（生物科技行業）第章微生物學四、病毒大分子的合成：病毒特異性酶的合成；病毒核酸復制；病毒結構蛋白質合成。五、病毒的裝配與釋放裝配：新合成的毒粒結構組分組裝成完整的病毒顆粒，稱做病毒的裝配，亦稱成熟（maturation）或形態發生（morphogenesis釋放：成熟的子代病毒顆粒然后依一定途徑釋放、裂解、分泌到細胞外病毒的釋放標志病毒復制周期結束。大多數噬菌體都是以裂解細胞方式釋放絲桿噬菌體（如M13或fd）不殺死細胞，子代毒粒以分泌方式不斷從受染細胞中釋放，并同時完成毒粒的組裝。有包膜病毒的裝配與釋放有時也是同時完成的；有包膜的動物病毒是在從宿主細胞核芽出或細胞質膜芽出的過程中裹上包膜而形成包膜病毒；煙草花葉病毒的裝配：RNA穿過螺旋的中心孔并在生長端形成一個可移動的環。第五節病毒的非增殖性感染增殖性感染（productiveinfection）：感染發生在病毒能在其內完成復制循環的允許細胞內，并以產生有感染性病毒子代顆粒為特征。非增殖性感染（nonproductiveinfection）：感染由于病毒、或是細胞的原因，致使病毒的復制在病毒進入敏感細胞后的某一階段受阻，結果導致病毒感染的不完全循環。在此過程中，由于病毒與細胞的相互作用，雖然亦可能導致細胞發生某些變化，甚至產生細胞病變，但在受染細胞內，不產生有感染性的病毒子代顆粒。一、非增值性感染的類型流產感染（abortiveinfection限制性感染（restrictiveinfection潛伏感染（latentinfection自學上述概念二、缺損病毒講授“溫和噬菌體的溶源性反應，其余內容自學。溫和噬菌體的溶源性反應：烈性噬菌體（virulentphage）：感染宿主細胞后能在細胞內正常復制并最終殺死細胞，形成裂解循環（lyticcycle）的噬菌體。溫和噬菌體或稱溶源性噬菌體（lysogenicphage）：感染宿主細胞后不能完成復制循環，噬菌體基因組長期存在于宿主細胞內，沒有成熟噬菌體產生，這一噬菌體稱為溫和噬菌體或稱溶源性噬菌體。這一現象稱做溶源性（lysogeny）現象。在大多數情況下，溫和噬菌體的基因組都整合于宿主染色體中（如λ亦有少數是以質粒形成存在（如P1原噬菌體（prophage）：整合于宿主細菌染色體或以質粒形成存在于宿主細胞內的溫和噬菌體基因組稱做原噬菌體。在原噬菌體階段，噬菌體的復制被抑制，宿主細胞正常地生長繁殖，而噬菌體基因組與宿主細菌染色體同步復制，并隨細胞分裂而傳遞給子代細胞。溶源性細菌（lysogenicbacteria：）細胞中含有以原噬菌體狀態存在的溫和噬菌體基因組的細菌稱做溶源性細菌。溶源性細菌經自發裂解或誘發裂解，進入裂解循環。溶源性感染對細胞的影響：(1)免疫性被溫和噬菌體感染后形成的溶源性細菌具有“免疫性，即其它同類噬菌體雖然可以再次感染該細胞，但不能增殖，也不能導致溶源性細菌裂解。免疫性是由原噬菌體產生的阻遏蛋白的可擴散性質所決定的。(2)溶源轉變原噬菌體引起的溶源性細菌除免疫性外的其他的表形改變，包括溶源性細菌細胞表面性質的改變和致病性轉變被稱為溶源轉變(lysogenicconversion)。溶源性細菌有時還能獲得一些新的生理特性，例如白喉桿菌只有在含有特定類型的原噬菌體時才能產生白喉毒素，引起被感染機體發病。第六節亞病毒因子一、衛星病毒（satelliteviruses）寄生于與之無關的輔助病毒（heperviruses）的基因產物的病毒。二、衛星RNA(satRNA)是指一些必須依賴一些輔助病毒進行復制的小分子單鏈RNA片段，它被包裝在輔助病毒的殼體內。本身對輔助病毒的復制不是必需的，且他們與輔助病毒的基因組無明顯的同源性。三、類病毒（virord）能在免干細胞內自我復制，并不需要輔助病毒。含有244~375個核苷酸的的單鏈RNA分子。四、朊病毒是一類能引起哺乳動物的亞急性海面樣腦病的病原因子。思考題：試結合一步生長曲線分析病毒的特點，并與細菌進行比較。第八章微生物的遺傳遺傳：親代與子代相似。變異：親代與子代、子代間不同個體不完全相同。遺傳（inheritance）和變異（variation）是生命的最本質特性之一。遺傳型：生物的全部遺傳因子及基因。表型（表現型）：具有一定遺傳型的個體，在特定環境條件下通過生長發育所表現出來的形態等生物學特征的總和。表型飾變：表型的差異只與環境有關。特點：暫時性、不可遺傳性、表現為全部個體的行為。遺傳型變異（基因變異、基因突變）：遺傳物質改變，導致表型改變。特點：遺傳性、群體中極少數個體的行為自發突變頻率通常為10-6---10-9微生物是遺傳學研究中的明星：微生物細胞結構簡單，營養體一般為單倍體，方便建立純系。很多常見微生物都易于人工培養，快速、大量生長繁殖。對環境因素的作用敏感，易于獲得各類突變株，操作性強。第一節遺傳的物質基礎一、DNA作為遺傳物質Griffith的轉化實驗（DNAT2噬菌體感染實驗（DNA（DNA\RNA二、RNA作為遺傳物質生化提取分別獲得含RNA的煙草花葉病毒蛋白質外殼（病毒1）和核酸（病毒2）抗血清處理，證明雜種病毒的蛋白質外殼來自病毒1，而非病毒2雜種病毒的后代的蛋白質外殼表現為病毒2，而非病毒1遺傳物質是核酸（RNA）而非蛋白質三、朊病毒的發現與思考（一）發現：朊病毒是亞病毒的一種，是一種具有傳染性的蛋白質致病因子，迄今為止尚未發現該蛋白內含有核酸。致病機理：其致病作用是由于動物體內正常的蛋白質PrPc改變折疊狀態為PrPsc所致，而這二種蛋白質的一級結構并沒有改變。引起人與動物的致死性中樞神經系統疾病，如羊搔癢癥(scrapie)，牛海綿狀腦病(spongiformencephalopathy)，人的庫魯病(kuru)、克雅氏病(CreutzfeldtJakobdisease,CJD)等。StanleyB.Prusiner(1982)提出羊搔癢病因子是一種蛋白質侵染顆粒（proteinaceousinfectiousparticlePrion或Virino，即朊病毒。1997年，StanleyB.Prusiner榮獲諾貝爾獎。（二）思考1）蛋白質是否可以作為遺傳物質？prion是生命的一個特例？還是僅僅為表達調控的一種形式？2）蛋白質折疊與功能的關系，是否存在折疊密碼？3）DNA→RNA→肽鏈→蛋白質第二節質粒和轉座因子質粒（plasmid）：一種獨立于染色體外，能進行自主復制的細胞質遺傳因子，主要存在于各種微生物細胞中。轉座因子（transposableelement）：位于染色體或質粒上的一段能改變自身位置的DNA序列，廣泛分布于原核和真核細胞中。質粒和轉座因子是細胞中除染色體以外的另外二類遺傳因子一、質粒的分子結構1、結構通常以共價閉合環狀(covalentlyclosedcircle，簡稱CCC)的超螺旋雙鏈DNA分子存在于細胞中；也發現有線型雙鏈DNA質粒和RNA質粒；質粒分子的大小：從1kb左右到1000kb10kb2、質粒的檢測1）提取所有胞內DNA后電鏡觀察；2）超速離心或瓊脂糖凝膠電泳后觀察；3）對于實驗室常用菌，可用質粒所帶的某些特點，如抗藥性初步判斷。對于由于三種構型同時存在時造成的多帶現象（提取質粒時造成特定的質粒提取方法和后處理使染色體和RNA均被除掉。二、質粒的主要類型作用：在某些特殊條件下，質粒有時能賦予宿主細胞以特殊的機能；質粒所含的基因對宿主細胞一般是非必需的，從而使宿主得到生長優勢。根據質粒所編碼的功能和賦予宿主的表型效應，質粒包括下列主要類型：致育因子（Fertilityfactor，F因子）抗性因子（Resistancefactor，R因子）產細菌素的質粒（Bacteriocinproductionplasmid）毒性質粒（virulenceplasmid）代謝質粒（Metabolicplasmid）隱秘質粒（crypticplasmid1、致育因子(Fertilityfactor，F因子)又稱F質粒，其大小約100kb，這是最早發現的一種與大腸桿菌的有性生殖現象（接合作用）有關的質粒。F因子能以游離狀態(F+)和以與染色體相結合的狀態(Hfr)存在于細胞中，所以又稱之為附加體(episome)。攜帶F質粒的菌株稱為F+F質粒的菌株稱為F-菌株（相當于2、抗性因子（Resistancefactor，R因子）包括抗藥性和抗重金屬二大類，簡稱R質粒。抗性質粒在細菌間的傳遞是細菌產生抗藥性的重要原因之一。R100質粒(89kb)可使宿主對下列藥物及重金屬具有抗性：汞（mercuricion，mer環素（tetracycline，tet(Streptomycin,Str)、磺胺(Sulfonamide,Su)、氯霉素(Chlorampenicol,Cm)、夫西地酸（fusidicacid，fus簇地存在于抗性質粒上。3、產細菌素的質粒（Bacteriocinproductionplasmid）細菌素結構基因、涉及細菌素運輸及發揮作用（processing）的蛋白質的基因以及賦予宿主對該細菌素具有“免疫力”的相關產物的基因一般都位于質粒或轉座子上，因此，細菌素可以殺死同種但不攜帶該質粒的菌株。細菌素抗生素抑制或殺死近緣，甚至同種不同株的細菌較廣的抗菌譜通過核糖體直接合成的多肽類物質一般是次級代謝產物編碼細菌素的結構基因及相關的基因一般位一般無直接的結構基因，相關酶的基因多在于質粒或轉座子上染色體上細菌素一般根據產生菌的種類進行命名：大腸桿菌（E.coli）產生的細菌素為colicinsCol質粒。由G+細菌產生的細菌素或與細菌素類似的因子與colicins有所不同，但通常也是由質粒基

因編碼，有些甚至有商業價值，例如一種乳酸細菌產生的細菌素NisinA能強烈抑制某些G+

細菌的生長，而被用于食品工業的保藏。4、毒性質粒（virulenceplasmid）許多致病菌的致病性是由其所攜帶的質粒引起的，這些質粒具有編碼毒素的基因，其

產物對宿主（動物、植物）造成傷害。產毒素大腸桿菌是引起人類和動物腹瀉的主要病原菌之一，其中許多菌株含有為一種

或多種腸毒素編碼的質粒。蘇云金桿菌含有編碼δ內毒素(伴孢晶體中)的質粒根癌土壤桿菌所含Ti質粒是引起雙子葉植物冠癭瘤的致病因子。

5、代謝質粒（Metabolicplasmid）質粒上攜帶有有利于微生物生存的基因，如能降解某些基質的酶，進行共生固氮，或

產生抗生素（某些放線菌）等。降解質粒：將復雜的有機化合物降解成能被其作為碳源和能源利用的簡單形式，環境

保護方面具有重要的意義。假單胞菌：具有降解一些有毒化合物，如芳香簇化合物(苯)、農藥

(2,4dichlorophenoxyaceticacid)、辛烷和樟腦等的能力。

6、隱秘質粒（crypticplasmid）隱秘質粒不顯示任何表型效應，它們的存在只有通過物理的方法，例如用凝膠電泳檢

測細胞抽提液等方法才能發現。它們存在的生物學意義，目前幾乎不了解。幾個概念：高拷貝數(highcopynumber)質粒：每個宿主細胞中可以有10-100個拷貝。也稱松弛型質粒

(relaxedplasmid)。低拷貝數(lowcopynumber)質粒：每個宿主細胞中可以有1-4個拷貝。也稱嚴謹型質粒

(stringentplasmid)。窄宿主范圍質粒(narrowhostrangeplasmid)：只能在一種特定的宿主細胞中復制。

廣宿主范圍質粒(broadhostrangeplasmid)：可以在許多種細菌中復制。

第三節基因突變及修復基因突變：一個基因內部遺傳結構或DNA序列的任何改變。突變：自發突變：環境因素的影響，DNA復制過程的偶然錯誤等而導致的突變。一般頻率較低，通常為10-6-10-9。誘變：某些物理、化學因素對生物體的DNA進行直接作用，突變以較高的頻率產生。誘變劑：能使突變率提高到自發突變水平以上的物理、化學和生物因子。基因突變的特點：1）非對應性；2）稀有性；3）規律性；4）獨立性；5）遺傳和回復性；6）可誘變性。三個經典實驗：變量實驗；涂布實驗；影印實驗。基因突變是重要的生物學現象，它是一切生物變化的根源，連同基因轉移、重組一起提供了推動生物進化的遺傳多變性。一、常見的微生物突變類型1、營養缺陷型（auxotroph）定義：一種缺乏合成其生存所必須的營養物（包括氨基酸、維生0素、堿基等）的微生物突變型，只有從周圍環境或培養基中獲得這些營養或其前體物（precursor）才能生長。另一定義：某些菌株發生突變(自然突變或人工誘變)后，失去合成某種(或某些)對該菌株生長必不可少的物質(通常是生長因子如氨基酸、維生素)的能力，必須從外界環境獲得該物質才能生長繁殖，這種突變型菌株稱為營養缺陷型(auxotroph)。營養缺陷型的表型判斷的標準：在基本培養基上能否生長。營養缺陷型是微生物遺傳學研究中重要的選擇標記和育種的重要手段特點：營養缺陷型在選擇培養基（一般為基本培養基）上不生長，突變株不能通過選擇平板直接獲得屬于負選擇標記。營養缺陷型的表示方法：基因型：所需營養物的前三個英文小寫斜體字母表示：hisC（組氨酸缺陷型，其中的大寫字母C同一表型中不同基因的突變）表型：同上，但第一個字母大寫，且不用斜體：HisC在具體使用時多用hisC-和hisC+，分別表示缺陷型和野生型。2、抗藥性突變型（resistantmutant）基因突變使菌株對某種或某幾種藥物，特別是抗生素，產生抗性。特點：突變株可直接從抗性平板上獲得-----在加有相應抗生素的平板上，只有抗性突變能生長，屬于正選擇標記表示方法：用所抗藥物的前三個小寫斜體英文字母加上“r”表示。strr和strs分別表示對鏈霉素的抗性和敏感性。3、條件致死突變型（conditionallethalmutant）在某一條件下具有致死效應，而在另一條件下沒有致死效應的突變型。常用的條件致死突變是溫度敏感突變，用ts（temperaturesensitive）表示，這類突變在高溫下（如42℃）是致死的，但可以在低溫（如25-30℃）下得到這種突變。特點：這類突變型常被用來分離生長繁殖必需的突變基因，屬于負選擇標記。4、形態突變型（morphologicalmutant）造成形態改變的突變型。特點：是非選擇性突變。突變株和野生型菌株均可生長，但可從形態特征上進行區分。二、基因突變的分子基礎自發突變誘發突變：染色體畸變參考生物化學、遺傳學第四節微生物育種一、誘變育種：定義（一）誘變育種的基本環節出發菌株誘變少數存活少數突變少數正變少數幅度大少數宜投產（二）誘變育種的幾個原則1.選擇簡便有效的誘變劑；2.挑選優良的出發菌株；3.處理單孢子(或單細胞)懸液；4.選用最適劑量；5.利用符合處理的協同效應；6.利用和創造形態、生理與產量間的相關指標；7.設計或采用高效篩選方案和方法；（三）常用誘變劑的使用方法1.物理誘變：采用紫外線進行誘變育種時的操作步驟。2.化學誘變：采用5-溴尿嘧啶(5-Bu)進行誘變育種時的操作步驟。(四)篩選策略營養缺陷型突變株的篩選1.幾個概念營養缺陷型、野生型、原養型、基本培養基、完全培養基、補充培養基2.營養缺陷型的篩選方法1）誘變處理；2）淘汰野生型：抗生素法；菌絲過濾法；3）檢出缺陷型夾層培養法；限量補充培養法；逐個撿出法；影印接種法；鑒別缺陷型:生長譜法；二、誘變劑與致癌物質——Ames試驗很多化學物質，能以各種機制導致DNA的突變，在利用各種它們獲得各類遺傳突變，進行誘變育種，或對有害微生物進行控制的同時，它們也會危害人類自身的健康。“生物化學統一性”法則：人和細菌在DNA的結構及特性方面是一致的，能使微生物發生突變的誘變劑必然也會作用于人的DNA，使其發生突變，最后造成癌變或其他不良的后果。誘變劑的共性原則：化學藥劑對細菌的誘變率與其對動物的致癌性成正比；超過95%的致癌物質對微生物有誘變作用；90%以上的非致癌物質對微生物沒有誘變作用。1966年，美國加利福尼亞大學的BruceAmes教授于發明了檢測這些化學物質的方法，稱為Ames試驗。具體操作：檢測鼠傷寒沙門氏菌(Salmonellatyphmurium)組氨酸營養缺陷型菌株(his-)的回復突變率。回復突變(reversemutation或backmutation)：突變體失去的野生型性狀，可以通過第二次突變得到恢復，這種第二次突變稱為回復突變證明Ames試驗重要性的應用實例：國外曾開發了一種降低婦女妊娠反應的藥物“反應停，由于其藥效顯著，在60-70年代十分流行，但隨后人們就發現畸形兒的出生率明顯增高，而且生產畸形兒的婦女大多曾服用“反應停，后來采用Ames試驗發現這種物質的確具有很強的致突變作用，因此這種藥物被禁止使用。但如果能在這種藥物上市之前就進行Ames試驗檢測，那么這種大量出生畸形兒的悲劇完全可以避免。第五節菌種保藏性狀穩定的菌種是微生物學工作最重要的基本要求，否則生產或科研都無法正常進行。影響微生物菌種穩定性的因素：變異；污染；死亡。一、菌種的衰退與復壯1、菌種衰退的原因：大量群體中的自發突變2、菌種的復壯：1）從衰退的菌種群體中把少數個體再找出來，重新獲得具有原有典型性狀的菌種。a）純種分離；b）通過寄主體進行復壯；2)有意識地利用微生物會發生自發突變的特性，在日常的菌種維護工作中不斷篩選“正變”個體。二、防止衰退的措施1）減少傳代次數；2）創造良好的培養條件；3）經常進行純種分離，并對相應的性狀指標進行檢查；4）采用有效的菌種保藏方法；三、菌種保藏基本要求：在一定時間內使菌種不死、不變、不亂由于微生物的多樣性，不同的微生物往往對不同的保藏方法有不同的適應性，迄今為止尚沒有一種方法能被證明對所有的微生物均適宜。因此，在具體選擇保藏方法時必須對被保藏菌株的特性、保藏物的使用特點及現有條件等進行綜合考慮。對于一些比較重要的微生物菌株，則要盡可能多的采用各種不同的手段進行保藏，以免因某種方法的失敗而導致菌種的喪失。思考題：1、微生物的質粒有什么作用，包括哪些類型？2、誘變劑（物理、化學）如何作用于微生物？3、簡述Ames實驗的原理和意義？第九章微生物生態幾個概念:生態系統：在一定的空間內生物的成分和非生物的成分通過物質循環和能量流動互相作用、互相依存而構成的一個生態學功能單位。生態學：研究生物與其周圍生物和非生物環境之間相互關系的一門科學。微生物生態學：研究微生物與其周圍生物和非生物環境之間相互關系。包括各種環境中的微生物的種類、分布；微生物和其它生物的關系；微生物與地球物質循環。生物圈（biosphere）：地球上所有生物及其所生活的非生命環境的總稱。個體群體群落+非生物環境生態系統生物圈第一節微生物在生態系統中的作用一、在生態系統中的角色1、有機物的分解者2、物質循環的重要成員3、生態系統中的初級生產者4、物質和能量的貯存者5、微生物是地球生物演化中的先鋒種類主要作為分解者在生態系統中起重要作用二、微生物與生物地球化學循環（自學！）生物地球化學循環（biogeochemicalcycles）：指生物圈中的各種化學元素，經生物化學作用在生物圈中的轉化和運動。1.碳循環2.氮循環第二節生態環境中的微生物自然環境中的微生物一般都不是單獨存在的，常以個體、種群、群落和生態系統從低到高的組織層次分布。種群（population）：具有相似特性和生活在一定空間內的同種個體群，是組成群落的基本組分。群落（community）：在一定區域或一定生態環境內，各種生物群體構成的一個生態學結構單位，群落中各生物群體之間存在各種相互作用。一、生態系統中生物之間的相互關系1）有利：互生：偏利作用；協同作用；共生：互惠共生；23）無利無害—中立生活利于對方，或偏利于一方的一種生活方式。1）微生物間的互生關系：纖維素分解細菌與固氮菌。2）人體腸道正常菌群（二）共生：二種生物共居在一起，相互分工協作、相依為命，甚至形成在生理上表現出一定的分工，在組織和形態上產生了新的結構的特殊的共生體。1）微生物間的共生關系：2）微生物和植物間的共生關系：根瘤菌與豆科植物間的共3）微生物與動物的共生關系（1）與昆蟲的共生關系外共生：例如白蟻與其腸道內的微生物之間的共生，食木質的白蟻自身并不能分解期望上纖維素，必須依賴腸道中共生的原生動物和細菌通過厭氧發酵過程來分解纖維素。內共生：昆蟲與其細胞內的共生性細菌，這些細胞內的共生性細菌能為宿主提供B2）與反芻動物的共生關系反芻動物，如牛、羊、駱駝、長頸鹿等以植物的纖維素為主要食物，它們在瘤胃中經微生物發酵變成有機酸和菌體蛋白再供動物吸收利用。瘤胃也為里面居住的微生物提供了必要的營養和生長條件。（3相對較大型生物的體內或體表，從中取得營養和進行生長繁殖，同時使后者蒙受損害甚至被殺死的現象。1）微生物間的寄生噬菌體—細菌；蛭弧菌—細菌；真菌—真菌；真菌、細菌—原生動物。2）微生物與動植物間的寄生關系各種各樣的致病菌多是行寄生生活。擇生生物，或稱為悉生生物或定菌生物（Gnotobiote）：整個個體不攜帶或只攜帶已知微生物的生物。可用于科學研究，原因在于干擾因素少，操作易控制，既可進行定性分析，也可進行定量分析，實驗結果準確、可靠，對于了解微生物與宿主之間復雜的關系及其機理具有十分重要的作用。二、微生物在自然界的分布空氣中的微生物1）無原生的微生物區系；2）來源于土壤、水體及人類的生產、生活活動；3）種類主要為真菌和細菌，一般與其所在環境的微生物種類有關；4）數量取決于塵埃數量；5）停留時間和塵埃大小、空氣流速、濕度、光照等因素有關；6）與人類的關系：傳播疾病、造成食品等的污染、制備微生物氣溶膠實現群體免疫；微生物學的基本技術：無菌操作技術1.江河水1）數量和種類與接觸的土壤有密切關系；2）分布上更多的是吸附在懸浮在水中的有機物上及水底；34）靠近城市或城市下游水中的微生物多，并且有很多對健康不利的細菌，因此不宜作為飲用水源；5）水體自身存在自我凈化作用：a）致病菌一般對營養要求苛刻，因此在一般的水中只能存活2-3天；b）水表微生物會受輻射等作用而被殺滅；c）原生動物等的吞噬作用；d）由固形物吸附再沉積到水底；2.海水1）嗜鹽，真正的海洋細菌在缺少氯化鈉的情況下是不能生長的。2）低溫生長，除了在熱帶海水表面外，在其它海水中發現的細菌多為嗜冷菌。3）大多數海洋細菌為G—細菌，并具有運動能力。4Micrococcusaquivivus（水活微球菌）的最適生長條件：600個大氣壓。3.水體的富營養化作用和“水花“赤潮”(1)富營養化的作用水體中含大量的有機物或無機物，特別是磷酸鹽和無機氮化合物水的富營養化藻類等過量生長，產生大量的有機物異養微生物氧化這些有機物，耗盡水中的氧，使厭氧菌開始大量生長和代謝魚和好氧微生物大量死亡，水體出現大量沉淀物和異常顏色（2“水花”或“水華（waterbloom）：藻類（主要是微藻）的大量繁殖使水體出現顏色，并變得渾濁，許多藻類團塊漂浮在水面上形成。（3）赤潮或紅潮（redtides）：在海洋中，某些甲藻類大量繁殖也可以形成水花，從而使海水出現紅色或褐色，稱為赤潮或紅潮。引起水體富營養化的藻類除通過消耗水中的氧氣危害養殖業外，很多藻類還能產生各種毒素，使動物得病或死亡，因此由于富營養化作用致死的魚等水產品不能食用。土壤是固體無機物(巖石和礦物質)、有機物、水、空氣和生物組成的復合物，是微生物的合適生境。土壤微生物種類多、數量多、代謝潛力巨大，是主要的微生物來源，是微生物的大本營。影響土壤微生物的數量和分布的因素：1）主要受到營養物、含水量、氧、溫度、pH等因子的影響，并隨土壤類型的不同而有很大變化。2）受季節影響；3）與于土層的深度有關，一般土壤表層微生物最多，隨著土層的加深，微生物的數量逐步減少。1、嗜熱微生物4、嗜堿微生物2、嗜冷微生物5、嗜鹽微生物3、嗜酸微生物6、嗜壓微生物研究意義：(1)開發利用新的微生物資源，包括特異性的基因資源；(2)為微生物生理、遺傳和分類乃至生命科學及相關學科領域，如：功能基因組學、生物電子器材等的研究提供新的課題和材料；(3)為生物進化、生命起源的研究提供新的材料。不可培養微生物（unculturedmicroorganisms）：從環境中直接分離并克隆rRNA并分析其序列和在分子進化樹上的位置等方法而發現的的目前尚不能在人工條件下獲得培養的微生物。研究意義：生物多樣性和系統發生的多樣性（BiodiversityandPhylogeneticdiversity；微生物生態學的研究提出新的要求；尋找新的致病微生物；從不可培養微生物中尋找新的基因、新的蛋白。據報道，美國RecombianantBiocatalysisInc公司目前已從不可培養微生物中獲得了約300個與工業生產相關的新蛋白1．微生物引起的工業產品的霉腐大量工業制品都是用動植物產品作原料來制造的，如纖維制品、木制品、革制品、橡膠制品、油漆、卷煙、化妝品等有些工業產品如塑料、建筑涂料等也有很多微生物可以分解、利用微生物在各類工業產品上的生長所造成的產品的霉腐給人類造成了巨大的損失!而另一方面，有時也努力想開發并推廣使用可被微生物降解的產品，或利用微生物的2．食品、農副產品上的微生物不利影響：由于微生物的生長繁殖而腐爛、變質，不能再食用或使用；病原微生物進入人體的重要途徑，引起傳染性疾病；很多微生物在食品、農產品上生長后會產生對人有害的毒素；有利影響：利用特定的微生物制備風味食品，如醬制品、米酒、腌酸菜等；（七）活的非可培養狀態（viablebutnonculturablestate,VBNCstate）在常規培養條件下培養時不能生長繁殖，但仍然是具有代謝活性的活菌。一般表現為細胞保持完整，胞內酶維持活性，染色體及質粒DNA均保持穩定，用顯微鏡觀察，其細胞會表現為縮小成球狀，細胞表面產生皺折等。是細菌處于不良環境條件下時產生的一種特殊的生存方式或休眠狀態。活的非可培養狀態（viablebutnonculturablestate,VBNCstate）現象的發現：1982年，徐懷恕（青島海洋研究所）和RRColwell（美國UniversityofMaryland）通過對霍亂弧菌和大腸桿菌在海洋與河口環境中的存活規律進行研究后首次提出，近年來已成為微生物學研究的一個熱點。證明VBNC可以復蘇的手段：1）在VBNC所處環境中加入營養物質，但營養過于豐富并不利于VBNC的復蘇。2）溫度的改變，在低溫下進入VBNC的細胞在環境溫度升高后可以復蘇；3）致病菌在宿主體內復蘇；4）通過其它可培養的活菌的幫助而復蘇；例如在LegionellapneumophilaPhiladelphiaJR32的VBNC細胞中加入Acanthamoebacastellanii可使前者復蘇。第四節微生物與環境保護一、污染介質的微生物處理幾個概念：水體的自凈作用：自然界中，水體中的污染物濃度可通過河水向下游流動而自然降低，此現象稱為水體的自凈作用。污水：當經過水體的外來污染物質數量超過了水體的自凈能力，并達到破壞水體原有用途的程度。微生物處理污水(wastertreatment)的原理：利用微生物的催化作用和代謝活性、好氧和厭氧分解，吸收和轉化污水中的污染物質，將大量的有機物分解成無機鹽。CO2和水，達到凈化水體的作用。（五日）生化需氧量（BOD5）：在特定的時間和溫度下（通常5化1升污水中所含的有機物所消耗的氧量。化學需氧量（COD）：使用強氧化劑（KMnO4，K2CrO7）使1升污水中的有機物迅速進行化學氧化時所消耗的氧量。生物降解（biodegradation）：是微生物（也包括其他生物）對物質（特別是環境污染物）的分解作用。（一）污水處理1.好氧處理系統活性污泥法；生物膜法；2.污水中氮、磷的去除（脫氮工藝、脫磷工藝）進水微生物脫反硝化作用氮工缺氧池藝流程回流硝化作用好氧池NH4+NO3-曝氣池回氧化分解流二沉池剩余污泥出水思考題1）試論微生物與水體富營養化作用，你認為對此類污染該如何進行防治？2）試用一些典型例子說明微生物與生物環境之間的相互關系。3）微生物在生態系統中的地位怎樣？第十章感染與免疫病原微生物感染機體對抗免疫學免疫(immunity)：生物體能夠辯認自我與非自我，對非我做出反應以保持自身穩定的功能。傳統的免疫概念：機體抵抗病原微生物的能力，即抗傳染免疫。本章主要內容：病原體對機體的感染機體對感染的預防和治療(非特異性免疫;特異性免疫)第一節感染的一般概念病原微生物(Pathogenicmicroorganism)，或病原體(pathogen)：寄生于生物(包括人)機體并引起疾病的微生物。感染(infection)，又稱傳染：機體與病原體在一定條件下相互作用而引起疾病的病理過程。傳染病：病原菌在機體內迅速繁殖并產生大有毒產物，使機體的細胞和組織嚴重受損，生理功能出現異常，表現出一系列臨床癥狀。傳染病的基本特征：有病原體、傳染性、流行性、地方性、季節性、免疫性。一、感染的途徑和方式外源性感染：來源于宿主體外的感染，主要來自病人、健康帶菌(毒)者和帶菌(毒)動、植物。內源性感染：當濫用抗生素導致菌群失調或某些因素致使機體免疫功能下降時，宿主體內正常菌群引起的感染。1、感染的途徑:呼吸道感染；消化道感染；創傷感染；接觸感染；垂直感染。2.感染的部位及方式a）大多數病原體不能穿過完整的皮膚，而是通過機體的自然開口、皮膚表面的創傷裂口，或通過導管、靜脈注入或外科切口等醫源性的途徑，進入機體內部。b）極少數能穿過皮膚(如血吸蟲、鉤蟲)；c）有的能穿過粘膜(如脊髓灰質炎病毒、麻診病毒)，然后通過血循環到達特定組織部位、造成病變；有的(如白喉桿菌)能附著在粘膜上生長繁殖形成局部病灶，產生毒素，引起各種癥狀。病原體侵入人體后寄生和造成病變的方式：細胞外感染細胞內感染兼性細胞內感染：某些細菌、真菌等被吞噬細胞吞噬后不被殺死，反而在細胞內增殖。專性細胞內感染：所有的病毒、立克次氏體、衣原體及少數細菌和原蟲只能在靶細胞內增殖，它們必須存在于細胞內才能引起感染。二、微生物的致病性（一）細菌的致病性細菌的致病性是對特定宿主而言，能使宿主致病的為致病菌，反之為非致病菌，但二者并無絕然界限。條件致病菌(opportunisticpathogen)或機會致病菌:在一般情況下不致病，但在某些條件改變的特殊情況下可致病。致病力：指病原物的致病能力，取決于病原物的侵襲力和所產生的毒素。1.侵襲力(invasiveness)：病原菌突破宿主防線，并能于宿主體內定居、繁殖、擴散的能力，稱為侵襲力。1）粘附與侵入：細菌通過具有粘附能力的結構如革蘭氏陰性菌的菌毛粘附于宿主的呼吸道、消化道及泌尿生殖道粘膜上皮細胞的相應受體，于局部繁殖，積聚毒力或繼續侵入機體內部。2）親器官性：如肝炎病毒定植于肝細胞；肺炎球菌定植于呼吸道粘膜。3）抗吞噬細胞因子：細菌的莢膜和微莢膜具有抗吞噬和體液殺菌物質的能力；致病性葡萄球菌產生的血漿凝固酶有抗吞噬作用；分泌一些活性物質如溶血素，抑制白細胞的趨化作用；具抵抗在吞噬細胞內被殺死的能力，能在吞噬細胞內寄生。4）侵襲酶：通過水解性酶類，使組織疏松、通透性增加，有利于病原菌擴散。如透明質酸酶、鏈激酶、凝固酶等。2）毒素(toxin)按其來源、性質和作用的不同分為外毒素和內毒素。（1）外毒素（exotoxin）：主要是一些革蘭氏陽性菌，在生長過程中合成并分泌到胞外的特點：是蛋白質；抗原性強；具有選擇性，可選擇作用于各自特定的組織器官；毒性作用強，但毒性不穩定，對熱和某些化學物質敏感；不同病原菌產生的外毒素不同，所引起的癥狀也不同。類毒素：利用外毒素對熱和某些化學物質敏感的特點，用0.3-0.4%甲醛處理，使其毒性完全喪失，但仍保持抗原性，這種經處理的外毒素為類毒素，常用來預防注射。療用。例如：破傷風梭菌的破傷風痙攣毒素(tetanospamin)和破傷風溶血毒(tetanolysin)。（2）內毒素（endotoxin）：革蘭氏陰性細菌的細胞壁物質，主要成分是脂多糖(LPS)，于菌體裂解時釋放。特點：是脂多糖；抗原性弱；毒性弱，對機體組織器官沒有選擇性；耐高溫

（100℃、1h板、補體系統、凝血系統等多種細胞和體液系統，引起發熱、白細胞增多、

外毒素與內毒素的比較：外毒素內毒素產生菌死亡率幾化學成分(LPS)近萬只小釋放時間鼠致病特異性（*弱抗原性不完全抗原，抗原性弱制成類毒素能熱穩定性差穩定狀態感染（steadystateinfection整合感染（integratedinfection三種類（三）真菌的致病性：(1)致病性真菌感染：一些外源性真菌感染可引起皮膚、皮下和全身性疾病。(2)條件致病性真菌感染：一些內源性真菌在機體免疫力降低，如長期應用抗生素、放射治療等情況下發生。如：腦膜炎(3)真菌變態反應性疾病：有些真菌本身并不致病，但對某些具過敏傾向的個體可引起變態反應性疾病，如蕁麻疹、哮喘、過敏性鼻炎。(4)真菌性中毒：有些真菌在糧食上生長，人及動物食后可因真菌本身或真菌產生的毒素而中毒。三、傳染后的表癥1）病原體侵入其宿主后，二者之間的力量對比決定著傳染的結局：隱性傳染；帶菌狀態；顯性傳染。不同的個體或相同個體的不同生理狀態可能產生不同的結果。隱性傳染：如果宿主的免疫力很強，而病原體的毒力相對較弱，數量又較少，傳染后只引起宿主的輕微傷害，且很快就將病原體徹底消滅，因而基本上不表現臨床癥狀。帶菌狀態：如果病原體與宿主雙方都有一定的優勢，但病原體僅被限制于某一局部且無法大量繁殖，二者長期處于僵持狀態，就稱為帶菌狀態。這種長期處于帶菌狀態的宿主，稱為帶菌者，成為該傳染病的傳染源，十分危險。如：“傷寒瑪麗（真名：MaryMallon）：一個健康帶菌者，被證實在美國有7個地區多達1500個傷寒患者都是她傳染的。顯性傳染：如果宿主的免疫力較低，或入侵病原菌的毒力較強、數量較多，病原菌很快在體內繁殖并產生大量有毒產物，使宿主的細胞和組織蒙受嚴重損害，生理功能異常，于是就出現了一系列臨床癥狀。2）按發病時間的長短分為急性傳染和慢性傳染。急性傳染：病程僅數日至數周，如流行性腦膜炎和霍亂等；多為細胞外寄生物引起。慢性傳染：病程往往長達數月至數年，如結核病、麻風病等。多由細胞內寄生物引起。第一節宿主的非特異性免疫非特異性免疫nonspecificimmunity（天然免疫innateimmunity）：指機體對病原微生物的一般生理防衛功能，是在種系發育過程中形成的。機體對入侵的致病因子無需特殊的識別過程而直接對其加以防御。天然免疫的組成一、生理屏障1表面屏障:皮膚、粘膜、分泌物1）機械的阻擋和排除作用；2）分泌液中所含化學物質有局部抗菌作用；2局部屏障：血腦屏障：主要由軟腦膜、脈絡叢、腦毛細血管壁及其外的腦星形細胞組成，可阻擋病原體及其有毒產物從血液透入腦組織或腦脊液，保護中樞神經系統的穩定。胎盤屏障：由懷孕母體子宮內膜的基蛻膜和胎兒的絨毛膜滋養層細胞共同組成，能阻擋病原微生物由母體通過胎盤感染胎兒，但并不妨礙母子間的物質交換。共生菌群：競爭必要的營養物；產生如象大腸桿菌素、酸類、脂類等抑制物，而抑制多數具有疾病潛能的細菌或真菌生長。二、體液因素1、補體系統（complementsystem）：存在于正常機體體液或血清中的非特異性的殺菌物質，包括廿余種蛋白質成分。主要由肝細胞和巨噬細胞產生，通常以無活性形式存在于正常血清和體液中。補體激活：在一定條件下促發補體系統的一系列酶促級聯反應，使補體由無活性形式轉變為對病原體具有殺滅作用的活性形式。(1)補體激活及激活途徑:經典途徑、替代途徑。(2)補體功能(作用)溶解和殺傷細胞；中和病毒；趨化作用；免疫粘附作用；過敏毒素（促進炎癥）作用。2、干擾素（interferon,IFN）定義：宿主淋巴細胞在病毒等多種誘生劑刺激下產生的一類低分子量糖蛋白，分、、三組。作用：干擾素作用于宿主細胞，使之合成抗病毒蛋白、控制病毒蛋白質合成，影響病毒的組裝釋放；具有廣譜抗病毒功能；同時，還有多方面的免疫調節作用。干擾素誘生機理干擾素的作用機制溶菌酶（lysozyme）14.7KD不耐熱的堿性蛋白，主要來源于吞噬細胞并可分泌到血清及各種分泌液中，能水解革蘭氏陽性菌胞壁肽聚糖而使細胞裂解。溶菌酶也存在于雞蛋清和某些細菌中，可提純并加工制成各種制劑，用于治療中耳炎、咽喉炎、副鼻竇炎等慢性疾病。體液中還有β溶解素(β-lysin)、轉鐵蛋白、血漿銅藍蛋白、C反應蛋白等多種能殺菌或抑菌的因素，但直接作用很弱，僅在機體免疫中起輔助作用。三、細胞因素主要是指體內的各種吞噬細胞吞噬病原體及其它各種異物的能力。1、吞噬細胞種類：大吞噬細胞（單核吞噬細胞系統）：單核細胞（血液中；吞噬作用和形成巨噬細功能：吞噬并銷毀外來微生物和其他顆粒；巨噬細胞可分泌多種可溶性因子，不但有加強殺菌促進炎癥的作用，還具有免疫調節等重要功能；作為抗原提呈細胞，是特異性免疫的重要組成部分。吞噬過程吞噬結果：完全吞噬：病原體被吞噬、殺滅。不完全吞噬：病原體被吞噬，不殺滅，可在胞內增殖。2、自然殺傷細胞（NK細胞）NK細胞屬于淋巴細胞，主要分布于外周血和脾臟；具有不須事先致敏，不須其它輔助細胞或分子的參與而直接殺傷靶細胞的功能；NK細胞通過釋放穿孔素(perforin)和顆粒酶造成靶細胞死亡，也可通過釋放腫瘤壞死因子(TNF)殺傷靶細胞；某些腫瘤細胞和微生物感染細胞可以成為NK細胞的靶細胞，而且NK細胞的活性較其它殺傷細胞更早出現，因此NK細胞在抗腫瘤抗感染特別是病毒感染中起重要作用。四、炎癥（inflammatory）定義：炎癥是機體受到有害刺激時所表現的一系列局部和全身性防御應答，可以看作

是非特異性免疫的綜合作用結果。作用：清除有害異物、修復受傷組織，保持自身穩定性。

吞噬細胞的溶酶體酶釋放或泄漏會損傷自身組織成分；

各種毒性產物與活性介質將刺激正常機體組織；紅、腫、痛、熱和功能障礙（炎癥）炎癥既是一種病理過程，又是一種防御病原體的積極方式，其意義在于：1）員了大量的吞噬細胞聚集在炎癥部位；2）血液中的抗菌因子和抗體發生局部濃縮；3）死亡宿主細胞的堆積可釋放抗微生物物質；

4）炎癥中心氧濃度下降和乳酸積累，進一步抑制病原菌的生長；

5）適度的體溫升高可以加速免疫反應的進程；

第三節宿主的特異性免疫一、特異性免疫（specificimmunity）1、定義：機體在生命過程中接受抗原性異物刺激，如微生物感染或接種疫苗后產生的免疫，又稱獲得性免疫(acquiredimmunity)。自動免疫被動免疫自然的顯性或隱經胎盤或乳汁由母2.免疫系1）免人工的中樞免哺乳動物）胸腺：分化T淋巴細胞法氏囊（鳥類）：分化B細胞周圍免疫器官：功能：免疫細胞居住和免疫應答的場所種類：淋巴結（凈化淋巴液）脾臟（凈化血液）粘膜相關淋巴組織（局部防御功能）2）免疫細胞：淋巴細胞：T細胞（T輔助細胞TH，殺傷性Tc，抑制性T細胞Ts）：細胞免疫B細胞：體液免疫第三類淋巴細胞：NK細胞，K細胞（殺傷靶細胞）粒細胞（嗜中性、嗜酸單核吞噬細胞系統：趨化作用、吞噬殺傷作用3）免疫分子：膜表面免疫分子：膜表面抗原受體：位于T細胞、B細胞表面主要組織相容性抗原：參與T細胞對抗原的識別并自我識別白細胞分化抗原（CD抗原）粘附分子體液免疫分子：抗體，補體，細胞因子（由免疫細胞分泌）二、抗原和抗體（一）抗原（antigen,Ag）定義:能誘導機體產生體液抗體和細胞免疫應答，并能與抗體和致敏淋巴細胞在體內外發生特異性結合反應的物質。特性：免疫原性：抗原在體內激活免疫系統，使其產生抗體和特異效應細胞的特性。反應原性：抗原能與相對應的免疫應答產物(抗體及致敏淋巴細胞)發生特異性結合和反應的能力。特異性：抗原決定簇完全抗原（免疫原）：具免疫原性和反應原性的抗原。半抗原：僅具反應原性的抗原。1）抗原免疫原性的物質基礎：異物性；分子量大小；化學結構與組成；2）抗原決定簇（antigndeterminantepitope）：抗原物質上能夠刺激淋巴細胞產生應答并與其產物特異反應的化學基團。它是抗原特異性的物質基礎。抗原所攜抗原決定簇的數目稱為抗原價，一般抗原是多價的。(二)抗體(antiboby,Ab)定義：機體在抗原物質刺激下所形成的一類能與抗原特異結合的血清活性成分，又稱免疫球蛋白（immunoglobulin,IgB細胞合成并分泌的。1.基本結構:Y字型2.種類:IgG,IgA,IgM，IgE,IgD3.功能:與抗原特異結合；激活補體；結合細胞(免疫細胞)；2.反應階段：淋巴細胞識別抗原后，即被活化進行增殖、分化。1）特異性抗原激活的T細胞轉化為淋巴母細胞，再增殖、分化，成為有免疫效應的致敏淋巴細胞。2）特異性抗原激活的B細胞被活化后，轉化為漿母細胞，再增殖、分化為漿細胞，分泌抗體。記憶細胞：受抗原刺激的淋巴細胞在分化過程中，有一部分細胞在中途停頓下來，不再增殖分化，在體內能較長時間存在。當再次受到同種抗原刺激時，能迅速分化增殖成大量致敏淋巴細胞和漿細胞，分別產生大量淋巴因子及抗體，這類免疫細胞稱為記憶細胞。3.效應階段：抗原成為被打擊的對象。1）胞介導的體液免疫：體液中的抗體與相應的抗原進行特異性結合，發揮免疫效應的過程。2）胞介導的細胞免疫：致敏淋巴細胞通過與相應的抗原接觸直接殺傷病原靶細胞，或釋第四節免疫病理一、超敏反應（變態反應）青霉素過敏：I型變態反應二、自身免疫病三、移植免疫四、免疫缺陷如：人類免疫缺陷病毒（HIV）引起的獲得性免疫缺陷綜合癥（AIDS）第五節免疫學的實際應用一、抗原抗體反應血清學反應:指在體外進行的抗原抗體的特異性反應，出現凝集、沉淀等現象。可用已知抗體檢查未知抗原，也可用已知抗原檢查未知抗體。（一）一般規律1.反應的組成：抗原、抗體、環境因素（電解質、溫度、酸堿度、補體、白細胞等）2.反應的基本特點：a抗原抗體的結合具有特異性；b抗原與抗體是分子表面結合，一般較穩定，但抗原的性質不變。c抗原抗體形成的可見反應與抗原抗體的相對濃度有關，即與兩者的比例有關。只有當兩者的比例合適才能形成大分子集團。d抗原抗體反應分為兩個階段：結合階段，反應階段。（二）凝集反應定義：顆粒性抗原（細菌、血細胞）與相應抗體在適量電解質環境中相互作用，經過一段時間出現肉眼可見的凝集現象，稱為凝集反應。抗原：稱為凝集原抗體：稱為凝結素（三）沉淀反應定義：可溶性抗原（蛋白質、多糖、脂類、血清、各種微生物培養液）與相應抗體在電解質存在的適當條件下相遇，經過一段時間出現肉眼可見的沉淀現象，稱沉淀反應。抗原：沉淀原抗體：沉淀素疫苗：微生物疫苗：活疫苗、死疫苗、類毒素亞單位疫菌：化學疫苗、基因工程疫苗抗獨特性疫苗：抗抗體疫苗是抗原特異性免疫與非特異性免疫的關系非特異性特異性免疫免疫協助抗體殺滅病菌B細胞補體（抗體）調理作用結合病菌后激活補體調理作用協助抗體形成吞噬細胞T細胞（細胞因子）調理作用（致敏T細胞：細胞因子；協助T細胞分化

細胞毒T細胞）表面屏障干擾素、溶菌酶NK細胞思考題1.病原微生物是怎樣侵害機體的?為什么說感染不是疾病的同義詞？2.對細菌內毒素和細菌外毒素的免疫應答有何不同？3.補體、抗體的生物學功能及免疫應答的基本過程。4.什么是天然免疫和特異性免疫？試舉例說明二者之間并無截然界限。5.機體可通過哪些方式獲得免疫力？第十一章微生物的進化、系統發育和分類鑒定大約46億年前，地球形成；大約35億年前，通過“前生命的化學進化”過程地球上開始出現生命，主要是些類似簡單桿狀細菌的原始生物。系統發育(phylogeny)：各類生物進化的歷史。分類(classification)：根據生物特性的特征的相似程度將其分群歸類。地球上的物種估計大約有150萬，其中微生物超過10萬種，而且其數目還在不斷增加。生物分類的二個基本原則：a）根據表型(phenetic)特征的相似程度分群歸類，這種表型分類重在應用，不涉及生物進化或不以反映生物親緣關系為目標；b）按照生物系統發育相關性水平來分群歸類，其目標是探尋各種生物之間的進化關系，建立反映生物系統發育的分類系統。從進化論誕生以來，這一原則已經成生物學家普遍接受的分類原則生物系統學(systematics)。第一節進化的測量指征一、對生物類群間的親緣關系進行判斷的主要依據七十年代以前:表型特征(形態結構、生理生化、行為習性等等)和少量的化石資料。a）由于微生物可利用的形態特征少，很難把所有生物放在同一水平上進行比較；b）形態特征在不同類群中進化速度差異很大，僅根據形態推斷進化關系往往不準確；微生物的特點：形態小、結構簡單、缺少有性繁殖，化石資料少。七十年代后：蛋白質、DNA和RNA的結構特征分子計時器(molecularchronometers)進化鐘(evolutionaryclock)1.生物大分子作為進化標尺依據蛋白質、RNA和DNA序列進化變化的顯著特點是進化速率相對恒定，也就是說，分子序列進化的改變量(氨基酸或核苷酸替換數或替換百分率)與分子進化的時間成正比。a）兩群生物中，如果同一種分子的序列差異很大時，------------進化距離遠，進化過程中很早就分支了。b）如果兩群生物同一來源的大分子的序列基本相同，-----------處在同一進化水平上。2.作為進化標尺的生物大分子的選擇原則1）所需研究的種群范圍內，它必須是普遍存的。2）在所有物種中該分子的功能是相同的。3）為了鑒定大分子序列的同源位置或同源區，要求所選擇的分子序列必須能嚴格線性排列，以便進行進一步的分析比較。4）分子上序列的改變（突變）頻率應與進化的測量尺度相適應。大量的資料表明：功能重要的大分子、或者大分子中功能重要的區域，比功能不重要的分子或分子區域進化變化速度低。RNA作為進化的指征-------16SrRNA被普遍公認為是一把好的譜系分析的“分子尺”：1）rRNA具有重要且恒定的生理功能；2）在16SrRNA分子中，既含有高度保守的序列區域，又有中度保守和高度變化的序列區域，因而它適用于進化距離不同的各類生物親緣關系的研究；3）16SrRNA分子量大小適中，便于序列分析；4）rRNA在細胞中含量大(約占細胞中RNA的90%)，也易于提取；5）16SrRNA普遍存在于真核生物和原核生物中(真核生物中其同源分子是18SrRNA)。因此它可以作為測量各類生物進化的工具。二、rRNA和系統發育樹1.rRNA的順序和進化培養微生物提取并純化rRNArRNA序列測定分析比較微生物之間的系統發育關系2.特征序列或序列印記（signaturesequence）通過對rRNA全序列資料的分析比較（特別列位點上出現的單堿基印記。特征序列有助于迅速確定某種微生物的分類歸屬，或建立新的分類單位。3.系統發育樹(phylogenetictree)通過比較生物大分子序列差異的數值構建的系統樹稱為分子系統樹，其特點是用一種樹狀分枝的圖型來概括各種(類)生物之間的親緣關系。圖型中，分枝的末端和分枝的連結點稱為結(node)，代表生物類群，分枝末端的結代表仍生存的種類。系統樹可能有時間比例，或者用兩個結之間的分枝長度變化來表示分子序列的差異數值。美國科學家CarlWoese利用16SrRNA建立分子進化樹。1）生命的第三種形式——古生菌2）建立16SrRNA系統發育樹的意義1）生命的第三種形式——古生菌動物界和植物界原核生物和真核生物（20世紀60年代）古細菌(archaebacteria)真細菌(Eubacteria)真核生物(Eukaryotes)界（Kingdom）（1977，CarlWoese）Bacteria(細菌)Archaea(古生菌)原核生物Eukarya(真核生物)域（domain）（1990，CarlWoese）第二節細菌分類分類(classification)：根據一定的原則(表型特征相似性或系統發育相關性)對微生物進行分群歸類，根據相似性或相關性水平排列成系統，并對各個分類群的特征進行描述，以便查考和對未被分類的微生物進行鑒定；命名(nomenclature)：是根據命名法規，給每一個分類群一個專有的名稱。鑒定(identification或determination)：借助于現有的微生物分類系統，通過特征測定，確定未知的、或新發現的、或未明確分類地位的微生物所應歸屬分類群的過程。一、分類單元及其等級界、門、綱、目、科、屬、種等。常用的細菌分類學術語：1）培養物(culture)：一定時間一定空間內微生物的細胞群或生長物。如微生物的斜面培養物、搖瓶培養物等。2）菌株(strain)：從自然界中分離得到的任何一種微生物的純培養物都可以稱為微生物的一個菌株；用實驗方法(如通過誘變)所獲得的某一菌株