微生物学笔记.pdf

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1、中科院研究生院硕士研究生入学考试中科院研究生院硕士研究生入学考试微生物学考试大纲微生物学考试大纲本 微生物学考试大纲适用于中国科学院研究生院微生物学及相关专业的硕士研究生入学考试。微生物学是现代生物学的重要分支学科，是许多学科专业的基础课程。本考试大纲的主要内容包括微生物学的基本概念和原理，包括微生物生物多样性和分类、微生物生理和代谢、微生物生态学、微生物遗传学、微生物免疫学及微生物生物技术等。要求考生对微生物学的基本概念、专业词语、技术原理有较深的了解；系统掌握微生物的系统分类、细胞结构与功能、生理代谢、遗传变异、生态学和免疫学的基本理论知识以及相关实验技术；并具有应用这些知识和技术分析和解

2、决问题的能力。一一.考试内容考试内容(一)微生物学基本概念和意义1.微生物学定义2.微生物的多样性和重要类群3.微生物学的发展过程、重要事件和人物4.微生物的重要作用(二)原核生物1.原核生物的定义、关键内涵及其与真核生物的本质差异2.原核生物的细胞结构与功能3.原核生物的分类与鉴定4.原核生物的物种多样性:细菌(Bacteria)和古菌(Archaea)(三)真核微生物1.真核生物的定义、关键内涵及其与原核生物的本质差异2.真核微生物的细胞结构与功能3.真菌的主要类群：酵母菌、霉菌、蕈菌(四)病毒和亚病毒1.病毒和亚病毒的特点和定义2.病毒的分类和命名3.病毒的宿主 X 围4.病毒的培养和纯

3、化5.病毒的复制6.类病毒、拟病毒和朊病毒7.重要病毒生物学特性及研究方法（五）微生物生理和代谢1.微生物的营养和繁殖2.微生物的生长特点及测定1/223.有害微生物的控制4.微生物的能量代谢5.分解代谢和合成代谢6.次生代谢7.合成代谢途径举例8.代谢调控与工业发酵（六）微生物生态学1.微生物生态学的概念2.自然界中微生物分布及生境多样性3.微生物与其他生物的关系4.微生物与自然界物质循环5.微生物在环境保护中的作用6分子微生物生态学的基本方法和原理(七)微生物遗传、变异和育种1.微生物遗传变异的物质基础2.质粒及转座因子3.微生物基因的表达及调控4.微生物基因突变和诱变育种5.基因重组和杂

4、交育种6.基因工程原理及技术7.菌种的退化、复壮和保藏8.微生物基因组结构特点及功能基因组（八）传染与免疫1.2.3.4.传染的概念非特异性免疫特异性免疫免疫学的实际意义（九）实验设计1.微生物的分离、鉴定2.获得特定的微生物基因或代谢产物3.利用所知功能的微生物解决某个实际问题二、考试要求二、考试要求（一）微生物学基本概念和意义1.了解什么是微生物？微生物学的研究领域和相关学科。掌握微生物学中常用科学词语和名称。2.了解微生物的生物多样性概念，包括物种多样性、形态多样性、发育多样性、代谢及遗传多样性，微生物多样性是人类生存活动的重要生物资2/22源。3.了解微生物学发展史是伴随人类文明和技术

5、进步的漫长历程；微生物学的发展促进了人类的进步。4.了解微生物对生命科学基础理论研究的贡献，以及在医药、工业、农业、环境保护等方面的应用。（二）原核微生物1.了解什么是原核生物？什么是生命三域说，由谁提出及根据是什么？了解原核生物的系统进化理论。2.了解原核生物的细胞结构，认识细胞壁、细胞膜、核区(异核体)、核糖体、内生孢子、鞭毛等结构和功能性状，以及在微生物多样性研究中的意义。3.了解和掌握原核生物的现代分类体系与鉴定的基本程序和方法。包括革兰氏染色、形态观察、生理测定、生化活性分析、细胞化学分析、核酸(RNA/DNA)分析、蛋白质分析等表观和分子信息在分类鉴定中的综合应用。了解原核微生物的

6、命名法规。4.了解和认识原核生物的物种多样性。了解细菌(狭义的)、放线菌、蓝细菌和古菌的重要代表种群的基本特性和在研究生命现象中的意义。（三）真核微生物1.了解什么是真核生物?真核微生物的主要类群。2.了解真核微生物的细胞结构与功能,比较真核细胞与原核细胞间的主要区别。3.了解和掌握真核微生物的分类与鉴定的基本方法。认识真核微生物的物种多样性。了解酵母菌、霉菌、蕈菌的主要代表种群的生物学特征和实际意义。（四）病毒和亚病毒1.了解病毒的基本特点、病毒的结构、病毒大小以及病毒的寄主和种类。2.了解病毒的分类原理和命名原则3.了解病毒侵入寄主细胞后复制周期所包括的吸附、穿入、脱壳、转录和翻译、组装及

7、释放等主要环节。4.了解什么是亚病毒？亚病毒包括的类病毒、拟病毒、朊病毒等的特性。5.何谓噬菌体？何谓温和噬菌体、溶源噬菌体以及噬菌体？6.了解目前国内外在主要病毒研究领域的研究状况和进展，如禽流感病毒，肝炎病毒等与人类息息相关的类群。（五）微生物生理和代谢3/221.了解微生物六类营养要素;微生物的营养类型;培养基种类及配制原则。2.了解微生物生长的测定方法；熟悉典型生长曲线的意义；了解影响微生物生长的主要因素。3.了解控制有害微生物的主要措施及其意义；熟悉高温灭菌的主要方法；了解常用化学杀菌剂、抗生素、消毒剂和治疗剂种类和功效，以及其杀菌、抑菌原理。4.了解能量代谢中的生物氧化概念；熟悉生

8、物氧化包括的呼吸、无氧呼吸和发酵三种类型及其意义。5.了解分解代谢的内容。何谓合成代谢？合成代谢和分解代谢的关联性。6.了解次生代谢和次生代谢产物(包括抗生素和非抗生素生物活性物质)及其重要性。7.举例说明自养微生物 CO2固定的 4 条途径：Calvin 循环、乙酰CoA途径、逆向 TCA 途径和羟基丙酸途径。了解何谓生物固氮？固氮微生物的种类。8.了解何谓代谢调控？了解工业发酵通过调节三类初级代谢途径而提高发酵效率的意义。（六）微生物生态学1.了解微生物生态学的概念、微生物生态系的结构和功能。2.了解自然界中微生物在土壤、水体、空气及其他环境中的分布。何谓极端微生物？了解古菌(Archae

9、a)和极端微生物的关系。了解目前已知的极端生命条件。3.了解微生物间和微生物与其他生物间的五种主要关系类型。4.了解微生物在自然界碳、氮、硫、磷物质循环中的作用。5.了解何谓水体富营养化。解释“水华”(Water Bloom)、“赤潮”(Red Tide)现象。何谓生物处理(Biotreatment)和生物整治(Bioremediation)?说明微生物在环境保护中的作用。6 初步了解 16S rRNA 等基因在分子微生物生态学中的重要意义，以及基于这类生物分子发展起来的分子微生物生态学的基本方法。（七）微生物遗传变异和育种1.熟悉各类微生物（细菌、古菌、真核微生物、病毒等）的遗传特征。2.利

10、用微生物的三个经典实验：转化实验、噬菌体感染实验和植物病毒的重组实验证明遗传变异的物质基础是核酸。了解遗传物质(DNA/RNA)在微生物细胞内的存在部位(核或核区、核糖体、质粒等)和功能特性。3.了解 DNA 的结构及其功能（如复制、转录等）相适应的特点。4.清楚基因的概念，了解基因突变的特点及突变机制。能举例说明物理诱变、4/22化学诱变在育种中的应用。5.了解微生物基因表达调控的相关元件及其功能，了解原核微生物基因表达调控的分子机制。6.了解原核生物的四种遗传操作方法：转化(Transformation)、转导(Transduction)、接合(Conjugation,Mating)和原生

11、质体融合(ProtoplastFusion)。了解真核微生物基因重组中的有性杂交和准性杂交(ParasexualHybridization)在育种中的意义。7.熟悉基因工程(GeneticEngineering)和相关技术术语。熟悉基因工程的基本操作步骤。8.了解菌种保藏的基本方法。何谓菌种退化(Degeneration)？了解菌种复壮的措施。9.理解基因和基因组的概念；了解真核生物和原核生物在基因组结构、基因结构及遗传过程中的主要差别。（八）传染与免疫1.了解什么是传染(Infection)及决定传染的基本因素。2.了解什么是免疫？了解非特异性免疫的概念。3.了解特异性免疫的特点。了解什么是

12、抗原？什么是抗体？以及免疫学中常用的基本词语和概念。4.了解抗原抗体反应的一般规律及免疫学的意义；抗原抗体间的主要反应：凝集反应、沉淀反应、补体结合试验、中和反应，熟悉上述四种免疫反应的试验方法及原理。了解免疫制剂的种类及作用。（九）知识综合运用能力1.在给出前提条件下，能够设计简单的技术路线去获得所要求的微生物类群、基因或代谢产物。2.能够根据提供的现象，提出微生物所具有的功能假说或进化过程假说。3.利用所学知识，设计用某种微生物的功能去解决一个实际问题。三、三、主要参考书目主要参考书目:1.周德庆微生物学教程(第二版):高等教育,2002（为主要参考书）2.沈萍 陈向东 微生物学(第二版)

13、:高等教育,2006或 沈萍 陈向东微生物学(彩版):高等教育,2008编制单位：中国科学院研究生院编制日期：2006 年 6 月 6 日：2008 年 7 编制日期月 6 日5/22华东理工大学微生物学笔记华东理工大学微生物学笔记第 一 章 绪 论 第 一 节 微 生 物 学 的 研 究 对 象 与 任 务 研 究 对 象-微 生 物：微 生 物（Microorganism,microbe）是一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。微生物在生物界的地位：包括属于原核生物的细菌、放线菌、蓝细菌、；属于真核生物的真菌（包括藻状菌纲、担子菌纲、子囊菌纲、半知菌纲）；以及属于非细胞结构的病毒。微生物

14、学的任务：利用有利的一面为人类造福、变有害为有利。微生物与人类的关系：疾病、物质的霉变、工农业生产、生态。第二节微生物学的发展 第一阶段-推测期；第二阶段-观察期；第三阶段-生理期；第四阶段-分子生物学时期。1944 年，Avery 证明遗传的物质基础为 DNA；1953 年，Watson&Crick DNA 双螺旋结构；1961 年，Jacob Monod 操纵子学说；1972年，Berg Boyer&Cohen DNA 克隆技术；1982 年，Prusiner 发现朊病毒；1985 年 SaikiPCR 技术(聚合酶链式反应)；1997 年，Wilmut 克隆羊 20 世纪以核酸研究为核心

15、：50 年代双螺旋结构；60 年代操纵子学说；70 年代 DNA 重组；80 年代 PCR 技术；90 年代DNA 测序。人类基因组测序计划提前5 年完成，现由结构向功能转移（后基因组时代（post-genomics）。从基因组到蛋白质组。功能基因组学(functional genomics)，蛋白质组学(proteome)，生物信息学(Bioinformatics)。模式生物：背景清楚、基因组小、便于测定和分析、可从中获取经验改进技术方法。第三节我国微生物学的发展 古代对微生物学的认识与利用：酿酒，轮作，种痘。微生物学简况：见课本78 页。第二章 微生物形态与结构 原核微生物 第一节细菌细菌

16、的形态和大小 形态：球状、杆状、螺旋状；大小：以微米为度量单位。细菌原生质膜（plasma membrance）、原生质体（protoplast）、原生质。细菌细胞的一般结构细胞壁（cell wall）在细胞最外层、多孔性的、具有一定屏障作用，水和某些化学物质可以通过，但对大分子物质有阻拦作用。功能：韧性、弹性。化学组成：肽聚糖。1 G+菌 G-菌核糖体(ribosome)华东理工大学微生物学教程上课讲义：G+菌与 G-菌的细胞壁结构 内壁层(2-3nm 肽聚糖层)外壁层(8-10nm 脂多糖层)细胞壁为一层（2080nm 厚的肽聚糖层）脂多糖：O-侧链(具有抗原性)核心脂质(内毒素的毒性中心

17、)G+菌与 G-菌的细胞壁组成与结构比较菌性质 G+菌 G 肽聚糖含量少(10%)多(4090%)直接连接通过五肽连接链连接方式氨基酸组成D-Glu-NH2 D-Glu DAP L-Lys有无脂多糖有无脂蛋白无有垣酸细胞壁与革兰氏染色原生质体和球形体原生质体(protoplast)：指在人为条件下，用溶菌酶除尽原有细胞壁或用青霉素抑制新生细胞壁的合成后，所留下的仅有一层细胞膜包裹着的圆球状渗透敏感细胞，一般由革兰氏阳性菌形成。脆弱，高渗溶液球形体：指还残留了部分细胞壁的原生质体，一般由革兰氏阴性菌所形成。细胞膜(cell membrane)紧贴在细胞壁内侧的一层由磷脂和蛋白质组成的柔软、富有弹

18、性的半透性薄膜。功能：主要为控制营养物质及代谢产物进出细胞。组成：磷脂蛋白质。结构：流动镶嵌模型。间体(mesosome)拟线粒体细胞质(cytoplasm)被细胞膜包围着的除核质体外的一切透明、胶状、颗粒状物质，可总称为细胞质。主要成分：核糖体、贮藏物、各种酶类、中间代谢物、无饥盐、载色体和质粒等，少数细菌还存在羧化体、伴孢晶体或气泡等构造。65%为核糖核酸，35%为蛋白质。是蛋白质合成的场所。原核生物 70S，真核生物 80S。2 贮藏物(reserve materials)华东理工大学微生物学教程上课讲义：一类有不同化学成分累积而成的不溶性颗粒。在营养过剩时，聚合成各种贮藏颗粒，在营养缺

19、乏时又被分解利用。气泡(gas vacuoles)存在于许多光能营养型、无鞭毛运动水生细菌中的泡囊状内含物，内中充满气体。外由仅2nm 厚的蛋白质膜所包围，具有调节细胞比重，以使其漂浮在合适水层中的作用，借以获取光能、氧和营养物质。核质体(nuclear body)又称6/22拟核，指原核生物所持有的无核膜包裹、无固定形态的原是细胞核，是遗传的物质基础。质粒(plasemid)核外基因(细胞质基因)。质粒的特性：1.环状双链小分子片段；2.决定细菌的某些遗传特性；3.独立自我复制，可转移，能携带一定的遗传信息；4.可自行消失。细菌细胞的特殊结构荚膜(capsule)某些细菌细胞壁外存在的一层厚

20、度不定的胶状物质。包括微荚膜(200nm)；荚膜(200nm)；粘液层(无明显界面)；菌胶团(几个菌共有的)。荚膜的主要成分：多糖。荚膜的功能：1.保护细菌（致病菌）免受白细胞的吞噬；2.菌体外的贮存物。有荚膜的菌大多为致病菌；有荚膜菌落为光滑型致病；无荚膜菌落为粗糙型不致病。通过负染色法可观察到鞭毛(flegellum)和菌毛(pilus,fimbria)鞭毛：长在细菌的体表，着生在细胞膜上的长丝状、曲波的附属物。功能：为细菌的运动器官，运动的支点在细胞壁上。成分：为蛋白质。结构：鞭毛丝，鞭毛钩，基体。观察：显微镜，半固体穿刺。分类：单端鞭毛菌、端生丛毛菌、两端鞭毛菌、周毛菌。鞭毛的位置和数

21、目具有细菌分类鉴定的意义。菌毛：性菌毛，普通菌毛。3 芽孢(endospore spore)伴孢晶体(parasporal crystal；spore-panionedcrystal)华东理工大学微生物学教程上课讲义：产芽孢的菌有两类：好气：Bacillus（枯草芽孢杆菌属）；厌气：Clostridium(梭状芽孢杆菌属)。定义：某些细菌在其生长发育后期，可在细胞内形成的一个圆形或椭圆形、厚臂、含水量低、抗逆性强的休眠构造。芽孢形成过程束状染色质形成；细胞膜内陷，细胞发生不对称分裂，其中小体积部分即为前芽孢(forespore)；前芽孢的双层隔壁形成，这时抗辐射性提高；在上述两层隔壁间充填芽孢

22、肽聚糖后，合成 DPA，累积钙离子，开始形成皮层，折光率增高；芽孢衣合成结束；皮层合成完成，芽孢成熟，抗热性出现；芽孢囊裂解，芽孢游离。特性：含水量低，耐热，含 DPA-Ca。几种位置和形状：如何观察：在形成芽孢的同时，在芽孢旁形成的一颗菱形、方形或不规则形的碱溶性蛋白质晶体。为有毒蛋白质，一般一个细菌产生一个，作为生物农药。例：苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）细菌的群体形态菌落(colony)：将单个细菌（或其他微生物）或一小堆同种细胞接种在固体培养基的表面(有时为内层)，当它占有一定的发展空间并给予适宜的培养条件时，该细胞就会迅速生长繁殖并形成细胞堆，此即菌落

23、。菌落就是在固体培养基上（内）以母细胞为中心的一堆肉眼可见的、有一定形态、构造等特征的子细胞集团。菌落特征：一般呈现湿润、较光滑、较透明、较粘稠、易挑取、质地均匀、以及菌落正反面或边缘与中央部位的颜色一致等。单菌落表面特征群体效应细菌的繁殖无性繁殖：不经过两性细胞的结合，只是营养细胞的分裂或营养菌丝分化而形成同种新个体的过程。裂殖（横分裂法）：同型，异型。繁殖的过程：细胞核和细胞质的分裂；横隔壁的形成；子细胞的分离。华东理工大学 微生物学教程 上课讲义：立克次氏体(Rickettsia)处于细菌和病毒之间，但更接近细菌。G菌特点：具有细胞壁，不能通过细菌滤器；专性细胞内寄生，不能在人工培养基上

24、培养。支原体(Mycoplasma)介于细菌和立克次氏体之间，是原核生物中最小的，具有致病性。50-60 年代称为 PPLO 特点：无细胞壁，可通过细菌滤器；能在人工培养基但条件苛刻(需补充血清)；菌落形态似荷包蛋。衣原体(Chlamydia)介于立克次氏体和病毒之间。以前将衣原体归于病毒，沙眼衣原体特点：具有细胞壁，但能通过细菌滤器，专性细胞内寄生（能量寄生）。支原体、立克次氏体、衣原体和病毒的比较比较项目细胞构造含核酸类型DNA 和 RNA DNA 和 RNA DNA 和 RNA DNA 和 RNA 核糖体细胞壁细胞膜繁殖时个体完整性大分子合成能力产 ATP 系统氧化谷氨酰胺能力对抑制细菌

25、抗生素的反应病毒衣原体立克次氏体支原体无有有有无有有有有（含肽聚糖）有(不含肽聚糖)无无有（无甾醇）有（含甾醇）无有（无甾醇）不保持保持保持保持无无有有无无有有无无有有敏感(对抑制细胞有抗性敏感壁合成者例外)敏感（青霉素例外）第三章 微生物的形态与构造 真核微生物 原核生物与真核生物的比较原核生物即广义的细菌，指一大类细胞核无核膜包裹，只存在称作核区（nuclear region）的裸露DNA 的原始7/22单细胞生物，包括真细菌（eubacteria）和古生菌（archaea）两大类群。其中除少数属古生菌外，多数的原核生物都是真细菌。真核生物是一大类细胞核具有核膜，能进行有丝分裂，细胞质中存

26、在线粒体或同时存在叶绿体等多种细胞器的生物。真菌、显微藻类和原生动物等是属于真核生物类的微生物，故称为真核微生物（eukaryotic micro-organisms）。第一节酵母菌(yeast)存在的地方：含糖量较高的偏酸性环境（如果园），利用烃类的酵母菌可在油田或煤油厂附近分离到。用途：理论研究；工业生产：食品工业(馒头发酵酿酒)，制药业（提取核苷酸），作为菌体蛋白；有害的酵母菌：白色念珠菌（口腔溃疡），表皮癣菌属（足癣）细胞的形态构造：形态：卵圆形，假丝状。大小：比细菌大约十倍华东理工大学微生物学教程上课讲义：构造：细胞壁：葡聚糖(glucan)，甘露聚糖(mannan)；细胞膜：甾醇；

27、细胞核：真核(如涂片好能看到的黑点即为细胞核)。繁殖方式：无性繁殖：芽殖（主要方式），芽裂(产生横隔壁，较少见)，裂殖（二分分裂）。有性繁殖：形成子囊孢子进行有性繁殖，过程：质配 核配减数分裂(核配形成的双倍体可单独存在，因为双倍体的酵母菌生活力强，所以工业生产上的酵母菌一般为二倍体。)减数分裂包括二次细胞分裂和一次核分裂。在减数分裂过程中可发生基因重组。菌落特征：易挑起，乳白色，湿润，粘稠，比细菌的菌落大而且厚，酒香味。第二节丝状真菌霉菌(mold)营养来源：主要为糖类和少量氮、矿物盐类，极易在含糖的食品（饼干、面堡、各种谷物和水果）上生长。用途：工业上；理论研究。有害的霉菌：食品的霉变等。

28、霉菌的形态结构：与放线菌一样为丝状菌，但菌丝比放线菌粗约 10 倍。有单细胞和多细胞之分。菌丝也有三种：基内菌丝，气生菌丝，孢子丝。细胞壁成分：几丁质（为多糖，由N乙酰葡糖胺通过-1,4 糖苷键相连而成）。细胞膜：甾醇。霉菌的特征性菌丝：根霉（假根）毛霉（）青霉（青霉穗）曲霉（足细胞）菌落特征：不易挑起，菌落疏松，产色素。繁殖方式：无性繁殖：通过无性孢子繁殖；有性繁殖：也是三个阶段。第四章微生物的形态和构造非细胞型生物第一节病毒(virion)病毒的特性：个体极小，只能在电子显微镜下观察到，能通过细菌过滤器；专性活细胞内寄生；无细胞结构。病毒是超显微的、无细胞结构的、专性活细胞内寄生的实体。病

29、毒的两重性：活细胞外具一般化学大分子特征，活细胞内具生命特征。华东理工大学微生物学教程上课讲义：病毒的形态构造和化学组成病毒的大小：以纳米为单位。病毒的形态：动物病毒：圆形（球形）；植物病毒：杆形；微生物病毒(噬菌体)：蝌蚪形。病毒的化学组成：蛋白质（外壳），DNA 或 RNA。病毒的结构：衣壳粒(capsomere)衣壳(capsid)(蛋白质外壳)；衣壳核髓(core)(DNA 或 RNA)核衣壳蛋白质外壳的作用：构成病毒粒子外壳，起保护病毒核酸的作用。核髓的作用：贮存病毒的遗传信息，控制病毒的遗传变异、增殖及对宿主的感染性。动物病毒：线状双链DNA 或单链 RNA；植物病毒：线状 RNA

30、；噬菌体：线状双链DNA。病毒的群体形态包涵体(inclusion body)：某些病毒寄生在宿主中会产生在光学显微镜下可见的小体，是病毒或尚未装配的病毒亚基的聚集体，属蛋白质性质，是有毒蛋白，作为生物农药。优点：专一性高；毒性强；使用方便；对人、畜安全；保护环境。噬菌斑(plaque)：在菌苔上逐步形成的噬菌体群体，由于其侵蚀宿主细胞的结果，会使菌苔上出现个个具有一定形状、大小、边缘和透明度的噬菌斑。(nucleocapsid)第二节病毒的繁殖噬菌体(bacteriophage)的繁殖吸附(adsorption)：吸附是特异性的，即在受体细胞上有吸附位点，这样的吸附不仅宿主细胞表面和噬菌体之

31、间形成牢固的化学结合，而且病毒粒子本身在结构上也发生了变化。当宿主细胞发生突变后，就不能8/22被噬菌体吸附.抗噬菌体菌株。宿主细胞：有吸附点；有调节机制：可以修复细胞壁的微小损伤；修复能力是有限的：一旦被噬菌体大量吸附，细胞就裂解而噬菌体没有增殖（自外裂解）侵入（pentration）尾部的酶水解肽聚糖，使细胞壁产生一小孔，注入核酸，而蛋白质外壳则留在细胞的外面。尾鞘可以明显提高噬菌体核酸的注入速率增殖（replication）核酸的复制；蛋白质的生物合成；噬菌体 DNA 一旦进入细胞中，细胞的活动受噬菌体DNA 的支配，细胞核自动裂解成碎片，根据噬菌体的基因复制噬菌体的核酸、蛋白质等外壳成

32、熟（maturity）或装配裂解(lysis)或释放(release)在固体培养基表面可见噬菌斑；在液体培养基中可见培养物被溶解，培养基变清。8 溶原性细菌（lysogen;lysogenic bacteria）华东理工大学微生物学教程上课讲义 噬菌斑及噬菌体效价（titre）：在这里，效价表示每毫升试样中所含有的具侵染性的噬菌体粒子数，又称为噬菌斑形成单位数。一步生长曲线(one-step growth curve)潜伏期(latent phase)，裂解期(rise phase)，平稳期(burst size)。当温和噬菌体侵入宿主细菌细胞后，噬菌体DNA 复制，但不合成蛋白质，宿主细胞也

33、不裂解，继续进行正常的分裂繁殖，即在核染色体上整合有前噬菌体并正常生长。在偶尔情况下，某一代发生裂解时放出新的子代噬菌体，故具有潜在释放成熟时菌体的能力。溶原性细菌的特征：稳定遗传，自发裂解，诱发裂解，免疫性。溶原性细菌的复愈：溶源转变。溶原性（lysogeny）烈性噬菌体（lytic phage）；温和噬菌体（temperate phage）。噬菌体DNA侵入宿主细胞后，噬菌体DNA 随宿主细胞 DNA 复制，噬菌体蛋白质不能合成，宿主细胞也不裂解，继续进行正常的分裂繁殖。原（前）噬菌体（prophage）：第二节亚病毒（subvirus）类病毒(viroid)1971 年首次报道；现已鉴定

34、的有20 多种。分子结构：含246375 个核苷酸的单链环状RNA 分子，没有蛋白质外壳。专性活细胞内寄生。例：马铃薯纺锤形块茎类病毒(PSTV)；鳄梨白斑类病毒。卫星RNA（satellite RNA）依赖辅助病毒(helper virus)进行复制的小分子单链RNA 片段（拟病毒）特性：必须依赖辅助病毒才能进行侵染和复制，可干扰辅助病毒的复制。卫星病毒：必须依赖辅助病毒才能复制。9 例：卫星烟草花叶病毒 STMV(Satellite tobacco moscire virus)。华东理工大学微生物学教程上课讲义 丁型肝炎病毒（Hepatitis delta virus,HDV）肝炎病毒；辅

35、助病毒：乙型肝炎病毒。朊病毒（prion）是蛋白质侵染因子(protein infection)；为疏水蛋白质。1982 年美国斯坦利.普鲁西内尔(S.B.Prusiner)提出；于 1997 年获诺贝尔生理学与医学奖。朊病毒病：库鲁病（Kuru）；克雅氏病（CJD，Creutzfeldt-Jakob disease）；GSS 综合症(Gerstmann-Straussler-Scheinker)；致死性家族失眠症（FFI，fatal familial insomnia）。潜伏期长人的朊病毒病三种形式：传染型，遗传型，散发型。第三节病毒与实践噬菌体与发酵工业噬菌体的分离培养：分离；纯化；制备；

36、噬菌斑及效价测定。噬菌体的防治：污染的原因：生产菌株本身；环境及发酵罐本身；空气过滤器；环境；操作人员。防治：识别：正确的判断，普及知识；消灭污染源：罐及管道的死角，控制活菌体的排放（摇瓶，排气），净化环境，筛选抗噬菌体菌株。病毒与人类的疾病干扰素1957 年发现，为糖蛋白，由大多数脊椎动物对病毒感染应答产生，天然的抗病毒物质。干扰素诱导剂作用于活细胞后，由活细胞产生的一种蛋白质，当它再作用于其它细胞时，该细胞即可获得抗病毒和抗肿瘤等方面的免疫力干扰素的作用机制蛋白质和病毒核酸结合.抑制病毒的反转录干扰素的种类-9/22干扰素：白细胞干扰素-干扰素：成纤维细胞干扰素-干扰素：免疫干扰素（是由淋

37、巴细胞接受抗原刺激而产生的）。天然产生的很少,一般是由基因工程菌产生的人类的病毒病一般的病毒病：天花；小儿麻痹症(脊髓灰质疫苗)；肝炎(乙肝疫苗、甲肝疫苗)；脑膜炎。理想的药物不多,一般注射疫苗加以预防。肿瘤：1911 年，病毒可以使鸡致癌。现在认为人体存在癌基因，癌基因有防癌的作用，但当它发生细胞突变时，其结构发生变化，失去抑制细胞生长的能力，从而导致癌变。艾滋病（Aids）：全称为人类获得性免疫缺陷综合症(Acquired Immune Dificiency Syndrome)，由人体免疫缺损病毒（HIV）引起。1987 年定名。华东理工大学微生物学教程上课讲义 HIV 病毒为球形。有两种

38、：HIV-1 危害人体（9 型，A B C D E F G H O）。致病原理：正常的免疫系统：抗原传递给T 细胞.B 细胞.产生抗体。HIV 病毒与 T 细胞相似，从而破坏了正常的免疫系统，由于没有了抗体，故表现出抵抗力差。原先寄生于中非猴类上的小小病毒1981 年首先在中美洲发现 1983 年从病原体上分离到了该病毒 1987 年定名为 HIV 治疗：疫苗：灭活疫苗，重组疫苗。药物：AZT(叠氮脱氧胸腺嘧啶核苷)。传播途径：不正常性行为，血液，注射器，母婴传给幼儿。防止策略：抑制病毒 HIV 的增殖，增强机体的免疫力，杜绝传播途径。病毒在基因工程中的应用只有一半左右的基因参与其生命活动，因

39、此可插入分子量较大的DNA 片段。噬菌体：科斯质粒（cosmid）:噬菌体的粘性末端和质粒构建而成。特点：感染力强；cos 位点连接形成环状，似质粒；可克隆大片段。用途：理论研究；包涵体：昆虫病毒的多角体用于生物防治；吞噬绿脓杆菌。危害：工业发酵的污染；人类的疾病。光能碳源能源光能异养型有机物光能自养型无机物第五章 微生物的营养和培养基营养(nutrition)生物体从外部环境中摄取对其生命活动必须的能量和物质，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。第一节微生物的六种营养要素细胞的化学组成：元素：C、H、O、N、矿物元素；存在形式：有机

40、物、无机物。微生物是杂食性的：一般生物能利用的，微生物能利用；一般生物不能利用的，微生物也能利用；一般生物有害的，微生物还能利用。微生物的营养要素：碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐、水。碳源(carbon source)：有机碳源：淀粉、葡萄糖等；无机碳源：Na2CO3 等。葡萄糖、乳糖的二次生长。氮源(nitrogen source)：有机氮源：蛋白胨、黄豆粉、玉米浆；无机氮源：NH4NO3、(NH4)2SO4；速效氮源，迟效氮源。能源(energy source)：化学物质，辐射能。生长因子(growth factor)：有三类：氨基酸，维生素，核苷酸。无机盐：提供矿物元素和微量元素。水

41、：水是良好的溶剂；生化反应在水中进行；水的比热大。第二节微生物的营养类型划分依据：碳源和能源。化学能化能异养型化能自养型华东理工大学微生物学教程上课讲义：单纯扩散(simple diffusion)氧、二氧化碳、乙醇、某些氨基酸等小分子；亲脂性分子从高浓度到低浓度的扩散来运输它利用细胞膜的通透性，细胞膜是一道屏障。又称被动运输(passive transport)促进扩散(facilitated diffusion)需要特异性载体蛋白(carrier protein)，即渗透酶（大多为诱导酶）。每种载体蛋白运输相应的物质。从高浓10/22度到低浓度。原理：利用膜内、膜外被运输物质和载体蛋白的亲

42、和力的不同。第三节营养物质进入细胞的方式营养物质的吸收与代谢产物的分泌，涉及到物质的运输，而关键是细胞膜。运输：不耗能运输（单纯扩散，促进扩散）；耗能运输（主动运送，基因移位）。主动运送(active transport)是微生物吸收营养的主要方式。需要特异性载体蛋白需要能量来改变载体蛋白的构象。是逆浓度梯度的运输。基团移位(group translocation)在运输过程中，物质分子发生了化学变化。每输入一个葡萄糖分子，就要消耗一个ATP 的能量。华东理工大学微生物学教程上课讲义：第四节培养基培养基(medium，culture medium)：是一种人工配制的、适合微生物生长繁殖或产生代

43、谢产物用的混合养料。选用和设计培养基的原则和方法四个原则：目的明确（根据不同微生物的营养需要配制不同的培养基）；营养协调（注意营养物的浓度和配比，特别是碳氮比（C/N）；物理化学条件适宜（PH、渗透压、水活度）；经济节约。四种方法：生态模拟，查阅文献，精心设计，试验比较。培养基的种类及其应用按对培养基的了解来分天然培养基(plex medium,undefined medium)，较经济，一般用于大规模生产组合培养基(defined medium)或称合成培养基(synthetic medium)，较昂贵，一般用于研究工作（代谢、遗传分析），特点：组份精确，重复性好。按培养基外观的物理状态来分

44、固体培养基(solid medium)，一般加有凝固剂，凝固剂含量一般为 12 作为凝固剂的条件：不被微生物分解利用，生长温度 X 围内保持固体状态，凝固点温度对微生物无害，不因灭菌而破坏，透明度好、配制方便、价格低。用途：由于固体培养基能提供表面，形成单菌落，因此可用于：菌种分离、鉴定、保藏等半固体培养基(semi-solid medium)，凝固剂含量一般约为 0.5%用途：观察细菌的运动，测定噬菌体效价等。液体培养基(liquidmedium)，培养基中没有凝固剂。用途：大量培养微生物，研究生理代谢等。按培养基的功能来分选择培养基(selected medium)用途：将混合军中所需的目

45、的微生物分离出来加富培养基(enriched medium)鉴别培养基(differential medium)用途：细菌学检验遗传研究第六章微生物的代谢和发酵新陈代谢(metabolism)简称代谢，是指发生在活细胞中的各种分解代谢(catabolism)和合成代谢(anabolism)的总和。即新陈代谢分解代谢台成代谢分解代谢又称异化作用，是指复杂的有机物分子通过分解代谢酶系的催化产生简单分子、能量(一般以腺苷三磷酸即ATP 形式存在)和还原力(或称还原当量，一般用H来表示)的作用。合成代谢又称同化作用，与分解代谢正好相反，是指在合成代谢酶系的催化下，由简单小分子、ATP 形式的能 13

46、初级代谢：次级代谢：第一节微生物的能量代谢华东理工大学微生物学教程上课讲义量和H形式的还原力一起，共同合成复杂的生物大分子的过程。最初的能源（primary energysources）：有机物，还原态无机物，日光辐射能。通用能源（universal energy source）：ATP。生物氧化：脱氢、递氢、受氢。发酵：基质为有机物，最终电子受体为有机物。葡萄糖 丙酮酸（EMP 途径）产生 2 个 ATP（底物水平磷酸化）由于基质氧化不彻底，发酵的结果仍积累有机物，所以产生的能量较少。例：葡萄糖 丙酮酸乳酸，产生 54 kcal 的能量不同的微生物发酵可产生不同的产物，例：葡萄糖丙酮酸乳酸

47、or 乙醇 or 丙酮丁11/22醇有氧呼吸：彻底的氧化过程。基质为有机物，最终电子受体为分子氧。葡萄糖 CO 产生38 个 ATP，其中底物水平磷酸化产生2 个 ATP，氧化磷酸化产生 36 个 ATP EMP 途迳：葡萄糖丙酮酸；丙酮酸乙酰 CoA（氧化脱羧体系）；TCA 循环。电子传递链无氧呼吸：基质为有机物，最终电子受体为无机物。C6H12O6+12KNO36CO2+12KNO2+6H2O 429kcal 三种生物氧化方式的产能水平比较2+H2O 华东理工大学微生物学教程上课讲义：最高：有氧呼吸，第二：无氧呼吸，最低：发酵。“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

48、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(PH)，一种易燃气体。当有机物腐败变质时，经常会发生这种情况。若埋葬尸体的坟墓封口不严时 这种气体就很易逸出。农村的墓地通常位于山坡上，埋葬着大量尸体。在夜晚，气体燃烧会发出绿幽幽的光，长期以来人们无法正确地解释这种现象，将其称之为“鬼火”。烃类化合物的分解烃类化合物主要是被氧化，是一个绝对需氧的过程，在缺氧条件下，烃类完全不受微生物影响。（所以地下沉积的石油会长期不变）能分解烃类的微生物：细菌（假单胞菌，分枝杆菌，棒状杆菌）；放线菌（链霉菌，诺卡氏菌）；酵母菌。一般在油田及炼油厂附近都能分离到。应用：萘被假单胞菌利用生成水杨酸

49、；丙烯氰生成丙烯酰胺；石油脱蜡；石油代替粮食发酵；石油探测。绝对好氧：优点：石油不被破坏；缺点：发酵过程需通入大量氧气，消耗动力；发酵培养基中需要加乳化剂（因为烃类石油类物质，与水不相容）。第二节生物固氮固氮生物：能使氮分子还原成氨的生物。一般均为原核生物，于 1888 年分离到。能固氮的微生物：自生固氮菌，共生固氮菌，联合固氮菌。固氮的生化机制：固氮反应的必要条件：固氮酶(nitrogenase)，能量（ATP），还原力，严格的厌氧微环境。固氮的生化途径：N2+8H+1824ATP2NH3+H2+1824ADP+1824Pi 华东理工大学微生物学教程上课讲义：第七章 微生物的生长及其控制生长

50、(growth)：个体体积或重量的变化；繁殖(reproduction)：个体数量的变化。个体生长个体繁殖群体生长；群体生长个体生长个体繁殖。生长和繁殖是交替进行的。衡量群体生长的量：重量、体积、密度、浓度、个体数目等。第一节测定生长繁殖的方法纯培养的分离法自然界中的微生物都是杂居在一起的，每种微生物的生长情况是不同的。纯种分离：稀释到平皿法；平板划线分离法；单细胞挑取法；利用选择培养基分离法。微生物生长的测定测定生长量：测体积；称干重；比浊法；生理指标法(测含氮量；测含碳量；测磷、DNA、RNA、ATP。)测细胞的个数：比例计数法、血球计数法、平板活菌计数法。第二节微生物的生长规律细菌的个体