2微生物类群及形态结构细菌Convertor

1、第二章 微生物类群及形态结构2.1 细菌 细菌是一类个体微小、结构简单的单细胞原核微生物。细菌的形态 球状、杆状、螺旋状细菌的细胞结构 细胞壁 主要功能固定细胞外形，保护细胞免受外力的损伤；为正常细胞生长分裂所必需；协助鞭毛运动；阻拦酶蛋白、某些抗生素，从而避免有害物质伤害细胞；与细菌的抗原性、致病性（如内毒素）和对噬菌体的敏感性密切相关。细胞壁 观察方法： 质壁分离染色 电镜观察不同种类细菌细胞壁结构和化学组成不同总体来说，主要组成成分有：肽聚糖、磷壁酸、脂多糖、蛋白质革兰氏染色由丹麦医生Christian Gram于1884年创立。结果: G + 阳性菌紫色 G - 阴性菌红色细胞壁 肽聚

2、糖为原核细胞（除古细菌）细胞壁特有成分，构成细胞壁的骨架G + 原因 细胞壁厚 肽聚糖网层多，交联密 酒精脱色，失水网孔缩小；不含类脂，孔隙不变大结晶紫与碘复合物留在细胞壁内自然进化：支原体 原生质体（完全缺壁）：溶菌酶或青霉素处理L型细菌：自发突变形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷株细胞膜 主要功能 半透膜 控制细胞内外物质（营养物质和代谢废物）的运送、交换； 维持细胞内正常渗透压的渗透屏障作用；合成细胞壁各种组分和荚膜物质等大分子的场所； 进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地，参与能量代谢；提供鞭毛的着生点并提供鞭毛运动所需能量。观察方法：质壁分离 选择性染色 电镜技术 溶菌酶处理结构：流体镶嵌

3、模式细胞质：被细胞膜包围的除核区以外的一切半透明、胶体状、颗粒状物质的总称。细胞质中含有丰富的酶系，是营养物质合成、转化、代谢的场所。常见有：核糖体、质粒、贮藏物、异染粒等核区 指原核微生物特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核。成分：一个大型环状DNA少量蛋白质。数目与菌生长速度有关，14个。细胞的特殊构造 芽孢 某些细菌在生长发育后期，在内部形成一个圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体。G：好氧的芽孢杆菌属、厌氧的梭菌属、 芽孢的结构研究芽孢的意义 分类鉴定依据 芽孢有无、形态、大小、着生位置消毒灭菌的指标芽孢萌发：活化、出芽、生长 某些细菌细胞壁外的一层粘液性胶状物质荚膜、微荚膜

4、、黏液层、菌胶团功能1、保护细胞免于干燥；2、能御吞噬细胞的吞噬；3、主要表面抗原，毒力因子；4、保护菌体免受噬菌体和其他物质（溶菌酶和补体）的侵害；5、粘附因子；6、贮藏养料细菌的繁殖方式 无性繁殖：裂殖细菌的群体形态 固体培养时的群体形态： 菌落 单菌落菌苔液体培养时的群体形态：气泡和色素 平滑 粗糙 菌种鉴定的依据1、邻近菌落2、培养时间3、培养基成分4、培养温度常用常见的细菌醋酸菌 酿醋、Vc、葡萄糖酸生产 作用：氧化酒精生成醋酸 特征：G-；好氧；无芽孢；长杆状或短杆状，单生、成对或成链排列；菌落隆起、平滑、灰白色，液体培养成平滑菌膜，液体不太浑浊 选用：氧化酒精速度快、耐酸性强、不

5、再分解醋酸制品、风味良好的菌种 最适温度、pH：繁殖30oC，发酵2733oC， pH3.56.5常见菌种：奥尔兰醋酸杆菌，许氏醋酸杆菌、恶臭醋酸杆菌、沪酿1.01#醋酸杆菌乳酸菌与双歧杆菌 乳酸菌：常用干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、乳酸乳杆菌、乳酸乳球菌、嗜热链球菌等发酵乳制品：酸奶、奶酪、酸奶油、马奶酒，良好的风味、较高的营养价值、还具有一定的保健作用 。微生态平衡双歧杆菌：常用两歧双歧杆菌，促进消化、提高免疫力，预防癌症与衰老大肠埃希氏杆菌 特征：G-；菌落圆形或波形，表面光滑， 普通培养基上白色或黄色；无芽孢作用：肠道正常菌群；致病性大肠杆菌引起腹泻、尿路感染等 应用：科学研

6、究中质基因载体；工业生产 工程菌黄杆菌 特征：G-；短肥杆菌，单个或链状；菌落为黄色、红色、褐色；无鞭毛，不运动；产色素；嗜冷；pH4000种 生产维生素和酶 进行甾体转化、烃类发酵和污水处理放线菌的危害 引起人，动、植物病害，如人畜皮肤病，马铃薯疮痂病 使水和食品变味，或破坏棉毛织品和纸张等放线菌的形态构造 大部分放线菌由分枝状的菌丝组成，菌丝大多无隔膜，属单细胞。菌丝的粗细与细菌中的杆菌宽度相近（1m左右）。菌丝 根据形态和功能不同可分为 基内菌丝 气生菌丝 孢子丝基内菌丝 m；通常会产生水溶性或脂溶性色素 功能：吸收营养，所以又称营养菌丝气生菌丝 略粗，1-1.4m，也有色素产生功能：分

7、化产生孢子丝 孢子丝 形状有直、波曲、螺旋；着生方式有丛生、轮生 功能:繁殖 单轮生 螺旋状孢子 形态：有圆、卵圆、柱状等。 表面：或光滑或粗糙；有的还带有毛刺色素：因种而异 放线菌的菌丝（孢子丝）形态、色素、孢子形态等特征是放线菌菌种鉴定的依据放线菌的细胞结构 原核，G +；细胞壁含胞壁酸、二氨基庚二酸，不含几丁质、纤维素放线菌的繁殖 放线菌主要通过形成无性孢子的方式进行繁殖，也可借菌丝断片（液体培养时）进行繁殖。无性孢子主要有以下三种：分生孢子、节孢子、孢子囊孢子分生孢子 原生质凝聚，生成膜、壁 圆形或椭圆形节孢子 膜、壁内陷，横膈 杆状或柱形 孢子囊孢子菌丝盘卷或膨大形成孢子囊，横膈分裂

8、放线菌的菌落特征液体 静止培养：表面常形成一层膜或沉降于培养器底部，不会使液体变浑浊 振荡培养：较短菌丝体构成的近似球形的颗粒固体 质地致密、干燥、多皱、小而不蔓延、不易挑起，不透明，表面有放射状沟纹；大量孢子生成后，表面粉末状或颗粒状；菌落的正反面不同色泽。 2.3 酵母菌酵母菌、霉菌与细菌、放线菌不同，具有核膜、能进行有丝分裂、细胞质中存在线粒体等细胞器，属于真核微生物。酵母菌，泛指能发酵糖类的各种单细胞真菌。一般认为酵母菌具有以下五个特点：1个体一般以单细胞状态存在2多数出芽繁殖，也有的裂殖3能发酵糖类产能4细胞壁常含有甘露聚糖5喜在含糖量较高、酸度较大的环境中生长种类较多，与人类关系密

9、切的有500多种，大多数腐生，少数寄生。分布广泛在水果、蔬菜、花蜜和植物叶子表面以及果园的土壤里油田、炼油厂附近土壤酵母菌的应用 酵母菌是人类应用比较早的微生物。在食品方面酿酒、制作面包、生产调味品等。在医药方面生产酵母片、核糖核酸、核黄素、细胞色素C、B族维生素、乳糖酶、脂肪酶、氨基酸等。在化工方面使石油脱腊、以石油为原料生产柠檬酸等。在农业方面生产饲料（例如SCP）。在生物工程方面作为基因工程的受体菌。酵母菌的危害 腐生性酵母菌，使食物、纺织品和其他原料腐败变质；少数耐高渗酵母菌（鲁氏酵母、蜂蜜酵母），使蜂蜜和果酱等败坏；发酵工业污染菌，影响发酵的产量和质量；引起人和植物的病害：白假丝酵母

10、可引起皮肤、粘膜、呼吸道、消化道等多种疾病.酵母菌的形态 单细胞真核微生物, 通常为圆形、卵圆形或椭圆形。也有特殊形态，如柠檬形、三角形、腊肠形，假菌丝等 。酵母菌的大小 酵母菌比细菌粗约10倍，其直径一般为25m，长度为530m，最长可达100m。成熟细胞幼龄细胞，液体培养固体培养。酵母菌的细胞结构细胞壁、细胞膜、细胞核、液泡、线粒体、内质网、微体、微丝、及内含物等。细胞壁 厚度0.10.3m，重量占细胞干重的18%25%。成分：“酵母纤维素”三明治结构（甘露聚糖 + 蛋白质 +葡聚糖）、少量脂类、几丁质。出芽痕含几丁质，含量因种而异。裂殖酵母一般0，酿酒酵母12%，有的假菌丝酵母2%蜗牛消

11、化酶可水解酵母菌细胞壁或子囊壁，用来制备原生质体或分离子囊孢子细胞膜 磷脂双分子层构造，其间镶嵌着蛋白质和甾醇 主要功能：选择运输，细胞壁等大分子的生物合成和装配基地、部分酶的合成和作用场所细胞器 内质网、核糖体、高尔基体、溶酶体、微体、线粒体、液泡等内质网是分布在整个细胞中的由膜构成的管道和网状结构。和核膜或细胞膜相连。根据表面结构分为：粗糙型内质网：附着有核糖体合成与运送胞外分泌蛋白光滑型内质网：无附着核糖体脂类代谢和钙代谢核糖体 蛋白质的合成工厂 蛋白质 (40) + RNA (60) 构成高尔基体 蛋白质的修饰加工，形成糖蛋白、脂蛋白，进而定向运输，如分泌到胞外。溶酶体由单层膜包裹、内

12、含多种酸性水解酶的囊泡状细胞器。水解外来蛋白质、多糖、脂类DNA、RNA破裂导致细胞自溶。微体 单层膜，含依赖黄素(FAD)的氧化酶和过氧化氢酶，使细胞免受H2O2毒害线粒体双层单位膜包围的细胞器；其中含脂、蛋白质、少量RNA和环状DNA。 生物氧化中心 化学能ATP细胞核 酵母具有由多孔核膜包裹着的细胞核。双层单位膜。结构：核膜、核基质、核仁 功能：遗传信息（DNA）的贮存、复制、转录繁殖方式和生活史分无性繁殖和有性繁殖两大类，主要是无性繁殖。无性繁殖包括芽殖 、裂殖 、和产生无性孢子有性繁殖：产生子囊孢子假酵母：只有无性繁殖 真酵母：既有无性繁殖，又有有性繁殖芽殖 过程：母细胞形成小突起

13、核裂 原生质分配 新膜形成 形成新细胞壁 假菌丝无性孢子掷孢子：掷孢酵母，着生于营养细胞生出的小梗厚垣孢子：白色假丝酵母酵母菌培养的特征 固体培养：菌落大而厚，圆形，光滑湿润，粘性，颜色单调，不透明。常见白色、土黄色、红色液体培养：菌膜或菌醭；沉淀；浑浊2.4 霉菌霉菌，为丝状真菌的统称。在营养基质上能形成绒毛状、网状或絮状菌丝体。自然界分布广泛，潮湿偏酸环境，降解有机物（如纤维素、木质素等）生产传统发酵产品（酱、酱油、豆腐乳、酿酒）生产有机酸（如柠檬酸、葡萄糖酸）、 酶制剂（如淀粉酶、蛋白酶和纤维素酶）、抗生素（如青霉素、头孢霉素）、维生素、生物碱、真菌多糖、植物生长刺激素（如赤霉素）、甾体

14、激素类药物等霉菌的危害 引起霉变：食品、生活用品、仪器、工业原料等 引起植物病害：马铃薯晚疫病、小麦的麦锈病、水稻的稻瘟病等 引起动物疾病：如各种藓症 产生毒素，引起食物中毒：黄曲霉毒素霉菌的形态 由分枝或不分枝的菌丝构成。 许多分枝菌丝相互交织在一起构成菌丝体。菌丝直径310m，放线菌细胞x10有无隔膜：无膈菌丝、有膈菌丝 分化：营养菌丝、气生菌丝无膈菌丝为长管状单细胞，多核。生长表现为菌丝的延长、细胞核的增多。低等真菌所具有的菌丝类型 ，如毛霉属、根霉属。有膈菌丝多细胞，单核或多核。隔膜有空。高等真菌所具有的菌丝类型 ，如曲霉属、青霉属。霉菌的形态由分枝或不分枝的菌丝构成。 许多分枝菌丝相

15、互交织在一起构成菌丝体。菌丝直径310m，放线菌细胞x10有无隔膜：无膈菌丝、有膈菌丝 分化：营养菌丝、气生菌丝霉菌的细胞结构 细胞膜 液泡 内质网 细胞壁 线粒体 细胞核 核糖体除少数低等水生霉菌细胞壁含纤维素外，大部分霉菌细胞壁主要由几丁质组成霉菌的繁殖方式菌丝片段 无性孢子 有性孢子 孢囊孢子 分生孢子 厚垣孢子 节孢子 芽孢子 卵孢子 接合孢子 子囊孢子霉菌的培养特征 固体：菌落大、疏松、干燥、不透明，有的呈绒毛状或絮状或网状等；蔓延生长，菌体与培养基连接紧密，不易挑取；菌落可呈现红、黄、绿、青绿、青灰、黑、白、灰等；菌落正反面，边缘与中心的颜色、结构常不一致。液体：静止，菌膜；振荡，

16、菌丝球。鉴定依据常用常见的霉菌曲霉 特征：多细胞，菌丝有膈、多核；营养菌丝匍匐生长，无假根；产分生孢子，分生孢子头菊花状曲霉的菌丝、孢子常呈现各种颜色，黑、棕、绿、黄、橙、褐等，菌种不同，颜色各异。曲霉代表种：黑曲霉、应用：制酱、酿酒、制醋的主要菌种。生产酶制剂（蛋白酶、淀粉酶、果胶酶）的菌种。生产有机酸（如柠檬酸、葡萄糖酸等）农业上用作生产糖化饲料的菌种。青霉特征：与曲霉类似多细胞，菌丝有膈；产分生孢子（多呈蓝绿色），分生孢子头扫帚状 代表种：产黄青霉、展青霉应用：是生产抗生素的重要菌种，如产黄青霉和点青霉都能生产青霉素；生产有机酸，如葡萄糖酸、柠檬酸。毛霉 特征：单细胞；菌丝发达、繁密，无

17、隔多核，初期为白色、 后期灰白至黑色；菌落蔓延性强，多呈棉絮状；产孢囊孢子和结合孢子 代表：鲁氏毛霉、总状毛霉 应用：产生蛋白酶，制作腐乳、豆豉；生产淀粉酶等酶制剂；生产草酸、乳酸、琥珀酸和甘油根霉 特征：与毛霉相似，菌丝无隔多核，单细胞；多呈絮状。主要区别在于根霉有假根和匍匐枝，与假根相对处向上生出孢囊梗。孢子囊梗与囊轴相连处有囊托，无囊领。 代表种：米根霉、黑根霉、华根霉应用： 根霉能产生一些酶类，如淀粉酶、果胶酶、脂肪酶等，是生产这些酶类的菌种。在酿酒工业上常用做糖化菌。 有些根霉还能产生乳酸、延胡索酸等有机酸。 有的也可用于甾体转化。2.5 病毒病毒是一类超显微的非细胞生物,仅含单一类

18、型核酸，只能在活细胞内增殖，观察需借助电镜。个体极小，以nm计，能通过滤菌器,100nm；无细胞结构，蛋白质 + 核酸，仅含一种核酸，或RNA、或DNA；专性活体寄生，自身酶系不全，离开活体后无生命特征；此外，病毒对抗生素不敏感，对干扰素敏感；对自然条件（紫外线、温度、湿度）抵抗较差。禽流感、SARS病毒 6570oC几分钟即可失活。病毒的特点 病毒种类很多，根据病毒寄生的对象来分，有植物病毒、动物病毒和微生物病毒。噬菌体：是病毒中的一种，一般把侵染细菌、放线菌的病毒叫噬菌体。噬菌体的形态 T4 T3 X174 f2 f1 噬菌体的结构与组成 衣壳 核酸包 刺突 核衣壳基本成分：蛋白质 + 核

19、酸（DNA或RNA）根据噬菌体与宿主的关系： 烈性噬菌体：温和噬菌体（或溶源性噬菌体） 生活周期 吸附 侵入 增殖 成熟 裂解溶源性循环 裂解性循环噬菌斑 在含有敏感菌的固体培养基上，噬菌体使寄主菌体细胞裂解而行成不同大小和形状、透明无菌的空斑噬菌体的分离检查 采样分离 定性及定量：液体培养检查定量：计数方法双层琼脂法、单层琼脂法、载片快速法、分离检查 双层琼脂法、单层琼脂法小结微生物的分类细菌：形态结构、裂殖、革兰氏染色 放线菌：形态结构、繁殖、无性孢子、分类鉴定依据 酵母菌：形态结构、繁殖方式、3类生活史 霉菌：形态结构、无性和有性繁殖 噬菌体：特征、形态结构、2种类型、复制、防治第三章

20、微生物的营养3.1 微生物的营养1. 营养物质？具有营养功能的物质 提供结构物质 提供能量 提供代谢调节物质 维持良好的生理环境2. 营养物质的需求 两方面分析：细胞及胞外成分化学构成 外源营养物的需求2.1 细胞及胞外成分化学构成与菌龄、培养条件、环境及生理特性有关存在方式：水 生命系统以水为基础 无机盐 有机物 蛋白质、核酸、糖、脂肪等2.2 外源营养物的需求一、碳源 能提供微生物营养所需碳元素的营养源 碳源物质的作用：构成细胞物质；提供能量（异养）发酵工业常用碳源：葡萄糖、甘薯粉、玉米粉、麸皮、废糖蜜、米糠等二、氮源能提供微生物营养所需氮元素的营养源 氮源物质的主要作用：是合成细胞物质中

21、含氮物质，少数自养细菌能利用铵盐、亚硝酸盐作为机体生长的氮源与能源，某些厌氧细菌在厌氧与糖类物质缺乏的条件下，也可以利用氨基酸作为能源物质实验室常用的氮源：碳酸铵、硝酸盐、硫酸铵、尿素、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等。生产上常用的氮源：硝酸盐、铵盐、尿素、氨以及蛋白含量较高的鱼粉、蚕蛹粉、黄豆饼粉、花生饼份、玉米浆等。蛋白氮必须通过水解之后降解成胨、肽、氨基酸等才能被机体利用，这种氮源叫迟效氮源。如黄豆饼粉、花生饼粉无机氮源或以蛋白质降解产物形式存在的有机氮源可以直接被菌体吸收利用，这种氮源叫做速效氮源。如硫酸铵、玉米浆速效氮源，通常是有利于机体的生长，迟效氮源有利于代谢产物的形成。三、能源 能为微

22、生物的生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能辐射能：光能自养和光能异养微生物的能源有机物：化能异养微生物的能源（同碳源）无机物：化能自养微生物的能源（不同于碳源）还原态的无机物质：化能自养微生物的能源，例如：NH4+、NO2-、S、H2S、H2、Fe2+ 等。能利用这些物质作为能源的全部是细菌，如：硝酸细菌、亚硝酸菌、硫化细菌、硫细菌、铁细菌、硫细菌、氢细菌和铁细菌等。多功能营养物 一种营养物常有一种以上营养要素的功能：双功能、三功能等。例如，光（单、能源）；NH4+（双，氮源、能源）；蛋白质（三，碳源、氮源、能源）四、生长因子是一类对微生物正常代谢必不可少且不能用简单的碳源或氮源自行合成的

23、微量有机物主要包括维生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶（碱基）及其衍生物，此外还有甾醇、 胺类、脂肪酸等等。根据微生物与生长因子的关系：生长因子自养型 多数真菌、放线菌、细菌 生长因子异养型 乳酸菌、致病菌 生长因子过量合成型天然培养基中来自富含生长因子的原料酵母膏、玉米浆、麦芽汁、肝浸液、心脑浸液等合成培养基则来自复合维生素溶液五、无机盐 无机盐主要可为微生物提供除碳、氮源以外的各种重要元素，包括大量元素和微量元素。大量元素：P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe等。所需浓度在10-310-4mol/L微量元素：Cu、Zn、Mn、Mo、Co等。所需浓度在10-610-8mol/L无机盐的生理功能 细胞内一

24、般分子成分（P、S、Ca、Mg 、Fe等） 一般功能 渗透压的维持（Na+等） 生理调节物质 酶的激活剂（Mg2+等） 大量元素 pH的稳定无 化能自养菌的能源（S、Fe2+、NH4+、NO2-等）机 特殊功能 盐 无氧呼吸时的氢受体（NO3-、SO42-等） 酶的激活剂（Cu2+、Mn2+ 、Zn2+等） 微量元素 特殊分子结构成分（Co、Mo等）在配制细菌培养基时，对于大量元素来说，可以加入有关化学试剂，其中首选的是K2HPO4及MgSO4，因为它们可提供四种需要量最大的元素。对其他需要量少些的元素来说，因为在一般化学试剂、天然水、玻璃器皿或是其他天然成分中都以杂质等状态存在，故在配制一般

25、培养基时就不必另行加入。 六、水水分是生物细胞的主要化学成分，其重要的生理功能表现在下列几个方面：1. 细胞的构成成分2. 一系列生理生化反应的反应介质3. 参与许多生理生化反应4. 有效地控制细胞内的温度变化结合水与游离水 结合水：与溶质或其他分子结合，难以利用 游离水：可被微生物利用。含量用水活度Aw表示 Aw=0.630.99 细菌生长Aw真菌3.2 微生物的营养类型光能自养型微生物 以CO2作为唯一碳源或主要碳源，并利用光能，以无机物如硫化氢、硫代硫酸钠或其他无机硫化物作为供氢体将CO2还原成细胞物质，同时产生元素硫光能自养型微生物包括蓝细菌（含叶绿素）、红硫细菌和绿硫细菌等少数微生物

26、（含细菌叶绿素），由于含有光合色素，因而能使先能转变成化学能（ATP），供机体直接利用。 光能异养型微生物 以CO2为主要碳源或唯一碳源，以有机物（如异丙醇）作为供氢体，利用光能将CO2还原成细胞物质，红螺菌属中的一些细菌属于此种营养类型。光能异养型细菌在生长时大多数采要外源的生长因子化能自养型微生物 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。它们在自然界物质转换过程中起着重要的作用。化能异养型微生物 多数微生物属于化能异养型，其生长所需要

27、能量和碳源通常来自同一种有机物。根据化能异养型微生物利用有机物的特性，又可以将其分为下列两种类型：腐生型微生物：利用无生命活性的有机物作为生长的碳源。寄生型微生物：寄生在生活的细胞内，从寄生体内获得生长所需要的营养物质。存在于寄生与腐生之间的中间过渡类型微生物，称为兼性腐生型或兼性寄生型。第三章 微生物的营养3.3 培养基 培养基是人工配制的适合于不同微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质。它是进行科学研究，发酵生产微生物制品等的基础 。一、培养基的类型按培养基的物理状态分类 液体、固体、半固体培养基培养基的组成成分分类 天然、合成、综合培养基天然培养基 以天然有机物配制而成 配制方便、营养丰

28、富但化学成分复杂难以确定 常用天然培养基成分 牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、麦芽汁、血清、鱼粉、玉米粉、麸皮等 合成培养基 配料成分均为已知的化学物质 成分精确、重复性好；但价格较高，配置繁琐用作定量要求较高的精细实验，如分类鉴定、生理生化、育种、遗传分析综合培养基 部分天然材料已知化学药品 应用最多，如牛肉膏蛋白胨培养基；马铃薯蔗糖培养基等严格来说，凡含有未经处理的琼脂的任何合成培养基均为综合培养基。按培养基的功能分类 鉴别、选择、加富、种子、发酵培养基鉴别培养基依据代谢特点，培养基中加入指示用化学试剂，以鉴别不同微生物 如伊红美蓝乳糖培养基（EMB）：蛋白胨10g，乳糖5g，蔗糖5g，K2HPO

29、4 2g，伊红Y 0.4g，美蓝0.065g，蒸馏水1L，pH7.2 抑制G，低酸度时，伊红美蓝沉淀常应用于饮用水、牛乳等食品等细菌学检验选择培养基 根据特殊营养要求、或对理化因子抗性设计 投其所好、取其所抗功能：使混合菌样中劣势菌变成优势菌，用于菌种筛选 投其所好主要是一些特殊的碳源和氮源，如纤维素可被用来富集纤维素分解微生物，甘露醇用来富集自生固氮菌，石蜡油用来富集分解石油的微生物，以及用较浓的糖液来富集酵母菌 取其所抗用于抑制它种微生物的选择性抑制剂有染料（结晶紫等）、抗生素和脱氧胆酸钠等；有利于选择培养的理化因素有温度、氧气、pH或渗透压等。种子培养基 氮源、维生素丰富，原料精细，pH

30、稳定，保证菌种的正常生长与繁殖 发酵培养基 数量大，原料粗放，来源充足，价格低廉，且利于下游的分离提取。一般碳源丰富；如果产物含氮量高，则增加氮源。二、培养基的配制及选用是微生物学研究与生产实践中最基本的如何选用？如何设计？四大原则 营养协调 理化条件适宜 pH 水活度及渗透压 氧化还原电位 内源调节 K2HPO4 / KH2PO4；CaCO3外源调节 外加酸/碱 K2HPO4HClKH2PO4KCl KH2PO4KOHK2HPO4H2O 水活度 Aw 0.630.99经济节约以粗代精、以野代家、以废代好、以简代繁，以烃代粮，以纤代糖、以氮代朊、以国产代进口三、培养基配制一般流程 计算 称量

31、溶解 高温灭菌 过滤除菌3.4 营养物质的跨膜运输 四种运输方式 单纯扩散 促进扩散 主动运输 基团转位第四章 微生物的代谢新陈代谢，简称代谢 新陈代谢 分解代谢 合成代谢 一系列有序的、连续的由特定酶所催化的生物化学反应组成复杂分子简单分子 ATP H 微生物代谢 依据代谢产物在微生物中作用不同：初级代谢：能使营养物转化为结构物质、具生理活性物质或提供生长能量的一类代谢。产物有小分子前体物、单体、多聚体等生命必需物质。次级代谢：某些微生物中并在一定生长时期出现的一类代谢。产物有抗生素、酶抑制剂、毒素、甾体化合物等，与生命活动无关，不参与细胞结构，也不是酶活性必需，但对人类有用。二者关系：先初

32、后次，初级形成期也是生长期，只有大量生长，才能积累产物。 4.1 微生物的产能代谢产能代谢:把环境中多种形式的最初能源转换为生物ATP的过程 是新陈代谢的核心问题 一切生命活动都是耗能反应化能异养菌 光能营养菌 化能自养菌 化能异养微生物的生物氧化 一系列连续的氧化还原反应，逐步分解并释放能量生物氧化的形式：加氧；脱氢；失去电子 生物氧化的功能 产能ATP、产还原力H、产小分子中间代谢物生物氧化的过程：脱氢（或电子）、递氢（或电子）和受氢（或电子）以葡萄糖的生物氧化为例发酵 定义：广义指在有O2或无O2条件下，任何大规模生产微生物产品的过程。狭义指从糖或其他有机分子中释放能量并将部分能量通过底

33、物水平磷酸化作用贮存在ATP的高能磷酸键中，不需要O2，不需要电子传递链，利用底物未完全氧化的某种中间产物作为最终电子受体的微生物代谢过程。呼吸 定义；从有机物中释放能量并通过氧化磷酸化作用贮存在ATP内，底物脱氢后释放的电子经电子传递链，最终与外源氢受体（氧，氧化态无机物）结合的产能代谢过程。发酵与呼吸的比较 发酵：无氧，底物未彻底氧化（有机物是氧化基质最终氢受体），积累有机物而产能少，不经电子传递链只能借底物水平磷酸化作用合成ATP 呼吸：有氧或存在氧化态无机物，底物完全氧化为CO2（O2或氧化态无机物为最终电子受体），产能多，经完整的呼吸链（电子传递链）递氢，通过氧化磷酸化作用合成ATP

34、 自养微生物的生物氧化氧化无机物（氨及亚硝酸，S及还原态硫化物，Fe2，H2）。四个生理类群产生ATP少，而合成代谢还原CO2需要大量还原力，所以自养微生物生长缓慢 能量转移与ATP的合成底物水平磷酸化 含有高能键的化合物直接偶联ATP或GTP的合成的ATP产生方式。 化合物所含有的高能磷酸集团在酶的催化下直接转移给ADP或GDP 氧化磷酸化 生物氧化形成的NADH合FADH2可通过位于线粒体内膜或细菌质膜上的电子传递系统传递给氧或其他氧化型物质，传递过程中偶联ATP合成光合磷酸化 环式光合磷酸化、非环式光合磷酸化4.2 微生物的合成代谢营养元素 单体 单糖、脂肪酸、甘油、核苷酸、氨基酸等 多

35、聚体 多肽、蛋白质、DNA、RNA、多糖、脂类细胞结构与功能组分 糖类、脂肪酸、氨基酸、核苷酸的生物合成 糖类的合成4.2.2 脂肪酸的合成4.2.3 氨基酸的合成 4.2.4 核苷酸的合成嘌呤 小分子 次黄嘌呤核苷酸AMP，GMP 自由碱基、核苷组成（补救途径）嘧啶 小分子尿嘧啶核苷酸TTP，CTP 自由碱基、核苷组成（补救途径）4.3 微生物的代谢调节代谢调节是为了应对环境变化不能调节死亡或淘汰不能开启营养利用酶系养料浪费不能关闭酶系浪费大量资源不能改变酶组成、细胞结构等环境淘汰微生物可以采用很多种方法调节基因和酶等，但是有些共性的规律。我们可以发现这些规律存在于各种代谢途径中。代谢调节的

36、两个层次基因水平酶的合成量的调节酶分子水平酶分子的活性调节酶合成调节较间接而且缓慢，但可阻止酶过量合成，节约原料与能量酶活性调节快速，作用直接两者同时存在，协调进行 酶合成的调节通过调节酶的合成量进而调节代谢速率（原核微生物，发生在转录水平）酶诱导酶阻遏1. 酶合成调节的类型诱导组成酶 诱导酶固有酶类适应外来底物（类似物）临时合成酶类诱导物：能促进诱导酶产生的物质底物、底物类似物、前体乳糖IPTG-半乳糖苷酶诱导的种类同时诱导短的代谢途径：半乳糖苷透性酶、 -半乳糖苷酶、半乳糖苷转乙酰酶顺序诱导复杂的代谢途径1. 酶合成调节的类型阻遏末端产物阻遏末端产物代谢途径中各种酶的合成STOP直线式代谢

37、途径鸟氨酸 +氨甲酰磷酸瓜氨酸精氨酸琥珀酸精氨酸氨甲酰转移酶；精氨酸琥珀酸合成酶；精氨酸琥珀酸裂合酶分支式代谢途径末端产物专一阻遏分支途径的酶多价阻遏：分支前的“公共酶”如天冬氨酸族虚线表示末端产物抑制（E）；某些酶还受末端产物阻遏（R）1. 酶合成调节的类型阻遏分解代谢物阻遏AA1A2A3BB1B2E1E2葡萄糖效应2. 酶合成调节的机制操纵子学说操纵子：指的是一组功能上相关的基因，启动基因 + 操纵基因 + 结构基因三部分组成。启动基因: RNA多聚酶的识别与结合部位，转录的起始点；操纵基因：能与阻遏物（一种调节蛋白）相结合，以此来决定结构基因的转录是否能进行；结构基因：决定某一多肽的DN

38、A模板。一个操纵子的转录，就合成了一个mRNA分子。 操纵子诱导型操纵子：只有当存在诱导物（一种效应物）时，其转录频率才最高，并随之转译出大量诱导酶，出现诱导现象，例如乳糖、半乳糖和阿拉伯糖分解代谢的操纵子等阻遏型操纵子：只有当缺乏辅阻遏物（一种效应物）时，其转录频率才最高。由阻遏型操纵子所编码的酶的合成，只有通过去阻遏作用才能起动，例如精氨酸、组氨酸和色氨酸合成代谢的操纵子等调节基因用于编码组成型调节蛋白的基因。调节基因一般位于相应操纵子的附近。效应物是一类低分子量的信号物质（如糖类及其衍生物、氨基酸和核苷酸等），包括诱导物和辅阻遏物两种，它们可与调节蛋白相结合以使后者发生变构作用，并进一步

39、提高或降低与操纵基因的结合能力。 调节蛋白是一类变构蛋白。有两个特殊位点，其一可与操纵基因结合，另一位点则可与效应物相结合。当调节蛋白与效应物结合后，就发生变构作用。有的调节蛋白在其变构后可提高与操纵基因的结合能力，有的则会降低其结合能力。阻遏物阻遏物蛋白阻遏物蛋白 + 辅阻遏物乳糖操纵子诱导负调节（lac）正调节（G）lac阻遏物缺陷突变？组成型消除色氨酸操纵子阻遏负调节突变？除阻遏，工业通过末端产物的反馈阻遏对酶合成的调节诱导 活性，阻遏物 不表达阻遏 无活性，阻遏物蛋白调节蛋白 诱导物StopGoGo表达表达 辅阻遏物Stop不表达负调节加入调节蛋白（阻遏物，阻遏物蛋白辅阻遏物），酶量降

40、低强启动基因，通过阻止RNA多聚酶结合来调节正调节加入调节蛋白（激活蛋白/激活蛋白效应物），酶量升高弱启动基因，通过辅助RNA多聚酶结合来调节 酶活性的调节酶活性的激活后面的反应可被较前面的中间产物促进，如粪链球菌的乳酸脱氢酶活性可被果糖-1，6-二磷酸所促进 酶活性的抑制某代谢途径的末端产物（即终产物）过量时，这个产物可反过来直接抑制该途径中第一个酶的活性，促使整个反应过程减慢或停止，从而避免了末端产物的过多累积 1. 反馈抑制的类型直线式代谢途径中的反馈抑制 分支代谢途径中的反馈抑制同功酶调节 催化相同生化反应，但酶蛋白分子结构有差异的一类酶同功酶调节的示意图虚线表示末端产物抑制（E）；某

41、些酶还受末端产物阻遏（R）分支代谢途径中的反馈抑制协同反馈抑制 分支代谢途径中的反馈抑制合作反馈抑制 分支代谢途径中的反馈抑制累积反馈抑制 分支代谢途径中的反馈抑制顺序反馈抑制 2. 反馈抑制的机制变构酶第五章 微生物的生长及纯培养大型真核生物生长质量、高度的增加微生物类似诸多反应产能、合成代谢细胞自身物质的增加各种亚单位的组装（DNA、核糖体、细胞壁等等质量、体积微生物的生长个体、群体个体生长 个体繁殖 群体生长群体生长 个体生长 + 个体繁殖 由于微生物的个体极小、生命周期短，实际中更有意义的生长指群体生长，也就是细胞数目的增加。=本章要点微生物生长的测定：平板菌落计数法、液体稀释法生长曲

42、线：延迟期、对数生长期、稳定期、衰亡期无菌技术微生物的分离方法：纯培养平皿划线分离法、稀释分离法、涂布平板法好氧 & 厌氧培养，分批 & 连续培养5.1 微生物生长的测定生长测定的重要性什么微生物？纯培养鉴定（前面章节）微生物的数量？定量种种方法（本节）微生物不同、方法也不同三类微生物的主要的繁殖方式裂殖芽殖菌丝延长相应的生长测定方法单细胞（裂殖、芽殖）直接法（测定细胞数目）、间接法（测定细胞质量或细胞组分）菌丝延长测定菌丝生长的长度或菌丝的质量微生物个体微小，给生长测定带来一定困难。实践经验发展出一系列的方法来进行测定群体生长 直接计数法显微计数法比浊法平板菌落计数法液体稀释法电子计数器法菌

43、丝长度测定法1）显微计数法血球计数板常用做酵母菌计数1）显微计数法血球计数板1）显微计数法血球计数板样品稀释每个计数小室里5个细胞左右原始样品106/ml则不适合应用1）显微计数法血球计数板优点：简便快速缺点：死活均计，即使借助美蓝染色区分死活菌，离真实活菌数也有差异。2）比浊法菌悬液：颗粒对光的散射与吸收一定浓度范围内，细胞数量与光密度成正比2）比浊法分光光度计选取一定波长（400700nm），像E.coli，580620nm，注意排除培养液组分的影响光电比浊计常用于发酵生产过程菌体生长的监测，可以连续测定，简便快速。但如果培养液含有其他颗粒物或色素则不能使用3）平板菌落计数法活体计数如实反

44、映样品活体数目3）平板菌落计数法要求：稀释均匀，涂布充分（涂布法）或混合均匀（倾注法）计数：每个菌落来自一个细胞，以每个平板30300个菌落为宜（9cm平皿）结果：稀释度 x 平均菌落数 ?CFU/ml3）平板菌落计数法广泛应用于教学、科研、食品检验、以及其他众多样品中活菌检验要求熟练掌握4）液体稀释法样品10 X 系列稀释选取3个连续合适稀释度，每个稀释度做5个平行测验，记录生长的试管数对照最大概率表，再乘稀释倍数得出活菌量5）电子计数器法又叫电阻法。菌体通过小孔，电阻变化，引起脉冲，记录，吸入培养液体积一定，因而脉冲数与菌体数目成正比。优点：简便快捷缺点：需特殊设备，对链状菌、丝状菌、含颗

45、粒杂质培养液不适用。5）电子计数器法6）菌丝长度测定法主要用于丝状真菌的生长测定方法1：平板点种，每天测定菌落直径，直至菌落长满平板。缺点：未反映纵向生长，同时易受接种量的影响6）菌丝长度测定法主要用于丝状真菌的生长测定方法2：U型管法，接种在臂的一端，每隔一定时间测量菌丝的长度。 间接计数法测定细胞干重测定营养基质的消耗测定代谢产物含量测定发酵液粘度测定发酵发热量测定发酵液酸碱度1）测定细胞干重单细胞、多细胞均适用，含杂质颗粒的培养物除外液体培养 离心或过滤 洗涤除去培养基成分烘干至恒重 称重2）测定某种营养基质的消耗选取标准：营养基质的消耗与菌体生长成正比，常为不可用于合成代谢的营养物。步

46、骤：测定营养基质消耗后，与标准曲线比对，估算菌体量3）测定某种代谢产物的含量选取标准：代谢产物含量与菌体生长成正比例如，CO2作为有氧发酵的代谢产物，可依据CO2量估算细胞生长。全自动发酵罐中采用红外线气体分析仪来测定CO2的含量4）发酵液粘度依据：菌体生长、代谢产物积累使发酵液粘度增加5）发酵放热量依据：菌体生长释放热量6）发酵液酸碱度适用于菌体生长或代谢产物导致发酵液酸碱度变化的微生物5.2 微生物群体的生长规律生长曲线及对生产的指导意义单细胞微生物的典型生长曲线延滞期的特点生长速度为零细胞体积急剧增大细胞内的RNA增高，细胞呈嗜碱性合成代谢活跃，易产生诱导酶对外界不良环境条件敏感影响延滞

47、期长短的因素接种龄接种量培养基成分 发酵工业上需尽量缩短该期，提高设备利用率，以降低生产成本：1）摇瓶扩大种子量；2）增加接种量；3）种子培养基加入某些发酵培养基的成分。 在食品工业上，尽量在此期进行消毒或灭菌指数期的特点生长速度常数R最大细胞进行平衡生长酶系活跃，代谢旺盛 研究菌体的最佳时期影响指数期微生物增代时间的因素菌种营养成分营养物的浓度发酵工业上通过连续流加或补加营养物，以达到较高的菌体密度食品工业上尽量使有害微生物不能进入此期细菌研究中常用的三个参数繁殖代数（n） 指数生长方式： 1 2 4 8 2n 设接种时细胞数为N1, 时间为t1, 到时间t2后，繁殖n代，细胞数为N2，它们

48、之间的相互关系为： N2 = N1*2n以对数表示： N2 = N1 + n2 N2 - N1 n = 2生长速度常数（R） n N2 - N1 R = = t2 t1 t2 t1代时(G) t2 t1 2(t2 t1) G = = n N2 - N1 稳定期特点：1 生长速率常数R等于02 菌体产量达到了最高值3 合成次生代谢产物（抗生素、色素等）4 细胞内出现储藏物质，芽孢菌内开始产生芽孢产生原因：营养物尤其是生长限制因子的耗尽营养物的比例失调，如碳氮比不合适有害代谢废物的积累（酸、醇、毒素等）物化条件（pH、氧化还原势等）不合适生长得率表示营养物质与稳定期获得的菌体量关系X - X0Y

49、=C0 - CC0为限制性营养物初始浓度；C为菌体生长后限制性营养物浓度，稳定期，消耗完，为0例如某实验产黄青霉Y1:2.56,表示2.5g葡萄糖可获得1g菌丝体（干重）初级、次级代谢产物代谢产物与细胞形成的关系初级代谢产物：与菌体形成同步，稳定期末期为最佳收获期。通过连续流加碳源、氮源并以相关速度移走代谢产物，稳定在对数期末或稳定期提高产量。如酵母乙醇发酵次级代谢产物：不同步。产生高峰在稳定期后期或衰亡期。通过流加营养物稳定在稳定期后期。如青霉素生产衰亡期特点：1 R为负值2 细胞的形态发生变化，出现不规则的衰退形3 释放次生代谢产物，芽孢等4 菌体开始自溶产生原因： 生长条件的进一步恶化，使细胞内的分解代谢大大超过合成代谢，继而导致菌体的死亡发酵工业需掌握时间结束发酵，避免衰亡带来的产量降低或后续提纯的困难菌丝状微生物的生长规律无明显对数期，分为三个阶段：生长停滞期（孢子萌发或菌丝长出芽体）迅速生长期（菌丝分支，形成菌丝体，菌丝质量）衰退期（菌丝质量，出现空泡和自溶）5.3 微生物的分离和纯培养 无菌技术微生物的特点： 分布广泛、繁殖迅速、所需条件简单（目标微生物其他微生物）均非常容易在营养基质上生长微生物研究及生产中，防止其他