微生物电子教案(1)

1、1.绪论 1.1 微生物一.微生物与人类微生物既是人类的敌人，更是人类的朋友！1微生物在许多领域有不可替代的作用：如微生物在环境保护方面：微生物肥料、杀虫剂、或农用抗生素取代严重污染环境和不可降解的化学农药，利用微生物的降解、氧化等活性来净化污水和生活有机垃圾；微生物在农业生产中的应用：固氮细菌将大气中的氮气转变为含氮化合物供植物吸收，有机堆肥帮助植物生长，真菌和植物根部形成菌根，病虫害防治（生物防治）；微生物与医药：外科消毒术的建立，寻找严重传染病的病原菌，免疫防治法的发明和广泛应用，抗生素，基因工程菌生产多肽类药物，化学治疗剂。体内的正常菌群是人及动物健康的基本保证；是人类生存环境中必不可

2、少的成员，有了它们才使得地球上的物质进行循环； 2少数微生物也是人类的敌人！可以说，微生物与人类关系的重要性，你怎么强调都不过分，微生物是一把十分锋利的双刃剑，它们在给人类带来巨大利益的同时也带来“残忍”的破坏。它给人类带来的利益不仅是享受，而且实际上涉及到人类的生存。二.微生物及其共性微生物（microorganism）：一些单细胞或简单的多细胞，甚至没有细胞结构的低等的形体微小的生物群体的总称。 非细胞类(病毒, 亚病毒)；原核类(细菌, 古细菌)；真核类(真菌,单细胞藻类,原生动物等)共性(五大共性):1. 体积小, 结构简单，表面积/体积比值大大的比表面积特别有利于它们和周围环境进行物

3、质、能量、信息的交换。微生物的其它很多属性都和这一特点密切相关。2.代谢活力强,吸收多,转化快3.生长旺,繁殖快4.分布广,种类多5.适应性强, 易变异1.2 微生物学一. 微生物学(Microbiology)：研究微生物的生命活动的科学。 二. 微生物学发生和发展史前期（约8000年前1676）初创期（16761861）形态描述阶段奠基期（18611897）生理水平研究阶段发展期（18971953）生化水平研究阶段成熟期（1953至今）分子生物学水平研究阶段阶段阶段1. 微生物的发现1676年，微生物学的先驱荷兰人列文虎克（Antony van leeuwenhoek）首次观察到了细菌。2.

4、 微生物学的奠基1). 法国化学家巴斯德（Louis Pasteur）（18221895）(1) 彻底否定了“自然发生”学说；曲颈瓶试验(2) 免疫学预防接种：首次制成狂犬疫苗(3) 发现并证实发酵是由微生物引起的；(4)其他贡献：巴斯德消毒法2).德国人柯赫（Robert Koch）（ 18431910）（1）微生物学基本操作技术方面的贡献a）细菌纯培养方法的建立b）设计了各种培养基，实现了在实验室内对各种微生物的培养c）流动蒸汽灭菌d）染色观察和显微摄影（2）对病原细菌的研究作出了突出的贡献：a）具体证实了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌；b）发现了肺结核病的病原菌；（1905年获诺贝尔奖）c）证

5、明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则 著名的柯赫原则 在每一相同病例中都出现这种微生物； 要从寄主分离出这样的微生物并在培养基中培养出来； 用这种微生物的纯培养接种健康而敏感的寄主，同样的疾病会 重复发生； 从试验发病的寄主中能再度分离培养出这种微生物来。2微生物细胞的形态、结构与功能-原核微生物2.1 细菌、古细菌实验室培养：pH：7.07.5 （中性偏碱），温度：37一、一般形态（一）个体形态和排列基本形态: 球状, 杆状, 螺旋状1、球状细胞个体呈球形或椭圆形，不同种的球菌在细胞分裂时会形成不同的空间排列方式，常被作为分类依据。单球菌，双球菌，链球菌，四联球菌，八叠球菌，葡萄球菌2

6、、杆状细胞呈杆状或圆柱形，一般其粗细（直径）比较稳定，而长度则常因培养时间、培养条件不同而有较大变化。杆状细菌的排列方式常因生长阶段和培养条件而发生变化，一般不作为分类依据。3、螺旋状弧菌, 菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈，形似“C”字或逗号，鞭毛偏端生。螺菌, 菌体回转如螺旋，螺旋数目和螺距大小因种而异(1-20)。鞭毛二端生。细胞壁坚韧，菌体较硬。螺旋体菌,菌体柔软，螺旋数目因种而异(3-70)。用于运动的类似鞭毛的轴丝位于细胞外鞘内。(二) 大小1、范围度量单位：µm，一般细菌的大小范围：球菌，0.5 1 µm （直径）；杆菌0.2 1µm （直径） &#

7、215; 1 80µm（长度）；螺旋菌0.3 1µm （直径） × 1 50µm（长度）(长度是菌体两端点之间的距离，而非实际长度)。2.测量方法显微镜测微尺：目镜测微尺：测定；镜台测微尺：标定目镜测微尺显微照相后根据放大倍数进行测算。二、细胞的结构（一）细胞壁1.革兰氏阳性细菌的细胞壁 （标准菌株：金黄色葡萄球菌）A、肽聚糖:真细菌细胞壁的特有成分,由无数肽聚糖单体以网状形式交联而成。每一肽聚糖单体由双糖单位、四肽尾和肽桥构成，聚糖支链则由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸以-1,4糖苷键相互间隔交联而成。 双糖单位中的-1,4-糖苷键很容易被溶菌酶(ly

8、sozyme)所水解，从而引起细菌因肽聚糖细胞壁的“散架”而死亡。B、磷壁酸:革兰氏阳性细菌细胞壁上酸性多糖，可分为膜磷壁酸和壁磷壁酸。革兰氏阳性细菌的细胞壁组成及结构特点:组成：厚度大（2080nm） 化学组分简单，一般只含90%肽聚糖和10%磷壁酸结构：相邻聚糖链短肽间通过肽桥相连，交联度（75%） 高，故网状结构致密，网孔 小2.革兰氏阴性细菌的细胞壁 A 肽聚糖仅由12层肽聚糖网状分子组成的薄层(23nm)，含量约占细胞壁总重的10%，故对机械强度的抵抗力较革兰氏阳性菌弱。 四肽尾的第3个氨基酸不是L-lys，而是内消旋二氨基庚二酸(m-DAP),一种只有在原核微生物细胞壁上才有的氨基

9、酸。没有特殊的肽桥，相邻聚糖链的短肽通过肽键直接相连 B 外膜位于革兰氏阴性细菌细胞壁外层，由脂多糖、磷脂和脂蛋白等若干种蛋白质组成的膜。a 脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）位于革兰氏阴性细菌细胞壁最外层的一层较厚（810nm）的类脂多糖类物质，由类脂A、核心多糖(core polysaccharide)和O-特异侧链（O-specific side chain，或称O-多糖或O-抗原）三部分组成。类脂A是革兰氏阴性细菌致病物质内毒素的物质基础；b 外膜蛋白(outer membrane protein)C 周质空间(periplasmic space, peripla

10、sm) 革兰氏阴性细菌的细胞壁组成及结构特点:组成：细胞壁薄(23nm)，肽聚糖含量约占细胞壁总重10%，故对机械强度的抵抗力较革兰氏阳性菌弱，主要为外膜（类脂类物质） 结构：相邻聚糖链短肽间通过肽键直接相连，交联度低，故结构疏松，孔径大3 革兰氏染色：1884年，丹麦医生Gram革兰氏染色的机制：P18（1）初染：草酸结晶紫，1min（2）媒染：卢戈氏碘液，1min（3）脱色：95%乙醇，30sec（4）复染：番红复染液，23min结果：蓝紫色革兰氏阳性菌；红色革兰氏阴性菌染色部位：细胞质染色结果：由细胞壁的理化性质决定关键步骤：脱色程度4. 古细菌的细胞壁假肽聚糖(pseudopeptid

11、oglycan)细胞壁 4. 缺壁细菌（1）L型细菌（L-form of bacteria）：细菌在某些环境条件下（实验室或宿主体内）通过自发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷变异型。特点：没有完整而坚韧的细胞壁，细胞呈多形态；有些能通过细菌滤器，故又称“滤过型细菌”；对渗透敏感，在固体培养基上形成“油煎蛋”似的小菌落（直径在0.1mm左右）；（2）原生质体（protoplast）在人为条件下，用溶菌酶处理或在含青霉素的培养基中培养而抑制新生细胞壁合成而形成的仅由一层细胞膜包裹的，圆球形、对渗透压变化敏感的细胞，一般由革兰氏阳性细菌形成。（3）球状体(sphaeroplast) ，又称原生质球

12、采用上述同样方法，针对革兰氏阴性细菌处理后而获得的残留部分细胞壁（外壁层）的球形体。与原生质体相比，它对外界环境具有一定的抗性，可在普通培养基上生长。（4）枝原体(Mycoplasma)在长期进化过程中形成的、适应自然生活条件的无细胞壁的原核生物。因它的细胞膜中含有一般原核生物所没有的甾醇，所以即使缺乏细胞壁，其细胞膜仍有较高的机械强度。(二).细胞壁以内的构造-原生质体 1. 细胞膜： 结构、功能（略）原核生物细胞膜含有与氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢相关的酶类，故是细胞产能的基地。原核生物与真核生物的最大区别就是其细胞膜中一般不含胆固醇，而是含有hopanoid。2）细胞膜的生理功能：略

13、3）古生菌的细胞质膜 2.细胞质和内含物1）颗粒状贮藏物(reserve materials)：聚-羟丁酸(poly-hydroxybutyrate, PHB)：无毒、可塑、易降解，是生产医用塑料、生物降解塑料的良好原料多糖类贮藏物异染粒(metachromatic granules)：无机偏磷酸的聚合物. 藻青素（cyanophycin）：一种内源性氮源贮藏物，同时还兼有贮存能源的作用。3.核区原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核Escherichia coli 染色体的手脚架形结构.4.特殊的休眠构造芽孢 1）细菌芽孢的特点某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成一个圆形或椭圆

14、形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体，称为芽孢（endospore或spore，也称 “内生孢子”）。2）芽孢的构造 3）芽孢的形成与萌发4）芽孢的耐热机制：渗透调节皮层膨胀学说5）伴孢晶体（parasporal crystal） 少数芽孢杆菌，例如苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)在其形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体内毒素，称为伴孢晶体。伴孢晶体对200多种昆虫尤其是鳞翅目的幼虫有毒杀作用。 6）芽孢研究意义7）细菌的其他休眠构造 (三).细胞壁以外的构造 1. 糖被(glycocalyx)：包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的

15、胶状物质，称为糖被。 荚膜的功能 保护作用：¨其上大量极性基团可保护菌体免受干旱损伤； ¨防止噬菌体的吸附和裂解； ¨一些动物致病菌的荚膜还可保护它们免受宿主白细胞的吞噬; ¨作为透性屏障或（和）离子交换系统，可保护细菌免受重金属离子的毒害；贮藏养料，以备营养缺乏时重新利用；表面附着作用细菌糖被在科学研究和实践中的应用。2.鞭毛(flagellum,复flagella)鞭毛: 生长在某些细菌体表的长丝状、波曲的蛋白质附属物，数目为一至数十条，具有运动功能。鞭毛的有无和着生方式具有十分重要的分类学意义：观察和判断细菌鞭毛的方法t 电子显微镜直接观察t 光学

16、显微镜下观察：鞭毛染色和暗视野显微镜t 根据培养特征判断：半固体穿刺、菌落（菌苔）形态鞭毛的结构：革兰氏阴性菌的鞭毛基体：M、S、P、L四个环 革兰氏阳性菌的鞭毛基体：M、S环鞭毛的功能-运动2.2 放线菌 一. 基本概念放线菌（Actinomycetes）是具有菌丝、以孢子进行繁殖、高G+C/mol（60-72）、革兰氏染色阳性的一类原核微生物。 二.形态与结构 按形态和功能可分为营养、气生和孢子丝三种。1、营养菌丝(基内菌丝, 基丝, 初级菌丝体)：吸收营养，2、气生菌丝(二级菌丝体)： 3、孢子丝：即孢子丝，又称产孢丝或繁殖菌丝。4、孢子（分生孢子）孢子分裂方式 凝集分裂 ×

17、横隔分裂 Ö5、主要类群形态特征1). 放线菌及诺卡氏菌型放线菌2). 多腔孢囊放线菌3). 基丝无横隔或有横隔,但不断裂.6、生长与繁殖7、菌落形态能产生大量分枝和气生菌丝的菌种（如链霉菌）菌落质地致密，与培养基结合紧密，小而不蔓延，不易挑起或挑起后不易破碎。丝绒状，粉末状。不能产生大量菌丝体的菌种（如诺卡氏菌）粘着力差，粉质，针挑起易粉碎2.3 蓝细菌（Cyanobacteria）一.基本概念蓝藻或蓝绿藻（blue-green algae），分布广泛，是一类含有叶绿素a、能以水作为供氢体和电子供体、通过产氧型光合作用将光能转变成化学能、同化CO2为有机物质的光合细菌。二.形态学特

18、点:1）具有原核生物的典型细胞结构，细胞壁构造相似于G¯ 菌;2）形态差异极大，有球状、杆状和丝状等形态；3）细胞中含有叶绿素a，存在于丰富的内膜系统上，进行产氧型光合作用；4）许多水生种类细胞质中有气泡，使菌体漂浮，保持在光线最充足的地方，以利光合作用。5）无鞭毛，但能在固体表面滑行，趋光性。6）分泌粘液层、荚膜或形成鞘衣，因此具有强的抗干旱能力。7）细胞中常有各种贮存物：糖原，聚磷酸盐，PHB，氮源（藻青素）。8）细胞的几种特化形式：异形胞（heterocyst）：一般存在于成丝状生长的种类中，位于细胞链的中间或末端，数目少而不定。光学显微镜下壁厚、色浅、多少中空的细胞，与邻近细

19、胞间有孔道相同，固氮场所。静息孢子：贮存营养度过不良环境。链丝段（hormogonia）： 繁殖2.4 支原体、立克次氏体、衣原体一. 支原体（Mycoplasma）：能独立生活的最小原核生物1.不具细胞壁，只有细胞膜，细胞柔软;滤过性;对渗透压敏感(但其抗性大于去细胞壁的原生质体);形态多变,小球状«丝状;2. 非常小,150nm300nm,勉强可在光学显微镜下看到;3. 细胞膜上有甾醇4. 可以自主生长(人工培养基可培养), 菌落“油煎蛋”形,小(Ø= 0.11mm)；5.除肺炎支原体外，支原体一般不使人致病，但较多的支原体能引起牲畜、家禽和作物的病害。二.立克次氏体（

20、Rickettsia）1.是一类严格的活细胞内寄生的原核微生物（体内酶系不完全）。2. CW呈G¯ 反应3. 细胞球状、球杆状,大小为0.3-0.6×0.8-2um, 光学显微镜下可见.4. 无滤过性.三. 衣原体 (Chlamydia)介于立克次氏体与病毒之间，能通过细菌滤器，专性活细胞内寄生的一类原核微生物。1.专性活细胞内寄生的一类原核微生物(体内缺乏产能系统);2. CW呈G¯ 反应3. 细胞呈球形或椭圆形，直径0.2-0.3 um，有滤过性;4. 在宿主细胞内生长繁殖具有独特的生活周期，即存在原体和始体两种形态。3 微生物细胞的形态、结构与功能-真核微生

21、物特点：1.具有细胞核，进行有丝分裂；2.细胞质中含有线粒体但没有叶绿体，不进行光合作用，无根、茎、叶的分化；3.以产生有性孢子和无性孢子二种形式进行繁殖；4.营养方式为化能有机营养（异养）、好氧；5.不运动（仅少数种类的游动孢子有1-2根鞭毛）；6.种类繁多，形态各异、大小悬殊，细胞结构多样；实验室培养：pH：偏酸，温度：28原核微生物和真核微生物的比较细胞结构     原核生物     真核生物 细胞壁      由肽聚糖、其它多糖、蛋白质和糖蛋白组成 

22、;   通常为多糖组成，包括纤维素质膜    不含固醇     含固醇 内膜     简单，仅存在于某些细菌中        复杂，内质网、高尔基体核糖体     70s        80s（线粒体和叶绿体中的核糖体为70s） 具单位膜的细胞器   

23、0;无     有几种细胞器呼吸系统     在部分质膜和内膜中     在线粒体中 光合色素        在内膜或绿色体中，无叶绿体      在叶绿体中 细胞核     拟核     完整的核核仁    无    

24、 有 DNA        通常为一个环状大分子，也存在于质粒中    同组蛋白结合，存在于染色体中 细胞分裂     缺有丝分裂     进行有丝分裂 有性生殖     不具备     具备，进行减数分裂 鞭毛结构        鞭毛较细（中空管状

25、结构）        鞭毛较粗（“9+2”结构）细胞大小     110µm     10100µm 3.1 酵母(yeast)一. 形态与结构1.个体形态：卵圆、圆、圆柱、梨形等单细胞。有的酵母菌出芽生殖时，子代细胞不立即与母细胞分离，而是连在一起成为链状，称为假菌丝，如假丝酵母。2.细胞壁结构：主要成分为葡聚糖、甘露聚糖、蛋白质和少量几丁质、少量脂质。蜗牛酶：用于酵母菌细胞壁的水解。3.细胞膜真核生物与原核生物细胞质膜的差

26、别（甾醇及电子传递链） 4.细胞核5. 其他细胞构造液泡:调节渗透压,贮存库6.菌落形态与细菌菌落类似，但一般较细菌菌落大且厚，表面湿润，膏状，易被挑起。菌落质地均匀，颜色一致。多为乳白色，少数呈红色，黑色（褐色）。一般有悦人的香味。 二. 生长繁殖1、无性繁殖1）芽殖：主要的无性繁殖方式。2）裂殖：3）无性孢子：2、有性繁殖：酵母菌以形成子囊和子囊孢子的形式进行有性繁殖：三 生活史 1 营养体即能以单倍体也能以二倍体形式存在：酿酒酵母2营养体只能以单倍体形式存在：八孢裂殖酵母3营养体只能以二倍体形式存在：路德类酵母3.2 丝状真菌霉菌同人类的生产、生活关系密切，是人类实践活动中最早认识和利用

27、的一类微生物一.菌丝(菌丝体)的形态结构1.细胞结构：2. 菌丝形态：1）无隔膜菌丝： 2）有隔膜菌丝：菌丝：营养菌丝，气生菌丝，繁殖菌丝霉菌菌丝直径约为210um，比一般细菌和放线菌菌丝大几到几十倍。3. 菌丝的特化二. 霉菌的孢子1. 无性孢子：节孢子，厚垣孢子，孢囊孢子，分生孢子，芽孢子2. 有性孢子：卵孢子，接合孢子，子囊孢子，担孢子 三.异核现象和准性生殖四.霉菌的菌落 由粗而长的分枝状菌丝组成，菌落疏松，呈绒毛状、絮状或蜘蛛网状，表面有颗粒状孢子比细菌菌落大几倍到几十倍，有的没有固定大小。五细菌、放线菌、酵母菌和霉菌菌落形态的比较（P63）4 微生物细胞的形态、结构与功能-病毒4.

28、1 病毒的一般性质 一. 特点、定义 及 宿主范围1、特点1）不具有细胞结构，具有一般化学大分子的特征。例如一些简单的病毒仅由核酸和蛋白质外壳（coat）构成，故可把它们视为核蛋白分子。2）一种病毒的毒粒内只含有一种核酸，DNA或者RNA。朊病毒甚至仅由蛋白质构成.3）大部分病毒没有酶或酶系极不完全，缺乏能量代谢系统，不能进行独立的代谢作用。4）严格的活细胞内寄生，没有自身的核糖体，没有个体生长，也不进行二均分裂，必须依赖宿主细胞进行自身的核酸复制，形成子代。 病毒感染敏感宿主细胞后，病毒核酸进入细胞，通过其复制与表达产生子代病毒基因组和新的蛋白质，然后由这些新合成的病毒组分装配（assemb

29、ly）成子代毒粒，并以一定方式释放到细胞外。病毒的这种特殊繁殖方式称做复制（replication）。5）个体微小，在电子显微镜下才能看见。6）对一般抗生素不敏感，但对干扰素敏感。2、定义：病毒是一类只有DNA或RNA的高度专一的活细胞寄生的非细胞生物。3、宿主范围二. 几个概念噬菌斑(plague )：把噬菌体与敏感细胞混合培养在营养琼脂中，由于噬菌体不断裂解细菌，导致培养物的溶解，所形成的一个个透明空斑。病毒效价:单位体积（亳升）待测样品中所含病毒的感染单位数目(IU/ml).实际应用时常用PFU/ml.噬斑形成单位（plague forming units, PFU）:当病毒粒感染平板上

30、的宿主细胞层或菌苔时,会出现清亮的裂解圈或生长抑制圈(蚀斑, plague). 4.2 毒粒性质 毒粒（病毒颗粒）：病毒的细胞外颗粒形式，也是病毒的感染性形式。一.大小和形状 个体小，必需在电镜下观察；毒粒的形状大致可分四种：球形，杆状，复杂形（如蝌蚪状），多形性（丝状«拟球状）（最大的病毒：牛痘病毒；最小的病毒：脊髓灰质炎病毒）二. 结构及化学组成毒粒 核酸 核衣壳 基本结构 壳体 包膜(脂蛋白膜) 某些动物病毒，少数噬菌体1.壳体 (外衣,外壳,衣壳, capsid )1）螺旋对称壳体：烟草花叶病毒2）二十面体对称壳体：腺病毒3）复合对称： 大肠杆菌T4噬菌体2. 核心：简单核心

31、：只有核酸 复杂核心：核酸 + 某些结构蛋白质3. 包膜：病毒包膜有维系毒粒结构，保护病毒核壳的作用。包膜是病毒以出芽（budding）方式成熟时，由细胞膜衍生而来的。刺突（spike）：包膜或核衣壳上的糖蛋白突起。4. 化学组成毒粒（化学组成）: 核酸；蛋白质；脂类；碳水化合物；其他.病毒颗粒在化学上表现为核蛋白 4.3 病毒的复制 病毒感染敏感宿主细胞后，病毒核酸进入细胞，通过其复制与表达产生子代病毒基因组和新的蛋白质，然后由这些新合成的病毒组分装配（assembly）成子代毒粒，并以一定方式释放到细胞外。病毒的这种特殊繁殖方式称做复制（replication）。一. 病毒的复制周期 1、

32、一步生长曲线（one step growth curve）2、复制周期（replicative circle）或称复制循环：（以大肠杆菌T4噬菌体为例）自病毒吸附于细胞开始，到子代病毒从感染细胞释放到细胞外的病毒复制过程。 吸附； 侵入； 脱壳； 病毒大分子的合成，包括病毒基因组的表达与复制； 装配与释放；1）吸附：病毒表面蛋白与细胞受体的结合，特异性，不可逆吸附，启动病毒感染的第一阶段。2）侵入脱壳：通过尾部刺突固着于细胞；尾部的酶水解细胞壁的肽聚糖，是细胞壁产生小孔；尾鞘收缩，核酸通过中空的尾管压入胞内，蛋白质外壳留在胞外。3）病毒大分子的合成病毒基因组的表达与复制存在着强烈的时序性：4）

33、病毒的装配5）病毒的释放二. 溶源化烈性噬菌体（virulent phage）：感染宿主细胞后能在细胞内正常复制并最终杀死细胞，形成裂解循环（lytic cycle）。温和噬菌体或称溶源性噬菌体（lysogenic phage）：感染宿主细胞后不能完成复制循环，噬菌体基因组长期存在于宿主细胞内，没有成熟噬菌体产生. 原噬菌体（prophage）：温和噬菌体的基因组。溶源性细菌（lysogenic bacteria）：细胞中含有以原噬菌体状态存在的温和噬菌体基因组的细菌溶源转变：原噬菌体引起的溶源性细菌除免疫性外的其他的表形改变，包括溶源菌细胞表面性质的改变和致病性转变被称为溶源转变(lysog

34、enic conversion)。温和噬菌体的三种状态：游离的具侵染性的病毒粒子；原噬菌体；营养期噬菌体溶原性细菌的基本特性：遗传性；自发裂解裂；诱发裂解裂解；免疫性性 ；获得新的生理特性；可复愈。 溶原性细菌的命名：E.coliK12()；E.coli（P 1）4.4 亚病毒因子一. 类病毒 单链环状RNA分子, 能在敏感细胞内自我复制，并不需要辅助病毒。无蛋白质外壳保护的游离的共价闭合环状单链RNA分子，侵入宿主细胞后自我复制，并使宿主致病或死亡。类病毒是当今所知道的只含RNA一种核酸的最小的，专性细胞内寄生的分子生物。 二. 拟病毒（Virusoid） 不能独立复制，必须依赖辅助病毒进行

35、复制，它们被包装在辅助病毒的壳体中，本身对于辅助病毒的复制不是必需的，且它们与辅助病毒的基因组无明显的同源性。三. 朊病毒(Prion)蛋白质侵染颗粒，常引起羊的瘙痒病，疯牛病等。5微生物的营养5.1 微生物的营养要求一、营养物质及其生理功能1. 碳源(carbon source)：凡是可以作为微生物细胞结构或代谢产物中碳架来源的营养物质。 构成细胞物质；能源有机碳化物：C·H·O·N·X 复杂蛋白质,核酸C·H·O·N 多数氨基酸,简单蛋白质C·H·O 糖,有机酸,醇,脂常用碳源C·H 烃 无

36、机碳化物 C·O CO2C·O·X NaHCO3, CaCO32. 氮源(nitrogen source) ：凡是可以作为微生物细胞结构或代谢产物中氮元素来源的营养物质构成细胞物质；少数作能源氮源 有机氮化物 N·C·H·O·X 复杂蛋白质,核酸N·C·H·O 尿素,氨基酸,简单蛋白质 无机氮化物 N·H NH3, NH4+N·O NO3-N N2生理酸性盐：如（NH4）2SO3生理碱性盐：如KNO3 NH4NO3速效氮源：硫酸氨，玉米浆等 菌体生长 迟效氮源：花生粉，黄豆粉

37、等 代谢产物生成3.能源：4. 无机盐：为M的生命活动提供除碳、氮源之外的各种重要元素。配制培养基时，一般首选K2HPO4和MgSO4补充大量元素。5.水：水活度：0.630.996.生长因子(growth factor)： M正常代谢必不可少,而且不能用简单的碳源或氮源自身合成或合成量不足的有机化合物.维生素, 碱基, 氨基酸等. 氨基酸蛋白质，细胞壁等的主要成分 嘌呤和嘧啶核酸和辅酶的组成成分 维生素构成酶的辅酶或辅基，是酶活性所需成分一般G合成氨基酸的能力比G强野生型：从自然界直接分离得到的任何微生物在其发生营养缺陷突变前的原始菌株。营养缺陷型：某些菌株发生突变后，失去合成某种或某些对该

38、菌株生长必不可少的物质的能力，必须从外界环境中获得该物质才能生长繁殖，这种突变型菌株称营养缺陷型。原养型：营养缺陷型经回复突变或基因重组后产生的，其营养要求在表型上与野生型相同的菌株。二、微生物的营养类型（P92表4-4）自养微生物与异养微生物的主要区别：自养微生物：可利用CO2（碳酸盐）作唯一或主要碳源且同化CO2 （碳酸盐）为细胞结构物质，所需能量来自光或无机物的氧化，但也不能说它们绝对不能利用有机物；异养微生物：可以固定CO2 ，但其主要的碳源来自有机物，不能在完全无机的环境中生长，合成反应所需能量来自有机物的氧化或光能。5.2 培养基培养基（medium）是人工配制的，适合微生物生长繁

39、殖或产生代谢产物的营养基质。一.配制原则: 1、目的明确2、营养协调 碳氮比(C/N)：碳源与氮源含量之比。（碳源中碳原子摩尔数与氮源中氮原子摩尔数之比）3、理化适宜（1）渗透压： （2）O2和CO2的浓度： （3）pH：4、经济节约： 二、培养基的类型及应用1按成份不同划分（1）天然培养基(complex medium)：以化学成分还不清楚或化学成分不恒定的天然有机物组成（2）合成培养基(synthetic medium)：是由化学成份完全了解的物质配制而成的培养基，也称化学限定培养基(chemically defined medium)。高氏一号，查氏培养基2根据物理状态划分: 固体培养基

40、；半固体培养基；液体培养基； （1）固体培养基； 加1.5%2% 琼脂或5%12% 明胶(2) 液体培养基:(3) 半固体培养基: 0.5% 琼脂。观察微生物运动特征、厌氧菌的培养、噬菌体效价滴定 3按用途划分1）基础培养基(minimum medium)在一定条件下含有某种微生物生长繁殖所需的基本营养物质的培养基，也称为基本培养基。能满足某菌种的野生型（原养型）菌株最低营养要求的培养基，又称最低限度培养基。2）完全培养基(complete medium)在一定条件下含有某种微生物生长繁殖所需的所有营养物质的培养基3）加富培养基和富集培养基(enrichment medium)加富培养基在普通

41、培养基（如肉汤蛋白胨培养基）中加入某些特殊营养物质制成的一类营养丰富的培养基。这些特殊营养物质包括血液、血清、酵母浸膏、动植物组织液等。富集培养基根据待分离微生物的特点设计的培养基，用于从环境中富集和分离某种微生物。（目的微生物在这种培养基中较其他微生物生长速度快，并逐渐富集而占优势，从而容易达到分离该种微生物的目的。）4）鉴别培养基(differential medium)用于鉴别不同类型微生物的培养基特定的化学反应，产生明显的特征性变化，根据这种特征性变化,可将该种微生物与其他微生物区分开来。例：伊红-美兰培养基（EMB）的应用5）选择培养基(selective medium)根据不同种类

42、微生物的特殊营养需求或对某种化学物质的敏感性不同，在培养基中加入相应的特殊营养物质或化学物质，抑制不需要的微生物的生长，有利于所需微生物的生长。5.3 营养物质进入微生物细胞的方式 一、扩散(diffusion)：不是微生物吸收物质的主要方式特点：高浓度 低浓度；不耗能；没有膜载体参加二、促进扩散(facilitated diffusion)特点：高浓度 低浓度；不耗能；有膜载体参加三、主动运输(active transport)特点：需要消耗能量；逆浓度运输；有膜载体参加3、基团转位(group translocation)磷酸糖转移酶运输系统（PST）：酶；酶；热稳定蛋白。物质在运输过程中

43、发生化学变化（磷酸化）. （需要消耗能量；逆浓度运输；有膜载体参加）四、膜泡运输(memberane vesicle transport)6 微生物的代谢6.1 分解代谢(产能代谢) 一、化能异养微生物的生物氧化：利用有机物质进行的产能代谢的过程。1.底物脱氢的的四种途径1) EMP途径（Embdem-Meyerhof pathway）生理功能：提供ATP和还原力NADH; 连接其它代谢途径如脂肪酸的合成；为生物合成提供多种中间产物；通过逆反应进行糖原的异生。2) HMP途径（Hexose Monophosphate pathway）生理功能：产生三碳、四碳、五碳、六碳、七碳糖的碳骨架等中间产

44、物; 产生还原力NADH +H+，为生物合成提供多种前体物质。EMP和HMP途径一般同时存在。3) ED途径（Entner-Doudoroff pathway）生理功能: 是存在于某些缺乏完整EMP途径的微生物中的一种替代途径，产能效率低, 为微生物所特有。ED途径提供: ATP; NADPH;4) TCA循环 2. 发酵1) 基本概念发酵(fermentation) :是指微生物细胞将有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物。2) 主要类型(1) 乙醇发酵 酵母菌的乙醇发酵：（酵母的三型发酵）(2) 乳酸发酵： 同型乳酸发酵、异型乳酸

45、发酵、双歧乳酸发酵。牛奶变酸，腌制泡菜，酸乳酒，青贮饲料等（在乳酸菌的作用下，将可发酵性糖转化为乳酸的过程。 (4) ED途径发酵：(3) 氨基酸产能发酵：stickland 反应(P122)3. 呼吸1) 基本概念微生物在降解底物的过程中，将释放出的电子交给NAD(P)+、FAD或FMN等电子载体，再经电子传递系统传给外源电子受体，从而生成水或其它还原型产物并释放出能量的过程，称为呼吸作用。以分子氧作为最终电子受体的称为有氧呼吸（aerobic respiration），以氧化型化合物作为最终电子受体的称为无氧呼吸（anaerobic respiration）。 呼吸作用与发酵作用的根本区别

46、：电子载体不是将电子直接传递给底物降解的中间产物，而是交给电子传递系统，逐步释放出能量后再交给最终电子受体。2) 有氧呼吸3) 无氧呼吸：由于部分能量随电子转移传给最终电子受体，所以生成的能量不如有氧呼吸产生的多。（1）硝酸盐呼吸（反硝化作用）：在微生物的作用下，硝酸盐逐步被还原为分子氮的过程（2）硫酸盐呼吸：二. 化能自养微生物的生物氧化化能自养微生物氧化无机物获得能量和还原力。1. 氨的氧化2. 硫的氧化三 光能微生物的产能代谢1 依赖叶绿素的光合作用（兰细菌和真核生物）2 依赖细菌叶绿素的光合作用（光合细菌）不产氧；不用水做电子源；不直接产生NADPH;细菌叶绿素3 依赖细菌视紫红质的光

47、合作用（盐细菌）6.2 合成代谢(耗能代谢)一. CO2的固定 ：将空气中的CO2同化成细胞物质的过程，称为CO2的固定作用。微生物有两种同化CO2的方式:1)Calvin循环:2)还原性三羧酸循环: 3)还原单羧酸环: 非循环式CO2的固定机制存在于甲烷产生菌、硫酸还原菌和在发酵过程中将CO2转变乙酸的细菌（产乙酸细菌）中三个途径的共同点：CO2被固定在一有机物受体上，接受了CO2的受体分子经过一系列反应，合成（CH2O）n，并重新生成该受体。二. 生物固氮：微生物将分子态氮还原为氨的过程。1. 固氮M和固氮体系：共生固氮M；自生固氮M；自生固氮M2. 固氮机制：固氮酶，Mg2+N2 + 8

48、e- + 8H+ + nATP 2NH3 + H2 + nADP + nPi 固氮反应的必要条件：ATP，e-、H+及其载体，固氮酶，N2，Mg2+，厌氧环境固氮酶包括2种组分：对氧气敏感，不可逆失活组分I（P1）: 真正的固氮酶，又称钼铁蛋白（MoFe），4个亚基组分II（P2）: 实际上是一种固氮酶还原酶，又称铁蛋白Fe），2个亚基好氧性固氮菌其固氮酶的抗氧机制：(1) 呼吸保护作用： (2) 构象保护： (3 )分隔作用： (4) 豆血红蛋白固氮酶活性的测定：乙炔还原法三. 肽聚糖的合成1细胞质中的合成：2. 细胞膜中的合成：“Park”核苷酸 ® 肽聚糖单体分子 3. 细胞膜

49、外的合成：(青霉素抑制转肽酶) 6.3 代谢的调节M代谢调节的2个水平：酶合成的调节 诱导与阻遏酶活性的调节 激活与抑制1 酶活性调节 ： （1）顺序反馈抑制(sequential feedback inhibition)（2）协同反馈抑制(concerted feedback inhibition)（3）同功酶(isofunctional enzyme) 2 酶合成调节：二次生长现象3微生物代谢调节在工业发酵中的应用 7 微生物生长繁殖及其控制7.1 微生物生长的测定纯培养（pure culture）：微生物学中把从一个细胞繁殖得到的后代称为纯培养。纯培养的分离方法：1 稀释倒平皿法 2 划

50、线法 3 单细胞挑取法 4 选择培养基分离法一.计数法：通常用来测定细菌、酵母菌等单细胞微生物的生长情况或样品中所含微生物个体的数量（细菌、孢子、酵母菌）.1.直接计数; 2.间接计数; 3.膜过滤法; 4.比浊法.1、直接计数：采用细菌计数板或血球计数板，在显微镜下对微生物数量进行直接计数 2、间接计数 (活菌计数法) 1). 培养平板计数法2). 液体培养法 (The most probable number method,最大可能数法)3、膜过滤法4、比浊法二重量法： 以干重、湿重直接衡量微生物群体的生物量； 通过样品中蛋白质、核酸含量的测定间接推算微生物群体的生物量；用于单细胞、多细胞

51、以及丝状体微生物生长的测定。 三生理指标法 微生物的生理指标，如呼吸强度，耗氧量、酶活性、生物热等与其群体的规模成正相关。7.2 微生物生长的规律一、生长曲线1. 迟缓期(Lag phase)：迟缓期的特点：分裂迟缓、代谢活跃t 细胞形态变大或增长，例如巨大芽孢杆菌，在迟缓期末，细胞的平均长度比刚接种时长6倍。一般来说处于迟缓期的细菌细胞体积最大t 细胞内RNA，尤其是rRNA含量增高，合成代谢活跃，核糖体、酶类和ATP的合成加快，易产生诱导酶。t 对外界不良条件反应敏感。在生产实践中缩短迟缓期的常用手段：(1)通过遗传学方法改变种的遗传特性使迟缓期缩短；(2)利用对数生长期的细胞作为种子；(

52、3)尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太大；(4)适当扩大接种量2. 指数生长期(Exponential phase)：指数生长期的细菌个体形态、化学组成和生理特性等均较一致，代谢旺盛、生长迅速、代时稳定，所以是研究微生物基本代谢的良好材料（例：抗生素的作用）。它也常在生产上用作种子，使微生物发酵的迟缓期缩短，提高经济效益。 3. 稳定生长期(Stationary phase)：储存糖原等细胞质内含物，芽孢杆菌在此阶段形成芽孢或建立自然感受态等。也是发酵过程积累代谢产物的重要阶段，某些放线菌抗生素的大量形成也在此时期（稳定期后期）。生产上常通过补充营养物质（补料）或取走代谢产物、调节pH

53、、调节温度、对好氧菌增加通气、搅拌或振荡等措施延长稳定生长期，以获得更多的菌体物质或积累更多的代谢产物。4. 衰亡期(Decline或Death phase)：细菌代谢活性降低，细菌衰老并出现自溶，产生或释放出一些产物，如氨基酸、转化酶、外肽酶或抗生素等。细胞呈现多种形态，有时产生畸形，细胞大小悬殊，有些革兰氏染色反应阳性菌变成阴性反应等。二.重要的生长参数1.延迟时间:微生物在生长过程中，在实际条件下达到对数生长期所需时间与理想条件(即无迟缓期)下达到对数生长期所需时间之差。 2.比生长速率 : 3.世代数 :4. 代时 :三. 同步培养 同步培养(Synchronous culture)：

54、使群体中不同步的细胞转变成能同时进行生长或分裂的群体细胞。机械方法：密度梯度离心方法；过滤分离法；硝酸纤维素滤膜法环境条件控制技术：（1）T （2）营养;（3）抑制生长（4）光照;（5）热处理芽孢菌培养物 四. 连续培养连续培养(Continous culture ）：在微生物的整个培养期间，通过一定的方式使微生物能以恒定的比生长速率生长并能持续生长下去的一种培养方法。控制连续培养的方法：恒浊培养: 整个过程控制微生物生长量（浊度）。恒化培养: 整个过程控制某种物质（限制因子）浓度基本恒定。7.3 影响微生物生长的主要因素一温度二pH：一般发酵培养,过酸时,加适当N源,蛋白质,NaNO3等;过

55、碱时,加适当C源, 糖类, 脂肪等。 三氧气 7.4 微生物生长繁殖的控制抑制(Inhibition)：生长停止，但不死亡；防腐(Antisepsis)：防止或抑制霉腐微生物在食品等物质上的生长；消毒(Disinfection)：杀死或灭活病原微生物（营养体细胞）；灭菌(Sterilization)：杀死包括芽孢在内的所有微生物；一控制M生长的化学物质： 1. 抗微生物剂(又称杀菌剂):杀死或抑制M生长的化学物质，天然化合物或人工合成。1）消毒剂：通常用来杀死非生物材料上的微生物 2）防腐剂：具有杀死微生物或抑制微生物生长的能力，但对于动物或人体的体表组织无毒性或毒性低,可作为外用抗微生物药物。石炭酸系数(phenol coefficient，P.C.) ：指在一定时间内被试药剂能杀死全部供试菌的最高稀释度和达到同效的石炭酸的最高稀释度的比率。一般规定处理时间为10分钟，而供试菌定为Salmonella typhi（伤寒沙门氏菌）。如：甲，1：300，10分钟杀死供试菌；石炭酸，1：100，10分钟杀死供试菌，则P.C.= 300/100 = 3 常用表面消毒剂: (杀死或抑制M生长的化学物质，天然化合物或人工合成，通常用