生物竞赛辅导 微生物学知识梳理

1、微生物学绪论第一章 真核微生物的形态、构造和功能 第二章 病毒和亚病毒第三章 微生物的营养和培养基第四章 微生物的新陈代谢第五章 微生物的生长及其控制第六章 微生物的遗传变异和育种第七章 微生物的生态第八章 传染和免疫第九章 微生物的分类和鉴定绪论知识要点一、微生物的概念1、 概念：是一切肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称。2、 三大特点：个体小（常小于，以 m 为单位）；结构简单；进化地位低等。3、 五大共性：体积小，面积大；吸收多，转化快；生长旺，繁殖快；适应强，易变异；分布广，种类多。其中体积小、面积大是其他几点的基础。（想一想为什么？）4、 分类原核类：细菌、放线菌、支原体、立克次氏

2、体、衣原体、蓝细菌真核类：真菌、原生动物、显微藻类非细胞类：病毒、类病毒、朊病毒二、微生物发展史上的重要人物1、 列文虎克（荷兰） 最早观察到细菌。2、 巴斯德（法国） (1) 提出了生命只能来自生命的胚种学说，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；着名的曲颈瓶试验无可辩驳地证实：空气内确实含有微生物，是它们引起有机质的腐败；(3) 免疫学预防接种 热处理，杀死有害微生物首次制成狂犬疫苗；（4）巴斯德消毒法：6065作短时间加3、 柯赫（德国）（1）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：土豆切面 营养明胶 营养琼脂（平皿） b、设计了各种培养基

3、，实现了在实验室内对各种微生物的培养c、流动蒸汽灭菌 d、染色观察和显微摄影 （2）对病原细菌的研究作出了突出的贡献：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；（1905 年获诺贝尔奖）c、证明某种微生物是否为某种疾病病原体 的基本原则着名的柯赫原则 具体内容是： 在每一相同病例中都出现这种微生物；要从寄主分离出这样的微生物并在培 养基中培养出来；用这种微生物的纯培养接种健康而敏感的寄主，同样的疾病会重复发生；从试验发病的寄主中 能再度分离培养出这种微生物来。4、 伊凡诺夫斯基（俄国） 烟草花叶病毒的发现者（结晶提纯的是 stanley）。5、 (英) 首创外科消毒

4、术（石炭酸消毒）。6、 (英) 种牛痘预防天花。7、 (英) 发现青霉素(第一个有实用意义的抗生素)。8、 1977 woese 提出古生菌是不同于细菌和真核生物的特殊类群。9、sanger首次对 174 噬菌体 dna 进行了全序列分析。10、朊病毒(prion)的发现者（prusiner，19821983）。类病毒（diener，1971）；拟病毒（gibbs，1983）11、 19831984 mullis 建立 pcr 技术。12、 1995 第一个独立生活的细菌(流感嗜血杆菌)全基团组序列测定完成。11、 1997 第一个真核生物(啤酒酵母)基因组测序完成。11、 中国的汤飞凡：沙眼

5、衣原体的分离和确证。三、生物工程的内容及联系生物工程包括遗传工程（基因工程）、细胞工程、微生物工程（发酵工程）、酶工程、生物反应器工程，这五个 工程是一个从改造遗传物质到得到大量产品的有机整体，其关系如下：工工酶工程常规 菌 基因程工程菌 发酵程大量产品 细胞工程四、几个重要数据生物反应器工程1、 正常人肠道中的微生物重量约等于粪便干重的 1/3。 2、 微生物一般为单倍体。3、 第一个有实用意义的抗生素是青霉素。4、 微生物的种类数有 10 万种。5、 液体培养基中细菌细胞浓度一般只能达到 108109个/ml。6、 微生物一般为几 m 到几十 m。7、 最小的病毒如双生病毒只有 1218n

6、m。最大的病毒如牛痘病毒。 练习1、各种酒按酿制原理大体上可分为 、 、四个类型。和2、 需氧发酵要通气搅拌。 （ ）3、 微生物学的奠基人是列文虎克。 （ ）4、 微生物都是单倍体。 （ ）5、 微生物的耐高温、耐低温、耐酸、耐碱、耐缺氧、耐毒物、抗盐、抗辐射、抗静水压等方面的能力比动植物 都强。 （ ）6、 磺胺属于抗生素。 （ ）答案：1、果酒类 啤酒类 曲酒类 蒸馏酒类 2、 3、 4、 5、 6、知识要点一、细菌第一章 原核生物的形态、构造和功能1概念：细菌是一类细胞细而短、结构简单、细胞壁坚硬、以二等分裂方式繁殖和水生性较强的原核微生物。注意：二等分裂式繁殖，不能简单的表述为分裂生

7、殖；水生性较强意即生活环境含水要较 充分。2细菌的形态球状球菌：较常见杆状杆菌：最常见弧菌：螺旋不满一环螺旋状螺旋菌 螺菌：螺旋 26 环（最少） 螺旋体：螺旋 6 环以上特殊的：三角形、方形、圆盘形。在显微测量时，杆菌、螺旋菌大小用长宽（m）表示，球菌大小用直径（m）表示。3细菌的染色（此为重点内容）细菌透明，故须染色后光镜下才可见。活菌用美蓝或 ttc 染色，死菌常用革兰氏染色法（鉴别染色法，属正染色） 和荚膜染色法（负染色）。最常用的革兰氏染色法关键步骤如下：（1） 初染：用结晶紫初染 12min。（2） 媒染：用碘液媒染 1min。（3） 脱色：用 95%乙醇脱色 2530s（此步最关

8、键，想一想为什么？）（4） 复染：用番红（即沙黄）复染 12min。可用下图表示：由图可知，甲、乙两种细菌经初染后分别染上了紫色，经碘液媒染后，结晶紫与碘分子形成了一个分子量较大的 牢固复合物。脱色后乙菌紫色易被洗脱而成为无色菌体，甲菌不易被洗脱仍为紫色。复染后，则甲菌维持最初的紫 色，而乙菌则被复染而呈红色，甲菌称革兰氏阳性菌（g+），乙菌称革兰氏阴性菌（g）。4细菌的构造细菌细胞的一般构造有细胞壁、细胞膜、细胞质、核质体（拟核）、间体等，特殊构造有鞭毛、菌毛、性菌毛、 荚膜、芽孢、质粒等。分述如下：（1）细胞壁1 证明细胞壁存在的方法：a、染色后再光镜下观察；b、细菌超薄切片，电镜观察。2

9、 缺壁细菌l 型细菌：自发突变形成，它的细胞膨大，“油煎蛋”似的小菌落。原生质体：人工用溶菌酶、青霉素彻底去壁的细菌（多为 g+ 形成）球状体：人工部分去除细胞壁的细菌（多为 g形成）另外，支原体可看成是自然界长期进化形成的缺壁细菌。（更多的时候另立一类）由于缺壁，这些细菌细胞呈球状，对渗透压十分敏感，有鞭毛也不运动，对噬菌体不敏感（即噬菌体不能侵入）， 不能分裂。3 功能：固定细胞外形，协助鞭毛运动，保护细胞免受外力损伤，与细菌的抗原性、致病性（如内毒素）和对噬 菌体的敏感性有关。4 结构：g+ 细胞壁由肽聚糖层和周质空间组成，g细胞壁由外壁层、肽聚糖层（内壁层）和周质空间组成。 g+ 和

10、g细胞壁的特点比较a、g+肽聚糖含量很高而 g含量很低；b、g+中含特有的磷壁酸（即垣酸，分为壁磷壁酸和膜磷壁酸），而 g无； c、g中特有脂多糖（lps）g+中无；d、g-中有蛋白质（基质蛋白、外壁蛋白、脂蛋白）。g+的肽聚糖的典型构成（以金黄色葡萄球菌为代表）双糖单位：一个 n-乙酰葡糖胺（g）与一个 n-乙酰胞壁酸通过 -1，4 糖苷键连接而成。短肽尾：连在 n-乙酰胞壁酸（m）分子上。肽桥：由甘氨酸组成，连接两个肽聚糖单体，其氨基端与前一肽聚糖单体肽尾的第四个氨基酸即d-丙氨酸的羧 基相连，其羧基端与后一肽聚糖单体肽尾的第三个氨基酸即 l-赖氨酸的氨基相连。注意：a、肽尾中有 d-氨基

11、酸（自然界中组成蛋白质的氨基酸尾 l 型）；b、溶菌酶可水解 n-乙酰胞壁酸与 n-乙 酰葡糖胺间的 -1，4 糖苷键。（思考 1：水解后每一肽聚糖单位是含一个双糖单位还是一个单糖单位？思考2：溶菌酶能溶解 g-吗？）；c、青霉素抑菌是由于阻止肽聚糖单体间的肽桥无法交联，从而不能形成正常的肽聚糖（即细胞壁不能正常 形成）；d、g-的肽聚糖的肽尾第三个氨基酸不同，且肽尾间直接相连，无特殊的肽桥；e、不同细菌肽桥不完全相 同。磷壁酸的功能（g+）a、 带负电荷可与 mg2+等阳离子结合，提高离子强度。b、 保证 g+致病菌与宿主间的粘连（主要为膜磷壁酸）c、 赋予 g+以特异的表面抗原（细胞壁具抗

12、原性的原因所在）d、 提供噬菌体的特异吸附受体（故原生质体对噬菌体不敏感）脂多糖（lps）的功能（g-）lps 由类脂 a、核心多糖和 o-特异侧链三部分组成。a、可与 mg2+ 等阳离子结合；b、是 g-致病物质（内毒素）的物质基础；c、决定 g-细胞表面抗原决定簇的多样性； d、提供噬菌体的特异吸附受体。可见 g+的磷壁酸与 g的 lps 在功能上是相似的。（2）细胞膜和间体细菌细胞膜不同于真核细胞膜的功能有（要特别关注）：合成细胞壁各种组分（lps、肽聚糖、磷壁酸）和荚膜等大分子的场所；氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基 地；许多酶（如 -半乳糖苷酶、有关细胞壁和荚膜的合成酶、atp 酶）和

13、电子传递链组分的所在部位；鞭毛的着 生点和提供其运动所需的能量等。间体：由细胞膜内褶形成，其主要功能是：a、与能量的产生有关；b、促进细胞间隔形成；c、与遗传物质的复 制及分离有关。（3）细胞质主要成分为核糖体、贮藏物、各种酶、无机盐、载色体、质粒、羧化体、伴孢晶体等。无各种复杂的细胞器。糖原碳及能源类聚-羟丁酸（phb）：贮藏能量、碳源和降渗透压。藻青素、藻青蛋白：蓝细菌含有，光合色素贮藏物氮源类核糖体（70s）异染粒：贮磷、降低渗透压羧化体：化能自养菌内含物为 rubp 羧化酶（4）核质体（核区、拟核、核基因组）为大型环状的双链 dna 分子，核质体一般为 14，在染色体复制时为短暂双倍体

14、，一般为单倍体。 （5）荚膜（细胞壁外）主要成分为多糖、多肽或蛋白质，可用碳素墨水进行负染色或用荚膜染色法染色。主要功能有：保护（如免受干旱，免受宿主吞噬，故与毒性有关）；贮藏（养料）；堆积（代谢废物）； 黏附（如龋齿的形成即由于细菌黏附后产生乳酸腐蚀牙齿）。（6）鞭毛和菌毛（都由蛋白质构成）鞭毛：数目一至十根，长在膜上，具运动功能（半固体直立柱培养基中用穿刺接种后，则穿刺线周围有呈浑浊 的扩散区；平板培养基上菌落形状大而薄且不规则，边缘不平整。都与鞭毛运动有关）。直径m，须电镜观察或染 色加粗后光镜下观察。结构：以 3 股鞭毛蛋白链组成（而真核生物的鞭毛为“9+2”型），其中 g+的基体由

15、s 和 m环构成，g-的基体由 l 环、p 环、s 环和 m 环组成。鞭毛是菌种分类鉴定中的重要指标。菌毛：纤细，中空，短直、数量多，使细菌黏附物体上（g-中常见，与致病力有关）性鞭毛为特殊的菌毛， 在不同性别的菌株间传递 dna 片断。（7）芽孢：生长发育后期（培养时往往是稳定期）形成的抗逆性休眠体。无繁殖功能。产芽孢细菌主要为革 兰氏阳性杆菌，如枯草芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、破伤风梭菌。孢外壁芽孢 芽孢衣：含角蛋白，抗酶解，抗药物，阳离子不易透过皮层：含芽孢肽聚糖及 dpaca，体积大，渗透压高核心：分芽孢壁（可发育为新细胞壁）、芽孢膜（可发育为新细胞膜）芽孢质、核区四部分。芽孢抗热的机制

16、渗透调节皮层膨胀学说芽孢衣的透性低（对多价阳离子、水分）皮层渗透压高夺取核心的水分皮层膨胀皮层的离子浓度高 （核心高度失水）抗热性强可见，芽孢衣的透性低，核心的含水少，皮层的膨胀（厚）是芽孢抗热性主要原因。其次 dpaca 为一耐热性的凝胶，有利于抗热。5 能否杀灭芽孢是衡量各种消毒灭菌措施的主要指标。湿热灭菌一般为 121，1015 分钟可杀死芽孢，干热灭菌须 在 150160下维持 12 小时，才可杀死芽孢。可见干热情况下，芽孢的耐热性更高。6 伴胞晶体：苏云金芽孢杆菌在形成芽孢时形成的碱溶性蛋白晶体（即 内毒素），可杀死鳞翅目昆虫的幼虫。 5细菌的菌落菌落：单个微生物细胞或孢子在固体培养

17、基上繁殖形成的肉眼可见的群体菌苔：指多个同种菌落连成一片细菌在固体培养基上生长时，其细胞间隙中充满着毛细管水，故菌落为湿润，较光滑、较透明、较黏稠、易挑 取、质地均匀。二、放线菌（g+）1概念：是一类呈菌丝状生长，主要以孢子繁殖和陆生性强的原核生物，革兰氏染色阳性。可以把放线菌看成一类具丝状分枝细胞的细菌，根据有：原核；菌丝直径与细菌相仿；细胞壁主要成分为 肽聚糖；鞭毛（指孢子）与细菌相同；噬菌体形状同；最适 ph 均为微碱性；dna 重组方式相同；核糖体为 70s；对溶菌酶敏感；敏感的抗生素相同。2常见实例1 泥土特有的“泥腥味”主要由放线菌产生2 产生抗生素的大户（常见的除青霉素和头孢霉素

18、外）3 非豆科植物根瘤中的共生固氮菌属于放线菌（弗兰克菌属）4 分解纤维素等复杂有机物的生力军。3形态构造（以链霉菌为例）基内菌丝（一级菌丝）：吸收、排泄气生菌丝（二级菌丝）：与繁殖有关（分化出孢子丝，再产生分生孢子）分生孢子产生的两途径：细胞膜内陷；细胞壁和细胞膜内陷。菌落特征：（菌丝间无毛细管水）干燥、不透明、丝绒状，难以挑取、正反颜色不一致、菌落边缘培养基的平面 有变形现象。三、蓝细菌（g）是一类含有叶绿素 a，具放氧性光合作用的原核生物。蓝细菌的三大特点：1 光合作用：无叶绿体，有类囊体，类囊体上有叶绿素a、胡萝卜素、藻蓝蛋白、藻红蛋白、非环式电子传递 链（光合细菌如红螺菌为较原始的循

19、环式光合磷酸化，故不放氧）2 固氮：有异形胞，可固氮，异形胞中无藻胆蛋白，只存在光系统、不会产生对固氮酶有毒害的分子氧，却 能产生固氮必需的 atp。3 细胞壁中含有肽聚糖，构造更似革兰氏阴性细菌，对青霉素和溶菌酶敏感。四、支原体、立克次氏体和衣原体（g）1支原体：无细胞壁（g），青霉素不敏感；能独立营养的最小生物（当然指腐生的）；害大于利（细菌、放线菌、 蓝藻都是利大于害）；比细菌小（250nm 左右），光镜下勉强可见；菌落小，“油煎蛋状”；二等分裂；腐 生或寄生。2立克次氏体寄生于真核细胞内；有细胞壁（g-），对四环素、青霉素等抗生素敏感；二等分裂；可用鸡胚、敏感动 物或合适的组织培养物如

20、 hela 细胞株作培养基（较特殊）；热敏感。3衣原体滤过性（很小）、专性细胞内寄生、形成包涵体；二等分裂；可用鸡胚卵黄囊膜、小白鼠腹腔、组织培养 细胞或 hela 细胞上；有细胞壁（g-），对青霉素和磺胺敏感；生活史：原体（感染体）始体（宿主细胞内） （经分裂）原体。第二章 真核微生物的形态、构造和功能真菌特点：不能进行光合作用（异养吸收型）；孢子繁殖（与放线菌同）；菌丝体发达；陆生性较强（似 放线菌）一、酵母菌结构特点1 细胞壁：由外到内依次为甘露聚糖、蛋白质、葡聚糖（与细胞壁强度有关），也有少量类脂和几丁质。2 细胞膜细胞膜的功能是：调节胞外溶质运送到细胞内的渗透屏障；细胞壁等大分子成分

21、的生物合成和装配基地； 部分酶的合成和作用场所。3细胞核染色体的主要贮存库，数目因种而不同，酵母菌的线粒体和质粒（常作目的基因载体）中有环状的dna。 4大型液泡：贮藏营养物和水解酶，调节渗透压。5线粒体有氧时形成很多结构完整的线粒体，缺氧时，只能形成无嵴的线粒体。外膜内膜（形成嵴）：电子传递和氧化磷酸化基质：有 tca 循环的酶系。繁殖及生活史1 无性生殖：芽殖、裂殖、无性孢子（节孢子、掷孢子、厚垣孢子）2 有性生殖：子囊孢子（真酵母）3 生活史（三种类型）1 营养体为 2n 或 n：出芽生殖、有性生殖（子囊孢子 4 个）2 营养体为 n：裂殖、有性生殖（子囊孢子 8 个，因为有一次有丝分裂

22、）3 营养体为 2n：芽殖、有性生殖（在子囊内，4 个单倍体，子囊孢子两两结合）思考题：上述三种类型的生活史减数分裂类型是什么？有核相交替吗？有世代交替吗？没有发现有性生殖的酵母菌叫做假酵母，没有发现有性生殖的霉菌叫半知菌二、丝状真菌霉菌1一般特征：菌丝体发达，不产生大型子实体，陆生性强（放线菌也是陆生性强，而细菌、酵母菌则水生性强），也可总结 为菌丝发达的陆生性强，可能因其更易吸收水）。是复杂有机物如纤维素、半纤维素和木质素的分解者（应该比放 线菌的作用更大）。生产抗生素如青霉素、头孢霉素。植物传染性病害的主要病原微生物。2菌丝1 营养菌丝的特化形态：假根（根霉）、吸器、附着胞、附着枝、菌核

23、（休眠）、菌索（休眠）、匍匐菌丝（根 霉）、菌环（捕捉线虫）、菌网（捕捉线虫）。2 气生菌丝的特化形态（形成各种类型的子实体）：分生孢子头、孢子囊、分生孢子器、分生孢子座、担子、闭 囊壳、子囊壳、子囊盘。其中前四者可产生无性孢子，后四者可产生有性孢子。子实体：指在里面或上面可产生孢子的、有一定形状的任何构造。比较：放线菌和霉菌菌丝的异同点。3菌落比较菌落特征单细胞微生物菌丝状微生物含水状态透明度 与培养基结合程度 正反面颜色区别气味细菌较湿稍透明不结合相同臭味酵母菌较湿稍透明不结合相同酒香味放线菌干燥不透明牢固结合一般不同泥醒味霉菌干燥不透明 较牢固结合 一般不同霉味由表中特征可看出微生物有无

24、菌丝对于菌落特征影响很大。非细胞生物第三章 病毒和亚病毒（非细胞型微生物） 病毒：核酸（一种）、蛋白质类病毒亚病毒拟病毒：rna（不具单独侵染性） 朊病毒：蛋白质一、病毒1特点：小，电镜观察，可过细菌滤器。无细胞构造（称分子生物），无个体生长过程。主要成分是核酸 （dna 或 rna）和蛋白质。繁殖方式为复制。活细胞内寄生。对抗生素不敏感，对干扰素敏感。最大的病毒：痘病毒最小的生物：病毒（当然类病毒更小）最小的能独立生活的生物：支原体2病毒粒子的构造核衣壳（基本结构） 病毒粒子核心：dna 或 rna衣壳：衣壳蛋白包膜（非基本结构）：类脂或脂蛋白3病毒粒子的对称体制螺旋对称：tmv、狂犬病毒二

25、十面体对称（即等轴对称）：腺病毒、脊髓灰质类病毒、x174 噬菌体复合对称：t 偶数噬菌体（t 、t 、t ）、痘病毒2 4 64了解几种病毒的群体形态（可用光镜观察到）包涵体：用于病毒病的诊断和生物防治。噬菌斑：噬菌体和细菌混合培养，在培养基平板细菌菌苔上形成的圆形局部透明区域。每一个噬菌斑一般是由一 个噬菌体粒子形成的。可作为鉴定的指标（纯种分离及计数）。空斑（蚀斑）：单层动物细胞琼脂平板上形成的类似噬菌斑的空白区域。病斑：如果单层细胞受肿瘤病毒感染，则会局部细胞剧增，这个剧增的部位（病灶）即为病斑。枯斑：是植物叶片上的植物病毒群体。可见噬菌斑与噬菌体有关，空斑、病斑与动物病毒有关，枯斑与

26、植物病毒有关。5介绍几种病毒（1） 烟草花叶病毒（tmv）：发现最早；ssrna；螺旋对称（2） 腺病毒：动物病毒；二十面体对称；dsdna，可形成包涵体（3） t 偶数噬菌体：分 t2、t4、t6 三种；头部二十面体对称，尾部螺旋对称；dsdna；颈部由颈环和颈须构成， 尾部由尾鞘、尾管、基板、刺突和尾丝五部分组成，刺突和尾丝都有吸附功能，特别尾丝在侵染细菌时起重要作用， 刺突的作用更准确地说是刺入宿主细胞。动物病毒：多为 dsdna、ssrna；植物病毒：多为 ssrna；噬菌体：多为 dsdna；真菌病毒：dsrna；藻类病毒： dsdna。6噬菌体的繁殖：吸附侵入增殖成熟裂解烈性噬菌体

27、：凡在短时间内能连续完成这五个阶段而实现其繁殖的噬菌体。温和噬菌体：凡在短时间内不能连续完成这五个阶段而实现其繁殖的噬菌体。噬菌体往往呈蝌蚪状、球状（无尾）、丝状（无头）三大类。（1）吸附：尾丝与宿主细胞表面特异受体接触（这是病毒特异性的原因之一）。刺突、尾板固着于细胞表面，一个细菌表面有多个吸附位点，脂多糖、脂蛋白、磷壁酸、鞭毛、菌毛都有可能成 为吸附位点。吸附受很多因素的影响：感染复数大，吸附的噬菌体越多（太多可引起自然裂解）；阳离子ca2+、mg2+、ba2+等有利于吸附；一些辅 助因子如色氨酸、生物素有利于吸附；ph 在中性时有利于吸附；最适生长温度有利于吸附。（2）侵入：尾鞘中少量的

28、溶菌酶（由此可见病毒粒子含有一些酶成分）溶解细胞壁的肽聚糖。核酸注入寄主细胞 中，衣壳留在细胞壁外面。植物病毒侵入都是被动的，可通过昆虫刺吸式口器损伤细胞；借带病汁液等植物伤口相接触；借人工嫁接时的伤口等 三种方式而侵入。借助胞间连丝实现病毒粒子在细胞间的扩散和传播。动物病毒侵入通过直接接触；细胞内吞（多数病毒如此）；膜融合三种方式。由于动物病毒整个粒子都进入了细胞，必 须在脱壳酶的作用下脱壳。这一点与噬菌体不同。（3）增殖：包括核酸的复制和蛋白质的生物合成。亲代病毒把遗传信息传到 mrna 的合成方式有 6 种：第型：dsdna+mrna，如 t 偶数噬菌体；第型：+ssdnadsdna+m

29、rna，如 x174；第型：dsrna+mrna 如呼肠弧病毒第型：+ssrna-ddrna+mrna，如 tmv；第型：-ssrna+mrna，如水泡性口膜炎病毒；第型：+ssrna-dnadna+mrna，如逆转病毒。上述 6 种类型可统一为：合成+mrna，不管是以 dna 还是以 rna 为模板的链必须是负链，+rna 本身可作为mrna 转译出蛋白质，也可通过第、类型合成子代+rna。+dna 或+rna 是指与 mrna 核苷酸序列一致，而-dna 或-rna 是指与 mrna 核苷酸序列互补。（4）成熟（装配）装配过程是：先形成头部再结合尾部再装上尾丝（5）裂解（释放）装配好的噬

30、菌体在细胞裂解后释放出来，也有的是 dna 穿出细胞膜后才与衣壳蛋白结合，宿主细胞并未裂解。可 见本步骤用“释放”比“裂解”更准确。7烈性噬菌体的一步生长曲线一步生长曲线是定量描述烈性噬菌体的增殖曲线。通常以感染时间为横坐标，以噬菌体效价（噬菌斑数/ml）为纵 坐标画出的曲线。分潜伏期、裂解期和平稳期。（1） 潜伏期：指噬菌体粒子从吸附到受感染宿主细胞释放子代噬菌体所需的最短时间。（2） 裂解期：指宿主细胞迅速裂解，并释放大量子代噬菌体。（3） 平稳期：感染后的宿主已全部裂解，噬菌体效价达到最高点后的时期。裂解量：是指每个受感染的细胞所产生子代噬菌体的平均数。8温和噬菌体与溶源菌（1）温和噬菌

31、体：噬菌体 dna 只整合在宿主的核染色体上（或以质粒形式存在细胞内），随寄主 dna 的复制而同 步复制，一般情况不增殖也不引起宿主细胞裂解。这样的噬菌体称为温和噬菌体（或溶源噬菌体），具有溶源周期核 裂解周期。温和噬菌体的特点：为 dsdna；具整合能力（处于整合态的噬菌体核酸，称作前噬菌体）；具同步复制能 力。（2）溶源菌核基因组上整合有前噬菌体并能正常生长繁殖而不被裂解的细菌，叫溶源菌。溶源菌的特点：自发裂解（频率极低）；诱导；免疫性；复愈（非溶源化）；溶源转变。思考题 温和噬菌体一定与溶源菌同步复制吗？二、亚病毒1 类病毒：1971 年 diener 首次阐明马铃薯纺锤形块茎病（ps

32、td）的病原体是类病毒（ssrna），简称为 pstv， 是一个裸露的闭合环状 rna 分子（而 rna 病毒都为线形的）。2 拟病毒是一类包裹在植物病毒粒子中的类病毒，它侵染的对象不是高等动植物，而是小小的植物病毒，故称分子寄生 物，拟病毒为环状单链 rna，必须与辅助病毒结合才能感染和复制。3朊病毒是一类能引起哺乳动物和人的中枢神经系统退行性疾病，不含核酸的传染性蛋白质的病原因子。附：常见传染病简介：1 人流感：由流感病毒（正粘病毒科，为ssrna）引起，分甲、乙、丙三型，甲型流感病毒变异是常见的自然现 象，主要由血凝素（h）和神经氨酸酶（n）的变异引起。所以流感疫苗效果有局限性。2 禽流

33、感：在动物间传播，目前引起人们关注的是一种高致病性的h5n1 病毒（ssrna）3 非典：主要是由 sars 冠状病毒（sars-cov）引起，sars 病毒是单股正链 rna 病毒（+ssrna），为有包膜的病 毒。4 艾滋病：由 hiv 引起，是一种反转录病毒，（ssrna），有包膜，每年 12 月 1 日为世界艾滋病日（今年为第 18 个）。全世界现有艾滋病感染者 4 千 30 万，中国约 84 万（2005 年数据）5 狂犬病：由狂犬病毒引起的，一种弧状病毒，ssrna，有包膜。6 疯牛病：一种朊病毒引起的疾病。7 鼠疫：由鼠疫杆菌引起，借鼠蚤传播的烈性传染病，为 g。8 炭疽：由炭疽

34、杆菌引起的人畜共患病，炭疽杆菌为 g+，为兼性厌氧，有荚膜、芽孢，其抗原多样，包括荚膜 多肽抗原、菌体多糖抗原、外毒素复合物抗原、芽孢抗原。由上可见大多数令人恐慌的由病毒引起的传染病的核酸都为 ssrna，可能是由于单链更易变异令人难以预防。【练习】1 一个噬菌斑是由一个噬菌体形成的。（ ）2 一个噬菌斑含有一个噬菌体。（ ）3 如果两种不同噬菌体同时侵入一个细胞，则两种皆可增殖。（ ）参考答案 1 2 32第四章 微生物的营养和培养基一、微生物营养六要素微生物的六种营养要素为：碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水（如果说五要素则把能源除开）。 自养微生物和自养植物是不需要生长因子（维生素）

35、的。自养微生物和自养植物的碳源和氮源都是无机物，但异养微生物的氮源也可是无机氮化物。1碳源异养微生物的碳源主要是有机碳（同时可作能源），其中糖类是最广泛的。自养微生物只能利用co 或碳酸2盐作为唯一碳源。2氮源能被微生物利用的有：有机氮化物及其降解产物可作氮源；无机氮化合物；分子氮。氮源一般不作能源，少数自养微生物利用铵盐，硝酸盐作为氮源及能源。此外，某些厌氧微生物在碳源缺乏和 厌氧条件下，可利用某些氨基酸作为能源。氨基酸自养型生物：指能把尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮气等简单氮源合成一切氨基酸的生物，如绿色植物和少数微生物。氨基酸异养型生物：指需要从外界吸收县城的氨基酸作为氮源的生物，如动物和多数

36、异养型微生物。请注意：把这一组概念同按营养方式来划分的自养型和异养型区分开来。3能源：根据能源不同微生物可分为光能营养型和化能营养型。4生长因子化学本质：有机物；种类：维生素、氨基酸、碱基、卟啉及衍生物、甾醇、胺类、c c 分支或直链脂肪4 6酸；作用：调节代谢；微生物可自行合成生长因子（生长因子自养型微生物即野生型），也有的需要从外界吸收 （生长因子异养型微生物即营养缺陷型），甚至有的微生物可大量合成生长因子（即生长因子过量合成型微生物，也 属野生型）；常见的可提供生长因子的天然物质有酵母膏、蛋白胨、肝浸液、玉米浆、麦芽汁等。5无机盐除 c、n 源以外的一些重要元素（当然 h、o 也要除开）

37、，一般来说 p、s、k、mg、na、fe 属大量元素，cu、zn、 mn、mo、co、ni、sn、se 等为微量元素（请注意微生物的无机盐及植物的矿质元素的区别）配制培养基时常加 k hpo 及 mgso 以补充四种大量的无机盐即 p、s、k、mg。2 4 46水所有微生物代谢活动中都需要水，其中一部分自养型微生物可利用水中的氢来还原co 以合成糖类如蓝细菌、硝2化细菌。思考题：有哪些自养微生物不利用水中的氢还原 co ？二、微生物的营养类型教材 p87 的两个表格作了很好的总结，请特别注意一些与原来不同的类型及实例。值得一提的是红螺菌若以co2为碳源则为光能自养型，若以有机物为碳源，则为光能

38、异养型，故红螺菌为兼性营养型。三、营养物质进入细胞的方式细胞膜运送营养物质有四种方式即单纯扩散（即简单扩散、自由扩散）、促进扩散（即易化扩散、协助扩散）、 主动运送（即主动运输）、基团移位（即基团运输）。其中基团移位是一种特殊的主动运输方式，其特点是物质经过化学修饰才进行跨膜运输（一般的运输不需要经过 化学修饰），这一特殊的方式是在细菌中发现的。在细胞生物学中讲的协同运输，在此归属于主动运送，没有单列出来，其实乳糖和氨基酸的运输属协同运输。 至于涉及大分子跨膜运输的胞吞、胞吐作用在此不作介绍的原因是由于微生物一般不能直接从环境中获取大分子物质，而是分解后再吸收。四、培养基用培养基来培养微生物（

39、当然少数种类无法人工培养）是微生物研究的重要方法，直到柯赫发明了固体培养基后 这一方法才得到蓬勃发展。1选用和设计培养基的四原则：目的明确、营养协调、理化适宜、经济节约。培养基中所需要营养物质的 10 倍序列递减趋势是：h oc 源n 源p、sk、mg生长因子。2一般地说，真菌需 c/n 比高的培养基，细菌尤其是动物病原菌需 c/n 比低的培养基，也许从真菌分解纤维素（c 多）能力比细菌强，细菌是肉类（n 多）腐烂的元凶这两个例子可理解上述的原因。各大类微生物都有其生长适宜 ph 范围，细菌,放线菌,酵母菌,霉菌,藻类,原生动物,可见细菌、放 线菌生活环境为微碱性，酵母菌、霉菌等真菌为微碱性。

40、调节培养基 ph 可用磷酸缓冲液如 k hpo /kh po 或 caco 作为2 4 2 4 3备用碱进行调节，也可用 nahco 调节。32培养基的种类（1）按成分分类：天然培养基、组合培养基、半组合培养基。天然培养基虽营养丰富、配制方便，但成分不清楚、不稳定。宜作为一般性的培养及工业生产。组合培养基（合成培养基）可用于分类、鉴定。如培养e coli 等细菌的葡萄糖铵盐培养基；培养链霉菌（放线菌）的高氏一号培养基；培养真菌的察氏培养基。半组合培养基指以化学试剂为主，适当加天然成分的培养基。如培养真菌的马铃薯蔗糖培养基。对于含未加特 殊处理琼脂的培养基应看成半组合培养基。因琼脂从石花菜等藻类

41、中提取出来后并不只含聚半乳糖的硫酸酯（即琼脂 的化学成分）。（2）按培养基外观的物理状态可分类：液体培养基、固体培养基、半固体培养基、脱水培养基。本分类一般指前三种培养基，脱水培养基是一种现代培养基，半固体培养基加的凝固剂较少，一般加%的琼脂即 可，可用于细菌动力观察、趋化性研究、细菌和酵母菌（因其为水生性）的菌种保藏、噬菌体的效价测定。固体培养基常加的凝固剂是琼脂（12%）或明胶（5%12%）也可加硅胶或用醋酸纤维薄膜。无机硅胶培养基用 于化能自养的分离和纯化，（想一想，为什么？）滤膜主要用于测含菌量少的水中微生物。固体培养基常用于菌落计 数、菌种分离、鉴定、杂菌检验、菌种保藏等。（3）按功

42、能可分为：选择性培养基、鉴别性培养基。选择性培养基能使混合菌中的劣势菌变成优势菌，如加富性选择培养基、抑制性选择培养基。甘露醇可富集自生固氮菌，浓糖液可富集酵母菌。思考题：如果把教材 p98 的 4 种选择性培养基的配方列出来，你怎样判断它们各用来富集哪类微生物？鉴别培养基主要是加入了能与目的菌代谢产物发生显色反应的指示剂。如伊红美蓝乳糖培养基（emb）可用来鉴 别大肠杆菌，伊红为酸性染料且可发绿色荧光，美蓝为碱性染料，低酸度时两者可结合，可作为产酸指示剂，当然是 伊红直接与菌体表面结合（产生的有机酸使菌体表面带h+），而且这两种染料还可以抑制 g+细菌和一些难培养的 g- 菌，从这一点来看，

43、本培养基也属于抑制性选择培养基。第五章 微生物的新陈代谢生物氧化的三功能：产能、产还原力、产小分子中间产物；生物氧化的三过程：脱氢、递氢、受氢；生物氧化的三形式：加氧、脱氢、失电子；生物氧化的三类型：有氧呼吸、无氧呼吸、发酵；微生物的最初能源：有机物、日光、还原态无机物。一、异养微生物的生物氧化和产能底物脱氢的四条途径：emp 途径（糖酵解途径）、hmp 途径（戊糖磷酸途径）、ed 途径、tca 循环。1 emp 途径是多数微生物的代谢途径，产能效率低，在有氧条件下，emp 途径与 tca 途径相连接，在无氧条件下 丙酮酸还原成乳酸或乙醇。2 hmp 途径不经 emp 和 tca 途径而彻底氧

44、化葡萄糖可产生大量的能量，1 分子葡萄糖彻底氧化生成 35atp。3 ed 途径又称 2-酮-3 脱氧-6-磷酸葡萄糖酸。ed 途径是少数 emp 途径不完整的细菌利用葡萄糖的替代途径，特 点是：产热低，关键中间产物是 kdpg ，可与其他三途径相联系，本途径又叫细菌酒精发酵，比传统酵母酒精发酵优 越。4 tca 途径中大多数酶定位在线粒体基质（真核微生物）或细胞质基质（原核生物）内。只有琥珀酸脱氢酶例外， 位于线粒体内膜或细菌质膜上。关于四条途径产能效率请参考教材 p109 表 5-2，要分析不同情况产能的差异。5根据递氢特别是受氢过程中氢受体性质的不同，可以把生物氧化区分成呼吸（有氧呼吸）

45、、无氧呼吸和发酵 的三种类型。（1）有氧呼吸：递氢和受氢都在有氧条件下；具完整的呼吸链；最终氢受体是氧气；高效产能。 （2）无氧呼吸：氢受体为无机氧化物（个别为有机氧化物）；产能效率低；递氢的是部分呼吸链；氢受体为无机氧化物的无氧呼吸又分为硝酸盐呼吸（如反硝化细菌）、硫酸盐呼吸、硫呼吸、铁呼吸、碳酸盐呼吸； 氢受体为有机物的常常是延胡索酸呼吸，此时的产物是琥珀酸。（3）发酵；在发酵工业上，发酵指任何利用好氧或厌氧微生物来生产有代谢产物的一类生产方式；而在生物氧 化或能量代谢中，发酵仅是指在无氧条件下，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某一内源氧化 性中间代谢产物的一类低效产能反

46、应。（注意与无氧呼吸的区别），在高中生物必修第一册中发酵指的是后者，在选 修本中指的是前者。由 emp 途径中丙酮酸出发的发酵，如同型乳酸发酵、丙酸发酵、丁酸发酵。通过 hmp 途径的 发酵。如异型乳酸发酵，特点是除产生乳酸外，还产生乙醇、乙酸和 co 等产物。（同型乳酸发酵产物只为乳酸）；2由 ed 途径进行的发酵（细菌酒精发酵）；由氨基酸发酵产能stickland 反应。发现者：stickland；微生物： 指厌氧梭菌；氨基酸作用：碳源、氮源、能源（氢供体和氢受体都是氨基酸）；产能效率：低（1 个 atp/氨基酸）。由于发酵都是通过底物水平磷酸化产能，因而产能效率低。二、自养微生物产 at

47、p 和产还原力在光能自养微生物中，atp 是通过循环光合磷酸化、非循环光合磷酸化、紫膜光合磷酸化产生的。1化能自养微生物nh +、no -、h s、s、h 和 fe2+等氧化后放的能要借助于呼吸链的氧化磷酸化反应（故化能自养菌一般为好氧菌）， 4 2 2 2才能用于 co 的还原，而氢供体也可从 nh2+、h s、h 等无机物中获得。 4 2 2化能自养微生物的能量代谢特点：无机底物的氧化直接与呼吸链发生联系；氢或电子可从任一组分直接进 入呼吸链；产能效率即 p/o 比一般要低于化能异养微生物。（想一想这是为什么？）2光能营养微生物产氧真核生物：藻类及其他绿色植物光能营养型生物原核生物：蓝细菌

48、不产氧：光合细菌（厌氧菌）、嗜蓝菌（1） 非循环光合磷酸化各种绿色植物、藻类核蓝细菌共有，特点有：电子传递途径属非循环式；在有氧条件下进行；含ps和 ps两个光合系统；ps产atp 和氧气，ps产还原力，还原为 nadph 中的h来自 h o 分子的光解产物 h+和电子。2 2（2）循环光合磷酸化一种存在于光合细菌中的原始光合作用机制，特点是：电子传递途径属循环方式，即在光能驱动下，电子从 菌绿素分子逐出，循环一周又回到菌绿素，其间产生了atp；产 atp 和产还原力分别进行（但非循环光合磷酸化中 是同时进行的）；还原力来自 h s 等无机氢供体，故不产生氧（在供应 atp 条件下，能使外源氢

49、供体逆电子流产还2原力）。（3）嗜蓝菌紫膜的光介导 atp 合成嗜蓝菌细胞膜具红膜（氧化磷酸化）和紫膜（光合磷酸化）。当 o 浓度低（厌氧）时，嗜蓝菌的氧化磷酸化（红膜的功能）减弱，这时紫膜中的视紫红质可在光照条件下改变 2其中视黄醛辅基构象的变化，这一变化可将质子泵至膜外，在膜两侧建立了一个质子动势，再以此推动atp 酶合成 atp，此即光介导 atp 合成。三、分解代谢和合成代谢的联系分解代谢和合成代谢关系密切，是相反的过程。两用代谢途径和代谢物回补顺序两条途径有利于解决二者的矛 盾。1 两用代谢途径：凡在分解代谢和合成代谢中具有双重功能的途径，就称两用代谢途径，emp、hmp、tca 都

50、是 重要的两用代谢途径。2 代谢物回补顺序：是指能补充两用代谢途径中因合成代谢而消耗的中间代谢物的那些反应。如与emp 途径和 tca 循环有关的回补顺序的有 10 条，它们分别围绕着回补磷酸烯醇式丙酮酸和草酰乙酸这两种关键性中间代谢物来进 行。四、微生物的独特合成代谢途径1 自养微生物的 co 固定2各种自养微生物生物氧化（包括氧化磷酸化、发酵、光合磷酸化）获取的能量主要用于co 固定，co 固定的途径2 2有四条即 calvin 循环、厌氧乙酰-coa 途径、逆向 tca 循环途径和羟基丙酸途径。calivn 循环是重要的途径，蓝细菌、多数光合细菌、硫细菌、铁细菌、硝化细菌等都有本途径。本

51、途径特有的 酶有 1，5-二磷酸核酮糖羧化酶核磷酸核酮糖激酶，本循环分 3 个阶段即羧化阶段、还原阶段、co 受体再生阶段。2厌氧乙酰-coa 途径又称活性乙酸途径。特点是固定 co 的机制是非循环式的，主要存在于乙酸菌、硫酸盐还原菌2核产甲烷菌等化能自养细菌。逆向 tca 循环又称还原性 tca 循环，在一些绿色硫细菌中存在。羟基丙酸途径存在于少数绿色硫细菌中。2生物固氮只有原核生物和古细菌类才有固氮能力。固氮菌可分为自生固氮菌、共生固氮菌和联合固氮菌。生物固氮的 6 要素是（1）atp（n ：atp=1：1824）；（2）还原力及传递载体（n ：h=1：8）；（3）固氮酶2 2（由钼铁蛋白

52、及铁蛋白组成，固氮酶对氧高度敏感）；（4）还原底物（n ）；（5）镁离子；（6）严格的厌氧微环境2（但固氮生物多为好氧菌）测定固氮酶活力的方法：乙炔还原法。好氧菌固氮酶的避氧害机制：（1） 好氧性自生固氮菌的抗氧保护机制：呼吸保护；构象保护（2） 蓝细菌固氮酶的抗氧保护机制：分化出特殊的还原性异形胞；非异形胞蓝细菌中有的可错开固氮作用 和光合作用，有的失去 ps（ps是可产氧的）。（3） 豆科植物根瘤菌则通过豆血红蛋白。3肽聚糖的生物合成（1）在细胞质中由葡萄糖合成 n-乙酰葡糖胺和 n-乙酰胞壁酸，然后再由 n-乙酰胞壁酸合成“park”核苷酸。 （2）在细胞膜上“park”核苷酸合成肽聚糖

53、单体，这一过程需要类脂载体，即细菌萜醇的运送。（3）在细胞膜外，肽聚糖单体之间发生转糖基作用和转肽作用。青霉素的抑菌机理：转肽作用可被青霉素抑制，青霉素是肽聚糖单体五肽尾末端的d-丙氨酰-d-丙氨酸的结构类 似物，两者之间竞争转肽酶的活性中心。4次生代谢物的合成次生代谢物指某些微生物生长到稳定期前后，以初生代谢物作前体合成的复杂化合物，如抗生素、色素、毒 素、生物碱等。五、微生物的代谢调节和发酵生产代谢调节有酶活性调节和酶合成调节第六章 微生物的生长及其控制微生物的生长是指微生物的群体生长，群体生长=个体生长+个体繁殖，当然病毒只有个体繁殖，没有个体生 长。一、测定生长繁殖的方法1测生长量直接

54、法：1 测体积：比较粗放的方法，用于初步比较用2 称干重：用离心法或过滤法测定，一般干重为湿重的 10%20%。两种方法中都要使样品干燥。间接法：3 比浊法：与已知梯度样品比较，也可用分光光度计来测。4 生理指标法：通过测一些与生长量相平行的生理指标，用作生长量的测定，如测含氮量、测含碳量等。 2计繁殖数对于繁殖来说，一定要计算微生物的个体数目，计繁殖数只适宜于单细胞微生物或丝状微生物产生的孢子。计 数时，一定要先按比例稀释待测样品，且要充分混匀。直接法1 比例计数法：此法较粗放。将已知颗粒（如霉菌孢子或红细胞等）浓度的液体与一待测菌液按比例混合均匀， 显微镜视野中计数（两种颗粒的数据），再按比例算出即可。2 血球计数板法：此法常用，在实验