生物奥赛培训教程

1、生物奥赛培训教程生物奥赛培训教程二、微生物学的知识体系生态与多样性感染与免疫遗传基因表达调控基因工程分类形态结构营养代谢系统发育发酵工业食品药物环保细胞型微生物非细胞型微生物病毒原核微生物真核微生物(真)细菌古生菌细菌蓝藻原绿藻放线菌衣原体支原体 立克次氏体 等G+G-酵母菌霉菌真核藻类（绿藻、硅藻等）蘑菇原生动物真病毒亚病毒因子三、微生物的类型 一、细菌的形态学分类 球菌 杆菌 螺旋菌（包括弧菌）淋病球菌大肠杆菌弧形霍乱菌四、原核细胞型微生物 原核微生物的典型结构共同特征： 细胞壁、细胞膜、细胞质、拟核。特殊结构： 夹膜、鞭毛、芽孢等。原核微生物的结构与功能细胞壁结构： 与功能：保护：屏障、

2、机械保护是细胞生长、分裂和运动所必须的1. 赋予细胞抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性等古生菌假肽聚糖层G+G-厚薄肽聚糖层真细菌原核微生物的结构与功能细胞壁革兰氏染色结晶紫初染碘液媒染乙醇脱色番红复染 原核微生物的结构与功能原生质体 细胞膜：控制运输、维持渗透压、合成细胞壁、着生鞭毛等 核区（拟核） 特殊的休眠结构芽孢（内生孢子） 原核微生物的结构与功能细胞壁外结构 糖被：保护、屏障、储存、吸附、信号识别 鞭毛：运动 菌毛（纤毛）：吸附 性毛：参与传递遗传物质 放线菌的菌丝分化支原体衣原体立克次氏体五、五、真真核核微微生生物物酵母菌霉菌变形虫原生动物霉菌霉菌皮革上的霉菌皮革上的霉菌无隔菌丝、有

3、隔菌丝；无隔菌丝、有隔菌丝；基内菌丝（营养）、气生菌丝（繁殖）。基内菌丝（营养）、气生菌丝（繁殖）。无性繁殖：子囊孢子、分生孢子。无性繁殖：子囊孢子、分生孢子。有性繁殖：接合孢子、子囊孢子。有性繁殖：接合孢子、子囊孢子。菌菌丝丝繁殖繁殖酵母菌酵母菌形态结构形态结构单细胞真菌单细胞真菌酵母菌的繁殖酵母菌的繁殖无性繁殖无性繁殖出芽生殖（假菌丝）、节孢子等；出芽生殖（假菌丝）、节孢子等；有性生殖有性生殖接合生殖（子囊、子囊孢子）。接合生殖（子囊、子囊孢子）。注意：注意： 芽孢不是生殖细胞，是休眠的细胞。芽孢不是生殖细胞，是休眠的细胞。六、病毒的基本特征 毒粒的结构T4噬菌体衣壳螺旋对称二十面体对称核

4、衣壳核酸六、病毒的基本特征 病毒的特点 病毒在细胞外以成熟的颗粒形式（毒粒）存在； 毒粒在胞外不表现任何生命特征； 毒粒具感染宿主细胞的能力，一旦进入细胞，毒粒便解体，并表现出繁殖、遗传、变异等生命特征。六、病毒的基本特征 温和噬菌体：侵入宿主后并没有立即开始病毒物质合成和组装的病毒，此时的噬菌体基因组称为原噬菌体，而含有原噬菌体的宿主被称为溶源性细菌。 烈性噬菌体：进入菌体后就会改变宿主的性质，使之成为制造噬菌体的工厂，大量产生新的噬菌体，最后导致菌体裂解死亡。六、病毒的基本特征病毒的复制周期及步骤吸附侵入脱壳病毒大分子合成装配与释放病毒复制的一步生长曲线 HIV（人类免疫缺陷病毒） 与 A

5、IDS（获得性免疫缺陷综合症） SARS冠状病毒 禽流感病毒H5N1 A HIV（人类免疫缺陷病毒） 与 AIDS（获得性免疫缺陷综合症） 肝炎病毒甲型肝炎病毒呈球形，无囊膜，核酸为单链RNA；乙型肝炎病毒呈球形，具有双层外壳结构，外层相当一般病毒的囊膜，核酸为双链DNA。 七、微生物的营养微生物的营养要求碳源【糖类、脂肪、有机酸】：能源物质，构成菌体和代谢产物氮源【无机氮源：氨水、硫酸铵、尿素、硝酸钠；有机氮源：发酵菌丝体、酒糟】：构成菌体和代谢产物，硝化细菌的能源物质无机盐类【Pb 、 Mg 、 S 、 P 、 Fe、Co、Zn等】维持酶活力，调节渗透压、pH值、电位等特殊生长因子【生物素

6、、硫胺素、肌醇等】：构成辅酶的组成部分，促进生命活动1.水：溶解营养物质和代谢产物七、微生物的营养 微生物的营养类型划分依据划分依据划分依据营养类型营养类型特点特点碳源自养型以CO2为唯一或主要碳源异养型以有机物为碳源能源光能营养型以光为能源化能营养型通过氧化释放的化学能为能源电子供体无机营养型以还原性无机物为电子供体有机营养型以有机物为电子供体七、微生物的营养 微生物的营养类型典型类型有机物CO2有机物CO2碳源碳源有机物H2、H2SFe2+、NO2-有机物H2、H2SS、H2O电子供体电子供体大肠杆菌、真菌化学能 (有机)化能有机异养型氢细菌、硫杆菌硝化细菌化学能(无机)化能无机自养型红螺

7、细菌光能光能有机异养型蓝藻、藻类紫（绿）硫细菌光能光能无机自养型举例举例能源能源营养类型营养类型七、微生物的营养培养基的配置基本原则选择适宜的营养物质营养物质的浓度及其比例合适控制pH条件灭菌处理1. 原料来源的选择七、微生物的营养 培养基的配置培养基的类型 成分：天然培养基与合成培养基 形式：液体、固体和半固体培养基 功能：基础培养基、加富培养基、 鉴别培养基、选择培养基营养物质进入细胞的四种方式一、扩散(diffusion)二、促进扩散(facilitated diffusion)三、主动运输(active transport)四、 膜泡运输(memberane vesicle trans

8、port)七、微生物的营养八、微生物的代谢八、微生物的代谢初级代谢产物初级代谢产物次级代谢产物次级代谢产物生长繁殖生长繁殖是否必需是否必需 是是 不是不是产生阶段产生阶段 生长各个阶段生长各个阶段 生长到一定阶段生长到一定阶段种的特异性种的特异性 无无 有有分布分布 细胞内细胞内 细胞内、外细胞内、外举例举例 氨基酸、核甘酸、氨基酸、核甘酸、多糖、脂质、维生素多糖、脂质、维生素抗生素、毒素、激抗生素、毒素、激素、色素等素、色素等代谢特点：初级代谢与次级代谢 微生物的代谢调节微生物的代谢调节 在用葡萄糖和乳糖作碳源的培养基上培在用葡萄糖和乳糖作碳源的培养基上培养大肠杆菌，开始时，大肠杆菌只能利养

9、大肠杆菌，开始时，大肠杆菌只能利用葡萄糖而不能利用乳糖，只有当葡萄用葡萄糖而不能利用乳糖，只有当葡萄糖被消耗完毕以后，大肠杆菌才开始利糖被消耗完毕以后，大肠杆菌才开始利用乳糖。用乳糖。分解葡萄糖的酶是大肠杆菌细胞内一直存分解葡萄糖的酶是大肠杆菌细胞内一直存在的酶在的酶分解乳糖的酶是在乳糖诱导下合成的酶分解乳糖的酶是在乳糖诱导下合成的酶酶合成的调节 a.组成酶在细胞内一直存在，它的合成只受基因调组成酶在细胞内一直存在，它的合成只受基因调控；诱导酶只有环境中存在诱导物才能合成，它控；诱导酶只有环境中存在诱导物才能合成，它的合成受基因与诱导物共同控制；的合成受基因与诱导物共同控制； b.酶合成调节的

10、对象是诱导酶；调节的结果是使细酶合成调节的对象是诱导酶；调节的结果是使细胞内酶的种类增多；胞内酶的种类增多； c.酶合成调节的机制（本质）酶合成调节的机制（本质）原核生物基因表原核生物基因表达的调控，如大肠杆菌乳糖操纵子学说；达的调控，如大肠杆菌乳糖操纵子学说； d.酶合成调节的意义：既保证代谢需要，又避免细酶合成调节的意义：既保证代谢需要，又避免细胞内物质和能量浪费，增强适应性。胞内物质和能量浪费，增强适应性。 资料：谷氨酸的生产调节资料：谷氨酸的生产调节 谷氨酸棒状杆菌能够利用谷氨酸棒状杆菌能够利用葡萄糖，经过复杂的代谢葡萄糖，经过复杂的代谢过程形成谷氨酸；但当终过程形成谷氨酸；但当终产物

11、产物谷氨酸的合成过谷氨酸的合成过量时，就会抑制谷氨酸脱量时，就会抑制谷氨酸脱氢酶的活性，从而导致合氢酶的活性，从而导致合成途径中断。当谷氨酸因成途径中断。当谷氨酸因消耗而浓度下降时，抑制消耗而浓度下降时，抑制作用就会被解除，该合成作用就会被解除，该合成反应又重新启动。反应又重新启动。 酶活性的调节酶活性的调节 a.酶活性调节的对象是酶（组成酶和诱导酶活性调节的对象是酶（组成酶和诱导酶），调节的结果是酶的催化能力发生酶），调节的结果是酶的催化能力发生变化；变化； b.酶活性调节的机制酶活性调节的机制通过酶与代谢过通过酶与代谢过程产生物质的可逆性结合进行调节；程产生物质的可逆性结合进行调节； c.

12、酶活性调节的特点：快速、精确；酶活性调节的特点：快速、精确； d.酶活性调节的意义：避免代谢产物积累酶活性调节的意义：避免代谢产物积累过多。过多。 a.从调节对象看：从调节对象看： b.从调节效果看：从调节效果看： c.从调节机制看：从调节机制看：酶合成的调节是通过酶量的变化控制代谢速率，而酶合成的调节是通过酶量的变化控制代谢速率，而酶活性的调节是对已存在的酶活性进行控制，它不涉酶活性的调节是对已存在的酶活性进行控制，它不涉及酶量变化；及酶量变化；酶活性调节直接而迅速，酶合成调节间接而缓慢；酶活性调节直接而迅速，酶合成调节间接而缓慢；酶合成调节是基因水平调节，它调节控制酶合成；酶合成调节是基因

13、水平调节，它调节控制酶合成；酶活性调节是代谢水平调节，它调节酶活性。酶活性调节是代谢水平调节，它调节酶活性。 联系：细胞内两种方式同时存在，密切配联系：细胞内两种方式同时存在，密切配合，高效、准确控制代谢的正常进行。合，高效、准确控制代谢的正常进行。区别区别微生物代谢的人工控制微生物代谢的人工控制 人工控制微生物代谢的目人工控制微生物代谢的目的的最大限度积累对人最大限度积累对人类有用的代谢产物。类有用的代谢产物。当赖氨酸和苏氨酸都积累过量时，就当赖氨酸和苏氨酸都积累过量时，就会抑制天冬氨酸激酶的活性，使细胞会抑制天冬氨酸激酶的活性，使细胞内难以积累赖氨酸；而赖氨酸单独过内难以积累赖氨酸；而赖氨

14、酸单独过量就不会出现这种现象。量就不会出现这种现象。 黄色短杆菌黄色短杆菌八、微生物代谢 微生物代谢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（与豆科植物共生） 弗兰克氏菌（与非豆科植物共生） 鱼腥藻（与满江红共生）等 固氮条件：固氮酶、ATP、电子传递体九、微生物的生长繁殖细菌的个体生长染色体DNA的复制与分离细胞壁扩增细胞分裂：无性二分裂1. （15-20分钟分裂一次）九、微生物的生长繁殖细菌的群体生长迟缓期对数生长期稳定生长期1. 衰亡期九、微生物的生长繁殖 真菌的生长繁殖 裂殖和芽殖：菌丝延长和酵母繁殖的主要方式 无性孢子繁殖：营养细胞分化出新个体（孢子） 有性孢子繁殖：不同的性细胞结合而产生新个体九、微生物的生长繁殖 微生物生长繁殖的控制 化学控制： 抗微生物剂：杀死或抑制微生物生长的物质 抗代谢物：用与生长因子结构类似的物质干扰微生物 抗生素：一类次级代谢产物，具有抑菌或杀菌能力 物理控制： 高温灭菌：灼烧、煮沸、干热、湿热灭菌 过滤除菌 高渗作用抑菌 辐射和超声波处理 干燥十、微生物发酵工业 利用生物特性和发酵理论，通过现代化的工程技术手段，进行工业化规模生产，使受培养的微生物或动植物细胞积累所需产品的一门技术学科。十、微生物发酵工业