重庆工商大学微生物与人类2015版考试资料

1、绪论一、什么是微生物？微生物的定义：微生物是指那些肉眼看不见的、必须借助光学显微镜或电子显微镜才能看见的个体微小的单细胞或结构简单的多细胞、甚至无细胞结构的低等生物。微生物一词并非生物分类学上的专门名词，而是对所有符合上述条件的生物的通称，包括病毒、细菌、放线菌、立克次氏体、衣原体、支原体、单细胞藻类、真菌、原生动物和微型后生动物等。二、微生物与人类的关系 (一) 有益关系 : 食品工业：酿酒、酱油、醋、制面包、酸奶、泡菜、食用菌医药：抗生素、免疫苗轻化工：酶制剂、乙醇、丙酮酸农业：生物农药、农肥环保：生物法处理城市污水、有机固体废弃物绿色能源：沼气、燃料酒精、微生物发电资源利用：微生物冶金、

2、微生物与石油开采基因工程：基因载体、切割酶、连接酶维持自然界物质循环（二）有害关系1、引起人、畜疾病，农作物病害。2、引起食品腐烂变质，毛料、皮革制品生霉。3、生物武器：被恐怖主义者利用。如炭疽病菌。第一章 微生物学史话第一节 显微镜与微生物的发现人类利用微生物比认识微生物要早得多。自古以来人们就对微生物的存在有所感受，但由于人眼的分辨力只有0.1mm，而微生物 一般都远远小于0.1mm。正因如此，直到显微镜发明以后，人们才开始了对微观世界的探索。1、原始复式显微镜的特点：1590年 仅能放大几倍，把肉眼能看见的小物体放大2、胡克与显微镜特点：1664年，英国人胡克 能放大数十倍到数百倍的光学

3、显微镜，可观察物体的微观结构，可发现一些肉眼看不见的东西。3、列文虎克与显微镜列文虎克成为第一个看见并描述红细胞的人。第二节 巴斯德与微生物学巴斯德（Pasteur,1822-1895）出生于法国的多勒。1847年毕业于巴黎师范学院，获博士学位。1、酒精发酵 “发酵是纯粹的化学裂解”2、生物来自生物 1862年，巴斯德设计出一个巧妙的曲颈瓶试验。证明了是空气中的微生物使肉汤发生腐败的，而不是肉汤腐败产生微生物。3、巴斯德灭菌法巴氏消毒法(pasteurization) ：亦称低温消毒法，是一种利用较低的温度既可杀死病菌又能保持物品中营养物质风味不变的消毒法,现在常常被广义地用于定义需要杀死各种

4、病原菌的热处理方法。方法： 6366 ， 30min 71 , 15s，迅速冷却。 目的：杀死其中可能存在的病源菌如结核杆菌、伤寒杆菌。 适于：处理牛乳、酒类等饮料，不损害营养与风味。 目前市售鲜牛奶部分采用此方法消毒。4、羊炭疽热与鸡霍乱疫苗 炭疽热：是一种畜牧业的疫病，羊、牛因之十死其一，而且它还会传染给人。羊被传染后，几小时就可死亡。 病源菌: 炭疽杆菌是引起炭疽热疾病的病原细菌。 巴斯德的羊炭疽热病原菌实验：在巴斯德生活的时代，炭疽热是一种严重影响法国畜牧业的疾病。1877年，巴斯德开始了对炭疽热的研究。通过实验，巴斯德得出了是活的细菌导致了炭疽热，并推论出：人身上的传染病也是由这些看

5、不见的微生物传播的。这一大胆的结论在当时的医学界就像捅了一个马蜂窝。 炭疽热疫苗： 受到鸡霍乱的研究工作的启发，巴斯德马上开始了对羊炭疽热免疫的研究。通过实验发现，通过采用氧化、老化等多种技术制得的疫苗，在实验室里确实防止了羊的炭疽热。 在4243高温培养炭疽病原菌能丧失致病能力，将其接种到动物健康体内，能产生对炭疽病的免疫能力。 受到炭疽热和禽霍乱疫苗研制成功的鼓舞，在接下来的23年里，巴斯德又分离出包括猪丹毒、产褥热、肺炎等多种疾病的病原微生物。疫苗的概念： 用病原微生物(病毒、立克次体、细菌等)所制造的生物制品，用以注射于机体内，使产生免疫力，从而对有关的疾病起预防或治疗作用。 狂犬病：

6、狂犬病又称恐水症，是一种由病毒引起的可怕的人蓄共同传染病。这种病毒会侵入人和动物的中枢神经系统，因而十分危险。巴斯德也因此成为第一个发现病毒的人。 1885年7月，巴斯德第一次在人身上注射了狂犬病疫苗，并获得了成功。第三节 见证生命科学的发展1、概念： 遗传亲代的某些性状在子代的体现，叫遗传。遗传确保了子代与亲代在相同的环境中生存。 变异生物体遗传物质在结构上发生了变化，使子代的某些性状与亲代不同，发生了变化，叫变异。变异保证了子代适应环境变化的能力。遗传性和变异性之间可以互相转变，遗传性的动摇就表现为变异，变异性的巩固就成为遗传。2、遗传和变异的物质基础DNA2.1 DNA（脱氧核糖核酸）的

7、组成和结构 双链双螺旋结构： DNA由两条多核苷酸链彼此互补并排列方向相反（一条多核苷酸链的A、T、G、C分别同另一条链的T、A、C、G相对）的以右手旋转的方式围绕同一根轴而互相盘绕形成的，具有一定空间距离的双螺旋结构。基因遗传因子 概念：基因是一切生物体储存遗传信息的、有自我复制能力的遗传功能单位。它是DNA分子上一个具有特定碱基顺序，即核苷酸顺序的片断。 大小：相对分子量大约为6×105，约有1000个碱基对，每个细菌约有500010000个基因。培育植物新品种的途径：1、天然杂交2、人工授粉3、各种物理、化学因素诱导变异4、基因工程（3）基因工程的诞生概念：基因工程指在基因水平

8、上的遗传工程，又叫基因剪接或核酸体外重组。基因工程的意义：基因工程是人们在分子生物学理论指导下的一种自觉的、能像工程一样事先设计和控制的育种新技术，是人工的、离体的、分子水平上的一种遗传育种的新技术，是既可近缘杂交又可超远缘杂交的育种新技术。基因工程操作步骤：）先从供体细胞中选择获取带有目的基因的DNA片段；）将目的DNA的片段和质粒在体外重组；）将重组体转入受体细胞；）重组体克隆的筛选与鉴定；）外源基因表达产物的分离与提纯。基因工程与微生物的关系： DNA内切酶和连接酶：从微生物体中提取出“切割”DNA的限制性核酸内切酶和DNA连接酶。 基因载体：原核微生物细胞中的质粒是基因工程中基因转移的

9、载体。第二章神奇的微生物第一节 微生物的特点:（1）个体极小（2 ）种类多（3）分布广（4）繁殖快（5）代谢能力强（6）易变异 （7）易培养第二节微生物的分类和命名界真核原生生物界（Protistae）门原生动物门（Protozoa）纲纤毛纲（Ciliata）目缘毛目（Peritrichida）科钟形科（Vorticellidae）属钟虫属（Voricella）种小口钟虫（Vorticella micyostoma）第三节 病毒的繁殖1、病毒的繁殖过程 动物病毒、植物病毒和噬菌体的繁殖过程基本相似，以大肠杆菌噬菌体为例，分为吸附、侵入、复制、装配和释放等五个步骤。影响细菌形态的 因素 培养时间

10、 培养温度 培养基成分 浓度 pH值（1）球菌（细胞呈球形或椭圆型） 单球菌；双球菌；链球菌；四联球菌；八联球菌；葡萄球菌（2）杆菌（细胞呈杆状或圆柱型）单杆菌：长杆菌（近丝状）和短杆菌（近似球状）双杆菌、链杆菌、芽孢杆菌:枯草芽孢杆菌 （3）螺旋菌：成螺旋卷曲状（弧菌、螺菌）弧菌：螺纹不足一圈（如：脱硫弧菌）螺菌：螺纹超过一圈（如：紫硫螺旋菌）（如：紫硫螺旋菌）（4）丝状菌：呈丝状。（水生境中）在自然界中各形态菌的存在比例：杆菌球菌螺旋状5、病毒的应用（1）制备疫苗，预防人类疾病。（2）利用昆虫病毒和噬菌体预防、治疗和控制动、植物疾病。制备生物农药，比化学杀虫剂优越。（3）用于细菌感染治疗，

11、如用绿脓杆菌噬菌体PY051治疗手术后的绿脓杆菌感染。（4）用于筛选抗癌物质和检测致癌物质。（5）测定辐射剂量（6）检测人、植物和动物病原菌。（7）作为细菌和病毒污染的指示生物。（8）蓝细菌病毒用于蓝细菌的生物防治。（9）用浮游球衣菌噬菌体控制浮游球衣菌引起的活性污泥丝状膨胀。第三章 微生物的营养和代谢第一节 微生物的营养需要和营养物质的吸收1. 微生物的营养 概念：环境中可被微生物利用（通过分解代谢和合成代谢），有利于细胞组成的物质叫作营养物。1. 1 微生物的化学组成 大量元素C ， H ， O ， N ， P,S . 占细胞干重 97%,前四种元素占细胞干重的09%以上. 存在形式：水、

12、干物质（有机物、无机盐） 作用：给细胞以遗传的连续性、透性和生物活性。 微生物化学组成实验试： 细菌、酵母菌实验试: C5H8O2N 霉菌实验试：C12H18O7N 注意：只用来说明组成有机体各元素之间的比例关系，不是分子试。水的功能： 、水是生物细胞的组成成分、水是生理生化反应的媒介（吸收、渗透、排泄）、控制细胞的温度（因水的比热大，又是热的良好导体）、维持细胞一定的形态l 1.2.2碳源概念：凡能供给微生物碳素营养的物质，称为碳源。l 有机碳源：糖类、脂肪、氨基酸、蛋白质、脂肪酸、丙酮酸、柠檬酸、淀粉、纤维素、半纤维素、果胶、醇类、醛类、烷烃类、芳香族化合物（如酚、萘、菲及蒽等）。最好的碳

13、源是葡萄糖、蔗糖，易被吸收利用。l 无机碳源：CO2或CO32-中的碳素。l 含量：占干物质总量的左右。l 功能：、构成微生物细胞的含碳物质（碳架）。l 、提供微生物生长、繁殖及运动的能量，是一种能源物质。1.2.3 氮源l 概念：凡能供给微生物氮素营养的物质称为氮源。l 种类：l 有机氮源：蛋白质、氨基酸、尿素等。l 无机氮源：2（固氮微生物）、3、硫酸铵、硝酸铵、硝酸钾、硝酸钠等。l 功能：合成细胞含氮物质的组分，如蛋白质、氨基酸。根据对氮源要求的不同，将微生物分为四类：l （）固氮微生物（利用N2，如根瘤菌、固氮蓝藻）l （）利用无机氮作为氮源的微生物（利用NH3、NH4+、NO2-、N

14、O3-，如亚硝化细菌、硝化细菌、大肠杆菌、放线菌、霉菌、酵母菌及藻类等）l （）需要某种氨基酸作为氮源的微生物（如乳酸细菌）l （）从分解蛋白质中取得铵盐或氨基酸的微生物（如氨化细菌、霉菌、酵母菌及一些腐败细菌）1.2.4 无机盐l 磷酸盐：合成核酸、核蛋白、磷脂、辅酶l 硫酸盐：合成蛋白质（是胱氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸的组分）。l 氯化物：l 碳酸盐：l 碳酸氢盐：l 这些无机盐中含有钾、钠、钙、镁、铁等元素，其中，微生物对磷和硫的需求量最大。l 此外，微生物还需要锌、锰、钴、钼、铜、硼、钒、镍等微量元素。无机盐的功能：l a. 构成细胞组分l b. 参与酶的组成，构成酶的最大活性（、K是酶激

15、活剂）。l c. 维持细胞结构的稳定性，调节细胞渗透压。l d. 维持细胞氧化还原电位。l e. 供给自养微生物能源（化能自养，好氧硫细菌）。1.2.5 生长因子生长因子指某些微生物不能从普通的氮源、碳源合成，而又是正常生活必须的物质，需另外加入才能满足生长需要的物质。根据化学结构、生理作用分为三类：(1) 维生素（B族维生素、维生素C等）(2) 氨基酸(3) 嘌呤碱、嘧啶碱等。1.3.1 无机营养微生物（自养型微生物） 碳源：以简单的无机物（CO2或碳酸盐）作营养物质。 能源：利用光能或依靠无机物氧化放能获得能量。 酶系统：这一类型的微生物具有完备的酶系统，合成有机物的能力很强。根据能量来源

16、不同，自养型微生物又分为光能自养型微生物和化能自养型微生物。1.3.2 有机营养微生物（异养型微生物）l 大多数微生物属异养型微生物l 特点：a. 以复杂有机碳化合物作为碳素营养和能量来源如：糖类、脂肪、蛋白质、有机酸、醇、醛、酮及碳氢化合物、芳香族化合物等。l b. 酶系统不如自养微生物完备。l 有腐生性和寄生性两种，前者占大多数。l 根据所需能源不同异养微生物又分为：l （）光能异养微生物l 有光合色素，以光为能源，利用有机化合物作为供氢体，还原2，合成细胞有机物质的一类厌氧微生物。）化能异养微生物l 腐生型：利用无生命活性的有机物作为生长的碳源。l 寄生型：寄生在生活的细胞内，从寄主内获

17、得生长所需营养物质。l 兼性腐生或兼性寄生：既可腐生又可寄生。1.3 .3 混合营养型l 既可利用无机碳（ CO2、CO32-等），又可利用有机碳化合物作为碳素营养，即为兼性自养微生物。l 例：新型硫杆菌：当 S、H2S多时，可进行自养。当葡萄糖等类物多时，进行异养。1.3. 碳氮磷比 由于不同微生物细胞的元素组成比例不同，对各营养元素的比例要求也不同。根瘤菌 C:N=11.5:1、土壤中微生物 C:N=25:1、好氧微生物处理污水 C:N:P=100:5:1、厌氧微生物处理污水 C:N:P=100:6:1、有机固体废弃物、堆肥发酵 C:N=30:1 C:P=(75100):11.4 营养物质

18、进入细胞的方式1.4.单纯扩散 特点： （）浓度差产生动力，物理扩散。 （）无需消耗能量。 （）扩散方向：顺浓度梯度，由高浓度低浓度。一般细胞外浓度>细胞内浓度。单纯扩散的结果使某种化合物在细胞内的浓度与在细胞外的趋于一致。 扩散物质有：包括水溶性物质（水、无机盐、 O2、CO2）和脂溶性物质。促进扩散 概念：促进扩散是利用渗透酶将营养物质从细胞质膜的外表面运送到细胞质膜的内表面并释放的过程。特点：（）依靠浓度梯度驱动扩散，但要借助载体蛋白（渗透酶）。（）不消耗能量。（）由高浓度低浓度扩散。（）促进扩散速度>单纯扩散速度。扩散物质：非脂溶性物质：糖、氨基酸、金属离子等。主动运输 概

19、念：需要能量和渗透酶的逆浓度梯度积累营养物的过程，叫主动运输。特点：（）有渗透酶（载体蛋白）参加。（）消耗能量。（）逆浓度梯度运输，低浓度高浓度运输转移。运输物质：氨基酸、糖、无机离子、硫酸盐、磷酸盐及有机酸等。1.4.4 基团转位l 特点：（）有渗透酶参加。（）消耗能量。l 运输物有：糖、嘌呤、嘧啶、乙酸等。l 注意：一个细胞具备有多种运输系统，可同时运输多种营养物质，为微生物广泛分布于自然界提供了可能。第二节 微生物的代谢新陈代谢微生物为了维持其生命活动（运动、生长、繁殖）所进行的生化反应的总称，叫微生物的新陈代谢。1. 代谢类型合成代谢：由简单的小分子物质合成复杂的大分子物质，形成新的细

20、胞物质，称为合成代谢。需要能量。如：植物的光合作用；亚硝化细菌（氨氧化细菌）的合成代谢，氧化氨，还原 CO2为有机物。分解代谢：各种营养物质或细胞物质降解为简单的产物，称为分解代谢。释放能量，如：葡萄糖氧化分解为 CO2、H2O和能量。两者关系：合成代谢与分解代谢既有明显的差别，又紧密相关。分解代谢为合成代谢提供能量及原料；合成代谢又是分解代谢的基础。它们在生物体中偶联进行，相互对立而又统一，决定着生命的存在与发展。、微生物的产能代谢l 有氧呼吸,无氧呼吸与发酵都是产能代谢。2.1 微生物的呼吸类型基本概念：呼吸作用微生物的呼吸作用，就是在细胞内酶的催化下，把营养物质氧化的过程，也可称为生物氧

21、化作用。氧化还原： AH2 + B A + BH2l 电子供体：在氧化还原反应中，凡失去电子的物质，称为电子供体，如伴随着氢的转移，称供氢体。l 电子受体：在氧化还原反应中，接受电子的称为电子受体，如有氢的转移，称受氢体。l 脱氢作用：在有机化合物的氧化还原反应中都包含有氢和电子的转移，称为脱氢作用，这是生物氧化的主要作用。根据最终电子受体（或最终受氢体）的不同将呼吸分为三类：l （1）发酵： 在无外在电子受体时，微生物氧化一些有机物。有机物仅发生部分氧化，以它的中间代谢产物（即分子内的低分子有机物）为最终电子受体，释放少量能量，其余的能量保留在最终产物中。发酵作用亦是无氧条件下进行的呼吸作用

22、，但它是以有机质分解过程中的中间产物作为氢及电子受体。此种作用的最终产物为中间体的还原物，不再进行分解，故发酵不是彻底的氧化作用。最终受氢体（最终电子受体）：氧化过程中的中间产物（有机物）。 C6H12O6 2CH3COCOOH葡萄糖 丙酮酸 CO2CH3COCOOH CH3CHO + NHDH + H+ CH3CH2OH + NAD+丙酮酸乙醛乙醇 最终产物：醇、有机酸、 CO2、 CH4、能量（少量）。（2）好氧呼吸：以分子氧作为最终电子受体的生物氧化过程，称为有氧呼吸，或好氧呼吸。最终受氢体（最终电子受体）： O2最终产物：根据供氧量的不同分为两种情况。完全氧化（2充足时）： CO2、

23、H2O、能量。C6H12O6+6 O2 6CO2+6 H2O 不完全氧化（ O2不充足时）： CO2、 H2O 、H2、有机酸、能量。C6H12O+2 O2 2CH3COOH+2 CO2+2 H2O+能量（3）无氧呼吸：l 概念：有少数微生物产能的生物氧化过程中，以无机氧化物（如NO2-、NO3-、SO4-、CO32-及CO2等）作为最终电子受体，称为无氧呼吸。最终电子受体（最终受氢体）：NO3-、SO42-、CO32-等含氧酸根。最终产物： H2S、 CO2、 H2O、 N2、能量。例：硝酸盐还原菌以 NO3-作为最终电子受体：C6H12O6 + 4 NO3- 2N2 + 6 H2O + 1

24、756 kJ供氢体可以是：葡萄糖、乙酸、甲醇等有机物，也可以是H2和NH3。ATP 生成的具体方法如下：. 基质（底物）水平磷酸化厌氧微生物和兼性厌氧微生物在基质氧化过程中，产生一种含高自由能的中间体，如发酵中产生含高能健的，二磷酸甘油酸。这一中间体将高能健（）交给 ADP ，使 ADP 磷酸化而生成 ATP 。. 氧化磷酸化：好氧微生物在呼吸时，通过电子传递体系产生 ATP 的过程叫氧化磷酸化。. 光合磷酸化：光引起叶绿素、菌绿素或菌紫素逐出电子，通过电子传递产生 ATP 的过程叫光合磷酸化如藻类、蓝藻等。 ATP 是一种短期储能物质，而淀粉、蛋白质、脂肪、荚膜、内含物等为长期储能物质。2.

25、3 呼吸过程2.3.1 糖酵解（ EMP 途径）l 所有具细胞结构的生物所共有的主要代谢途径。l 凡以葡萄糖为呼吸底物的所有呼吸类型（发酵、好氧呼吸、无氧呼吸）都要先经过糖酵解反应，将分子的葡萄糖分解为两分子的丙酮酸，然后再进行各自不同的氧化分解途径。2.3.2 发酵：在无外在电子受体时，微生物氧化一些有机物。有机物仅发生部分氧化，以它的中间代谢产物（即分子内的低分子有机物）为最终电子受体，释放少量能量，其余的能量保留在最终产物中。是在无氧条件下进行的呼吸作用。l 葡萄糖的发酵分为两个阶段：（）糖酵解阶段（ EMP 途径）（）丙酮酸的发酵丙酮酸在各种微生物的发酵作用下，生成各种最终产物，微生物

26、种类不同，发酵类型不同。2.3.3 好氧呼吸l 有氧呼吸：以分子氧（ O2）作为最终电子受体的生物氧化过程，称为有氧呼吸。l 许多微生物可以有机物作为氧化基质进行有氧呼吸，而获得生命活动所需能量。2.3.4 无氧呼吸l 概念：无氧呼吸不能以分子氧接受氢及电子，而是以某些无机氧化物，如 NO2-、NO3-、SO42-、CO32-及 CO2等作为氢及电子受体。l 呼吸底物（供氢体）：一般为有机物，如葡萄糖、乙酸和乳酸等。第四章微生物生态第一节生态系统基本知识生态系统生物群落环境条件个体（individual）指某一具体的生物单个个体，具有生长、发育、繁殖和死亡的过程，如一匹马、一个细菌，是组成种群

27、的单位。种群（population)是生活在同一特定空间或区域的同一生物种的所有个体的集合体，是生物群落的组成单位。 群落（Community）生活在同一特定空间或区域的所有生物种群的集合体，是生态系统的组成部分。食物链（Food chain）生产者（植物）所固定的能量和物质，通过一系列取食和被食的关系在生态系统中传递，各种生物按其食物关系排列的链状顺序称为食物链。2.2 生态系统的功能（）物质生产：6CO2+12H2O C6H12O6+6H2O（）能量流动：太阳能 有机物（化学能）植物 食草动物 食肉动物（）物质循环：无机物光合产物食草动物食肉动物微生物转化无机物（）信息传递：物理信息：声、

28、光、色等。化学信息：酶、维生素、生长素、抗生素等。5.2 生态平衡特点a. 动态平衡b. 总生物量最大c. 有一定调节和修复的能力生态阈限生态系统对来自自然界或人类施加干扰的最大限度的调节能力称生态阈限。第二节土壤微生物生态一、土壤的生态条件营养：有机营养、无机营养pH：3.58.5 适合大多数微生物生长渗透压：0.3o.6MPa 有利于微生物摄取营养氧气和水：在孔隙率为30%50%、排水通畅的土壤中，各组分的体积分别是：土粒50%；空气10%（O2占空气体积的7%8%）；水40%。温度：保温强，四季变化不大，微生物可生长。保护层：几毫米厚的表土层是保护层，使土壤中的微生物免遭太阳光中紫外辐射

29、的直接照射致死。二、微生物在土壤中的种类、数量与分布(一) 土壤中微生物的种类和数量 土壤肥力影响：土壤中有机物含量是衡量土壤肥力的指标之一。土壤分为肥土和贫瘠土。 肥土中每克土含几亿至几十亿个微生物，贫瘠土每克土含几百万至几千万个微生物。 土壤微生物以细菌量最大，占70%90。· 细菌 25×108个/g(土)，· 放线菌 70×104个g(土)，· 真菌 40×104个g(土)，· 藻类 5.0×104个g(土)，· 原生动物 3.0×104个g(土)。（二） 微生物在土壤中的分布特点）土壤

30、是微生物最适生存环境(肥土：几亿几十亿个微生物/克土；贫瘠土：几百万几千万个微生物/克土）（）微生物在土壤中分布呈季节变化，春秋季高峰（种类、数量）。（）细菌数>放线菌>真菌>藻类>原生动物>后生动物（）土壤中微生物的水平分布取决于碳源，垂直分布与紫外辐射、营养、水、温度、O2有关。四、土壤污染和土壤生物修复4.1 土壤污染来源（1）有毒废水的农田灌溉（2）有毒废水的土地处理（3）固体废弃物的堆放和填埋等的渗滤液（4）地下储油罐泄漏以及喷洒农药。主要污染物质有：农药、石油烃类（苯、二甲苯、甲苯、酚类）、NH3、重金属等。4.2 不良后果（1）改变土地理化性状，使土

31、壤盐碱化、板结。（2）毒害植物、微生物，破坏土壤生态平衡。（3）有毒物质被植物富集食物链人体，或通过各种渠道随水源进入人体。（4）各种病原微生物、寄生虫卵，通过各种途径水体人体。第三节空气微生物生态一、空气的生态条件 空气的特点：较强的紫外辐射；空气干燥； 温度变化大； 缺乏营养。 不宜微生物生长繁殖，是微生物暂时停留和传播的场所。三、空气微生物的卫生标准及生物洁净技术1. 标准 室内空气细菌卫生标准（GB/T 17093-1997）n 撞击法：细菌总数4000CFU/m3空气，n 沉降法：细菌总数45CFU/皿（表7-3）。n 空气微生物卫生标准指标： a .浮游细菌（附着在尘粒上，漂浮在空

32、气中的细菌）数 b. 降落细菌数 空气污染的指示菌：绿色链球菌一、水体中微生物的来源· （一）水体中固有的微生物· （二）来自土壤的微生物· （三）来自生产和生活的微生物· （四）来自空气的微生物2海洋微生物群落的生态特征 100m以上水域：细菌多、100m以下水域：古菌多嗜盐菌在含盐2540 g/L的海水中生长最适宜，超过100g/L微生物生长才受抑制。 耐高渗透压的嗜盐菌可在含盐120 g/L的海水中生长良好。 极端嗜盐菌生长的盐浓度范围为162360 g/L（实为饱和盐浓度）。水体富营养化的指标：水体中无机氮含量 0.20.3 mg/L；BOD5

33、10 mg/L； 总磷含量 0.010.02 mg/L； 藻类叶绿素a含量 10 g/L。 因为无机氮达到0.3 mg/L以上和总磷达到0.02 mg/L以上时，最适合藻类生长繁殖。· 所以，一般认为:水体中无机氮为300mg/m3 ，总磷为20 mg/m3以上时，水体会发生富营养化。第五章 微生物与人类健康第一节 微生物的感染1. 基本概念 病原体: 能引起人类疾病的微生物称为病原微生物，或称病原体。病原体中以细菌和病毒的危害性最大。 病原体宿主: 病原体侵入人体后，人体就是病原体生存的场所，称为病原体的宿主。 感染: 病原体在宿主体内或体表进行生长繁殖、释放毒性物质等引起机体不同

34、程度的病理变化，这一过程称为感染。 免疫: 病原体入侵后，在发生感染的同时，能激发人体免疫系统产生一系列免疫应答与之对抗，这称之为免疫。 感染和免疫是一对矛盾，其结局如何，根据病原体和宿主两方面力量强弱而定。如果宿主足够强壮，可以根本不形成感染；其次可以在感染形成后病原体逐渐消退，患者康复；如果宿主很虚弱而病原体很凶猛，则感染扩散，病人将会死亡。2.2 正常菌群对宿主的有益作用（1）营养作用：菌群的代谢产物除供给细菌自身利用外，一部分可以被宿主吸收利用。（2）免疫作用：它们能刺激宿主免疫系统产生像抗体一类的免疫物质（3）生物拮抗作用 拮抗关系：一种微生物在代谢过程中产生一些代谢产物，其中有的产

35、物对一种(或一类)微生物生长不利，或者抑制或者杀死对方。这种微生物与微生物之间的对抗关系称拮抗关系。生物拮抗的多种方式细菌素：乳杆菌、大肠埃希氏菌等能产生细菌素，可以抑制一些肠道病原菌的生长； 抗生素：某些真菌、放线菌能产生抗生素，抑制或杀死不同种的敏感病原菌； 过氧化氢：口腔中的血链球菌、阴道的乳杆菌能产生具有杀伤作用的过氧化氢； 细菌数量和营养竞争：肠道正常菌群中99以上是厌氧菌，它们依靠其数量上的绝对优势，在营养竞争方面压倒处于劣势的需用氧性病原菌。 占位性保护：（4）抗衰老作用：现在一般认为，衰老是由于体内积累了过多的有毒的化学物质自由基。双歧杆菌、乳杆菌、肠球菌等肠道正常菌群产生的超

36、氧化物歧化酶(SOD)，可以催化宿主体内自由基的歧化反应，消除自由基毒性，保护细胞免受活性氧的损伤，因此具有一定的抗衰老作用。（5）其它作用肠道正常菌群有一定的抗肿瘤作用。其原因是: 这些正常菌群能产生多种酶，降解肠道内致癌物或可以把致癌物转变为无害物质； 它们还可以激发免疫功能，调动处于待命状态的巨噬细胞等人体卫士围歼病原菌。（1）菌群失调因为长期或大量应用抗菌药物后，大多数正常菌群被杀死或抑制，而原来处于劣势的少数菌群或外来的不能被抗菌药物杀死(耐药菌株)的细菌便会趁机大量繁殖，使原来的菌群种类和数量比例大大改变，这种因严重的菌群失调导致的疾病称为二重感染。引起二重感染的常见菌有金黄色葡萄

37、球菌、白假丝酵母菌、艰难梭菌和一些革兰氏阴性杆菌。临床表现为假膜性肠炎、肺炎、鹅口疮等.第二节 人体对微生物感染的防御功能人体内有一个免疫系统。该系统组成： 免疫器官(骨髓、胸腺、脾脏、淋巴结、扁桃体、小肠集合淋巴结、阑尾等)； 免疫细胞(淋巴细胞、单核吞噬细胞、中性粒细胞、嗜碱粒细胞、嗜酸粒细胞、肥大细胞、血小板等)； 免疫分子(4补体、免疫球蛋白、细胞因子等)组成。 在感染过程中，各免疫器官、组织、细胞和分子间互相协作、互相制约、密切配合，共同完成复杂的免疫防御功能。1. 天然免疫（非特异性免疫）概念：天然免疫是人类在长期的种系发育和进化过程中，逐渐建立起来的防御病原体的一系列功能。组成：

38、皮肤和屏障结构（第一道防线）;吞噬细胞及体液因素（第二道防线组成部分）.特点：人人生来就有，并能遗传给下一代，而且不同种的生物免疫系统有差异。例如人不会得鸡霍乱也不会被犬瘟病毒感染；同样，动物不患麻疹。 天然免疫与人体的组织结构和生理功能有密切联系。1.1皮肤和屏障结构（第一道防线）（1）皮肤与粘膜作用： 机械性阻挡和排除作用，如皮肤； 化学物质的抗菌作用，如： 乳酸 汗腺分泌(pH5.25.8) ； 脂肪酸 皮脂腺分泌； 胃酸 胃黏膜分泌(pH23) ； 溶菌酶 泪腺、乳腺、呼吸道黏膜分泌。 共生菌群的拮抗作用：人体体表和与外界相通的各腔道中的正常菌群，通过营养竞争，或产生大肠杆菌素、酸类、

39、脂质等抑制物，可抑制致病细胞或真菌的生长。粘膜:粘膜仅有单层柱状细胞，机械性阻挡作用不如皮肤，但粘膜有多种附件和分泌液。不同部位的粘膜腺体能分泌溶菌酶、胃酸、蛋白酶等各种杀菌物质。 （二）屏障结构1、血脑屏障： 组成：由软脑膜、脉络丛、脑部毛细血管和其外的星状胶质细胞组成。 功能：阻挡病原体及其有毒产物或某些药物从血流透入脑组织或脑脊液，保护中枢神经系统。2、血胎屏障组成：由母体子宫内膜的底蜕膜与胎儿绒毛膜滋养层细胞组成。功能：保证母子间物质交换和防止母体内的病原体进入胎儿的功能。1.2 吞噬细胞（第二道防线）小吞噬细胞是外周血中的中性粒细胞。大吞噬细胞是血中的单核细胞和多种器官、组织中的巨噬

40、细胞，两者构成单核吞噬细胞系统。吞噬细胞：一类存在于血液、体液或组织中，能进行变形虫运动，并能吞噬、杀死和消化病原微生物等异常抗原的白细胞。（一）多型核白细胞（PMN）多型核白细胞（粒细胞）：一类分节状细胞核、细胞质内含大量溶酶体颗粒的白细胞。特点： 形状：形状小（直径1015m），运动力强（40 m/min） ； 产生：在骨髓中产生，穿越血管壁，到达急性感染部位发挥吞噬作用； 存在部位：血液和骨髓中； 寿命：短，半衰期为67h； 溶酶体：其中含有杀菌物质和酶类，如过氧化氢酶、溶菌酶、蛋白酶、磷酸酶、核酸酶、脂肪酶等。多型核白细胞的吞噬作用完全吞噬：杀死水解排出残渣，称完全吞噬。不完全吞噬：具

41、有抗吞噬溶酶体形成或抗溶酶体等逃避机制，在免疫力低下时，虽被吞噬，但不杀死，随细胞移动造成扩散，称不完全吞噬。白细胞是血液中的一种成分，它具有吞噬病菌的能力。 白细胞可分为：嗜中性白细胞、嗜酸性白细胞、嗜碱性白细胞、淋巴细胞和单核细胞种。嗜中性白细胞数量最多，常穿出血管，聚集于炎症组织的周围，作变形运动，吞噬细菌。体内有炎症时，它的数量就增多。嗜酸性白细胞数量最少。淋巴细胞与免疫有密切关系，患结核病时，淋巴细胞明显增加。单核细胞是血液中最大的细胞，变形活动非常活跃，有吞噬功能，能吞噬细菌和异物。单核细胞穿出血管到结缔组织中可变为巨噬细胞。1.3 体液因素（第二道防线）主要有：补体、溶菌酶、防御

42、素、乙型溶素、吞噬细胞杀菌素、组蛋白、正常调理素等。2. 获得性免疫（特异性免疫）（第三道防线）获得性免疫不能遗传给后代。免疫系统功能：识别“自我”与“非我”；排除抗原性异物；维持机体内环境的平衡与稳定。细胞免疫：指机体在抗原刺激下，一类小淋巴细胞（依赖胸腺的T细胞）发生增殖、分化，进而直接攻击靶细胞或间接地释放一些淋巴因子的免疫作用。体液免疫：指机体受抗原刺激后，来源于骨髓的一类小淋巴细胞（B细胞）进行增殖并分化为浆细胞，由它合成抗体并释放到体液中以发挥其免疫作用。抗原性物质具有两种性能：免疫原性（抗原性）：刺激机体产生免疫反应；反应原性：同相应的免疫物质发生特异性结合。抗原性的强弱：在有机

43、物质的抗原中，以蛋白质的抗原性为最强，抗体是由抗原刺激人体或动物的细胞，由细胞转化成浆细胞所产生的具有特异性的免疫球蛋白。抗体存在部位：抗体主要存在于血液的血清部分（血液除去血细胞和造成血凝固的物质（如纤维蛋白和辅助因素）后剩下的部分），也存在于其他体液如乳液及外分泌液中。 含有抗体的血清叫做抗血清或免疫血清。2.1 抗细菌免疫A. 胞外菌：胞外菌是指可以在宿主细胞外的细胞间隙、血液、淋巴液、组织液等体液中生长繁殖的细菌，它们在体外可以在没有活细胞的人工培养基中生长。B. 胞内菌：胞内菌又分两种，即兼性胞内菌和专性胞内菌。B：兼性胞内菌是指在宿主体内，主要寄居在细胞内生长繁殖，在体外无活细胞的

44、培养基中亦可生长。B2：专性胞内菌则不论在体内或体外，都必须在活细胞内生长繁殖。1. 传染病的预防传染病在人群中的传播必须具备三个基本环节： 传染源 传播途径 易感人群疫苗的类型：死疫苗：死疫苗是选用免疫原性强的病原体，经人工大量培养后，用理化方法杀死而制成。 常用的有：伤寒、霍乱、百日咳、流行性脑膜炎、钩端螺旋体病、斑疹伤寒等疫苗。 优点：易于保存，在4可以保存1年左右。缺点：接种剂量大，注射后局部和全身副反应较大，且常需接种多次。活疫苗：优点：一般只需接种一次，剂量较小，没有副反应或反应很轻，而免疫效果优于死疫苗。缺点：保存期短，但这个缺点可以采用冷冻干燥保存的办法来克服。生物武器的含义:

45、 由生物战剂、生物弹药和施放装置组成的，以杀伤有生力量和毁坏植物为目的的各种武器。生物战剂：军事行动中用以杀死人、畜牲和破坏农作物的致命微生物、毒素和其他生物活性物质的统称。旧称细菌战剂。2. 根据生物战剂的形态和病理可分为：（1）细菌类生物战剂。主要有炭疽杆菌、鼠疫杆菌、霍乱狐菌、野兔热杆菌、布氏杆菌等。 （2）病毒类生物战剂。主要有黄热病毒、委内瑞拉马脑炎病毒、天花病毒等。 （3）立克次体类生物战剂。主要有流行性班疹伤寒立克次体、Q热立克次体等。 （4）衣原体类生物战剂。主要有鸟疫衣原体。 （5）毒素类生物战剂。主要有肉毒杆菌毒素、葡萄球菌肠毒素等。 （6）真菌类生物战剂。主要有粗球孢子菌

46、、荚膜组织胞浆菌等。 生物战剂的特点 （1）致病性强，传染性大（2）污染面积大，危害时间长（3）传染途径多（4）成本低（5）使用方法简单，难以防治 （6）受影响因素复杂生物战要求所使用的致病微生物是：传染性强传播速度快，在适合条件下短时间即能引起瘟疫作用范围大，杀伤面积大作用持续时间长生物武器的缺点: 首先是必须在使用前要让己方人员获得免疫能力，而这一点是很费事的，尤其不利于保守机密。同时使用时对自然条件要求很高，大风、强烈日光或暴雨可能使生物武器完全失效。第六章 微生物在发酵工业中的应用第一节 初级代谢与次级代谢初级代谢：初级代谢是指普遍存在于生物体内，与生物生存有关，涉及产能与耗能的代谢类

47、型。初级代谢体系包括：分解代谢体系，如糖类、脂类、蛋白质等物质的分解，从而产生能量及各种中间代谢产物。素材性生物合成体系，主要合成某些小分子材料，如氨基酸、核苷酸等。结构性生物合成体系，用小分子合成大分子物质，如蛋白质、多糖、核酸、类脂等。初级代谢产物：由微生物产生的对自身生长和繁殖必需的物质称为初级代谢产物。如氨基酸、核苷酸、蛋白质、核酸、脂类、糖类等。次级代谢产物： 与初级代谢产物相比，次级代谢产物无论在数量和类型上都要多得多。根据结构特征和生理作用可将其分为抗生素、生长激素、维生素、色素、生物碱与细菌毒素等不同类型。次级代谢的特征：(1)多数次级代谢产物生物合成的明显待征是在生产菌旺盛生

48、长后期（一般是稳定生长期)才出现（2)微生物由菌体生长期向次级代谢产物形成期转变时，在形态学和生理学上会发生一些变化(3）同种微生物的不同菌株能够产生多种在分子结构上完全不同的次级代谢产物，而不同种类的微生物亦能够产生同一种次级代谢产物人体必需的8种氨基酸是：赖氨酸、蛋氨酸、色氨酸、苏氨酸、濒氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸和异亮氨酸。抗生素 概念：抗生素是一类包括多种结构和性质的具有生物活性的化合物。 种类：常见的主要种类有头孢菌素、青霉素、红霉素、四环素、糖肽类的万古霉素和替考拉宁等。第七章微生物与环境保护第一节微生物与污染防治利用微生物进行污染防治可以采用的策略包括：1.在污染形成之前净化潜在的污

49、染源；2.在废物排放之前除去其中的大部分可能危害环境的污染物；3.处理已经污染的土壤和水等。环境污染治理的方法 物理方法:方法：过滤、沉淀、上浮、气浮等缺点：只能去除机械杂质，污染 治理不 彻底。化学方法方法：中和、氧化还原、絮凝沉淀等。缺点：成本高，造成二次污染。生物方法方法：用微生物处理。优点：成本低，效果好，不造成二次污染。污染控制的方法微生物在大气污染控制中的应用微生物在污水控制中的应用微生物在固体废弃物处理中的应用微生物清除重金属和放射性元素微生物在大气污染控制中的应用物理方法化学方法 植物净化法生物净化法方法：先将气态物质溶于水 后，再用微生物法处理。 微生物净化法补加营养： 生物

50、吸收池 生物滴滤池 生物过滤池煤的微生物脱硫有两种方式： 微生物浸出脱硫；微生物浮选脱硫。微生物在水污染控制中的应用: 1.活性污泥法;2.好氧生物膜法微生物在固体废弃物处理中的应用:填埋法：卫生填埋是垃圾处理必不可少的最终处理手段之一，也是现阶段我国垃圾处理的主要方式。属于生物方法。堆肥法：适用范围：适用于可生物降解的有机物含量大于40%的垃圾。国家鼓励在垃圾分类收集的基础上进行高温堆肥处理。属于生物处理方法。焚烧法：适用范围：适用于进炉垃圾平均低位热值高于5000kJ/kg、卫生填埋场地缺乏和经济发达的地区。有毒、有病菌物品。医院临床废物宜建设专用焚烧设施进行处置。第八章微生物与资源利用微

51、生物湿法冶金技术:（1）地下无人采铜技术（就地浸出法）（2）矿堆浸出其它金属应用: 除了铜矿外，微生物湿法冶金还已经在提取铀和金上得到了工业应用；对其他很多金属如锰以及一些复合矿的湿法冶金技术，也正在从试验室研究向工业应用迈进。微生物这些微小的生命在不久的将来，将可以帮助人类获取更多的财富。磷矿的微生物处理:低品位磷矿生产微生物磷肥微生物与石油资源的开采和利用: 1.微生物地上采油技术:2.微生物地下采油技术微生物在石油加工中的作用: 石油脱蜡微生物处理石油污染土壤生物修复1） 概念:利用土壤中天然的微生物资源或人为投加目的菌株，甚至用构建的特异降解功能菌投加到各污染土壤中，将滞留的污染物快速

52、降解和转化，使土壤恢复其天然功能。2）土壤生物修复技术土壤修复的工作步骤：（）调查污染地的本底资料（）制定治理方案，进行适当的可行性试验（）技术实施3） 土壤生物修复工程（）微生物修复法原位处理适于：污染面积大、污染不严重的土壤修复。异位处理a.现场处理法：以土壤耕作方式处理b.预制床（挖掘堆置）法c.堆置处理法：类似有机固体废物的堆肥d.生物反应器法：生物泥浆反应器处理e.厌氧生物修复法：如在土壤泥浆反应器中，投加厌氧颗粒污泥修复芳香烃污染的土壤。变废为宝: 1. 转化成富含蛋白质的微生物细胞:2. 产生有营养价值的其他物质第九章 微生物与绿色能源第一节 燃料酒精概念：燃料酒精（乙醇）是用玉米、小麦、薯类等作原料，通过生物发酵技术生产纯度在99.5%以上的无水酒精。由于其含水量低，可与汽油混配作燃料，故被视为燃料酒精。优点：同传统的石化燃料不同，燃料酒精是一种可再生资源和环保产品，可以缓解石油紧缺的矛盾，节省巨额外汇支出，同时有利于城市大气质量的改善。第二节 廉价的能源沼气沼气的概念：沼气是微生物在缺少氧气时，通过发酵将作物秸秆、杂草、人畜粪便等有机物质分解而产生的一种可燃性气体。城市污水处理厂产生的活性污泥，也可以在密闭的消化池中发酵生产沼气。在合适的温度、湿度和酸碱度下，微生物产生沼气的速度很快。第三节微生物发电不少微生物可以利用某些含