微生物学知识要点课本梳理

1、第一章 绪论（12345）微生物与人类的关系？微生物学的定义与发展历史？3位微生物学家的贡献？20世纪微生物学的特点？21世纪微生物学发展的趋势？知识点核心概念知识内容学习水平微生物什么是微生物？肉眼看不到的微小生物，无处不在，无时不有。A与人类的关系1、有利：微生物是自然界物质循环的关键环节；体内的正常菌群是人及动物健康的基本保证；微生物可以为我们提供很多有用的物质；基因工程为代表的现代生物技术。2、有害：引起疾病。A微生物的特点起源早，发现晚，个体小，数量多，种类多，分布广，生长快，周期短，易培养，易变异，重复性强，易操作。微生物学什么是微生物学？是研究微生物在一定条件下的形态结构、生理生

2、化、遗传变异以及进化、分类、生态等生命活动规律及其应用的一门科学。A微生物学是如何形成的？1、微生物的发现：列文.虎克的贡献。2、微生物学的建立巴斯德的贡献：发现并证实发酵是由微生物引起的；彻底否定了“自然发生”学说；免疫学预防接种；巴斯德消毒法。科赫的贡献：微生物学基本操作技术方面的贡献；对病原细菌的研究做出了突出的贡献。A20世纪微生物学的特点多学科交叉促进微生物学全面发展；微生物学推动生命科学的发展（促进许多重大理论问题的突破；对生命科学研究技术的贡献；微生物与“人类基因组计划”）。B中国微生物学发展概况起步晚，发展快B21世纪微生物学发展趋势微生物基因组学研究将全面展开；与环境密切相关

3、的微生物学研究将获得长足发展；微生物生命现象的特性和共性将更加受到重视；与其他学科实现更广泛的交叉，获得新的发展；微生物产业将呈现全新的局面B第二章 显微镜下的微生物（1234）形态结构；繁殖方式；与人类的关系知识点核心概念知识内容学习水平细菌什么是细菌？单细胞、原核微生物。A形态显微：球形，杆状，螺旋形。不规则形。裂殖。菌落：湿润，粘稠，光滑，透明。A与人类的关系有利；有害。B放线菌什么是放线菌？单细胞、原核微生物，呈线状。孢子繁殖。A形态显微：线状，基质菌丝、气生菌丝、孢子丝。孢子丝形状是鉴定分类的重要依据。菌落：干粉状，坚硬，分泌色素。A与人类的关系有利：土壤肥沃的特征。抗生素的重要来源

4、。有害：疾病。B霉菌什么是霉菌？多细胞，真核微生物。A形态显微：丝状，有隔菌丝、无隔菌丝。基质菌丝、气生菌丝、繁殖菌丝。有性孢子、无性孢子。孢子繁殖。菌落：绒毛状，各种颜色。A与人类关系有利：各种山珍，发酵食品。有害：疾病，腐烂。B酵母菌什么是酵母菌？单细胞，真核微生物。A形态显微：椭圆形，单细胞。芽殖。菌落：粘稠，隆起，不透明。A与人类关系有利：食品，生物技术。有害：疾病。B第三章 微生物细胞的结构与功能（12）G+G-细菌细胞壁结构特点；肽聚糖和磷壁酸的结构特点；G-细菌细胞壁的脂多糖构造；缺壁细菌；革兰氏染色的步骤和机理；细菌芽孢的构造和功能；芽孢的耐热机制；研究芽孢的意义；荚膜的结构与

5、功能；原核生物鞭毛的构造和功能；真核与原核微生物的特点与区别；真核微生物鞭毛的结构特点。知识点核心概念知识内容学习水平微生物细胞的构造一般构造细胞壁、细胞质膜、内含物、核区、细胞质A特殊构造鞭毛、芽孢、糖被A细胞壁G+阳性菌细胞壁特点：厚度大、化学组分简单。A结构：肽聚糖多、磷壁酸A肽聚糖分子结构：40层，80纳米，占90%。双糖，四肽尾，五肽桥。溶菌酶，肽聚糖多样性功能：细胞骨架，支撑。A磷壁酸：甘油磷酸、核糖醇磷酸。壁磷壁酸，膜磷壁酸功能：负电荷，贮藏磷，致病性，表面抗原，吸附受体，调节自溶素BG-阴性菌细胞壁特点：层次多，厚度低，化学成分复杂结构：肽聚糖少，脂多糖，脂类，蛋白，周质空间肽

6、聚糖分子结构：1-2层，2-3纳米，占10%。内消旋二氨基庚二酸（m-DAP），没有肽桥。功能：稀疏，机械强度差。外膜结构：由脂多糖、磷脂和脂蛋白组成。功能：保护性屏障，阻止有害物质进入，阻止周质酶和细胞物质外流。脂多糖（LPS）结构：10纳米，由类脂A、核心多糖和O-特异侧链组成。功能：类脂A是致病物质-内毒素的物质基础，负电荷较强，吸附阳离子，LPS结构多变，决定了表面抗原决定蔟的多样性，是噬菌体吸附受体，选择性屏障功能。外膜蛋白结构：嵌合在LPS和磷脂层外膜的蛋白。脂蛋白，孔蛋白（1纳米），特异性，非特异性功能：不清楚周质空间：外膜与细胞膜之间的狭窄空间（15纳米）。内含周质蛋白。水解酶

7、，合成酶，结合蛋白，受体蛋白无壁细菌（L型细菌）由自发突变形成的遗传性稳定的细胞壁缺损细菌。细胞膨大，对渗透敏感，在培养基表面呈“油煎蛋”似的小菌落革兰氏染色步骤：结晶紫初染，碘液媒染，乙醇脱色，番红复染，紫色阳性，红色阴性原理：细胞壁化学成分的差异，引起物理特性（脱色能力）的不同。芽孢功芽孢（特殊的休眠构造）概念：某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成的一个，圆形或椭圆形，厚壁，含水量极低，抗逆性极强的休眠体。无繁殖功能。是生物界抗逆性最强的生命体之一。（功能）产芽孢细菌的种类：芽孢杆菌属、梭菌属芽孢八叠球菌属、孢螺菌属。芽孢的有无、形态、大小和着生位置是细菌分类和鉴定的重要指标。芽孢的构造

8、：孢外壁、芽孢衣、皮层、核心（芽孢壁、芽孢质膜、芽孢质核区）芽孢形成：DNA浓缩，束状染色质形成；细胞膜内陷，细胞发生不对称分裂；前芽孢双层膜形成；填充芽孢肽聚糖，合成DPA，积累钙离子，形成皮层；芽孢衣合成结束；皮层合成完成，芽孢成熟；芽孢囊裂解，芽孢游离外出。芽孢萌发：由休眠状态的芽孢变成营养状态细菌。活化；出芽；生长。芽孢衣中富含半光氨酸的蛋白质三维空间结构发生可逆性变化，芽孢透性增加。芽孢的耐热机制：渗透调节皮层膨胀学说。芽孢衣对多价阳离子和水分透性很差，皮层离子强度很高，皮层渗透压很高，夺取芽孢核心的水分，皮层充分膨胀，核心部分高度失水（10%），因此具有极强的耐热性。研究芽孢的意义

9、：分类鉴定意义；提高筛选效率；保存菌种意义；灭菌手段的指标伴孢晶体（-内毒素）概念：少数芽孢杆菌，在芽孢旁形成的一颗菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体。功能：对200多种鳞翅目昆虫的幼虫有毒。生物杀虫剂杀虫原理：鳞翅目昆虫幼虫肠道呈碱性，伴孢晶体溶解，造成幼虫肠道穿孔。对人无害。细胞壁以外的构造糖被荚膜结构概念：包被于某些细菌细胞壁以外的一层厚度不定的胶状物质。按其有无固定层次、层次厚薄分为荚膜、微荚膜、粘液层和菌胶团。含水量很高，化学成分是多糖、多肽或蛋白质。糖被的有无和性质可用于菌种鉴定。黄原胶荚膜的功能：保护作用；贮藏养料；作为渗透屏障或离子交换系统；表面吸附作用；细菌间的信息识别作用；堆积代

10、谢废物。细胞壁以外的构造鞭毛概念：生长在某些细菌体表的长丝状、波曲形的蛋白质附属物。1-数十根，具有运动功能。电子显微镜、染色、半固体培养基浑浊的扩散区，菌落边缘观察结构：基体（4个盘状物；L环、P环、S-M环、Mot蛋白、Fli蛋白）、钩形鞘、鞭毛丝。鞭毛的生长方式是顶端延伸。功能：运动，实现其趋性（趋光、趋化、趋磁）最有效方式。旋转论，100µm/s着生方式：端生（一、两）、周生、侧生，鞭毛的有无和着生方式在细菌分类和鉴定中是重要的形态指标。细胞壁（真核微生物）真菌细胞壁：主要成分是多糖，还有少量的蛋白质和脂类。低等真菌以纤维素为主，酵母菌以葡聚糖为主，高等真菌以几丁质为主。功能

11、：固定外形，保护细胞免受各种外界因子损伤。鞭毛（真核微生物）概念：在某些真核微生物细胞的表面长有或长或短的毛发状细胞器。具有运动功能。以挥鞭方式推动细胞运动。结构：鞭杆、基体和过渡区3部分组成。鞭杆的横切面呈9+2型。中心有一对包在中央微管鞘中相互平行的中央微管，其外围绕一圈（9个）微管二联体，每条微管二联体由A、B两条中空的亚纤维组成。相邻的微管二联体间有微管连丝蛋白相连，每条微管二联体上还有伸向中央微管的放射辐条第四章 微生物的营养（123）营养物质与营养的概念；微生物的营养要求；微生物的营养类型；配制培养基的原则；培养基的种类及特点；微生物吸收营养的主要方式及特点。知识点核心概念知识内容

12、学习水平营养与营养物质的概念营养物质能够满足微生物肌体生长、繁殖和完成各种生理活动所需的物质。生存的物质基础A营养微生物获得和利用营养物质的过程。生理过程A微生物细胞的化学成分化学元素主要元素：C、H、O、N、P、S、K、Mg、Ca、FeA微量元素：Zn、Mn、Na、Cl、Mo、Se、Co、Cu、W、Ni、B。10-810-6mol/L。酶的组成部分或使酶活化。过量有害。A化学成分及其分析有机物：蛋白质、糖、脂、核酸、维生素以及降解产物和代谢产物无机物：无机盐水：7090%。微生物营养要求？营养物质及其生理功能五大营养物质：碳源、氮源、无机盐、生长因子和水碳源：在微生物生长过程中为微生物提供碳

13、素来源的物质。细胞物质和能量来源。糖类是主要来源。速效碳源、迟效碳源。单糖多糖，六碳糖五碳糖。氮源：为微生物提供氮素来源。细胞物质。速效氮源、迟效氮源；有机氮、无机氮；氨态氮、硝态氮。无机盐：必不可少。酶活性中心的组成部分，维持生物大分子和细胞结构的稳定性，调节和维持细胞的渗透压平衡，控制氧化还原电位，某些微生物生长的能源物质。生长因子：微生物生长所必需且需要量很少，微生物自身不能合成或合成量不足以满足机体生长需要的有机化合物。维生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶。加入酵母浸膏、牛肉浸膏及动植物组织液。水：必不可少。功能：溶剂与运输介质；参与化学反应；维持生物大分子稳定的构象；良好的热导体；维持细胞正常

14、形态；控制由多亚基组成的细胞结构。水活度w0.6。微生物的营养类型按碳源：无机自养型、有机异养型。按能量来源：光能型、化能型。经组合：四种营养类型。腐生型、寄生型；营养缺陷型、野生型。主要用于微生物遗传学方面的研究。在不同生长条件下营养类型也会发生变化。培养基培养基种类与特点？概念：人工配制的，适合微生物生长繁殖或产生代谢产物的营养基质。是微生物学研究和微生物发酵工业的基础。配制原则：选择适宜的营养物质；牛肉浸膏蛋白胨培养基，高氏一号培养基，麦芽汁培养基，PDA培养基。查氏培养基。营养物质浓度及配比（C/N）；控制pH值，细菌放线菌pH77.5，酵母菌霉菌pH56，加入缓冲剂或加酸加碱；控制氧

15、化还原电位；值0.1V好氧，0.1V厌氧，通气量（震荡、搅拌），加入氧化剂或还原剂。原料的来源，用廉价低成本的原料；灭菌处理：高压蒸汽灭菌，0.1MPa，121，30min。培养基的类型及应用：按成分不同划分：天然培养基：化学成分不清楚或化学成分不恒定。工业化大规模生产。合成培养基：化学成分完全了解。用于实验室内微生物营养需求、代谢、分类鉴定、生物量鉴定、菌种选育及遗传分析等。按物理状态划分：固体培养基（加入凝固剂），半固体培养基（凝固剂减半），液体培养基(震荡或搅拌)。按用途：基础培养基：基本营养物质。 加富培养基：加入特殊营养物质，培养营养要求苛刻的异养微生物。 鉴别培养基：用于鉴别不同类

16、型微生物。产生明显的特征性变化。 选择培养基：加入特殊的 营养物质或化学物质。未培养微生物。营养物质进入细胞微生物吸收营养的主要方式及特点？营养物质能否被微生物利用的决定性因素是能否进入细胞。影响营养物质进入细胞的因素：营养物质本身的性质（相对分子质量、溶解性、电负性、极性），微生物所处的环境（温度、pH和离子强度、存在诱导运输系统形成的物质、代谢过程抑制剂、解偶联剂等），细胞的透过屏障（原生质膜、细胞壁、荚膜及粘液层）。运输方式：简单扩散，促进扩散，主动运输。简单扩散：由高浓度向低浓度进行扩散。非特异性，分子结构不发生变化，物理学过程，不消耗能量，扩散动力来自于膜内外的浓度差。不能逆浓度运输

17、，扩散的速率随着浓度差的降低而减少，直至动态平衡。促进扩散：被动的物质跨膜运输方式。不消耗细胞能量，分子结构不发生变化，不能逆浓度运输，运输速率与膜内外浓度差成正比。需要载体（透过酶）。载体具有高度的专一性。透过酶是诱导酶。主动运输：主要的物质运输方式，需要消耗能量，可以逆浓度差运输，运输过程中需要载体蛋白。载体蛋白通过构象变化而改变与被运输物质之间的亲和力大小，使两者之间发生可逆性结合与分离，从而完成物质的跨膜运输。初级主动运输：由电子传递系统、ATP酶或细菌视紫红质引起的质子运输方式。呼吸能、化学能和光能的消耗，引起胞内质子外排，导致原生质膜内外建立质子浓度差，使膜处于充能状态（能化膜）。

18、次级主动运输：初级主动运输建立的能化膜在质子浓度差消失的过程中，偶联其他物质的运输。同向运输（物质与质子通过同一载体按同一方向）、逆向运输（物质与质子通过同一载体按相反方向）、单向运输（物质通过载体进入细胞）。ATP结合性盒式转运蛋白系统（ABC转运蛋白）：由两个疏水性跨膜域与位于质膜内表面的两个核苷酸结合结构域形成复合物，两个疏水性跨膜域在质膜上形成一个孔，两个核苷酸结合结构域可与ATP结合，ABC转运蛋白可以与专一性的溶质结合蛋白结合，溶质结合蛋白携带被转运的溶质分子在质膜外表面与ABC转运蛋白跨膜域结合，ATP则结合在ABC转运蛋白的核苷酸结合结构域上，ATP水解产生的能量使跨膜域构象发

19、生改变，被转运的溶质分子进入胞内。Na+，K+-ATP酶系统：功能是利用ATP的能量将Na+由细胞内泵出胞外，并将K+泵入胞内。该酶由大小两个亚基组成，大亚基可被磷酸化。基团转位：具有一个复杂的运输系统，物质在运输过程中发生化学变化。糖在运输过程中发生了磷酸化，磷酸基团来源于胞内的烯醇丙酮酸磷酸（PEP），PTS由5中蛋白质组成，酶、酶（a、b和c3个亚基）和热稳定蛋白质（HPr）。在糖的运输过程中，PEP上的磷酸基团逐步通过酶、HPr的磷酸化与去磷酸化作用，最终在酶的作用下转移到糖，生成磷酸糖释放于细胞质中。铁载体运输：能与Fe3+形成复合物并将其运输进入胞内的小分子化合物。3个铁载体可围绕

20、一个Fe3+形成铁-铁载体复合物，与铁载体受体蛋白结合后，将铁转运至胞内。第五章 微生物的代谢（1234）代谢的概念；生物氧化的概念和类型；发酵的概念、代谢途径及产能特点；呼吸的类型及产能特点；自养微生物的生物氧化（氨、硫、铁、氢），能量转换的方式；固氮微生物的种类；生物固氮的机制；其他耗能反应（运输、运动、生物发光）；能量代谢的调节方式；初级代谢与次级代谢的关系；次级代谢的调节方式知识点核心概念知识内容学习水平代谢代谢的概念生物体内所进行的全部化学反应的总称，是生命存在的基本特征。A代谢的类型分解代谢和合成代谢。A能量的产生和用途能量除用于合成代谢外，还用于运动、营养物质运输和释放。微生物代

21、谢的特点微生物除了有初级代谢外，还会产生次级代谢和次级代谢产物。次级代谢与人类的生产和生活有关。微生物的产能代谢生物氧化概念与类型？概念：物质在生物体内经过一系列连续的氧化还原反应，逐步分解并释放能量。产生的能量可被微生物直接利用，也可转换储存在高能化合物（ATP）中。A发酵的概念、代谢途径及产能特点？异养微生物的生物氧化根据氧化还原反应中电子受体的不同，分为：发酵和呼吸（有氧、无氧）。发酵：微生物细胞将有机物氧化释放的电子交给底物本身未完全氧化的某种代谢产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物。只释放出一小部分的能量。糖酵解：四种途径（EMP、HM、ED及磷酸解酮酶途径）呼吸作用：微生物在

22、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，从而生成水或其他还原型产物并释放出能量的过程。以分子氧作为最终电子受体的呼吸称为有氧呼吸，以氧化型化合物作为最终电子受体的呼吸称为无氧呼吸。呼吸作用与发酵作用的根本区别在于：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，逐步释放出能量再交给最终电子受体。碳氢化合物、脂肪酸、醇类都可通过呼吸作用而分解。有氧呼吸：TCA循环。1分子葡萄糖完全氧化，产生2分子的丙酮酸，释放3分子的CO2，4分子的NADH，1分子FADH2，1分子的GTP，38个ATP。无氧呼吸：厌

23、氧微生物和兼性厌氧微生物。最终电子受体是NO3-、NO2-、SO42-、S2O32-及CO2等外源受体。也需要细胞色素等电子传递体，也能产生较多的能量。产生能量：有氧呼吸无氧呼吸发酵自养微生物的生物氧化可以氧化无机物获得能量，同化合成细胞物质。通过氧化磷酸化产生ATP。1、氨的氧化：硝化细菌分为两个亚群：亚硝化细菌和硝化细菌。将NH3和NO2-用作能源。2、硫的氧化：硫杆菌能够利用一种或多种还原态或部分还原态的硫化合物作能源。3、铁的氧化：从亚铁到高价铁的氧化，产能反应。嗜酸性的氧化亚铁硫杆菌。4、氢的氧化：氢细菌能利用分子氢氧化产生能量，能量转换方式1、底物水平磷酸化：物质在生物氧化过程中，

24、常生成一些含有高能键的化合物，这些化合物可直接偶联ATP或GTP的合成。既存在于发酵过程中，也存在于呼吸作用过程中。2、氧化磷酸化：物质在生物氧化过程中形成的NADH和FADH2可通过位于线粒体内膜或细菌质膜上的电子传递系统，将电子传递给氧或其他氧化型物质，在这个过程中偶联着ATP的合成。1分子NADH和FADH2可分别产生3分子和2分子ATP。3、光合磷酸化：光合细菌将光能转变成化学能。以用于从CO2合成细胞物质。（1）光合色素：将光能转变为化学能的关键物质。细菌叶绿素与植物叶绿素的区别在于侧链基团的不同，由此导致光吸收特性不同。（2）光合单位：在光合作用过程中还原1分子CO2所需的叶绿素分

25、子数。（3）光合磷酸化：光能转变为化学能的过程。细菌叶绿素分子吸收光量子时，细菌叶绿素被激活，释放电子而被氧化，释放出的电子在电子传递系统中逐步释放能量。1)环式光合磷酸化：存在于光合细菌的原始产能机制，只存在于原核生物的光合细菌中，都是厌氧菌，不能利用H2O作为还原CO2的氢供体，而是利用还原态的无机物（H2S、H2），不产氧。这类光合细菌广泛分布在深层淡水或海水中，能够分解污水中的H2S和有机物，用于水质净化。2）非环式光合磷酸化：蓝细菌与其他光合细菌。可以裂解水，释放氧气。3）嗜盐菌紫膜的光合作用：位于嗜盐菌细胞膜上的紫膜，约占细胞膜的50%，由细菌视紫红质组成，在光量子驱动下，形成质子

26、梯度，合成ATP。耗能代谢细胞物质的合成1、CO2的固定：卡尔文循环、还原性TCA；2、生物固氮；3、二碳化合物的同化；4、糖类的合成；5、氨基酸的合成；6、核苷酸的合成。生物固氮：一些特殊类群的原核微生物能够利用分子态氮还原为氨。固氮微生物：自生固氮体系，共生固氮体系和联合固氮体系。固氮菌属，巴氏固氮梭菌，根瘤菌属。固氮酶：由铁蛋白和钼铁蛋白两个组分组成，固氮作用是一个耗能反应。其他耗能反应1、运动；2、营养物质运输；3、生物发光。代谢的调节方式？微生物代谢的调节通过控制酶的作用实现。酶活性调节（已有的酶、酶化学水平）一、酶活性调节：通过酶分子构象或分子结构的改变来调节其催化反应的速率。受多

27、种因素影响（底物的性质和浓度、环境因子、其它酶）。1、变构调节：反应产物的积累会抑制催化这个反应的酶的活性。由于反应产物与酶的结合抑制了底物与酶活性中心的结合。在一个由多步反应组成的代谢途径中，末端产物通常会反馈抑制该途径的第一个酶，这种酶被称为变构酶。2、修饰调节：是通过共价调节酶来实现的。共价调节酶通过修饰酶催化其多肽链上某些基团进行可逆的共价修饰，使之处于活性与非活性的互变状态，从而导致调节酶的活化与抑制，以抑制代谢的速度和方向。酶促共价修饰是酶分子共价键发生了改变。是一种体内较经济的代谢调节方式。酶促共价修饰对调节信号具放大效应，其催化效率比别构酶调节要高。酶合成调节（合成量、遗传水平

28、）二、分支合成途径调节：每个分支途径的末端产物控制分支点后的第一个酶，同时每个末端产物又对整个途径的第一个酶有部分的抑制作用。1、同工酶：指能催化同一种化学反应，但其酶蛋白本身的分子结构组成却有所不同的一组酶。在分支途径中的第一个酶有几种结构不同的一组同功酶，每一种代谢终产物只对一种同功酶具有反馈抑制作用，只有当几种终产物同时过量时，才能完全阻止反应的进行。2、协同反馈抑制：在分支代谢途径中，几种末端产物同时都过量，才对途径中的第一个酶具有抑制作用。若某一末端产物单独过量则对途径中的第一个酶无抑制作用。3、累积反馈抑制：在分支代谢途径中，任何一种末端产物过量时都能对共同途径中的第一个酶起抑制作

29、用，而且各种末端产物的抑制作用互不干扰。当各种末端产物同时过量时，它们的抑制作用是累加的。4、顺序反馈抑制：分支代谢途径中的两个末端产物，不能直接抑制代谢途径中的第一个酶，而是分别抑制分支点后的反应步骤，造成分支点上中间产物的积累，这种高浓度的中间产物再反馈抑制第一个酶的活性。因此，只有当两个末端产物都过量时，才能对途径中的第一个酶起到抑制作用。微生物次级代谢与次级代谢产物初级代谢概念：将微生物从外界吸收的各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢，生成维持生命活动的物质和能量的过程。次级代谢概念：微生物在一定的生长时期，以初级代谢产物为前体，合成一些对微生物的生命活动无明确功能的物质。有人把超出生

30、理需求的过量初级代谢产物也看作是次级代谢产物。大多是分子结构比较复杂的化合物，抗生素、激素、生物素、毒素及维生素。初级代谢与次级代谢的关系：初级代谢的关键性中间产物是次级代谢的前提；次级代谢在菌体指数生长后期或稳定期进行；次级代谢易受环境条件的影响；催化次级代谢的酶专一性不高；次级代谢产物的合成，因菌株不同而异；质粒与次级代谢关系密切，控制着多种抗生素的合成。次级代谢产物没有明确的生理功能，也不是菌体生长繁殖所必需的物质。次级代谢的调节1、初级代谢对次级代谢的调节：次级代谢的调解过程有酶活性的激活和抑制及酶合成的诱导和阻遏。同时，次级代谢会受到初级代谢的调节。2、碳、氮代谢物的调节作用:高浓度

31、的NH4+可以降低谷氨酰胺合成酶的活性，继而对抗生素的生产有不利影响。硝酸盐可以大幅度地促进利福霉素的合成。同时可以抑制脂肪合成。硝酸盐还可提高菌体中谷氨酰胺合成酶的比活力。3、诱导作用及产物的反馈抑制:在次级代谢中也存在着诱导作用。巴比妥能促进将利福霉素SV转化为利福霉素B的能力。次级代谢产物的过量积累也能反馈抑制其合成酶系。培养基中的磷酸盐、溶解氧、金属离子及细胞膜透性也会对次级代谢产生或多或少的影响。第六章 微生物的生长繁殖及其控制（1245）生长和繁殖的概念；生长曲线的概念及分期特点；二次生长；同步培养及方法；连续培养及方法；影响微生物生长的环境因素；控制微生物生长的化学物质及特点；控

32、制微生物生长的物理因素及特点知识点核心概念知识内容学习水平生长繁殖生长的概念细胞物质有规律地、不可逆地增加，导致细胞体积扩大的生物学过程。量变过程。A繁殖的概念微生物生长到一定阶段，由于细胞结构的复制与重建并通过特定方式，产生新的生命个体，即引起生命个体数量增加的生物学过程。质变过程。A细菌的个体生长染色体DNA的复制与分离细菌的染色体为环形的双链DNA分子。双向复制，复制起点附着在细胞膜上。A细胞壁扩增在杆菌中新合成的肽聚糖在细胞壁中是新老细胞壁呈间隔分布，在多个位点插入；在球菌中新合成的肽聚糖是固定在赤道板附近插入，导致辛劳细胞壁能明显地分开，原来的细胞壁被推向两端。细菌的分裂与调节细菌进

33、入分裂期，在细菌长度的中间位置，细胞质膜内陷，新合成的肽聚糖插入，导致横隔壁向心生长，最后在中心会合，完成分裂。细菌的群体生长繁殖生长的规律生长曲线：在分批培养过程中，以时间为横坐标，以菌数为纵坐标，反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线。生长曲线分为迟缓期、对数生长期、稳定生长期和衰亡期等4个生长时期。1、迟缓期：细菌接种到新鲜培养基而处于一个新的生长环境，细菌并不马上分裂，细菌的数量恒定，或增加很少。此时的细胞体积最大。产生迟缓期的原因：暂时缺少足够的能量和必需的生长因子，种子老化或未充分活化，接种时造成的损伤。迟缓期是必需的。缩短迟缓期的措施：通过遗传学方法改变菌种的遗传特性；利用对数

34、生长期的细胞作种子；尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太大；适当扩大接种量。2、对数生长期：以最大的速率生长和分裂，导致细菌数量呈对数增加。细菌呈平衡生长，代谢活性及酶活性高而稳定，细胞大小比较一致，生活力强，生产上常被用作种子，在科研上是理想的实验材料。3、稳定生长期：由于营养物质消耗，代谢产物积累和pH等环境变化，环境条件逐步不适宜细菌生长，导致生长速率降低至零（分裂增加的数量等于死亡数量）。活细菌数最高并维持稳定。工业生产上产生产品的时期。延长稳定期的措施：补充营养物质，取走代谢产物，改善培养条件（对好氧菌进行通气、搅拌或震荡）。4、衰亡期：营养物质耗尽，有毒代谢产物大量积累，细菌

35、死亡速率逐步增加，活细菌数逐步减少。细菌代谢活性降低，衰老并自溶，后期细菌死亡速率降低。二次生长：不同的微生物，同一种微生物对不同物质的利用能力不同。微生物在同时含有速效碳源（氮源）和迟效碳源（氮源）的培养基中生长时，微生物首先会利用速效碳源（氮源）生长，直到该营养耗尽，然后进过短暂的停滞后，再利用迟效碳源（氮源）重新开始生长。生长的数学模型代时（G）：每个细菌分裂繁殖一代所需要的时间。倍增时间：细菌数量增加一倍所需要的时间。主要生长参数1、迟缓时间（T）:微生物在生长过程中，达到对数生长期所需时间与理想条件下达到对数生长期所需时间之差。2、比生长速率：单位数量的细菌在单位时间（h）内增加的量

36、。3、总生长量：在某一时间里，通过培养所获得的微生物总量与原来接种的量之差值。同步培养概念：能使群体中不同步的细胞转变成能同时生长或分裂的群体细胞。以同步培养方法使群体细胞能处于同一生长阶段，并同时进行分裂的生长方式称为同步生长。同步培养物常被用来研究在单个细胞上难以研究的生理与遗传特性，作为工业发酵的种子。同步培养方法：机械法和环境条件控制技术。1、机械法：根据细胞体积与质量不同或根据它们同某种材料结合能力不同的原理而设计的方法。离心法、过滤分离法、硝酸纤维素滤膜法。2、环境条件控制技术：温度，培养基成分控制，其他（光暗交替、高温）。连续培养概念：在微生物的整个培养期间，通过一定的方式使微生

37、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。采用开放系统，不断地补充营养物质和以同样的速率移出培养物是实现连续培养的基本原则。1、恒化器连续培养：保持培养基中某种营养物质的浓度基本恒定，使细菌的比生长速率恒定。某种营养物质被作为比生长速率的控制因子。用于微生物学的研究，筛选不同的变种。2、恒浊器连续培养：保持培养基中菌体浓度恒定。使细菌生长连续进行。用于发酵工业。环境对生长的影响营养物质营养物质不足，降低或停止细胞物质合成，或诱导合成特定的运输系统，充分吸收环境中微量的营养物质，另一方面对胞内某些非必需成分或失效的成分进行降解以重新利用。水的活性微生物生长都有最适的w，通过培养基

38、的渗透压力变化影响微生物的生长速率。温度嗜冷、兼性嗜冷、嗜温、嗜热和超嗜热。温度影响微生物生长的机理：影响酶活性；影响细胞质膜的流动性；影响物质的溶解度。pH微生物生长都有一个最适pH范围。还有一个最低与最高的pH范围。pH影响微生物生长的机理：影响细胞质膜的透性；影响细胞质膜结构的稳定性；影响物质的溶解性或电离性，进而影响营养物质的吸收。氧分为：好氧、微好氧、耐氧厌氧、兼性厌氧和专性厌氧。采取措施：震荡或通气（好氧）；排除氧或添加还原剂（厌氧）；深层培养（兼性厌氧或耐氧厌氧）。微生物生长繁殖的控制控制微生物的化学物质1、抗微生物剂：是一类能够杀死微生物或抑制微生物生长的化学物质。可以是人工合

39、成的，也可以是生物合成的天然物质。根据抗微生物的特性可分为：抑菌剂：能抑制微生物生长，但不能杀死。杀菌剂：能杀死微生物细胞，但不能使细胞裂解。溶菌剂：能通过诱导细胞裂解而杀死细胞。根据作用效果和作用范围，可分为：消毒剂：杀死非生物材料上的微生物。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组织无毒害作用。可作为外用抗微生物药物。2、抗代谢物：生长因子的结构类似物，干扰机体的正常代谢，达到抑制微生物生长的目的。磺胺类药物。3、抗生素：某些生物合成或半合成的一类次级代谢产物或衍生物，能够抑制微生物生长或杀死微生物的化合物。抗生素杀菌原理：抑制细菌细胞壁合成；破坏细胞质膜；作用于

40、呼吸链以干扰氧化磷酸化；抑制蛋白质和核酸合成。抗药性产生的机理：细胞质膜透性改变；药物作用靶标改变；合成修饰抗生素的酶；抗性菌株发生遗传变异。避免耐药性的措施：第一次使用的药物剂量要足；避免在一个时期或长期多次使用同种抗生素；不同的抗生素混合使用；对现有抗生素进行改造；筛选新的更有效的抗生素。控制微生物的物理因素1、高温灭菌：超过最高温度或低于最低温度都会对微生物产生杀灭或抑制作用。十倍减少时间（D）：杀死样品中90%菌体或孢子及芽孢所需要的时间。与温度、微生物的种类、生长时期、检测培养基的性质等因素有关。热致死时间：杀死液体中所有微生物所需要的时间。可以衡量不同微生物的热敏感性。孢子比营养体

41、抗热，中性培养基比酸性培养基抗热，高浓度的糖、蛋白质和脂质能增加微生物对热的抗性，干细胞比湿细胞有更大的抗热性。高压蒸汽灭菌：121，30分钟。煮沸消毒：100，15分钟。金属工具等。间歇灭菌：流通蒸汽（或蒸煮）反复灭菌几次。干热灭菌：160170，12小时。干热灭菌箱，用于玻璃器皿、金属用具等。超高温灭菌：135150，26秒。牛奶、液体食品等。巴氏灭菌法：65，30分钟。富含营养的食品。2、辐射作用：利用电磁辐射产生的电磁波杀死微生物。微波、紫外线（UV）、X射线和射线等。微波产生热；紫外线使DNA分子中相邻的嘧啶形成嘧啶二聚体，抑制DNA复制与转录；X射线和射线能使其他物质氧化或产生自由

42、基（OH-、H-）再作用于生物分子（打断氢键、使双键氧化、破坏环状结构或使分子聚合等），破坏和改变生物大分子结构。3、过滤灭菌：滤板中间填充棉花、玻璃纤维或石棉，后改用滤纸。用于发酵工业；醋酸纤维素滤膜（0.45m），用于科研；核孔滤器（聚碳酸胶片，厚10m），用于科研。用于空气和不耐热的液体培养基。4、高渗作用：提高环境的渗透压力即降低w值，可以达到控制微生物生长的目的。某些微生物含有渗透保护剂（渗透调节剂、渗透稳定剂），适应培养基的渗透压变化。5、干燥：干燥是保存微生物菌种的重要手段之一。6、超声波：利用空穴作用和热能抑制或杀死微生物。第七章 病毒（134567）病毒的性质和定义；病毒的种

43、类；病毒的本质？；病毒的形态结构？；病毒的壳体结构？；病毒的包膜结构？；毒粒的结构类型；毒粒的化学组成；病毒的蛋白质类型；病毒的复制方式？；一步生长曲线及分期？；病毒的复制周期；病毒吸附的方式；病毒的侵入方式；病毒大分子合成的阶段；病毒的装配过程；病毒非增殖性感染的类型；缺损病毒的类型；吻合噬菌体的溶源性反应；噬菌体感染对原核细胞的影响；病毒感染对真核细胞的影响；病毒感染对机体的影响；亚病毒因子及特点知识点核心概念知识内容学习水平概述病毒的特点和定义病毒是一类既具有化学大分子属性，又具有生物体基本特征；既具有细胞外的感染性颗粒形式，又具有细胞内的繁殖性基因形式的独特生物类群。病毒的特点：结构简

44、单（不具有细胞结构、核蛋白）、特殊的繁殖形式（复制）、绝对的细胞内寄生（基因水平）。A病毒的宿主范围（病毒能够感染并在其中复制的宿主种类和组织细胞种类）噬菌体：原核生物病毒。植物病毒：1000多种。动物病毒：昆虫病毒、医学病毒、兽医病毒。A毒粒的性质毒粒的形态结构1、毒粒的大小和形状：大小在十几纳米几百纳米；形状：球形颗粒、杆状颗粒和复杂形状颗粒。2、毒粒的壳体结构：包围着核酸的蛋白质外壳。壳体由蛋白质亚基以次级键结合形成。取螺旋对称和二十面体对称。(1)螺旋对称壳体：蛋白质亚基有规律地沿着中心轴呈螺旋排列，病毒核酸以多个弱键与蛋白质亚基结合。(2)二十面体对称：蛋白质亚基围绕着具立方对称的正

45、多面体的角或边排列，进而形成一个封闭的蛋白质鞘。若以一定数目的亚基排列成具有一定表面积的立方对称实体，二十面体容积最大，能包裹更多的病毒核酸。病毒核酸盘绕折叠在壳体中的有限空间内。核酸的结合有助于增加二十面体壳体的稳定性。(3)双对称结构：噬菌体。头部二十面体对称，尾部呈螺旋对称。3、毒粒的包膜结构：一些复杂的病毒的核壳外还覆盖一层脂蛋白膜，包膜是病毒以芽出方式成熟时，由细胞膜衍生而来。薄膜上有病毒编码的包膜糖蛋白，包膜糖蛋白靠跨膜固着肽附着于脂双层，形成包膜突起(刺突)。病毒包膜有维系毒粒结构、保护病毒核壳的作用。4、毒粒的结构类型：根据病毒毒粒有无包膜以及壳体的对称形式，分为4种类型：裸露

46、的二十面体毒粒、裸露的螺旋毒粒、有包膜的二十面体毒粒和有包膜的螺旋毒粒。毒粒的化学组成1、病毒的核酸：一种病毒的毒粒只含有一种核酸，病毒的基因组都是单倍体。（1）病毒核酸的类型：ssDNA、dsDNA、ssRNA和dsRNA4种类型，又有线状和环状之分，又有正极性（+意义、+链）和负极性（意义，链）之分。（2）核酸的结构特征：黏性末端、循环排列和末端重复序列。有的病毒5·端有帽子结构，3·端有poly（A）结构。2、病毒的蛋白质：分为结构蛋白（构成一个形态成熟的有感染性病毒颗粒所必需）和非结构蛋白（具有一定功能，但不结合于毒粒中）。(1)壳体蛋白：蛋白质亚基，蛋白质亚基的组

47、成和数目不同。功能是保护病毒的核酸。无包膜病毒的壳体蛋白参与病毒的吸附、进入，决定病毒的宿主嗜性，同时还是病毒的表面抗原。(2)包膜蛋白：包括包膜糖蛋白和基质蛋白。包膜糖蛋白是病毒的主要表面抗原，是病毒的吸附蛋白，他们与细胞受体相互作用启动病毒感染发生，有些病毒的包膜糖蛋白还介导病毒的进入。基质蛋白构成膜脂双层与核壳之间的亚膜结构，具有支撑包膜、维持病毒结构的作用。(3)毒粒酶：3个来源，宿主细胞酶或经病毒修饰改变了的宿主细胞酶；病毒的一些非结构蛋白；毒粒酶。3、病毒的脂类：来源于细胞的脂类化合物。种类与含量具有宿主细胞特异性。4、病毒的糖类：以寡糖侧链存在于糖蛋白中，组成与宿主细胞有关。5、

48、其它组成：阳离子化合物、金属阳离子。对核酸的构型产生一定的影响。病毒的复制潜伏期裂解期平稳期病毒的复制周期1、一步生长曲线：以适量的病毒接种处于标准培养的高浓度的敏感细胞，待病毒吸附后，用高倍稀释或用抗血清处理病毒-细胞培养物，以建立同步感染，继续培养，定时取样测定培养物中的病毒效价，以感染时间为横坐标，病毒的感染效价为纵坐标，描绘出病毒特征性的繁殖曲线。两个特征性数据。潜伏期：毒粒吸附于细胞到受感染细胞释放出子代毒粒所需的最短时间。裂解量：每个受感染细胞所产生的子代病毒颗粒的平均数目。等于潜伏期受染细胞的数目除以稳定期受染细胞所释放的全部子代病毒数目。2、隐蔽期：自病毒在受染细胞内消失到细胞

49、内出现新的感染性病毒的时间。隐蔽期病毒在细胞内存在的动力学曲线呈线性函数，从而证明子代病毒颗粒是由新合成的病毒基因组与蛋白质经装配成熟。3、病毒的复制周期：病毒感染敏感的宿主细胞，毒粒表面的吸附蛋白与细胞表面的病毒受体结合，以一定的方式进入细胞，经过脱壳、释放出病毒基因组。病毒基因组在细胞核和（或）细胞质中，进行病毒大分子的生物合成，新合成的病毒基因组与病毒壳体蛋白装配成病毒核壳，并以一定方式释放到细胞外；若是有包膜病毒，核壳通过与细胞膜的相互作用芽出释放，并在此过程中自细胞膜衍生获得包膜。从病毒吸附于细胞开始，到子代病毒从受染细胞释放到细胞外的病毒复制过程称为病毒的复制周期。病毒的复制周期：

50、五个阶段吸附；侵入；脱壳；病毒大分子的合成；装配与释放。病毒感染的起始1、吸附：病毒表面蛋白与细胞受体特异性结合，导致病毒附着于细胞表面，这是启动病毒感染的第一阶段。（1）病毒吸附蛋白：能够特异性地识别细胞受体并与之结合的毒粒表面的结构蛋白分子，壳体蛋白、尾丝蛋白或包膜糖蛋白。编码反受体的基因的突变、能够灭活或破坏反受体的蛋白水解酶及中和抗体均可导致反受体与受体相互作用能力的丧失，进而影响病毒的感染性。（2）细胞受体：能被病毒吸附蛋白特异性地识别并与之结合，介导病毒进入细胞，启动感染发生的一组细胞膜表面分子，蛋白质、糖蛋白或磷脂。病毒受体的细胞种系特异性决定了病毒的宿主范围，病毒受体还具有组织

51、特异性，从而决定了病毒的组织嗜性。（3）病毒的吸附过程：病毒吸附蛋白与细胞受体间的结合力来源于空间结构的互补性、相互间的电荷、氢键、疏水性相互作用及范德华力。影响吸附活性的因素有：细胞代谢抑制物、蛋白酶、糖苷酶、脂溶剂和抗体等，温度、离子浓度和pH等环境因素亦可影响病毒的吸附反应。2、侵入：病毒吸附后立即发生、依赖于能量的感染步骤。噬菌体采用注射形式。动物病毒采用移位、内吞方式、融合和病毒-抗体复合物与细胞表面的免疫球蛋白受体的结合进入细胞。植物病毒通过人为或自然的机械损伤形成的微伤口进入细胞，或靠携带有病毒的媒介昆虫带入细胞。3、脱壳：病毒的包膜和（或）壳体除去而释放出病毒基因组的过程。是病

52、毒基因组进行复制和功能表达所必需的感染事件。病毒壳体蛋白的重排对病毒脱壳至关重要，脱壳过程与蛋白酶、热裂解等因素有关。噬菌体脱壳与侵入同时完成，动物病毒脱壳过程复杂。病毒大分子的合成通过病毒基因组的表达与复制完成的，存在着强烈的时序性。病毒基因组的转录是分期进行的。发生在病毒核酸复制以前的转录为早期转录，所转录的基因称作早期基因，早期基因编码的早期蛋白主要是参与病毒核酸复制、调节病毒基因组表达，以及改变或抑制宿主细胞大分子合成的蛋白质。病毒核酸复制后所进行的转录为晚期转录，所转录的基因称为晚期基因，晚期基因编码的晚期蛋白主要是构成子代毒粒所需的结构蛋白。分为3个连续的阶段：病毒早期基因的表达；

53、病毒基因组的复制；病毒晚期基因的表达。病毒的装配与释放病毒的装配：新合成的毒粒结构组分以一定的方式结合，装配成完整的病毒颗粒。成熟的子代病毒颗粒依一定途径释放到细胞外，病毒的释放标志病毒复制周期结束。1、噬菌体的装配与释放：极为复杂的装配过程，包括4个完全独立的亚装配途径，无尾丝的尾部装配，头部的装配，尾部与头部自发结合，单独装配的尾丝与前已装配好的颗粒相连。每一种结构蛋白在装配时都发生了构型的改变，为后一种蛋白质的结合提供了可识别位点。大多数噬菌体都是以裂解细胞方式释放。2、动物病毒晚期基因编码的壳体蛋白通过自我装配形成壳体，首先装配成空的前壳体，然后与核酸结合成熟为完整的病毒颗粒，芽出形成

54、包膜。3、植物病毒（TMV）壳体蛋白质亚基首先形成20S的双层圆盘，然后圆盘与RNA的基因组3·端的特异性装配起始序列结合而转变成螺旋，RNA穿过螺旋的中心孔并在生长端形成一个可移动的环，随着蛋白质亚基不断加入，螺旋壳体首先向5·端生长，5·端包装完成后，再向3·端延伸至核壳成熟。病毒的非增殖性感染（不完全循环）非增殖性感染的类型1、流产感染：普遍发生的一类非增殖性感染。（1）依赖于细胞的流产感染：非允许细胞，病毒在其内不能复制。原因于这些细胞缺少某些参与病毒复制的酶、tRNA或病毒大分子合成所需的其他细胞蛋白。（2）依赖于病毒的流产感染：基因组不完整的

55、缺损病毒引起。一个或多个病毒复制必需基因有缺损，丧失了其功能。2、限制性感染：细胞的瞬时允许性产生。病毒持续存在于受染细胞内不能复制，直到细胞成为允许性细胞。3、潜伏感染：在受染细胞内有病毒基因组持续存在，但并无感染性病毒颗粒产生，而且受染细胞也不会被破坏。病毒基因的功能表达导致宿主基因表达的改变，以致正常细胞转化为恶性细胞。缺损病毒？缺损病毒的复制还需要其他病毒基因组或病毒基因的辅助活性，才能复制。1、干扰缺损颗粒（DI）：病毒复制时产生的一类亚基因组的缺失突变体。必须依赖于其同源的完全病毒提供其复制必需的基因产物才能复制。DI基因组较其完全病毒小，复制更为迅速，在与其完全病毒共感染时更易占

56、据优势，从而干扰其复制。2、卫星病毒：寄生于辅助病毒的基因产物的病毒，依赖于辅助病毒才能复制。绝对缺损病毒。形态结构和抗原性与辅助病毒不同，基因组与辅助病毒的基因组也很少有同源性。3、条件缺损病毒：基因组发生了突变的条件致死突变体。在非允许条件或限制条件下导致流产感染。也能干扰野生型病毒复制。4、整合的病毒基因组：温和噬菌体和肿瘤病毒感染宿主细胞后，病毒基因组整合于宿主染色体，并随细胞分裂传递给子代细胞，称之为整合感染。（1）温和噬菌体的溶源性反应：以溶源状态存在的噬菌体不能完成复制循环，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，这一现象称作溶源性现象。能够导致溶源性发生的噬菌体称作温和噬菌体（溶源性噬菌体）。处于溶源性细菌细胞内的噬菌体DNA在一定条件下可启动裂解循环。自然情况下的溶源性细菌的裂解称为