江南大学微生物学笔记

微生物学笔记第一节：微生物学的研究对象与任务一、"微生物"的含义（什么是微生物）非分类学上名词，来自法语"Microbe"一词。是形体微小、单细胞或个体结构简单的多细胞、甚或无细胞结构的低等生物的通称。（插入）二、生物分界（微生物在生物界的位置）1、两界系统（亚里斯多德）动物界Animalia：不具细胞壁，可运动，不行光合作用。植物界Plantae：具有细胞壁，不运动，可行光合作用。三界：原生生物界Protista：（E.H.Haeckel,1866年提出）2、五界系统R.H.Whitakker,Science,163:150-160,1969原核生物界Monera：细菌、放线菌等原生生物界Protista：藻类、原生动物、粘菌等真菌界Fungi：酵母、霉菌动物界Animalia：植物界Plantae：五界系统是以细胞结构分化的等级以及和光合、吸收、摄食这三种主要营养方式有关的组织类型为基础的。六界：加上病毒界。3、三界（域）系统Woese用寡核苷酸序列编目分析法对60多株细菌的16SrRNA序列进行比较后，惊奇地发现：产甲烷细菌完全没有作为细菌特征的那些序列，于是提出了生命的第三种形式--古细菌(archaebacteria)。随后他又对包括某些真核生物在内的大量菌株进行了16SrRNA(18SrRNA)序列的分析比较，又发现极端嗜盐菌和极端嗜酸嗜热菌也和产甲烷细菌一样，具有既不同其他细菌也不同于其核生物的序列特征，而它们之间则具有许多共同的序列特征。于是提出将生物分成为三界(Kingdom)(后来改称三个域)：古细菌、真细菌(Eubacteria)和真核生物(Eukaryotes)。1990年，他为了避免把古细菌也看作是细菌的一类，他又把三界(域)改称为：Bacteria(细菌)、Archaea(古生菌)和Eukarya(真核生物)。并构建了三界(域)生物的系统树。四、微生物特点生命基本特征：生命通过它的耐久性、适应性、它的生长及修复的能力和它的繁殖而延续下去，这是生命的基本的和普遍的特征。新陈代谢，包括外部的和内部的，是一切生命的另一基本特征。控制与调节，是生命的又一基本特征。体积小、比表面积大大小以um计，但比表面积（表面积/体积）大，（插入表），必然有一个巨大的营养吸收，代谢废物排泄和环境信息接受面。这一特点也是微生物与一切大型生物相区别的关键所在。特点1举例乳酸杆菌：120，000鸡蛋：1.5人（200磅）：0.32、吸收多、转化快这一特性为高速生长繁殖和产生大量代谢物提供了充分的物质基础。特点2举例重量相同下：乳酸菌：1小时可分解其体重1000至10000倍乳糖。人：2.5×105小时消耗自身体重1000倍乳糖。3、生长旺、繁殖快极高生长繁殖速度，如E.coli20-30分钟分裂一次，若不停分裂，48小时2.2×1043菌数增加，营养消耗，代谢积累，限制生长速度。这一特性可在短时间内把大量基质转化为有用产品，缩短科研周期。也有不利一面，如疾病、粮食霉变。4、适应强、易变异极其灵活适应性，对极端环境具有惊人的适应力。遗传物质易变异。5、分布广、种类多分布区域广，分布环境广。生理代谢类型多，代谢产物种类多，种数多。五、微生物作用1、在自然界物质循环中作用2、空气与水净化，污水处理3、工农业生产：菌体，代谢产物，代谢活动4、对生命科学的贡献六、分支学科根据不同研究领域和不同研究对象划分第二节、微生物学发展简史"科学的历史就是科学本身。"--歌德中国古代酒文化，"仪狄作酒，禹饮而甘之。"《书经》"若作酒醴，尔惟曲蘖（nie）"《齐民要术》提倡轮作制。宋真宗时代（公元998-1022）二、国外微生物学发展1、微生物的发现--形态学时期AntonyVanLeeuwenhock，1632-1723第一个报告自己观察的人。他观察了几乎每一个想看到的东西，雨水、污水、血液、体液、酒、醋、牙垢等，发现了微生物，称为"微动体"。2、微生物学的奠基--生理学时期LouisPasteur，1822-1895他的一生给人类生活带来了史无前例的影响。（1）证实了微生物活动和否定了微生物自然发生学说。（2）免疫学--预防种痘（3）发酵的研究（4）其他贡献否定自生说关于自然发生的争论：自然发生说（无生源说）：认为微小动物是从无生命的物质自然发生的。生源说：认为微小动物是从微小动物的"种子"或"胚"形成的，"种子"或"胚"存在于空气中。已进行的实验：1665年，FracescoRedi腐肉生蛆实验，否定了动物自生说。Spallanzani实验，充分加热的有机汁液中长出微生物原因是由于空气将微生物带进了汁液，因而采取完全密封隔绝的封闭法。18世纪末发现o2，意识到o2是动物生活必需一种气体。Pasteur实验1、首先验证了空气中确实含有显微镜可观察到的"有机体"。2、加热过的空气通入汁液（煮沸过）并不导致微生物生长。3、在一封闭容器内，对完全灭菌的汁液加上一些收集到的微生物，无例外地引起微生物生长。4、设计鹅颈瓶进行实验，最终否定自生说。免疫学贡献EdwardJenner，1796发明种痘，不了解机制。Pasteur1877研究了鸡霍乱、炭疽病和恐水病，发现钝化病原体可以诱发免疫性和预防疾病。发酵研究相信一切发酵作用都和微生物的存在及繁殖有关。不同的发酵是由不同的微生物引起的。发明巴斯德消毒法。观察丁酸发酵时，发现厌氧生命，提出好氧、厌氧术语。RobertKoch1843-19101、建立微生物学研究基本技术（1）分离和纯化细菌：划线法，混合倒平板法。琼脂、培养皿（Petri）（2）设计了培养细菌用的肉汁胨培养液和营养琼脂培养基。（3）设计了细菌染色技术2、证实疾病的病原菌学说，提出了柯赫准则。柯赫准则1、某一种微生物，当被怀疑是病原体时，它一定伴随着病害而存在。2、必须能自原寄主分离出这种微生物，并培养成为纯培养。3、用已纯化的纯培养微生物，人工接种寄主，必须能诱发与原来病害相同病害。4、必须自人工接种发病的寄主内，能重新分离出同一病原微生物并培养成纯培养。其他人SergeWinogradsky,1856-1953,发现微生物的自养生活。BeijerinckM.W.,1851-1931，发现了非共生固氮菌。JosephLister,1864,提出无菌外科操作技术。ElieMetchnikoff发现白细胞的吞噬作用。Ivanovsky发现烟草花叶病毒。P.Ehrlich现代化疗的开始3、现代微生物学发展-分子生物学阶段1、现代发酵工业的形成：1941，Florey&Chain将青霉素投入生产，是通气培养微生物的开端，将微生物学与工程学结合。2、微生物代谢作用研究；1944，Avery肺炎球菌转化实验，确定DNA是遗传物质，标志着分子生物学的形成。1953，Watson&Crick提出DNA双螺旋结构以及半保留复制假说。3、分子生物学阶段20世纪70年代，基因工程的发展，工程菌的构建更促进了微生物学的发展。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与"人类基因组计划"展望3节：工业微生物简介1、酿酒工业白酒：四大名酒，五大香型啤酒、黄酒、葡萄酒（威士忌、白兰地、伏特加、朗姆、金酒）2、酒精工业3、溶剂工业（丙酮、丁醇）4、有机酸工业:乳酸、柠檬酸、衣康酸、延胡索酸、琥珀酸、苹果酸、酒石酸等。5、抗生素工业6、酶制剂工业7、氨基酸工业8、酵母工业9、多糖工业：黄原胶、右旋糖苷、等等10、石油发酵11、生物活性物质：核酸类、维生素等12、其它：微生物农药、沼气发酵、生物制品（菌苗、疫苗）4节：微生物分类Microbialtaxonomy分类主要是探索生物之间的亲缘关系，把它们归纳为互相联系的不同类群。具体任务就是分类、鉴定和命名。一、分类单位与命名（一）分类单位:界,门,纲,目,科,属,种种是最基本的分类单位,它是一大群表型特征高度相似，亲缘关系极其相近，与同属内其它种有着明显差异的菌株的总称。种以下又分亚种(变种),型,类群,菌株(品系)菌株(品系)(strain):表示任何由一个独立分离的单细胞繁殖成的纯种群体及其一切后代。（二）命名命名按照《国际细菌命名法规》,采用林奈氏双名法。属名+种名+命名人如大肠杆菌:Escherichiacoli(Migula)Castellani&Chalmers1919属名:名词,大写首字母,一般描绘主要形态或生理特征。种名:形容词,小写,代代表一个种次次要特征。未确定种名或不指指特定的种时时，可在属名名后加sp.表示。举例真菌界Funggi真菌门Eumyycophyyta子囊菌纲Asccomyceetes原子囊亚纲Prrotoasscomyccetes内孢霉目Enddomyceetaless内孢霉科Enddomyceetaceaae酵母亚科Saccchrommycetooideaee酵母属Saccchromyyces酿酒酵母S.cerevvisiaeeHanssen二、分类依据1、形态特征（个体体和群体）细胞形态：形状、大大小、排列、染染色反应等。培养：固体-菌菌落，半固体体-穿刺，液体体。2、生理生化反应营养要求：碳源、氮氮源、营养类类型代谢产物：种类、产产量、显色反反应酶：产酶种类、反反应特性3、生态学特征相互关系、宿主种种类、与氧关关系等。4、生活史5、血清学反应近年又发展了红外外光谱，GC含量，DNA杂交等。三、分类方法（一）经典分类法法随机地和不系统地地根据一些特特征进行分类类。主要是形形态、生理生生化特征。（二）数值分类法法根据较多特征分类类，每一特征征地位相同。1、每一菌株为一操操作单位，确确定很多特征征（50-600个）2、比较菌株间的最最大相似性阳性和阴性符合的的总和---------------------------------------×1000%总的测定数----无效测定数数>85%为同种，>65%为同属3、据数值绘出矩阵阵图并转换成成树状谱。（三）分子与遗传传方法1、DNA碱基组成：：GC%相同不能说明是同同种，但不同同则肯定不是是同种。差别>10%不是同种种，<10%可能是同种种。2、核酸分子杂交比较碱基顺序的同同源性3、16srRNAA寡核苷酸编编目分析水解rRNA产生一系系列寡核苷酸酸片段，顺序序分析。近年来，采用红外外、核磁、电电镜等新技术术越来越广泛泛。四、分类系统原核生物：《伯杰氏细菌鉴定定手册》第8版，1973《伯杰氏系统细菌菌学手册》第第9版，1984真菌：Ainswworth(19733)系统酵母：Loddeer分类系统菌种鉴定工作三部部曲1、获得该微生物的的纯培养2、测定一系列必要要的鉴定指标标3、查找权威性鉴定定手册一章：微生物类群群与形态结构构非细胞型：病毒细胞型：原核微生生物：细菌、放放线菌等，无明显核，也无核核膜、核仁。真核微生物：酵母母菌、霉菌，有明显核，有核膜膜、核仁。1节：细菌Baccteriaa是微生物一大类群群，主要研究究对象。细菌是单细胞的，大大小在1um左右，1000倍以上显微微镜才能看到到其形状。一、细菌的形态和和大小（一）基本形态1、球菌Coccus：球球形或近球形形，根据空间间排列方式不不同又分为单单、双、链、四四联、八叠、葡葡萄球菌。不不同的排列方方式是由于细细胞分裂方向向及分裂后情情况不同造成成的。2、杆菌Baciillus(Bactteriumm)：杆状或圆圆柱形，径长长比不同，短短粗或细长。是是细菌中种类类最多的。3、螺旋菌Spirilluum：是细胞呈呈弯曲杆状细细菌统称，一一般分散存在在。根据其长长度、螺旋数数目和螺距等等差别，分为为弧菌Vibriio（菌体只有有一个弯曲，形形似C字）和螺旋旋菌（螺旋状状，超过1圈）。与螺旋体Spiirochaaeta区别：无鞭鞭毛。细菌形态不是一成成不变的，受受环境条件影影响（如温度度、培养基浓浓度及组成、菌菌龄等）异常形态一般，幼龄，生长长条件适宜，形形状正常、整整齐。老龄，不不正常，异常常形态。畸形：由于理化因因素刺激，阻阻碍细胞发育育引起。衰颓形：由于培养养时间长，细细胞衰老，营营养缺乏，或或排泄物积累累过多引起。（二）细菌大小如何测量：显微测测微尺球菌直径0.5--1um杆菌直径0.5--1um，长为直径1-几倍螺旋菌直径03--1um，长1-50uum细菌大小也不是一一成不变的。细胞重量10-113-10--12g，每g细菌二、细菌细胞结构构研究细菌细胞结构构是分子生物物学重要内容容之一，有了了电子显微镜镜才有可能。其结构分为基本结结构和特殊结结构。基本结构是细胞不不变部分，每每个细胞都有有，如细胞壁壁、膜、核。特殊结构是细胞可可变部分，不不是每个都有有，如鞭毛、荚荚膜、芽孢。（一）基本结构1、细胞壁celllwalll：位于细胞胞表面，较坚坚硬，略具弹弹性结构。功能：1）维持细细胞外形；2）保护细胞胞免受机械损损伤和渗透压压危害；3）鞭毛运动动支点；4）正常细胞胞分裂必需；；5）一定的屏屏障作用；6）噬菌体受受体位点所在在。另外与细细菌的抗原性性、致病性有有关。革兰氏染色CristeinnGramm，1884发明（Koch实验室）染色过程：(插入入）凡是不能被乙醇脱脱色，呈蓝紫紫色，称为革革兰氏阳性菌菌G+凡是经乙醇脱色，呈呈复染剂颜色色，称为革兰兰氏阴性菌G-结果不同主要是细细胞壁组成及及结构差异造造成的。（1）革兰氏阳性菌Gramposittive以金黄色葡萄球菌菌为例，Staphhylocooccusaureuus细胞壁构成：一连连续层，厚20-800nm两部分：网状骨架架：微纤丝组组成基质：骨架埋于基基质中化学组成：主要是是肽聚糖和磷磷壁酸肽聚糖pepttidogllycan(粘肽、胞壁壁质）大分子复合体，许许多亚单位交交联而成。亚单位1）双糖单位：N--乙酰胞壁酸酸（NAM）和N-乙酰葡萄糖糖胺（NAG）通过â-1，4糖苷键相连连而成。2）短肽：L-Alla-D-GGlu-L--Lys-DD-Ala3)肽桥：短肽肽之间连接。短肽全部或部分连连至NAM上，短肽之之间也有连接接，组成一网网状结构。肽聚糖是细菌细胞胞壁特有成分分，也是原核核微生物特有有成分（古生生菌没有）磷壁酸teicchoicacid(垣酸）G+特有成分。多元醇与磷酸复合合物，通过磷磷酸二酯键与与NAM相连。根据多元醇不同，有有甘油型、核核糖醇型等5种类型。主要功能：使壁形形成负电荷环环境，吸附二二价金属离子子，维持壁硬硬度和一些酶酶活性。还可可提供噬菌体体位点。（2）革兰氏阴性菌Gramnegattive以大肠杆菌为例：：内壁层：厚2-33nm，单（双）分分子层，由肽肽聚糖构成。与G+区别：交联低；DDAP取代L-Lyys；肽桥。外壁层：内层：脂脂蛋白层，以以脂类部分与与肽聚糖相连连。中层：磷磷脂层。外层层：脂多糖层层，外壁重要要成分，8-10nm。脂多糖lipoopolyssacchaarideLPSG-特有成分。结构：类脂A++核心多糖+O-侧链功能：1）内毒素素物质基础；；2）吸附镁、钙钙离子；3）决定G-表面抗原；4）噬菌体受受体位点。钙离子是维持LPPS稳定性所必必需的。D-AA存在优点点G+与G-比较革兰氏染色机制在细胞壁与细胞膜膜之间，有周周质空间（隙隙），含水解解酶、载体蛋蛋白等。（3）细胞壁缺陷细菌菌1、原生质体prootoplaast：人工条件件下用溶菌酶酶除去细胞壁壁或用青霉素素抑制细胞壁壁合成后，所所留下的部分分。一般由G+形成。2、球形体spheeroplaast：残留部分分细胞壁，一一般由G-形成。有一一定抗性。特点：对渗透压敏敏感；长鞭毛毛也不运动；；对噬菌体不不敏感；细胞胞不能分裂等等。3、细菌L型：一一种由自发突突变形成的变变异型，无完完整细胞壁，在在固体培养基基表面形成"油煎蛋"状小菌落。4、支原体：长期进进化形成。2、细胞膜celllmemmbranee在细胞壁与细胞质质之间的一层层柔软而富有有弹性的半透透性膜。厚7-8nm。化学组成：蛋白和和磷脂，蛋白白含量高达75%，种类也多多。膜不含甾甾醇类。膜结构（插入）功能：1）高度选选择透性膜，物物质运输：2）渗透屏障障，维持正常常渗透压；3）重要代谢谢活动中心；；4）与壁、荚荚膜合成有关关；5）鞭毛着生生点，供运动动能量。3、间体mesoosome((中质体）细胞膜内陷形成。功能：1）拟线粒粒体，呼吸酶酶系发达。2）与壁合成，核分分裂，芽孢形形成有关。4、细胞核nucclearbody核质体原核无明显核，一一反差弱的核核区。特点：无核膜、核核仁、固定形形态，结构简简单，细胞分分裂前核分裂裂。一般单倍倍体。成分：DNA：环环状双链，超超线圈结构，负负电荷被镁离离子、有机碱碱（精胺、腐腐胺）所中和和。与真核区别：5、核糖体ribbosomeeRS核糖核蛋白的颗粒粒状结构，RNA+蛋白。原核：游离态、多多聚核糖体，70S真核：游离态、结结合内质网上上，70、80S多聚核糖体：一条条mRNA与一定数目目的单个RS结合而成。功能：6、细胞质及内含物物是无色透明胶状物物，原核与真真核不同。主要成分：水、蛋蛋白、核酸、脂脂类及少量糖糖和无机盐。富富含核糖核酸酸。不同细菌细胞内，含含不同内含物物，是细胞的的贮藏物质或或代谢产物。（插插入）内含物优点？（二）特殊结构1、荚膜capssule：某些细菌菌细胞壁外面面覆盖着一层层疏松透明粘粘性物质。厚厚度不同，名名称不同。折光率低，负染法法观察。成分：90%以上上为水，余为为多糖（肽）。功能：1）抵抗干干燥；2）加强致病病力，免受吞吞噬；3）堆积某些些代谢废物；；4）贮存物。2、鞭毛和菌毛鞭毛flagelluum：某些细菌菌表面一种纤纤细呈波状的的丝状物，是是细菌运动器器官。直径20-25nm，长长超过菌体若若干倍。电镜镜或特殊染色色法观察，悬悬滴法观察运运动。化学成分：主要是是蛋白质。结构：G+与G--区别；原核核与真核区别别鞭毛着生位置与数数目，可作为为分类依据。鞭毛着生状态决定定运动特点。趋性运动：栓菌实实验菌毛fimbria(piluus)：许多G-尤其是肠道道菌，表面有有比鞭毛更细细，数目多，短短直硬的丝状状体。直径7-10nm,,长2-3um。性菌毛（F菌毛）3、芽孢sporre,enndospoore某些菌生长一定阶阶段，于营养养细胞内形成成一个内生孢孢子，是对不不良有抗性的的休眠体。每一细胞仅形成一一个芽孢，所所以其没有繁繁殖功能。形成芽孢属于细胞胞分化（形态态发生）Bacilluss,cloostriddium,Spiriillum,,Vibrrio,SSarcinna结构组成特点：含含水量低（平平均40%），壁致密密，芽孢肽聚聚糖和吡啶-2,6-二羧酸钙（DPA-CCa）芽孢有极强的抗热热、辐射、化化学药物和静静水压的能力力，休眠力惊惊人。芽孢结构、形成、萌萌发（自学）伴孢晶体孢囊cyst，等等等。三、细菌繁殖与群群体形态1、繁殖方式：裂殖殖为主，少数数有性接合。2、菌落形态：菌落落colonny：由单个或或少数几个细细胞在固体培培养基表面繁繁殖出来的，肉肉眼可见的子子细胞群体。形态包括大小、形形状、隆起、边边缘、表面状状态、表面光光泽、质地、颜颜色等等。纯培养：克隆cllone菌苔lawn四、常见常用细菌菌细胞结构、菌落特特点、代谢产产物等。2节：放线菌Acctinommycetees因菌落呈放射状而而得名，是丝丝状分枝细胞胞的细菌。一般分布在含水量量低，有机质质丰富的中性性偏碱性土壤壤中，特殊土土腥味。大多数是腐生菌，少少数寄生；多多数异养，好好氧。突出特性是产各种种抗生素。一、形态与结构由菌丝构成，直径径0.2-11.2um，无横隔，仍仍是单细胞。菌丝分为：基内菌菌丝（营养菌菌丝）气生菌丝孢子丝菌丝组成菌落，分分为两类。放线菌仍是原核微微生物？二、繁殖以无性孢子为主，菌菌丝断裂片段段也可繁殖成成新菌体。孢子形成方式：横横隔分裂孢囊孢子放线菌生活史（发发育周期）三、代表属及常见见菌（一）链霉菌属Strepptomycces90%抗生素，菌菌丝发育良好好。如龟裂链链霉菌S.riimosuss,灰色链霉菌S.grriseuss(二）小单孢菌属MMicrommonosppora无气生菌丝，基内内菌丝顶端着着生一孢子。（三）诺卡氏菌NNocarddia原放线菌属，降解解能力强。（四）放线菌属AActinoomycess只有基内菌丝，不不形成孢子，厌厌氧。（五）链孢囊菌属属Strepptospoorangiium形成孢子囊，孢囊囊孢子。放线菌、细菌异同同？3节：其它几类原核核微生物重要了解大小、GG、培养、细细胞及代谢。一、立克次氏体Rickettssia：介于细菌菌、病毒之间间，专性真核核活细胞内寄寄生，不能人人工培养。不不滤过，直径径0.3-00.6um，存在与寄寄主细胞质和和核中。细胞胞球状或杆状状，不运动。G-，膜疏松，酶酶系统不完全全，不完整的的产能代谢，抵抵抗性差。二、支原体Myccoplassma：介于细菌菌、立克次氏氏体之间。不不具细胞壁，细细胞膜含甾醇醇类。G-，直径0.2-00.25umm，可滤过。已已知可独立生生活的最小的的细胞型生物物。可人工培培养，营养要要求苛刻，油油煎蛋菌落。三、衣原体Chllamydiia：介于立克克次氏体、病病毒之间。可可滤过，专性性活细胞内寄寄生。G-，"能量寄生物"。各类原核微生物与与病毒比较表表。蓝细菌Cyanoobacteeria：含叶绿素素，进行放氧氧型光合作用用的原核生物物。由于抵抗抗力和固氮能能力，可在贫贫瘠沙滩荒岩岩上生长，称称为"先锋生物"。蛭弧菌Bdelllovibrrio：寄生于其其他细菌并导导致裂解，可可滤过，运动动活跃，G-。生物防治治。4节：酵母菌yeeast非分类名词，一群群单细胞微生生物，属真菌菌类。第一种种"家养微生物"，与人类关关系密切。主主要分布在含含糖较高偏酸酸性环境中，又又称"糖真菌"。一、形态大小单细胞，无鞭毛。细细胞形态多样样，常见球、卵卵、圆桶形。大小在1-5ummX5--30um之间。二、细胞结构1、细胞壁：厚0..1-0.33um，三层，由由酵母纤维素素组成（甘露露聚糖、葡聚聚糖、蛋白、类类脂）。用蜗蜗牛酶（heliaase）破坏壁来来制备原生质质体。2、细胞膜：与原核核基本相同，但但含甾醇（麦麦角固醇）。由由于有细胞器器分化，功能能不及细菌多多，主要是调调节渗透压、吸吸收营养、分分泌代谢物等等3、细胞质及内含物物4、细胞核：真核：：双层单位膜膜，大量核孔孔，可见染色色体，一个或或几个核仁，核核膜外有中心心体。5、线粒体：含有一一环状DNA。呼吸酶系系载体，"动力工厂"。有氧时需需要，厌氧或或过量葡萄糖糖存在时，被被阻遏。环状"2um质粒"：外源DNA载体。6、核糖体：细胞质质中80S，线粒体70S。三、菌落特征与细菌相似，但大大且厚。四、繁殖方式与生生活史（一）繁殖方式1、无性繁殖(1)芽殖buuddingg：最普遍方方式（过程）(2)裂殖fiissionn：少数（裂裂殖酵母）(3)无性孢子：：节孢子、掷掷孢子、厚垣垣孢子。2、有性繁殖产生子囊和子囊孢孢子。过程：：质配--核配--减数分裂3、形成孢子条件营养充足强壮幼龄龄细胞适当温、湿度（225-30，80%）空气要流通适当的生孢子培养养基（二）生活史llifehhistorry(liffecyccle)某种生物在整个发发育阶段，有有一个或几个个同形或不同同形的个体前前后相继形成成一个有规律律的循环。四种基本类型：1、无生殖，仅有营营养繁殖。（细细菌）2、仅有一个单倍体体生活，双倍倍体短。3、仅有一个双倍体体生活，单倍倍体短。4、有世代交替现象象，单倍体有有性，双倍体体无性。酵母菌有三种类型型：单倍体型：八孢裂裂殖酵母双倍体型：路德类类酵母世代交替型：酿酒酒酵母五、常见常用酵母母菌酵母图示5节：霉菌mollds非分类名词，丝状状真菌统称。通通常指菌丝体体发达而又不不产生大型子子实体的真菌菌。一、形态和构造营养体由菌丝（hhyphaee)构成，直径3-10uum，菌丝再形形成菌丝体（mycellium）菌丝：无隔，多核核单细胞，低低等真菌有隔，多细胞，高高等真菌菌丝体：营养菌丝丝，伸入培养养基吸收营养养气生菌丝，向空中中生成，形成成繁殖器官。（特特化形式）细胞壁厚100--250nmm，多含几丁丁质。不同类型真菌壁成成分比较二、繁殖与生活史史（一）繁殖1、无性孢子：主要要方式，特点点是分散，数数量大。孢囊孢子：内生孢孢子，毛、根根、犁头霉分生孢子：外生孢孢子，最普遍遍节孢子：粉孢子，菌菌丝断裂形成成厚垣孢子：真菌休休眠体2、有性孢子卵孢子：配子囊（雄雄器、藏卵器器）接合孢子：同宗、异异宗配合子囊孢子：形态多多样。子实体体、子囊果担孢子：担子菌特特征（二）生活史霉菌指从一种孢子子开始，经过过一定的生长长和发育，最最后又形成同同一种孢子为为止。三、菌落疏松，绒毛状、絮絮状、蛛网状状。四大类微生物比较较：四、分类过去依据菌丝体及及有性繁殖特特征分为三纲纲一类，藻状状菌纲、子囊囊菌纲、担子子菌纲、半知知菌类。Ainswortth分类系统：：五、常见常用霉菌菌中国食用和药用大大型真菌(一)食用真菌1、种类资源：担子子菌675种，子囊菌45种。通常栽栽培的仅10多种。2、营养：蛋白含量量高，AA多达18种左右，特特别是人体必必需AA。还含有多多种维生素、糖糖类和矿物质质。Lys含量一般较较高。3、栽培：发展栽培培同时，重视视采用菌丝体体的深层培养养，特别是风风味特殊而鲜鲜美的种类。菌菌丝体培养物物可新鲜食用用，或冷冻干干燥成粉，制制成食品。目前栽培广而产而而产量大的品品种：双孢菇菇、大肥菇、香香菇、草菇、金金针菇、侧耳耳（平菇）、凤凤尾侧耳、滑滑菇、银耳、木木耳、猴头菌菌、长裙竹荪荪等。培养料来源多且广广，棉子壳、锯锯末、秸杆、蔗蔗渣、酒糟等等。4、应用：食用子实实体、菌丝体体深层培养。作作调味品、香香味、饮料等等。（二）药用真菌1、资源：担子菌3345种，子囊菌28种，其它11种。2、应用：有20多多个方面，主主要抗癌、抑抑菌。目前认认为抗癌物质质主要是多糖糖，如香菇多多糖、银耳酸酸性异多糖、芸芸芝多糖（PSK）、茯苓多多糖、猪苓多多糖、灵芝多多糖等。细胞型生物小结真菌、细菌、放线线菌比较：真核、原核区别：：6节：病毒virrus非细胞型生物，有有区别于细胞胞型特征：1、形体十分微小，滤滤过，电镜可可见；2、无细胞结构，分分子生物，由由核酸和蛋白白组成，且一一种病毒仅含含一种类型核核酸；3、专性活细胞内寄寄生，有宿主主专一性，无无独立代谢酶酶系，依赖宿宿主自身复制制；4、对抗生素不敏感感，对干扰素素敏感。概念：病毒是超显显微的，无细细胞结构，专专性活细胞内内寄生，在活活细胞外具一一般化学大分分子特征，一一旦进入宿主主细胞又具有有生命特征。根据宿主不同，可可把病毒分为为几类，如动动物病毒、植植物病毒、昆昆虫病毒、细细菌病毒等。病毒的核酸与细胞胞型也不同。一、形态、结构和和化学组成1、大小：nm,多在100nm左右。图片片2、病毒粒子viirion(病毒颗粒）成分：核酸--核核心core核衣壳蛋白--衣壳capsidnnucleoocapsiid衣壳粒capssomeree包膜（类脂或脂蛋蛋白）envellope病毒粒子对称体制制：螺旋对称称（TMV）廿面体对称（腺病病毒）功能：核酸：遗传传物质基础蛋白：构成外壳，保保护病毒免受受核酸酶及其其它因子破坏坏；决定感染染特异性；决决定抗原性。3、噬菌体phaage：多为蝌蚪蚪状，结构模模式图。头部部为廿面体对对称，尾部为为螺旋对称。4、群体形态：病毒毒包涵体、噬噬菌斑二、繁殖（烈性噬噬菌体为例）2、侵入：头部DNNA通过尾管注注入至细胞中中，外壳留在在胞外。自外外裂解3、增殖：包括DNNA复制和蛋白白质合成。双双链DNA噬菌体三阶阶段转录：遗传信息转移：4、成熟（装配）：：潜伏期5、裂解（释放）：：裂解期上述烈性噬菌体的的生长方式，称称为一步生长长。一步生长曲线：裂解量：每个被感感染的细菌释释放新的噬菌菌体的平均数数。三、噬菌体与宿主主关系1、烈性噬菌体：凡凡能引起宿主主细胞迅速裂裂解的噬菌体体。敏感细菌菌。2、温和性噬菌体：：噬菌体侵染染宿主后，并并不增殖，裂裂解，而与宿宿主DNA结合，随宿宿主DNA复制而复制制，此时细胞胞中找不到形形态上可见的的噬菌体，这这种噬菌体称称为温和性噬噬菌体。含有有温和性噬菌菌体的细菌称称为溶源性细细菌lysoggenicbacteriaa温和性噬菌体存在在状态1）游离具感染性的的virioon；2）前噬菌体（prrophagge）：附着或或整合在宿主主染色体上，一一道复制；3）营养期噬菌体：：指导合成。3、溶源性细菌特性性1）遗传性2）自发裂解3）诱发裂解：双氧氧水、UV、X、等。4）免疫性5）复愈（消失溶源源性）6）溶源转变溶源性菌株命名四、噬菌体分离检检查与防治（一）分离检查（效效价测定）怎样证实有噬菌体体存在：宿主主特异性；噬噬菌斑、液体体培养变清等等。1、双层平板法2、单层平板法3、玻片快速法效价（titree），噬菌斑斑形成单位（pfu）（二）防治措施1、消灭phagee，杜绝其依依赖生存条件件。2、选育和使用抗pphage菌株。3、菌种轮换使用。4、药物防治：加入入某些金属螯螯合剂、表面面活性剂。五、亚病毒1、类病毒virooid：没有衣壳壳包裹的RNA分子。2、拟病毒viruusoidss(类类病毒）：：一类包括在在植物病毒粒粒子中的类病病毒，RNA。3、朊病毒prioon,viirino：一类能侵侵染动物并在在宿主细胞内内复制的小分分子无免疫性性的疏水性蛋蛋白。艾滋病AIDS获得性性免疫缺陷综综合征1981年首先在在USA发现，1983年巴斯德研研究所宣布分分离出一种virus证实为AIDS的病原，1986年WHO定名为人类类免疫缺陷病病毒（HIV）。HIV专门侵犯淋淋巴细胞，造造成免疫缺陷陷。传播途径：血液、母母婴、体液第二章：微生物营营养和培养基基了解不同微生物需需要什么营养养物，怎样吸吸收，起什么么作用，如何何为其配餐。营养物：必须得到到的细胞结构构成分，必须须得到的能量量储存物质。营养：把营养物从从外界吸收至至细胞内，复复制出新细胞胞结构的过程程。1节：营养物及其功功能一、细胞化学组成成整个生物界大体相相同，主要是是C、H、O、N（占干重90-977%），C（约50%），此外为为各种无机元元素，由这些些元素再组成成化合物。其其中C/N一般是5:1。1、水分和无机元素素含水70-90%（鲜鲜重），无机机元素（3-10%干重）依次次为P、S、K、Mg、Ca、Fe、Zn、Mn等。2、有机物蛋白质,核酸,碳碳水化合物,类脂,维生素等二、主要营养物及及其功能主要功能：提供合合成原生质和和代谢产物原原料；产生合合成反应及生生命活动所需需能量；调节节新陈代谢。（一）碳源物质定义：凡能提供微微生物营养所所需碳元素的的营养源。功能：碳源、能源源微生物碳源谱：（二）氮源物质定义：凡能提供微微生物营养所所需氮元素的的营养源。功能：氮源，一般般不作能源。微生物氮源谱：氨基酸自养型和异异养型生物速效氮源和迟效氮氮源生理碱性、酸性、中中性盐（三）能源化学能：有机物--化能异养微微生物无机物-化能自自养微生物光能（四）生长因子定义：一类对微生生物正常代谢谢必不可少且且又不能从简简单的碳、氮氮源自行合成成的所需极微微量的有机物物。种类：维生素、AAA、base、FA等。作用：辅酶或酶活活化来源：酵母膏、玉玉米浆、麦芽芽汁等，复合合维生素。浓度：（五）无机盐所需浓度在10--3-10--4M的元素素为大量元素素所需浓度在10--6-10--8M为微量量元素。主要功能：构成菌菌体成分；酶酶活性基组成成或维持酶活活性；调节渗渗透压、pH、Eh；化能自养养微生物能源源等。无机元素来源与功功能：一些无机元素加入入盐：（六）水存在状态：游离态态（溶媒）和和结合态（结结构组成）生理作用：组成成成分；反应介介质；物质运运输媒体；热热的良导体。2节：微生物营养类类型依碳源不同：异养型heterrotropphs（不能以CO2为主要或唯唯一碳源。自养型autottrophss（能以CO2为主要或唯唯一碳源。依能源不同：光能营养型phoototroophs（光反应产产能）化能营养型cheemotroophs（物质氧化化产能）这样可将微生物分分成四种营养养类型（插入）其中，化能异养型型又据利用有有机物特性，分分成腐生和寄寄生。营养类型划分不是是绝对的，不不同生活条件件下，可相互互转变。3节：营养物吸收与与代谢物分泌泌营养物吸收至胞内内被利用，代代谢物分泌到到胞外以免积积累，这就是是物质运输过过程。通透性与吸收是不不同概念。一般大分子：先水解为为小分子，再再吸收。脂溶性物质：易透透过离子化合物：弱快快强慢（极性性）一、营养物吸收1、单纯扩散siimplediffuusion依靠胞内外溶液浓浓度差，顺浓浓度梯度运输输，不消耗代代谢能，无特特异性。水、二二氧化碳、氧氧气、甘油、乙乙醇等。2、促进扩散faacilittateddiffuusion借助载体蛋白顺浓浓度梯度运输输，不耗能，有有特异性。载载体蛋白（渗渗透酶）有底底物特异性，是是诱导产生的的。硫酸根、磷磷酸根、糖（真真核）3、主动运输acctivetranssport吸收营养物的主要要机制。逆浓度梯度运输，耗耗能，需载体体蛋白，有特特异性。氨基基酸、乳糖等等糖类、钠、钙钙等无机离子子。亲和力改变←蛋白白构象改变→耗能上述3种方式中，被运输输的溶质分子子都不发生改改变。4、基团转位grroupttransllocatiion属主动运输，但溶溶质分子发生生化学修饰-定向磷酸化化。主要依赖赖磷酸烯醇式式丙酮酸（PEP）和磷酸转转移酶系统（PTS）。PEP+HPrr<=>丙酮酸+P-HPPr(EII)糖+P-HPr<==>糖-P+HPPr(EIII)膜对大多数磷酸化化合物具有高高度的不渗透透性。葡萄糖糖、果糖、甘甘露糖、嘌呤呤、核苷、脂脂肪酸等。二、代谢物分泌微生物能分泌多种种物质，如有有机酸、糖类类、胞外酶、荚荚膜多糖等，由由此可知，分分泌与吸收不不是同一机制制。4节：培养基meedium选用各种营养物质质，经人工配配制用来培养养微生物的基基质。一、培养基类型1、依来源不同：合合成、天然、半半合成。2、依状态不同：固固体、半固体体、液体。3、依功能不同：选选择、鉴别二、选择和配制培培养基的原则则和方法（一）四个原则1、目的明确培养什么微生物，获获得什么产物物，用途2、营养协调恰当配比，尤其是是C/N比（100/00.5-2）3、物理化学条件适适宜pH，考虑区别，培养养基调节能力力。采用磷酸酸缓冲液或假假如碳酸钙，流流加酸碱。渗透压和水活度aw:等渗适宜。aw表示在天然环境中中，微生物可可实际利用的的自由水或游游离水含量。微微生物适宜生生长的aw为0.6-00.998之间。氧化化还原电位Eh：好氧微生生物+0.1v以上；兼性性厌氧+0.1v以上行好氧氧呼吸，+0.1v以下行行发酵；厌氧氧微生物+0.1v以下生长。4、经济节约以粗代精、以废代代好、以简代代繁等。（二）四种方法1、生态模拟2、查阅文献3、精心设计4、实验比较第三章：微生物代代谢广义的代谢--生生命体进行的的一切化学反反应。代谢分为能量代谢谢和物质代谢谢，分解代谢谢和合成代谢谢。分解代谢：复杂营营养物分解为为简单化合物物（异化作用用）。合成代谢：简单小小分子合成为为复杂大分子子（同化作用用）二者关系初级和次级代谢依据代谢产物在微微生物中作用用不同，又有有初级代谢和和次级代谢。初级代谢：能使营营养物转化为为结构物质、具具生理活性物物质或提供生生长能量的一一类代谢。产产物有小分子子前体物、单单体、多聚体体等生命必需需物质。次级代谢：某些微微生物中并在在一定生长时时期出现的一一类代谢。产产物有抗生素素、酶抑制剂剂、毒素、甾甾体化合物等等，与生命活活动无关，不不参与细胞结结构，也不是是酶活性必需需，但对人类类有用。二者关系：先初后后次，初级形形成期也是生生长期，只有有大量生长，才才能积累产物物。1节：微生物能量代代谢微生物对能量利用用：有机物化能异养养菌日光光能营养菌通用用能源还原态无机物化化能自养菌ATP只有ATP和酰基辅酶酶A起偶联作用用，其他高能能化合物只作作为?P供体。生物氧化过程分为为：脱氢、递递氢、受氢三三个阶段。生物氧化功能：产产能（ATP）、产还原原力[H]、产小分子子中间代谢物物。以下主要讲述化能能异养微生物物的生物氧化化和产能。一、底物（基质）脱脱氢的四条主主要途径以葡萄糖作为典型型底物1、EMP途径（糖酵酵解途径）有氧时，与TCAA连接，将丙丙酮酸彻底氧氧化成二氧化化碳和水。无氧时，丙酮酸进进一步代谢成成有关产物。2、HMP途径（己糖糖-磷酸途径）产生大量NADPPH2和多种重要要中间代谢物物。3、ED途径2-酮-3-脱脱氧-6-磷酸葡萄糖糖酸裂解途径径KDPGG是少数缺乏完整EEMP的微生物具具有的一种替替代途径，细细菌酒精发酵酵经ED进行。4、TCA循环（三羧羧酸循环）真核在线粒体中，原原核在细胞质质中。TCA在代谢中占占有重要枢纽纽地位四种途径产能比较较：二、递氢和受氢根据递氢特别是最最终氢受体不不同划分1、发酵（分子内呼呼吸）无氧条件下，底物物脱氢后产生生的还原力不不经呼吸链而而直接传递给给某一中间代代谢物的低效效产能反应。在此过程中，有机机物是氧化基基质，又是最最终氢受体，且且是未彻底氧氧化产物，结结果仍积累有有机物，产能能少。在发酵过程中，借借底物水平磷磷酸化合成ATP，是合成ATP唯一方式。X?P+ADDP?AATP+X高能化合物：1，3-二磷酸甘油油酸、乙酰磷磷酸、氨甲酰酰磷酸、PEP、酰基辅酶A。2、有氧呼吸（呼吸吸作用）底物脱氢后，经完完整的呼吸链链（电子传递递链）递氢，以以分子氧作为为最终氢受体体，产生水和和放出能量。在电子传递过程中中，通过与氧氧化磷酸化反反应偶联，产产生ATP，称氧化磷磷酸化。1）呼吸链组成与顺顺序：2）真核与原核生物物呼吸链比较较：位置、组成3、无氧呼吸（厌氧氧呼吸）以无机氧化物代替替分子氧作为为最终氢受体体的生物氧化化。氧化磷酸化合成AATP，但有些能能量转移到最最终受体，产产能不多。依据最终氢受体不不同，分成多多种类型。1）硝酸盐还原作用用（反硝化作作用）由硝酸盐逐步还原原成分子氮的的过程。使土土壤N损失，肥力力下降。属异异化性硝酸盐盐还原。2）硫酸盐还原作用用（异化性）通常以乳酸为基质质，积累乙酸酸，以SO42-为最终氢受受体。脱硫弧弧菌Desuulfoviibriosp.3)甲烷发酵作用产甲烷菌以二氧化化碳为最终氢氢受体。如甲甲烷杆菌Methhanobaacteriium四、不同呼吸类型型微生物与分子氧的不同关关系1、好氧微生物aaerobiic有氧条件下生长，进进行有氧呼吸吸。2、厌氧微生物aanaeroobic不需分子氧，进行行无氧呼吸或或发酵。专性厌氧菌-只能能在无氧条件件下生长，分分子氧对其有有害。主要梭梭菌、产甲烷烷细菌、脱硫硫弧菌。耐气厌氧菌（aeerotollerantt)-无论有氧无无氧，都进行行发酵，分子子氧无害。如如乳酸菌。3、兼性厌氧微生物物facuultatiiveannaerobbic有氧与无氧条件下下均能生长，但但以不同氧化化方式获得能能量。如酵母菌、一些肠肠道菌、反硝硝化细菌。酵母菌酒精发酵时时通入氧气，发发酵减慢，停停止产生乙醇醇，葡萄糖消消耗速率下降降，氧对发酵酵的这种抑制制现象称为巴巴斯德效应。4、微好氧微生物microoaeropphilicc在氧浓度较低条件件下生长，进进行有氧呼吸吸。氧的危害O2+e→→O2-超氧化物自自由基有一些酶可解除危危害。五、不同发酵类型型对G发酵产物不同划分分，糖的无氧氧降解。（一）乙醇发酵：：EMP脱羧酶脱氢酶1.酵母无氧条件：：G→丙酮酸→乙醛→乙醇此属正常形式，称称Ⅰ型发酵，亦亦称同型酒精精发酵2.若有亚硫酸酸氢钠钠存在，与乙乙醛结合，而而使磷酸二羟羟丙酮作为受受氢体。磷酸二羟丙酮→→α-磷酸甘油→甘油此称为Ⅱ型发酵，但但仍有乙醇产产生。3．碱性条件下（PPH7.6），乙醛分分子间歧化反反应一分子乙醛→乙酸（氧化化）一分子乙醛→乙醇（还原原）还有磷酸二羟丙酮酮→甘油4．细菌同型酒精发发酵，ED途径进行，产产生2分子乙醇。5．细菌异型酒精发发酵，通过HMP途径进行，产产生1分子乙醇和1分子乳酸。总反应式如下：G+2ADP+22Pi→2乙醇+2COO2+2ATTPG+HSO3-→甘油+乙醛oHSO33-+CO222G→2甘油++乙酸+乙醇+CO2G+ADP+Pii→2乙醇+2COO2+ATPPG+ADP+Pii→乳酸+乙醇+CO2++ATP（二）乳酸发酵发酵产物中只有乳乳酸，经EMP途径，称为为同型乳酸发发酵（德氏乳乳杆菌）。发酵产物中除乳酸酸外，还有其其他，如乙醇醇、CO2等称异型乳乳酸发酵。经经HMP途径。如肠肠膜状明串珠珠菌Leucoonostoocmesenterroidess总反应式：同型：G+2ADDP+2Pii→2乳酸+2ATPP异型：G+ADPP+Pi→1乳酸+乙醇+CO2++ATP真菌：丙酮酸→2分子乙醇→琥珀酸→延胡索酸→苹果酸→乳酸三）丁酸型发酵Clostriddium所进行，特点是产产物中都有丁丁酸。不同种种类因酶系统统不同，最终终产物除丁酸酸外，还有其其他产物。重重要的有丁酸酸发酵、丙酮酮丁醇发酵、丁丁醇异丙醇发发酵。（四）丙酸发酵由丙酸细菌Proopioniibacteerium，与乳酸细细菌相似，发发酵产物有丙丙酸、乙酸、CO2。丙酸→丙酸钙（防腐剂）（五）混合酸发酵酵肠杆菌特征，产物物有甲酸、乙乙酸、乳酸、琥琥珀酸等有机机酸，还有CO2、H2、少量2，3-丁二醇、乙乙酰甲基甲醇醇、甘油等。其其中两个重要要的鉴定反应应：1．V．P．实验（Vageex-Prooskaueer）产气气杆菌产2，3-丁二醇比较较多，碱性条条件下可氧化化为二乙酰，再再与肌酸或胍胍类衍生物缩缩合成红色物物质，若加入入α-萘酚、肌酸酸可促进反应应，此称VP反应。大肠杆菌不产生或或少产生2，3-丁二醇，VP反应阴性。2．甲基红（M.RR）反应大肠杆菌产酸多，使pH降至4.2,甲基红由黄变红，反反应阳性。产产气气杆菌产产2，3-丁二醇，产产酸少（pH5.3），甲基红红反应阴性。3．另外，甲酸只在在碱性环境下下积累（pH7.3）,而pH6.2以下，不产产甲酸，HCOOOH→CO2+H2。甲甲酸脱氢酶与与氢化酶联合合作用。伤寒杆菌无甲酸脱脱氢酶，只产产酸不产气。2节：分解代谢一、淀粉的分解淀粉有两类：一类类是直链淀粉粉（α-1，4-糖苷键）；；另一类是支支链淀粉（支支链α-1，4、分支点α-1，6-糖苷键）。1、液化型淀粉酶（α-淀粉酶）：：分子内α-1，4-糖苷键，不不作用α-1，6-糖苷键以及及靠近α-1，6-糖苷键的α-1，4-糖苷键。作作用的结果是是产生麦芽糖糖，含有6个葡萄糖单单位的寡糖和和带有支链的的寡糖，使黏黏度下降。枯枯草杆菌通常常用作α-淀粉酶的生生产菌。2、糖化型淀粉酶：：这是一类酶酶的总称。共共同特点是可可以将淀粉水水解成麦芽糖糖或葡萄糖，包包括以下三种种：（1）淀粉-1，4--麦芽糖苷酶酶（β-淀粉酶）：：从非还原性性末端开始，按按双糖为单位位，逐步作用用于α-1，4生成麦芽糖糖。但不作用用于α-1，6，遇到α-1，6时，作用停停止。作用于于淀粉后的产产物是麦芽糖糖与极限糊精精。（2）淀粉-1，4--葡萄糖糖苷苷酶（糖化酶酶）：从非还原性末端开开始，依次以以葡萄糖为单单位逐步作用用于α-1，4，生成葡萄萄糖，但能越越过α-1，6。根霉与曲曲霉普遍都能能合成与分泌泌此酶。（3）淀粉-1，6--葡萄糖苷酶酶（异淀粉酶酶）：此酶专专门作用α-1，6-糖苷键。二、纤维素与半纤纤维素的分解解纤维素是葡萄糖通通过β-1，4-糖苷键连接接，分子量更更大，不溶于于水，不能直直接被人和动动物消化，但但它可以被许许多真菌包括括木霉、青霉霉、根霉以及及放线菌与细细菌中的一些些菌株分解与与利用纤维素酶复合物：：纤维二糖酶酶（β-葡萄糖苷酶酶），C1酶，Cx酶。天然纤维素C11酶水合非结晶晶纤维素Cx酶纤维二糖+葡萄糖纤维二糖酶葡萄糖细菌的纤维素酶位位于细胞膜上上，真菌和放放线菌的纤维维素酶是胞外外酶。自然界中纤维素丰丰富，对纤维维素的研究早早就成为重要要的课题了。在植物细胞壁还有有半纤维素，包包括各种聚戊戊糖与聚已糖糖，最常见的的半纤维素是是木聚糖。半半纤维素容易易被微生物分分解，但由于于半纤维素的的组成类型很很多，因而分分解它们的酶酶也各不同。生生产半纤维素素酶的微生物物主要有曲霉霉、根霉、木木霉等。三、果胶质的分解解果胶质是构成高等等植物细胞间间质的主要物物质，主要由由D-半乳糖醛酸酸通过α-1，4-糖苷键连接接。天然果胶质（原果果胶）原果胶胶酶水溶性果胶果胶甲酯水水解酶果胶酸果胶酸酶半乳糖醛酸酸。分解果胶的微生物物主要是一些些细菌和真菌菌，麻类植物物沤浸脱胶技技术就是为了了利用果胶分分解菌分解果果胶的能力。四、几丁质的分解解几丁质由N-乙酰酰葡萄糖胺通通过β-1，4-糖苷键连接接起来，含氮氮多糖。是真真菌细胞壁和和昆虫体壁的的组成成分，一一般生物都不不能分解与利利用，只有某某些细菌和放放线菌能分解解与利用。几丁质酶使几丁质质水解生成几几丁二糖，再再通过几丁二二糖酶进一步步水解生成N-乙酰葡萄糖糖胺。五、油脂的分解油脂在脂肪酶（LLipasee）的作用下下，逐步被水水解生成甘油油与脂肪酸，脂脂肪酸通过β-氧化进行分分解。脂肪酶酶一般广泛存存在于真菌中中。六、烃类化合物的的分解烃类化合物是一类类高度还原性性的物质，在在好氧条件下下，可以被一一些微生物分分解，主要是是假单胞菌、分分枝杆菌、诺诺卡氏菌、某某些酵母等。1、甲烷氧化：2、正烷烃氧化：先烃化酶（单氧酶酶）、铁硫蛋蛋白和铁硫蛋蛋白-NADHH2还原酶作用用。三种方式：a:末末端甲基氧化化，b:次末端亚甲基氧化化，c:两端甲基氧化??氧化。3、芳香烃氧化含苯环或联苯类化化合物，在氧氧化过程中逐逐步被氧化生生成儿茶酚或或原儿茶酚。儿儿茶酚或原儿儿茶酸可以在在苯环的邻位位上或间位上上被氧化打开开，生成脂肪肪族化合物，再再逐步分解成成糖分解途径径中的中间体体物质，再按按糖代谢的方方式进行分解解。苯（联苯）→儿茶茶酚→开环（邻位位、间位）→继续降解。七、蛋白质的分解解蛋白酶（胞外）肽酶（胞内内）蛋白质肽AAA一般真菌分解蛋白白质的能力强强，并能分解解天然的蛋白白质，而大多多数细菌不能能分解天然蛋蛋白质，只能能分解变性蛋蛋白以及蛋白白质的降解产产物。根据肽酶作用部位位不同，分为为氨肽酶（作作用于有游离离氨基端的肽肽键）；羧肽肽酶（作用于于有游离羧基基端的肽键）。腐化decay和和腐败putrrefacttion八、氨基酸的分解解1、脱氨作用有机含氮化合物在在微生物作用用后放出氨的的生物学过程程中，通常称称为氨化作用用。（1）氧化脱氨：氨基基酸在有氧条条件下脱氨，产产生氨与α-酮酸，由氨氨基酸氧化酶酶催化。包括括脱氨反应（酶酶促）与水解解反应（非酶酶促）。（2）还原脱氨作用：：在无氧条件件下进行，生生成饱和脂肪肪酸和氨。天冬氨酸琥珀酸酸+NH3（3）水解脱氨与减饱饱和脱氨：氨基酸经水解产生生羟酸与氨：：氨基酸+水羟酸酸+NH33通过减饱和方式进进行脱氨，生生成不饱和脂脂肪酸和氨：：天冬氨酸延胡索索酸+NH33（4）脱水脱氨：含羟羟基氨基酸（如如丝氨酸）在在脱水过程中中脱氨。Ser→氨基基丙烯酸→亚氨基丙酸→丙酮酸+NHH3H2O（5）Sticklaand反应某些专性厌氧细菌菌如梭状芽孢孢杆菌在厌氧氧条件下生长长时，以一种种氨基酸作为为氢的供体，进进行氧化脱氨氨，另一种氨氨基酸作氢的的受体，进行行还原脱氨，两两者偶联进行行氧化还原脱脱氨。这其中中有ATP生成。这个个反应被称为为Stickkland反应。供氢体：Ala、Leu、Val、Ser、Phe、Cys、His、Asp、Glu。受氢体：Gly、Pro、Hyp、Orn、Arg、Trp。丙氨酸+2甘氨酸酸3乙酸+3NH332、脱羧作用通过氨基酸脱羧酶酶作用，生成成有机胺和二二氧化碳。有有机氨在胺氧氧化酶作用下下放出氨生成成相应的醛，醛醛再氧化成有有机酸，最后后按脂肪酸β-氧化的方式式分解。氨基酸脱羧酶具有有高度的专一一性，基本上上是一种氨基基酸有一种脱脱羧酶来催化化它的分解。反应中放出的二氧氧化碳可以用用微量测压计计测定，因此此可根据一定定基质在一定定时间内，被被单位细胞作作用后、产生生二氧化碳的的量来测定脱脱羧酶的酶活活。另外，也也可以分析样样品中的氨基基酸的含量。二元AA生成的二胺有毒。Lys-尸胺，Orn-腐胺鉴定反应吲哚实验与硫化氢氢实验是常用用的两个鉴定定实验1、吲哚实验：有些些细菌可以分分解色氨酸生生成吲哚可以以与二甲基氨氨基苯甲醛反反应生成红色色的玫瑰吲哚哚，因此可根根据细菌能否否分解色氨酸酸产生吲哚来来鉴定菌种。2、硫化氢实验：许许多细菌能分分解含硫氨基基酸（胱氨酸酸、半胱氨酸酸）产生硫化化氢，如果在在蛋白胨培养养基中加进重重金属盐，接接种细菌培养养后观察，若若产生硫化氢氢，则出现黑黑色的硫化铅铅或硫化铁。3节：合成代谢一、生物合成三要要素能量、还原力、小分分子前体物1、能量由ATP供供给，ATP产生有三种种方式（底物物水平磷酸化化，氧化磷酸酸化，光合磷磷酸化）2、还原力产生：还还原力主要指指NADH22和NADPHH2EMP与TCAA产生的NADH2有3个去向：1）供H体（中间产物还原原成发酵产物物）；2）通过呼吸链产生生ATP；3）用于细胞物质合合成。但NADH2要先在在转氢酶作用用下转变成NADPHH2才能用。NADP+NAADH2NNADPH22+NAD在体内还有HMPP供给NADPHH2与磷酸糖。1G2NADDPH2+CCO2+5--P-核酮糖NADPH2在光光细菌中可通通过非环式光光合磷酸化方方式产生。3、小分子前体物：：通常指糖代代谢过程中产产生的中间代代谢物，有12种。代谢回补顺序1、合成草酰乙酸（OA）回补顺序序PEP+CO2羧化酶OA+PPiPY+CO2+AATP羧化酶OA+AADP+PiiPEP+CO2++GDP羧化激酶OA+GGTPPY+CO2+NNADH2苹果酸酶苹果酸+NADá-KD+CO22+NADHH2脱氢酶异柠檬酸+NAD好氧性，利用乙酸酸微生物，以以乙醛酸循环环补充草酰乙乙酸。2、合成PEP的回回补顺序PY+ATPPPEP合酶PEP++ADP+PPiPY+ATP+PPiPY双激酶PEP++AMP+PPpiOA+GTPPPEP羧激酶PEP++GDP+CCO2OA+PPiPPEP羧转磷酸酶PEP++Pi+COO2综合总结：二、糖类合成（一）单糖合成1、卡尔文环Callvinccycle（光合菌、某某些自养菌）（还原的磷酸戊糖糖环）分为三三个阶段：①CO2固定②固定定CO2的还原③CO2受体的再生生。关键酶：1，5--二磷酸核酮酮糖羧化酶、磷磷酸核酮糖激激酶。总反应式：6CO2+6H22O+18AATP+122NADPHH2G+188ADP+112NADPP+18Pii另外，产甲烷细菌菌有厌氧乙酰酰辅酶A途径，少数数光合细菌中中有还原性TCA途径等新的的自养CO2固定途径。2、EMP逆过程。3、糖异生作用。4、糖互变作用：大大量是在核苷苷二磷酸糖水水平上进行。（二）多糖合成E.coli肽聚聚糖合成：需需1个多糖引物物。1、单糖组分在细胞胞质中合成(UDP是第一个载载体）2、逐步加上AA生生成UDP-NNAM-五肽（Park核苷酸），顺顺序为L-Lyss,D-GGlu,DDAP,DD-Ala,,D-Ala(不需tRNA参与）。其其中，2D-AllaD-丙酰-D-Alla(青霉素类似似）此阶段在细胞质中中进行。3、UDP-NAMM-五肽转至膜膜上，与一脂脂质载体（细细菌萜醇-C55类异戊二二烯醇）结合合，释放出NAM-五肽焦磷脂脂，在膜内侧侧与UDP-NNAG结合，构成成肽聚糖亚单单位。细菌萜醇是第二个个载体。4、亚单位转移至细细胞壁的生长长点上（插入入），万古霉霉素、杆菌肽肽抑制。5、在细胞膜外侧，亚亚单位与引物物相连（转糖糖基作用），再再通过转肽酶酶作用，将亚亚单位末端的的D-丙-D-丙拆开，第第四个AA与另一亚单单位的DAP之间交联，另另一D-Ala释放。在这一步，由于青青霉素是D-丙-D-丙的结构类类似物，则转转肽酶被抑制制，造成肽链链间无法交联联，网状结构构也连不起来来，形成"软壁"，极易破裂裂死亡。青霉霉素只对正生生长菌起作用用，对静息细细胞无作用。氮类物质合成（一）生物固氮分子N2通过固氮微生物作作用形成NH3的过程。1、固氮微生物（都都是原核微生生物）①自生固氮菌：好氧氧、厌氧、兼兼性厌氧及各各种营养类型型。②共生固氮菌：与豆豆科共生为根根瘤菌，与非非豆科共生是是放线菌。③联合固氮菌：根际际、叶面微生生物。2、固氮机制只有在不含有化合合态氮的培养养基上生长，且且提供ATP、还原力等等条件下才能能固氮。总反应式：Mgg2+N2+6e+6HH++12AATP2NNH3+122ADP+112Pi固氮酶固氮酶组分Ⅰ：：钼铁蛋白（MoFd）组分Ⅱ：铁蛋白（AzooFd)都对氧极敏感，遇遇氧失活，需需厌氧条件固固氮。固氮过程：电子载体：铁氧还还蛋白（Fd），黄素氧氧还蛋白（Fld）也可以。每步只传递2e，N22NNH3需6e，连续三次次。固氮酶底物专一性性不高，还能能催化一些反反应。C2H2→C2HH4，N2O→N2+HH2O，HCN→CH4++NH3+CCH3NH22，2H+→H2。其中C2H2→C2HH4，可用气相相色谱检测，可可作为固氮系系统存在的有有效指标。N22NH3去去路：自生固固氮菌不能储储存，也不分分泌，很快同同化；共生固固氮菌分泌至至根瘤细胞中中为植物所利利用。（二）氨基酸合成成1、直接从培养基中中吸收。2、通过转氨作用合合成其他的氨氨基酸：Glu+丙酮酮酸α-酮戊二酸+AllaGlu+草酰酰乙酸α-酮戊二酸+Assp这类反应是由氨基基移换酶催化化而成。3、微生物经氨化作作用或经固氮氮作用生成的的氨可以通过过特定的反应应来吸收生成成新的氨基酸酸（氨同化作作用）α-酮戊二酸+NH33谷氨酸脱氢氢酶Glu+水NH3+ATPGluáá-KD、PY、OAGln合成酶转转移酶ADP+PiGGlnGllu、Ala、Asp4、从前体合成氨基基酸。按前体不同可将220种氨基酸为为六组：（一）3-磷酸甘甘油醛：丝氨氨酸、半胱氨氨酸、甘氨酸酸（二）4-磷酸赤赤藓糖和磷酸酸烯醇式丙酮酮酸：色氨酸酸、酪氨酸、苯苯丙氨酸（三）丙酮酸：丙丙氨酸,亮氨酸、缬缬氨酸（四）α-酮戊二二酸：谷氨酸酸、谷酰氨脯氨酸、精精氨酸、赖氨氨酸（真菌中中）（五）草酰乙酸：：天冬氨酸天冬酰氨甲硫氨酸苏氨酸异亮氨酸赖氨酸（细细菌）（六）5-磷酸核核酮糖+ATP：组氨酸初生氨基酸：Alla,Gllu,Assp,Glly，氨基化所所生成的氨基基酸。次生氨基酸：以初初生氨基酸为为前体合成。工业生产氨基酸最初利用蛋白质水水解法生产，1957年开始用发发酵法生产。近近年采用生化化合成法：1、酶转化法反丁烯二酸+NHH3Aspp酶L-Assp丙酮酸+NH3++苯酚Tyr酶Tyr2、完整细胞酶合成成：选用酶活活力高菌种，处处理菌体使物物质易透过。DL-Ser+丙丙酮酸+苯酚菌体L-TTyr丙酮酸+NH33+吲哚菌体L-Trrp4节：代谢调控代谢-生化反应-酶催化化-基因编码→基因调控↓环境因子影响环环境调控代谢调节部位：真真核和原核合成调节：诱导合合成、终产物物阻遏、分解解代谢物阻遏遏酶活性调节：反馈（终终产物）抑制制、酶活性共共价修饰一、主要调节机制制（一）酶的诱导合合成Karstromm适应酶Monood诱导酶组成酶Cohnn组成酶诱导剂不一定是底底物，但底物物大多数情况况下是有效诱诱导剂。诱导酶只在有诱导导剂时才合成成，除去诱导导剂就停止。是是全新合成，而而不是原有酶酶的激活。某些酶的诱导物操纵子学说Monod&Jacobb,19662调节基因操纵子子PRtPOzyyatmRNARNAA多聚酶无诱导物时，结合合。阻遏物有诱导物物时，脱落。（二）终产物阻遏遏（反馈阻遏遏）主要在合成代谢途途径中，终产产物或其衍生生物对该途径径上一个或多多个酶形成的的抑制作用。如E.coliMet,Arg的合成。机制：调节基因原阻遏物（阻阻遏物蛋白）与终产物结合时被被激活，与操操纵基因结合合，阻止结构构基因转录。终终产物为辅阻阻遏物。属于于正调节。（三）分解代谢物物阻遏（葡萄萄糖效应）Monod研究EE.colli对混合碳源源利用，发现现葡萄糖抑制制其它糖利用用，出现二次次生长。所有迅速代谢能源源都能阻抑较较慢代谢的能能源所需酶的的合成。酶的的生成被易分分解碳源所阻阻遏。此称葡葡萄糖效应。酶大多数是诱导酶酶。葡萄糖效应并不是是由葡萄糖直直接造成，而而是葡萄糖某某种分解代谢谢物引起。cAMP（环腺苷苷酸）是关键键控制因子。其与分解代谢物活活化蛋白（CAP）结合，促促使RNA多聚酶与启启动基因结合合而开始转录录。cAMP浓度低时，影影响结合，不不能转录。葡萄糖的某种代谢谢产物降低了了cAMP水平，即使使有诱导剂存存在，也不能能合成分解其其它糖的酶，只只有葡萄糖消消耗完，cAMP水平上升升，才能开始始转录、合成成。ATP腺苷酸环环化酶cAMPP磷酸二酯酶AMP（四）反馈抑制1、协同反馈抑制：：终产物不能能单独抑制，要要几个终产物物同时作用，合合作抑制。如如多粘芽孢杆杆菌的Asp族氨基酸合合成。6-532、合作反馈抑制：：两种终产物物同时存在，起起着比一种大大得多的抑制制。图6-543、同工酶：多个酶酶催化同一个个反应，分别别受不同终产产物抑制。图图6-51如大肠杆菌的Assp族氨基酸合合成，图6-524、顺序反馈抑制：：代谢途径中中第一个酶不不受终产物抑抑制，而受分分支处中间产产物抑制，终终产物抑制引引起中间产物物积累，从而而抑制第一个个酶。图6-57如红色假单胞菌的的Ile合成。5、积累反馈抑制：：每一个终产产物单独、部部分地抑制共共同步骤的第第一个酶，互互不影响。图图6-55如大肠杆菌的Glln合成酶受8个终产物抑抑制。图6-56调节位点（变构中中心）反馈抑制机制：变变构酶底物位点（活性中中心）（五）酶活性共价价修饰由一个修饰酶（活活化酶）催化化另一种酶起起共价修饰的的改变，从而而改变后者活活性。酶-X酶+XX（X：小分子化化合物）修饰酶如大肠杆菌Glnn合成酶：AMP与酶共价结结合时（腺苷苷酰转移酶催催化）活性低低，脱去AMP，活性高。胶质假单胞菌柠檬檬酸裂解酶：：乙酰化（有有活性），脱脱乙酰化（无无活性）二、代谢调控应用用(一）在初级代谢产产物生产上应应用反馈调节最重要，要要绕过，方法法如下：1、降低末端产物浓浓度（应用营营养缺陷型解解除正常反馈馈调节）单线途径：应用营营养缺陷型积积累中间代谢谢物，采用低低浓度终产物物供给。EaEbEccABCDEEc缺失，积累累C，低浓度供供给E。分支途径：积累末末端产物。E1FGABCDEE2HIE1缺失，限制I，少少量E→G，大部分分分泌。Lys生产：高SSer缺陷型，图6-62肌苷酸生产：腺嘌嘌呤缺陷型，图6-632、筛选抗反馈突变变株（解除反反馈）在含有抗代谢物的的培养基中培培养，筛选抗抗性突变株，其其中一些可分分泌大量末端端产物。如对对氨基Phe/TTyr,77-氮杂Trp/TTrp3、控制细胞膜渗透透性通过生理学或遗传传学方法，改改变膜透性，使使胞内代谢物物迅速渗漏到到胞外，解除除反馈抑制。（二）在次级代谢谢产物生产上上应用次级代谢产物通常常在细胞生长长后期形成，主主要是抗生素素、毒素、甾甾体化合物等等。在自然条条件下，微生生物产生次级级产物能力一一般不高，其其生产也受代代谢调控。可通过诱变育种和和控制环境条条件来提高产产量，但次级级产物合成途途径比较复杂杂，许多还不不清楚，因此此关于次级产产物合成的确确实控制部位位还大多不明明。青霉素生产中，葡葡萄糖虽能很很好利用，但但生产不适宜宜，而乳糖虽虽缓慢利用，却却可多产青霉霉素。在含葡葡萄糖和乳糖糖混合培养基基中，生长阶阶段迅速利用用葡萄糖，葡葡萄糖用尽时时，对乳糖利利用解阻遏，不不生长，但产产青霉素。也也可利用后期期流加限量葡葡萄糖的方法法实现。其他次级产物生产产也广泛采用用这种方法。另另外，氮源种种类、浓度对对次级产物产产生与积累也也有很大的影影响，磷酸盐盐也有影响。（三）在酶酶生产上应用用酶合成受基因和代代谢物双重控控制1、加诱导剂诱导酶只有在诱导导剂存在时形形成，在培养养基中加入诱诱导剂。要注注意底物诱导导剂的浓度。2、降低阻遏物浓度度参与分解代谢的酶酶，通常受诱诱导和阻遏双双重控制，包包括终产物阻阻遏和分解代代谢物阻遏。为为了大量生产产酶，要避免免使用丰富，复复杂培养基，不不要含快速利利用的糖类。合合成酶类通常常被终产物阻阻遏，要对产产生阻遏的化化合物加以限限制。3、利用突变产生不不需诱导物或或不受阻遏的的突变体（1）生长在低浓度诱诱导物中选育育不需诱导剂剂的组成性突突变株。（2）利用抗代谢物，筛筛选不受终产产物阻遏的突突变体。（3）利用被阻遏的酶酶的底物作唯唯一的碳源，可可筛选不受分分解代谢物阻阻遏的突变体体。4、增加基因模板将外源特异基因导导入微生物体体内，增加酶酶产量。（1）游离基因转移法法（2）phage转导法法5节：自养菌代谢（微微生物的自养养代谢）一、光能自养菌蓝细菌与高等植物物相同，含叶叶绿素a,b,,其余含菌绿绿素，有光合合膜。光合作作用只在有光光合色素存在在时才进行。叶绿素（主要色素素）：捕获能能量与光反应应中心光合色素类胡萝卜素（辅助助色素）：只只捕能并传至至叶绿素（一）主要类群P150表解属于原核微生物，归归于红螺菌目目，利用硫化化氢、氢气或或有机物作为为供氢体。常常存在于水较较清，可透光光的厌氧环境境中。1、红螺菌科（紫色色无硫细菌）：：有机物为供供氢体，兼性性光合。光能能异养。2、着色菌科（紫色色硫细菌）：：专性厌氧，专专性光合，硫硫化物为供氢氢体，体内外外积累硫。光光能自养。3、绿菌亚目：绿菌菌科-绿硫细菌，绿绿弯菌科-绿色非硫细细菌。专性厌厌氧，专性光光合，硫化物物为供氢体，胞胞外积累硫。（二）光合作用光反应：光合色素素吸收光能并并转化为化学能的能量转换反反应。暗反应：利用能量量进行CO2同化。光合磷酸化即光能能引起叶绿素素分子逐出电电子，并通过过电子传递产产生ATP的方式。1、环式光合磷酸化化逐出电子经电子传传递又回到菌菌绿素，使其其恢复到原状状态，其间产产生ATP，但不产生生还原力，不不放出氧气。光光合细菌属此此类。P151，图6-33光合菌还原力来自自硫化氢，方方式可能是逆逆向电子传递递，消耗光反反应产生的ATP。H2S+NAADS++NADHH2积累硫NADH2+NAADPNAAD+NADDPH22、非环式光合磷酸酸化两个光反应系统，除除产生ATP，还有还原原力，放出氧氧气。植物、蓝蓝细菌属此类类。还原力来自水的光光解。P151,图6-343、噬盐菌紫膜的光光合作用无叶绿素或菌绿素素参与的独特特的光合作用用，是迄今为为止最简单的的光合磷酸化化反应。（自自学）二、化能自养菌无机物氧化获能,,通过卡尔文文环同化CO2产能主要方式是氧氧化磷酸化，还还原力产生是是逆向电子传传递。P148,图6-30无机物氧化时，以以不同位置进进入呼吸链，这这与异养菌不不同，产能效效率低。图6-311、硝化细菌将氨氧化成亚硝酸酸-亚硝酸细菌菌亚硝酸氧化成硝酸酸-硝酸细菌NH4++1?OO2→NO2-+