总结微生物控制方法

1 / 92 总结微生物控制方法 1.。微生物学的奠基人：法国人巴斯德；德国人柯赫。 巴斯德： (1)发现并证实发酵是由微生物引起的； (2)彻底否定了 “ 自然发生 ” 学说； (3)免疫学 预防接种； (4)其他贡献，巴斯德消毒法： 60 65 作短时间加热处理，杀死有害微生物。 柯赫微生物学基本操作技术方面的贡献： a）细菌纯培养方法的建立； b）用配制培养基在实验室内培养各种微生物； c）流动蒸汽灭菌； d）染色观察和显微摄影 病原细菌的研究方面的贡献： a） 具体证实了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌； b）发现了肺结核病的病原菌； c）证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则 著名的柯赫原 则 2 / 92 2.。我国微生物学的发展： 1910 1921，伍连德：控制东北鼠疫； 20 世纪 20 30 年，代汤飞凡：沙眼病原体的分离和确证高尚荫：创建了我国病毒学的基础理论研究和第一个微生物学专业，陈华癸：根瘤菌固氮作用的研究，陈文新：伯杰氏手册根瘤菌部分的作者。 无菌技术：用于分离、培养微生物的器具事先不含任何微生物；在转接、培养微生物时防止其它微生物的污染，其自身也不污染环境； 用固体培养基分离纯培养： 1 涂布平板法 2 稀释倒平板法 3平板划线法 4稀释摇管法 用液体培养基分离纯培养：稀释法表现为不生长） 富集培养：特定的环境条件，仅适应于该条件的微生物旺盛生长，待分离微生物在群落中的数量大大增加，从自然界中分离到所需的特定微生物 二元培养物：培养物中只含有二种微生物，而且是有意识的保持二者之间的特定关系的培养物称为二元培养物。 糖被：包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质。 3 / 92 1）主要成分是多糖、多肽或蛋白质，尤以多糖居多。经特殊的荚膜染色，特别是负染色后可在光学显微镜清楚地观察到荚膜的存在。 2）产生糖被是微生物的一种遗传特性，其菌落特征及血清学反应是是细菌分类鉴定的指标之一。荚膜等并非细胞生活的必要结构，但它对细菌在环境中的生存有利 .4）细菌糖被与人类的科学研究和生产实践有密切的关系 鞭 毛：生长在某些细菌体表的长丝状、波曲形的蛋白质附属物，其数目为一至数十根，具有运动功能。至今所知道的细菌中，约有一半种类有运动能力，而鞭毛是最重要的运动结构。 重点：古生菌的概念及其与细菌、真核生物的主要区别 古生菌已研究过的一些古生菌，它们细胞壁中没有真正的肽聚糖而是由多糖、糖蛋白 或蛋白质构成的。 芽胞 :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 ,称为芽胞 (2）细菌芽胞的特点 1整个生物界中抗逆性最强的生命体，是否能消灭芽胞是衡量 4 / 92 各种消毒灭菌手段的最重要的指标。 2芽胞是细菌的休眠体，在适宜的条件下可以重新转 变成为营 养态细胞；产芽胞细菌的保藏多用其芽胞。 3 产芽胞的细菌多为杆菌，也有一些球菌。芽胞的有无、形态、 大小和着生位臵是细菌分类和鉴定中的重要指标。 4 芽胞与营养细胞相比化学组成存在较大差异，容易在光学显微镜下观察。 4）芽胞的耐热机制 :渗透调节皮层膨胀学说 1 芽胞衣对多价阳离子和水分的透性很差 2皮层的离子强度很高，产生极高的渗透压夺取芽胞核心的水分，结果造成皮层的充分膨胀。 3 核心部分的细胞质却变得高度失水，因此，具极强的耐热性 . 伴胞晶体 :少数芽胞杆菌，例如苏云金芽胞杆菌 (Bacillus thuringiensis)在其形成芽胞的同时，会在芽胞旁形成一颗菱 形或双锥形的碱溶性蛋白晶体 内毒素，称为伴胞晶体。 5 / 92 特点：不溶于水，对蛋白酶类不敏感；容易溶于碱性溶剂 立克次氏体是大小介于通常的细菌与病毒之间，在许多方面类似细菌，专性活 细胞内寄生的原核微生物。 支原体 :又称类菌质体，是介于一般细菌与立克次氏体之间的原核微生物 衣原体：介于立克次氏体与病毒之间，能通过细菌滤器，专性活细胞内寄生的一类原核微生物 特殊形态 : 1 支原体 :1）无细胞壁，只有细胞膜，细胞形态多变； 2）个体很小，能通过细菌过滤器，曾被认为是最小的可独立生活的细胞型生物。 3）可进行人工培养，但营养要求苛刻，菌落微小，呈典型的 “ 油煎荷包蛋 ” 形状； 4）一些支原体能引起人类、牲畜、家禽和作物的病害疾病； 5）应用活组织细胞培养病毒或体外组织细胞培养时，常被支原体污染； 2立克次氏体 1）某些性质与病毒相近 2）从一种宿主传至另一宿主的特殊生活方式 3 衣原体 1）细胞结构与细菌类似； 2）细胞呈球形或椭圆形，直径 mm，能通过细菌滤器； 3）专性活细胞内寄生； 4）在6 / 92 宿主细胞内生长繁殖具有独特的生活周期，即存在原体和始体两种形态。 5）衣原体广泛寄生于人类、哺乳动物及鸟类，少数致病； 6）衣原体不耐热， 60度 10分钟即被灭活，但它不怕低温，冷冻干燥可保藏多年。对红霉素、氯霉素、四环素敏感。 粘细菌又名子实粘细菌，是一类具有最复杂的行为模式和 生活史的原核微生物。 3）细胞壁的功能：固定细胞外形和提高机械强度；为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需；渗透屏障，阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物质进入细胞，保护细胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物质的损伤；细菌特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性的物质基础； 革兰氏阳 性和阴性细菌细胞壁成分的比较 革兰氏染色： 1、用碱性染料结晶紫对菌液涂片进行初染 2、用碘溶液进行媒染，其作用是提高染料和细胞间的相互作用从而使二者结合得更牢固。 3、用乙醇或丙酮冲洗进行脱色。在经历脱色后仍将结晶紫保留在细胞内的为革兰氏阳性细菌，而革兰氏阴性细菌的结晶紫被洗掉，细胞呈无色。 4、7 / 92 用一种与结晶紫具有不同颜色的碱性染料对涂片进行复染。例如沙黄，它使原来无色的革兰氏阴性细菌最后呈现桃红到红 色，而革兰氏阳性细菌继续保持深紫色。 C 革兰氏阳性菌：肽聚糖层次多、厚， 1 机械抗性强 2 对溶菌酶、青霉素敏感；不含类脂、脂蛋白，不形成内毒素， 革兰氏阴性菌：肽聚糖层次少、薄， 1 机械抗性差 2对溶菌酶、青霉素不敏感；类脂、脂蛋白组成外膜内毒素， 细胞壁缺陷细菌： 1L型细菌 2 原生质体 3 球状体 4 支原体 细胞膜的化学组成与结构模型： “ 液态镶嵌模型 ” 要点： 膜的主体是脂质双分子层； 脂质双分子层具有流动性； 整合蛋白因其表面呈疏水性，故可 “ 溶 ” 于脂质双分子层的疏水性内层中； 周边蛋白表面含有亲水基团，故可通 过静电引力与脂质】双分子层表面的极性头相连； 脂质分子间或脂质与蛋白质分子间无共价结合； 脂质双分子层犹如一 “ 海洋 ” ，周边蛋白可在其上作 “ 漂浮 ” 运动，而整合蛋白则似 “ 冰山 ” 状沉浸在其中作横向移动。 8 / 92 细胞膜的生理功能： 选择性地控制细胞内、外 的营养物质和代谢产物的运送； 是维持细胞内正常渗透压的屏障； 合成细胞壁和糖被的各种组分的重要基地； 膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系，是细胞的产能场所； 是鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位； 膜上某些蛋白受体与趋化性有关。 大：纳米比亚硫磺珍珠菌 ;小：纳米细菌 霉菌是一些 “ 丝状真菌 ” 的统称，不是分类学上的名词。霉菌菌体均由分枝或不分枝的菌丝构成。许多菌丝交织在一起，称为菌丝体。 按菌丝功能分：营养菌丝，气生菌丝，繁殖菌丝。 霉菌的繁殖方式：无性孢子，有性孢子，菌丝断片 酵母菌是一群单细胞的真核微生物。这个术语也是无分类学意义的普通名称，通常用于以芽殖或裂殖来进行无性繁殖单细胞真菌，以与霉菌区分开。有些可产生子囊孢子进行有性繁殖。 9 / 92 个体形态卵圆、圆、圆柱、梨形等单细胞，其细胞直径一般比细菌粗 10 倍左右。有的酵母菌子代细胞连在一起成为链状，称为假丝酵母。 酵母菌的繁殖方式：无性繁殖：芽殖，裂殖；有性繁殖：酵母菌以形成子囊和子囊孢子的形式进行有性繁殖： 微生物的营养类型： 1 光能无机自养型 2 光能有机异养型 3化能无机自养型 4 化能有机异养型 a）腐生型 b）寄生型 选用和设计培养基的原则和方法： 1、选择适宜的营养物质 2、营养物的浓度及配比合适 3、物理、化学条件适宜 4、经济节约 5、精心设计、试验比较 按成份不同划分：天然培养基；合成培养基 根据物理状态划分：固体培养基；半固体培养基；液体培养基； 按用途划分： 1基础培养基； 2完全培养基； 3 加富培养基和富集培养基； 4 鉴别培养基； 5 选择 培养基； p91 任何培养基都应该具备微生物生长所需要六大营养要素：碳源、氮源、10 / 92 无机盐、能源、生长因子、水 任何培养基一旦配成，必须立即进行灭菌处理 营养物质进入细胞：一、扩散，二、促进扩散；三、主动运输；四、膜泡运输 扩散 ,物质跨膜扩散的能力和速率与该物质的性质有关 ,分子量小、脂溶性、极性小的物质易通过扩散进出细胞。 促进扩散，被动的物质跨膜运输方式 1物质运输过程中不消耗能量 2参与运输的物质本身的分子结构不发生变化 3不能进行逆浓度运输 4 运输速率与膜内外物质的浓度差成正比。 促进扩散进行跨膜运输的物质需要借助与载体 (carrier)的作用才能进入细胞 (图 4-1)，而且每种载体只运输相应的物质，具有较高的专一性。 主动运输 (：在物质运输过程中需要消耗能量，可以进行逆浓度运输，是广泛存在于微生物中的一种主要的物质运输方式。 11 / 92 主动运输： 1 初级主动运输 ;2 次级主动运输 3、 ATP 结合性盒式转运蛋白 (ABC 转运蛋白 )系统 4、 Na+,K+-ATP 酶系统 5基团转位 6铁载体运输 生物氧化概念：生物氧化就是发生在活细胞内的一切产能性氧化反应的总称 . 生物氧化的功能为：产能、产还原力 H和产小分子中间代谢物 异养 微生物的生物氧化：发酵，呼吸作用 发酵 ;：有机物氧化释放的电子直接交给本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物的生物氧化方式。 发酵过程特点： 1 有机化合物只是部分地被氧化，因此，只释放出一小部分的能量。 2不需要外界提供电子受体。 生物体内葡萄糖被降解成丙酮酸 的过程称为糖酵解。糖酵解是发酵的基础 主要有四种途径： EMP 途径、 HMP 途径、 ED 途径、磷酸解酮12 / 92 酶途径。 呼吸作用：微生物在降解底物的过程中，将释放出的电子交给 NAD+、 FAD等电子载体，再经电子传递系统传给外源电子受体，从而生成水或其它还原型产物并释放出能量的过程，称为呼吸作用。 有氧呼吸以分子氧作为最终电子受体 无氧呼吸以氧化型化合物作为最终电子受体 呼吸作用与发酵作用的根本区别：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，逐步释放出能量后再交给最终电子受体。所以产能较发酵多。 能量转换： 1 化能营养型： a）底物水平磷酸化， b）氧化磷酸化； 2光能营养型：光合磷酸化 光合微生物的光合磷酸化是光能转变为化学能的过程：当一个叶绿素分子吸收光量子时，叶绿素性质上即被激活，导致其释放一个电子而被氧化，释放出的电 子在电子传递系统中的传递过程中逐步释放能量，这就是光合磷酸化的基本动13 / 92 力。 初级代谢：微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢，生成维持生命活动所必需的物质和能量的过程，称为初级代谢。 次级代谢：相对于初级代谢而提出的一个概念。指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的过程。 初级代谢与次级代谢的关系： 1、存在范围及产物类型不同 2、对产生者自身的重要性不同3、同微生物生长过程的关系明显不同 初级代谢：自始至终存在于一切生活的机体中，同机体的生长过程呈平行关系； 次级代谢：在机体生长的一定时期内，产生的，它与机体的生长不呈平行关系， 可明显地表现：机体生长期和次级代谢产物形成期 14 / 92 4、对环境条件变化的敏感性或遗传稳定性上明显不同 初级代谢产物：敏感性小； 次级代谢产物：敏感，其产物的合成往往因环境条件变化而变化或停止。 5、相 关酶的专一性不同 初级代谢：酶专一性强； 次级代谢：酶专一性不强； 加入不同的前体物，往往可以导致机体合成不同类型的次级代谢产物。 初级代谢是次级代谢的基础，可为后者提供前体物和能量； 二者具有相同的重要中间体物质； 次级代谢是初级代谢在特定条件下的继续与发展， 15 / 92 可避免初级代谢过程中某种中间体或产物过量积累对 机体产生的毒害作用 6、某些机体内存在的二种既有联系又有区别的代谢类型 微生物生长的 测定： 1计数法 2重量发， 3 生理指标法 细菌的生长规律：生长曲线：细菌接种到定量的液体培养基中，定时取样测定细胞数量，以培养时间为横座标，以菌数为纵座标作图，得到的一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线。 生长曲线可以分为迟缓期，对数生长期，稳定生长期和衰亡期等四个生长时期 迟缓期细胞的特点： 1 细胞形态变大或增长，例如巨大芽胞杆菌，在迟缓期末细胞的平均长度比刚接种时长 6 倍。通常处于迟缓期的细菌细胞体积最大； 2 细胞内 RNA，尤其是 rRNA含量增高，合成代谢活跃，核糖体、酶类和 ATP的合成加快，易产生诱导酶。 3 对外界不良条件反应敏感。 16 / 92 对数生长期 (or指数生长期 ： 1 生长速率常数 R最大。 2细胞进行平衡生长，菌体内各种成分最为均匀。 3酶系活跃， 代谢旺盛。 对数期到稳定期的转变是细胞重要的分化调节阶段： 1）开始储存糖原等内含物； 2）形成芽 胞或建立自然感受态； 3）发酵过程积累代谢产物的重要阶段 .【某些放线菌抗生素的大量形成也在此时期】 衰老期特点： 1细菌代谢活性降低； 2细菌衰老并出现自溶；3 产生或释放出一些产物；。 4 菌体细胞也呈现多种形态，有时产生畸形，细胞大小悬殊；【有些革兰氏染色反应阳性菌此时会变成阴性反应】 延长 稳定期的方法：补充营养物质或取走代谢产物、调节 pH、调节温度、对好氧菌增加通气、搅拌或振荡 同步培养：使群体中的细胞进行同步生长培养技术。 方法 1机械法， 2 环境条件控制技术 17 / 92 机械法： 1 离心方法 2过滤分离法 3 硝酸纤维素滤膜法 有关术语 灭菌 (Sterilization)：杀死包括芽孢在内的所有微生物； 消毒 (Disinfection)：杀死或灭活病原微生物； 防腐 (Antisepsis)：防止或抑制霉腐微生物在食品等物质上的生长； 化疗 (Chemotherapy)：杀死或抑制宿主体内的病原微生物； 抑制 (Inhibition)：生长停止，但不死亡； 死亡 (Death)：生长能力不可逆丧失 将微生物臵于一定容积的培养基中，经过培养生长，最后一次收获。 分批培养：培养基一次加入，不予补充，不再更换。生长：迟缓期、对数期、稳定期、衰亡期 连续培养：在微生物的整个培养期间，通过一定的方式使微18 / 92 生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。 微生物生长繁殖的控制：各种常见物理、化学因素对微生物生长的控制 化学因素： 1 抗微生物剂 2 抗代谢物 3 抗生素 抗生素作用机制：抑制细菌细胞壁合成、破坏细胞质膜、作用于呼吸链以 干扰氧化磷酸化、抑制蛋白质和核酸合成。 微生物抗药性的产生： 抗性菌株特点：微生物产生抗药性的原因 细胞质膜透性改变：使抗生素不进入细胞或进入细胞后被细胞主动排出； 19 / 92 药物 作用靶改变； 合成了修饰抗生素的酶； 抗性菌株发生遗传变异，导致合成新的多聚体，以取代或部分取代原来的多聚体； 避免出现细菌的耐药性的措施： 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 (或与其他药物 )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； 一、控制微生物的物理因素：温度、辐射作用、过滤、渗透压、干燥、超声波。 20 / 92 1.普通光学显微镜 分辨率 =/nsin q 为物镜镜口角的半数，它取决于物镜的直径和工作距离 空气、水、香柏油 病毒复制周期，包括吸附、侵入、脱壳、生物合成、装配和释放 5个连续的阶段。 第一章 1. 微生物：肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称。 2. 按照细胞核结构和细胞器分化程度不同，全部生物可分为原核生物和真核生物 . 3. 凡是细胞核发育不完全，不具核模，核物质裸露，与细胞质没有明显的界限，没有分化的特异细胞器，只有膜体系的不规则泡沫结构，进行二分裂的细胞称为原核细胞 . 4. 凡是具有发育完好的细胞核，有核膜 (使细胞核与细胞质具有明显的界限 )，有高度分化的特异细胞器 (如线粒体、叶21 / 92 绿体、高尔基体等 )，进行有丝分裂的细胞称 为真核细胞 . 5. 微生物分类就是把各种微生物按照它们的亲缘关系分群归类，编排成系统。 6. 每一种微生物的学名都依据属和种而命名。属名 +种名 (+命名者等 ) 7. 微生物 分类是在对大量微生物进行观察、分析和描述的基础上，以它们的形态、结构、生理生化反应和遗传性等特征的异同为依据，将微生物分类。 8. 微生物的特点：个体微小，分布广泛；种类繁多，代谢旺盛；繁殖快速，易于培养；容易变异，利于应用 9. 微生物学是研究微生物及其生命活动规律的一门基础学科。 10. 研究的内容涉及到微生物的形态结构、分类鉴定、生理生化、生长繁殖、遗传变异、生态分布，微生物各类群之间、微生物与其他生物之间及微生物与环境之间的相互作用、相互影响的复杂关系等，目的是为了更好地认识、利用、控制22 / 92 和改造微生物，造福于人类。 11. 污染控制微生物学是环境污染治理与 微生物学相结合而产生发展起来的一门边缘性学科。 12. 污染控制微生物学是研究污染控制过程中涉及到的微生物，并分析其生命活动规律的一门应用学科。 13. 微生物学的真正发展大致经过三个阶段：形态学、生理学和分子生物学 第二章 1. 原核微生物主要指细菌、放线菌和蓝细菌 2. 细菌多数在 1m 左右，在一定的环境条件下，有相对恒定的形态和结构。 3. 细菌基本形态有三种：球状、杆状和螺旋状。在自然界中杆菌最常见，球菌次之，螺 23 / 92 旋状最少。丝状杆菌可引起活性污泥膨胀。 4. 原生质体：细胞膜、细胞质、核质体、内含物 5. 细胞壁构成的主要成分是肽聚糖、脂类和蛋白质。根据细胞壁成分和结构的不同，将细菌分为革兰氏阳性 (简称 G+)细菌和革兰氏阴性 (简称 G-)细菌。 6. 形态特征是鉴别菌种的主要依据之一。 7. 革兰氏染色法是细胞形态观察最常用的复染色方法。 8. 由于细菌的等电点较低，在 2 5 之间，原生质体带负电，易与阳离子染料相结合，因此细菌染色常用碱性染料。 9. 染色步骤：先用碱性染料结晶紫染色，再加碘液媒染，然后酒精脱色，最后用复染液复染。能够固定结晶紫与碘的复 合物而不被酒精脱色，仍呈现紫色，称为革兰氏阳性菌，能被酒精脱色，经复染着色，菌体呈现红色，称为革兰氏阴性菌。 10. 细菌的染色反应和细胞壁结构和组成有关。 24 / 92 11. 革兰氏染色的机理：细胞壁的结构和组成与革兰氏染色反应有关。在染色过程中，细胞内形成了深紫色的结晶紫 -碘的复合物。由于 G+细菌细胞壁较厚，特别是肽聚糖含量较高，网格结构紧密，脂类含量又低，当被酒精脱色时，引起了细胞壁肽聚糖层网状结构孔径缩小以至关闭，从而阻止了不溶性结晶紫 -碘的复合物的浸出，故菌体仍呈深紫色；相反， G- 细菌的细胞壁肽聚糖层较薄，含量较少，而脂类含量又高，当酒精脱色时，脂类物质溶解，细胞壁通 透性增大，结晶紫-碘复合物也随之被抽提出来，故菌体呈复染液的红色。 12. 细胞壁的生理功能：维持细胞形状和保持细胞的完整性；避免渗透压对细胞产生的破坏作用；有效的分子筛，允许小分子物质通过，阻挡大分子物质；为鞭毛提供支点，支撑鞭毛的运动；细菌的抗原性、致病性以及噬菌体的敏感性，均决定于细菌细胞壁的化学成分。 13. 细胞膜功能：选择性转运物质，控制细胞内外的物质的运送、交换；生物合成功能：合成细胞壁各种成分和荚膜；转运电子和磷酸化作用，即呼吸作用场所；排出水溶性胞外25 / 92 酶；大分子化合物水解简单化合物，再摄入细胞。 14. 细胞质：细胞膜包围着的除核质体外的一切透明、胶状或颗粒状物质。功能、作用：含各种酶系统，生命活动的主要场所。 15. 荚膜：具有一定外形，相对稳定地附着于细胞壁外的粘液性物质。 16. 粘液层：没有明显的边缘，可向周围的环境中扩散的粘液性物质。比较薄 17. 荚膜的功能：对细菌起保护作用，使细菌免受干燥的影响，保护致病菌免受 宿主吞噬细胞的吞噬，防止微小动物的吞噬和噬菌体的侵袭崐，增强对外界不良环境的抵抗力；荚膜有助于细菌的侵染力；荚膜是细胞外贮藏物，当营养缺乏时可作为碳源和能源被利用；许多细菌通过荚膜或粘液层相互连接，形成体积和密度较大的菌胶团；堆积一些代谢产物。 18. 菌胶团：很多细菌细胞的荚膜物质相互融合，连为一体，组成共同的荚膜，内含许多细菌，形成菌胶团。 26 / 92 19. 菌胶团功能：具有较强的吸附和氧化有机物的能力；具有较好的沉降性能；防止被吞噬，自我保护。 20. 菌胶团形成机理：环境中营养不足，能量含量低，细菌运动性能减弱，则细菌之间易于凝聚，从而形成菌胶团。 21. 某些细 菌细胞发育到某一生长阶段，在营养细胞内部形成一个圆形或椭圆形的、对不良环境具有较强抗性的休眠体，称为芽孢。芽孢不是繁殖体。 22. 鞭毛是由细胞膜上的鞭毛基粒长出，穿过细胞壁伸出菌体外的丝状物，为细菌的运动 “ 器官 ” 。鞭毛的着生位置、数目和排列方式是种的特征，是分类鉴定的依据之一。 23. 鞭毛：偏端单生鞭毛；两端单生鞭毛；偏端丛生鞭毛；两端丛生鞭毛；周生鞭毛。 24. 细菌的趋向性反应：有一些细菌有趋向或离开化学物质或者物理刺激的运行，称为趋向性运动。 25. 细菌为无性繁殖，主要通过裂殖，即二分裂繁殖，是由一个母细胞分裂为两个子细胞。 27 / 92 26. 细菌的等电点：菌体蛋白质由很多氨基酸组成，氨基酸是两性物质，在一定 pH溶液中 ,氨基酸带正负电荷相等，这一 pH值称为该氨基酸的等电点。酸性条件下 -正电荷。培养基一般中性， pH比等电点高，氨基酸中的氨基电离受抑制，羧基电离，所以一般情况下细菌带负电。 27. 将细菌接种在固体培养基中，由于单个细胞在局部 位置大量繁殖，形成肉眼可见的细菌群体，称为菌落，也叫群落或集落。 28. 纯化的菌落是菌种鉴定、通过诱变技术或基因工程改良的前提。 29. 细菌分类：形态特征；培养特征；生理生化反应；分子生物学特征。伯杰氏系统细菌学手册 30. 放线菌是介于细菌和丝状真菌之间而又接近细菌的一类丝状原核微生物。有无菌丝体是细菌和放线菌的区别。主要通过形成无性孢子的方式进行繁殖。 31. 蓝细菌又称为蓝藻或蓝绿藻，结构无核膜、核仁，不进28 / 92 行有丝分裂，细胞壁与细菌类似，由肽聚糖组成，革兰氏阴性，原核生物。 32. 真菌和藻类的主要区别：真菌没有光合色素，不能进行光合作用，属于有机营养型微生物，而藻类则是无机营养型的光合微生物。 33. 酵母菌是指以芽殖为主，并大多数为单细胞的一类真菌。 34. 霉菌的营养体由菌丝构成，菌丝可以无限制的伸长和产生分支，分支的菌丝相互交错在一起，形成菌丝体。 35. 藻类一般都具有能进行光合作用的色素，利用光能将无机物合成有机物，供自身需要。藻类是光能自养型的真核微生物。 36. 原生动物： 肉足类，鞭毛类，纤毛类。 37. 原生动物常见的 “ 胞器 ” ：行动胞器，消化营养胞器，排泄胞器，感觉胞器。 29 / 92 38. 原生动物作用：吞食有机颗粒，去除污染；吞噬细菌，减少污泥产生，净化出水水质；产生絮凝物质，促进活性污泥的形成；水质指示生物作用。 第五章 1. 微生物在生长过程中，不断从外部环境摄取其生命活动所需要的各种物质，以获得能量和合成细胞物质，这个过程称为微生物的营养。营养为一切生命活动提供了必需的物质基础。 2. 被微生物吸收利用的，具有营养功能的物质称为营养物。 3. 细菌的 6 种营养要素：水、无机盐、碳源、氮源、生长因子、能源。 4. 无机盐：提供 C、 N 以外的各种重要元素，主要是 P、 S和一些金属离子。大 量元素：生长所需浓度在 103104 mol/l 范围， P、 S、K、 Mg、 Ca、 Na、 Fe等；微量元素： 30 / 92 生长所需浓度在 106108 mol/l 范围， Cu、 Zn、 Ni、 Co、Mo、 Mn。 5. 易利用顺序： NCHONCHOX NH NON 6. 生长因子：在生长过程中不能自身合成，同时又是正常代谢所必需的须由外界供给的微量营养物质。 7. 培养基：人工配制的适合微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养物质。 8. 基础培养基：按照基本营养成分配制的一种培养基。 9. 鉴别培养基：根据微生物的代谢特点，通过指示剂的显色反应，用以鉴别不同微生物的培养基。 10. 加富培养基和选择培养基较类似，但二者的区别在于：加富培养基是用来增加 所要分离的微生物的数量，使其形成生长优势，从而分离到该种微生物；选择培养基则是抑制不需要微生物的生长，使所需要的微生物增值，从而达到分离所需要微生物的目的。 31 / 92 11. 细胞膜是控制营养物进入和代谢物排出的主要屏障。运输方式：单纯扩散、促进扩散、主动运输和基团转位。 第七章 1. 当微生物吸收营养物质后，通过合成代谢作用，合成新的细胞成分，使菌体的重量增加 (主要是原生质和其他组成成分有规律地增加 )，菌体体积长大，这种现象称为生长。 2. 细胞的生长是有限度的，当细胞 增长到一定程度时就开始分裂，这种菌体数量增多的现象称为繁殖。 3. 以细胞数量的增加或以细胞群体重量的增加作为生长繁殖的指标。 4. 微生物学中将在实验室条件下，从一个细胞或一种细胞群繁殖得到的后代称为纯培养。 5. 纯培养的分离方法：稀释倒平皿法；划线法；单细胞挑取法；利用选择培养基分离法。 6. 微生物生长量的测定主要有测定微生物的数量、重量和32 / 92 细胞物质成分等方法。 7. 直接计数法：优点：快速；缺点：不能区分细菌的死活。 8. 一般计数平板的细菌生长菌落数以 30300 个为宜。 9. 用活菌计数法测定较脏的水样：减少滤液体积、无菌水稀释。 10. 活性污泥浓度 (符号为 MLSS)它表示每升活性污泥混合液中活性污泥的毫克数。 MLSS既包括活菌和死菌量，又包括有机颗粒和无机盐类的重量。 11. 微生物生长曲线分为四个时期：迟缓期，对数期，稳定期，衰亡期。 12. 缩短迟缓期：采用处于高效菌群 对数期的菌种、增大接种量、尽量保持接种前后所处的培养介质和条件一致。 13. 细菌的群体生长是按指数速率进行的，因而亦称做指数增长。 33 / 92 14. 在生长过程中，营养物质不断被消耗，同时，某些有毒性的代谢产物不断积累，致使细菌分裂的速率降低，世代时间延长，细菌细胞活力减退，称为稳定期。稳定 期菌胶团细菌大量分泌体外贮藏物质荚膜，所以，更易形成菌胶团。产芽孢细菌也开始产芽孢。 15. 微生物的生长曲线反映一种微生物在一定生活环境中的生长繁殖和死亡规律。 16. 连续培养就是在一个恒定容积的反应器中，一方面以一定的速度不断地加入新的培养基，另一方面又以相同的速度流出培养物 (菌体和代谢产物 )，从而在流动系统中培养微生物。 17. 恒化连续培养：化 -流速恒定。 18. 如果一个细胞群体中每个细胞都在同一时间进行分裂，就可以说细胞在进行同步分裂或同步生长，进行同步分裂的细胞称为同步细胞。常用方法：筛选法和诱导法。 19. 活性污泥增长曲线也可以分为四个时期：适应期、对数生长期、减速生长期和内源呼吸期。 34 / 92 20. 活性污泥产率系数：即降解单位重量有机底物所产生的挥发性活性污泥质量。 21. 为了获得既具有较强的氧化和吸附有机 物的能力，又具有良好的沉降性能的活性污泥，在实际中常将活性污泥控制在减速生长末期和内源呼吸初期。 22. 细菌生长必然维持在一个与水质环境相适应的阶段； 23. 24. 污水中的病原微生物：寄生虫；病原菌；病毒。 第九章 1. 遗传性是指亲代生物传递给子代的与自身相同性状的遗传信息，这种遗传性是相对稳定的。 2. 凡在遗传物质水平上发生了改变，从而引 起某些相应性状发生改变的特性，称为变异性。这种变异性是可以遗传的。核酸是遗传变异的物质基础。 3. 遗传信息的传递，称为基因的表达，由基因转录和翻译35 / 92 组成。 4. 细胞中，以 DNA 双链中的一条链为模板，按照互补的方式合成 RNA，这种遗传信息由 DNA 向 RNA 传递的过程称为转录。 5. 转录后的 mRNA 作为蛋白质合成的模板， mRNA 碱基排列顺序决定多肽链中氨基酸的排列顺序，这种遗传信息从 mRNA到蛋白质的传递过程称为翻译。 6. RNA 作用和类型：在细胞中，有 3 种 RNA 类型： 1）信使核糖核酸核蛋白体核糖核酸转运核糖核酸连接，再导入更易生长繁殖微生物受体细胞，从而获得 新物质的技术。 11. 分子生态学：以微生物基因组 DNA序列信息为依据，通过分析环境样品中 DNA的种类和数量来反映微生物的区系组成和群落结构。 第十一章 1. 活性污泥法中的微生物是呈悬浮状态的，属于悬浮生长体系；而生物膜法中的生物呈附着膜状，属于附着生长系统36 / 92 或固定膜工艺。 2. 废水生物处理过程：絮凝阶段；吸附阶段；氧化阶段；沉淀阶段。 3. 废水 好氧生物处理是在不断地供给微生物足够氧的条件下，利用好氧微生物分解废水中的污染物质。氧一般是通过机械设备往曝气池中连续不断地充入 (压缩 )空气，亦可采用氧气发生设备提供纯氧，并使氧溶解在废水中，这种过程称为曝气。 4. 污水与某些固体载体接触，经过一段时间，载体表面会附着生长一些膜状生物污泥，称为生物膜。 5. 生物膜的形成前提条件：载体，营养物质，接种微生物。 6. 以生物膜作为去除废水中的污染物主体的工艺，通称为生物膜法工艺。 7. 8. 厌氧法优 点：产生的沼气可用于发电或作为能源；对营37 / 92 养物的需求量较少；产生的污泥量少，运行费用低。 9. 厌氧法的缺点：出水的有机物浓度高于好氧处理；对温度变化较为敏感；厌氧微生物对有毒物质较为敏感；初次启动过程缓慢，处理时间长；处理过程中产生臭气和有色物质。 第十三章 1. 水体富营养化现象是水体中含有丰富的溶解性营养盐类，使水中藻类等浮游生物大量生长繁殖，而后引起异养微生物旺盛代谢活动，耗尽了水体中的溶解氧，使水体变质，从而破坏了水体中的生态平衡现象。 2. 水体形成富营养化的指标是：水体中含氮量大于 mg/L ，含磷量大于 /L ，生化需氧量大于 10mg/L。 3. 生物脱氮原理：含氮化合物在相应微生物的作用下相应发生氨化反应、硝化反应和反硝化反应后转化为氮气排入大气，达到生物脱氮的目的。 第一部分 38 / 92 1 有益微生物的应 用形式 -可利用微生物的范围的扩大 挖掘已知微生物的潜力，对现有微生物的认知能力的提高： eg：肉毒梭状芽胞杆菌 肉毒素 冰核菌 -含有能产生冰核活性很强的特异性冰蛋白的一类微生物。特异性冰蛋白可作为水分子冷冻的模板，在较高的亚零下温度下诱发和加速水的冷冻过程。 发现微生物新资源 嗜极端环境微生物 创造微生物新品种 -工程菌 将其它生物来源的目的基因导入到微生物中表达 eg：将目的基因从不安全的微生物中导入到食用级安全微生物中表达利用 原料不同，同种微生物；菌种不同，原料相同 39 / 92 应用形式的举例： 发酵菌体的应用 ? 食用菌的生产，食用菌主要包括菌盖，菌柄，菌根三个部分，日常食用部位为子实体。 ? 单细胞蛋白的生产应用 单细胞蛋白又称微生物蛋白或菌体蛋白。是指利用工业废气物或农副产品发酵生产的用于食品和饲料添加剂的微生物菌体 ,无论是分离出的细胞蛋 白，还是全部细胞物质均称为SCP。 ? 微生态制剂的应用 微生态制剂是在微生态学理论的指导下，调整生态失调保持微生态平衡，提高宿主健康水平或增进健康佳态的生理性活菌制品及其代谢产物以及促进这些生理菌群生长繁殖的物质制品。 发酵产品 40 / 92 酱油：以花生饼、豆饼、麸皮或麸皮加部分小麦粉为原料，在米曲霉，酵母菌等微生物作用下，发酵生产的一类产品。 食醋：以谷物、 糖蜜、麸皮等为原料，在米曲霉、酵母、醋酸杆菌作用下发酵形成的产品 豆腐乳：以豆类为原料，在毛霉、根霉、米曲霉等微生物作用下发酵形成的产品。 啤酒，葡萄酒，黄酒，发酵酸奶等 代谢产物的应用 氨基酸： 有机酸，核苷酸，维生素，色素 微生物酶的应用 ? 利用胞外酶将原料中大分子蛋白质、淀粉等分解为可被细菌和酵母菌利用的小分子物质，如氨 基酸、葡萄糖等； 41 / 92 ? 利用胞内酶，通过代谢调节和人工控制发酵条件，利用糖类等某些营养物质在发酵过程中积累 大量的代谢产物，如酒精、氨基酸、柠檬酸、乳酸、乙酸等发酵产品； 此 外，还可利用某些微生物在人工培养过程中产生大量的酶的特性，从发酵液中提取酶来生产酶制剂 ，广泛用于食品发酵、制药、制糖、制革和饲料工业中。 工厂废弃物处理中的应用 污水处理方法：物理 处理法；化学处理法；生物处理法。 生物处理法： 活性污泥法作用原理：将废水置于强烈通气池中，与以无机物为骨架和具有大量微生物的污泥相接触的过程。 2 有害微生物的监控 2 1包括两个方面： 微生物卫生标准的制定 42 / 92 检测方法的进步和更新 检测手段 方法的更新及多样化 设备的更新 提高监控微生物的手段 -有害微生物的预防及控制 预警 -快速 预防措施 -高效：疫苗 消毒灭菌措施 -方法多样 第二部分 微生物分类进展 1 微生物分类依据 形态学特征： 微生物可利用的形态特征少 ;形态特征在不同类群中进化速43 / 92 度差异大，不准确。 生理生化特征 生态特征 血清学反应 细胞化学成分鉴定： A：细胞壁的化学组成 B：全细胞水解液的糖型： C：磷酸类脂的成分分析 : D：枝菌酸的分析： E：醌类的分析： 核酸的碱基组成和分子杂交 44 / 92 A： DNA 碱基比例的测定 主要是 mol%值：同一个种内的不同菌株 G+C含量差别应在 4 5%以下 ;同属不同种的差别应低于 10 15% B：核酸分子杂交 DNA-DNA和 DNA-RNA 杂交 C： 16SrRNA寡核苷酸编目分析 氨基酸序列和蛋白质分析 2 微生物的命名 俗名 eg：结核杆菌：结核分枝杆菌 Mycobacterium tuberculosis 红色面包霉：粗糙脉胞霉 Neurospora crassa 学名 林奈的 “ 双名法 ”Binominal nomenclature 45 / 92 双名法的规则 学名 =属名 +种名加词 +现名定名人 +首次命名年份 三名法 亚种或变种的命名 Bacillus subtilis 表示枯草芽孢杆菌的蛋白酶生产菌株 Bifidobacterium bifidum ATCC 29521表示两歧双歧杆菌一个模式菌株 3 微生物分类依据 原核微生物的分类系统纲要 伯杰氏手册 伯杰氏细菌鉴定手册 伯杰氏细菌鉴定手册是细菌分类系统的综合和标准，由美国细菌学家协会发起编写的，最初指定 David 作为编委会主席，在 1923年出版了手册的第一版，相继在 1925、 1930、46 / 92 1934、 1939、 1948、 1957、 1994 年出版了第二至第九版，成为国际上细菌学家普遍接受和采用。 第九版伯杰氏细菌鉴定手册设立 35 个群，将古细菌部改 编为 5 个群，全书描写了约 500个属。 划分为四大类： 第一类 具细胞壁的革兰氏阴性真细菌 第二类 具细胞壁的革兰氏阳性真细菌 第三类 无细胞壁的真细菌 第四类 古细菌 伯杰氏系统细菌学手册 1984-1989 年陆续出版的四卷册伯杰氏系统细菌学手册第一版，在着重于表观特征描述的基础上，结合化学分类、数值分类特别是 DNA 相关性分析，及 16S rRNA 寡核苷酸编目在生物种群间的亲缘关系研究中的应用作了详细的阐述，47 / 92 体现了细菌分类的研究从表观向系统发育体系的发展。除此，还附有每个菌群的生态、分离、保藏及鉴定的方法。 第二版 由 George Garrity 主编分为 5 卷，将从 2000 年起陆续出版。这一版纳入了研究核糖体 RNA 测序所产生的许发育 )分类系统。 分古细菌和真细菌 2 个界，下设 18 门、 27 纲、 73 目、 186科，包括 870余属和 4900多个种。 真菌分类 Ainsworth 分类系统 真菌界 Kingdom Fungi 粘菌门 Myxomycota 480 多种 真菌门 Eumycota 近 10万种 鞭毛菌亚门 48 / 92 接合菌亚门 子囊菌亚门 担子菌亚门 半知菌亚门 真菌字典第 8 版 1995 年，根据 16s RNA 序列的研究、生物化学和细胞壁组分以及 DNA 序列分析的结果，国际真菌学研究的权威机构 英国国际真菌研究所出版的第 8 版真菌字典中，将原来的真菌界划分为原生动物界、藻界和真菌界。真菌界仅包括了 4 个门，即壶菌门、接合菌门、子囊菌门和担子菌门。 4 常见保藏菌种的机构 ACCC 中国农业微生物菌种保藏管理中心 一、【沉默基因】是指在自然条件下存在于菌体中，处于不49 / 92 表达或者极低的表达水平，但在特定条 件下可以被激活而表达活性产物的 DNA 序列。早在 1980 年提出了通过基因克隆、诱变处理、菌株或种间自然结合及原生质体融合等方式激活沉默基因，现有的激活沉默基因的方法很多，根据它们设计的思路不同，本文将现有的方法分成遗传学方法、生态学方法和化学方法 3类。遗传学方法主要利用基因工程技术，通过在非同源宿主中表达完整的基因簇或者改变细胞间转录条件或者改变蛋白质合成机制等方式实现。因此提高次级代谢产物的合成量可以通过改变调控、核糖体功能、蛋白修饰和染色体修饰等实现。基于许多次生代谢生物合成基因簇具有的共同特点，即包含一 个或者多个具有编码转录因子进而转录所有基因。在生物体内，遵从分子遗传操作诱导型启动子可以替代转录因子的启动子。通过对转录因子的合成能够实现反应从自然控制到实验者控制的转变。从而实现转录因子的高表达，最终使得基因簇中所有的基因被激活表达出活性产物。这一方法的优点是靶基因能够立刻产生代谢产物并且能提供大量的潜在产物。但这种方法不适用于那些没有转录因子的基因。除了利用基因簇特定的转录因子之外，还有利用次生代谢基因表达的最普通的调节因子。 1.核糖体工程，通过靶向核蛋白 S12或 RNA聚合酶来提供抗生素的产量。理论依据 是改变转录和转录机制可以大量增加细菌基因的表达。不少抗生素，靶向核糖体后，会产生抗生素抗性的突50 / 92 变核糖体并可经简单的突变选择挑选出来。在生物体中，这样的核糖体工程方法可以激活一个或一些沉默基因，而不是所有的生物合成基因簇，因而也不会激活特定的生物合成基因簇。 2.干扰蛋白质降解系统，大多数核蛋白和细胞质蛋白包括一些转录激活因子都会经蛋白酶途径降解，这一过程需要泛素标记的靶蛋白。多蛋白 COP90 信号复合物对控制这一过程起着关键作用。 CSN 的第五个亚基 CSN5/CsnE 具有酶催化活性，可以将泛素类蛋白 Nedd8 从卡 林 E3 泛素连接酶上分离下来。通过将 Nedd8 共价连接到卡林的赖氨酸残基能够激活控制细胞内泛素标记的蛋白降解过程的 E3 酶。而控制CSN5/CsnE 的基因在真核细胞中是高度保守的，一旦缺失将导致动植物胚胎的死亡，但从真菌中的突变菌株中可以分离到具有新活性的次级代谢产物。 生态学方法：结合生态学考虑的方法，也被叫作 OSMAC，通过改变微生物的发酵培养条件获得新化合物的方法，相应操作参数为介质成分，通气 率，培养容器的型号以及外加的酶抑制剂等。 1、借助于种间的交互作用，共同培养是一种诱导产生独特活性的次级代谢产物的有效方法，该方法主要利用次级代谢产物与其他生物体的竞争作用产生的某种灵敏机制，这种机制通常发挥着对产物和环境的协调作用。激活沉默基因可以借助于可以发生相互作用的外源菌株，从而获51 / 92 得具有新活性的代谢产物。 2、稀土元素处理，稀土元素包括钪、钇、镧系元素在内共 17 种元素，它们能够提高抗生素的产量，并在激活细菌的沉默基因和低表达基因方面有重要作用，土处理法不需要基因工程技术或者菌株的基因组学信息，加上稀土本 身分布广泛，因此该方法灵活性强，可以将此应用于对沉默基因的激活产生具有新颖生物活性的化合物的研究。 化学方法：主要基于微生物生长代谢的必需物质，通过加入一些化学诱导子或者抑制剂等，影响必需物质的生物作用进而干扰微生物正常的生长代谢，激发沉默基因调控途径发挥作用，产生新的活性物质。 激 活沉默 基因方法 遗传学方 法 生态学方 52 / 92 法 化学方法 1 核糖体工程 2 干扰蛋白质降解系统 1 借助于种间的交互作用 2.稀土元素处理 1化学诱导子诱导 2 抑制物作用 DMSO 介导高浓庆大处理 G59 孢子 敲除编码COP9(CSN)一个亚基的 csnE 基因 变青链霉菌与分枝菌酸细菌共培养 钪、钇、或者镧等系元素 ARC2 通过部分抑制 Fab 丁酸钠 (HDAC 的抑制剂 ) 四种抗肿瘤活性化