微生物(1).doc

第一章、第二章1、 列文胡克（荷兰）：世界上第一次发现微生物存在的人2、 巴斯德（法国）：a、微生物的奠基人 e、巴斯德消毒法 3、科赫（德国）：细菌学奠基人，发明固体培养基，分离纯化微生物，科赫法则 4、布赫纳（德国）：酒精发酵成功，发现微生物酶的重要性 4、观察：革兰氏染色法：细胞涂片-初染-媒染-脱色-复染-观察区别G+ 与G-三、结构特殊：鞭毛、糖被、菌毛、荚膜、纤毛、芽孢、气泡G+G-主要成分厚，90%肽聚糖，10%磷壁酸薄，肽聚糖，磷脂，脂多糖，Pr短肽L-赖氨酸m-DAP肽桥有无孔蛋白无有革兰氏染色蓝紫红四、G-LPS中脂质A是细菌内毒素的主要成分LPS由O-特异性侧链、核心多糖、脂质A组成五、 明确革兰氏染色机制六、 Cell壁的缺损芽孢：休眠体、无繁殖能力（大部分为G+） DPA-Ca使其具有抗热性(含水量极低) 实践意义P41十二、蓝细菌抗生素是由放线菌产生基内菌丝 气生菌丝 孢子丝 他们各自的作用蓝细菌光合作用的部位称为类囊体蓝细菌细胞的几种特化形式：异性胞(固氮)、静息孢子（抗旱或抗冷冻）、链丝段、内孢子（繁殖）第三章 酵母菌酵母菌具有以下5个特点：个体一般以单细胞状态存在；多数营出芽生殖；能发酵糖类产能；细胞壁常含甘露聚糖；常生活在含糖量较高、酸度较大的水生环境中；一、细胞的形态构造：形态：大、一般呈圆形、卵圆形、柱形或柠檬形等酿酒酵母：2.5-104.5-21um二、酵母菌的繁殖方式和生活史（一）酵母菌的繁殖方式特点：1芽殖：在成熟的酵母细胞上长出芽体，并生长发育形成新个体；2裂殖：酵母细胞二等分裂；3无性孢子：形成孢子；4有性孢子：经体细胞融合形成子囊，子囊内的二倍体细胞核经减数分裂形成子孢子囊。（二）酵母菌的生活史1营养体既可以单倍体也可以二倍体形式存在；2.营养体只能以单倍体形式存在；3.营养体只能以二倍体形式存在；三、酵母菌的菌落与细菌菌落相似，如较湿润、较光滑、容易挑起、正反面颜色一致等；但其菌落比细菌大、厚、外观较稠、较不透明，颜色比较单调，有酒香味。霉菌是丝状真菌的俗称一、真菌的特点不能进行光合作用；以孢子进行繁殖；具有发达的菌丝体和各种子实体构造；营养方式为分解吸收型扮演有机物分解者的角色;细胞壁的主要成分为几丁质；陆生性较强；二、霉菌细胞的形态和构造（一）菌丝菌丝是霉菌营养体的基本单位；其直径通常为310mm，与酵母菌相似； 许多菌丝分枝连接，相互交织在一起所构成的形态称菌丝体。1、根据菌丝中是否存在隔膜：无隔菌丝：Mucor、Rhizopus等低等真菌具有；有隔菌丝：Aspergillus、Penicillium等高等真菌具有；2、菌丝的分化形式：A、营养菌丝 B、气生菌丝菌索休眠眠眠菌核假根吸器吸收养料 附着附着胞附着枝3、营养菌丝体的特化形态：捕食线虫菌环菌网延伸匍匐枝气生菌丝体特化成各种形态的子实体； 子实体指有一定形状和构造的菌丝体组织；子实体里面或表面产无性或有性孢子。三、霉菌的繁殖第4章 病毒1、 病毒的定义及特点定义：病毒是含一种核酸（RNA或DNA），专性活细胞内寄生，只能依靠宿主细胞的代谢系统完成核酸的复制和蛋白质的合成，经装配后增殖，又能在细胞外以无生命的大分子状态存在的非细胞型微生物。特点：a、个体微小，在电子显微镜下才能看见。b、无细胞结构，通常只含有一种核酸（DNA或RNA）c、缺乏完整的酶系统和能量代谢系统 d、严格活细胞寄生，无自身的核糖体，没有个体生长，也不进行二分裂，必须依赖寄主细胞进行自身的核酸复制，形成子代、e具有感染性，在一定条件下能感染宿主细胞。f、在细胞外以大分子状态存在，不显示生命现象。g、对大多数抗生素不敏感，对干扰素敏感2、 病毒的结构基本形态：有球状（花椰菜花叶病毒）、杆状（烟草花叶病毒）、蝌蚪状（T偶噬菌体病毒的结构：基本结构分为两种A、薄膜病毒包括衣壳、衣壳粒、包膜、核酸、刺突 B、裸露病毒包括衣壳、衣壳粒、核酸。病毒壳体的对称性：有球形 二十面体对称（腺病毒）；杆状 螺旋对称（烟草花叶病毒）；蝌蚪状 复合对称（大肠杆菌偶数噬菌体）。三、病毒的增值定义：病毒的增殖是病毒基因组复制与表达的结果，它不同于其它生物的繁殖方式，又称为病毒的复制。复制过程：自病毒吸附于细胞开始，到子代病毒从感染细胞释放到细胞外的病毒复制过程。分为以下几个步骤：1、 吸附：病毒通过其表面结构与宿主细胞的病毒受体特异性结合、附着于细胞表面的过程2、 侵入与脱壳 A、侵入又称病毒内化，它是一个病毒吸附后几乎立即发生，依赖于能量的感染步骤。不同的病毒-宿主系统的病毒侵入机制不同，动物病毒通过胞吞作用、膜融合或膜移位方式侵入宿主细胞；植物病毒通过因人为地或自然的机械损伤所形成的微伤口进入细胞，或者靠携带有病毒的媒介，主要靠是有吮吸式口器的昆虫取食将病毒带入细胞。B、脱壳是病毒侵入后，病毒的包膜和/或壳体除去而释放出病毒核酸的过程。 脱壳是病毒基因组进行功能表达所必需的感染事件。注：T-偶数噬菌体脱壳与侵入是一起发生的3、 病毒大分子的合成：病毒基因组进入胞内致使宿主细胞的代谢发生改变， 病毒利用宿主的生物合成机构和场所，使病毒核酸表达和复制，产生大量的病毒蛋白质和核酸。4、 病毒的装配与释放：新合成的毒粒结构组分组装成完整的病毒颗粒，称做病毒的装配，亦称成熟或形态发生。成熟的子代病毒颗粒然后依一定途径释放到细胞外，病毒的释放标志病毒复制周期结束。一步生长曲线（原理是用病毒的稀释液去感染高浓度的宿主细胞，以保证每个细胞说媳妇的病毒只有一个。带病毒吸附后，以感染时间为横坐标，病毒效价为纵坐标，绘制出的病毒特征曲线）分为以下几个时期：1、 潜伏期：指从病毒吸附于细胞到受染细胞释放出子代病毒所需的最短时间。病毒在感染细胞内消失到重新出现新的感染病毒的时期为隐蔽期。 2、 裂解期（增值期）：从被感染的细胞开始裂解至最后一个细胞裂解完毕所经历的时间3、 平稳期：是指裂解期末，受感染细胞将子代病毒粒子全部释放出来，病毒效价稳定在最高处的时期。裂解量：每个受染细胞所产生的子代病毒颗粒的平均数目。其值等于潜伏期受染细胞的数目除以稳定期受染细胞所释放的全部子代病毒数目，即等于稳定期病毒效价与潜伏期病毒效价之比。4、 烈性噬菌体与温和噬菌体概念：烈性噬菌体：大部分噬菌体感染宿主细胞，能在宿主细胞内增值，产生大量子代噬菌体并引起细菌裂解。溶源性（溶源现象）：有些噬菌体除能以裂解循环再宿主细胞内增值外，还可将DNA整合到宿主菌的基因组上而与细菌共存的特性。温和噬菌体：能导致溶源性发生的噬菌体；其宿主称为溶源性细菌。原噬菌体：处于整合状态的噬菌体DNA（2） 、溶源性细菌及其检出1、溶源性细菌的特征：溶源性细菌的特征：a、具有遗传的、产生原噬菌体的能力b、免疫性c、溶源性转变d、局限性转导e、裂解。2、检查溶源菌的方法：将少量溶源菌与大量敏感指示菌混合，然后与琼脂培养基混匀后倒平板，能长出特殊菌落形态的为溶源菌。五、病毒的鉴定1、噬菌斑：用双层平板法经过一定时间培养，在细菌菌苔上可形成圆形局部透明区域，即噬斑。此外，噬菌斑亦可用于病毒的定量。2、蚀斑和感染病灶 蚀斑：若标本经过适当稀释进行接种并辅以染色处理，病毒可在培养的细胞单层上形成肉眼可见的局部病损区域。如果肿瘤病毒生长速率增加导致受感染细胞堆积起来形成类似于菌落的感染病灶。3、坏死斑：一些植物病毒会在茎、叶等职务组织上形成一个个褪绿或坏死的斑块。4、血凝现象及干扰现象：A、血凝现象：有些病毒带有血凝素，能凝集哺乳动物或禽类的红细胞（RBC）B、干扰现象：两种不同的病毒同时或先后感染同意宿主，一种病毒科一直另一种病毒的增殖的现象。5、细胞病变效应：大多数动物病毒感染敏感细胞培养能引起其显微表现的改变，即产生致细胞病变效应。如细胞聚集成团、肿大、圆缩、脱落等。六、亚病毒因子包括：类病毒（具 感染性）、卫星病毒（无感染性）、卫星RNA（无感染性）、阮病毒（具有感染性的蛋白质）第五章 微生物的营养和培养基第一节 微生物的营养物质及其功能1. 微生物生长所需要的营养物质中的6大要素：碳源 ，氮源，能源，无机盐，生长因子，水。第二节 微生物的营养类型2. 生长所需要的营养物质：自养型生物和异养型生物3. 生物生长过程中能量的来源：光能营养型和化能营养型。其中又有1) 光能自养型：以光为能源，不依赖任何有机物即可正常生长2) 光能异养型：以光为能源，但生长需要一定的有机营养3) 化能自养型：以无机物的氧化获得能量，生长不依赖有机营养物质4) 化能异养型：以有机物的氧化获得能量，生长依赖于有机营养物质4. 根据能源，氢供体和碳源来分有：1、光能自养型（光能无机自养型） 和 2、 光能异养型（光能有机营养型）1的特点：1.能以CO2为主要唯一或主要碳源； 2. 进行光合作用获取生长所需要的能量；3. 以无机物如H2、H2S、S等作为供氢体或电子供体，使CO2还原为细胞物质；（如：红硫细菌，以H2S为电子供体，产生细胞物质，并伴随硫元素的产生。）2的特点：1.不能以CO2为主要或唯一的碳源；2. 以有机物作为供氢体，利用光能将CO2还原为细胞物质；3.在生长时大多数需要外源的生长因子；（例如，红螺菌属中的一些细菌能利用异丙醇作为供氢体，将CO2还原成细胞物质，同时积累丙酮。）5. 化能自养型（化能有机异养型） 特点：以CO2或碳酸盐作为唯一或主要碳源，以无机物氧化释放的化学能为能源,，利用电子供体如氢气、硫化氢、二价铁离子或亚硝酸盐等使CO2还原成细胞物质。这类微生物主要有硫化细菌、硝化细菌、氢细菌与铁细菌。6. 化能有机异养型（化能异养型） 特点：1.生长所需要的能量均来自有机物氧化过程中放出的化学能；2. 生长所需要的碳源主要是一些有机化合物，如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等。3. 有机物通常既是碳源也是能源；4. 大多数细菌、真菌、原生动物都是化能有机异养型微生物；5. 所有致病微生物均为化能有机异养型微生物。这类细菌包括硫细菌、硝化细菌、H细菌、铁细菌等，硫细菌和硝化细菌与生产密切相关。化能有机异养型（化能异养型）又分：腐生型：可利用无生命的有机物(如动植物尸体和残体)作为碳源；寄生型：寄生在活的寄主机体内吸取营养物质,离开寄主就不能生存在腐生型和寄生型之间还存在中间类型：兼性腐生型和兼性寄生型7. 营养缺陷型：某些菌株发生突变(自然突变或人工诱变)后，失去合成某种(或某些)对该菌株生长必不可少的物质(通常是生长因子如氨基酸、维生素)的能力，必须从外界环境获得该物质才能生长繁殖，这种突变型菌株称为营养缺陷型，相应的野生型菌株称为原养型。第四节 培养基8. pH:各类微生物的最适生长pH值： 细菌：7.08.0 放线菌：7.58.5 酵母菌：3.86.0霉菌：4.05.89. 设计培养基的方法实验比较：不同培养基配方的选择比较；单种成分来源和数量的比较；几种成分浓度比例调配的比较；小型试验放大到大型生产条件的比较，pH和温度试验；10. 根据微生物的种类分类可把培养基分为细菌培养基：牛肉膏蛋白胨培养基 LB (Luria-Bertani) ； 放线菌培养基：高氏一号培养基 ；真菌培养基：查氏合成培养基 PDA (Potato-Dextrose-Agar) ； 酵母培养基： 麦芽汁 ；当对试验菌营养需求特点不清楚的时候，可以采用生长谱法进行测定。11. 按培养基的成分：合成培养基；天然培养基 （配制常用：牛肉膏，蛋白胨，麦芽汁，玉米粉，马铃薯，胡萝卜，米饭，牛奶和血清）；半合成培养基（实验室常用）.；培养真菌常用马铃薯蔗糖培养基（PDA），牛肉膏蛋白胨培养基：NA（营养肉汤培养基）；12. 按培养的用途（功能） （可能还会出一道“怎样鉴别它是那种培养基” 另外，还可以看看P129页表5-8图）基本培养基（MM）：含有一般微生物生长繁殖所需基本营养成分的培养基。牛肉膏蛋白胨培养基加富培养基（营养培养基）在基本培养基中加入某些特殊需要的营养成分（血清，血液，酵母浸膏，动植物组织液）配制而成的营养更为丰富的培养基。比如说壳聚糖酶，加壳聚糖在里边。选择培养基（马丁氏培养基）通过加入不妨碍微生物生长而抑制非目的微生物生长的物质已达到选择目的。鉴别不同微生物的培养基 ：是一类在培养基中添加某种化学物质而将目的或对象微生物的菌落与同一平板上的其他微生物菌落区分开来的培养基。鉴别肠道杆菌的伊红美蓝（EMB）为金属光泽深紫色菌落。13. 按培养基的物理状态：固体培养基 （琼脂固体培养基：SS）；半固体培养基：用于好氧微生物的确定液体培养基（病毒与立克氏体，衣原体不活细胞专性寄生微生物，常用鸡胚培养法和动物培养法进行培养。）14. 固体培养基：琼脂固体培养基 ；明胶培养基；硅胶固体培养基；天然固体基质； 第六章 发酵概念：在生物氧化中发酵是指无氧条件下，底物脱氢后所产生的还原力不经过呼吸链传递而直接交给一内源氧化性中间代谢产物的一类低效产能反应。在发酵工业上，发酵是指任何利用厌氧或好氧微生物来生产有用代谢产物的一类生产方式。发酵途径：葡萄糖在厌氧条件下分解葡萄糖的产能途径主要有EMP、HMP、ED和PK途径。发酵类型：在上述途径中均有还原型氢供体NADH+H+和NADPH+H+产生，但产生的量并不多，如不及时使它们氧化再生，糖的分解产能将会中断，这样微生物就以葡萄糖分解过程中形成的各种中间产物为氢（电子）受体来接受NADH+H+和NADPH+H+的氢（电子），于是产生了各种各样的发酵产物。EMP途径：1乙醇发酵A、酵母乙醇发酵（同型乙醇发酵）：该乙醇发酵过程只在pH3.54.5以及厌氧的条件下发生，若加入3%的亚硫酸氢钠将产生甘油，若在弱碱性条件下，发酵产物有乙酸、乙醇、甘油B、细菌的乙醇发酵：a同型乙醇发酵（缺乏完整EMP途径的少数细菌（假单胞菌，根瘤菌，农杆菌，粪肠球菌）利用ED途径替代EMP途径产能。）优点：代谢速率高，产物转化率高，菌体生成少，代谢副产物少，发酵温度高。 缺点： 对乙醇耐受力低（7%，酵母8%10%）；pH较高（细菌约pH5，酵母菌为pH3），易染菌。b异型乙醇发酵：一些细菌能够通过HMP途径或PK途径进行异型乳酸发酵产生乙醇、乳酸等，我们也可以称其为异型乙醇发酵，例如（肠膜明串珠菌）进行的异型乙醇发酵总反应式为： 葡萄糖 ADP + Pi 乳酸 + 乙醇 + CO2 + ATP2乳酸发酵（同型乳酸发酵）、乳酸细菌能利用葡萄糖及其他相应的可发酵的糖产生乳酸，称为乳酸发酵。由于菌种不同，代谢途径不同，生成的产物有所不同，将乳酸发酵又分为：同型乳酸发酵：（经EMP途径）；异型乳酸发酵：（经HMP途径）；双歧杆菌发酵: （经PK途径磷酸己糖酮解酶途径）；3混合酸和丁二醇发酵、：鉴别肠道细菌的V.P.试验原理相同4丙酮-丁醇发酵：在丙酮丁醇梭状芽孢杆菌中，丙酮酸经过一系列的脱缩和缩合等过程而转变为丙酮、丁醇，称为丙酮丁醇发酵。 HMP途径：异型乳酸发酵、异型乙醇发酵 ED途径：细菌同型乙醇发酵 PK途径：双岐杆菌发酵 生物固氮：指大气中的分子氮通过微生物固氮酶的催化还原成氨的过程；生物界中只有原核生物的部分菌才具有固氮能力；生物固氮是地球上仅次于光合作用的生物化学反应；固氮微生物的种类：内生固氮：固氮弧菌属（禾本科植物根内）共生固氮菌：根瘤菌属、慢生根瘤菌属、弗兰克氏放线菌属、鱼腥藻属。联合固氮菌：固氮螺菌属（植物根圏）自生固氮菌 化能自养：氧化亚铁硫细菌光能营养：蓝细菌、红螺菌。化能异养：好氧：固氮菌属。厌氧：巴斯德梭菌、脱硫弧菌。兼厌气：肺炎克氏杆菌、阴沟肠杆菌、肠杆菌属 生物固氮反应的六大要素：（1）还原力H及其传递载体；（2）固氮酶；（3）还原底物 N2；（4）ATP的供应；（5）镁离子；（6）严格的厌氧微环境；固氮酶：特性：A、钼铁蛋白与铁蛋白分子比为 1 : 2时活性最强，单独存在无活性。B、异源（来自两个不同菌）的铁蛋白与钼铁蛋白可互补。但活性不高；C、对O2高度敏感。D、钼铁蛋白是N2的络合中心，铁蛋白是电子的活化中心；固氮酶活力的测定：微量凯氏定氮法、同位素法、乙炔还原法固氮酶的作用机理：说明：在固氮反应中，钼铁蛋白起络合底物并催化底物的还原作用，铁蛋白在电子供体与钼铁蛋白之间起电子的传递和活化作用，铁蛋白从Fld 、Fd接受电子，在MgATP的参与下，将电子传递给钼铁蛋白，使底物还原。固氮酶对氧极端敏感：组分II（铁蛋白）：在空气中暴露45s失活；组分I（钼铁蛋白）：半衰期10min；但大多数固氮菌都是好氧菌；好氧菌固氮酶避氧害机制1、好氧性自生固氮菌的保护固氮酶机制呼吸保护：加快呼吸，耗氧。构象保护：当O2分压较大时，固氮酶构象发生改变，使其对O2敏感的部位避开O2的损害。 2.蓝细菌固氮酶的抗氧保护机制（1）分化出特殊的还原性异形胞;异形胞外围有一层很厚的膜，阻止O2进入；（2）异形胞内只有光合系统，不产O2；（3）异形胞内氢酶活跃，使4H+O2 -2H2O；3.豆科植物根瘤菌固氮酶的抗氧保护机制（1）根瘤菌处在泡囊中，有膜包围，膜的分隔作用阻止O2进入。（2）泡囊中存在大量豆血红蛋白，可将O2迅速转移；（3）根瘤菌的类菌体在末端有一个氧化酶系统，可尽快接受豆血红蛋白的O2 ；肽聚糖的合成：整个肽聚糖的合成过程约有20步（一）在细胞质中的合成1. 由葡萄糖合成 N-乙酰葡萄糖胺和 N-乙酰胞壁酸 2. 由 N-乙酰胞壁酸合成“Park”核苷酸（二）在细胞膜中的合成-肽聚糖单体的合成（三）在细胞膜外的合成1、转糖基化作用 2、转肽作用微生物的代谢调节微生物细胞代谢的调节是通过酶的调节来实现的；微生物细胞内酶的存在方式：组成酶：在细胞内以较高的浓度存在； 诱导酶：底物或诱导物存在时才合成；微生物细胞代谢调节方式：调节细胞膜对营养物的透性；限制酶与底物的接触；调节代谢流：细调调节现成酶分子的催化活力（反馈抑制）；粗调调节酶的合成量（诱导和阻遏）；调节微生物生命活动的方法：生理水平；基因调控水平；代谢途径水平如何积累人们所需要的有用代谢产物？调节微生物的生理状态：营养类型和浓度；氧的供应；pH调节；前体和表面活性剂等基因水平的调控：酶合成的阻遏；酶合成的诱导微生物初生代谢途径的调节方法1）应用营养缺陷型菌株解除正常的反馈调节：营养缺陷型；举例（赖氨酸发酵）；2）应用抗反馈调节的突变株解除反馈调节；3）控制细胞膜的透性；通过生理学手段控制细胞膜的渗透性通过细胞膜缺损突变而控制其渗透性第九章 微生物生态学微生物生态学：是研究微生物群体与周围生物和非生物环境条件间相互作用规律的科学。土壤是微生物栖息的良好环境：1、动物的活动，植物和微生物的残体及其分解产物为微生物生长提供了良好的碳源、氮源和能源；2、岩石风化为微生物生长提供大量和微量矿质元素；3、土壤的团粒结构满足了不同代谢微生物生长对氧、水分、和空间的要求；4、不同类型的土壤PH与大多