微生物学教案

教案一第一章：绪论

1、微生物及其共性——微生物的研究对象以及它们区别于其他生物的特性（微生物的共同特性）

微生物：是肉眼看不清、微小生物的统称。

其研究对象包括：病毒、古菌、细菌、真菌、许多单细胞藻类和原生动物。其中病毒属于非细胞类特殊类群，古菌和细菌属于原核生物、真菌、单细胞藻类和原生动物属于真核生物。微生物以其独特的共性特性而区别于其他生物，归纳为五大共性：

（1）体积小，构造简朴，表面积/体积比值大；

（2）代谢活力强，吸取多，转化快；

（3）生长旺，繁殖快；

（4）分布广，种类多（多样性）；

（5）适应性强，易变异。

体积小、比表面积大尤其有助于它们和周围环境进行物质、能量、信息的互换。微生物的其他诸多属性都和这一特点亲密有关。微生物的重要特性贯穿于基础微生物教学的各个章节中。2、微生物学(Microbiology)

微生物学是研究微生物以及其独特的有关研究技术的科学。3、微生物的发现

1676年，微生物学的先驱荷兰人列文虎克（Antonyvanleeuwenhoek）初次观测到了细菌。列文虎克的爱好和爱好就是运用业余时间制造显微镜，并具有高超的使用技术。听说他曾制作过400多架单式显微镜和放大镜，放大率一般为50－200倍。4、微生物学的建立（巴斯德与柯赫对微生物学发展的重要作用与意义-奠基者）

法国人巴斯德（LouisPasteur）（1822～1895）和德国人柯赫（RobertKoch）（1843～1910）被誉为微生物学的奠基人，是由于他们伟大的奉献。他们的工作为今天的微生物学奠定了科学原理和基本的措施。

1)、巴斯德的重要奉献及意义：

巴斯德开辟了微生物领域，并以倡导疾病细菌学说、发明防止接种措施而闻名，详细奉献为：

(1)以着名的曲径瓶试验彻底否认了“自然发生”学说；巴斯德简朴而完美的试验奠定了一种科学而理性的基础，表明微生物可以通过理性的科学的措施进行研究。自生说被否认的意义之一是：既然不是自生的，就必然已经存在，人们就可以去探索它，寻找它。由此将微生物的探索措施由一项科学性观测转向成了一项试验科学，打开了研究感染性疾病病因的措施之门。

(2)在免疫学的防止接种方面，发现传染疾病的微菌，在特殊的培养之下可以减轻毒力，变成防病的药苗。初次制成狂犬疫苗；

(3)发现并证明发酵是由微生物引起的；

(4)其他奉献，如巴斯德消毒法等

2)、柯赫的重要奉献及意义

（1）对病原细菌的研究作出了突出的奉献：包括详细证明了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌；发现了肺结核病的病原菌（19获诺贝尔奖）；提出了证明某种微生物与否为某种疾病病原体的基本原则——着名的柯赫原则，即①在每一相似病例中都出现这种微生物；②要从寄主分离出这样的微生物并在培养基中培养出来；③用这种微生物的纯培养接种健康而敏感的寄主，同样的疾病会反复发生；④从试验发病的寄主中能再度分离培养出这种微生物来。

（2）微生物学基本操作技术方面的奉献包括：细菌纯培养措施的建立；设计了多种培养基，实现了在试验室内对多种微生物的培养；流动蒸汽灭菌；染色观测和显微摄影等技术。

柯赫根据巴斯德的工作，证明了微生物是疾病的原因，并深入表明：特定的疾病是由特定的微生物引起的。深入将微生物研究推向更高的一种科学水平上，形成了疾病确定的“柯赫原则”。与此同步柯赫还向微生物学奉献了一系列研究技术。“柯赫原则”以及柯赫发明的纯培养技术，增进了微生物学的极大发展。5、微生物学的发展及奉献

(1)多学科交叉增进微生物学全面发展，使微生物学发展成为生命科学领域内一门发展最快、影响最大、体现生命科学发展主流的前沿科学。

(2)微生物学推进生命科学的发展。增进许多重大生命理论问题的突破；对生命科学研究技术的奉献，如细胞的人工培养、突变体筛选、DNA重组技术和遗传工程、微生物与“人类基因组计划”等。教案二第二章：纯培养技术和显微技术

一、纯培养技术

1、分离获得微生物的纯培养物是研究运用微生物的基础。获得纯培养物波及的有关技术包括：无菌技术、微生物的分离与分离纯化技术和微生物培养和保藏技术。

2、无菌技术：包括培养基和物品的多种灭菌技术和微生物多种接种过程的无菌操作技术等。重点在试验课中掌握有关的技术原理和操作规范，以牢固树立“无菌”的思想和概念。3、固体培养基分离纯培养物的基本措施和原理

纯培养指的是只有一种微生物构成的细胞群体。自然环境中微生物是混杂在一起的，因此分离获得纯培养物的基本原理：首先采用措施将单个的细胞与其他细胞分离开，进而提供细胞合适的营养和条件，使其生长成为可见的群体。进行微生物的分散重要采用稀释的措施，而固体培养基由于可以使分散的细胞固着于一定的位置，与其他的细胞分离，从而生长成为一种单细胞来源的群体－即纯培养，而成为常用而简便的分离介质和营养介质。

固体培养基分离纯培养物由于稀释措施的差异和接种平板的方式差异而分为如下几种措施：

（1）划线平板法

将合适的无菌培养基倒入无菌培养皿中，冷却后制备成平板，按如下措施划线：平板划线法中细胞的分离和稀释过程发生在接种环在固体平板表面上的划线和移动过程中，产生的单个细胞在培养基表面生长的后裔就是纯培养物。

（2）倾注平板法和涂布平板法

这两种措施的共同点就是在将细胞接种到培养基之前，通过液体稀释的措施分散细胞，最常用的液体稀释措施为10倍系列稀释，参照下图：

伴随稀释程度的增大，单位体积中的微生物细胞数量减少，细胞得以分散。稀释倾注平板法的操作是：选择细胞得以分散的合适稀释度的菌悬液与灭完菌冷却到50-55°C的培养基混合均匀，一起倒入无菌培养皿中，冷却形成平板后，培养。

稀释倾注平板法操作较麻烦。在进行微生物分离纯化时，该措施需要样品与热的培养基混合，因此对热敏感微生物的影响明显；该措施操作过程中，样品中的微生物有的分布于平板表面，有的则裹在培养基中，后者则会影响严格好氧微生物的生长；并且，对于同一种微生物，平板表面的菌落形态与培养基内的菌落形态会存在着明显的差异，影响菌落形态的鉴别。在进行微生物计数时，该措施细胞分散均匀，计数较精确。

稀释涂布平板措施的操作是：首先将灭完菌冷却到50-55°C的培养基倒入无菌培养皿中冷却形成平板，然后选择细胞得以分散的合适稀释度的菌悬液加到平板中央，以三角刮刀将之均匀地涂布于整个平板上，培养。

稀释涂布平板措施操作相对简朴，它克服了倾注平板措施对热敏感微生物、严格好氧微生物和培养基内部菌落带来的不利影响，是试验室中常常使用的常规分离措施。其存在的问题是有时会由于菌液太多或者涂布不均匀而使细胞分散不充足，影响计数成果和分离纯化效果。

（3）稀释摇管法

重要用于厌氧微生物的分离纯化，是稀释平板法的一种变通。其基本操作流程为：试管培养基融化à50度保温à样品梯度稀释后加入试管培养基中à摇匀冷却凝固à石蜡油封闭à培养。细胞固着于试管的琼脂柱中，再加以石蜡覆盖，就可以进行厌氧菌的分离纯化。由于氧的存在对严格厌氧微生物有毒害作用，因此严格厌氧菌的培养往往需要专业的厌氧操作设备。因此，稀释摇管法在虽然观测和挑取菌落时比较困难，不过在缺乏专业设备的条件下，此法仍是一项以便有效地进行厌氧微生物分离、纯化和培养的低成本措施。

所有以稀释为基础到达分离纯培养物的措施，其前提条件是该类群的微生物细胞必须在群体中占有数量上的优势，才可以在不停的稀释中不被淘汰而保留下来。

4、液体培养基分离纯培养的原理

液体培养基分离纯培养物仍然基于稀释的基本原理，不过需要高度稀释，致使一支试管中分派不到一种微生物细胞，至多只有一种细胞，这样才可以在液体培养基中获得纯培养物。因此根据记录学原理，采用稀释法进行液体分离纯培养物时，必须规定在同一种稀释度的许多平行试管中，大多数（一般应超过95%）试管中体现为不生长，这时体现为生长的试管中为纯培养的也许几率就增大（据记录计算，若同一稀释度的试管中有95%体现为不生长，在有细菌生长的试管中培养物来源于一种细胞（即纯培养）的几率为%。来源于两个细胞的几率为%，来源于三个细胞的几率为%）

5、选择培养分离与富集培养

所有以稀释为基础到达分离纯培养物的措施，其前提条件是该类群的微生物细胞必须在群体中占有数量上的优势，才可以在不停的稀释中不被淘汰而保留下来。非数量优势微生物类群的分离纯化则可以首先通过选择培养与富集培养的方式使其数量增长，成为数量优势菌群后，再通过上述多种平板法进行分离和纯化。

选择培养就是通过添加克制剂，克制大多数其他微生物的生长；或者选择特定的营养物，使得需要的微生物易于迅速生长。

——没有一种培养基或一种培养条件可以满足自然界中一切生物生长的规定，在一定程度上所有的培养基都是选择性的。

富集培养就是运用不一样微生物间生命活动特点的不一样，制定特定的环境条件，使仅适应于该条件的微生物旺盛生长，从而使其在群落中的数量大大增长，人们可以更轻易地从自然界中分离到所需的特定微生物。

6、微生物的保藏技术

性状稳定的菌种纯培养物是微生物学工作最重要的基本规定，否则生产或科研都无法正常进行。

影响微生物菌种稳定性的原因：a）变异b）污染c）死亡

基本规定：在一定期间内使菌种不死、不变、不乱。

基本措施：生活态:培养基传代培养(斜面、平板、半固体);??寄主传代培养

休眠态’?冷冻(液氮、低温冰箱);?干燥(沙土管、冷冻真空干燥)

其他措施：滤纸片;明胶片;蒸馏水

对于某些比较重要的微生物菌株，则要尽量多的采用多种不一样的手段进行保藏，以免因某种措施的失败而导致菌种的丧失。二、显微技术

由于微生物微小，多数肉眼无法看见，因此对于微生物世界的认识必须借助于显微技术。显微技术不仅与显微镜自身的原理和特点有关，也取决于进行显微观测时对显微镜的对的使用及良好的标本制作和观测技术。因此显微技术是微生物学的重要内容之一，在理解多种显微工具及其原理和应用优势后，还必须紧密结合试验课程纯熟掌握微生物学研究的常规显微工具。

1、显微镜的辨别率

显微镜物象与否清晰不仅决定于放大倍数，还与显微镜的辨别率（Resolution）有关，它是决定观测效果的最重要的指标。

辨别率（力)（Resolution，R)指的是显微镜可以辨别两点之间最小距离能力。可以辨别的距离越小，辨别率越高，反之越低。

根据德国理学家ErnstAbbe，在19世纪70年代建立的在Abbe的公式中，两物体之间的最小可辨别距离被称为最小距离（d）λ

最小可辨别距离：d=——————

nsinθ

公式解析：

（l）所用光源的光波波长（λ），是影响最小可辨别距离的最重要原因。可见光光线的波长为400-700nm，，其中蓝光的波长最短（400-500nm），最小可辨别距离最小，所提供的辨别率最高（所认为什麽大多数显微镜的滤光片都是蓝色的）。

（2）θ:为物镜镜口角的半数，它取决于物镜的直径和工作距离。

（3）n：玻片（样品）与物镜间介质的折射率(空气：干燥物系；香柏油：油浸物系)。

（4）nsinθ:被称为数值口径（NumericalAperture,NA)，它是决定物镜性能的最重要的指标。辨别率从定义上讲，与可辨别的最小距离（d）成反比，可表达为：Ｒμ（１／ｄ）。以这种方式将最小可辨别距离与辨别率作为两个概念分开理解，比较轻易理解提高辨别率的有关措施（获得最小辨别距离à提高辨别率）：

（1）减短光波波长（λ）。

（2）增长镜口角(θ),这是增长数值口径的原因之一。

（3）增长介质的折射率(n)，这是增长数值口径的重要原因。如，运用油镜进行显微观测时，以香柏油取代空气，其重要作用就是提高介质折射率，使数值口径和辨别率均得到提高，同步香柏油与玻璃的折射率相近，使得诸多本来在透镜和载玻片表面因折射和反射而损失的光线可以进入物镜，提高照明亮度，改善观测效果。

2、明视野显微镜

明视野显微镜即常用的一般光学显微镜，其照明光线直接进入视野，属透射照明。生活的细菌在明视野显微镜下观测是透明的，不易看清。处理的措施，首先是对观测的样品进行改造，发展出多种染色技术，通过特殊的染色措施使细胞着色，增长与背景的反差，便于观测；另首先进行显微镜的改造，由此发展出不一样种类的显微镜，合用于不一样的观测目的。

3、暗视野显微镜

暗视野显微镜则运用特殊的聚光器遮挡中心光源，实现斜射照明，使照射到样品上的透射光线无法进入物镜，但由样品反射或折射的光线进入物镜，因此，整个视野是暗的，而样品是明亮的，由此到达增长反差，便于观测的目的。并且，使用暗视野显微镜，虽然所观测微粒的尺寸不不小于显微镜的辨别率，仍然可以发现其存在。

4、相差显微镜

光波的长短体现为颜色差异，光的振幅高下体现为明亮程度的不一样。观测样品各部分厚薄、密度不一样，光线通过时直射光和衍射光的光程产生差异，导致出现相位差。相差显微镜配置了特殊的光学装置，运用光的干涉现象，将光的相位差转变成人眼可辨的振幅差（明暗差），形成反差，从而提高了多种构造间的对比度，使多种构造变得清晰可见，因此相差显微镜很适合观测活的细胞以及细胞内的某些细微构造。相差显微镜实现这一目的的特殊的光学装置重要是环状光圈和相板。

5、荧光显微镜

紫外线光源照射在具有荧光素的样本上，荧光素激发出荧光，使标本在暗的视野中显现出光亮的物体，不一样的荧光素还体现为不一样的颜色，由此可以进行定性和定量的研究。重要应用于免疫学、环境微生物学和分子生物学等方面。

6、电子显微镜——透射电子显微镜与扫描电子显微镜

电子显微镜与光学显微镜的差异：

1）以电子波(波长最短可到达nm)替代光源，由于波长的极大缩短而大大提高了辨别率。光镜的最高辨别率可到达μm，这种局限是由可见光的性质决定的，与显微镜自身的性能无关。电镜实际的辨别率比光镜提高约1000倍。

2）电镜镜筒中规定高真空（在电子的运行中如碰到游离的气体分子会因碰撞而发生偏转，导致物象散乱不清）。电子显微镜因需在真空条件下工作，因此很难观测活的生物。

3）以电子透镜（电磁圈）替代光学透镜，通过电磁圈使电子“光线”汇聚、聚焦。

4）电子像人肉眼看不到，需用荧光屏来显示或感光胶片作记录。

电子显微镜按构造和用途可分为：

透射电子显微镜(transmissionelectronmicroscope):电子束穿过薄切片

扫描电子显微镜(scanningelectronmicroscope):观测样品的表面构造

7、扫描隧道显微镜

是目前辨别率最高的显微镜，其横向辨别率可以到达nm，纵向辨别率可以到达nm，足以。由于在扫描时不接触样品，又没有高能电子束轰击，因而可以防止样品的变形。不仅可以在真空，并且可以在保持样品生理条件的大气及液体环境下工作，因此对生命科学研究领域具有十分重要的意义。

8、细菌染色法

由于微生物细胞微小，含水量多，因此在光学显微镜下为透明状态，与背景没有反差，无法进行观测，因此通过多种染色措施提高其反差。

细菌菌体(等电点一般pH2-5)在中性\碱性\或弱酸性溶液中带负电荷，易于碱性染料(正电荷)进行结合，因此常用碱性染料进行染色。常见碱性染料:结晶紫，番红，美蓝，孔雀绿；中性红等。

常用的染色措施：

染色操作的基本程序为：

制片，干燥，固定，染色，水洗，干燥，镜检。

ˉ

革兰氏染色（于1884年发明的一种鉴别不一样类型细菌的染色措施。）

结晶紫初染，碘液媒染，酒精脱色，番红复染。教案三第三章：微生物细胞的构造与功能

第一节：原核微生物1、微生物的重要类群：

2、原核微生物

指细胞核无核膜包裹，只存在由裸露DNA构成的核区（nuclearregion)的原始单细胞生物。重要类群包括细菌与古生菌。细菌又称真细菌（eubacteria），包括一般细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣原体等(三菌三体）。古生菌，在进化谱系上与真细菌及真核生物互相并列，且与后者关系更近，而其细胞构造却与真细菌较为靠近，同属于原核生物。

3、细菌细胞的基本形态

基本形态：球状、杆状、螺旋状和其他形状。

球状菌：细胞个体呈球形或椭圆形，球菌在细胞分裂时形成的不一样空间排列方式，常被作为分类根据。

杆状菌：细胞呈杆状或圆柱形，一般其粗细（直径）比较稳定，可作为分类根据；而长度和排列方式常因生长阶段和培养条件不一样而发生较大变化，一般不作为分类根据。

螺旋状：包括（1）弧菌，其菌体只有一种弯曲，其程度局限性一圈，形似“C”字或逗号，鞭毛偏端生。（2）螺菌,菌体回转如螺旋，螺旋数目和螺距大小因种而异(1-20)。鞭毛二端生。细胞壁坚韧，菌体较硬。（3）螺旋体菌,菌体柔软，螺旋数目因种而异(3-70)。用于运动的类似鞭毛的轴丝位于细胞外鞘内。

其他形状：包括柄杆菌、星形细菌、方形细菌及多种条件下细胞正常发育受阻而产生的异常形态

4、细菌细胞的大小

一般细菌大小的度量单位为微米（micrometer,μm），目前发现的细菌中最小的与无细胞构造的病毒相仿（约50nm）；最大的肉眼可见（mm）。一般细菌的大小范围：球菌，~1μm（直径）；杆菌~1μm（直径）×1~80μm（长度）；螺旋菌~1mm（直径）×1~50mm（长度）(长度是菌体两端点之间的距离，而非实际长度)。

5、细菌细胞的基本构造

6、细胞壁的重要功能

①固定细胞外形和提高机械强度，从而使其免受渗透压等外力的损伤。

②为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需。失去了细胞壁的原生质体，也就丧失了这些重要功能；

③阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物质（分子量不小于800）进入细胞，保护细胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物质的损伤；

④赋予细菌具有特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。

7、革兰氏阳性（G+）和革兰氏阴性（G-）细菌细胞壁的化学构成和构造特点

革兰氏阳性（G+）菌细胞壁特点：厚度大（20~80nm），化学组分简朴，一般只含90%肽聚糖和10%磷壁酸。肽聚糖是真细菌细胞壁中的特有成分。磷壁酸为革兰氏阳性细菌细胞壁中特有的一种酸性多糖。

革兰氏阴性（G-）细菌细胞壁特点构造分为肽聚糖层和外膜层。其特点是肽聚糖层薄(2-3nm)，层次多，化学组分复杂，强度低。

8、肽聚糖单体的化学构成和构造

肽聚糖单体中的化学构成：①双糖单位，由由N-乙酰胞壁酸（NAMorM）和N-乙酰葡萄糖胺（NAGorG）l两种单糖之间以β-1,4-糖苷键[M(1)-G(4)]连接形成。该糖苷键很轻易被溶菌酶(lysozyme)所水解，从而引起细菌因肽聚糖细胞壁的“散架”而死亡。双糖单位是肽聚糖中糖链骨架的基本构造单位。②四肽侧链，由四个氨基酸分子按L型与D型交替方式连接而成，连接于糖骨架的N-乙酰胞壁酸分子上。③肽桥连接一条肽侧链的4位氨基酸和另一条肽侧链的3位氨基酸，变化多样，是不一样微生物肽聚糖多样性的基础。目前所知的肽聚糖已超过100种，重要的变化发生在肽桥上。（附构造示意图）9、磷壁酸

革兰氏阳性细菌细胞壁上特有的化学成分，重要成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。

膜磷壁酸(又称脂磷壁酸)跨越肽聚糖层并与细胞膜相交联的，由甘油磷酸链分子与细胞膜上的磷脂进行共价结合后形成。其含量与培养条件关系不大。可用45%热酚水提取，也可用热水从脱脂的冻干细菌中提取。

壁磷壁酸，它与肽聚糖分子间进行共价结合，含量会随培养基成分而变化，一般占细胞壁重量的10%，有时可靠近50%。用稀酸或稀碱可以提取。

磷壁酸的重要生理功能(p41)

①其磷酸分子上较多的负电荷可提高细胞周围Mg2+的浓度，进入细胞后就可保证细胞膜上某些需Mg2+的合成酶提高活性；

②贮藏磷元素；

③增强某些致病菌如A族链球菌(Streptococcus)对宿主细胞的粘连、防止被白细胞吞噬以及抗补体的作用；

④赋予革兰氏阳性细菌以特异的表面抗原；

⑤可作为噬菌体的特异性吸附受体；

⑥能调整细胞内自溶素(autolysin)的活力，借以防止细胞因自溶而死亡。由于在细胞正常分裂时，自溶素可使旧壁适度水解并促使新壁不停插入，而当其活力过强时，则细菌会因细胞壁迅速水解而死亡。10、革兰氏阴性细菌的细胞壁

（1）肽聚糖

它的肽聚糖埋藏在外膜层之内，是仅由1~2层肽聚糖网状分子构成的薄层(2~3nm)，含量约占细胞壁总重的10%，故对机械强度的抵御力较革兰氏阳性菌弱。

四肽尾的第3个氨基酸不是L-lys，而是内消旋二氨基庚二酸(m-DAP)，一种只有在原核微生物细胞壁上才有的氨基酸。

没有特殊的肽桥，其前后两个单体间的连接仅通过甲四肽尾的第4个氨基酸——D-ala的羧基与乙四肽尾的第3个氨基酸——mDAP的氨基直接相连,只形成较为疏稀、机械强度较差的肽聚糖网套。

（2）外膜

位于革兰氏阴性细菌细胞壁外层，由脂多糖、磷脂和脂蛋白等若干种蛋白质构成的膜，有时也称为外壁。

a脂多糖（lipopolysaccharide,LPS）

位于革兰氏阴性细菌细胞壁最外层的一层较厚（8~10nm）的类脂多糖类物质，由类脂A、关键多糖(corepolysaccharide)和O-特异侧链（O-specificsidechain，或称O-多糖或O-抗原）三部分构成。

Man,mannose,甘露糖

Abe,abequose,β-脱氧岩藻糖

Rha,rhamnose,鼠李糖

Gal,galactose,半乳糖

Glu,glucose,葡萄糖

GluNac,N-acetylglucosamine,N-乙酰葡萄糖胺

Hep,heptoses,庚糖

KDO,2-keto-3-deoxyotonate,2-酮-3-脱氧辛酮酸脂多糖的重要功能

①LPS构造的多变，决定了革兰氏阴性细菌细胞表面抗原决定簇的多样性；

②因其负电荷较强，故与磷壁酸相似，也有吸附Mg2+、Ca2+等阳离子以提高其在细胞表面浓度的作用；

③类脂A是革兰氏阴性细菌致病物质——内毒素的物质基础；

④是许多噬菌体在细胞表面的吸附受体；

⑤具有控制某些物质进出细胞的部分选择性屏障功能；可透过若干种较小的分子（嘌呤、嘧啶、双糖、肽类和氨基酸等），但能阻拦溶菌酶、抗生素（青霉素等）、去污剂和某些染料等较大分子进入细胞膜。

b外膜蛋白(outermembraneprotein)

嵌合在LPS和磷脂层外膜上的蛋白。有20余种，但多数功能尚不清晰。

孔蛋白（porins）是由三个相似分子量（36000）蛋白亚基构成的一种三聚体跨膜蛋白，中间有一直径约1nm的孔道，通过孔的开闭，可对进入外膜层的物质进行选择。

非特异性孔蛋白：可通过度子量不不小于800~900的任何亲水性分子

特异性孔蛋白：只容许一种或少数几种有关物质通过，如维生素B12和核苷酸等。

C周质空间(periplasmicspace,periplasm)

又称壁膜间隙。在革兰氏阴性细菌中，一般指其外膜与细胞膜之间的狭窄空间（宽约12~15nm），呈胶状。

周质空间是进出细胞的物质的重要中转站和反应场所

在周质空间中，存在着多种周质蛋白(periplasmicproteins)：水解酶类；合成酶类；结合蛋白；受体蛋白；

周质空间：壁膜间隙，也有观点认为革兰氏阳性细菌中同样存在。

11、古细菌的细胞壁特点

在古生菌中，与真细菌类似功能但化学成分差异甚大的细胞壁。已研究过的某些古生菌，它们细胞壁中没有真正的肽聚糖，而是由多糖（假肽聚糖）、糖蛋白或蛋白质构成的。因此，古生菌类群细胞壁成分多样，差异大。

（1）假肽聚糖(pseudopeptidoglycan)细胞壁：代表菌——甲烷杆菌属(Methanobacterium)。

（2）独特多糖细胞壁：代表菌——甲烷八叠球菌(Methanosarcina)

（3）硫酸化多糖细胞壁：代表菌——盐球菌（Halococcus）

（4）糖蛋白(glycoprotein)：代表菌——盐杆菌属(Halobacterium)

（5）蛋白质细胞壁：有的是由几种不一样蛋白构成，如甲烷球菌(Methanococcus)和甲烷微菌(Methanomicrobium)；有的则由同种蛋白的许多亚基构成，甲烷螺菌属(Methanospirillum)。

12、缺壁细菌

（1）L型细菌（L-formofbacteria）：细菌在某些环境条件下（试验室或宿主体内）通过自发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷变异型。

因英国李斯德（Lister）防止研究所首先发现而得名（1935年，念珠状链杆菌Streptobacillusmoniliformis）。大肠杆菌、变形杆菌、葡萄球菌、链球菌、分枝杆菌和霍乱弧菌等20多种细菌中均有发现，被认为也许与针对细胞壁的抗菌治疗有关。

特点：没有完整而坚韧的细胞壁，细胞呈多形态；有些能通过细菌滤器，故又称“滤过型细菌”；对渗透敏感，在固体培养基上形成“油煎蛋”似的小菌落（直径在左右）；

（2）原生质体（protoplast）

在人为条件下，用溶菌酶处理或在含青霉素的培养基中培养而克制新生细胞壁合成而形成的仅由一层细胞膜包裹的，圆球形、对渗透压变化敏感的细胞，一般由革兰氏阳性细菌形成。

特点：对环境条件变化敏感，低渗透压、振荡、离心甚至通气等都易引起其破裂；比正常有细胞壁的细菌更易导入外源遗传物质，是研究遗传规律和进行原生质体育种的良好试验材料。

（3）球状体(sphaeroplast)?，又称原生质球

采用上述同样措施，针对革兰氏阴性细菌处理后而获得的残留部分细胞壁（外壁层）的球形体。与原生质体相比，它对外界环境具有一定的抗性，可在一般培养基上生长。

（4）枝原体(Mycoplasma)

在长期进化过程中形成的、适应自然生活条件的无细胞壁的原核生物。因它的细胞膜中具有一般原核生物所没有的甾醇，因此虽然缺乏细胞壁，其细胞膜仍有较高的机械强度。

13、细菌细胞膜的特点

细胞质膜是紧贴在细胞壁内侧、包围着细胞质的一层柔软、脆弱、富有弹性的半透性薄膜，厚约7～8nm，由磷脂（占20%～30%）和蛋白质（占50%～70%）构成。膜蛋白包括具运送功能的整合蛋白）或内嵌蛋白；具有酶促作用的周围蛋白或膜外蛋白等。细菌细胞膜是一种重要的代谢活动中心，其膜蛋白约占细菌细胞膜的50%～70%，比任何一种生物膜都高，并且种类也多。真核生物细胞膜中一般具有胆固醇等甾醇，含量为5%-25%。原核生物与真核生物的最大区别就是其细胞膜中一般不含胆固醇，而是具有（hopanoid）。由磷脂分子形成的双分子膜中加入甾醇类物质可以提高膜的稳定性。

14、细菌细胞膜的生理功能

①选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送；

②是维持细胞内正常渗透压的屏障；

③合成细胞壁和糖被的多种组分（肽聚糖、磷壁酸、LPS、荚膜多糖等）的重要基地；

④膜上具有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系，是细胞的产能场所；

⑤是鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位.

15、古生菌的细胞质膜——重点在于其独特性和多样性

在本质上也是由磷脂构成，但它比真细菌或真核生物具有更明显的多样性。亲水头（甘油）与疏水尾（烃链）间是通过醚键而不是酯键连接的；②构成疏水尾的长链烃是异戊二烯的反复单位（如四聚体植烷、六聚体鲨烯等），它与亲水头通过醚键连接成甘油二醚（glyceroldiether）或二甘油四醚(diglyceroltetraether)等，而在真细菌或真核生物中的疏水尾则是脂肪酸；

③古生菌的细胞质膜中存在着独特的单分子层膜或单、双分子层混合膜，而真细菌或真核生物的细胞质膜都是双分子层。详细地说，当磷脂为二甘油四醚时，连接两端两个甘油分子间的两个植烷（phytanyl）侧链间会发生共价结合，形成了二植烷(diphytanyl)，这时就形成了独特的单分子层膜（图3-12）。目前发现，单分子层膜多存在于嗜高温的古生菌中，其原因也许是这种膜的机械强度要比双分子层质膜更高。

④在甘油的3C分子上，可连接多种与真细菌和真核生物细胞质膜上不一样的基团，如磷酸酯基、硫酸酯基以及多种糖基等。

⑤细胞质膜上含多种独特脂类。仅嗜盐菌类即已发既有细菌红素（bacterioruberin）、α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、番茄红素、视黄醛[（retinal），可与蛋白质结合成视紫红质(bacteriorhodopsin)]和萘醌等。

16、细胞内储存物与其存在的意义

①聚-β-羟丁酸(poly-β-hydroxybutyrate,PHB)，类脂性质的碳源类贮藏物。它无毒、可塑、易降解,被认为是生产医用塑料、生物降解塑料的良好原料。

②多糖类贮藏物，包括糖原颗粒和淀粉颗粒。在真细菌中以糖原为多，糖原颗粒较小，不染色时需用电镜观测，用碘液染成褐色，可在光学显微镜下看到。有的细菌积累淀粉粒，用碘液染成深兰色。

③异染粒(metachromaticgranules)，是无机偏磷酸的聚合物，一般在富磷的环境下形成，贮藏磷元素和能量，并可减少细胞的渗透压，用美兰或者甲苯胺兰染色可展现紫红色而得名。

④藻青素（cyanophycin），一种内源性氮源贮藏物，同步还兼有贮存能源的作用，一般存在于蓝细菌中。

⑤硫粒（sulfurglobules），在环境中还原性硫素丰富时，诸多真细菌在氧化H2S，硫代硫酸盐时，常在细胞内形成折光性很强的硫粒，积累硫元素。当环境中环境中还原性硫缺乏时，可被细菌重新运用作能源。微生物储备物的特点及生理功能：

①不一样微生物其储备性内含物不一样。例如厌气性梭状芽孢杆菌只含PHB，大肠杆菌只储备糖原，但有些光和细菌两者兼有；

②微生物合理运用营养物质的一种调整方式。当环境中缺乏能源而碳源丰富时，细胞内就储备较多的碳源类内含物，甚至到达细胞干重的50%，假如把这样的细胞移入有氮的培养基时，这些储备物将被作为碳源和能源而用于合成反应；

③储备物以多聚体的形式存在，有助于维持细胞内环境的平衡，防止不适合的pH，渗透压等的危害。例如羟基丁酸分子呈酸性，而当其聚合成聚-β-羟丁酸（PHB）就成为中性脂肪酸了，这样便能维持细胞内中性环境，防止菌体内酸性增高；

④储备物在细菌细胞中大量积累，还可以被人们运用。

17、细菌芽孢

（1）基本概念：某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成一种圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体，称为芽孢（endospore或spore，偶译“内生孢子”）。产芽孢的细菌多为杆菌，也有某些球菌。芽孢的有无、形态、大小和着生位置是细菌分类和鉴定中的重要指标。

（2）芽孢的构造

（3）芽孢的形成与萌发

芽孢形成的7个阶段：轴丝形成；隔阂形成，产生前孢子；前孢子被吞没，双层膜形成，抗辐射力提高；皮层形成；芽孢衣形成；孢衣完毕，折光性和抗热性增强-芽孢成熟；芽孢囊裂解，成熟芽孢释放。由休眠状态的芽孢变成营养状态细菌的过程，称为芽孢的萌发。包括活化(activation)、出芽(germination)和生长(outgrowth)3个阶段。

4）芽孢的耐热机制

渗透调整皮层膨胀学说：芽孢衣对多价阳离子和水分的透性很差，皮层的离子强度很高，产生极高的渗透压夺取芽孢关键的水分，成果导致皮层的充足膨胀。皮层含水量约70%，关键部分的细胞质高度失水含水量极低（10%～25%），因此，具极强的耐热性。

其他学说：针对在芽孢形成过程中会合成大量的为营养细胞所没有的DPA-Ca，不少学者提出Ca2+与DPA的螯合作用会使芽孢中的生物大分子形成一种稳定而耐热性强的凝胶。

总之，有关芽孢耐热机制是一种重要的有待深入深入研究的基础理论问题。

5）伴孢晶体（parasporalcrystal）

少数芽孢杆菌，例如苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis)在其形成芽孢的同步，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体——δ内毒素，称为伴孢晶体。它的干重可达芽孢囊重的30%左右，由18种氨基酸构成。伴孢晶体对200多种昆虫尤其是鳞翅目的幼虫有毒杀作用。

6）芽孢研究意义

①芽孢的有无、形态、大小和着生位置是细菌分类、鉴定中的重要形态学指标；

②运用芽孢的耐热特性，提高芽孢产生菌的筛选效率；

③芽孢是细菌的休眠体，在合适的条件下可以重新转变成为营养态细胞；

芽孢菌的长期保藏

④芽孢是抗逆性最强的生命体，与否能消灭芽孢是衡量多种消毒灭菌手段的最重要的指标。

肉毒梭菌（Clostridiumbotulinum）产生肉毒素，pH＞时在100℃下要煮沸～；115℃下进行加压蒸汽灭菌，需10～40min才能杀灭；121℃下则仅需10min。这就规定食品加工厂在对肉类罐头进行灭菌时，应掌握在121℃下维持20min以上。

破伤风梭菌(Clostridiumtetani)产生破伤风毒素，121℃灭菌10min或115℃下灭菌30min才可。18、糖被

包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质，称为糖被。糖被按其有无固定层次、层次厚薄又可细分为荚膜、微荚膜、粘液层和菌胶团糖被的化学成分：

荚膜的功能

①保护作用：¨其上大量极性基团可保护菌体免受干旱损伤；

¨防止噬菌体的吸附和裂解；

¨某些动物致病菌的荚膜还可保护它们免受宿主白细胞的吞噬；

¨作为透性屏障或（和）离子互换系统，可保护细菌免受重金属离子的毒害；

②贮藏养料，以备营养缺乏时重新运用；

③表面附着作用

细菌糖被的研究意义

①糖被的有无及其性质的不一样可用于菌种鉴定；

②葡聚糖制备“代血浆”或葡聚糖生化试剂(如“Sephadex”)；

③黄原胶(xanthan或Xc)，又称黄杆胶，野油菜黄单胞菌(Xanthomonascampestris)的胞外多糖，可用于石油开采、印染、食品等工业中；

④产生菌胶团的细菌在污水的微生物处理过程中具有分解、吸附和沉降有害物质的作用（活性污泥）；

⑤有些细菌的糖被也可对人类带来不利的影响。19、鞭毛

（1）鞭毛:生长在某些细菌体表的长丝状、波曲的蛋白质附属物，数目为一至数十条，具有运动功能。鞭毛的有无和着生方式具有十分重要的分类学意义：单端鞭毛；端生丛毛；两端生鞭毛；周生鞭毛。P60

（2）观测和判断细菌鞭毛的措施：

①电子显微镜直接观测；

②光学显微镜下观测：鞭毛染色和暗视野显微镜；

③根据培养特性判断：半固体穿刺、菌落（菌苔）形态。

（3）鞭毛的构造：

由基体、鞭毛钩和鞭毛丝三部分构成。革兰氏阳性细菌基体：L,P和S-M环；革兰氏阴性细菌基体：S-M环。在S-M环下方的Fli蛋白，起开关作用，控制鞭毛正转或者逆转，在S-M环旁侧的Mot蛋白，通过消耗能量，驱动S-M环的迅速旋转。马达能量来源：细胞膜上的质子势。

鞭毛的生长方式是在其顶部延伸；鞭毛蛋白亚基螺旋状缠绕而成，每周为8～10个亚基。20、放线菌的基本概念

放线菌（Actinomycetes）是具有菌丝、以孢子进行繁殖、高G+C/mol％（60-72）、革兰氏染色阳性的一类原核微生物。?

21、放线菌的形态与构造

单细胞，大多由分枝发达的菌丝构成；菌丝直径与杆菌类似，约1mm；细胞壁构成与细菌类似，绝大多数革兰氏染色阳性；细胞的构造与细菌基本相似，按形态和功能可分为营养菌丝、气生菌丝和孢子丝三种。

1、营养菌丝(基内菌丝、基丝、初级菌丝体)：匍匐生长于培养基内，吸取营养，一般无隔阂，不停裂，直径mm，长度差异很大，有的可产生色素。

2、气生菌丝(二级菌丝体)：营养菌丝发育到一定阶段，伸向空间形成气生菌丝，叠生于营养菌丝上，可覆盖整个菌落表面。在光学显微镜下观测，颜色较深，直径较粗（mm），有的产色素。

3、孢子丝：气生菌丝发育到一定阶段，其上可分化出形成孢子的菌丝，即孢子丝，又称产孢丝或繁殖菌丝。孢子丝形状和排列方式因种而异，常被作为对放线菌进行分类的根据。绝大部分菌具有生长发育良好的菌丝体，以孢子进行繁殖，菌落特性类似于霉菌。

4、孢子：孢子形状有圆形、椭圆形、杆状或柱形,不稳定；孢子表面形状：光滑、瘤状、鳞片状、刺状、毛发状，稳定。孢子的形状、颜色和表面纹饰是分类的特性之一。

22、放线菌的生长与繁殖

孢子在合适的条件下萌发，长出1-3个芽管，形成营养菌丝，渐次分化出气生菌丝和繁殖菌丝（孢子丝），孢子丝释放孢子。

23、放线菌的菌落形态

能产生大量分枝和气生菌丝的菌种（如链霉菌）菌落质地致密，与培养基结合紧密，小而不蔓延，不易挑起或挑起后不易破碎。丝绒状，粉末状。不能产生大量菌丝体的菌种（如诺卡氏菌）粘着力差，粉质，针挑起易粉碎。

24、放线菌的分布特点及与人类的关系

①放线菌常以孢子或菌丝状态极其广泛地存在于自然界，土壤中最多，其代谢产物使土壤具有特殊的泥腥味。

②能产生大量的、种类繁多的抗生素（抗生素8000多种,其中80%是由放线菌产生,?放线菌产生的90%由链霉菌产生）。

③有的放线菌可用于生产维生素、酶制制；此外，在甾体转化、石油脱蜡、烃类发酵、污水处理等方面也有应用。

④少数寄生型放线菌可引起人、动物（如皮肤、脑、肺和脚部感染）、植物（如马铃薯和甜菜的疮痂病）的疾病。25、蓝细菌的基本概念

蓝藻或蓝绿藻（blue-greenalgae），分布广泛，是一类具有叶绿素a、能以水作为供氢体和电子供体、通过产氧型光合作用将光能转变成化学能、同化CO2为有机物质的光合细菌。

此前曾归于藻类，由于它和高等植物同样具有光和色素叶绿素a，能进行产氧型光合作用。

原核，无叶绿体，70S核糖体，细胞壁中有肽聚糖（对溶菌酶敏感）。

其形态学特点:

1）具有原核生物的经典细胞构造，细胞壁构造相似于Gˉ菌；

2）形态差异极大，有球状、杆状和丝状等形态；

3）细胞中具有叶绿素a，存在于丰富的内膜系统上，进行产氧型光合作用；

4）许多水生种类细胞质中有气泡，使菌体漂浮，保持在光线最充足的地方，以利光合作用。

5）无鞭毛，但能在固体表面滑行，趋光性。

6）分泌粘液层、荚膜或形成鞘衣，因此具有强的抗干旱能力。

7）细胞中常有多种贮存物：糖原，聚磷酸盐，PHB，氮源（藻青素）。

8）细胞的几种特化形式。

蓝细菌细胞的几种特化形式

异形胞（heterocyst）：一般存在于成丝状生长的种类中，位于细胞链的中间或末端，数目少而不定。光学显微镜下壁厚、色浅、多少中空的细胞，与邻近细胞间有孔道相似。固氮场所。

静息孢子：厚壁细胞，休眠构造，可以萌发成营养体。

链丝段（hormogonia）：长形细胞断裂而成的短片段，具有繁殖功能。26、支原体、立克次氏体和衣原体

支原体（Mycoplasma），立克次氏体（Rickettsia），衣原体（Chlamydia），革兰氏阴性细菌，其大小和特性均介于一般的细菌与病毒之间。

（1）支原体（Mycoplasma）

不具细胞壁，只有细胞膜，细胞柔软；滤过性；对渗透压敏感(但其抗性不小于去细胞壁的原生质体)；形态多变，小球状?丝状；非常小，150nm~300nm，勉强可在光学显微镜下看到；细胞膜上有甾醇；可以自主生长（人工培养基可培养），菌落“油煎蛋”形，小(?=~1mm)；除肺炎支原体外，支原体一般不使人致病，但较多的支原体能引起牲畜、家禽和作物的病害。

（2）立克次氏体（Rickettsia）

体内酶系不完全，是一类严格的活细胞内寄生的原核微生物；CW呈Gˉ反应；细胞球状、球杆状，大小为，光学显微镜下可见；无滤过性。

立克次氏体重要以节肢动物（虱、蜱、螨等）为媒介，寄生在它们的消化道表皮细胞中，然后通过节肢动物叮咬和排泄物传播给人和其他动物。有的立克次氏体能引起人类的流行性斑疹伤寒、恙虫热、Q热等严重疾病，并且立克次氏体大多是人兽共患病原体。

（3）衣原体(Chlamydia)

介于立克次氏体与病毒之间，能通过细菌滤器，专性活细胞内寄生的一类原核微生物。过去误认为“大病毒”，但它们的生物学特性更靠近细菌而不一样于病毒（细胞构造，同步具有DNA和RNA）。

体内缺乏产能系统，专性活细胞内寄生的一类原核微生物，又称能量寄生物；CW呈Gˉ反应；细胞呈球形或椭圆形，直径um，有滤过性；在宿主细胞内生长繁殖具有独特的生活周期，即存在原体和始体两种形态。

衣原体广泛寄生于人类、哺乳动物及鸟类，仅少数致病，如人的沙眼衣原体，鸟的鹦鹉热衣原体。有的还是人兽共患的病原体。1956年，我国微生物学家汤飞凡等应用鸡胚卵黄囊接种法，在国际上首先成功地分离培养出沙眼衣原体。现衣原体可用多种细胞培养。支原体、立克次氏体、衣原体与细菌、病毒的比较

教案四真核微生物

1、真核生物

但凡细胞核具有核膜、能进行有丝分裂、细胞质中存在线粒体或同步存在叶绿体等细胞器的生物，称为真核生物。具有上述特性的微小生物，称为真核微生物。

真核微生物包括真菌，单细胞藻类和原生动物。真菌的重要类群有酵母、霉菌和蕈菌。

真菌的特点为：

（1）具有细胞核，进行有丝分裂；

（2）细胞质中具有线粒体但没有叶绿体，不进行光合作用，无根、茎、叶的分化；

（3）以产生有性孢子和无性孢子二种形式进行繁殖；

（4）营养方式为化能有机营养（异养）、好氧；

（5）不运动（仅少数种类的游动孢子有1-2根鞭毛）；

（6）种类繁多，形态各异、大小悬殊，细胞构造多样。2、酵母(yeast)

酵母菌是一群单细胞的真核微生物。一般指以芽殖或裂殖来进行无性繁殖的单细胞真菌，以辨别霉菌。有些可产生子囊孢子进行有性繁殖。

3、酵母的形态与构造

个体细胞形态：卵圆、圆、圆柱、梨形等单细胞，其细胞直径一般比细菌粗10倍左右。有的酵母菌子代细胞连在一起成为链状，称为假丝酵母。其细胞的模式构造见下图：酵母的群体——菌落形态：与细菌菌落类似，但一般较细菌菌落大且厚，表面湿润，膏状，易被挑起。菌落质地均匀，颜色一致。多为乳白色，少数呈红色，黑色（褐色）。一般有悦人的香味。4、酵母细胞壁构造

酵母菌细胞壁的厚度为25～70nm，重量约占细胞干重的25%，重要成分为葡聚糖、甘露聚糖、蛋白质和少许几丁质、少许脂质。它们在细胞壁上自外至内的分布次序是甘露聚糖、蛋白质、葡聚糖。

蜗牛酶中具有纤维素酶，甘露聚糖酶，葡糖酸酶，几丁质酶和脂酶等30多种酶，可水解酵母菌细胞壁，制备酵母原生质体，或者水解子囊壁，释放子囊孢子。

5、酵母的液泡

液泡内具有某些水解酶代谢中间产物，金属离子，聚磷酸，类脂等物质；其功能储存营养物，如糖原和脂肪；具有多种酶类，如蛋白酶、核酸酶、纤维素酶等；持细胞渗透压。

6、酵母的生长繁殖

（1）无性繁殖

①芽殖，是酵母重要的无性繁殖方式，成熟细胞长出一种小芽，到一定程度后脱离母体继续长成新个体。

②裂殖：少数酵母菌可以象细菌同样借细胞横割分裂而繁殖，例如裂殖酵母。

③无性孢子：某些酵母菌可以产生芽孢子(假丝酵母)，掷孢子(掷孢酵母)，厚壁孢子(假丝酵母)等无性孢子进行繁殖。

（2）有性繁殖

酵母菌以形成子囊和子囊孢子的形式进行有性繁殖，其过程为：①两个性别不一样的单倍体细胞靠近，互相接触；②接触处细胞壁消失，两个细胞的细胞质融合，称为质配；③两个细胞的细胞核融合，形成二倍体核，称为核配。二倍体核进行减数分裂时，形成4个或8个子囊孢子，而原有的营养细胞就成为子囊。子囊孢子萌发形成单倍体营养细胞。7、霉菌——丝状真菌

霉菌（mold）是某些“丝状真菌”的统称，不是分类学上的名词。霉菌菌体均由分枝或不分枝的菌丝（hypha）构成。许多菌丝交错在一起，称为菌丝体（mycelium）。

8、霉菌细胞壁构造

如图所示：?四层真菌细胞壁构造：A，细胞膜；B，几丁质（甲壳质）微纤维镶嵌在无定形的蛋白质、甘露糖和糖原组分中；C，不持续蛋白质层；D，糖蛋白层；E，不定形糖原层。9、霉菌的鞭毛构造鞭毛：“9+2”构造，微管二联体。

10、霉菌的菌丝类型：

如图所示：

（a）无隔阂菌丝：整个菌丝为长管状单细胞，细胞质内具有多种核。其生长过程只体现为菌丝的延长和细胞核的裂殖增多以及细胞质的增长。

(b)有隔阂菌丝：菌丝由横隔阂分隔成成串多细胞，每个细胞内具有一种或多种细胞核。有些菌丝，从外观看虽然像多细胞，但横隔阂上有小孔，使细胞质和细胞核可以自由流通，并且每个细胞的功能也都相似。11、霉菌的菌丝形态：

霉菌菌丝分为：营养菌丝、气生菌丝、繁殖菌丝。霉菌菌丝直径约为2~10um，比一般细菌和放线菌菌丝大几到几十倍

12、菌丝的特化

营养菌丝和气生菌丝对于不一样的真菌来说，在它们的长期进化过程中，对于对应的环境条件已经有了高度的适应性，并明显地表目前产生多种形态和功能不一样的特化构造上。也称菌丝的变态。

（1）特化的营养菌丝

①假根，匍匐菌丝：类似树根，吸取营养；匍匐延伸。

②吸器：某些专性寄生真菌从菌丝上分化出来的旁枝，侵入细胞内分化成指状、球状或丝状，用以吸取细胞内的营养。

③附着枝：若干寄生真菌由菌丝细胞生出1-2个细胞的短枝，以将菌丝附着于宿主上，这种特殊的构造即附着枝。

④附着胞：许多植物寄生真菌在其芽管或老菌丝顶端发生膨大，并分泌粘性物，借以牢固地粘附在宿主的表面，这一构造就是附着胞，附着胞上再形成纤细的针状感染菌丝，以侵入宿主的角质层而吸取营养。

⑤菌环：菌丝交错成套状菌网。

捕虫菌目（Zoopagales）在长期的自然进化中形成的特化构造，特化菌丝构成巧妙的网，可以捕捉小型原生动物或无脊椎动物，捕捉物死后，菌丝伸入体内吸取营养。

⑥菌核：是一种休眠的菌丝组织。由菌丝密集地交错在一起，其外层教坚硬、色深，内层疏松，大多呈白色。

⑦菌索：根状菌丝组织。

（2）特化的气生菌丝子实体

子实体：菌丝交错成垫状、壳状的子座，在子座外或内可形成孢子。

①构造简朴的子实体：

锁状联合：担子菌在一般的培养基上不产生子实体，不过有种特殊的构造锁状联合。

②构造复杂的子实体：

子囊果：在子囊和子囊孢子发育过程中，从本来的雌器和雄器下面的细胞上生出许多菌丝，有规律地将产囊菌丝包围形成了一定构造的子囊果。

子囊果的三种方式：闭囊壳，子囊壳，子囊盘。

13、霉菌的孢子

真菌的繁殖力极强，细胞碎片可以繁殖。不过正常自然条件下，真菌的繁殖重要是通过多种形形色色的无性或有性孢子来进行繁殖的。

（1）无性孢子：节孢子，后垣孢子，孢囊孢子，分生孢子，芽孢子。

（2）有性孢子：卵孢子，接合孢子，子囊孢子，担孢子。

霉菌有性孢子繁殖的特点：

1）霉菌的有性繁殖不如无性繁殖那么常常与普遍，多发生在特定条件下，往往在自然条件下较多，在一般培养基上不常见。

2）有性繁殖方式因菌种不一样而异，有的两条营养菌丝就可以直接结合，有的则由特殊的性细胞（性器官）配子囊或由配子囊产生的配子来互相交配，形成有性孢子。

3）核配后进行减数分裂，因此菌体染色体数目为单倍，双倍体只限于接合子。

14、异核现象和准性生殖

有某些霉菌，至今尚未发现其生活史中有有性繁殖阶段，此类真菌称为半知菌。

异核现象：即不一样类型的核存在于同一种体的现象。异核现象来源：由两个不一样基因型核的菌丝融合而成；或者菌丝中少数细胞核突变；或者少数单倍体核融合成二倍体核。

异核现象是许多霉菌，尤其是半知菌存在的一种普遍现象。由于没有发现半知菌的有性生殖，因此异核现象成为此类型真菌遗传重组的一种重要机制。一旦异核体形成，准性生殖重组就有也许发生。

准性生殖(无性重组)过程：①质配：异核现象；②核配：双倍体化；③单倍体化：一系列有丝分裂中一再发生的个别染色体的减半，直至最终形成单倍体的过程。频率低10-5-10-7，区别于减数分裂。15、霉菌的菌落特性

由粗而长的分枝状菌丝构成，菌落疏松，呈绒毛状、絮状或蜘蛛网状，表面有颗粒状孢子比细菌菌落大几倍到几十倍，有的没有固定大小。

多种霉菌，在一定培养基上形成的菌落大小、形状、颜色（营养菌丝和孢子堆体现出不一样的颜色）等相对稳定，因此菌落特性也为分类根据之一。

根霉曲霉青霉?教案五第四章微生物的营养营养(nutrition)：生物体从外部环境中摄取对其生命活动必需的能量和物质，以满足正常生长和繁殖需要的一种最基本的生理功能。

营养物（nutrient)：具有营养功能的物质（对植物及部分微生物而言还包括光辐射能）第一节微生物的6类营养要素

微生物营养规定同动物、植物，包括6大类营养元素

一.碳源

碳源（carbonsource）：一切能满足微生物生长繁殖所需碳元素的营养物。

除水外，碳源是需要量最大的营养物（又称大量营养物）

微生物碳源谱见下表：

异养微生物：凡必须运用有机碳源的微生物，其碳源称为双功能营养物

自养微生物：以无机碳源作为重要碳源的微生物（种类少、也可运用有机碳源）。

微生物的碳源谱广，除纯碳外可以运用所有C化合物。

异养微生物的最适碳源是“型，“型中的糖类是最广泛运用的碳源，另一方面是有机酸、醇类、脂类等。

运用效率：单糖>双糖>多糖（己糖>戊糖），

葡萄糖>果糖>甘露糖>半乳糖，

淀粉>纤维素>几丁质>琼脂

不一样微生物菌种运用碳源谱不一样，有的达几十种，有的只有1-2种（部分甲烷菌）

二．氮源

氮源（nitrogensource）：凡能提供微生物生长繁殖所需氮元素的营养源。

氮是构成微生物蛋白质和核酸等的重要元素，占细菌干重的12%~15%，是重要的营养物。

微生物培养基中，最常用的有机氮源是牛肉膏、酵母膏、蛋白胨（动植物蛋白酶消化产物）、饼柏粉、蚕蛹粉等；无机氮源是尿素、铵盐、硝酸盐、氮气。

氨基酸自养型生物（aminoacidautotrophs）：能把尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮气等简朴氮源自行合成所需要的一切氨基酸的微生物（SCP、食用菌）。

氨基酸异养型生物（aminoacidheterotrophs）：需要从外界吸取现成的氨基酸做氮源的微生物。

三．能源

能源（energysource）：能为微生物生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能。异养微生物的能源就是其碳源。能源谱见下表:

化能自氧微生物有独特的能源物质，如：NH4+、NO2-、S、H2S、H2、Fe2+。这些原核微生物种群包括：亚硝酸菌、硝酸菌、硫化菌、硫细菌、氢细菌、铁细菌等。

四．生长因子

生长因子（growthfactor）：是一类调整微生物正常代谢所必需，但不能用简朴的碳、氮源自行合成的有机物。（如：维生素、碱基、甾醇、胺类、脂肪酸等）

按生长因子状况将微生物提成3类：

生长因子自养型微生物（auxoautotrophs）：不需要从外界吸取任何生长因子，多数真菌、放线菌和不少细菌属于此类。

生长因子异养型微生物（auxoheterotrophs）：需要从外界吸取多种生长因子才能维持正常生长，如多种乳酸菌、动物致病菌、支原体和原生动物等。

生长因子过量合成微生物：少数微生物在其代谢活动中，能合成并大量分泌某些维生素等生长因子，可作为有关生长因子的生产菌种。

生长因子丰富物质：酵母膏,玉米浆,肝浸液,麦芽汁….

五．无机盐

无机盐（mineralsalts）或矿物质重要可为微生物提供碳、氮源以外的重要元素。

大量元素（需要浓度10-3—10-4mol/L,P,S,K,Mg,Na,Fe）

大量元素（需要浓度10-6—10-8mol/L,Cu,Zn,Mn,Ni,Se）

无机盐的营养功能见下表:

六．水

水是地球上整个生命系统存在和发展的必要条件。

双功能营养物：同步兼作两种营养要素的物质。如：还原态的无机物NH4+，既作能源又作氮源。

单功能营养物：只能作一种营养要素的物质，如：光辐射能，只能作能源。

多功能营养物：能作三种及以上营养要素的营养物，如：氨基酸，可作碳源、氮源和能源。

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重要营养要素（能源和氮源）的不一样，而划分的微生物类型。第三节营养物进入细胞的方式

微生物通过细胞膜渗透、选择吸取从外界获得营养，提成4种类型：

一．单纯扩散

单纯扩散（simliediffusion）又称被动运送（passivetransport），指疏水性双分子层细胞膜（包括孔蛋白在内）在无载体蛋白参与下，单纯依托物理扩散方式让许多小分子、非电离分子尤其是亲水性分子被动通过的一种物质运送方式。

二．增进扩散

增进扩散（facilitateddiffusion）指溶质在运送过程中，必须借助存在于细胞膜上的底物特异载体蛋白（渗透酶、移位酶、移位蛋白）的协助，但不消耗能量的一类扩散性运送方式（运用载体蛋白构象变化将膜外高浓度营养扩散到膜内，直至膜两边营养浓度平衡）。

三．积极运送

积极运送（activetransport）指一类须提供能量（包括ATP、质子动势或离子泵等），并通过细胞膜上特异性载体蛋白构象的变化，从而使膜外环境中低浓度的溶质运入膜内的一种运送方式（贫养菌或寡养菌更多采用）。

质子动势：细胞膜外表面汇集质子引起的膜两侧电位差。

四．基团移位

基团移位（grouptranslocation）：指一类既需要特异性载体蛋白(酶蛋白)的参与，又需要耗能的一种物质运送方式。其特点是溶质在运送前后还会发生分子构造的变化，参与的酶蛋白多。重要用于运送多种糖类、核苷酸、丁酸和腺嘌呤等物质运送葡萄糖分子的磷酸转移酶系统）

4种运送方式的比较表:

第四节培养基

培养基（medium）：指由人工配制的、适合微生物生长、繁殖、产生代谢产物的混合营养料。任何培养基都应具有微生物生长所需要的六大营养要素，且比例适合。

迄今人类理解的微生物多数可在人工培养基上生长，只有少数难养菌（类支原体、类立克次氏体、少数寄生真菌）不能。

一.选用和设计培养基的原则和措施

（一）4个原则

1．目的明确

设计培养基之前，先要明确培养何菌，获何产物，用于何处（研究或生产）等。

2．营养协调

大多数化能异养微生物（接触研究多）培养基中，除水外，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（C/N）:培养基中碳源与氮源的含量之比。一般真菌培养基C/N较高，细菌培养基C/N较低。

3．理化合适：

培养基理化指标：pH、渗透压、水活度、氧化还原势等

（1）pH

各类微生物有其生长合适的pH范围，细菌为~，放线菌为~，酵母菌为~，霉菌为~，藻类为~，原生动物为~。

pH调整：磷酸盐buffer(K2HPO3,KH2PO3)调pH，CaCO3与NaHCO3调酸性pH

（2）渗透压和水活度

等渗溶液最适合微生物生长，高渗溶液会使细胞发生质壁分离，低渗溶液会使细胞吸水膨胀。微生物进化中通过细胞内大分子物质（糖原、PHB）合成与分解调整渗透压

水活度aw(wateractivity):表达在天然或者人为环境中，微生物可以实际运用的自由水或游离水的含量。其定义涵义为：同温同压下，某溶液蒸气压(P)与纯水蒸气压(P0)之比，也等于该溶液的百分相对湿度值（ERH）。

aw=P/P0=ERH/100

各中微生物生长繁殖范围的aw值在间。

(3)氧化还原势

氧化还原势（redoxpotential）：又称氧化还原电位，是量度某氧化还原系统中还原剂释放子或氧化剂接受电子趋势的一种指标，一般用Eh表达(指以氢电极为原则时某氧化还原系统的电极电位值，单位V,mV)。

一般好氧菌生长的Eh为+~+V；兼性厌氧菌在+V以上时进行好氧呼吸产能，在+伏如下则进行发酵产能；厌氧菌只在+V如下的环境中生长（严格厌氧菌培养除驱走空气氧外，还要于培养基中还原剂，如：Vc、巯基乙醇、半胱氨酸、铁屑、瘦牛肉等，加入刃天青为有氧无氧指示剂，无氧呈无色，有氧呈紫（pH中性）、蓝（pH碱性）、红色（pH酸性），微氧呈粉红色）。

4．经济节省

以粗代精，以野代家，以废代好，以简代繁，以氮代朊（固氮），以纤代糖，以烃代粮（SCP），以国代进。

（二）4种措施

1．生态模拟：就地取材培养

2．参阅文献：站在他人肩上

3．精心设计：

4．试验比较：摇瓶，种子罐，小发酵罐，生产罐二．培养基的种类：

（一）按对培养基成分理解作分类

1．天然培养基（complexmedia,undefinedmedia）：

指一类运用动、植物或微生物体包括用其提取物制成的培养基，此类培养基营养成分复杂丰富，化学成分不确切，如：牛肉膏蛋白胨培养基、麦芽汁培养基等；合用于试验室、种子罐、生产罐。

2．组合培养基（chemicaldefinedmedia）：

又称合成培养基、综合培养基，是一类按微生物的营养规定精确设计、并用多种高纯试剂配制成的培养基，如：葡萄糖铵盐培养基，淀粉硝酸盐培养基（高氏1号培养基）、蔗糖硝酸盐培养基（察氏培养基）等。合用于试验室研究、菌种鉴定。

3．半组合培养基（semi-syntheticmedia）：

指一类重要以化学试剂配制，同步加有某些天然成分的培养基，如：马铃薯蔗糖培养基等。

（二）按培养基外观的物理状态分类

1．液体培养基（liquidmedia）：广泛用于大生产。

2．固体培养基（solidmedia）：分4类

（1）固化培养基：由液体培养基中加入适量凝固剂（琼脂、明胶等）而成。如：1%~2%琼脂、5%~12%明胶培养基就可制成遇热融化、冷却后呈凝固态的用途最广的固化培养基。

（2）非可逆性固化培养基：指一类一旦凝固后就不能在重新融化的固体培养基，如血清培养基、无机硅胶培养基（专门培养化能自养菌）等。

（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：米糠、木屑、纤维、稻草粉、马铃薯片、大米、大豆等（食用菌培养）。

（4）滤膜（membranefilter）：是一种坚韧且带有无数微孔的醋酸纤维薄膜。重要用于对含菌量少的水中微生物进行过滤、浓缩，取下滤膜后把细菌放在具有合适液体培养基的衬垫上培养，长出菌落后计数。

3．半固体培养基（semi-solidmedia）：

指在液体培养基中加入少许的凝固剂而配制成的半固体状的培养基，如：“稀琼脂”等。用于细菌的动力观测，趋化性研究，厌氧菌的培养，分离和计数，噬菌体分离等。

4．脱水培养基（dehydratedculturemedia）：

又称脱水商品培养基或预制干燥培养基，指具有除水认为的一切成分的商品培养基，使用时加入适量水分并灭菌即可。

（三）按培养基对微生物的功能分

1．选择性培养基：提成加富性、克制性

根据某微生物特殊营养规定或其对化学、物理原因的抗性而设计的培养基，具有使混合菌样中的劣势菌变为优势菌的功能，广泛用于菌种的筛选。常用的选择性培养基有：酵母菌富集培养基，Ashby无氮培养基，Martin培养基，含糖酵母膏培养基等。

2．鉴别性培养基：

一类在成分中加有能使目的菌代谢产物发生显色反应的指示剂，从而到达只须用肉眼辨别颜色就能以便地从近似菌落中找出目的菌落的培养基。

如：伊红美蓝乳糖培养基，即EMB（EosinMethyleneBlue）培养基。

EMB在饮用水、牛奶的大肠杆菌数等细菌学检查和在的遗传学研究中有重要作用；在肠道菌群鉴定中作用大。教案六第五章微生物的代谢

新陈代谢（metabolism）

定义：泛指发生在活细胞中的多种分解代谢（catabolism）和合成代谢（anabolism）的总和。

分解代谢又称异化作用，指大分子经酶解成为小分子、能量（ATP）、还原力（[H]）

合成代谢又称同化作用，指小分子、ATP、[H]经酶合成大分子

两者关系为：

复杂分子分解代谢酶系简朴分子+ATP+[H]

（有机物）合成代谢酶系

第一节微生物的能量代谢

一、化能异养微生物的生物氧化和产能生物氧化:

（1）定义:活细胞内的一系列产能性氧化反应的总称。

（2）生物氧化与非生物氧化之间关系

①相似点：都是通过底物的氧化反应而释放其中的化学潜能

②不一样点：

（3）形式：某物质与氧结合、脱氢、脱电子等3种

（4）过程分三阶段：脱氢（或电子）、递氢（或电子）、受氢（或电子）

（5）功能：产能（ATP）、产还原力[H]和产小分子中间代谢物3种

（6）类型：呼吸、厌氧呼吸、发酵3种

（一）底物脱氢的4条途径

1、EMP途径（Embden-Meyerhof-Parnaspathway）

又称糖酵解途径、己糖二磷酸途径，主流代谢途径，多数生物均有。

(1)总反应式：

C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi→2CH3COCOOH+2NADH+2H++2ATP+2H2O

可概括为两个阶段（耗能和产能）、3种产物和10个反应（图5-2）(2)丙酮酸去路：三种厌氧发酵去路

①酒精发酵（重要是酵母菌发酵，重要酶/次要酶由基因/线粒体产生）

②乳酸发酵:同/异型乳酸发酵，葡萄糖的转化率分别达90~100%和40~50%

③丙酮-丁醇发酵

(3)生理功能：

①供应ATP形式的能量和NADH2形式的还原力②是连接几种重要代谢途径（三羧酸循环TCA、HMP途径、ED途径）的桥梁

③为生物合成提供中间代谢物

④通过逆向反应进行多糖合成

(4)与人类生产实践的关系：乙醇、乳酸、甘油、丙酮和丁醇发酵2、HMP途径（hexosemonophosphatepathway）

又名：己糖一磷酸途径、己糖一磷酸支路(shunt)、戊糖磷酸途径、磷酸葡萄糖酸途径、WD途径等,存在于多数好氧菌和兼性厌氧菌中

（1）总反应式：

6葡糖－6－磷酸+12NADP++6H2O→→5葡糖－6－磷酸+12NADPH+12H++6CO2+Pi(见图5-3)

三个阶段:①葡萄糖分子通过几步氧化反应产生核酮糖－5－磷酸和CO2。②核酮糖－5－磷酸发生同分异构化或表异构化分别产生核糖－5－磷酸和木酮糖－5－磷酸。③多种戊糖磷酸在无氧条件下发生碳架重排，产生己糖磷酸和丙糖磷酸（丙糖磷酸去处:①通过EMP途径转化成丙酮酸再进入TCA循环进行彻底氧化;②通过果糖二磷酸醛缩酶和果糖二磷酸酶的作用而转化为己糖磷酸）。

(2)意义：

①供应合成原料：提供戊糖磷酸、赤藓糖-4-磷酸等②产还原力：产生NADPH2③作固定CO2的中介④扩大碳源运用范围⑤连接EMP途径

(3)与人类生产实践的关系：提供发酵产物，如核苷酸、氨基酸、辅酶与乳酸发酵等3、ED途径（Entner-doudoroffpathway）

又称2－酮－3－脱氧－6－磷酸葡糖酸（KDPG）途径（微生物特有，是EMP替代途径，无EMP的菌株运用葡萄糖的途径）,葡萄糖只通过4步反应即可迅速获得丙酮酸（由EMP途径须经10步才能获得）

(1)总反应式：

C6H12O6+ADP+Pi+NADP++NAD+→2CH3COCOOH+ATP+NADPH+H++NADH+H+

(2)特点：

①有一特性性反应——KDPG裂解为丙酮酸和3－磷酸甘油醛

②有一特性性酶——KDPG醛缩酶

③终产物2分子丙酮酸：一分子由KDPG直接裂解形成，另一由3－磷酸甘油醛经EMP途径转化而来

④产能效率底（1molATP/1mol葡萄糖），与EMP、HMP、TCA相连

(3)丙酮酸去路:细菌酒精发酵（丙酮酸→乙醛→乙醇，微好氧菌）与酵母菌酒精发酵（EMP途径）相比的优缺陷:

①长处：代谢速率高、产物转化率高（达90%）、菌体少、副产物少….

②缺陷：生长pH高、易染杂菌、菌株耐乙醇能力差…..

(4)具ED途径的微生物：嗜糖假单胞、铜绿假单胞、荧光假单胞、运动假单胞、真养产碱菌……4.TCA循环（tricarboxylicacidcycle）

又名：三羧酸循环、柠檬酸循环、Krebs循环，是丙酮酸经一系列循环反应彻底氧化、脱羧、形成CO2、H2O、NADH2的过程。广泛存在多种生物体内，在多种好氧微生物中普遍存在。

真核生物中，TCA在线粒体内进行，酶定位在线粒体的基质中

原核生物中，TCA大多数酶都存在于细胞质内(琥珀酸脱氢酶在真、原核细胞中都结合在膜上)

（1）总反应式：

以丙酮酸/乙酰—CoA为起始物：

①丙酮酸+4NAD++FAD+GDP+Pi+3H2O→3CO2+4（NADH+H+）+FADH2+GTP

以乙酰—CoA为起始物：

②乙酰-CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O→2CO2+3（NADH+H+）+FADH2+CoA+GTP

（2）重要产物

（3）特点：

①必须在有氧的条件下运转：由于NAD+和FAD再生时需要氧

②产能效率极高（15ATP）

③TCA位于一切分解代谢和合成代谢的枢杻地位。

5、四条脱氢途径在产能效率方面的特点与差异

（1）四种脱氢途径产能效率比较

（2）