微生物课本.doc

第一章 绪论微生物：指肉眼难以看清、需要借助光学显微镜或电子显微镜才能观察到的一切微小生物的总称。1978年伍斯等提出了生命起源的三原界系统，即古生菌域、细菌域和真核生物域列文虎克自制了世界上第一台显微镜，首次揭示了微生物世界巴斯德是微生物的奠基人；科赫作为细菌学的奠基人第二章 原核微生物原核微生物：指一大类仅含一个DNA分子的原始核区而无核膜包裹的原始单细胞微生物细菌主要以二分裂繁殖迄今所知最大的细菌是纳米比亚硫磺珍珠菌细菌常见有三种形状：杆状、球状和螺旋状细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖功能：保护细菌免受机械性或其他破坏的作用 屏障保护功能 为细胞的生长、分裂和鞭毛的着生运动等所必需 赋予细胞的特定抗原性、致病性和对抗生素的敏感性细菌革兰氏染色的主要过程：草酸铵结晶紫初染，碘液媒染，95%乙醇脱色，再以沙黄等红色染料复染。革兰氏阳性菌蓝紫色；革兰氏阴性菌浅红色肽聚糖由双糖单位、“肽尾”、“肽桥”等三部分组成。磷壁酸又称垣酸，为大多数革兰氏阳性菌所特有。分为壁磷壁酸和膜磷壁酸两种类型脂多糖（LPS）由脂质A、核心多糖和O特异侧链3个部分组成。其主要功能：1.构成革兰氏阴性细菌致病物质内毒素的物质基础2.起保护作用，它可以阻止溶菌酶、抗生素和染料等侵入菌体，也可以阻止周质空间中的酶外漏3.吸附Mg2+、Ca2+等离子而提高细胞壁的稳定性4.作为重要的抗原因子决定了格兰是阴性细菌抗原表位的多样性5.是许多噬菌体吸附的受体细胞壁缺损型有原生质体、球形体及细菌L型等细菌缺损型L型：有些细菌经某些诱导因子（如低浓度青霉素）作用，在一定条件下（如高渗溶液）会变为多形性的细菌缺损型L型细菌革兰氏染色的机制：主要与细胞壁有关。革兰氏阳性菌肽聚糖的含量与交联程度均较高，层次也多所以细胞壁较厚，壁上的间隙较小，煤染后形成的结晶紫碘复合物就不易脱出细胞壁，加上它基本上不含脂类，经乙醇洗脱这一步后，细胞壁非但没有出现缝隙，反而周肽聚糖的网孔脱水而变得通透性更小，结果蓝紫色的结晶紫碘复合物留在细胞内而成蓝紫色。而革兰氏阴性菌的肽聚糖含量与交联程度低，层次也少，故其壁较薄，壁上的空隙较大，再加上细胞壁的脂质含量高，乙醇洗脱后，细胞壁因脂质被溶解而空隙更大，所以结晶紫碘复合物极易脱出细胞壁，酒精脱色后成无色，经过沙黄复染，结果就是呈现沙黄的红色间体：许多细菌的细胞膜内延形成一个或几个片层状、管状或囊状的间体羧酶体：某些硫杆菌细胞内散布着由单层膜围成的多角体，因内含1,5二磷酸核酮糖羧化酶称为羧酶体，它在自养细菌的CO2固定中起作用。糖被：有些细菌在细胞壁上分泌一个厚度不定的富含水分的多糖粘胶外层糖被。分为：荚膜或大荚膜、微荚膜和粘胶层芽孢：是为数不多的产芽孢细菌生长发育后期，在其菌体内形成的一个圆形或椭圆形、厚壁、遮光性强、具抗逆性的休眠体伴孢晶体：少数芽孢杆菌在其形成芽孢的同时，还在芽孢旁边形成一粒菱形的碱溶性蛋白晶体伴孢晶体第三章 真核微生物真核微生物包括真菌、单细胞藻类和原生动物真菌门分为鞭毛菌亚门、接合菌亚门、子囊菌亚门、担子菌亚门和半知菌亚门酵母菌：是一群单细胞真菌的统称。有些酵母菌的子细胞和母细胞常连在一起形成链状，称为假菌丝。酵母菌的细胞壁主要成分是葡聚糖、甘露聚糖酵母菌有无性繁殖和有性繁殖。无性繁殖主要有芽殖、裂殖和芽裂殖。有性繁殖产生的有性孢子主要有卵孢子、接合孢子和子囊孢子既有无性生殖又有有性生殖的酵母菌称为真酵母，只有无性生殖，没有有性生殖称为假酵母。霉菌：菌丝分无隔菌丝和有隔菌丝。霉菌细胞壁主要由壳多糖组成第四章 病毒病毒与其他生物的区别：1.形态极其微小2.非细胞结构3.专性活细胞内寄生4.在细胞外以大分子状态存在，不显示生命现象5.对一般抗生素不敏感病毒：含一种核酸，转性活细胞寄生，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，并经装配而达到增殖，又能在细胞外以无生命的大分子状态存在的非细胞星型微生物。病毒基本形态：球状、杆状和蝌蚪状毒粒：具有侵染力，成熟的、位于细胞外环境的单个病毒颗粒常称为毒粒病毒的壳体与核心一起构成的复合物称为核衣壳；病毒的基本化学组分为核酸和蛋白质有些病毒如流感病毒，在核衣壳外还具有称为包膜的结构，有的包膜上还有刺突。这类具有包膜的病毒称为包膜病毒烟草花叶病毒的壳体是螺旋对称型壳体；腺病毒的壳体是二十面对称型壳体大肠杆菌T偶数噬菌体的壳体是双对称型壳体病毒的复制一般可分为吸附、侵入和脱壳、大分子合成、装配与释放5个阶段温和噬菌体：温和噬菌体侵染细菌后，其DNA整合到宿主菌的基因组上，这种处于整合状态的噬菌体DNA称为前噬菌体。溶源性细菌带有前噬菌体噬菌斑：将一定量经稀释的噬菌体悬液与高浓度敏感菌悬液，经过一段时间培养后，在细菌菌台上会出现一个个圆形局部透明区域，即噬菌斑包含体：细胞在病毒感染后在细胞质或细胞核内形成的，在光学显微镜下可见，具有一定形态的小体亚病毒因子（类病毒、卫星病毒、卫星RNA，阮病毒）卫星病毒：是一类基因组缺损、需要依赖辅助病毒。基因才能复制和表达。才能完成增殖的亚病毒因子卫星RNA：是一类寄生于辅助病毒壳体内，虽然与辅助病毒基因组无同源性，但必须依赖于辅助病毒才能复制的RNA分子片段阮病毒：是一类具有侵染性并能在宿主内复制的小分子无免疫疏水蛋白质第五章 微生物的营养在微生物的营养中有6大要素物质：碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水能提供微生物营养所需碳素或碳架的营养物质称为碳源能源是提供微生物生命活动所需能量的物质。只有光合细菌利用光作为能源葡萄糖便是常见的一种兼有碳源与能源功能的双功能营养物铵盐是微生物最常见的氮源生长因子：微生物生长所必不可少的微量有机物质水以自由水与结合水两种形式存在水的可利用性常用水活度来表示：水活度以相同温度下，溶液或物质上面空气的蒸汽压与纯水蒸汽压之比。根据能源、氢供体和碳源来划分微生物营养类型：光能自养型（光能无机型）、光能异养型（光能有机异养型）、化能自养型（化能无机型）以及化能异养型（化能有机型）单纯扩散（被动运输或自由扩散）：物质非特异地从浓度较高的一侧被动或自由地透过模向浓度低一侧扩散的过程。其驱动力是浓度差，不需要外界提供任何形式的能量易化扩散：借助于细胞上一些与它们进行特异性结合的蛋白质，从浓度高的一侧透过膜向浓度低的一侧扩散，其驱动力也是浓度差，不需要能量主动转运：需要外界提供能量，由载体蛋白参与的逆浓度梯度的物质转运为主基团转位：物质在运输的同时由于受到化学修饰而源源不断地进入细胞的一种运输方式。基团转位时有特异性蛋白参与和需要能量，不过，它的能量来源是磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）。基团转位时的化学修饰是磷酸化培养基：是为人工培养微生物而制备的、提供微生物以合适营养条件的基质细菌生长的最是PH范围是7.08.0，放线菌在7.58.5之间，酵母菌在3.86.0之间霉菌在4.05.8加富培养基：选择培养基也可以在培养基中加入目的微生物特别需要的营养物质而使它们葭加富以达到选择的目的。第六章 微生物的代谢微生物代谢的显著特点：1.代谢旺盛；2.代谢极为多样化；3.代谢的严格调节和灵活性发酵：在能量代谢或生物氧化中以自身代谢产物作为最终氢（电子）受体的差能过程葡萄糖在厌氧条件分解产能的途径主要有EMP途径、ED途径、PK途径、HMP途径。同型乳酸调节：由葡萄糖经EMP途径生成的丙酮酸，直接作为氢受体被NADH+H+还原而全部生成乳酸的一种发酵。异型乳酸发酵：发酵最终产物除了乳酸外还有一些乙醇（或乙酸）等产物的发酵Stickland反应：是两个氨基酸之间的一个氨基酸作为氢（电子）供体，另一个氨基酸作为氢（电子）受体时的氧化还原脱氨基反应。已知能进行Stickland反应的细菌都是兼性厌氧的梭菌，但不是所有的梭菌都是进行Stickland反应。呼吸：从葡萄糖或其他有机基质脱下的电子（氢）经过一些列载体最终传递给外源分子氧或其他氧化型化合物并产生较多ATP的生物氧化过程。以分子氧作为最终电子受体的呼吸称为有氧呼吸以氧以外的其他氧化型化合物最终电子受体的呼吸称为无氧呼吸在有氧条件下，兼性厌氧微生物终止厌氧发酵而转向有氧呼吸，这种呼吸机制发酵的现象称为巴斯德效应真核微生物的呼吸链位于线粒体内膜，而原核微生物的呼吸链位于细胞膜上呼吸链：又称电子传递链。它是指从葡萄糖或其他氧化型化合物脱下的氢（电子），经过一系列按照氧化还原由低到高顺序排列的氢（电子）传递体，定向有序的传递系统。氧化磷酸化：又称电子传递磷酸化。它是指将呼吸链在传递氢（电子）过程中释放出能量ADP磷酸化相偶联产生ATP的过程硝酸盐呼吸：又称反硝化作用。它是指NO3被某些微生物还原成NO2，再逐步还原成NO、N2O和N2的过程。硫酸盐呼吸时微生物利用硫酸盐作为有机基质厌氧化时末端电子受体的一类特殊呼吸。硫酸盐呼吸的产物是H2S。碳酸盐呼吸：又称碳酸盐还原。这是一类以CO2或碳酸盐为呼吸链末端电子受体的无氧呼吸。以延胡索酸作为外源末端电子受体，还原产物琥珀酸的无氧呼吸称为延胡索酸呼吸硝化细菌：能利用还原无机氮化合物进行自养生长的细菌固氮作用：指固氮微生物依靠其他固氮酶系催化分子氮还原形成氨的过程参与肽聚糖的两种载体：一种是尿苷二磷酸，另一个是细菌萜醇转肽作用为青霉素所抑制，原因是青霉素是D丙氨酰D丙氨酸的结构类似物，两者互相竞争转肽酶的活力中心第七章 微生物的生长及其控制同步培养法：这种能使培养物中所有微生物细胞都处于相同的生长阶段的培养方法就称为同步培养法，通常分为诱导法和选择法微生物细胞数目的检测方法：1.总细胞计数法（血球计数法、图片法、比浊法）2.活菌计数法（涂布平板法、倒平板法）微生物生长量和生理指标的测定方法1.湿重法；2.干重法；3.含氮量测定法；4.DNA含量测定法无分支单细胞微生物的群体生长曲线将少量细菌纯培养接种到一定恒定容积的新鲜液体培养基中，在适宜条件下培养，每隔一定时间测定培养液中的细菌细胞数目。如果以培养时间为横坐标，以细菌细胞数量的对数或生长速率为纵坐标作图，可以得到一条曲线，被称为生长曲线。曲线可以分为迟缓期、对数期、稳定期与衰亡期等4个主要时期迟缓期：代谢活跃，体积增大，快速吸收各种营养物质，大量合成细胞分裂所需的酶类、ATP和其他细胞成分，为细胞分裂做准备。对数期：分类速度最快、代时最短、代谢活动最旺盛，对环境最敏感细胞数目成对数增加稳定期：新生细胞数目等于死亡细胞数目，总菌数达到最大，活菌数保持恒定衰亡期：细胞死亡率增加，细胞数目以对数速率急剧减少连续培养：连续培养主要有两种类型：恒化器和恒浊器灭菌：能够杀死或消除材料或物体上全部微生物的方法消毒：能够杀死、消除或降低材料或物体上的病原微生物，使之不致引起疾病的方法防腐：能够防止或抑制微生