海南大学微生物ppt的总结整理

下载可编辑下载可编辑.专业.整理..专业.整理.下载可编辑.专业.整理.1什么是微生物微生物：（microorganism，Microbe）——指一群个体微小、结构简单，用肉眼难以看见或难以看清楚的低等生物的通称。不是一个分类学上的名词。主要包括：细胞型微生物——细菌(真细菌和古细菌)、放线菌、立克次氏体、支原体、衣原体、螺旋体、酵母菌、真菌(霉菌和大型真菌)、单细胞藻类和原生动物无细胞结构的微生物——病毒、亚病毒特征可用小、简、低来概括2.人类对微生物世界的认识史一个难以认识的微生物世界微生物是存在与地球上最古老的生物，但直到大约300年以前才真正有意识地看到微生物，其原因是由于个体微小、群体外貌不显、杂居混生、因果难联。微生物学发展的主要阶段（重点）（1）史前期和初创期——微生物的发现1676年，微生物学的先驱荷兰人列文虎克（Antonyvanleeuwenhoek）首次观察到了细菌。奠基期（重点介绍巴斯德、科赫等重要代表人物的贡献）；巴斯德的贡献：彻底否定自然发生说；证实发酵由微生物引起；开创免疫学——预防接种；发明了巴氏消毒法。科赫的贡献：发明培养基并用纯化微生物等一系列研究方法的创立；证实炭疽病病因——炭疽杆菌；发现结核病病原——结核杆菌；以及科赫原则。发展期（与生命科学的其他学科一起共同发展）1897年发现了酵母菌的无细胞抽提液可将蔗糖转化为酒精，并对葡萄糖进行酒精发酵获得成功。从此微生物进入了生化研究阶段，并诞生了生物化学学科。此后，微生物生理和生物化学两个学科紧密结合，共同发展。（4）成熟期标志：DNA结构的双螺旋模型建立。微生物成为分子生物学中的重要研究对象。20世纪70年代后微生物成为生物工程学科的主角；广泛运用分子生物学理论和现代研究方法，深刻揭示微生物的各种生命活动规律；以基因工程为主导，把传统的工业发酵提高到发酵工程水平；大量理论性、交叉性和应用性、实验性分支学科飞速发展；微生物基因组的研究3.研究微生物的重要意义（重点）微生物无处不在，我们无时不生活在“微生物的海洋”中；微生物在人们的日常生活、工农业生产和医药、环保等方面有重要的应用；微生物也有可能引起毁灭性的灾害；（四）、微生物学在生命科学中具有重要地位4.微生物的共同特性（举例说明）（本章重点）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。个体微小一般微生物以µm表示其大小；病毒用nm表示大小结构简单单细胞；简单多细胞；无细胞吸收多、转化快代谢活跃：吸收、转化物质速度极快；发酵乳糖的细菌每小时可分解其自重的1000~10000倍；产朊假丝酵母合成蛋白质的能力较大豆强100倍，较成年公牛强105倍代谢方式多样：能利用的有机基质极为广泛，CO2；有机化能，无机化能，光能；好氧呼吸，厌氧呼吸，发酵，（兼性）；途径多种多样；产物多种多样生长旺、繁殖快繁殖快速：大肠杆菌在适宜条件下37℃时的世代时间为18min，每24h可分裂80次，即增殖数为1.2x1024；48h为2.2×1043个，约等于4000个地球的重量。适应强：抗逆性强：抗热性；抗压性；抗寒性；抗酸性；抗碱性；抗干燥性；抗缺氧性；抗辐射性；抗毒物性休眠期长：具有特殊的休眠构造（芽孢，孢子，胞囊）；菌丝体特异结构（菌核，菌索）；芽孢休眠期可达几年，几百年，上千年易变异：容易变异：微生物的自然变异频率可达10-5~10-10；变异可涉及各种形式：形态构造，代谢途径，生理特性，抗原抗性，产物种类，产物数量分布广：分布广泛：除了“明火”，火山喷发中心区和人为的无菌环境外，都有微生物的存在分类级宽；微生物横跨了无细胞结构生物、细胞结构生物中的原核生物和真核生物；除动物界和植物界外各界都为微生物而设。种类多微生物生物多样性（物种多样性）目前已确定的微生物种数在十万种左右，但仍正以每年发现几百至上千个新种的趋势在增加。未知的微生物仍是占绝大多数。目前我们所了解的微生物种类，至多也不超过生活在自然界中的微生物总数的10％”，微生物生态学家较为一致地认为，目前已知的已分离培养的微生物种类可能还不足自然界存在的微生物总数的1％。分子生物学技术和方法的发展已经揭示了运用传统的微生物学研究技术和方法获得的微生物种类和种群数量仅仅占自然界存在总数的不到1％。运用分子生物学技术和方法获得了与目前所知微生物的基因完全不同的基因组。自然界中微生物存在的数量往往超出一般人们的预料。每g土壤中细菌可达几亿个，放线菌孢子可达几千万个。人体肠道中菌体总数可达100万亿左右。每g新鲜叶子表面可附生100多万个微生物。全世界海洋中微生物的总重量估计达280亿吨。从这些数据资料可见微生物在自然界中的数量之巨。实际上我们生活在一个充满着微生物的环境中。微生物横跨了生物六界系统中无细胞结构生物病毒界和细胞结构生物中的原核生物界、原生生物界、菌物界，除了动物界、植物界外，其余各界都是为微生物而设立的，范围极为宽广。根据C.Woese1977年提出的生命三域的理论，微生物也占据了古菌、细菌和真核生物三域。微生物形态与结构的多样性形态多样性：球形，杆形，螺旋形，方形，其他各种形状大小多样性：病毒－nm，细菌－µm,大型真菌－几~10几cm结构多样性：无细胞结构，单细胞结构，多细胞结构；有或无多种多样的特殊结构微生物的代谢多样性微生物代谢的底物多样性是其他生物所不可比拟的。微生物能利用的基质十分广泛，是任何其他生物所望尘莫及的，从无机的CO2到有机的酸、醇、糖类、蛋白质、脂类等，从短链、长链到芳香烃类，以及各种多糖大分子聚合物(果胶质、纤维素等)和许多动、植物不能利用、甚至对其他生物有毒的物质，都可以成为微生物的良好碳源和能源。微生物的代谢方式多样性既可以CO2为碳源进行自养型生长，也可以有机物为碳源进行异养型生长；既可以光能为能源，也可以化学能为能源。既可在有O2条件下生长，又可在无O2条件下生长。代谢的中间体和产物多样性有各种各样的酸、醇、氨基酸、蛋白质、脂类、糖类等等。代谢速率的多样性如在适宜环境下，大肠杆菌每小时可消耗的糖类相当于其自身重量的2000倍。以同等体积计，一个细菌在1小时内所消耗的糖即可相当于人在500年时间内所消耗的粮食。微生物的遗传与变异多样性在微生物中携带遗传信息的物质及其方式具有多样性在原核微生物中，染色体、质粒也携带遗传信息；真核微生物中，染色体和细胞器都有能自主独立复制的DNA；病毒携带的核酸可以是DNA，也可以是RNA，如朊病毒甚至用蛋白质作增殖模板。RNA病毒和朊病毒都不遵守DNARNA蛋白质这一中心法则。微生物的繁殖方式相对于动植物的繁殖也具有多样性细菌以二裂法为主，个别可由性接合的方式繁殖；放线菌可以菌丝和分生孢子繁殖；霉菌可由菌丝、无性孢子和有性孢子繁殖，无性孢子和有性孢子又各有不同的方式和形态；酵母菌可由出芽方式和形成子囊孢子方式繁殖。微生物繁殖速率的多样性以二裂法繁殖的细菌具有惊人的繁殖速率。如在适宜条件下，大肠杆菌37℃时世代时间为18分钟，每24小时可分裂80次，每24小时的增殖数为1.2x1024个。许多深海或嗜压微生物的生长代时远较大肠杆菌长，几天、几月者都有。微生物变异的多样性由于个体小，结构简单，繁殖快，与外界环境直接接触等原因，很容易发生变异，一般自然变异的频率可达10－5～10－10，而且在很短时间内出现大量的变异后代。变异具有多样性，其表现可涉及到任何性状，如形态构造、代谢途径、抗性、抗原性的形成与消失、代谢产物的种类和数量等等。微生物的抗性多样性微生物具有抗逆多样性（极强的抗热性、抗寒性、抗盐性、抗干燥性、抗酸性、抗碱性、抗压性、抗缺氧、抗辐射和抗毒物等能力。）抗热性、抗寒性（已从近于100℃条件下的温泉中分离到了高温芽孢杆菌，并观察到在105℃时还能生长。细菌芽孢具有高度抗热性，100℃下可生存。许多细菌也耐冷和嗜冷，有些在-12℃下仍可生活，造成贮藏于冰箱中的肉类、鱼类和蔬菜水果的腐败。人们常用冰箱(+4℃)、低温冰箱(-20℃)、干冰(-70℃)、液氮(-196℃)来保藏菌种，都具有良好的效果。）抗酸碱性（嗜酸菌可以在pH为0.5的强酸环境中生存，而硝化细菌可在pH9.4、脱氮硫杆菌可在pH10.7的环境中活动。在含盐高达23％～25%的“死海”中仍有相当多的嗜盐菌生存。）抗高渗性（在糖渍蜜饯、蜂蜜等高渗物中同样有高渗酵母等微生物活动，从而往往引起这些物品的变质。）抗逆结构的多样性（微生物在不良条件下很容易进入休眠状态，某些种类甚至会形成特殊的休眠构造，如芽孢、分生孢子、孢囊等。有些芽孢在休眠了几百年，甚至上千年之后仍有活力。）微生物的生态分布多样性微生物在自然界中，除了“明火”、火山喷发中心区和人为的无菌环境外，到处都有分布，上至几十千米外的高空，下至地表下几百米的深处，海洋上万米的水底层，土壤、水域、空气，动植物和人类体内外，都分布有各种不同的微生物，可以说无处不在。即使是同一地点同一环境，在不同的季节，如夏季和冬季，微生物的数量、种类、活性、生物链成员的组成等等有明显的不同。显示了微生物生态分布的多样性。深海火山口忍耐高温的细菌红海盐滩上的耐盐细菌美国加州金矿毒液中的耐酸细菌某些细菌，可分解某些含放射性元素的废料（铀）地下2800米深處的細菌能夠利用鈾礦中的放射性鈾元素把地下水分子分解生成氢气，再利用氢气和硫酸盐合成其生長需要的能量和物质。沙漠中发现地球最强悍细菌4万米高空新发现3种抗紫外线细菌美国加利福尼亚莫诺湖研究区第一节细菌的形态和大小（一般介绍）细菌的基本形态：球形、杆形和螺旋形细菌的特殊形态：举例：古细菌的星形、叶形等；细菌的异常形态介绍外界因素培养时间、培养温度、培养基成分、浓度、pH值等环境条件对细菌形态都有明显的影响。一般处于幼龄阶段和生长条件适宜时，细菌形态正常、整齐，表现出特定的形态。在较老的培养物中，或不正常的条件下，细胞常出现不正常形态，尤其是杆菌，有的细胞膨大，有的出现梨形，有的产生分枝，有时菌体显著伸长以至呈丝状等异常形态。若将它们转移到新鲜培养基中或适宜的培养条件下又可恢复原来的形态。细菌的大小测量细菌大小的单位：微米细菌大小的表示方法：球菌：直径杆菌：宽×长螺菌：宽、长、螺距细菌的大小通常球菌直径：0.2—1.5μm，杆菌:长1—5μm,宽0.5—1μm。例如：大肠杆菌：平均长度：2μm；宽度0.5μm1500个大肠杆菌头尾相接等于3mm;109个大肠杆菌重1mg.由于菌种不同，细菌的大小存在很大的差异；对于同一个菌种，细胞的大小也常随着菌龄变化。另外，对于同一个菌种染色前后其细胞大小都有所不同。所以，有关细菌大小的记载，常是平均值或代表性数值。细菌的染色细菌染色的概述细菌的革兰氏染色（重点）（1）革兰氏染色的过程革兰氏染色原理：第一步：结晶紫使菌体着上紫色第二步：碘和结晶紫形成大分子复合物，分子大，能被细胞壁阻留在细胞内。第三步：酒精脱色，细胞壁成分和构造不同，出现不同的反应。G+菌：细胞壁厚，肽聚糖含量高，交联度大，当乙醇脱色时，肽聚糖因脱水而孔径缩小，故结晶紫-碘复合物被阻留在细胞内，细胞不能被酒精脱色，仍呈紫色。Gˉ菌：肽聚糖层薄，交联松散，乙醇脱色不能使其结构收缩，因其含脂量高,乙醇将脂溶解，缝隙加大，结晶紫-碘复合物溶出细胞壁，酒精将细胞脱色，细胞无色。第四步：番红复染后呈红色。结果:革兰氏阳性菌——紫色；革兰氏阴性菌——红色。（2）革兰氏染色的意义第二节细菌细胞的结构1.细菌细胞的一般构造细胞壁细胞壁的概念和功能（一般介绍）革兰氏阳性细菌（G+）细胞壁的组成（重点和难点）革兰氏阴性细菌(G-)细胞壁的结构和组成（重点）革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌细胞壁的比较作用于细菌细胞壁肽聚糖的酶和抗生素革兰氏染色的机理和注意事项功能：细胞壁的功能磷壁酸的功能脂多糖的功能第二节细菌细胞的结构细胞膜细胞膜的结构与化学组成原核细胞细胞膜的结构和组成原核细胞膜的功能细胞膜的功能：选择性进行细胞内外物质交换和运送；维持细胞内正常渗透压的结构屏障；合成细胞壁及糖被（荚膜和粘液层）的重要场所；参与生物氧化和能量产生；是鞭毛着生的位点，并可为鞭毛运动提供能量。细胞质及其内含物细胞质核糖体贮藏性颗粒：异染粒、聚β－羟丁酸、肝糖粒、淀粉粒、脂肪粒、硫粒和液泡气泡质粒（重点）质粒的大小；质粒的种类；大肠杆菌的F因子细菌抗药质粒（R因子）大肠杆菌素质粒（Col因子）降解质粒Vi质粒（virulenceplasmid）等等质粒的特点：可以在细胞质中独立于染色体之外（即以游离状态）存在，也可以插入到染色体上以附加体的形式存在；在细胞分裂时，可以不依赖于细菌染色体而独立进行自我复制，也可以插入到细菌染色体中与染色体一道进行复制；质粒可以通过转化、转导、或接合作用而由一个细胞转移到另一个细胞，使两个细胞都成为带有质粒的细胞；质粒对于细胞生存并不是必要的。（四）核区二、细菌细胞的特殊构造芽胞：（1）芽孢的形态、大小和着生位置（2）能形成芽孢的细菌种类（3）芽孢的组成和结构（4）芽孢的形成过程（5）芽孢的特性（6）芽孢抗热机制（7）芽孢的本质（8）研究芽孢的意义（9）伴胞晶体第二节第二节细菌细胞的结构细菌细胞的特殊结构（二）糖被（重点）★1、糖被的类型:荚膜或大荚膜微荚膜粘液层菌胶团2、糖被的化学:组成因种和生境而异，除水外，主要是多糖（包括同型多糖和异型多糖），此外还有多肽，蛋白质，糖蛋白等。3、糖被的生理功能保护作用：抗干燥、抗侵染、抗吞噬；贮藏养料，是细胞外碳源和能源的储备物质；透性选择：防止重金属离子的毒害；附着作用：唾液链球菌－龋齿；菌体间的信息识别作用；堆积代谢废物。糖被与生产实践的关系:应用：糖被也可以成为有价值的材料。如：Leucomostocmesenteroides的葡聚糖荚膜已用于生产代血浆的主要成分——右旋糖酐和葡聚糖凝胶制剂；从野菜黄单胞菌（Xanthomonascampestris）荚膜提取黄原胶，它是优良的食品添加剂，又是石油开采中优良的压浆剂；用产菌胶团的菌进行污水处理等；进行细菌鉴定。第四节第四节细菌的群体形态1、几个概念：1）菌落：在固体培养基上,由单个母细胞繁殖形成的肉眼可见的子细胞集合。2）菌苔：在固体培养基上,由大量细胞密集生长,结果长成的连接成一片的“菌落”集合。2、细菌的固体培养特征3、细菌的液体培养特征Ppt150页码开始在这个word没有第三章真核微生物的形态、构造和功能第一节概述一、几个概念（一般介绍）真核微生物一类具有核膜，能进行有丝分裂，细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等多种细胞器的生物真菌菌物界指一大群无叶绿素、依靠细胞表面吸收有机养料、细胞壁一般含有几丁质的真核微生物。一般包括真菌、粘菌和假菌。二、真核微生物的主要类群真菌：指具有细胞壁，不含叶绿素，无根茎叶的分化，以产生大量孢子进行繁殖，以寄生或腐生方式生存的真核微生物,包括酵母菌,霉菌,蕈菌.真菌的特点：①无叶绿素，不能进行光合作用；②一般具有发达的菌丝体；③细胞壁多数含几丁质；④营养方式为异养吸收型；⑤以产生大量无性和（或）有性孢子的方式进行繁殖；⑥陆生性较强。第二节酵母菌酵母菌是一类单细胞真菌的俗称，泛指能发酵糖类的各种单细胞真菌，分类学上分属于子囊菌纲和半知菌类。酵母菌一般具有以下五个特点：个体一般以单细胞状态存在；多数营出芽繁殖也有的裂殖；能发酵糖类产能；细胞壁常含甘露聚糖；喜在含糖量较高、酸度较大的水生环境中生长。一、酵母菌的生长环境偏酸性的含糖环境中（例如，在水果、蔬菜、蜜饯的表面和在果园土壤中最为常见）油田和炼油厂附近土层中也很易分离到能利用烃类的酵母菌酵母菌和人类的关系酵母菌是人类的第一种“家养微生物”。乙醇和有关饮料的生产，面包的制造，甘油的发酵，石油及油品的脱蜡饲用、药用或食用单细胞蛋白从酵母菌体中提取核酸、辅酶A、细胞色素c、凝血质和维生素等生化药物作为遗传工程中具有良好发展前途的受体菌酵母菌在水产上的应用酵母菌的形态结构形态细胞的形态通常有球状、卵圆状、椭圆状、柱状或香肠状等多种大小细胞结构细胞壁（重点和难点）三明治结构：外层为甘露聚糖(mannan)内层为葡聚糖(glucan)，其间夹有一层蛋白质分子出芽痕和诞生痕：酵母出芽繁殖时，子细胞与母细胞分离，在子、母细胞壁上都会留下痕迹。在母细胞的细胞壁上出芽并与子细胞分开的位点称出芽痕，子细胞细胞壁上的位点称诞生痕。细胞膜:含甾醇细胞核（nucleus）：真核酵母具有由多孔核膜包裹着的细胞核，核膜是一种双层单位膜，上面有大量的核孔。液泡线粒体（mitochondria）核糖体：80S(40S+60S)微体贮藏物质主要包含3类化合物：多糖、脂质和多磷酸四、酵母菌的繁殖五、酵母菌的培养特征四、酵母菌的繁殖方式和生活史(一)无性繁殖芽殖（budding）芽殖是酵母菌最常见的繁殖方式在良好的营养和生长条件下进行.常形成假菌丝、真菌丝、芽孢子、芽蒂、芽痕。出芽方式：多边出芽、两端出芽、三边出芽、单边出芽。环境适宜时，可出现假菌丝。假菌丝：酵母菌在一定条件下培养，产生的芽体与母细胞不分离形成的特殊形态。芽殖过程：母细胞形成小突起（A—D）核裂（E—G）原生质分配（H—I）新膜形成（J—K）形成新细胞壁（L）裂殖裂殖:借细胞横分裂法繁殖,与细菌类似.产生无性孢子掷孢酵母属等少数酵母菌在卵圆形的营养细胞上生出的小梗上形成掷孢子。（二）有性繁殖酵母菌以形成子囊和子囊孢子的方式进行有性繁殖。(三)生活史1．营养体既可以单倍体(n)也可以二倍体(2n)形式存在（酿酒酵母）其特点为：一般情况下都以营养体状态进行出芽繁殖营养体既可以单倍体形式存在，也能以二倍体形式存在在特定条件下进行有性繁殖2．营养体只能以单倍体(n)形式存在（八孢裂殖酵母）其主要特点是：营养细胞为单倍体无性繁殖以裂殖方式进行二倍体细胞不能独立生活，故此阶段很短3．营养体只能以二倍体(2n)形式存在（路德类酵母）其特点为：营养体为二倍体，不断进行芽殖，此阶段较长单倍体的子囊孢子在子囊内发生接合单倍体阶段仅以子囊孢子形式存在，故不能进行独立生活五、酵母菌的菌落酵母菌菌落形态较湿润、较透明、表面较光滑、容易挑起、菌落质地均匀，正面和方面以及边缘与中央部位的颜色一致等特点。较大、较厚、外观较稠和较不透明、颜色比较单调，多乳白色或矿烛色。第三节丝状真菌霉菌（mould，mold）是丝状真菌（filamentousfungi）的一个通俗名称，意即“引起物质霉变的真菌”一、丝状真菌的生长环境分布：在自然界分布相当广泛，无所不在，而且种类和数量惊人。一般情况下，霉菌在潮湿的环境下易于生长，特别是偏酸性的基质当中。二、丝状真菌和人类的关系工业应用：如柠檬酸、葡萄糖酸，淀粉酶、蛋白酶和纤维素酶，青霉素、头孢霉素、甾体内激素，以及霉菌在生物防治、污水处理和生物测定等方面的应用等生产各种传统食品：酿制酱、酱油、干酪基本理论研究是研究微生物遗传学的良好实验材料工农业产品的霉变引起植物病害：可引起3万种植物病害引起动物疾病：水产动物水霉病和鳃霉病产生毒素：黄曲霉毒素三、丝状真菌的形态结构ppt第41三章形态大小二、 细胞结构细胞壁（重点和难点）细胞膜:含甾醇细胞核（nucleus）：真核液泡线粒体（mitochondria）核糖体：80S(40S+60S)微体贮藏物质主要包含3类化合物：多糖、脂质和多磷酸四、丝状真菌的繁殖（重点）丝状真菌的培养特征丝状真菌的代表属第一节病毒的形态大小和化学组成概述病毒的概念和基本特点①形体极其微小:必须在电子显微镜下才能观察，一般都可通过细菌滤器②没有细胞构造③每一种病毒只含有一种核酸，不是DNA就是RNA④既无产能酶系也无蛋白质合成系统⑤通过核酸的复制和核酸蛋白装配的形式进行增殖⑥在离体条件下，能以无生命的化学大分子状态存在，并长期保持侵染活力⑦对一般抗生素不敏感，但对干扰素敏感⑧一些病毒的核酸能整合到宿主的基因组中，并诱发潜伏性感染病毒的类群病毒的大小测定单位是纳米（10－9)，多数病毒的直径在100nm以下；绝大多数病毒是能通过细菌滤器；须用电镜才能观察到其具体形态和大小。病毒的形态个体形态：弹状、卵圆形、蝌蚪状、杆状、砖形、丝状和球形群体形态：包涵体存在于被感染细胞内，光学显微镜可见（病毒颗粒很小，电镜下可见）。被认为是病毒引起的细胞病变，包涵体属于蛋白质性质，多为圆型，卵圆形或不定形。大多数病毒在宿主细胞中形成的包涵体是由完整的病毒颗粒或尚未装配的病毒亚基聚集而成的小体；少数是宿主细胞对病毒感染的反应产物。特点：1、一般包涵体含有一个或多个病毒粒子，亦有不含的。2、部位不一：有的在细胞质中，有的在细胞核中噬菌斑（plaque）：指因噬菌体引起菌苔上形成的“负菌落”。空斑(plaque)：指因动物病毒引起宿主单层细胞培养物裂解而产生的斑块。枯斑(lesion：)指因植物病毒引起叶片局部坏死而产生的斑块。五、病毒的化学组成（一）核酸①不同的病毒不仅核酸类型不同，而且含量差别也较大。流感病毒的核酸仅占1%，烟草花叶病毒的为5%，大肠杆菌噬菌体占50%。复杂的病毒粒子往往需要更多的核酸（例几百个基因）简单的病毒粒子往往需要更少的核酸（例几个基因）一般病毒粒子的核酸长度是一定的，一般由100—250,000个核苷酸组成。②碱基含量不一样，一般G-C含量可能在35-75%之间。有些还会含异常的碱基，如大肠杆菌噬菌体含有5-羟甲基嘧啶脱氧核苷酸。③病毒的核酸，不仅可使宿主细胞发生病变，而且还能自我复制，产生完整的子代病毒；经诱变处理的病毒核酸，亦可使病毒发生变异④除去蛋白质外壳的核酸（又叫感染性核酸），其感染范围比完整的病毒粒子广泛，但感染力较低，通常只有完整病毒粒子的1‰~百万分之一。（二）蛋白质构成病毒粒子外壳、保护病毒核酸免受核酸酶及其它理化因子的破坏。决定病毒感染的特异性，与易感细胞表面存在的受体具特异性亲和力，促使病毒粒子的吸附。决定病毒的抗原性，并能刺激机体产生相应的抗体。病毒蛋白质还构成病毒组成中的酶。大而复杂的具有分解性如溶菌酶合成性RNA聚合酶(三)包膜类脂－－来自宿主细胞膜附属物，如刺突（spike）决定其宿主专一性和侵染性的重要因素六、病毒的结构和对称形式（重点）病毒粒子：指成熟的、结构完整的、有感染性的单个病毒。在电镜下具特定的形态，病毒=病毒粒子病毒的基本结构衣壳粒（capsomere）：又称子粒（电镜下），它是构成病毒粒子的最小形态单位，每个衣壳体是由1-6个同种多肽分子折叠缠绕而成的蛋白质单位，病毒的不同部位的衣壳粒可由不同的多肽分子组成。衣壳(capsid：)又名壳体、又称蛋白质外鞘或蛋白质外壳。支架结构、抗原成份、保护核酸衣壳粒以对称而有规律地排列成杆状、球状。核衣壳（nucleocapsid）：它是病毒蛋白质和病毒核酸的合称，又称核壳体。病毒结构的其它部分囊膜：又称包膜、被膜、外膜、封套，由脂类和多糖组成，这种结构具有高度的稳定性，能够保护病毒核酸不致于在细胞外环境中受到破坏。刺突：长在包膜上的结构，有利于病毒吸附。根据衣壳粒的排列方式不同,病毒可分为：螺旋对称(杆状)廿面体(球状)复合对称第二节病毒的繁殖一、病毒繁殖的特点烈性病毒繁殖的主要过程（重点和难点）吸附：具高度专一性，以敏感细胞表面具有特异表面化学组成作为接受位。如人和灵长动物具有脂蛋白受体。特点:具高度专一性，以敏感细胞表面具有特异表面化学组成作为接受位。如人和灵长动物具有脂蛋白受体。影响因素：噬菌体数量、阳离子、辅助因子、温度。侵入：有细胞壁和无细胞壁侵入方式不一样侵入的方式:借吞噬作用具囊膜的病毒:其囊膜首先与细胞膜溶合,脱去囊膜,核衣壳直接侵入胞质中受体相互作用以完整的病毒粒子直接通过膜,进入胞质.生物合成(增殖)：核酸和蛋白质的合成增殖过程中基因表达特点基因表达的时序性：基因表达的顺序为:早期表达；次早期表达；核酸复制；晚期表达（P70，图3－7）前一次表达产物含后一次表达的mRNA聚合酶晚期表达的结果是合成了各种装配蛋白和溶菌酶装配：病毒核酸的复制与病毒蛋白质的合成是分开进行的。由分别合成好的核酸与蛋白质组合成完整的、新的病毒粒子的过程，称为装配（或称组装、聚集、成熟）释放病毒的一步生长曲线噬菌体（Phager）：是侵染细菌、放线菌等细胞型微生物的病毒。噬菌体的形态结构除特异性宿主外与普通的病毒无区别基本形态：蝌蚪、微球状、丝状噬菌体的分类及繁殖根据与宿主细胞关系，可分为烈性噬菌体、温和噬菌体。烈性噬菌体：进入菌体立即就会改变宿主性质，大量产生新噬菌体，导致菌体裂解死亡。繁殖过程－－裂解性周期、增殖性周期：吸附侵入复制装配与释放温和噬菌体该噬菌体侵入宿主细胞后，由于前者的基因组整合到后者的基因组中，其DNA随宿主细胞DNA的复制而复制，但并不合成噬菌体蛋白质，也不裂解宿主细胞，偶尔一代中有个别裂解释放出新的子代噬菌体，但在许多代不发生裂解又检查不到噬菌体存在，但它们中有产生成熟噬菌体粒子的潜在能力。这种噬菌体称为温和噬菌体。如λ噬菌体这种现象称为溶源性，这种被温和噬菌体感染的细胞称为溶源性细胞（溶源菌）溶原性细菌的特点：可稳定遗传：子代细菌都含有原噬菌体，均具有溶原性。可自发裂解：温和噬菌体的核酸也可从宿主DNA上脱落下来，恢复原来的状态，进行大量的复制，变成烈性噬菌体，自发裂解几率10-2～10-5。可诱导裂解：用化学、物理方法诱导具有“免疫性”：溶原菌对其本身产生的噬菌体或外来的同源的噬菌体不敏感。可复愈：自然遗失前噬菌体，但不发生自发裂解和诱导裂解溶源转变：由于溶原菌整合了温和噬菌体的核酸而使自己产生一些新的生理特征。第三节亚病毒类病毒没有衣壳包围的具侵染性的RNA分子生物，含ssRNA，通常为246~375bp，目前只在植物中发现，如PSTD。拟病毒拟病毒（Virusoide）又称类类病毒（Viroid-like），可认为是一类包裹在植物病毒粒子中的类病毒(可理解为侵染病毒的病毒)。如1981年在绒毛烟的斑驳病毒上分离到一种直径为30nm的二十面体病毒,它的基因组除含一种大分子线状的ssRNA（RNA－1）,还含有一种类似于类病毒的环状ssRNA（RNA－2）及它的线状形式（RNA－3）。只有前两者在一起才能感染和复制。这个环状的RNA分子称为拟病毒。朊病毒朊病毒（prion）又称“普列昂”或蛋白质侵染因子（prion原是proteininfection的缩写）。据目前所知，朊病毒是一类能侵染动物并在宿主细胞内复制的小分子无免疫性的疏水蛋白质。Ppt第四章第73，这个无第一节微生物的营养要求一、微生物的6大营养要求碳源碳源（carbonsource）:凡是提供微生物营养所需的碳元素（碳架）的营养源，称为碳源。微生物的碳源谱无机含碳化合物：如CO2和碳酸盐等。有机含碳化合物：糖与糖的衍生物、脂类、醇类。有机酸、烃类、芳香族化合物以及各种含氮的化合物。从碳源可将微生物分为两类：异养微生物：必须利用有机碳源的微生物。自养微生物：以无机碳源为主要碳源的微生物。氮源氮源(nitrogensource凡是提供微生物营养所需的氮元素的营养源): ，称为氮源。氮源物质的主要作用是合成细胞物质中含氮物质，如细胞内的蛋白质、核酸等。一般氮元素可占一个细菌细胞干重的12%左右。氮源的种类★分子态氮：★无机态氮：★有机态氮：速效氮源：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迟效氮源：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。★实验室常用的氮源有碳酸铵、硝酸盐、硫酸铵、尿素、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等。★生产上常用的氮源有硝酸盐、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。★多数微生物即可以利用无机含氮化合物作为氮源，也可以利用有机含氮化合物作为氮源。★有些微生物需要从外界吸收现成的氨基酸作为氮源才能生长，这类微生物叫做氨基酸异养型微生物，也叫营养缺陷型。★氨基酸自养型生物：不需要利用氨基酸作为氮源,能把尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮气等简单氮源自行合成所需要的一切氨基酸。许多微生物属于氨基酸自养型生物。（三）无机盐无机盐是微生物生长必不可少的一类营养物质，它们为机体生长提供多种重要的生理功能，包括大量元素和微量元素。大量元素：P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe（微生物生长所需浓度在10-3~10-4mol/L）微量元素：Cu、Zn、Mn、Mo、Co（微生物生长所需浓度在10-6~10-8mol/L）生长因子★生长因子（growthfactor）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有机物。★维生素、碱基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺类、C4-C6分支或直链脂肪酸等★生长因子自养型微生物真菌、放线菌和一些细菌等★生长因子异养型微生物各种乳酸菌、动物致病菌、支原体和原生动物等★生长因子过量合成型微生物一些可用于生产维生素的细菌，如阿舒假囊酵母、棉阿舒囊霉，若干链霉菌等配置培养基时，可添加富含生长因子的天然物质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：水是一种最优良的溶剂，是一系列生理生化反应的反应介质；可维持各种生物大分子结构的稳定性，并参与某些重要的生化反应；能有效地控制细胞内的温度变化。能源定义：指能为微生物的生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能。第二节微生物的营养类型★营养类型是指根据微生物生长所需要的主要营养要素来划分微生物类型。★微生物营养类型的划分方法很多，主要是按他们对能源、氢供体和基本碳源的需求来划分。划分依据营养类型第三节培养基★培养基是人工配制的适合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、设计和配制培养基的基本原则（重点和难点）★4个原则：目的明确；营养协调；理化适宜；经济节约。★4种方法：生态模拟；参阅文献；精心设计；试验比较。（一）目的明确★微生物营养类型复杂，不同微生物对营养物质的需求是不一样的。★在设计新培养基之前，要明确要培养什么菌？什么培养目的？☆用于培养菌体的培养基营养应丰富，氮源含量宜高（碳氮比低）；☆用于大量生产代谢产物的培养基其氮源一般应比种子培养基稍低；若代谢产物是次级代谢产物时要考虑是否加入特殊元素或特定的代谢产物；☆当所设计的是大规模发酵用的培养基时，应重视培养基中各成份的来源和价格，应选择来源广泛、价格低廉的原料，提倡以粗代精，以废代好。培养基组分应适合微生物的营养特点即根据不同微生物的营养需要配制不同的培养基。不同营养类型的微生物，其对营养物的需求差异很大。如自养型微生物的培养基由简单的无机物质组成。异养做生物的培养基至少需要含有一种有机物质，有机物的种类需适应所培养菌的特点。按微生物的主要类群来说，它们所需要的培养基成分也不同：营养协调★微生物细胞组成元素的比例，是设计培养基时的重要参考依据。★在大多数化能异养微生物的培养基中，除水分外，碳源（兼能源）的含量最高，其后依次是氮源、大量元素和生长因子。★碳氮比：一般指培养基中碳原子摩尔数与氮原子摩尔数之比，有时也指培养基中还原糖与粗蛋白两种成分含量之比。理化适宜pH:各类微生物的最适生长pH值各不相同：细菌：7.0~8.0放线菌：7.5~8.5酵母菌：3.8~6.0霉菌：4.0~5.8渗透压等渗溶液适宜微生物生长高渗溶液细胞发生质壁分离低渗溶液细胞吸水膨胀，直至破裂氧化还原电位★又称氧化还原电位，是度量某氧化还原系统中还原剂释放电子或氧化剂接受电子趋势的一种指标。★各种微生物对培养基的氧化还原电势的要求不同：好氧微生物：+0.3~+0.4V,(在>0.1V以上的环境中均能生长)。厌氧微生物：只能在+0.1V以下生长。兼性厌氧微生物：+0.1V以上呼吸、+0.1V以下发酵。★培养基是复杂电化学系统，测出的Eh值仅代表其综合结果。★对微生物影响最大的是：分子氧和分子氢的浓度★培养基中常用的还原剂：巯基乙酸、抗坏血酸、硫化氢、半胱氨酸、谷胱甘肽、二硫苏糖醇等。经济节约★以粗代精；以野代家；以废代好；以简代繁；以氮代朊；以纤代糖；以烃代粮；以国代进。二、4种方法生态模拟★在自然条件下，凡是某种微生物大量生长繁殖的环境，必然存在着该微生物所必需的营养和其他条件。★直接取用这类自然基质或模拟这类自然条件，就可获得一个初级的天然培养基。参阅文献：多查阅、分析和利用文献资料上一切对自己研究对象直接或间接有关的信息，对设计新培养基有重要的参考价值。精心设计：在设计、试验新配方时，常常要对多种因子进行比较和反复试验，工作量很大。用优选法或正交试验可提高工作效率。试验比较：要设计一种优化的培养基，在上述3项工作的基础上，还得要经过具体试验和比较才能最后予以确定。试验的规模一般遵循由定性到定量、有小到大、有实验室到工厂等逐步扩大的原则。二、培养基的种类及其应用按对培养基成分的了解分类1、天然培养基：利用化学成分还不清楚或化学成分不恒定的天然有机物质制成的培养基。★优点：营养丰富、种类多样、配制方便、价格低廉、微生物生长良好。★缺点：成分不清楚、不稳定。★用途：实验室经常用于菌种培养，更适宜于在生产上用来大规模地培养微生物和生产微生物产品。★常见培养基：牛肉膏蛋白胨培养基、麦芽汁培养基。★例:牛肉膏蛋白胨培养基蛋白胨5g牛肉膏3gNaCl5g琼脂15gpH7.2~7.4定容至1000mL组合培养基：由化学成分完全了解的物质配制而成的培养基。★优点：组成成分精确、重复性强。★缺点：价格昂贵配制麻烦，微生物生长较慢。★用途：一般适于在实验室范围内微生物营养需要、代谢、分类鉴定、生物测定以及菌种选育、遗传分析等定量要求较高的研究工作。常见培养基：高氏一号、察氏培养基。例:高氏1号(G)可溶性淀粉20.0gKNO1.0g3KHPO0.5g 2 4MgSO•7HO0.5g 4 2NaCl0.5gFeSO.7HO0.01g 4 2琼脂20.0g蒸馏水1000mlpH7.0-7.2半组合培养基：指一类主要以化学试剂配制，同时还加有某种或某些天然成分的培养基。严格地讲，凡含有未经处理的琼脂的任何组合培养基，都只能看作是一种半组合培养基。★优点：在合成培养基的基础上添加些天然成份，以更有效地满足微生物对营养物的需要。★常见培养基：马铃薯蔗糖培养基。土豆200g蔗糖20g琼脂20g蒸馏水1000mlpH6.0-6.5按培养基外观的物理状态分类液体培养基(liquidmedium)：液体培养基不含任何凝固剂，菌体与培养基充分接触，操作方便，常用于大规模的工业生产以及在实验室进行微生物生理代谢等基本理论的研究工作。可据培养后的浊度判断微生物的生长程度.固体培养基(solidmedium)：一类外观呈固体状态的培养基，根据固态的性质可分为：固化培养基、非可逆性固化培养基、天然固态培养基和滤膜。(1)固化培养基：通常所说的固体培养基。由液体培养基中加入一定量凝固剂（琼脂1.5～2％或明胶5%～12％)而呈固体状态的培养基。固化培养基的功能：★为微生物的生长提供营养表面。★常用于微生物的分离、纯化、计数等方面的研究。★可依使用目的不同而制成斜面、平板等形式。(2)非可逆性固化培养基：指一类一旦凝固后不能再重新融化的固化培养基。如血清培养基和无机硅胶培养基。(3)天然固态培养基：由天然固态基质直接配制成的培养基。如培养真菌用的由麸皮、米糠、木屑或稻草配制成的培养基。(4)滤膜：一种坚韧且带有无数微孔的醋酸纤维薄膜，可覆盖在固化培养基上或浸有液体培养基,主要用于含菌量很少的水样通过过滤浓缩后培养.半固体培养基(semi-solidmedium)：常用来观察细菌运动的特征，以进行菌种鉴定和噬菌体效价滴定等方面的实验工作。液体培养基中加入0.2-0.7％的琼脂构成的脱水培养基：指含有除水以外的一切成分的商品培养基，使用时只要加入适量水分并加以灭菌即可。按培养基对微生物的功能分类1、基础培养基★基础培养基：按照营养要求相似微生物的共同营养要求配制的，使用前加入少数几种特殊成分就能满足某一具体微生物生长需要的营养基质。这类培养基主要用于微生物的代谢和育种研究。细菌营养缺陷型菌株基础培养基（无生长素）：K2HPO330g---KH2PO410g--NH4NO310mgNaSO1g---MgSO·7HO10mg–MnSO·4HO10mg 2 4 4 2 4 2FeSO·7HO10mg-----CaCl25mg---HO1000mg 4 2 2配好后置冰箱中备用。使用时，把基础培养基稀释10倍，加入1%葡萄糖，然后依据该菌的营养缺陷型加入一定量(如50mg/L)所缺陷的生长素，调pH，杀菌使用。2、选择性培养基★选择培养基：用来将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来的培养基，广泛用于菌种筛选等领域。★根据不同种类微生物的特殊营养需求或对某种化学物质的敏感性不同，在培养基中加入相应的特殊营养物质或化学物质，抑制不需要的微生物的生长，有利于所需微生物的生长。★加富性选择培养基：利用某种分离对象对某种营养物有特殊“嗜好”的原理，专门在培养基中加入该营养物。可使原先数量很少的筛选对象很快在数量上超过其它的微生物成为优势菌。纤维素酶生产菌增殖培养基：KHPO2g--(NH)SO1.4g-CaCl0.3gMgSO·7HO0.3g---FeSO·7HO5mg 2 4 42 4 2 4 2 4 2MnSO1.6mg--ZnCl1.7mg--琼脂20g 4 2纤维素粉20g水1000ml-pH5.0纤维素粉为唯一碳源，不能用纤维素作碳源的微生物就不能在其上生长。也可以去掉纤维素粉和琼脂，将一滤纸条一端浸入营养液。分离出来的微生物不是纯种，而是营养要求相同的微生物类群。利用富集培养基时，必须同时考虑营养成分和培养环境两个因素。样品中数量很少时，难于采用平板划线等方法，加入某种物质，使分离对象迅速增殖，在数量上超过原来占优势的微生物，达到富集或增殖培养的目的。加入富集培养基的特殊营养物主要是一些特殊的碳源和氮源。如纤维素用于富集产纤维素酶的微生物，石蜡油用来富集分解石油的微生物，以及用较浓的糖液富集酵母菌等。★抑制性选择培养基：利用某种分离对象对某种抑菌剂特有的抗性，在培养基中加入这种抑菌物质，使样品中的敏感菌的生长受到抑制，而分离对象却乘机大量增殖，最终在数量上占优势。加入的抑菌、杀菌剂无营养功能，多为染色剂、抗生素等。如培养基中含有200mg～500mg/L结晶紫，能抑制大多数革兰氏阳性细菌生长；在培养基中加入一定量氯霉素对酵母菌生长无影响，但能抑制细菌生长。温度、pH、氧化还原电位和渗透压也可用于某些微生物的选择培养。3、鉴别性培养基★鉴别性培养基：在培养基中加入某种特殊化学物质，某种微生物在培养基中生长后能产生某种代谢产物，而这种代谢产物可以与培养基中的特殊化学物质发生特定的化学反应，产生明显的特征性变化，根据这种特征性变化，可将该种微生物与其他微生物区分开来。伊红美蓝培养基★培养基中的伊红和美蓝两种苯胺染料可抑制G+细菌和一些难培养的G-细菌。在低酸度下，这两种染料会结合并形成沉淀，起着产酸指示剂的作用。4、活体培养基活体培养基：病毒、立克次氏体等专性寄生微生物不能在一般培养基上生长，常用鸡胚、活细胞和动物培养。采用鸡胚培养时，将微生物接到绒毛尿囊膜、尿囊、羊膜囊和卵黄囊中进行培养，即可得培养物。细胞培养指将病毒接种到体外培养的活细胞上使其增殖。第一节概述一、有关微生物生长的概念★生长——微生物细胞吸收营养物质，进行新陈代谢，当同化作用>异化作用时，生命个体的重量和体积不断增大的过程。★繁殖——生命个体生长到一定阶段，通过特定方式产生新的生命个体，即引起生命个体数量增加的生物学过程。★发育——从生长到繁殖，是生物的构造和机能从简单到复杂、从量变到质变的发展变化过程，这一过程称为发育。★个体生长——微生物细胞个体吸收营养物质，进行新陈代谢，原生质与细胞组分的增加为个体生长。★群体生长——群体中个体数目的增加。可以用重量、体积、密度或浓度来衡量。★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，所以常用群体生长来反映个体生长的状况二、微生物生长测量的方法（一）细胞数量的测定显微镜直接计数法★血球计数板原理：将1cm2×0.1mm的薄层空间划分为400小格，从中均匀分布地选取80或100小格，计数其中的细胞数目，换算成单位体积中的细胞数。★适用范围：个体较大细胞或颗粒，如血球、酵母菌等。不适用于细菌等个体较小的细胞。★特点：快速，准确，对酵母菌可同时测定出芽率，或在菌悬液中加入少量美蓝可以区分死活细胞。★比例计数法菌落计数法★平板菌落计数法★技术要求：样品充分混匀，操作熟练快速（15~20min完成操作），严格无菌操作；★注意事项：每一支吸管只能用于一个稀释度，样品混匀处理，倾注平板时的培养基温度；★适用范围：中温、好氧和兼性厌氧、能在营养琼脂上生长的微生物，★误差：多次稀释造成的误差是主要来源，其次还有由于样品内菌体分布不均匀、以及不当操作★薄膜过滤计数法★常用该法测定含菌量较少的空气和水中的微生物数目。★将定量的样品通过薄膜（硝化纤维素薄膜、醋酸纤维薄膜）过滤，菌体被阻留在滤膜上，取下滤膜进行培养，然后计算菌落数，可求出样品中所含菌数。比浊法库尔特电子计数器计数法流动式细胞光度计细胞物质的测定重量法★例：大肠杆菌一个细胞重约10–12~10–13g，液体培养物中细胞浓度达到2×109个/ml时，100ml培养物可得10~90mg干重的细胞。细胞沉降体积法（三）生理指标的测定★测含氮量★其他方法含碳、磷、DNA、RNA、耗氧量、消耗底物量、产二氧化碳、产酸、产热、粘度等，都可用于生长量的测定。第二节微生物的群体生长和群体生长规律一、单细胞无分支微生物的群体生长（一）细菌的群体生长繁殖1.细菌的群体生长方式：二分裂细菌的群体生长规律★同步生长的概念：一个细胞群体中各个细胞都在同一时间进行分裂的状态，称为同步生长（synchronousgrowth），进行同步分裂的细胞称为同步细胞。细菌生长曲线（重点和难点）★定量描述培养液中微生物群体生长规律的实验曲线，称为生长曲线。★把少量纯种单细胞微生物接种到一定体积的培养液中后，在适宜的条件下培养，如果以细胞数目的对数值为纵坐标，以培养时间为横坐标，就可以绘制出分批培养条件下微生物的生长曲线。延滞期：★现象：活菌数没增加，曲线平行于横轴。★原因：适应新的环境条件，合成新的酶，积累必要的中间产物。★特点：生长速率常数=0细胞形态变大或增长细胞内RNA特别是rRNA含量增高，原生质嗜碱性增强合成代谢活跃（核糖体、酶类、ATP合成加快），易产生诱导酶对外界不良条件敏感，（如氯化钠浓度、温度、抗生素等化学药物）★影响延滞期长短的因素菌种:繁殖速度较快的菌种延迟期一般较短；接种物菌龄：用对数生长期的菌种接种时，其延迟期较短，甚至检查不到延迟期；接种量：一般来说，接种量增大可缩短甚至消除延迟期（发酵工业上一般采用1/10的接种量）；培养基成分：在营养成分丰富的天然培养基上生长的延滞期比在合成培养基上生长时短；接种后培养基成分有较大变化时，会使延滞期加长，所以发酵工业上尽量使发酵培养基的成分与种子培养基接近。对数期现象：细胞数目以几何级数增加，其对数与时间呈直线关系。影响因素：菌种、营养成分营养物浓度、培养温度特点：生长速率常数最大，即代时最短细胞进行平衡生长，菌体大小、形态、生理特征等比较一致代谢最旺盛细胞对理化因素较敏感应用意义：①由于此时期的菌种比较健壮，增殖噬菌体的最适菌龄；生产上用作接种的最佳菌龄；②发酵工业上尽量延长该期，以达到较高的菌体密度③食品工业上尽量使有害微生物不能进入此期④是生理代谢及遗传研究或进行染色、形态观察等的良好材料。稳定期：特点①新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，微生物的生长速率处于动态平衡，培养物中的细胞数目达到最高值。②细胞分裂速度下降，开始积累内含物，产芽孢的细菌开始产芽孢。③此时期的微生物开始合成次生代谢产物，对于发酵生产来说，一般在稳定期的后期产物积累达到高峰，是最佳的收获时期。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;应用意义：发酵生产形成的重要时期（抗生素、氨基酸等），生产上应尽量延长此期，提高产量，措施如下：补充营养物质（补料）调pH调整温度稳定期细胞数目及产物积累达到最高,而且菌体产量与营养物质的消耗间呈现有规律的比例关系,这一关系可用生长产量常数来表示:衰亡期：特点：①细胞死亡数增加，死亡数大大超过新增殖的细胞数，群体中的活菌数目急剧下降，出现“负生长”。②细胞内颗粒更明显，细胞出现多形态、畸形或衰退形，芽孢开始释放。③因菌体本身产生的酶及代谢产物的作用，使菌体死亡、自溶等，发生自溶的菌生长曲线表现为向下跌落的趋势。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第三节环境对微生物生长的影响★微生物与所处的环境之间具有复杂的相互影响和相互作用:一方面,各种各样的环境因素对微生物的生长和繁殖有影响,另一方面,微生物生长繁殖也会影响和改变环境.★研究环境因素与微生物之间的关系,可以通过控制环境条件来利用微生物有益的一面,同时防止它有害的一面。营养物质对微生物生长的影响水对微生物生长的影响温度对微生物生长的影响（重点）(1)影响酶活性，温度变化影响酶促反应速率，最终影响细胞合成。(2)影响细胞膜的流动性，温度高，流动性大，有利于物质的运输，温度低，流动性降低，不利于物质运输，因此，温度变化影响营养物质的吸收与代谢产物的分泌。(3)影响物质的溶解度，对生长有影响。对于特定的某一种微生物只能在一定温度范围内生长，在这个范围内，每种微生物都有自己的生长温度三基点，即最低、最适、最高生长温度★超过最低生长温度时，微生物不生长，温度过低，甚至会死亡。★超过最高生长温度时，微生物不生长，温度过高，甚至会死亡。★处于最适生长温度时，生长速度最快，代时最短。pH对微生物生长的影响（一）环境pH值对微生物生长的影响★影响膜表面电荷的性质及膜的通透性，进而影响对物质的吸收能力。★改变酶活、酶促反应的速率及代谢途径★环境pH值还影响培养基中营养物质的离子化程度，从而影响营养物质吸收，或有毒物质的毒性。★微生物生长的pH值三基点：各种微生物都有其生长的最低、最适和最高pH值。低于最低、或超过最高生长pH值时，微生物生长受抑制或导致死亡。★同一种微生物在其不同的生长阶段和不同的生理生化过程中，对pH值的要求也不同。在发酵工业中，控制pH值尤其重要.★这种维持细胞内稳定中性pH值的特性能够保持细胞内各种生物活性分子的结构稳定和细胞内酶所需要的最适pH值。微生物胞内酶的最适pH值一般为中性，胞外酶的最适pH值接近环境pH值。★微生物生命活动对环境pH值产生影响的原因：由于有机物分解：——分解糖类、脂肪等，产生酸性物质，使培养液pH值下降；——分解蛋白质、尿素等，产生碱性物质，使培养液pH值上升由于无机盐选择性吸收：★铵盐吸收（(NH)SOHSO）pH↓ 42 4 2 4 ★硝酸盐吸收(NaNO NaOH)，pH↑3★培养过程中调节pH值的措施过酸时：加入碱或适量氮源，提高通气量。过碱时：加入酸或适量碳源，降低通气量。五、氧气对微生物生长的影响（重点）专性好氧菌（strictaerobe）必须在有分子氧的条件下才能生长，有完整的呼吸链，以分子氧作为最终氢受体，细胞含有超氧物歧化酶（SOD，superoxidedismutase）和过氧化氢酶。微好氧菌（microaerophilicbacteria）只能较低的氧分压下才能正常生长，通过呼吸链并以氧为最终氢受体而产能，兼性好氧菌（facultativeaerobe）在有氧或无氧条件下均能生长，但有氧情况下生长得更好，在有氧时靠呼吸产能，无氧时接发酵或无氧呼吸产能；细胞含有SOD和过氧化氢酶。耐氧菌（aerotolerantanaerobe）可在分子氧存在下进行厌氧生活的厌氧菌。生活不需要氧，分子氧也对它无毒害。不具有呼吸链，依靠专性发酵获得能量。细胞内存在SOD和过氧化物酶，但缺乏过氧化氢酶。厌氧菌（anaerobe）分子氧对它有毒害，短期接触空气，也会抑制其生长甚至致死；在空气或含有10%CO2的空气中，在固体培养基表面上不能生长，只有在其深层的无氧或低氧化还原电势的环境下才能生长；生命活动所需能量通过发酵、无氧呼吸、循环光合磷酸化或甲烷发酵提供；细胞内缺乏SOD和细胞色素氧化酶，大多数还缺乏过氧化氢酶。★严格厌氧微生物并不是被气态的氧所杀死，而是由于不能解除某些氧代谢产物的毒性而死亡。★在氧还原为水的过程中，可形成某些有毒的中间产物，例如，过氧化氢（HO）、超氧阴离子（O·）等。 22 2★好氧微生物具有降解这些产物的酶，如过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶等，★而严格厌氧菌缺乏SOD，故易被生物体内极易产生的超氧阴离子自由基毒害致死。第四节有害微生物生长的控制一、有关微生物生长控制的概念(一)灭菌（sterilization）★采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施，称为灭菌。(二)消毒（disinfection）★采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部的一部分对人体有害的病原菌，而对被处理物体基本无害的措施，称为消毒。(三)化疗（chemotheraphy）★即化学治疗。利用具有高度选择毒力的化学物质抑制宿主体内病原微生物的生长繁殖，以达到治疗该传染病的一种措施。(四)防腐（antisepsis）★利用理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖，从而达到防止物品发生霉腐的措施，称为防腐.(五)防腐剂（antiseptic）★能够安全用于活组织表面，以消灭微生物或抑制微生物生长的化学药剂。(六)消毒剂（disinfectant）★用于消灭非生命物品上微生物的化学试剂。大部分消毒剂不能杀灭孢子。(七)消毒杀菌剂（sanitizer）★由于食品处理设备以及餐具上以降低细菌数目，使其达到公共健康标准的化学药剂。可以简单到只用肥皂或洗涤剂进行彻底清洗。二、有害微生物生长控制的方法（重点）1、物理方法控制：★温度高温灭菌（消毒）法——是最常用的物理方法。高温可引起蛋白质、核酸等活性大分子氧化或变性失活而导致微生物死亡。干热灭菌法焚烧法（incineration）：是将被灭菌物品在火焰中燃烧，使所有的生物质碳化。特点：简单、彻底，但对被灭菌物品的破坏极大。适用于无经济价值的物品灭菌，及不怕烧的实验器具，如接种环、镊子、试管或三角瓶口的灭菌等。干燥热空气灭菌法(hot-airoven：)将物品放入烘箱内，然后升温至150℃—170℃，维持1—2小时。适用于玻璃、陶瓷和金属物品的灭菌，不适合液体样品，及棉花、纸张、纤维和橡胶类物质的灭菌。特点：由于空气传热穿透力差，菌体在脱水状态下不易杀死，所以温度高、时间长。湿热法(moistheatsterilization)用100℃以上的加压蒸气进行灭菌.特点：同样温度和相同作用时间下,比干热灭菌更有效.原因：菌体内含水量越高则蛋白质凝固温度越低；蒸汽具有潜热，当蒸汽与被灭菌的物品接触时，可凝结成水而放出潜热，使湿度迅速升高，加强灭菌效果。饱和水蒸汽穿透力强；湿热易破坏细胞内蛋白质大分子的稳定性，主要破坏氢键结构。影响加压蒸汽灭菌效果的因素热死时间：指在某一温度下，杀死某微生物的水悬浮液群体所需的最短时间。影响加压蒸汽灭菌效果的因素灭菌物体含菌量灭菌锅内空气排除程度灭菌对象的pH：pH在6.0-8.0时微生物不易死亡,pH＜6.0时，最易引起死亡。灭菌对象的体积：影响热传导速率和热容量加热与散热速度高温对培养基的不利影响会产生混浊或形成不溶性沉淀营养成分被破坏（PO4-3存在，葡萄糖生成酮糖，菌不利用）；色泽加深（褐变如产生氨基糖等）；改变培养基的pH值（通常下降0.2）；形成有害物质，抑制微生物生长；消除有害影响的措施(1)采用特殊的加热灭菌法:对易破坏的含糖培养基进行灭菌时，应先将糖液与其他成分分别灭菌后再合并；对含Ca2+或Fe3+的培养基与磷酸盐先作分别灭菌，然后再混合，就不易形成磷酸盐沉淀；对含有在高温下易破坏成分的培养基(如含糖组合培养基)可进行低压灭菌(在112℃即0.57kg／cm2或8磅／英寸2下灭菌15分钟)或间歇灭菌；在大规模发酵工业中，可采用连续加压灭菌法进行培养基的灭菌等等。(2)过滤除菌法:对培养液中某些不耐热的成分可采用过滤除菌法“灭菌”，过滤除菌的缺点是无法去除其中的病毒和噬菌体(3)加入螯合剂、气体灭菌剂气体灭菌剂:螯合剂到培养基中，可防止金属离子发生沉淀;其它方法：辐射、过滤除菌、干燥、高渗、超声波2、化学方法控制控制微生物的化学物质(因素)消毒剂和防腐剂★常用消毒剂的种类很多，它们的杀菌强度各不相同。但几乎都有一个共同规律，即当其在极低浓度时，常常会对微生物的生命活动起刺激作用，随着浓度逐渐增高，就相继出现制菌和杀菌作用，因而形成一个连续的作用谱。★消毒剂:可以抑制或杀灭微生物，但对人体也可能产生有害作用的化学试剂.—主要用于抑制或杀灭物体表面、器械、排泄物和环境中的微生物。★防腐剂:可以抑制或阻止微生物生长，但对人体或动物体的毒性较低的化学药剂.——用于肌体表面，如皮肤、粘膜、伤口等处防止感染，也有的用于食品、饮料药品的防腐作用。第一节遗传的物质基础★遗传(heredity：)生物的上一代将自己的遗传因子传递给下一代的行为或功能，具有极其稳定的特性。★遗传型（genotype）：又称基因型，指某一生物个体所含有的全部基因的总和；是一种内在可能性或潜力,其实质是遗传物质上所负载的特定遗传信息。★表型（phenotype）：指生物体所具有的一切外表特征和内在特性的总和;是一种现实存在，是具一定遗传型的生物在一定条件下所表现出的具体性状。 ★变异(variation生物体在外因或内因的作用下): ，遗传物质的结构或数量发生改变.变异具有如下特点：(1)在群体中以极低的几率出现，（一般为10-6～10-10）；(2)性状变化的幅度大；(3)变化后形成的新性状是稳定并可遗传的.★饰变（modification）：指不涉及遗传物质结构改变而只发生在转录、转译水平上的表型变化。饰变具有如下特点：(1)几乎整个群体中的每一个个体都发生同样的变化；(2)性状变化的幅度小；(3)因遗传物质不变，故饰变是不遗传的,引起饰变的因素消失后，表型即可恢复。一、证明遗传物质是核酸的三个经典实验1、肺炎双球菌的转化实验（1928～1944年）经典转化实验（transformation）Streptococcuspneumoniae（肺炎双球菌）SIII型菌株:有荚膜,菌落表面光滑,有致病性.RII型菌株:无荚膜,菌落表面粗糙,无致病性.★O.T.Avery、C.M.MacLeod和M.McCarty的实验说明:只有S型细菌的DNA才能将S.pneumoniae的R型转化为S型。且DNA纯度越高，转化效率也越高。说明S型菌株转移给R型菌株的，是遗传因子。噬菌体的感染实验（1953年）★噬菌体感染实验得到的结论:在噬菌体的感染过程中,其蛋白质外壳未进入宿主细胞,进入宿主细胞的DNA经增殖、装配后,能产生一大群既有DNA核心又有蛋白质外壳的完整噬菌体颗粒,这就有力地证明,在其DNA中,含有包括合成蛋白质外壳在内的整套遗传信息。烟草花叶病毒（MTV）的染色体重建实验（1956年）质粒和转座因子质粒的质粒的质粒的质粒的第二节基因突变（重点）一、基因突变的类型及其分离★突变（mutation）：指细胞内（或病毒粒内）遗传物质的分子结构或数量突然发生的可遗传的变化。★野生型（wildtype）：从自然界分离到的的原始菌株一般称为野生型菌株.★突变型（mutant）：野生型突变后形成的带有新性状的菌株.1.营养缺陷型：因突变而丧失产生某种生物合成酶的能力，因而成为必须在培养基中添加某种物质才能生长的突变类型。2.抗性突变型——因突变而产生了对某种化学药物或致死物理因子的抗性，据其抵抗的对象可分抗药性、抗紫外线或抗噬菌体等突变类型。3.条件致死突变型——突变后在某种条件下可正常生长繁殖，而在另一条件下却无法生长繁殖的突变型。温度敏感突变株(temperature-sensitivemutant,Ts突变株)是一类典型的条件致死突变株。4.形态突变型——指造成细胞个体形态或菌落形态改变的突变型。如细菌的鞭毛、芽孢或荚膜的有无,菌落大小、外形的光滑(S型)、粗糙(R型)和颜色等的变异;放线菌或真菌产孢子的多少、外形或颜色的变异等。5.抗原突变型——因突变而引起的抗原结构发生改变，尤其是细胞表面成分(细胞壁、荚膜、鞭毛)的细微改变而引起抗原性变化。6.产量突变型——代谢产物产量上明显有别于原始菌株的突变株，可分为正变株和负变株.二、基因突变的分子基础自发突变突变率：每一细胞在每一世代中发生某一性状突变的几率。★突变率=突变细胞数/分裂前群体细胞数★突变是独立的。某一基因发生突变不会影响其它基因的突变率。在同一个细胞中同时发生两个基因突变的几率是极低的，因为双重突变型的几率只是各个突变几率的乘积。自发突变的特性★自发性：突变可以在没有人为诱变因素处理下自发地产生。★不对应性：突变的性状与突变原因之间无直接的对应关系。★稀有性：突变率低且稳定。★独立性：各种突变独立发生，不会互相影响.★可诱发性：诱变剂可提高突变率。★稳定性：变异性状稳定可遗传。★可逆性：从原始的野生型基因到变异株的突变称为正向突变，从突变株回到野生型的过程则称为回复突变。基因突变自发性和不对应性的实验证明历史上关于抗性基因突变的原因的两种观点:★一种观点认为，突变是通过适应而发生的，突变的原因和突变的性状间是相对应的;★另一种看法则认为，基因突变是自发的，且与环境是不相对应的。1、变量试验又称波动试验或彷徨试验2.涂布试验3、Lederberg等的影印平板培养法（3）诱发突变诱发突变的分子基础★诱发突变：简称诱变,指通过人为的方法，利用物理、化学或生物因素显著提高自发突变频率的手段.凡具有诱变效应的任何因素，就称为诱变剂。1、常用的诱发突变剂碱基类似物（baseanalog）,如5-溴尿嘧啶，2-氨基嘌呤）插入染料（intercalatingdye），如溴化乙啶、口丫啶类等直接与DNA碱基起化学反应的诱变剂，如亚硝酸、羟胺、烷化剂等辐射和热生物诱变因子第三节微生物的诱变育种（一）自发突变与育种从生产中育种★在利用微生物进行