微生物复习笔记.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流微生物复习笔记.精品文档.微生物复习指导第一章：微生物类群与形态结构1第二章：微生物营养和培养基5第三章：微生物代谢6第四章：微生物生长11第五章：微生物遗传13第六章：微生物生态与环境保护16第七章：传染与免疫18一、微生物的概述微生物特点：1、体积小、比表面积大；2、吸收多、转化快；3、生长旺、繁殖快4、适应强、易变异；5、分布广、种类多二、分类依据1、形态特征（个体和群体）：细胞形态：形状、大小、排列、染色反应等。培养：固体-菌落，半固体-穿刺，液体。2、生理生化反应：营养要求：碳源、氮源、营养类型；代谢产物：种类、产量、显色反应；酶：产酶种类、反应特性3、生态学特征：相互关系、宿主种类、与氧关系等。4、生活史5、血清学反应近年又发展了红外光谱，GC含量，DNA杂交等。第一章：微生物类群与形态结构1节：细菌Bacteria一、细菌的形态和大小（一）基本形态1、球菌；2、杆菌；3、螺旋菌：与螺旋体Spirochaeta区别：无鞭毛。二、细菌细胞结构（一）基本结构1、细胞壁cellwall：位于细胞表面，较坚硬，略具弹性结构。功能：1）维持细胞外形；2）保护细胞免受机械损伤和渗透压危害；3）鞭毛运动支点；4）正常细胞分裂必需；5）一定的屏障作用；6）噬菌体受体位点所在。另外与细菌的抗原性、致病性有关。革兰氏染色：凡是不能被乙醇脱色，呈蓝紫色，称为革兰氏阳性菌G+；凡是经乙醇脱色，呈复染剂颜色，称为革兰氏阴性菌G-；结果不同主要是细胞壁组成及结构差异造成的。革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌举例金黄色葡萄球菌大肠杆菌化学成分主要是肽聚糖和磷壁酸肽聚糖和脂多糖特有成分多元醇与磷酸复合物类脂A+核心多糖+O-侧链主要功能使壁形成负电荷环境，吸附二价金属离子，维持壁硬度和一些酶活性。还可提供噬菌体位点。1）内毒素物质基础；2）吸附镁、钙离子；3）决定G-表面抗原；4）噬菌体受体位点。细胞壁结构网状结构交联低；DAP取代L-Lys；肽桥细胞壁缺陷细菌：1、原生质体protoplast：人工条件下用溶菌酶除去细胞壁或用青霉素抑制细胞壁合成后，所留下的部分。一般由G+形成。2、球形体spheroplast：残留部分细胞壁，一般由G-形成。有一定抗性。特点：对渗透压敏感；长鞭毛也不运动；对噬菌体不敏感；细胞不能分裂等。3、细菌L型：一种由自发突变形成的变异型，无完整细胞壁，在固体培养基表面形成"油煎蛋"状小菌落。4、支原体：长期进化形成。2、细胞膜cellmembrane化学组成：蛋白和磷脂，蛋白含量高达75%，种类也多。膜不含甾醇类。功能：1）高度选择透性膜，物质运输：2）渗透屏障，维持正常渗透压；3）重要代谢活动中心；4）与壁、荚膜合成有关；5）鞭毛着生点，供运动能量。3、间体mesosome(中质体）：细胞膜内陷形成。功能：1）拟线粒体，呼吸酶系发达。2）与壁合成，核分裂，芽孢形成有关。4、细胞核nuclearbody特点：无核膜、核仁、固定形态，结构简单，细胞分裂前核分裂。一般单倍体。成分：DNA：环状双链，超线圈结构，负电荷被镁离子、有机碱（精胺、腐胺）所中和。5、核糖体ribosomeRS：核糖核蛋白的颗粒状结构，RNA+蛋白。原核：游离态、多聚核糖体，70S；真核：游离态、结合内质网上，70、80S多聚核糖体：一条mRNA与一定数目的单个RS结合而成。6、细胞质及内含物主要成分：水、蛋白、核酸、脂类及少量糖和无机盐。富含核糖核酸。不同细菌细胞内，含不同内含物，是细胞的贮藏物质或代谢产物。内含物优点？（二）特殊结构1、荚膜capsule：某些细菌细胞壁外面覆盖着一层疏松透明粘性物质。折光率低，负染法观察。成分：90%以上为水，余为多糖（肽）。功能：1）抵抗干燥；2）加强致病力，免受吞噬；3）堆积某些代谢废物；4）贮存物。2、鞭毛和菌毛鞭毛flagellum：丝状物，是细菌运动器官。电镜或特殊染色法观察，悬滴法观察运动。化学成分：主要是蛋白质。结构：G+与G-区别；原核与真核区别；鞭毛着生位置与数目，可作为分类依据。鞭毛着生状态决定运动特点。3、芽孢spore,endospore营养细胞内形成一个内生孢子，是对不良有抗性的休眠体。每一细胞仅形成一个芽孢，所以其没有繁殖功能。结构组成特点：含水量低（平均40%），壁致密，芽孢肽聚糖和吡啶-2,6-二羧酸钙（DPA-Ca）芽孢有极强的抗热、辐射、化学药物和静水压的能力，休眠力惊人。三、细菌繁殖与群体形态1、繁殖方式：裂殖为主，少数有性接合。2、菌落形态：菌落colony：由单个或少数几个细胞在固体培养基表面繁殖出来的，肉眼可见的子细胞群体。形态包括大小、形状、隆起、边缘、表面状态、表面光泽、质地、颜色等等。四、常见常用细菌：细胞结构、菌落特点、代谢产物等。2节：放线菌Actinomycetes一般分布在含水量低，有机质丰富的中性偏碱性土壤中，特殊土腥味。大多数是腐生菌，少数寄生；多数异养，好氧。突出特性是产各种抗生素。一、形态与结构由菌丝构成，无横隔，仍是单细胞。菌丝分为：基内菌丝（营养菌丝）；气生菌丝；孢子丝二、繁殖：以无性孢子为主，菌丝断裂片段也可繁殖成新菌体。三、代表属及常见菌（一）链霉菌属：90%抗生素，菌丝发育良好。如龟裂链霉菌S.rimosus,灰色链霉菌S.griseus(二）小单孢菌属Micromonospora：无气生菌丝，基内菌丝顶端着生一孢子。（三）诺卡氏菌Nocardia：原放线菌属，降解能力强。（四）放线菌属Actinomyces：只有基内菌丝，不形成孢子，厌氧。（五）链孢囊菌属Streptosporangium：形成孢子囊，孢囊孢子。放线菌、细菌异同？3节：其它几类原核微生物：重要了解大小、G、培养、细胞及代谢。一、立克次氏体Rickettsia：介于细菌、病毒之间，专性真核活细胞内寄生，不能人工培养。G-，膜疏松，酶系统不完全，不完整的产能代谢，抵抗性差。不滤过。二、支原体Mycoplasma：介于细菌、立克次氏体之间。不具细胞壁，细胞膜含甾醇类。G-，可独立生活的最小的细胞型生物。可人工培养，营养要求苛刻，油煎蛋菌落。三、衣原体Chlamydia：介于立克次氏体、病毒之间。可滤过，专性活细胞内寄生。G-，"能量寄生物"。四，蓝细菌Cyanobacteria：含叶绿素，进行放氧型光合作用的原核生物。由于抵抗力和固氮能力，可在贫瘠沙滩荒岩上生长，称为"先锋生物"。4节：酵母菌yeast一群单细胞微生物，属真菌类。"糖真菌"。一、形态大小：单细胞，无鞭毛。细胞形态多样，常见球、卵、圆桶形。二、细胞结构1、细胞壁：三层，由酵母纤维素组成（甘露聚糖、葡聚糖、蛋白、类脂）。用蜗牛酶（heliase）破坏壁来制备原生质体。2、细胞膜：与原核基本相同，但含甾醇（麦角固醇）。由于有细胞器分化，功能不及细菌多，主要是调节渗透压、吸收营养、分泌代谢物等3、细胞质及内含物4、细胞核：真核：双层单位膜，大量核孔，可见染色体，一个或几个核仁，核膜外有中心体。5、线粒体：含有一环状DNA。呼吸酶系载体，"动力工厂"。有氧时需要，厌氧或过量葡萄糖存在时，被阻遏。环状"2um质粒"：外源DNA载体。6、核糖体：细胞质中80S，线粒体70S。三、菌落特征：与细菌相似，但大且厚。四、繁殖方式与生活史（一）繁殖方式1、无性繁殖(1)芽殖budding：最普遍方式(2)裂殖fission：少数（裂殖酵母）(3)无性孢子：节孢子、掷孢子、厚垣孢子。2、有性繁殖：产生子囊和子囊孢子。过程：质配-核配-减数分裂3、形成孢子条件：营养充足强壮幼龄细胞；适当温、湿度（25-30，80%）；空气要流通（二）生活史lifehistory(lifecycle)酵母菌有三种类型：单倍体型：八孢裂殖酵母；双倍体型：路德类酵母；世代交替型：酿酒酵母5节：霉菌molds一、形态和构造：营养体由菌丝构成，直径3-10um，菌丝再形成菌丝体。菌丝：无隔，多核单细胞，低等真菌；有隔，多细胞，高等真菌；菌丝体：营养菌丝，伸入培养基吸收营养；气生菌丝，向空中生成，形成繁殖器官。（特化形式）细胞壁厚100-250nm，多含几丁质。二、繁殖与生活史（一）繁殖：1、无性孢子：主要方式，特点是分散，数量大。孢囊孢子：内生孢子，毛、根、犁头霉；分生孢子：外生孢子，最普遍节孢子：粉孢子，菌丝断裂形成；厚垣孢子：真菌休眠体2、有性孢子：卵孢子：配子囊（雄器、藏卵器）；接合孢子：同宗、异宗配合子囊孢子：形态多样。子实体、子囊果；担孢子：担子菌特征（二）生活史三、菌落：疏松，绒毛状、絮状、蛛网状。四、分类：三纲一类，藻状菌纲、子囊菌纲、担子菌纲、半知菌类。五、常见常用霉菌：中国食用和药用大型真菌(一)食用真菌：1、种类资源：担子菌675种，子囊菌45种。通常栽培的仅10多种。2、营养：蛋白含量高，AA多达18种左右，特别是人体必需AA。还含有多种维生素、糖类和矿物质。Lys含量一般较高。3、栽培：发展栽培同时，重视采用菌丝体的深层培养，特别是风味特殊而鲜美的种类。菌丝体培养物可新鲜食用，或冷冻干燥成粉，制成食品。目前栽培广而产而产量大的品种：双孢菇、大肥菇、香菇、草菇、金针菇、侧耳（平菇）、凤尾侧耳、滑菇、银耳、木耳、猴头菌、长裙竹荪等。培养料来源多且广，棉子壳、锯末、秸杆、蔗渣、酒糟等。4、应用：食用子实体、菌丝体深层培养。作调味品、香味、饮料等。（二）药用真菌：1、资源：担子菌345种，子囊菌28种，其它11种。2、应用：有20多个方面，主要抗癌、抑菌。目前认为抗癌物质主要是多糖，如香菇多糖、银耳酸性异多糖、芸芝多糖（PSK）、茯苓多糖、猪苓多糖、灵芝多糖等。6节：病毒virus概念：病毒是超显微的，无细胞结构，专性活细胞内寄生，在活细胞外具一般化学大分子特征，一旦进入宿主细胞又具有生命特征。对抗生素不敏感，对干扰素敏感病毒分为几类，如动物病毒、植物病毒、昆虫病毒、细菌病毒等。一、形态、结构和化学组成1、大小：多在100nm左右。2、病毒粒子virion(病毒颗粒）成分：核酸-核心core核衣壳；蛋白-衣壳capsidnucleocapsid功能：核酸：遗传物质基础；蛋白：构成外壳，保护病毒；决定感染特异性；决定抗原性。3、噬菌体phage：多为蝌蚪状，结构模式图。头部为廿面体对称，尾部为螺旋对称。二、繁殖（烈性噬菌体为例）1、吸附：2、侵入：3、增殖：4、成熟（装配）：5、裂解（释放）：裂解期裂解量：每个被感染的细菌释放新的噬菌体的平均数。三、噬菌体与宿主关系1、烈性噬菌体：凡能引起宿主细胞迅速裂解的噬菌体。敏感细菌。2、温和性噬菌体：噬菌体侵染宿主后，并不增殖，裂解，而与宿主DNA结合，随宿主DNA复制而复制，此时细胞中找不到形态上可见的噬菌体，这种噬菌体称为温和性噬菌体。含有温和性噬菌体的细菌称为溶源性细菌lysogenic3、溶源性细菌特性1）遗传性2）自发裂解；3）诱发裂解：双氧水、UV、X、等。4）免疫性；5）复愈（消失溶源性）；6）溶源转变四、噬菌体分离检查与防治（一）分离检查（效价测定）（二）防治措施五、亚病毒1、类病毒viroid：没有衣壳包裹的RNA分子。2、拟病毒virusoids(类类病毒）：一类包括在植物病毒粒子中的类病毒，RNA。3、朊病毒prion,virino：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性蛋白。艾滋病：AIDS获得性免疫缺陷综合征；HIV专门侵犯淋巴细胞，造成免疫缺陷。传播途径：血液、母婴、体液第二章：微生物营养和培养基1节：营养物及其功能一、主要营养物及其功能主要功能：提供合成原生质和代谢产物原料；产生合成反应及生命活动所需能量；调节新陈代谢。（一）碳源物质：凡能提供微生物营养所需碳元素的营养源。功能：碳源、能源（二）氮源物质：凡能提供微生物营养所需氮元素的营养源。功能：氮源，一般不作能源。速效氮源和迟效氮源；生理碱性、酸性、中性盐（三）能源：化学能：有机物-化能异养微生物；无机物-化能自养微生物；光能（四）生长因子：一类对微生物正常代谢必不可少且又不能从简单的碳、氮源自行合成的所需极微量的有机物。种类：维生素、AA、base、FA等。作用：辅酶或酶活化来源：酵母膏、玉米浆、麦芽汁等，复合维生素。（五）无机盐：需浓度在10-3-10-4M的元素为大量元素；在10-6-10-8M为微量元素。功能：构成菌体成分；酶活性基组成或维持酶活性；调节渗透压、pH、Eh；化能自养微生物能源等。（六）水：存在状态：游离态（溶媒）和结合态（结构组成）生理作用：组成成分；反应介质；物质运输媒体；热的良导体。2节：微生物营养类型依碳源不同：异养型与自养型依能源不同：光能营养型与化能营养型（腐生和寄生。）3节：营养物吸收与代谢物分泌一、营养物吸收1、单纯扩散：顺浓度梯度运输，不消耗代谢能，无特异性。水、二氧化碳、氧气、甘油、乙醇等。2、促进扩散：借助载体蛋白顺浓度梯度运输，不耗能，有特异性。载体蛋白（渗透酶）有底物特异性，是诱导产生的。硫酸根、磷酸根、糖（真核）3、主动运输：逆浓度梯度运输，耗能，需载体蛋白，有特异性。氨基酸、乳糖等糖类、钠、钙等无机离子。4、基团转位：属主动运输，但溶质分子发生化学修饰-定向磷酸化。主要依赖磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）和磷酸转移酶系统（PTS）。PEP+HPr<=>丙酮酸+P-HPr(EI)；糖+P-HPr<=>糖-P+HPr(EII)；膜对大多数磷酸化合物具有高度的不渗透性。葡萄糖、果糖、甘露糖、嘌呤、核苷、脂肪酸等。二、代谢物分泌：微生物能分泌多种物质，如有机酸、糖类、胞外酶、荚膜多糖等，由此可知，分泌与吸收不是同一机制。4节：培养基medium一、培养基类型：1、依来源不同：合成、天然、半合成。2、依状态不同：固体、半固体、液体。3、依功能不同：选择、鉴别二、选择和配制培养基的原则和方法（一）四个原则1、目的明确：培养什么微生物，获得什么产物，用途2、营养协调：恰当配比，尤其是C/N比（100/0.5-2）3、物理化学条件适宜：pH，渗透压和水活度aw:等渗适宜（为0.6-0.998之间）。氧化还原电位Eh：好氧微生物+0.1v以上；兼性厌氧+0.1v以上行好氧呼吸，+0.1v以下行发酵；厌氧微生物+0.1v以下生长。4、经济节约：以粗代精、以废代好、以简代繁等。（二）四种方法1、生态模拟2、查阅文献3、精心设计4、实验比较第三章：微生物代谢1节：微生物能量代谢以化能异养微生物的生物氧化和产能。一、底物（基质）脱氢的四条主要途径1、EMP途径（糖酵解途径）：有氧时，与TCA连接，将丙酮酸彻底氧化成二氧化碳和水。无氧时，丙酮酸进一步代谢成有关产物。2、HMP途径（己糖-磷酸途径）：产生大量NADPH2和多种重要中间代谢物。3、ED途径2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸裂解途径KDPG是少数缺乏完整EMP的微生物具有的一种替代途径，细菌酒精发酵经ED进行。4、TCA循环（三羧酸循环）：真核在线粒体中，原核在细胞质中。TCA在代谢中枢纽地位二、递氢和受氢1、发酵（分子内呼吸）：有机物是氧化基质，又是最终氢受体，且是未彻底氧化产物，结果仍积累有机物，产能少。底物水平磷酸化合成ATP，是合成ATP唯一方式。高能化合物：1，3-二磷酸甘油酸、乙酰磷酸、氨甲酰磷酸、PEP、酰基辅酶A。2、有氧呼吸（呼吸作用）：底物脱氢后，经完整的呼吸链（电子传递链）递氢，以分子氧作为最终氢受体，产生水和放出能量。氧化磷酸化反应偶联，产生ATP，称氧化磷酸化。3、无氧呼吸（厌氧呼吸）：以无机氧化物代替分子氧作为最终氢受体的生物氧化。氧化磷酸化合成ATP，但有些能量转移到最终受体，产能不多。依据最终氢受体不同，分成多种类型。1）硝酸盐还原作用（反硝化作用）2）硫酸盐还原作用（异化性）；3)甲烷发酵作用：产甲烷菌以二氧化碳为最终氢受体。四、不同呼吸类型微生物1、好氧微生物2、厌氧微生物主要梭菌、产甲烷细菌、脱硫弧菌。耐气厌氧菌-无论有氧无氧，都进行发酵，分子氧无害。如乳酸菌。3、兼性厌氧微生物：有氧与无氧条件下均能生长，但以不同氧化方式获得能量。如酵母菌、一些肠道菌、反硝化细菌。4、微好氧微生物：在低氧条件下生长，进行有氧呼吸。五、不同发酵类型（一）乙醇发酵：EMP脱羧酶脱氢酶1.酵母无氧条件：G丙酮酸乙醛乙醇，称型发酵，亦称同型酒精发酵2.若有亚硫酸酸氢钠存在，与乙醛结合，而使磷酸二羟丙酮作为受氢体。磷酸二羟丙酮-磷酸甘油甘油；此称为型发酵，但仍有乙醇产生。3碱性条件下（PH7.6），乙醛分子间歧化反应；一分子乙醛乙酸（氧化）；一分子乙醛乙醇（还原）；还有磷酸二羟丙酮甘油4细菌同型酒精发酵，ED途径进行，产生2分子乙醇。5细菌异型酒精发酵，通过HMP途径进行，产生1分子乙醇和1分子乳酸。（二）乳酸发酵：发酵产物中只有乳酸，经EMP途径，称为同型乳酸发酵（德氏乳杆菌）。发酵产物中除乳酸外，还有其他，如乙醇、CO2等称异型乳酸发酵。经HMP途径。如肠膜状明串珠菌Leuconostoc三）丁酸型发酵：特点是产物中都有丁酸。不同种类因酶系统不同，最终产物除丁酸外，还有其他产物。重要的有丁酸发酵、丙酮丁醇发酵、丁醇异丙醇发酵。（四）丙酸发酵：由丙酸细菌，与乳酸细菌相似，发酵产物有丙酸、乙酸、CO2。丙酸丙酸钙（防腐剂）（五）混合酸发酵：肠杆菌特征，产物有甲酸、乙酸、乳酸、琥珀酸等有机酸，还有CO2、H2、少量2，3-丁二醇、乙酰甲基甲醇、甘油等。其中两个重要的鉴定反应：1VP实验：产气气杆菌产2，3-丁二醇比较多，碱性条件下可氧化为二乙酰，再与肌酸或胍类衍生物缩合成红色物质，若加入-萘酚、肌酸可促进反应，此称VP反应。大肠杆菌不产生或少产生2，3-丁二醇，VP反应阴性。2甲基红（M.R）反应：大肠杆菌产酸多，使pH降至4.2,甲基红由黄变红，反应阳性。产气气杆菌产2，3-丁二醇，产酸少（pH5.3），甲基红反应阴性。3另外，甲酸只在碱性环境下积累（pH7.3）,而pH6.2以下，不产甲酸，HCOOHCO2+H2。甲酸脱氢酶与氢化酶联合作用。伤寒杆菌无甲酸脱氢酶，只产酸不产气。2节：分解代谢一、淀粉的分解：淀粉有两类：一类是直链淀粉（-1，4-糖苷键）；另一类是支链淀粉（支链-1，4、分支点-1，6-糖苷键）。1、液化型淀粉酶（-淀粉酶）：分子内-1，4-糖苷键，不作用-1，6-糖苷键以及靠近-1，6-糖苷键的-1，4-糖苷键。作用的结果是产生麦芽糖，含有6个葡萄糖单位的寡糖和带有支链的寡糖，使黏度下降。枯草杆菌通常用作-淀粉酶的生产菌。2、糖化型淀粉酶：这是一类酶的总称。共同特点是可以将淀粉水解成麦芽糖或葡萄糖，包括以下三种：（1）淀粉-1，4-麦芽糖苷酶（-淀粉酶）：从非还原性末端开始，按双糖为单位，逐步作用于-1，4生成麦芽糖。但不作用于-1，6，遇到-1，6时，作用停止。作用于淀粉后的产物是麦芽糖与极限糊精。（2）淀粉-1，4-葡萄糖糖苷酶（糖化酶）：从非还原性末端开始，依次以葡萄糖为单位逐步作用于-1，4，生成葡萄糖，但能越过-1，6。根霉与曲霉普遍都能合成与分泌此酶。（3）淀粉-1，6-葡萄糖苷酶（异淀粉酶）：此酶专门作用-1，6-糖苷键。二、纤维素与半纤维素的分解：纤维素是葡萄糖通过-1，4-糖苷键连接，分子量更大，不溶于水，不能直接被人和动物消化，但它可以被许多真菌包括木霉、青霉、根霉以及放线菌与细菌中的一些菌株分解与利用细菌的纤维素酶位于细胞膜上，真菌和放线菌的纤维素酶是胞外酶。在植物细胞壁还有半纤维素，包括各种聚戊糖与聚已糖，最常见的半纤维素是木聚糖。半纤维素容易被微生物分解，生产半纤维素酶的微生物主要有曲霉、根霉、木霉等。三果胶质的分解：果胶质是构成高等植物细胞间质的主要物质，主要由D-半乳糖醛酸通过-1，4-糖苷键连接。分解果胶的微生物主要是一些细菌和真菌，麻类植物沤浸脱胶技术就是为了利用果胶分解菌分解果胶的能力。四、几丁质的分解：几丁质由N-乙酰葡萄糖胺通过-1，4-糖苷键连接起来，含氮多糖。是真菌细胞壁和昆虫体壁的组成成分，一般生物都不能分解与利用，只有某些细菌和放线菌能分解与利用。几丁质酶使几丁质水解生成几丁二糖，再通过几丁二糖酶进一步水解生成N-乙酰葡萄糖胺。五、油脂的分解：油脂在脂肪酶（Lipase）的作用下，逐步被水解生成甘油与脂肪酸，脂肪酸通过-氧化进行分解。脂肪酶一般广泛存在于真菌中。六、烃类化合物的分解：烃类化合物是一类高度还原性的物质，在好氧条件下，可以被一些微生物分解，主要是假单胞菌、分枝杆菌、诺卡氏菌、某些酵母等。七、蛋白质的分解：蛋白酶（胞外）肽酶（胞内）一般真菌分解蛋白质的能力强，并能分解天然的蛋白质，而大多数细菌不能分解天然蛋白质，只能分解变性蛋白以及蛋白质的降解产物。根据肽酶作用部位不同，分为氨肽酶（作用于有游离氨基端的肽键）；羧肽酶（作用于有游离羧基端的肽键）。八、氨基酸的分解1、脱氨作用（1）氧化脱氨：氨基酸在有氧条件下脱氨，产生氨与-酮酸，由氨基酸氧化酶催化。包括脱氨反应（酶促）与水解反应（非酶促）。（2）还原脱氨作用：在无氧条件下进行，生成饱和脂肪酸和氨。天冬氨酸琥珀酸+NH3（3）水解脱氨与减饱和脱氨：氨基酸经水解产生羟酸与氨：通过减饱和方式进行脱氨，生成不饱和脂肪酸和氨：（4）脱水脱氨：含羟基氨基酸（如丝氨酸）在脱水过程中脱氨。（5）Stickland反应：某些专性厌氧细菌如梭状芽孢杆菌在厌氧条件下生长时，以一种氨基酸作为氢的供体，进行氧化脱氨，另一种氨基酸作氢的受体，进行还原脱氨，两者偶联进行氧化还原脱氨。这其中有ATP生成。这个反应被称为Stickland反应。2、脱羧作用：通过氨基酸脱羧酶作用，生成有机胺和二氧化碳。氨基酸脱羧酶具有高度的专一性，两个鉴定实验1、吲哚实验：有些细菌可以分解色氨酸生成吲哚可以与二甲基氨基苯甲醛反应生成红色的玫瑰吲哚，因此可根据细菌能否分解色氨酸产生吲哚来鉴定菌种。2、硫化氢实验：许多细菌能分解含硫氨基酸（胱氨酸、半胱氨酸）产生硫化氢，如果在蛋白胨培养基中加进重金属盐，接种细菌培养后观察，若产生硫化氢，则出现黑色的硫化铅或硫化铁。3节：合成代谢一、生物合成三要素：能量、还原力、小分子前体物二、糖类合成（一）单糖合成1、卡尔文环循（光合菌、某些自养菌）：分为三个阶段：CO2固定固定CO2的还原CO2受体的再生。关键酶：1，5-二磷酸核酮糖羧化酶、磷酸核酮糖激酶。2、EMP逆过程。3、糖异生作用。4、糖互变作用：大量是在核苷二磷酸糖水平上进行。（二）多糖合成E.coli肽聚糖合成：需1个多糖引物。1、单糖组分在细胞质中合成(UDP是第一个载体）2、逐步加上AA生成UDP-NAM-五肽（Park核苷酸），顺序为L-Lys,D-Glu,DAP,D-Ala,D-Ala(不需tRNA参与）。其中，2D-AlaD-丙酰-D-Ala(青霉素类似）此阶段在细胞质中进行。3、UDP-NAM-五肽转至膜上，与一脂质载体（细菌萜醇-C55类异戊二烯醇）结合，释放出NAM-五肽焦磷脂，在膜内侧与UDP-NAG结合，构成肽聚糖亚单位。细菌萜醇是第二个载体。4、亚单位转移至细胞壁的生长点上（插入），万古霉素、杆菌肽抑制。5、在细胞膜外侧，亚单位与引物相连（转糖基作用），再通过转肽酶作用，将亚单位末端的D-丙-D-丙拆开，第四个AA与另一亚单位的DAP之间交联，另一D-Ala释放。在这一步，由于青霉素是D-丙-D-丙的结构类似物，则转肽酶被抑制，造成肽链间无法交联，网状结构也连不起来，形成"软壁"，极易破裂死亡。青霉素只对正生长菌起作用，对静息细胞无作用。三、氮类物质合成（一）生物固氮：分子N2通过固氮微生物作用形成NH3的过程。1、固氮机制：只有在不含有化合态氮的培养基上生长，且提供ATP、还原力等条件下才能固氮。固氮酶组分：钼铁蛋白（MoFd）；组分：铁蛋白（AzoFd)；都对氧极敏感，遇氧失活，需厌氧条件固氮。电子载体：铁氧还蛋白（Fd），黄素氧还蛋白（Fld）也可以，每步只传递2e，N22NH3需6e，连续三次。固氮酶底物专一性不高，还能催化一些反应。去路：自生固氮菌不能储存，也不分泌，很快同化；共生固氮菌分泌至根瘤细胞中为植物所利用。（二）氨基酸合成1、直接从培养基中吸收。2、通过转氨作用合成其他的氨基酸：3、微生物经氨化作用或经固氮作用生成的氨可以通过特定的反应来吸收生成新的氨基酸（氨同化作用）4、从前体合成氨基酸。初生氨基酸：Ala,Glu,Asp,Gly，氨基化所生成的氨基酸。次生氨基酸：以初生氨基酸为前体合成。4节：代谢调控一、主要调节机制（一）酶的诱导合成组成酶与诱导酶（只在有诱导剂时才合成，除去诱导剂就停止。是全新合成，而不是原有酶的激活。）（二）终产物阻遏（反馈阻遏）：主要在合成代谢途径中，终产物或其衍生物对该途径上一个或多个酶形成的抑制作用。如E.coliMet,Arg的合成。机制：调节基因原阻遏物（阻遏物蛋白）与终产物结合时被激活，与操纵基因结合，阻止结构基因转录。终产物为辅阻遏物。属于正调节。（三）分解代谢物阻遏（葡萄糖效应）：所有迅速代谢能源都能阻抑较慢代谢的能源所需酶的合成。酶的生成被易分解碳源所阻遏。此称葡萄糖效应。酶大多数是诱导酶。葡萄糖效应并不是由葡萄糖直接造成，而是葡萄糖某种分解代谢物引起。cAMP（环腺苷酸）是关键控制因子。其与分解代谢物活化蛋白（CAP）结合，促使RNA多聚酶与启动基因结合而开始转录。cAMP浓度低时，影响结合，不能转录。葡萄糖的某种代谢产物降低了cAMP水平，即使有诱导剂存在，也不能合成分解其它糖的酶，只有葡萄糖消耗完，cAMP水平上升，才能开始转录、合成。（四）反馈抑制1、协同反馈抑制：终产物不能单独抑制，要几个终产物同时作用，合作抑制。如多粘芽孢杆菌的Asp族氨基酸合成。6-532、合作反馈抑制：两种终产物同时存在，起着比一种大得多的抑制。图6-543、同工酶：多个酶催化同一个反应，分别受不同终产物抑制。图6-514、顺序反馈抑制：代谢途径中第一个酶不受终产物抑制，而受分支处中间产物抑制，终产物抑制引起中间产物积累，从而抑制第一个酶。如红色假单胞菌的Ile合成。5、积累反馈抑制：每一个终产物单独、部分地抑制共同步骤的第一个酶，互不影响。如大肠杆菌的Gln合成酶受8个终产物抑制。（五）酶活性共价修饰：由一个修饰酶（活化酶）催化另一种酶起共价修饰的改变，从而改变后者活性。如大肠杆菌Gln合成酶：AMP与酶共价结合时（腺苷酰转移酶催化）活性低，脱去AMP，活性高。胶质假单胞菌柠檬酸裂解酶：乙酰化（有活性），脱乙酰化（无活性）二、代谢调控应用(一）在初级代谢产物生产上应用：反馈调节最重要，要绕过，方法如下：1、降低末端产物浓度（应用营养缺陷型解除正常反馈调节）2、筛选抗反馈突变株（解除反馈）在含有抗代谢物的培养基中培养，筛选抗性突变株，其中一些可分泌大量末端产物。如对氨基Phe/Tyr,7-氮杂Trp/Trp3、控制细胞膜渗透性：通过生理学或遗传学方法，改变膜透性，使胞内代谢物迅速渗漏到胞外，解除反馈抑制。（二）在次级代谢产物生产上应用主要是抗生素、毒素、甾体化合物等。在自然条件下，微生物产生次级产物能力一般不高，其生产也受代谢调控。可通过诱变育种和控制环境条件来提高产量。青霉素生产中，葡萄糖虽能很好利用，但生产不适宜，而乳糖虽缓慢利用，却可多产青霉素。在含葡萄糖和乳糖混合培养基中，生长阶段迅速利用葡萄糖，葡萄糖用尽时，对乳糖利用解阻遏，不生长，但产青霉素。也可利用后期流加限量葡萄糖的方法实现。另外，氮源种类、浓度对次级产物产生与积累也有很大的影响，磷酸盐也有影响。（三）在酶生产上应用：酶合成受基因和代谢物双重控制1、加诱导剂2、降低阻遏物浓度：参与分解代谢的酶，受诱导和阻遏双重控制，包括终产物阻遏和分解代谢物阻遏。为了大量生产酶，要避免使用丰富，复杂培养基，不要含快速利用的糖类。合成酶类通常被终产物阻遏，要对产生阻遏的化合物加以限制。3、利用突变产生不需诱导物或不受阻遏的突变体4、增加基因模板：将外源特异基因导入微生物体内，增加酶产量。5节：自养菌代谢（微生物的自养代谢）一、光能自养菌：蓝细菌与高等植物相同，含叶绿素a,b,其余含菌绿素，有光合膜。光合作用只在有光合色素存在时才进行。（一）主要类群：属于原核微生物，归于红螺菌目，利用硫化氢、氢气或有机物作为供氢体。常存在于水较清，可透光的厌氧环境中。1、红螺菌科（紫色无硫细菌）：有机物为供氢体，兼性光合。光能异养。2、着色菌科（紫色硫细菌）：专性厌氧，专性光合，硫化物为供氢体，体内外积累硫。光能自养。3、绿菌亚目：绿菌科-绿硫细菌，绿弯菌科-绿色非硫细菌。专性厌氧，专性光合，硫化物为供氢体，胞外积累硫。（二）光合作用光反应：光合色素吸收光能并转化为化学能的能量转换反应。暗反应：利用能量进行CO2同化。1、环式光合磷酸化：逐出电子经电子传递又回到菌绿素，使其恢复到原状态，其间产生ATP，但不产生还原力，不放出氧气。光合细菌属此类。光合菌还原力来自硫化氢，方式可能是逆向电子传递，消耗光反应产生的ATP。2、非环式光合磷酸化：两个光反应系统，除产生ATP，还有还原力，放出氧气。植物、蓝细菌属此类。还原力来自水的光解。3、噬盐菌紫膜的光合作用：无叶绿素或菌绿素参与的独特的光合作用，是迄今为止最简单的光合磷酸化反应。二、化能自养菌：无机物氧化获能,通过卡尔文环同化CO2；产能主要方式是氧化磷酸化，还原力产生是逆向电子传递。1、硝化细菌2、硫细菌3、氢细菌：兼性自养菌。H2+?O2H2O+56.5千卡4、铁细菌：将亚铁氧化成高铁，尚未纯培养。第四章：微生物生长1节：微生物的发育周期一、概念：发育周期、单细胞微生物、丝状真菌二、发育周期中细胞学上变化1、细胞壁与质膜的延伸：质膜合成位点在赤道带，细胞壁生长也定位在赤道区，并具有种的特异性。2、DNA的复制1）单向复制：染色体从起始点开始，反时针旋转一周完成。2）双向复制：不只按一个方向复制，起点与终点不重合。3）滚环模型：不对称复制。一股线状，一股环状复制。真核微生物复制有多个位点，都是双向。3、发育循环中基因的表达：DNA的复制与细胞分裂是协调的。细胞分裂总是发生在DNA复制后的一定时间内。抑制DNA合成的各种化学处理或突变也抑制细胞分裂。细菌DNA复制需DNA起始蛋白作用。三、细胞分化现象2节：微生物纯培养的生长一、生长测定：直接计数法（全数）；间接计数法（活菌数）；测细胞物质量二、细菌纯培养群体生长规律：以培养时间为横坐标，以细菌数目的对数或生长速率为纵坐标，得繁殖曲线，对单细胞而言，又称生长曲线。（一）延迟期lagphase(停滞期、调整期）表现：不立即繁殖，生长速率近于0，菌数几乎不变，细胞形态变大。特点：分裂迟缓，合成代谢活跃，体积增长快，对外界不良环境敏感。原因：调整代谢，合成新的酶系和中间代谢产物以适应新环境。消除：增加接种量；采用最适菌龄接种；培养基成分（种子、发酵）（二）对数期logphase表现：代谢活性最强，几何级数增加，代时最短，生长速率最大。特点：细菌数目增加与原生质总量增加，与菌液浊度增加呈正相关性。代时（generationtime）：单个细胞完成一次分裂所需时间，亦即增加一代所需时间。影响G因素：菌种、营养成分、营养物浓度（很低时影响）、培养温度。（三）稳定期stationaryphase(最高生长期、静止期）表现：新增殖细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，活菌数动态平衡。特点：生长速率又趋于0，细胞总数最高。原因：养分减少；有毒代谢物产生。稳定期细胞内开始积累贮存物，此阶段收获菌体，也是发酵过程积累代谢产物的重要阶段。延长：补料，调pH、温度等。（四）衰亡期declinephase表现：出现"负生长"，有些细胞开始自溶。对于丝状真菌，细胞数目不呈几何级数增加，无对数生长期，一般有调整期，最高生长期，衰退期。三、连续培养continuouscultivation：连续培养方法1、恒浊连续培养：不断调节流速使培养液浊度保持恒定。装置适用：收获菌体及与菌体相平行的产物。2、恒化连续培养：恒定流速，及时补充营养，营养物浓度基本恒定，从而保持恒定生长速率。又称恒组成连续培养。培养基成分中，必须将某种必需的营养物控制在较低的浓度，以作为限制性因子，而其它营养物过量。常用的有氨、氨基酸、葡萄糖、生长因子、无机盐等。适用；科研五、同步生长：使所有的细胞都能处于同一生长阶段，同时分裂的生长方式。3节：环境条件对生长影响一、温度：最低、最适、最高生长温度，致死温度。微生物生长温度类型：低温型（嗜冷微生物）；中温型（嗜温微生物）；高温型（嗜热微生物）二、pH主要影响：引起膜电荷变化，从而影响营养吸收；影响酶活性；改变营养物状态和有害物毒性。有最适pH，此时酶活性最高，其他条件适合，生长速率最高，但不是生产的最适pH。微生物细胞内的pH多接近于中性。三、氧化还原电位：Eh与氧分压有关，也与pH有关。Eh影响酶活性，也影响呼吸作用。四、辐射（一）紫外线（非电离辐射）10-380nm致死主要是细胞中很多物质对紫外线吸收。杀菌作用随剂量增加而增加。紫外线穿透力弱，应用于空气消毒、表面消毒、菌种诱变。（二）电离辐射（X、）：效应无专一性，、穿透力较弱，X、较强。KI对电离辐射具保护作用。五、干燥：水分对正常生长必不可少，各种微生物抵抗干燥能力不同。六、渗透压：微生物对渗透压有一定适应能力。高渗溶液-质壁分离，低渗溶液-细胞膨胀破裂。七、超声波（