸、多糖、脂質、維生素抗生素、毒素、激素、色素等代謝特點：初級代謝與次級代謝

微生物的代謝調節在用葡萄糖和乳糖作碳源的培養基上培養大腸桿菌，開始時，大腸桿菌只能利用葡萄糖而不能利用乳糖，只有當葡萄糖被消耗完畢以后，大腸桿菌才開始利用乳糖。分解葡萄糖的酶是大腸桿菌細胞內一直存在的酶分解乳糖的酶是在乳糖誘導下合成的酶①酶合成的調節a.組成酶在細胞內一直存在，它的合成只受基因調控；誘導酶只有環境中存在誘導物才能合成，它的合成受基因與誘導物共同控制；b.酶合成調節的對象是誘導酶；調節的結果是使細胞內酶的種類增多；c.酶合成調節的機制（本質）——原核生物基因表達的調控，如大腸桿菌乳糖操縱子學說；d.酶合成調節的意義：既保證代謝需要，又避免細胞內物質和能量浪費，增強適應性。資料：谷氨酸的生產調節谷氨酸棒狀桿菌能夠利用葡萄糖，經過復雜的代謝過程形成谷氨酸；但當終產物——谷氨酸的合成過量時，就會抑制谷氨酸脫氫酶的活性，從而導致合成途徑中斷。當谷氨酸因消耗而濃度下降時，抑制作用就會被解除，該合成反應又重新啟動。

②酶活性的調節a.酶活性調節的對象是酶（組成酶和誘導酶），調節的結果是酶的催化能力發生變化；b.酶活性調節的機制——通過酶與代謝過程產生物質的可逆性結合進行調節；c.酶活性調節的特點：快速、精確；d.酶活性調節的意義：避免代謝產物積累過多。a.從調節對象看：b.從調節效果看：c.從調節機制看：酶合成的調節是通過酶量的變化控制代謝速率，而酶活性的調節是對已存在的酶活性進行控制，它不涉及酶量變化；酶活性調節直接而迅速，酶合成調節間接而緩慢；酶合成調節是基因水平調節，它調節控制酶合成；酶活性調節是代謝水平調節，它調節酶活性。聯系：細胞內兩種方式同時存在，密切配合，高效、準確控制代謝的正常進行。區別微生物代謝的人工控制

人工控制微生物代謝的目的——最大限度積累對人類有用的代謝產物。當賴氨酸和蘇氨酸都積累過量時，就會抑制天冬氨酸激酶的活性，使細胞內難以積累賴氨酸；而賴氨酸單獨過量就不會出現這種現象。

黃色短桿菌八、微生物代謝微生物代謝的特殊方面——生物固氮自生固氮菌：巴氏梭菌（好氧）共生固氮菌：根瘤菌（與豆科植物共生）

弗蘭克氏菌（與非豆科植物共生）

魚腥藻（與滿江紅共生）等固氮條件：固氮酶、ATP、電子傳遞體九、微生物的生長繁殖細菌的個體生長染色體DNA的復制與分離細胞壁擴增細胞分裂：無性二分裂

（15-20分鐘分裂一次）九、微生物的生長繁殖細菌的群體生長遲緩期對數生長期穩定生長期衰亡期九、微生物的生長繁殖真菌的生長繁殖裂殖和芽殖：菌絲延長和酵母繁殖的主要方式

無性孢子繁殖：營養細胞分化出新個體（孢子）

有性孢子繁殖：不同的性細胞結合而產生新個體九、微生物的生長繁殖微生物生長繁殖的控制化學控制：抗微生物劑：殺死或抑制微生物生長的物質抗代謝物：用與生長因子結構類似的物質干擾微生物抗生素：一類次級代謝產物，具有抑菌或殺菌能力物理控制：高溫滅菌：灼燒、煮沸、干熱、濕熱滅菌過濾除菌高滲作用抑菌輻射和超聲波處理干燥十、微生物發酵工業利用生物特性和發酵理論，通過現代化的工程技術手段，進行工業化規模生產，使受培養的微生物或動植物細胞積累所需產品的一門技術學科。十、微生物發酵工業微生物發酵工業的一般流程種子擴大培養培養基配制空氣除菌培養基滅菌發酵生產下游處理發酵設備十、微生物發酵工業發酵生產——中間控制溫度——菌體生長和積累代謝產物的最適溫度往

往是不同的，變溫控制；

pH值——微生物的生長和發酵的最適pH值往往不

同，變化控制；

溶氧——氧是制約發酵進行的重要因素，加強溶氧；十、微生物發酵工業發酵實例——食品（食用酒精）發酵曲霉制曲原料蒸煮糖化酵母酒母的制備及擴大發酵蒸餾酒糟乙醇雜醇油十、微生物發酵工業發酵實例——藥品（青霉素）發酵產黃青霉菌孢子制備種子罐滅菌培養基壓縮空氣發

酵

罐預

處

理

罐過

濾萃

取精

制

柱萃

取過

濾結