工业微生物复习资料

微生物：所有形态微小，结构简单的低等生物的总称。主要类群：细菌〔主要研究对象〕、放线菌、酵母菌、霉菌、单细胞藻类、原生动物、病毒等。微生物的一般特点：1形体微小，结构简单；2种类繁多，分布广泛；3代谢类型多，代谢能力强；4生长繁殖快，培养容易；5容易发生变异，适应能力强。细菌细菌：是一类形态微小，结构简单，细胞壁坚韧，以二等分裂方式繁殖和水生性较强的原核微生物。球菌：球型或椭圆型，分为单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌和葡萄球菌；杆菌：呈杆状或圆柱型，如乳杆菌；〔数量最多，球菌其次，螺旋菌最少〕螺旋菌：呈弯曲杆状，如梅毒密旋体。量度细菌的根本单位是微米，量度其亚细胞结构那么要用纳米。大约10的9次方个大肠杆菌才达1mg重。细菌的结构单位可分为根本结构和特殊结构。根本结构是指一般细菌都具有的结构，包括细胞壁，细胞膜，细胞核，质粒，核糖体，细胞质和内含物。特殊结构是某些细菌在一定条件下所具有的结构，如荚膜，鞭毛和芽孢等。细胞壁功能：维持细胞外形；保护免受外界损伤；鞭毛是运动支点；阻挡有害物质进入；与抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性有关。化学组成：主要成分：肽聚糖，是原核生物特有的成分。革兰氏染色法是微生物学中重要的染色方法，操作分为初染，媒染，脱色和复染4步。革兰氏染色的机理与细菌细胞壁的化学成分组成和结构有关。原生质体指人工条件下用溶菌酶除尽原有的细胞壁或用青霉素抑制细胞壁的合成后，所剩下的仅由细胞膜包裹的细胞。球形体：用同样方法处理仍有局部细胞壁物质未除去。L型细菌：是在某些条件下自发突变形成的细胞壁缺损的细菌细胞膜：参与能量的产生〔电子传递系统，是许多酶的所在部位，是主要的代谢中心细胞核：原核、无核膜，核仁没有固定形态，结构简单。双链DNA折迭缠绕，环状，没有游离端，DNA不与RNA和组蛋白结合。功能：贮存和传递遗传信息质粒：染色体外遗传因子，环状DNA分子，带局部遗传信息，具有各种特定的表型效应，如致育性〔F因子〕，抗药性〔R因子〕和多种对有毒物质的抗性及分解有毒物质等。可携带一定遗传信息颗粒状内含物：异染颗粒聚β-羟丁酸颗粒肝糖粒和淀粉粒硫粒核糖体是原生质内的一种核糖核蛋白的颗粒状结构，它是蛋白质合成的场所。荚膜：某些细菌在一定条件下细胞壁外表覆盖一层松散、透明的粘液性物质，具一定形态，称荚膜。没有边缘，可以扩散到周围环境的为粘液层。菌胶团：多菌共膜主要成分：大量水分。含多糖，有的是多肽和蛋白质。需特殊染色〔衬托染色法〕功能：①保护菌体②贮藏养料③堆积某些代谢废物，与致病力有关。如肺炎链球菌〔S型毒力强〕鞭毛：功能：运动。趋避运动：趋化，趋光鞭毛的着生位置和数目是细菌分类鉴定的重要指标。结构：一根微管相当于一根鞭毛，没有9+2结构菌毛：不是运动器官，粘附性菌毛：噬菌体吸附点、粘附芽孢：是休眠体不是繁殖体其休眠能力强，对热、枯燥、紫外线、化学物质等有很强抗性。灭菌是否彻底以杀死芽孢为标准。原因：含水少、壁厚而致密、通透性低、折光性强、皮层含抗热性能的比啶二羧酸物质。芽孢由孢外壁，芽孢衣，皮层和核心4局部组成。伴孢晶体：有些细菌〔如苏云金芽孢杆菌〕在形成芽孢的同时，在菌体内产生一个方形或菱形的蛋白质晶体。对鳞翅目昆虫的肠道有毒杀作用。作杀虫剂。细菌的繁殖方式是：二分裂法菌落：将分散的细菌或孢子接种于固体培养基上，形成的肉眼可见的子细胞群体。多数细菌菌落圆形，小而薄，外表光滑、湿润、较粘稠，半透明，颜色多样，色泽一致，质地均匀，易挑起，常有臭味。当菌体在固体培养基外表密集生长时，多个菌落互相联接成一片，称菌苔。放线菌放线菌有土泥腥味，放线菌与人类的关系密切，其最突出的特点是产生抗生素与人类的关系密切：产生抗生素如链霉素、庆大霉素、卡那霉素、土霉素、四环素等酶类〔葡萄糖异构酶、蛋白酶等〕；5406菌肥；甾体转化、石油脱蜡、烃类发酵、污水处理等；但有的种类会引起皮肤、足、肺部的疾病，植物疮痂病等。放线菌以链霉菌为例：丝状、菌丝约1μm细胞壁：胞壁酸和二氨基庚二酸，G+气生菌丝：繁殖后代、传递营养基内菌丝：吸收营养孢子丝：和孢子、分生孢子是分类鉴定依据。放线菌主要通过横割分裂形成无性孢子的方式繁殖。它的菌落特点是由菌丝组成，菌丝较细，生长缓慢，分枝互相交错缠绕，形成的菌落质地致密，外表呈紧密的绒状或坚实，枯燥，多皱，菌落较小。放线菌的链酶菌属的“5406〞是链酶菌属的泾阳链酶菌，其代谢产物对农作物生长有多方面的促进作用。小单孢菌属的洚红小单孢菌和棘孢小单孢菌产庆大霉素，有的小单孢菌产利福霉素。蓝细菌：单细胞原核光合微生物，光合作用物：类囊体〔含光合色素〕。立克次氏体是一类介于细菌与病毒之间而又接近于细菌的，专性活细胞内寄生的原核微生物。以二等分裂的方式繁殖。不能脱离寄主单独生活。寄生于蝉、螨等节肢动物，消化道叮咬传染。支原体是目前能离开活细胞而独立生活的最小生物，也是最小原核微生物。没有细胞壁、只有细胞膜，能通过细菌滤器，细胞膜中含有固醇。菌落油煎蛋状衣原体为“能量寄生物〞沙眼衣原体为人类沙眼鹦鹉热衣原体使人患肺炎酵母菌分布：含糖量高、偏酸环境〔嗜糖菌〕。用途：酿酒，面包，生产有机酸、甘油、石油脱蜡，生产酶、维生素等；生产单细胞蛋白、氨基酸；亦是研究微生物学与分子生物学的主要材料。在无性繁殖过程中子细胞不与母细胞脱离，其间以极狭小的面积相连，这种藕节状的细胞串称假菌丝。主要成分：葡聚糖和甘露聚糖、还有少量蛋白质，脂类，几丁质等细胞核呈球形，直径约2纳米，多在细胞中央与液泡相邻，有核膜，核仁和染色体。酵母菌的繁殖方式主要有无性繁殖和有性繁殖两种，以无性繁殖为主。无性繁殖：芽殖〔是在成熟的酵母细胞上长出一个小芽，芽细胞长到一定程度脱离母细胞继续生长，再长出芽产生新个体，如此循环往复〕；芽裂；裂殖。有性繁殖：主要产生子囊孢子：真酵母；两性细胞——接近——接合管——质粒融合——出芽接合子——子囊单倍体细胞重要代表菌：酿酒酵母：用于啤酒的酿造和面包的制造，也用于食用、药用和饲料酵母。热带假丝酵母：氧化烃类物质很强，是石油蛋白生产的重要酵母；生产味精、饲料等。霉菌与人类的关系

有利：①制酱、酿酒、发酵食品等。②生产有机酸、酒精、抗生素、青霉素、灰黄霉素、酶制剂、维生素等。③饲料发酵、植物生长刺激素等。

有害：

①食品、衣物、原料等发霉变质②产生的毒素，如黄曲霉素引起食物中毒霉菌菌丝的两种类型：1无隔膜菌丝2有隔膜菌丝。〔在固体培养基上，一局部菌丝生长在基质中，吸收养料，称为营养菌丝；另一局部菌丝那么向空中生长，称为气生菌丝。细胞壁：主要成分，几丁质；繁殖方式：〔一〕无性孢子的繁殖〔主要〕①孢囊孢子：无鞭毛：不动孢子〔空气传播〕；有鞭毛：游动孢子〔水传播〕。如根霉②分生孢子：如：青霉，曲霉。③节孢子：由菌丝断裂而成。如白地霉④厚垣孢子：如总状毛霉〔二〕有性孢子繁殖

两个不同性细胞－质配－核配－减数分裂。仅发生在特定条件下：1、卵孢子：如滨海水霉2、接合孢子：同宗配合：如有性根霉。异宗配合：如葡枝根霉。霉菌的菌落特征：菌落疏松，呈绒毛状、棉絮状、蜘蛛网状，和培养结合紧，不易挑起、，外表反面常颜色不同。重要代表菌：毛霉：单细胞真菌，菌丝体棉絮状，孢子无性繁殖，无假根、葡萄枝，分布土壤、堆肥、淀粉食物等。

产蛋白酶：制豆腐乳、豆豉。淀粉酶：酿酒的糖化菌。产多种有机酸。根霉：白色，单细胞真菌、棉絮状。有葡萄枝、假根、球形孢子囊。分布广、淀粉食品上多。

产淀粉酶：糖化菌。发酵饲料，产有机酸曲霉：黄色、褐色，多细胞真菌，有足细胞，生出分生孢子梗，顶囊上长放射状分生孢子。

广泛应用，发酵工业、食品和医药工业。如制曲酿酒，制酱，生产酶制剂，有机酸淀粉酶青霉：多细胞真菌，无足细胞，顶端帚状分生孢子穗，蓝绿色孢子。产青霉素，灰黄霉素，酶制剂，有机酸等赤霉属：多寄生于植物，多为植物致病菌。但其代谢物赤霉素—“920〞，是植物的生长刺激剂。白僵菌：其孢子在昆虫体上繁殖，使昆虫死亡，利用其杀灭农林害虫—白僵菌制剂。但对家蚕也有杀害作用，其毒素对动植物有毒害作用。病毒病毒根本特征:个体极小；专性寄生；没有细胞结构；对抗生素不敏感；具有双重存在方式病毒的大小：nm〔纳米〕为单位，约10-300nm病毒的结构：1、衣壳〔衣壳粒〕：蛋白质组成，构成病毒的外壳。是电镜下能见到的最小形态单位。2、核酸：遗传物质。立方体对称：腺病毒②螺旋对称：烟草花叶病毒③复合对称：大肠杆菌T4噬菌体④复杂对称：痘病毒增殖：病毒控制宿主细胞的生物合成，合成病毒的核酸和蛋白质等成份，然后装配成新的病毒粒子病毒的一般增殖过程〔简答〕〔一〕吸附：动力扩散，分子运动，静电引力等，附着有高度特异性。〔二〕侵入：侵入方式决定于宿主细胞的性质〔三〕合成：合成病毒蛋白质，并复制核酸的过程〔1、病毒的核酸的复制2、mRNA的转录3、蛋白质的合成〕〔四〕装配1、核内进行：DNA病毒多。2、质内进行：RNA病毒多。〔五〕释放：结束隐蔽期1、没有被膜的病毒：溶菌酶使细胞溶解。2、有被膜病毒：出芽方式逐个释放。一步生长曲线〔定量描述烈性噬菌体增殖规律的实验曲线。以噬菌体数目为纵坐标，一培养时间为横坐标〕方法：烈性噬菌体与敏感细菌。分潜伏期，裂解期和平稳期。裂解量：隐蔽期的噬菌斑数除去释放期的噬菌斑数即是每个感染细菌释放的新噬菌体的平均数溶源性 烈性噬菌体：感染后引起细菌细胞裂解的噬菌体。 温和噬菌体：感染后不裂解，将DNA整合在寄生细胞的核酸分子中随寄主细胞分裂而传递。 原〔前〕噬菌体：整合在寄主染色体上的噬菌体。 溶源性细菌：含有原噬菌体的细菌。细菌的溶源性可以因理化因子等外界环境的改变而改变。病毒的种类与分类病毒的种类1、脊椎动物病2、无脊椎动物病毒：3、植物病毒：4、微生物病毒细菌和放线菌病毒称为噬菌体类病毒无蛋白质外壳，亦无脂成分，仅有一条裸露的核酸。〔其复制完全利用寄主的酶，有的以对称的滚环式复制，有的以非对称的滚环式复制〕卫星病毒：具有核酸基因组，但必须依赖辅助病毒进行复制，与其辅助病毒没有核酸序列同源性卫星RNA一类必须依赖辅助病毒进行复制的小分子单链RNA,它们被包裹在辅助病毒的衣壳中。〔以线状和环状存在，但在辅助病毒颗粒中只有线状形式〕朊病毒是一种很小的、具侵染性并在寄主细胞内复制的蛋白质颗粒，无免疫原性，它不同与一般病毒也不同于类病毒，没有核酸，是一种特殊的糖蛋白。微生物的营养碳源物质：但凡微生物的细胞组成物质或代谢产物中碳素来源的营养物质。

无机碳源：CO2、碳酸盐等。

有机碳源：糖、醇、有机酸等。氮源物质：但凡构成微生物细胞物质和代谢产物中的氮素来源的营养物质。分子态氮：N2；无态氮：铵盐、硝酸盐等；有机态氮：aa、蛋白质及其降解产物。速效性氮源：铵盐、硝酸盐、尿素等氮化物是水溶性的；玉米浆、牛肉膏、蛋白质、酵母膏等有机物的N主要是蛋白质的降解产物，可以被菌体直接利用。矿质元素：作用：构成细胞组成成分；酶的组成局部；调节渗透压、PH值和氧化复原电位。某些自养微生物的能源：磷、硫、镁、铁、钾等。微量元素：钴、锌、铜、锰、钠等。与酶蛋白的组成生长因子：指微生物生长不可缺少的微量有机物。狭义指维生素。生长因素是辅酶和辅基的成分，如氨基酸、嘌呤、嘧啶等。营养类型能源氢供体根本碳源实例光能无机营养型〔光能自养型〕光能无机物CO2蓝细菌，紫硫细菌，绿硫细菌，藻类光能有机营养型〔光能异养型〕光能有机物CO2及简单有机物红螺菌属的细菌〔即紫色无硫细菌〕化能无机营养型〔化能自养型〕无机物无机物CO2硝化细菌，硫化细菌，铁细菌，氢细菌，硫黄细菌等化能有机营养型〔化能异养型〕有机物有机物有机物绝大多数原核微生物和全部真核微生物〔单细胞藻类除外〕配制培养基的原那么：根据微生物的营养需要，不同微生物有不同需要。注意各营养物质的浓度和配比。如渗透压、C/N等；控制培养基的条件；PH值如必要加缓冲液，调节O2和CO2浓度；好氧、厌氧；调节渗透压，高渗、低渗。根据培养目的需要。是培养微生物本身还是产物。防止营养物质发生变化，如灭菌后沉淀加螯合剂EDTA，还应注意原料来源等因素，降低本钱控制培养条件。PH值、氧化复原电位、渗透压等。力求节省，灭菌处理。培养基的类型：根据微生物种类分：细菌、放线菌、酵母菌、霉菌培养基等根据培养基的成分：天然培养基：化学成分不清楚或不恒定。如牛肉膏、马铃薯、玉米。优点：配制方便营养丰富，价格廉价。应用于生产。合成培养基：化学成分完全清楚。如无氮培养基〔自生固氮菌、钾细菌〕。优点：组成精确重复性强。缺点：价格贵，生长慢。应用：实验室及科研等。半合成培养基：在天然培养基的根底上适当的参加无机盐类，或合成培养基参加某些天然成分，如马铃薯等。根据培养基的物理状态分：固体培养基：参加凝固剂，如琼脂、明胶、硅胶等。液体培养基：优点，发酵率高，操作方便。应用：工业生产、实验等。半固体培养基：加少量凝固剂。应用：观察细菌运动，鉴定效价等。根据培养基用途分：根本培养基：按照大多数微生物的根本营养需要配制的培养基。特殊需要如营养缺陷型可参加辅助成分。加富培养基：在培养基中参加浸出液，如血清、动植物组织或其它营养物质。具有相对选择性，常用于菌种筛选。选择培养：根据某一微生物的特殊要求或对化合物敏感性不同而设计的培养基。应用：菌种别离〔如固氮菌、加青霉素等〕。鉴定培养基：根据微生物代谢特点参加某种试剂或化学药品。通过变色鉴别微生物的代谢淀粉的分解a-淀粉酶；b-淀粉酶；葡萄糖生成酶；异淀粉酶----葡萄糖纤维素的分解纤维素酶--------葡萄糖。果胶质的分解果胶酶系-------糖类。木质素和芳香族化合物的分解木质素主要通过微生物的解聚、氧化等作用---乙酸和琥珀酸。几丁质的分解分泌几丁质酶------氨和葡萄糖蛋白质的分解蛋白酶------氨基酸。氨基酸的分解脱氨作用-----乙醇和NH3脱羧作用-------有机胺和二氧化碳。烃类化合物的分解微生物对烃分解是在有氧条件下进行的有机农药的分解微生物降解农药主要通过脱卤、脱烃、氧化、复原、环裂解、缩合等二发酵的途径1、EMP途径：1分子葡萄糖转变成2分子丙酮酸，产生2分子ATP和2分子NADH+H+。2、HMP途径：HMP途径主要是提供生物合成所需的大量复原力〔NAKPH+H+〕和各种不同长度的碳架原料3、ED途径：是少数缺乏完整EMP途径的细菌所特有的利用葡萄糖的替代途径。4、磷酸解酮途径：特征性酶是磷酸解酮酶，利用磷酸解酮酶分解葡萄糖三、发酵的类型1、乙醇发酵：1〕酵母的乙醇发酵：通过糖酵解〔EMP〕途径将葡萄糖降解为2分子丙酮酸。丙酮酸再在丙酮酸脱羧酶作用下脱羧生成乙醛，乙醛在乙醇脱氢酶的作用下复原成乙醇产物为2分子乙醇和2分子二氧化碳，净产1分子ATP。2〕细菌的乙醇发酵：1分子葡萄糖以ED途径进行乙醇发酵，生成2分子乙醇和2分子二氧化碳，净产1分子ATP。2、乳酸发酵：1〕同型乳酸发酵：发酵产物中产生2分子乳酸和2分子ATP，如乳链球菌。2〕异型乳酸发酵：发酵产物中除乳酸外同时还有乙醇〔或乙酸〕、CO2和H2等3、丙酮丁醇发酵：在葡萄糖的发酵产物里，以丙酮、丁醇为主〔还有乙醇、CO2、H2以及乙酸、丁醛〕的发酵，称为丙酮丁醇发酵。4、混合酸发酵：能积累多种有机酸〔如甲酸、乙酸、乳酸、琥珀酸等〕的葡萄糖发酵5、谷氨酸发酵有养呼吸：是指以分子氧作为最终电子受体的生物氧化过程。〔细菌的有氧呼吸与真核生物的有氧呼吸根本上相同的，只是真核生物呼吸链位于线粒体膜上，细菌的呼吸链在细胞膜上。〕1分子葡萄糖完全氧化产生38个ATP，产物为CO2和H2O。无养呼吸：1硝酸盐复原；2硫酸盐复原；3碳酸盐复原细菌的光合作用和绿色植物的光合作用的比拟：细菌的光合作用和绿色植物的光合作用有相似之处，它们都含有光合色素，以CO2为碳源，合成有机物质，把光能转变成化学能贮存起来。但也有不同之处，主要表现在：第一，捕获光能的色素不同，绿色植物以叶绿素捕获光能，而细菌那么以菌绿素或类胡萝卜素吸收光能；第二，光合磷酸化途径不同，在植物光合作用中，存在着环式和非环式光合磷酸化两条途径，而细菌光合作用中那么主要是环式光合磷酸化途径；第三，供氢体不同，光合产物也不同，植物光合作用中，供氢体是水，光合作用产物中有分子氧放出，产生复原力，而细菌光合作用没有供氢体或供氢体是硫化氢等无机物，没有氧的放出，不产生复原力，而是积累硫。自生固氮菌：褐球固氮菌共生固氮菌：满江红鱼腥蓝细菌；豆科植物共生的根瘤菌。固氮作用机理：1.组分I即钼铁蛋白是真正的“固氮酶〞，它直接作用于N2，使之复原成NH3；组分Ⅱ即铁蛋白，实质上是一种“固氮酶复原酶〞，它主要起传递电子的作用，是活化电子的中心。2.固氮酶必须有一个氧障；3．电子供体、能量从产能代谢来，即有氧呼吸、无氧呼吸、发酵、光合作用，形成电子和复原力经传递作用于NH3；4．所产生的NH3及时排出。次生代谢及其产物1〕维生素类2〕抗生素类3)生长刺激素〔能刺激植物生长的一类生理活性物质〕4)毒素5)色素淀粉变酒精的过程：淀粉==(淀粉酶)==葡萄糖；葡萄糖==(酒曲酶)==酒精微生物的生长纯培养：在实验室条件下，从一个细胞或一种细胞群繁殖得到的后代。群体生长的测定其方法有：直接计数法〔全菌计数法〕；平板菌落计数法〔活菌计法〕；比浊法；称重法等。同步生长：就是培养物中的所有细菌都处于细胞分裂的相同阶段。同步培养法：使培养的微生物比拟一致地处于生长发育的同一阶段的培养方法。方法：〔一〕选择法1〕离心别离法2〕过滤别离法3〕膜洗脱法〔二〕诱导法1〕控制温度2〕控制培养基成分细菌的生长曲线：以细菌数目的对数或生长速率为纵坐标，以生长时间为横坐标，绘制而成的曲线—细菌的繁殖曲线大致分为：延迟期、对数期、稳定期与衰亡期。延迟期；特点：细胞分裂缓慢、代谢活泼，细胞质均匀，细胞中蛋白质和RNA含量高，对外界敏感，容易产生各种诱导酶等2〕对数期；特点：细胞代谢活性最强，组成新细胞物质最快，生长速率最大，菌数以几何级数成倍增加，代时最短。代时：G＝〔t2-t1〕/n。应用：由于个体形态、化学组成和生理特征较为一致，代谢旺盛、生长迅速代时稳定，所以常作发酵生产上的菌种和科研材料。3〕稳定期：特点：新增殖的细胞数与死亡数相等，处于动态平衡，活菌数保持相对稳定。应用:活菌数到达顶峰，代谢产物累积顶峰，如抗生素形成，是收获的主要时期。通过通气、补料、调节PH、温度等延长此期。4〕衰亡期；特点：死亡数＞新生数，总活菌数下降，开始自溶，释放代谢产物，菌体多形态、畸形，形成芽孢。应用：争取防止该期消毒：杀死或消除物体上所有病原微生物的方法灭菌：用物理或化学方法消灭物体所有微生物的方法，使其永久性失活防腐：利用某些理化因子防止或抑制微生物生长的方法。高温灭菌：1〕干热灭菌〔通过灼烧或烘烤等方法杀死微生物〕2〕湿热灭菌〔主要有煮沸消毒、高压蒸汽灭菌、间歇灭菌及巴斯德消毒法,A煮沸消毒：适用与解剖器具等的消毒，B、高压蒸汽灭菌：必须使密闭的系统中充