微生物复习知识点_中学教育-高考.pdf

第一章 微生物的特点:1.小（个体微小）m 级：普通细菌（光镜，电镜）nm 级：病毒（电镜）少数较大，肉眼可见 2.简（结构简单）单细胞简单多细胞非细胞 3.低（进化地位低）(1)非细胞：病毒，类病毒，朊病毒 (2)原核类：普通细菌，放线菌，蓝细菌，支原体，立克次氏体，衣原体 (3)真核类：真菌（酵母菌，霉菌，蕈菌）单细胞藻类，原生动物 4.比表面积大 5.分布广，种类多 6.代谢类型多样 7.生长和繁殖快 8.易变异 微生物在生物界中的地位:1969 年 Whittaker 五界系统：原核生物界、原生生物界、菌物界、植物界和动物界 1977 年-1990年 Woese 细胞生命三域学说：细菌域古菌域真核生物域 微生物学的研究内容:微生物的形态结构、生理生化、遗传变异、进化、分类、生态、应用 微生物学的分支学科:基础微生物学 应用微生物学 一.我国古代对微生物的利用 饮食：8000 年前，制曲酿酒工艺 2500 年前，制酱、酿醋农业：春秋战国，有机肥制作 医药：种痘防天花；中药 二.微生物的发现:1676 年，荷兰 Leeuwenhoek 自制显微镜，微生物世界 三.微生物学的奠基时期 1.Pasteur(1822-1895)法国微生物学家、化学家近代微生物学的奠基人法兰西学院院士“进入科学王国的最完美无缺的人”主要贡献:（1）否定“自生说”，证实发酵由微生物引起（2）传染病是微菌在生物体内发展的结果免疫学预防接种（3）建立“巴氏消毒法”Pasteur 的曲颈瓶试验 2.Koch 1）确定了炭疽病、结核病等传染病的病原菌 2）提出了柯赫氏法则 3）建立和改进了微生物学的研究技术和方法 Koch 的助手 Petri 设计玻璃培养皿 Koch 的助手 Hesse 用洋菜作固体培养基的支撑物 五.现代微生物学 微生物学、生物化学、遗传学、分子生物学、计算机科学的综合现代微生物学 重大理论问题的突破：1.1941 年，Beadle 和 Tatum 研究粗糙脉孢霉的营养缺陷株，提出了“一基因一酶”假说。2.1944 年 Avery 在研究细菌的转化因子时发现了 DNA 的作用，揭露了遗传基因的化学本质。3.1953 年，Watson 和 Crick 发现了 DNA 的双螺旋结构，大大促进分子遗传学的发展。4.1961 年 Jacob 和 Monod 提出了大肠杆菌乳糖代谢调控的操纵子学说微生物代谢调控方式。5.1965 年，Nirenberg 破译 DNA 碱基组成的三联密码，揭示了生物同一性的本质。6.1973 年，Cohen 等，不同的质粒 DNA 体外重组，转化大肠杆菌成功（基因工程）7.人干扰素、人白介素 2、人集落刺激因子、重组人乙型肝炎疫苗、基因工程幼畜腹泻疫苗等多种基因工程药物和疫苗进入生产或临床试用阶段。8.DNA 序列分析，DNA 分子杂交，Pr 生物合成，PCR 技术迅速发展 9.“生命三域学说”的提出 10.微生物基因组的研究 1995 年，美国，流感嗜血杆菌（Haemophilus influenzae）的全基因组序列。第二章 微生物的纯培养和显微技术 培养物：在人为规定的条件下培养、繁殖得到的微生物群体。纯培养物：只有一种微生物的培养物。B：显微技术：包括显微标本的制作、观察、测定、记录及分析等方面的内容。无菌技术：在分离、转接及培养纯培养(物)时防止其被其他微生物污染同时也不污染周围环境的技术。常用的无菌技术：高压蒸气灭菌、高温干热灭菌、超净工作台、棉塞 二、用固体培养基分离纯培养 菌落：单个微生物在适宜的固体培养基表面或内部生长、繁殖到一定程度形成的肉眼可见、有一定形态结构的子细胞生长群体。菌苔：当固体培养基表面众多菌落连成一片时，便成为菌苔。菌落或菌苔是对微生物进行分类和鉴定的重要依据。用固体培养基分离纯培养技术：稀释倒平板法、涂布平板法、平板划线分离法、稀释摇管法（用于分离严格厌氧菌。）用液体培养基分离纯培养：稀释法：经高度稀释后，同一个稀释度的试管中大多数（95%以上）表现不生长，很可能得到的是纯培养。单细胞（单孢子）分离：单细胞分离：采取显微分离法从混杂群体中直接分离单个细胞或单个个体进行培养以获得纯培养。选择培养、富集培养：富集条件：物理、化学和生物等。菌种保藏：就是根据菌种特性及保藏目的的不同，给微生物菌株以特定的条件，使其存活而得以延续。菌种保藏方法：连续转接、改变条件（干燥、低温、缺氧、缺乏营养等）在需要时再通过提供适宜的生长条件使保藏物恢复活力。1、传代培养保藏是微生物保存的基本方法。琼脂斜面、半固体琼脂柱和液体培养等。橡皮塞封口或用石蜡覆盖。放置低温保存。2、冷冻保藏代谢作用停止。会有损伤：低温会使细胞内水分形成冰晶，从而引起细胞（尤其是细胞膜）的损伤。速冻及快速解冻可减少损伤；还可加一些保护剂，如 0.5%左右的甘油或二甲亚砜可透入细胞，并通过降低强烈的脱水作用而保护细胞。3、干燥保藏法 沙土管保存和冷冻真空干燥保藏是最常用的二种微生物干燥保藏技术。沙土管保存：将菌种接种至斜面，培养至长出大量的孢子后，洗下孢子制备孢子悬浮液，加入无菌沙土试管中，减压干燥，直至将水分抽干，最后用石蜡、橡胶塞等封闭管口，置冰箱保存。此法主要适用于产孢子的微生物，如芽孢杆菌、放线菌等，保藏时间相对较长。冷冻真空干燥保藏 将加有保护剂的细胞样品预先冷冻，使其冻结，然后在真空下通过水的升华作用除去水分。达到干燥的样品可在真空或惰性气体的密闭环境中置低温保存，从而使微生物处于干燥、缺氧及低温的状态，生命活动处于休眠，可以达到长期保藏的目的。微生物的保藏 保藏期间微生物不死亡、不污染、不会因变异而丢失重要的生物学性状。许多国家都设有相应的菌种保藏机构：中国微生物菌种保藏委员会 、美国典型菌种保藏中心 、世界菌种保藏联合会等。一、显微镜的种类及原理 普通光学显微镜、暗视野显微镜、相差显微镜、荧光显微镜、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、扫描隧道显微镜 分辨率：重要性能参数。显微镜物象是否清楚不仅决定于放大倍数，还与显微镜的分辨率（resolution）有关。分辨率是指显微镜（或人的眼睛距目标 25cm 处）能分辨物体最小间隔的能力。分辨率的大小决定于光的波长和镜口角以及介质的折射率。非细胞低进化地位低非细胞病毒类病毒朊病毒原核类普通细菌放线菌蓝细菌支原体立克次氏体衣原体真核类真菌酵母菌霉菌蕈菌单细胞藻类原生动物比表面积大分布广种类多代谢类型多样生长和繁殖快易变异微生物在生物界中的地物学的研究内容微生物的形态结构生理生化遗传变异进化分类生态应用微生物学的分支学科基础微生物学应用微生物学一我国古代对微生物的利用饮食年前制曲酿酒艺年前制酱酿醋农业春秋战国有机肥制作医药种痘防天花中药二微兰西学院院士进入科学王国的最完美无缺的人主要贡献否定自生说证实发酵由微生物引起传染病是微菌在生物体内发展的结果免疫学预防接种建立巴氏消毒法的曲颈瓶试验确定了炭疽病结核病等传染病的病原菌提出了柯赫氏法则建1、活体观察（1）压滴法：将菌悬液滴于载玻片上，加盖盖玻片后立即进行显微镜观察。（2）悬滴法：在盖玻片中央加一小滴菌悬液后反转置于特制的凹载玻片上后进行显微镜观察，为防止液滴蒸发变干，一般还应在盖玻片四周加封凡士林。（3）菌丝埋片法：将无菌的小块玻璃纸铺于平板表面，涂布放线菌或霉菌孢子悬液，经培养，取下玻璃纸置于载玻片上，用显微镜对菌丝的形态进行观察。2、染色观察固定的目的：杀死细菌。使菌体粘附于坡片上。增加细菌对染料的亲和力。常用的方法有酒精灯火焰加热和化学固定二种。细菌菌落：菌落较小，圆形，光滑，较湿润，透明、半透明或不透明，质地均匀，大多易挑取。孢子丝：当气生菌丝生长发育到一定阶段，气生菌丝上分化出的可形成孢子的菌丝。孢子丝的形状及在气生菌丝上排列的方式随种而异。放线菌的菌落：菌落质地硬而致密，菌落小而不广泛延伸。菌落表面呈紧密的绒状或坚实、干燥多皱。接种针难以挑取，有时可挑碎，有时可将整个菌落挑起。1、霉菌即丝状真菌，指菌丝发达而不产生大型肉质子实体的真菌。菌丝有分枝与不分枝、无隔菌丝（根霉、毛霉）与有隔菌丝（青霉、曲霉）之分。霉菌菌落：菌落通常较大，干燥，不透明，质地疏松，呈绒毛状、蛛网状、棉絮状或毡毯状，由于不同的真菌孢子含有不同的色素，所以菌落表面可呈不同的颜色，且菌落中央与边缘、正面与反面的颜色、构造常不同。霉菌作用：在发酵工业上广泛用来生产酒精、抗生素（青霉素、灰黄霉素）、有机酸（柠檬酸、葡萄糖酸）、维生素等。在农业上用于饲料发酵、植物生长激素（赤霉素）、杀虫农药（白僵菌剂）等。另外，霉菌也是造成物品霉变的主要原因。2、酵母菌 酵母菌是一群以芽殖或裂殖来进行无性繁殖的单细胞真菌，以此与霉菌相区别。极少数种可产生子囊孢子进行有性繁殖。酵母菌在酿造、食品、医药工业等方面占有重要地位。酵母菌细胞蛋白质含量高达细胞干重的 50%以上，并含有人体必需的氨基酸，所以酵母菌可以成为食品和饲料的重要补充。腐生型酵母菌能使食品和其他原料腐败变质；白假丝酵母（白色念珠菌）可引起皮肤、粘膜、呼吸道及泌尿系统等多种疾病，新型隐球酵母还能引起慢性脑膜炎、肺炎等疾病。三、藻类 藻类是指除苔藓植物和维管束植物以外，基本上有叶绿素，可进行光合作用，并伴随放出氧气的一大类真核生物。个体大小差异很大。水华、赤潮 四、原生动物 原生动物是一类缺少真正细胞壁，细胞通常无色，具有运动能力，并进行吞噬营养的单细胞真核生物。原生动物在海水、淡水中大量存在，它们也与各种动植物在不同组织水平上形成共同体，有些对宿主无害，有些对宿主有利，有些对宿主有害。也有一些原生动物能引起人类疾病。第三章 一.细胞壁 细胞最外层厚实、坚韧而有弹性的结构，主要由肽聚糖构成。观察方法：1）鉴别染色 2）质壁分离 3）切片电镜观察 细胞壁功能：1）固定外形，提高机械强度；2）阻止大分子物质（如酶、抗生素）通过；3）协助细胞的生长、分裂和鞭毛运动；4）决定细菌的抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性。两种不同的细胞壁：革兰氏染色反应 非细胞低进化地位低非细胞病毒类病毒朊病毒原核类普通细菌放线菌蓝细菌支原体立克次氏体衣原体真核类真菌酵母菌霉菌蕈菌单细胞藻类原生动物比表面积大分布广种类多代谢类型多样生长和繁殖快易变异微生物在生物界中的地物学的研究内容微生物的形态结构生理生化遗传变异进化分类生态应用微生物学的分支学科基础微生物学应用微生物学一我国古代对微生物的利用饮食年前制曲酿酒艺年前制酱酿醋农业春秋战国有机肥制作医药种痘防天花中药二微兰西学院院士进入科学王国的最完美无缺的人主要贡献否定自生说证实发酵由微生物引起传染病是微菌在生物体内发展的结果免疫学预防接种建立巴氏消毒法的曲颈瓶试验确定了炭疽病结核病等传染病的病原菌提出了柯赫氏法则建染色步骤：（1）结晶紫初染（2 碘液媒染（3）乙醇脱色（4）复红/沙黄复染 染色结果：G+细菌紫红色 G-细菌红色 一）革兰氏阳性细菌的细胞壁厚：2080nm 主要成分：肽聚糖、磷壁酸 1.肽聚糖 1）组成：（1）双糖单位（2）四肽侧链（L-Ala、D-Glu、L-Lys、D-Ala）（3）肽桥（Gly）作用：形成坚硬而有弹性的三维空间网络 2.磷壁酸 G+细菌特有 分为壁磷壁酸、膜磷壁酸 1）组成：为磷酸甘油或磷酸核糖醇多聚体的衍生物 2）作用：提高 Mg 2+浓度和酶的活性；作为某些噬菌体的吸附位点；表面抗原；纵向加强肽聚糖的结构 二）革兰氏阴性细菌的细胞壁结构和主要成分：肽聚糖和外膜 1.革兰氏阴性细菌肽聚糖少数几层有双糖单位、四肽侧链 (L-Lys3 DAP3)，甲四肽的 D-Ala4-乙四肽中的 DAP3连接 2.外膜 1)脂多糖 G-细菌外膜层特有：(1)类脂 A（lipid A）细菌内毒素不同 G-细菌骨架一致(2)核心多糖有属特异性(3)O-特异侧链：由 35 个单糖单位所构成的多糖链、菌体抗原，有种特异性。2)脂蛋白：成分与细胞质膜上的脂蛋白相似连接外膜层和肽聚糖 3.外膜蛋白 孔蛋白 亲水性，低分子物质进出细胞壁的通道分为非特异性孔蛋白、特异性孔蛋白 4.周质空间：G-细菌外膜与细胞膜之间的狭窄空间 含有许多参与代谢的蛋白：水解酶、合成酶，结合蛋白（运输养料），受体蛋白（趋化性）G+与 G-细菌细胞壁的主要区别 区别点 G+细菌 G-细菌 结构层次 厚度/nm 肽聚糖 磷壁酸 脂多糖 脂蛋白 蛋白质 青霉素作用 溶菌酶作用 单层 2080 4090交联高+-+或-敏感 敏感 内壁层 18 510交联低-+或-外壁层 810-+不敏感 不敏感 革兰氏染色反应的机制：细胞壁化学成分的差异 G+细菌：壁厚、肽聚糖层次多、交联紧密、无类脂 脱色时失水网孔缩小，初染的结晶紫-碘复合物留在壁内（紫色），复染后呈紫红色。G-细菌：壁薄、肽聚糖层次少、交联疏松，有类脂外膜 脱色时类脂外膜迅速溶解，薄而松散的肽聚糖层不能阻挡结晶紫-碘复合物的溶出，脱色后退为无色，复染后呈现红色。三）古菌细胞壁 1.假肽聚糖细胞壁 非细胞低进化地位低非细胞病毒类病毒朊病毒原核类普通细菌放线菌蓝细菌支原体立克次氏体衣原体真核类真菌酵母菌霉菌蕈菌单细胞藻类原生动物比表面积大分布广种类多代谢类型多样生长和繁殖快易变异微生物在生物界中的地物学的研究内容微生物的形态结构生理生化遗传变异进化分类生态应用微生物学的分支学科基础微生物学应用微生物学一我国古代对微生物的利用饮食年前制曲酿酒艺年前制酱酿醋农业春秋战国有机肥制作医药种痘防天花中药二微兰西学院院士进入科学王国的最完美无缺的人主要贡献否定自生说证实发酵由微生物引起传染病是微菌在生物体内发展的结果免疫学预防接种建立巴氏消毒法的曲颈瓶试验确定了炭疽病结核病等传染病的病原菌提出了柯赫氏法则建聚糖骨架：N-乙酰葡糖胺+N-乙酰塔罗糖胺糖醛酸（-1,3 糖苷键）三肽侧链：L-Glu、L-Ala、L-Lys 肽桥：L-Glu 2.独特多糖细胞壁 3.硫酸化多糖细胞壁 4.糖蛋白细胞壁 5.蛋白质细胞壁 二.细胞壁以内的构造(原生质体)一）细胞质膜：位于细胞壁内侧，包围着细胞质，柔软、脆弱、富有弹性的半透膜。质壁分离、鉴别染色或原生质体破裂超薄切片电子显微镜观察 化学组成和结构 1）磷脂磷酸甘油脂的双分子层、磷酸端亲水的头部、烃端疏水的尾部 磷酸上的 R 基团因物种而异；脂肪酸的链长和饱和度也因物种和生长温度而异 2）蛋白质 周边蛋白：在膜的表面，亲水性（改变 pH，离子强度等可分离）跨膜蛋白:镶嵌于磷脂双层中，疏水性（需用表面活性剂或有机溶剂等剧烈条件才能分离）2.功能 1）选择性运送物质；2）维持细胞内正常渗透压；3）含磷酸化酶系，是原核细胞产能场所；4）合成细胞壁和糖被组分的基地；5）着生鞭毛基体的部位。古菌的细胞膜结构特点：1）聚异戊二烯甘油醚类脂 2）醚键双分子层膜 3）单分子层膜（更牢固）单双分子层膜 4）甘油 3C 上有独特的 R 基团，如磷酸酯基 5）膜上含有独特脂类，如菌红素 二）细胞质及其内含物 细胞质：细胞质膜包围的除核区以外的一切半透明、胶状及小颗粒状物质的总称。内含物：细胞质内形状较大的颗粒状结构。细胞质组分：核糖体、酶、中间代谢物、营养物、质粒等。核糖体：核糖核酸+蛋白质 内含物组分 1.颗粒性贮藏物聚-羟基丁酸糖原和淀粉异染粒（磷源、能源）藻青素（氮源、能源）硫滴和硫粒 3.磁小体：某些趋磁细菌中存在的多面体结构，成分为Fe3O4，有膜包裹。功能：趋磁导向 4.气泡某些水生细菌含有蛋白质组成的圆形或梭形结构贮存气体功能：运动工具 三）核区：指原核生物所特有的无核膜包裹、无固定形态的原始细胞核。环状双螺旋DNA 一个细胞正常只含一个核区，有时多个 功能：携带细菌的绝大多数遗传信息，是生长发育、新陈代谢、遗传变异的控制中心。质粒：细菌染色体以外的遗传物质，能独立复制，为共价闭合环状的双螺旋 DNA。在细胞内的拷贝数多少不一分子量小：1106 100106Da 基因少：几个到上百个 genes 功能：携带细菌的部分非必需遗传信息，执行某些特殊的功能，常可转移到其他细菌并具有重组性。四）特殊的休眠构造 1.芽孢：某些细菌在生长发育后期，能在细胞内部形成一个圆形、椭圆形或圆柱形的壁厚、含水量低、抗逆性强的高度折光的休眠体，称为芽孢。抵抗热、紫外线、电离辐射、干燥、化学药品，存活时间长，产生芽胞的大都是革兰阳性菌：如芽孢杆菌属、梭菌属、生孢八叠球菌属等 1）芽孢的形态：芽胞的形状、大小、位置和表面特征等具有重要的分类鉴别意义。2）芽孢的结构五部分：（1）孢外壁：脂蛋白（2）芽孢衣：蛋白（30-60干重）（3）皮层：特殊肽聚糖、DPA-Ca（4）核心壁：类似细胞质膜(5)核心：含芽孢壁、芽孢质膜、芽孢质和核区等 4）芽孢的萌发：活化出芽生长芽孢出芽时，壁薄或不完整，出现很强的感受态 7）伴孢晶体：少数芽孢杆菌在形成芽孢时，芽孢旁产生菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体，称为伴孢晶体。（1）可毒杀 200 多种昆虫（生物农药）（2 细菌分类鉴定的重要指标（3）有助于细菌长期保藏（4）有助于芽孢菌的筛选（5）衡量消毒灭菌手段的重要指标：肉毒梭菌（肉品灭菌的指标）破伤风梭菌、产气荚膜梭菌（外科手术灭菌指标）嗜热脂肪芽孢杆菌（工业发酵灭菌的指标）特点：不溶于水，对蛋白酶类不敏非细胞低进化地位低非细胞病毒类病毒朊病毒原核类普通细菌放线菌蓝细菌支原体立克次氏体衣原体真核类真菌酵母菌霉菌蕈菌单细胞藻类原生动物比表面积大分布广种类多代谢类型多样生长和繁殖快易变异微生物在生物界中的地物学的研究内容微生物的形态结构生理生化遗传变异进化分类生态应用微生物学的分支学科基础微生物学应用微生物学一我国古代对微生物的利用饮食年前制曲酿酒艺年前制酱酿醋农业春秋战国有机肥制作医药种痘防天花中药二微兰西学院院士进入科学王国的最完美无缺的人主要贡献否定自生说证实发酵由微生物引起传染病是微菌在生物体内发展的结果免疫学预防接种建立巴氏消毒法的曲颈瓶试验确定了炭疽病结核病等传染病的病原菌提出了柯赫氏法则建感；易溶于碱性溶剂。2.细菌的其他休眠构造 孢囊：某些固氮菌等在缺乏营养的条件下，由细胞外壁加厚、细胞失水而形成一种抗干旱但不抗热的球形休眠体。抵抗：干旱、机械损伤、紫外线如：棕色固氮菌 三.细胞壁以外的构造 一）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。成分：多糖、多肽、蛋白质 2.糖被的类型：1）荚膜、微荚膜。有外缘，附着稳定 2）粘液层。无明显外缘，结构松散并能向环境基质扩散 3）菌胶团。包裹在细胞群上。3.糖被的作用：1）保护作用 2）贮藏养料 3）透性屏障 4）表面附着 5）信息识别 6）堆积代谢废物 4.价值：（1）制备生化试剂：肠膜明串珠菌：蔗糖葡聚糖荚膜右旋糖苷（代血浆）（2）污水处理：动胶菌：吸附、分解、沉降有害物质 1.鞭毛：生长在某些细菌体表的长丝状、波形弯曲的蛋白质附属物，具有运动功能。球菌：一般无杆菌：有/无弧菌和螺旋菌：大多有趋避运动 化学趋避运动或趋化作用:细菌对某化学物质敏感,通过运动聚集于该物质的高浓度区域或低浓度区域.菌毛长在细菌体表的纤细、中空、短直、数量较多的蛋白质类附属物,具有使菌体附着于物体表面的功能.性毛构造和成分与菌毛相同，但比菌毛长而粗，数量仅一至少数几根。其功能是向受体菌传递遗传物质。一.蓝细菌：光合细菌分布广泛：各种水环境，土壤，岩石，树干 “垫状体”、“水华”、“地衣”、“红萍”作用：岩石风化、土壤形成、固氮。结构特征：含色素：叶绿素a，-胡萝卜素，藻胆色素糖原 异形胞：丝状体蓝细菌中，有的细胞稍大，色浅，厚壁，含大量糖脂，氧气透入缓慢，缺乏光系统 II，这样的细胞称为异形孢，是蓝细菌的固氮场所。静息孢子：丝状体细胞链中间或末端的形大、色深、壁厚的休眠细胞，胞内有贮藏性物质，具有抗干旱或冷冻的能力。繁殖方式：二分裂、复分裂、连锁体断裂；芽殖 粘细菌 能产生子实体的滑行细菌，具有复杂的行为模式和生活周期 1.生活周期两个阶段：营养细胞和子实体 2.专性好氧、化能有机营养：微生物尸体、土壤表层、树皮、堆肥；有些能分解纤维素、几丁质、脂类 黄色粘球菌生活周期：营养细胞（生长、聚集、细胞堆）子实体（含粘孢子）发芽，生长营养细胞 三.支原体 1）细胞小，能通过细菌过滤器 2）无细胞壁，细胞形态多变 3）可人工培养，但条件要求苛刻 4）在固体培养基上生长缓慢，形成“煎鸡蛋”样菌落 5）分布于土壤、污水、温泉等环境及动物体内 6）腐生、共生、寄生，少数致病 立克次氏体 1）球状、杆状，随寄主和发育阶段表现出多形态 2）大多为专性活细胞寄生 3）可用鸡胚 or 动物细胞来培养 寄生过程有 2 个阶段：初生宿主（节肢动物）终末宿主（人畜）五.衣原体 ：个体微小，球形、椭圆专性寄生菌：仅在脊椎动物细胞内生活 独特生活周期：有 2 种细胞类型 真核微生物：凡是细胞核具有核膜；能进行有丝分裂；细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等细胞器的微小生物。真核生物与原核生物的区别*比较项目 真核生物 原核生物 细胞大小 较大 较小 细胞壁（若有）纤维素，几丁质等 肽聚糖等 非细胞低进化地位低非细胞病毒类病毒朊病毒原核类普通细菌放线菌蓝细菌支原体立克次氏体衣原体真核类真菌酵母菌霉菌蕈菌单细胞藻类原生动物比表面积大分布广种类多代谢类型多样生长和繁殖快易变异微生物在生物界中的地物学的研究内容微生物的形态结构生理生化遗传变异进化分类生态应用微生物学的分支学科基础微生物学应用微生物学一我国古代对微生物的利用饮食年前制曲酿酒艺年前制酱酿醋农业春秋战国有机肥制作医药种痘防天花中药二微兰西学院院士进入科学王国的最完美无缺的人主要贡献否定自生说证实发酵由微生物引起传染病是微菌在生物体内发展的结果免疫学预防接种建立巴氏消毒法的曲颈瓶试验确定了炭疽病结核病等传染病的病原菌提出了柯赫氏法则建细胞膜 有甾醇 无甾醇（除支原体）细胞质 有功能特化的细胞器 无细胞器，但有核糖体 细胞核 有核膜、核仁，染色体数常1，进行有丝分裂和减数分裂 无核膜、核仁，染色体数常为 1，不进行有丝分裂和减数分裂 繁殖方式 有性、无性 无性 遗传重组方式 有性生殖、准性生殖等 转化、转导、接合等 厌氧生活 罕见 常见 化能自养 无 有些有 一.细胞壁 含多糖、蛋白质、脂类等成分。纤维素（低等真菌）多糖、几丁质（高等真菌）葡聚糖（酵母菌）1.酿酒酵母：3 层：表面：甘露聚糖中间：蛋白质里面：葡聚糖 二.鞭毛 1）尾鞭式鞭毛：细丝状，尖端越细2）茸鞭式鞭毛：羽毛状，侧生细毛着生于中央或一端 三.细胞质膜结构和功能与原核生物的类似，有少数差异 五.细胞基质和细胞器 1.细胞基质：在真核细胞质中，除细胞器以外的胶状溶液。它含有细胞骨架和酶等蛋白质、各种内含物和中间代谢物。细胞骨架：由微管、肌动蛋白丝和中间丝构成的细胞支架。2.内质网和核糖体：功能：合成和运送蛋白质 3.高尔基体功能：对蛋白质原进行酶切加工合成、分泌糖蛋白、脂蛋白 4.溶酶体：含酸性水解酶，消化功能 5.微体：过氧化物酶体：分解过氧化物，氧化脂肪酸6.线粒体：功能：氧化磷酸化，产 ATP（动力车间）有单独的线粒体基因组 7.叶绿体功能：光合作用（食品车间）有单独的叶绿体基因组 第四章 营养物质:能够满足机体生长、繁殖和完成各种生理活动所需要的物质 营养:微生物获得和利用营养物质的过程 微生物的营养要素：六要素：碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水 1.碳源 在微生物生长过程中能为微生物提供碳素来源的物质 微生物利用的碳源物质主要有:糖类、有机酸、醇、脂类、烃、CO2 及碳酸盐等。工业发酵常用碳源：单糖、淀粉、麸皮、米糠等。2.氮源 ：在微生物生长过程中能为微生物提供氮素来源的物质 按氮源的不同，生物可分为：1）氨基酸自养型：能利用尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮气的微生物。2）氨基酸异养型：只能利用有机氮源的微生物。常用的蛋白质类氮源包括蛋白胨、鱼粉、蚕蛹、黄豆饼粉、玉米浆、牛肉浸膏、酵母浸膏等 3.能源：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。4.生长因子：微生物生长所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成的或合成量不足以满足机体生长需要，必修从外界加入的有机化合物。5.无机盐作用：参与微生物中氨基酸和酶的组成；调节微生物的原生质胶体状态，维持细胞的渗透与平衡；酶的激活剂 6.水生理功能主要有：起到溶剂与运输介质的作用；参与细胞内一系列化学反应；维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定的天然构象良好的热导体控制多亚基细胞结构的组装与解离。微生物的营养类型：生长所需要的营养物质：自养型生物 异养型生物 生物生长过程中能量的来源：光能营养型 化能营养型 非细胞低进化地位低非细胞病毒类病毒朊病毒原核类普通细菌放线菌蓝细菌支原体立克次氏体衣原体真核类真菌酵母菌霉菌蕈菌单细胞藻类原生动物比表面积大分布广种类多代谢类型多样生长和繁殖快易变异微生物在生物界中的地物学的研究内容微生物的形态结构生理生化遗传变异进化分类生态应用微生物学的分支学科基础微生物学应用微生物学一我国古代对微生物的利用饮食年前制曲酿酒艺年前制酱酿醋农业春秋战国有机肥制作医药种痘防天花中药二微兰西学院院士进入科学王国的最完美无缺的人主要贡献否定自生说证实发酵由微生物引起传染病是微菌在生物体内发展的结果免疫学预防接种建立巴氏消毒法的曲颈瓶试验确定了炭疽病结核病等传染病的病原菌提出了柯赫氏法则建根据碳源、能源及电子供体性质的不同，可将微生物分为：光能无机自养型：利用光能进行光合作用获取生长所需要的能量；能以 CO2 为主要唯一或主要碳源；以无机物如 H2、H2S、S 等作为供氢体或电子供体，使 CO2 还原为细胞物质；光能 CO2+2H2S 光合色素 CH2O+2S+H2O 光能有机异养型：不能以 CO2 为主要或唯一的碳源；以有机物作为供氢体，利用光能将 CO2 还原为细胞物质 在生长时大多数需要外源的生长因子；化能无机自养型：生长所需要的能量来自无机物氧化过程中放出的化学能 以 CO2 或碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生长时，利用 H2、H2S、Fe2+、NH3 或 NO2-等作为电子供体使CO2 还原成细胞物质。化能无机自养型只存在于微生物中，可在完全无机及无光的环境中生长。它们广泛分布于土壤及水环境中,参与地球物质循环。化能有机异养型：生长所需要的能量均来自有机物氧化过程中放出的化学能 生长所需要的碳源主要是一些有机化合物，如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等。有机物通常既是碳源也是能源 大多数细菌、真菌、原生动物都是化能有机异养型微生物 所有致病微生物均为化能有机异养型微生物；微生物的四种营养类型各有何特点？培养基是人工配制的,适合微生物生长繁殖或产生代谢产物的营养基质。任何培养基都应该具备微生物生长所需要六大营养要素：碳、氮、能源 无机盐 生长因子 水 选用和设计培养基的原则和方法1、选择适宜的营养物质 2、营养物的浓度及配比合适 3、物理、化学条件适宜：pH 水活度 氧化还原电位 4、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、以无机氮代蛋白 5、灭菌处理：常规高压蒸汽灭菌：121.315-30分钟 112.615-30分钟 6、精心设计、试验比较 培养基的类型：1按成份不同划分（1）天然培养基（2）合成培养基 2根据物理状态划分（1）固体培养基：固体培养基常用来进行微生物的分离、鉴定、活菌计数及菌种保藏 琼脂含量一般为 1.5%-2.0%（2）半固体培养基：观察微生物的运动特征、分类鉴定及噬菌体效价滴定 琼脂含量一般为 0.2%-0.7%（3）液体培养基：大规模工业生产及实验室内微生物基础理论和应用方面的研究 不加任何凝固剂 3、按用途划分 1）基础培养基：在一定条件下含有某种微生物生长繁殖所需的基本营养物质的培养基,也称为基本培养基 2）完全培养基：在一定条件下含有某种微生物生长繁殖所需的所有营养物质的培养基.3)加富培养基：在普通培养基中加入某些特殊营养物质制成的一类营养丰富的培养基。这些特殊营养物质包括血液、血清、酵母浸膏、动植物组织液、特殊碳源等 4）鉴别培养基：用于鉴别不同类型微生物的培养基特定的化学反应,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。5）选择培养基：用于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.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。营养物质进入细胞：扩散、促进扩散、主动运输、膜泡运输 扩散：物质跨膜扩散的能力和速率与该物质的性质有关,分子量小、脂溶性强、极性小的物 质易通过扩散进出细胞。水、脂肪酸、乙醇、甘油、苯、气体分子(O2、CO2)及某些氨基酸.主动运输：初级 次级主动运输：逆向、同向、单向运输 基团转位主要存在于厌氧型和兼性厌氧型细菌中，主要用于糖的运输，脂肪酸、核苷、碱基等也可通过这非细胞低进化地位低非细胞病毒类病毒朊病毒原核类普通细菌放线菌蓝细菌支原体立克次氏体衣原体真核类真菌酵母菌霉菌蕈菌单细胞藻类原生动物比表面积大分布广种类多代谢类型多样生长和繁殖快易变异微生物在生物界中的地物学的研究内容微生物的形态结构生理生化遗传变异进化分类生态应用微生物学的分支学科基础微生物学应用微生物学一我国古代对微生物的利用饮食年前制曲酿酒艺年前制酱酿醋农业春秋战国有机肥制作医药种痘防天花中药二微兰西学院院士进入科学王国的最完美无缺的人主要贡献否定自生说证实发酵由微生物引起传染病是微菌在生物体内发展的结果免疫学预防接种建立巴氏消毒法的曲颈瓶试验确定了炭疽病结核病等传染病的病原菌提出了柯赫氏法则建种方式运输。膜泡运输主要存在于原生动物中,特别是变形虫 扩散、促进扩散、主动运输、膜泡运输四种营养运输方式的比较 比较项目 扩散 促进扩散 主动运输 基团移位 特异载体蛋白 无 有 有 有 运送速度 慢 快 快 快 溶质运送方向 由浓至稀 由浓至稀 由稀至浓 由稀至浓 平衡时内外浓度内外相等 内外相等 内部高 内部高 运送分子 无特异性 特异性 特异性 特异性 能量消耗 不需要 不需要 需要 需要 运送前后溶质分子不变 不变 不变 改变 载体饱和效应 无 有 有 有 与溶质类似物 无竞争性 有竞争性 有竞争性 有竞争性 运送抑制剂 无 有 有 有 运送对象举例 水、O2 糖、SO42-氨基酸、维生素 葡萄糖 第五章 代谢：生物体内所进行的全部生化反应的总称分为分解代谢-产能代谢 和合成代谢-耗能代谢 微生物产能代谢是指物质在生物体内经过一系列连续的氧化还原反应，逐步分解并释放能量的过程，又称生物氧化。生物氧化的功能：产能（ATP）、产H和小分子中间代谢物.呼吸作用与发酵作用的根本区别：电子载体不是将电子直接传递给底物降解的中间产物，而是交给电子传递系统，逐步释放出能量后再交给最终电子受体。异养微生物的生物氧化（1）发酵（2）呼吸：有氧、无氧呼吸 发酵：有机物氧化释放的电子直接交给本身未完全氧化的某种中间产物,同时释放能量并产生各种不同的代谢产物。糖酵解：生物体内葡萄糖被降解成丙酮酸的过程 糖酵解是发酵的基础 主要有四种途径：EMP 途径、HM 途径、ED 途径、磷酸解 酮酶途径。(1)EMP 途径 C6H12O6+2NAD+2ADP+2Pi 2CH3COCOOH+2NADH+H+2ATP 许多需氧菌、兼性厌氧菌和专性厌氧菌都具有该途径 糖酵解的生理功能：1）ATP 能量 2）NADH+H+有氧呼吸时生成 ATP，无氧发酵时提供还原力 3）磷酸化中间产物脂类等合成 4）丙酮酸氨基酸等合成（2）HM 途径 因在己糖单磷酸基础上开始分解，故称己糖单磷酸途径；HM 途径产生磷酸戊糖、甘油醛-3-磷酸等产物，且甘油醛-3-磷酸可进入 EMP 途径，又称磷酸戊糖支路。G-6-P 甘油醛-3-磷酸+3CO2 +6NADPH 大多数需氧菌、兼性厌氧菌都具有该途径 HM 途径的生理功能：1）产生 NADPH，提供能量或还原力 2）多种中间代谢产物，如 5-P核酮糖等，为生物合成提供前体物质。（3）ED 途径：葡萄糖降解生成丙酮酸和 3-P甘油醛的途径 ED 途径：在 G-细菌中分布较广如嗜糖假单胞菌 1 葡萄糖2 丙酮酸+1NADPH+1NADH+1A TP（4）磷酸解酮酶途径：戊糖磷酸解酮酶途径、己糖磷酸解酮酶途径异型乳酸发酵菌 非细胞低进化地位低非细胞病毒类病毒朊病毒原核类普通细菌放线菌蓝细菌支原体立克次氏体衣原体真核类真菌酵母菌霉菌蕈菌单细胞藻类原生动物比表面积大分布广种类多代谢类型多样生长和繁殖快易变异微生物在生物界中的地物学的研究内容微生物的形态结构生理生化遗传变异进化分类生态应用微生物学的分支学科基础微生物学应用微生物学一我国古代对微生物的利用饮食年前制曲酿酒艺年前制酱酿醋农业春秋战国有机肥制作医药种痘防天花中药二微兰西学院院士进入科学王国的最完美无缺的人主要贡献否定自生说证实发酵由微生物引起传染病是微菌在生物体内发展的结果免疫学预防接种建立巴氏消毒法的曲颈瓶试验确定了炭疽病结核病等传染病的病原菌提出了柯赫氏法则建2、呼吸作用微生物在降解底物的过程中,将释放出的电子交给 NAD（P）+、FAD 或 FMN 等电子载体,再经电子传递系统传给外源电子受体,从而生成水或其它还原型产物并释放出能量的过程,（1）有氧呼吸：以分子氧作为最终电子受体 无氧条件下发酵 成 各种发酵产物 葡萄糖在糖酵解下丙酮酸 有氧下 进行三羧酸循环被彻底氧化生成 CO2 和水,释放大量能量（2）无氧呼吸：以氧化型物质作为最终电子受体 某些厌氧和兼性厌氧微生物 无氧呼吸的最终电子受体是 NO3-、NO2-、SO42-、S2O32-、CO2 等氧化物。也需要细胞色素等电子传递体,也能产生较多的能量用于生命活动 生成的能量不如有氧呼吸产生的多 呼吸作用与发酵作用的根本区别：电子载体不是将电子直接传递给底物降解的中间产物，而是交给电子传递系统，逐步释放出能量后再交给最终电子受体。鬼火的生物学解释：在无氧条件下，某些微生物在没有氧、氮或硫作为呼吸作用的最终电子受体时，可以磷酸盐代替，其结果是生成磷化氢(易燃气体)。当墓地尸体（有机物）腐败变质时，经常会发生这种情况。磷化氢燃烧 自养微生物的生物氧化：以无机物为电子供体从光或无机物的氧化获得能量以 CO2 为唯一或主要碳源合成细胞物质 自养微生物 化能有机异养型：ATP 和还原力均来自对有机物的生物氧化 化能无机自养型：ATP 和还原力均来自对无机物的生物氧化 1、氨的氧化 NH3、亚硝酸(NO2-)等无机氮化物可以被某些化能自养细菌用作能源.亚硝化细菌:将氨氧化为亚硝酸并获得能量.硝化细菌:将亚硝氧化为硝酸并获得能量.2、硫的氧化 俄国著名微生物学家 Winogradsky 的杰出贡献：发现了化能无机自养型微生物 硫细菌能够利用一种或多种还原态的硫化合物(硫化物、元素硫、硫代硫酸盐、多硫酸盐和亚硫酸盐)作能源。和硝化细菌一样,硫细菌也通过电子的逆呼吸链传递来生成还原力。3、铁的氧化 嗜酸性的氧化亚铁硫杆菌 亚铁(Fe2+)只有在酸性条件(pH 低于 3.0)下才能保持可溶解性和化学稳定；*当 pH 大于 4-5,亚铁(Fe2+)很容易被 O2 氧化成高价铁(Fe3+)。氧化亚铁硫杆菌 在富含 FeS2 的煤矿中繁殖,产生大量的硫酸和 Fe(OH)3,从而造成严重的环境污染。它的生长只需要 FeS2 及空气中的 O2 和 CO2,因此防止其破坏性大量繁殖的唯一可行的方法是封闭矿山,使环境恢复到原来的无氧状态。4、氢的氧化 能以氢为电子供体,以 O2 为电子受体,以 CO2 为唯一碳源进行生长的细菌被称为氢细菌。氢的氧化可通过电子和氢离子在呼吸链上的传递产生 ATP 和用于细胞合成代谢所需要的还原力。氢细菌都是一些呈革兰氏阴性的兼性化能自养菌.它们能利用分子氢氧化产生的能量同化 CO2,也能利用其它有机物生长。产甲烷菌和产乙酸菌能以 CO2 或碳酸盐为电子受体和碳源进行生长。化能自养微生物以无机物作为能源,一般产能效率低,生长慢,但从生态学角度看,它们所利用的能源物质是一般化能异养生物所不能利